中亚造山带西段俯冲起始时限及机制探讨

中亚造山带是世界上最大的显生宙增生型造山带,是研究增生造山过程和大陆地壳生长的绝佳场所,其形成记录了新元古代—早中生代古亚洲洋发展演化历程,主要由一系列微陆块、岛弧、海山/大洋高原、增生杂岩及蛇绿混杂岩构成。中亚造山带西段蛇绿混杂岩物质组成基本一致,除了典型的蛇绿岩组分外,大多发育典型的海山岩石组合,即枕状玄武岩、火山角砾岩、礁灰岩、滑塌堆积岩、陆源碎屑岩。蛇绿混杂岩中基性岩在地球化学上可明显分为两类:一类为洋中脊玄武岩型,属于拉斑系列,显示俯冲带特征; 另一类为洋岛玄武岩型,属于碱性玄武岩系列,形成于海山/大洋高原环境。中亚造山带西段蛇绿混杂岩和变质岩的时代、属性及空间分布,表明古亚洲洋俯冲起始时限不晚于新元古代早期,位置应在西伯利亚南缘,并逐渐向南发展。在古亚洲洋发育早期,地幔柱诱发俯冲起始占主导地位,后期可能由于海山/大洋高原阻塞俯冲通道,导致俯冲极性翻转和跃迁,从而发生俯冲起始。实际上,新俯冲带如何起始一直是地球科学领域的难点问题,主要原因是俯冲起始是一个极其短暂的过程,缺少直接的地质记录,并且现今地球上鲜有正在发生的俯冲起始案例。因此,需要地质学家共同努力去揭秘古亚洲洋的前世今生,破解板块俯冲起始的奥秘。     

中国东北上地幔各向异性研究

利用中国数字地震台网记录的地震波形,观测其穿过地球外核和地幔的SKS波分裂特征,确定了快波S波的振动方向和快慢波时间延迟。这种经过地幔传播的SKS震相的横波分裂主要来源于上地幔的各向异性。可以用应变引起的上地幔中矿物质的结晶优势排列来解释。结果表明,对于所分析的0个观测台站均发现了明显的横波分裂现象。时间延迟在0．4-1.8s。在东部地区,快波振动方向与中国东北西太平洋俯冲带的板块相对运动方向基本一致,说明俯冲的太平洋板块地幔流对各向异性有重要意义。在西部地区,快波振动方向和时间延迟都具有较大差异,说明其总体形变的起因是复杂的,各向异性受到地幔流和历史构造运动的双重影响。     

关于重力失衡与地震成因机制关系的探讨

对地震机制的传统理论提出了质疑,认为6 500万年前的白垩纪末,地球被撞击形成了青藏高原等地形地貌及地质构造,地球产生了巨大形变,造山运动、地质构造是地球被撞击形变的结果.现今的地震是地球自转遵循角动能矩守恒过程中对形变部位的修复,也就是由地质构造围限的单元体漂浮在地幔或软流层上重力失衡的结果,或者说,漂浮在地幔或软流层上的地质体下陷对岩浆挤压引起地壳破裂而发生的震动.深部地震、火山喷发、大陆微小漂移等现象均能验证重力失衡是地震的成因机制.     

克拉通岩石圈地幔的形成与破坏:大洋板块俯冲的贡献

克拉通是地球上最古老的大陆地块。克拉通之所以能够长期稳定存在,主要是因为它具有巨厚、刚性的岩石圈地幔。古老克拉通岩石圈地幔具有高度难熔(富Mg、贫Fe)的特点,其密度较下伏软流圈小,能够“漂浮”在软流圈之上而长期存在。古老克拉通岩石圈地幔是在地球早期壳幔分异之后形成的,其形成可能与大洋板块的俯冲作用密切相关。典型的克拉通没有大规模的火山活动和大地震,因此,传统理论认为克拉通是稳定的。然而,越来越多的研究表明,克拉通并非一成不变,它会被改造和破坏,从而失去稳定性。造成克拉通破坏的原因是大洋板块的俯冲作用。在大洋板块俯冲触发的地球深部动力学过程中,克拉通赖以稳定存在的刚性岩石圈地幔遭受改造和破坏,岩石圈地幔的物质组成和物理化学性质发生转变,进而导致克拉通的破坏。     

磁滞回线的物理机理

着重讨论自发磁化、起始磁化和反磁化过程的微观机制与发展过程。以便说明磁滞回线的物理机理。     

城市地下空间开发利用关键地质影响因素分析

城市地质条件对地下空间开发利用的整体安全性和经济性起决定性作用,城市地下空间开发利用受关键地质影响因素的制约。根据武汉市主城区大量钻孔数据资料,综合考虑地貌形态、构造特征、岩土体工程地质类型及其特征等因素,合理划分武汉市主城区工程地质分区,提炼武汉市主城区地下空间的关键地质影响因素。基于ＧＩＳ平台对武汉市主城区内的不良工程地质问题进行分析与评价,研究表明,软弱土层、水文地质、岩溶塌陷以及胀缩性土层问题为制约武汉市主城区地下空间开发利用的关键地质影响因素。研究成果可为武汉市主城区开展地下工程建设的前期规划和设计方案决策提供地质依据。     

云南个旧他白地区拉丁尼克晚期—诺利克期变质玄武岩地球化学特征及其地质意义

云南个旧地区位于华南板块西南部,扬子地台与华南加里东地槽过渡带的海西印支期右江陆缘裂谷盆地西南部的一个断陷盆地内。云南个旧他白地区拉丁尼克晚期—诺利克期变质玄武岩地质、地球化学特征表明,该岩石受比较强烈的区域构造影响,岩石变质作用较强。岩石以低Si,富集不相容元素(Ti、P、K等),贫MgO、CaO为特征,主要为高钛碱性玄武岩。微量元素表现为异常低的Rb、Ba含量,Sr严重亏损,以及Ta、Ti、Zr、Hf、Th含量较高的特点,与峨眉山高钛玄武岩微弱的地壳混染特点相似。稀土元素表现为轻稀土元素富集的右倾型,具弱的正Eu异常。Sr-Nd同位素特征表明,个旧他白地区变质玄武岩主要来自原始地幔,并落于洋岛玄武岩区域,与峨眉山高钛玄武岩同源。因此,推测三叠纪扬子地块的伸展作用以及思茅地块对扬子地块的俯冲作用,诱导峨眉山地幔柱头部重新进行了一次低程度的部分熔融,由于地幔柱活动的影响持续时间较长,部分地区地幔柱活动能量较低,玄武质岩浆未喷出地表,形成岩浆房。个旧他白地区变质玄武岩是在地幔柱岩浆活动中心部位相对较弱的阶段,特别是在地幔柱活动中心的边缘地带、岩石圈较厚、熔融程度相对较低的条件下形成的,晚三叠纪岩浆房再次喷发形成玄武岩。     

21世纪地球科学发展战略刍议

针对地球科学所面临的历史机遇和严峻挑战，提出21世纪地球科学应围绕可持续发展原则进行战略性调整，主要方向包括：环境导向型、资源导向型、生态导向型、灾害导向型和社会导向型地球科学。其中，环境型地球科学主要对环境地质背景、环境地质过程、全球环境变化以及环境质量、效应、保护、监测等进行框架性研究；资源型地球科学主张全球自然资源的理性开发，并为资源效用、资源生态、资源经济、资源管理等提供战略性指导；生态型地球科学强调全球生态文明观，即强调自然地球系统、天然生态系统和人类生态系统的大统一；社会型地球科学强调地球科学在生命起源、人类文明和社会经济中的重要性，追求人类生存、经济发展与自然的协调统一；灾害型地球科学强调人地作用对地球的影响，并为地质灾害的背景、规律、防治、预测、评估等提供科学依据。新时期地球科学理应为全球可持续发展(包括人口、资源、环境、生态、农业、区域经济、旅游等领域)做出应有的贡献。     

青藏高原东南缘碰撞造山结构与物质组成:来自岩石地球化学和地球物理的联合约束

青藏高原东南缘位于印度板块与欧亚板块侧向汇聚部位,是检验碰撞造山动力学模型的理想场所。尽可能全面收集该区已有地球物理和新生代岩浆岩数据,探讨这些资料对碰撞造山带结构和物质组成的指示。结果表明:青藏高原东南缘不同部位的壳幔结构和组成存在较大差异。兰坪—思茅地块、保山地块和腾冲地块等的中地壳(15～30 km深度)普遍发育低速层,表明富水层或者部分熔融物质的存在,为青藏高原物质向东南流动提供了可能。部分熔融产物以大型剪切带内具有高Sr、低Nd同位素特征的淡色花岗岩脉为代表。但是,扬子板块同等深度下却发育高速层,其组成很可能是峨眉山玄武岩,它的存在阻隔了碰撞带物质向东流动。扬子板块和兰坪—思茅地块下地壳底部均出现呈条带状展布的高速体。根据新生代具有高Sr、低Y的岩石显示的下地壳源区特征,结合该区地质演化历史,将上述两套呈条带状展布的高速体分别解释为新元古代铁镁质弧岩浆岩和二叠纪—三叠纪铁镁质弧岩浆岩。青藏高原东南缘地幔各向异性存在明显南、北分区特征,在26°N以北表现为SN向,在26°N以南表现为近EW向。这一差异跟俯冲的印度板片撕裂有密切关系。该撕裂在综合地球物理剖面上显示为突变的印度板片俯冲角度,在地表表现为苦橄岩、煌斑岩、埃达克岩以及淡色花岗岩等的集中出露。这一新模型明显区别于前人的岩石圈拆沉和对流减薄等作用。     

鄂尔多斯盆地—高原转型期区域动力学背景

通过分析新生代以来亚洲板块与周邻板块运动学特征、鄂尔多斯盆地区域构造应力场变化及盆地抬升的 地质学证据,探讨鄂尔多斯盆地—高原转型期的地球动力学机制。研究结果表明,新生代以来鄂尔多斯盆地— 高原转型期的驱动力主要源于印度板块北移、青藏高原隆升和太平洋板块向西俯冲产生的远源波及力。鄂尔多 斯盆地抬升的时期主要分为:新生代早期(65～45、45～25)MaBP,盆地处于缓慢阶段性抬升期;新生代晚期(25 ～0.78、0.78)MaBP,盆地处于快速阶段性抬升期,且抬升的频次有逐渐加大的趋势。     

大陆碰撞造山与成矿过程:扎格罗斯和喜马拉雅造山带对比

大陆碰撞造山过程对理解板块构造登陆具有重要启示意义,但相关研究还存在较多问题。例如,几乎每个造山带都存在初始碰撞时限的争议,碰撞造山阶段存在多种划分方案,碰撞成矿作用的地球动力学机制不清楚等。通过综合对比研究扎格罗斯和喜马拉雅造山带构造-岩浆-成矿作用,发现碰撞造成的强烈挤压变形明显滞后于大陆初始碰撞时间。同时,碰撞过程还会出现滞后型弧岩浆作用。将这些碰撞初期出现的滞后型构造岩浆事件单独划分成一个碰撞造山阶段,称之为软碰撞阶段。由此,碰撞造山过程由软碰撞、硬碰撞和后碰撞3个阶段组成。其中,软碰撞阶段主要发育与低速率应变有关的变形构造和与俯冲大洋板片有关的岩浆事件; 硬碰撞阶段主要为高速率应变的变形构造和大陆岩石圈俯冲诱发的岩浆事件; 后碰撞阶段则会出现大量伸展构造来调节挤压应变,同时发育与大陆岩石圈拆沉、断离和撕裂有关的岩浆作用。软碰撞和硬碰撞阶段的挤压作用会造成铅锌矿床就位在褶皱逆冲带内,硬碰撞和后碰撞阶段发育的大型走滑断层控制斑岩型铜矿床的产出,后碰撞阶段出现的伸展构造赋存有金锑多金属热液矿床。碰撞造山带内保存有早期俯冲和后期碰撞阶段的新生地壳,为碰撞造山带金属成矿提供了物质来源。     

佳木斯地块中部晚三叠世埃达克岩年代学、地球化学特征及其地质意义

大八浪岩体位于佳木斯地块中部的桦南隆起区,岩性为中细粒黑云母花岗闪长岩,其侵入到晚二叠世白云母二长花岗岩中。岩石 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(234±1)Ma,属于晚三叠世早期。大八浪岩体具有较高的SiO₂含量(质量分数,下同)(62.04%～64.30%)、Al₂O₃含量(15.68%～16.95%)、Sr/Y值(23.38～36.15)、(La/Yb)_N值(18.57～33.04),较低的MgO含量(0.91%～1.20%)和中等Mg^#值(34.03～37.27),以及低Yb含量((1.18～1.52)×10^-6,平均值为1.30×10^-6)、Y含量((15.43～20.50)×10^-6,平均值为16.94×10^-6),同时Na₂O/K₂O值为0.77～1.06,平均值为0.94,显示与C型埃达克岩相似的地球化学特征。结合佳木斯地块东缘二叠世处在活动大陆边缘弧环境以及佳木斯地块晚三叠世周缘增生杂岩的分布特点,认为大八浪岩体可能是晚三叠世在古太平洋板块向佳木斯地块下部俯冲,造成佳木斯地块不断缩短加厚,其下地壳发生部分熔融的产物。     

云南鹤庆式锰矿成因研究

从沉积学、构造学和锰质来源三个方面研究了鹤庆锰矿．结果表明：鹤庆锰矿产出于晚三叠世卡尼克-一诺利期剧烈下陷的一个台沟环境．力学成因上，该台沟盆地属于走滑拉张型盆地．它的生成与西缘台褶带卡尼克一诺利中期区域性南北向深大断裂带的右行走滑拉张活动有直接的关系；成矿经由以玄武岩浆活动为代表的地热系统对盆地基底矿源层中锰质的萃取、生物吸收以热水喷流形式进入盆地的矿质而成矿的过程；区域性深大断裂、玄武岩浆活动、矿源层三的有效时空组合是形成扬子地块西缘卡尼克-诺利期优质富锰矿的控制因素．     

Synergistic instability of coal pillar and roof system and filling method based on plate model

The security challenges from room and pillar gobs include land subsidence, spontaneous combustion of coal pillars and mine flood caused by gob water. To explore the instability mechanism of room and pillar gob, we established a mechanical model of elastic plate on elastic foundation in which pillars and hard roofs were considered as continuous Winkler foundations and elastic plates, respectively. The synergetic instability of pillar and roof system was analyzed based on plate bending theory and catastrophe theory. In addition, mechanical conditions and math criterion of roof failure and overall instability of coal pillar and roof system were given. Through analyzing both advantages and disadvantages of some technologies such as induced caving, filling, gob sealing and isolation, we presented a new filling method named box-filling, in view of box foundation theory, to control the disasters of ground collapse, water inrush and mine fire. In a gob’s treatment project in Ordos, safety assessment and filling design of a room and pillar gob have been done by the mechanical model. The results show that the gob will collapse when the pillars’ average yield band is wider than 0.93 m, and box-filling can control land collapse, mine flood and mine fire economically and efficiently. So it is worth to study further and popularize.     

中条铜矿与秦岭造山带

中条裂谷位于华北陆(板)块南缘的北部,中条群处在活动大陆边缘海域的沉积环境,应包括在秦岭-大别活动带内.从中条裂谷的地质特征分析,如NNE-EW向构造格架、火成岩省、古地热状态及成矿作用等,均与秦岭造山带碰撞作用息息相关.对华北陆(板)块南缘,南、北秦岭造山带,扬子陆(板)块北缘4个构造单元的地壳和上地幔元素丰度比较,可知扬子陆(板)块以富含Cu为特征.由于古元古代以前,扬子陆(板)块已俯冲到华北陆(板)块之下,同时古热幔柱脉动式活动频繁,为成矿作用提供了矿质来源,在中条裂谷的深部形成含铜(金)的成矿物质场,又有基性和酸性岩浆的喷发和侵入,以及具中低温、压的古地热构造环境,为创建释放热流场和成矿动力场奠定了控矿基础.     

西昆仑慕士塔格岩体锆石U-Pb和黑云母40Ar-39Ar年龄及其地质意义

西昆仑造山带作为古特提斯洋消减、洋盆闭合的重要构造域,对古特提斯洋的演化研究有着重要意义,并且其与青藏高原、塔里木盆地的构造演化和气候变化有着密切的联系。以西昆仑西北段慕士塔格岩体为研究对象,对其中的暗色包体进行锆石U-Pb同位素分析和黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素分析,探讨岩体的演化历史。锆石U-Pb同位素分析给出n(²⁰⁶Pb)/n(²³⁸U)加权平均年龄为(218.8±1.9)Ma,为晚三叠世,解释为岩体的结晶年龄,结合区域资料可推断岩体形成于古特提斯洋闭合后的后碰撞阶段;黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素分析得到坪年龄为(6.018±0.072)Ma和(5.675±0.059)Ma,解释为岩体的隆升冷却年龄,表明西昆仑地区中新世晚期经历了冷却隆升事件,该隆升事件使西昆仑地区中新世晚期以来地形地貌及区域构造强烈改变,造成了区域内的干旱气候,并加速了在塔里木盆地形成塔克拉玛干沙漠。     

电、磁综合勘探方法在黄土塬地区油气勘探中的应用

我国西北地区分布着面积广阔的黄土塬,同时地下蕴藏着丰富的油气等矿产资源。但由于其表面切割剧烈、沟壑纵横,加之地质构造复杂,地质、地震资料少,在找油初期选择一种可靠、低成本的勘探方法,为后续详查提供勘探靶区和设计依据显得尤为重要。根据油气藏的烟囱效应,通过电、磁方法来研究区域内电、磁异常,可以判断该区油气藏的展布。