低温热年代学在褶皱冲断带中的应用

低温热年代学因其较低的封闭温度(300～40℃),可以反映浅表-上地壳的热事件,在沉积盆地演化、造山带剥露隆升、古地形反演等方面得到广泛应用。褶皱冲断带作为一种复杂的地质构造现象,具有演变形式多样、空间差异明显的特点,其变形构造的启动和定型时间难以准确限定。本文对裂变径迹和(U-Th)/He两种常用低温热年代学体系进行简要介绍,总结了四种利用热年代学数据计算平均隆升-剥露速率的方法,重点阐述当前低温热年代学技术在褶皱冲断带研究中的应用方法:(1)确定断层的性质、活动时间和剥露速率;(2)与平衡剖面技术结合恢复变形发展过程;(3)热-运动学数值模拟。低温热年代学显著提高了对褶皱冲断带形成时间和过程的定量化认识,为探讨或辨别动力学机制提供有力证据。     

青藏高原东南缘中甸地区上新世快速隆升的磷灰石裂变径迹证据

运用裂变径迹年代学方法对青藏高原东南缘中甸地区三叠系的5件磷灰石样品的低温热年代学特征进行分析,获得样品的热演化史,并约束研究区的构造隆升剥露过程。样品的热史模拟结果表明,磷灰石样品基本反映了相同的低温段热演化史。所有样品在沉积后所经历的埋藏温度曾经高于最大退火温度,表明所有样品在记录径迹前都曾完全退火。磷灰石裂变径迹温度-时间轨迹表明,研究区的构造隆升主要集中在2个时间段,即10.2~5.2 Ma B.P.和5.2 Ma B.P.至今。5.2 Ma B.P.以来的构造隆升事件对整个研究区剥露过程的影响相当广泛,表明研究区在上新世时期曾经历区域性的快速构造隆升事件;所有样品在上新世(5.2 Ma B.P.左右)都经历了一次快速的隆升,表明研究区在上新世经历了一次快速构造隆升剥露过程。     

准噶尔南缘磷灰石裂变径迹定年及其构造意义

目的 确定准噶尔南缘伊林哈比尔尕山的隆升时限.方法 测定磷灰石样品的裂变径迹年龄,并进行热史模拟.结果 磷灰石的裂变径迹中心年龄变化于78～51 Ma之间,记录了构造隆升活动的时间.结论 伊连哈比尔尕山自白垩纪以来经历了3期冷却剥露,分别是晚白垩世(97.1～68.8 Ma),视隆升速率为0.062 mm·a-1;新生代早中期(59～30 Ma),视隆升速率为0.023 mm·a1;新生代晚期(13～5 Ma)为山体隆升的峰期,其隆升速率为0.127 mm·a1.白垩纪以来的北天山变形作用与亚洲南缘多期的地体碰撞增生有关.     

内蒙古大青山晚中生代以来的隆升-剥露过程

对大青山东段4件基岩样品进行磷灰石裂变径迹研究,获得该区晚中生代以来的隆升?剥露历史,并探讨大青山现代地貌的形成。样品的磷灰石裂变径迹年龄为57.7±3.8~50.4±3.3 Ma,封闭径迹长度分布在10.7±0.4~9.9±0.1μm之间。热历史模拟结果表明,大青山地区存在晚白垩世(约100~90 Ma)和中?晚中新世(13.5~7 Ma)以来两个快速抬升冷却阶段,13.5~7 Ma以来是本区剥露最快的时期,这一阶段的隆升造就现今大青山的地貌格局。     

吐鲁番-哈密盆地中新生代热历史:磷灰石裂变径迹证据

对吐鲁番-哈密盆地中部连木沁剖面和南北山前带的9个样品进行磷灰石裂变径迹测年发现,7个侏罗系样品的中心年龄皆小于地层沉积年龄,而2个白垩系样品的中心年龄则大于或等于地层沉积年龄,表明侏罗系样品经历过退火或部分退火,而白垩系样品则未退火.进一步的热模拟研究表明,在晚白垩世120～100Ma,吐哈盆地发生构造抬升,地层快速冷却剥露,岩层在新生代二次埋藏加热,至10～8Ma又再次剥露.     

龙门山老君沟花岗岩的隆升及冷却史

运用冷却年龄理论,通过对老君沟花岗岩及矿物的年龄测定和封闭温度计算,探讨了龙门山中段隆升及冷却历史。     

均匀化后冷却方式对7050铝合金热压缩流变行为的影响

利用GIeeble-1500热模拟机在变形温度为300-450℃、应变速率为0.001-1.0s-1的条件下,对均匀化后经快速水冷和慢速随炉冷却这2种不同冷却方式的7050铝合金样品进行高温等温压缩实验,研究该合金的热压缩变形流变行为.结果表明:合金流变应力不仅随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,而且随均匀化后淬火冷却速度的增加而显著升高;均匀化后水淬样品中合金元素过饱和固溶于基体内,变形过程中第二相析出并明显粗化;快速水冷样品的热形变表观激活能为224.9 kJ/mol,而慢速随炉冷却样品的热形变表观激活能为144.6 kJ/mol;热压缩变形流变应力的差别随形变温度的升高而降低;在高温低应变速率下,应力-应变曲线出现锯齿形波动,呈不连续动态再结晶特征;7050铝合金高温塑性变形时的流变行为可用包含Arrhenius项参数Z的双曲正弦函数描述.     

裂变径迹定年资料应用中的问题及其地质意义

裂变径迹定年与其他大多数放射性定年法不同,它测量的是放射性衰变对矿物晶体的物理损伤,而不是另一种同位素。外探测器裂变径迹定年分析中,可以获得每一个颗粒径迹年龄。样品裂变径迹年龄表述有组合年龄、平均年龄和中值年龄,不论哪种年龄都不具有简单的地质意义。封闭径迹长度及分布记录了岩石经历的最高古地温及热历史过程,是裂变径迹分析中最重要的参数。利用裂变径迹参数,可进行热史模拟,以重建样品的热历史。     

大别山东缘郯庐断裂带早期韧性剪切带的形成温度

年龄的解释强烈依靠于构造热事件的发生温度和矿物的封闭温度,在缺少构造热事件的温度资料的情况下,很难对年龄数据做出正确合理的解释.利用白云母-绿泥石地质温度计,计算了大别山东缘郯庐早期左旋走滑韧性剪切带的形成温度,获得了350～450℃的温度区间,并且多数温度值位于430～450℃之间.该温度值大于40Ar/39Ar法中自云母的封闭温度,从而由主要以残斑形式存在的白云母获得的年龄值记录了郯庐断裂带的活动时间,190 Ma左右的白云母年龄值为接近于韧性剪切带变形年龄的冷却年龄.并由此年龄和温度数据得出郯庐断裂带形成于大别造山带造山作用后期.该韧性剪切带形成温度明显低于所叠加的造山带高角闪岩相变质岩,也指示为造山后期走滑运动的结果.     

大别山东缘郯庐断裂带早期韧性剪切带的形成温度

年龄的解释强烈依靠于构造热事件的发生温度和矿物的封闭温度,在缺少构造热事件的温度资料的情况下,很难对年龄数据做出正确合理的解释。文章利用白云母-绿泥石地质温度计,计算了大别山东缘郯庐早期左旋走滑韧性剪切带的形成温度,获得了350～450℃的温度区间,并且多数温度值位于430～450℃之间。该温度值大于40Ar/39Ar法中白云母的封闭温度,从而由主要以残斑形式存在的白云母获得的年龄值记录了郯庐断裂带的活动时间,190Ma左右的白云母年龄值为接近于韧性剪切带变形年龄的冷却年龄。并由此年龄和温度数据得出郯庐断裂带形成于大别造山带造山作用后期。该韧性剪切带形成温度明显低于所叠加的造山带高角闪岩相变质岩,也指示为造山后期走滑运动的结果。     

The thermal history of the miarolitic granite at Xincun, Fujian Province, China

The thermal history of the late Mesozoic miarolitic granite has been studied based on zircon U-Pb dating, whole rock Rb-Sr dating and K-Ar dating of muscovite, biotite and K-feldspar from the same rock sample. From the beginning of zircon crystallization to the closure of K-Ar system of biotite, the granite body had a slow cooling rate (11.0℃/Ma) and an ascending rate (0.07 mm/a). From the end of this stage to the closure of K-Ar system of K-feldspar, the granite body increased its cooling rate (45℃/Ma) and ascending rate (0.36 mm/a). The thermal history of the Xincun granite with a slow cooling rate at the early stage and a fast cooling rate at the late stage may have been related to the fact that the Fujian coastal area had very high geothermal gradient in the late Mesozoic and evident decrease in geothermal gradient in the early Cenozoic.     

Record of mid-Archaean subduction from metamorphism in the Barberton terrain, South Africa

Although plate tectonics is the central geological process of the modern Earth, its form and existence during the Archaean era (4.0-2.5 Gyr ago) are disputed. The existence of subduction during this time is particularly controversial because characteristic subduction-related mineral assemblages, typically documenting apparent geothermal gradients of 15 degrees C km(-1) or less, have not yet been recorded from in situ Archaean rocks (the lowest recorded apparent geothermal gradients are greater than 25 degrees C km(-1)). Despite this absence from the rock record, low Archaean geothermal gradients are suggested by eclogitic nodules in kimberlites and circumstantial evidence for subduction processes, including possible accretion-related structures, has been reported in Archaean terrains. The lack of spatially and temporally well-constrained high-pressure, low-temperature metamorphism continues, however, to cast doubt on the relevance of subduction-driven tectonics during the first 1.5 Gyr of the Earth's history. Here we report garnet-albite-bearing mineral assemblages that record pressures of 1.2-1.5 GPa at temperatures of 600-650 degrees C from supracrustal amphibolites from the mid-Archaean Barberton granitoid-greenstone terrain. These conditions point to apparent geothermal gradients of 12-15 degrees C-similar to those found in recent subduction zones-that coincided with the main phase of terrane accretion in the structurally overlying Barberton greenstone belt. These high-pressure, low-temperature conditions represent metamorphic evidence for cold and strong lithosphere, as well as subduction-driven tectonic processes, during the evolution of the early Earth.     

综合地球物理方法在Ⅱ-3型地热勘查中的应用： 以青海同仁盆地为例

地热能是清洁能源勘探开发利用的焦点。本文选择青海同仁盆地开展地热物探勘查实践。首先以1:5万地面高精度磁测资料为基础,结合区域地质资料划分断裂构造、隐伏岩体范围,圈定地热异常靶区。对其中的M3靶区进行了大比例尺地球物理探测和钻探查证。通过地球物理方法组合（主要利用微动探测法并在电磁干扰较小的地段补充可控源音频大地电磁法）,基本查明了同仁盆地地热勘查类型为兼有层状热储和带状热储特征、彼此存在成生关系、地质构造条件比较复杂的Ⅱ-3型,为后续在该区开展地热资源勘查指明了方向。     

福建漳州干热岩资源选址与开发前景分析

 由于干热岩具有传统化石能源不可比拟的优势,越来越多的国家将干热岩的勘探开发列入了国家能源发展计划。中国干热岩相关研究尚处于起步阶段。在分析研究目前各国干热岩开发利用工程的基础上,阐述了干热岩开发的地热地质学指标,针对福建漳州的干热岩科学钻探,从区内酸性岩体分布、盖层情况、深部热异常及区域稳定性等方面分析了福建漳州干热岩钻探选址的原则与指标,建立了钻孔位置地区的概念模型,并对福建漳州干热岩资源的开发前景做出分析。     

鲁西隆起蒙山晚白垩世-新生代抬升的裂变径迹证据

 研究晚白垩世以来蒙山的抬升对全面认识鲁西隆起区的构造演化具有重要的意义。对采自蒙山山脉的6个岩石样品进行了磷灰石/锆石裂变径迹测年及热历史模拟分析。分析结果表明蒙山自晚白垩世开始快速抬升,经历了70~43 Ma和32~20 Ma两个快速抬升阶段,并且蒙山的抬升表现出加速抬升的特征。晚白垩世以来蒙山的快速抬升与其毗邻的泰山有着较好的对应关系,蒙山的整体抬升略早于泰山,并且鲁西隆起的抬升表现出由南向北的抬升序列。蒙山的两期快速抬升事件很好地对应了济阳坳陷在这两个时期经历的构造沉降和区域隆升过程,表明新生代蒙山的快速抬升与济阳坳陷的构造演化有着良好的隆拗耦合关系。     

基于加权信息量法的福州地区地热资源模型构建研究

地热资源是一类备受青睐的新型绿色能源,虽研究已久但缺乏结合多源环境因子进行建模研究。以福州地区为研究区,利用城市热异常越级融合提取算法（UTLFAE）处理由Landsat8反演所得的地表温度消除城市热岛,将燕山期侵入岩划分为早期与晚期两个证据因子作为改进,使用加权信息量模型融合地质背景、地理背景、地球物理3类数据共7个因子进行建模,并结合地热温标对圈定的地热潜力区进行验证。研究发现,城市热异常越级融合提取算法能兼具大窗口与小窗口的提取特性从而尽可能地完整识别出城市热异常区域,主要水系对福州地区地热资源影响最大,燕山早期侵入岩对福州地区地热资源的影响大于燕山晚期侵入岩。ROC曲线评价结果显示,加权信息量模型预测能力优于信息量模型。福州地区地热资源模型表明,高地热潜力地区的分布与主要水系的分布具有明显关联性,市区、县区附近区域的地热潜力均较高并以福州市区、永泰县区、连江县区3处最为突出。永泰县区、连江县区能作为地热生态示范区与地热旅游品牌建设的优选区,未来可以考虑在闽侯光明、闽清汤兜两处开展干热岩远景勘探与研究。     

基于微动技术的浅层地热资源勘探与储量精细评价方法研究

作为未来能源新星的地热资源逐步受到青睐,其中,浅层地热能的利用至关重要。本文介绍了微动探测技术,针对城市地下空间浅层地质结构探测、浅层储量评价精度等不同的实际应用问题和现实工程需求,以迷你阵列微动探测方法为基础,用于精细识别浅层地质结构,获得岩土层厚度信息,精细化评价地热储量。此外,利用数据拟合技术建立地球物理参数与土体热导率的经验关系,预测测试目标区的土体热导率。青岛即墨区的案例,说明了此方法在地热资源开发利用中的应用效果。     

三角函数热流模型与EASY%Ro法结合恢复古地温梯度史

EASY%Ro法是一种能与现今Ro垂向分布达到最佳匹配的古地温梯度的反演热史分析法,涉及到重要环节是约束条件的最优化计算。计算发现,EASY%Ro得到的地温梯度史有一定的不确定性;这种不确定性发生在反演地质时间段的早期。根据三角函数古热流模型简化而来的三角函数古地温梯度模型,将该模型用于EASY%Ro法求解古地温的约束条件中,使求得的古地温梯度称为—连续函数,可以更好的反映地温梯度在地史上的连续起伏变化,克服了以往单独用EASY%Ro求解古地温梯度时多解性问题或不确定性,具有唯一性,有效避免多解性,得到的古地温梯度为连续可导函数,更符合古地温在地史的变化特征。经在松辽盆地王府断陷使用得出王府断陷地温梯度史大致分成3个阶段,断陷期(火石岭组~营城组)的由高地温梯度到低地温梯度的下降阶段;拗转换期至坳陷期(登娄库组至嫩江组的)的地温梯度缓慢上升阶段;反转期的稳定地温梯度阶段。     

盆地古地温场演化动态数值模拟方法及其应用

盆地古地温场的演化史是盆地有机质向烃类转化以及烃类保存或变迁的决定性控制因素之一。本文从演化史的角度分析了控制盆地地温场分布的多种因素,给出了以镜质体反射率为依据的古热流反演方法原理和以热传导热对流方程为基础的古地温场的正演模拟方法及数值解法。最后给出在新疆塔里木盆地和广西十万大山盆地的应用实例。     

准噶尔贫地古水动力模拟参数研究

为了保证盆地水动力模拟计算结果与实际间的吻合程度，提高模拟的可靠性，强调了模型中所涉及各参数的正确选取。通过对大量测试、测井、实验分析数据的综合、归纳，建立了水动力模拟中关键参数的求取方法。这些参数主要包括：声波时差-孔隙度转换关系、各小区代表性孔隙度-深度关系、油气地下密度、孔隙度-渗透率关系、热史恢复参数、地层剥蚀量等。最后，根据石西1井的古水动力模拟结果，说明了古水动力恢复结果的可靠性，并就古水动力的发育历史进行了分析。