从华北克拉通中、西部结构的区域差异性探讨克拉通破坏

详细的深部结构信息是深入认识华北克拉通显生宙改造和破坏的重要依据。基于密集流动地震台阵和固定台网记录的远震P波和S波接收函数资料,获得了跨越华北克拉通东、中、西部的3条剖面的岩石圈和上地幔结构图像,揭示了克拉通不同区域深部结构特征的显著差异。与东部普遍减薄的岩石圈(60～100km)相比,中、西部表现出厚、薄岩石圈共存的强烈横向非均匀性,既在稳定的鄂尔多斯盆地之下保留着厚达200km的岩石圈,又在新生代银川—河套和陕西—山西裂陷区存在厚度<100km的薄岩石圈,差异最大的厚、薄岩石圈仅相距约200km。岩石圈厚度在东、中部边界附近的约100km横向范围内显示出20～40km的迅速增加。岩石圈厚度的快速变化与地表地形从东向西的突然改变以及南北重力梯度带的位置大致吻合,并对应于地壳结构、地幔转换带厚度和660km间断面结构的快速变化。这种从地表到上地幔底部深、浅结构的耦合变化特征表明,东西两侧区域在显生宙可能经历了不同的岩石圈构造演化和深部地幔动力学过程。克拉通东部薄的地壳、岩石圈和厚的地幔转换带以及复杂的660km间断面结构可能与中生代以来太平洋板块深俯冲及其相关过程对这一地区岩石圈的改造和破坏有关;而中、西部存在显著减薄的岩石圈这一观测结果,并结合岩石、地球化学资料表明,克拉通岩石圈改造和减薄不仅发生在东部,而且可能影响了包括中、西部在内的更广泛的区域。岩石圈薄于100km的中、西部裂陷区可能与先前存在于岩石圈中的局部构造薄弱带相联系。这些古老岩石圈薄弱带可能经历了后期构造事件的多次改造,并在新生代印度—欧亚陆陆碰撞过程中被进一步弱化、减薄,最终造成地表裂陷。另一方面,中、西部总体较厚的地壳、岩石圈以及正常偏薄的地幔转换带表明,同太平洋深俯冲对东部的作用相比,包括印度—欧亚大陆碰撞在内的多期热-构造事件对该地区的构造演化影响相对较弱,不足以大范围改造和破坏高强度的克拉通岩石圈地幔根,从而造成了该地区现今岩石圈结构的高度横向不均匀。     

渤海湾盆地形成与华北克拉通破坏

渤海湾盆地是一个中、新生代盆地,位于华北克拉通的东部地块上,是华北克拉通破坏的中心区域。渤海湾盆地的结构、构造记录了华北克拉通破坏的构造过程。文章综合10a来据三维地震资料揭示的渤海湾盆地构造,和20a来渤海湾盆地周边华北克拉通区域中、新生代构造和地球化学研究成果,系统提出华北克拉通破坏期间,渤海湾盆地深、浅部的构造机制分别为:中生代浅部构造机制是挤出构造成因,深部构造机制为局部有限的拆沉+底侵模式;新生代构造机制是北西向壳内伸展机制,与印度和欧亚板块碰撞激发的软流圈的东扩远程效应和太平洋俯冲带的跃迁式东撤的联合效应——区域性"西进东退"的深部机制有关。     

华北克拉通下地壳改造:中生代火山岩中辉石岩捕虏体证据

<正>华北克拉通,特别是其东部在中生代发生了大规模的岩石圈破坏,这种破坏在浅层表现为大规模的构造变形、岩浆活动、盆地形成等;深部则表现为巨厚的岩石圈地幔丢失和地幔物理性质和化学组成的改变。近年来的深入研究表明,华北克拉通东部岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了重大变化,下地壳也发生了巨大变化。通过对比研究中、新生代火山岩中的下地壳麻粒岩捕虏体和地表广泛分布的麻粒岩地体发现,中、新生时期的华北下地壳与前寒武纪以前的下地壳显著不同,中、新生代下地壳多具有较为年轻     

华北东部上地幔破裂带

利用天然地震的走时和S波震相的层析成像方法可以提供上地幔S波速度扰动精细图像。我们对华北东部(32°～44°N,114°～126°E)进行了高分辨率S波地震层析成像研究,揭示了苏鲁及环渤海地区上地幔速度结构的差异,为研究该区域深部构造演化提供新的地球物理证据和制约。本次成像取得的最醒目的成果是揭示了由波速剧烈变化指示的两条上地幔破碎带,它们分别出现在渤海湾裂谷区与苏鲁超高压变质带下方。苏鲁超高压变质带下方上地幔破碎带包含多个有序排列的高速团块,推测与扬子走滑并向前俯冲、以及前锋超高压变质块体拆沉及折返作用有关。地幔地震S波速的成像结果支持华北东部渤海湾地区发育地幔热羽柱体系的观点,并对地幔热羽柱的鉴识提供了新的标识。     

热与克拉通破坏

大陆克拉通是地球表面上相对稳定的构造单元。从地热学的角度考虑,克拉通岩石圈的稳定意味着地表热流等于对流地幔岩石圈底部提供的热流加上岩石圈内部由放射性衰变产生的热量。太古代稳定克拉通一般具有冷的地热特征,且处于热平衡状态。打破克拉通热平衡的因素有多种,如岩石圈地幔的放射性生热、来自深部的地幔柱、板块俯冲等。华北是全球古老克拉通遭受破坏最明显和最典型的地区,其破坏与中生代太平洋板块向东亚的深俯冲密切相关。古太平洋板块快速俯冲并停滞在地幔转换带脱水、形成宽约1 000 km的低粘大地幔楔,导致地幔对流增强。在活跃地幔对流的热侵蚀与橄榄岩-熔体相互作用共同作用下,华北克拉通在中生代期间迅速减薄。经过中生代加热减薄的华北克拉通岩石圈强度显著变弱,在俯冲板块后撤作用下,岩石圈拉张并进一步减薄,地表热流升高。华北克拉通破坏是一个漫长的历程,期间大地热流的演化特征呈现出由中生代以前的低值演化至新生代的高值再过渡到现今的中等状态（接近全球大陆平均值）。     

华北克拉通边界带区域深部结构的特征差异性及其构造意义

华北克拉通的显生宙破坏在空间上是高度不均匀的。克拉通自身岩石圈性质的横向差异及其周边块体的构造运动和相互作用,造成克拉通不同地区构造变形特征具有显著差异性。而这种差异性必然会在深部结构上留下印迹。因此,详细的深部结构信息能够为研究华北克拉通破坏的方式和动力学机制提供重要约束。对近年来基于华北内部结构计划(NCISP)密集流动地震台阵资料获得的华北克拉通边界带区域的深部结构图像进行介绍,并对比分析地壳、岩石圈结构和上地幔变形特征的区域变化,进而对克拉通破坏的空间差异性以及破坏的方式和过程做初步探讨。研究结果显示,华北克拉通东部的郯庐断裂带作为华北和扬子边界的构造薄弱带,具有克拉通全区最薄的岩石圈(~60 km)和明显减薄的地壳(<35 km),是克拉通东部岩石圈整体性减薄和破坏最强烈的区域;东北部燕山地区和西北部鄂尔多斯北边界区域都表现出厚、薄岩石圈共存和壳幔结构显著变化的特征,反映了这些地区岩石圈减薄和改造的空间不均匀性。燕山地区尖锐的Moho面、岩石圈结构和上地幔变形特征的小尺度变化可能是中生代多期挤压和晚中生代—新生代区域伸展共同作用的结果;而鄂尔多斯北边界附近稳定克拉通地区与新生代裂陷区壳幔结构的强烈差...     

太行山构造带及其以东地区上地幔地震层析成像

基于首都圈地区及河北邯郸台网共115个台站记录的地方震、近震和远震P波和S波走时,利用地震层析成像技术得到了太行山构造带及其以东地区下方300km深度范围内的P、S波速度结构。结果发现沿太行山构造带速度结构在上地幔中存在明显的横向不均匀性,其南、中、北段显示了各自不同的构造特征。太行山以东盆地区岩石圈厚度较薄,在约80km深度进入地幔软流层,但在160km深度下,P波和S波速度结构呈现较大差异,其中P波在华北东部地区逐渐以高速为主,而S波速度剖面上虽然低速体被切割,但仍然保持了大部分地区的相对低速。深部结构揭示,太行山中段受华北地区岩石圈减薄过程作用最为强烈,其速度结构与盆地区更为相似。而南段构造作用与浅部断裂关系明显,深部可能更多地保留了构造造山带岩石圈厚度大,高速介质多的特征。太行山北段处于多构造交界地区,速度结构比较复杂,部分S波低速区可能与深部地幔物质上涌作用有关。     

华北克拉通中生代破坏前的岩石圈地幔与下地壳

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,有 38亿年的古老陆壳存在,它经历了复杂的地质变迁,在太古宙末(约2500Ma)基本完成克拉通化,在古元古代(约1900~1850Ma)整体受到了高级变质作用,最终完成了克拉通化。它的东部在中生代发生了重大的构造机制的转变,克拉通基底发生了破坏、置换和再造。在太行山重力梯度带以西的华北克拉通受中生代构造转折的改造程度较低,它们的下地壳和岩石圈地幔结构,大致保持了华北克拉通破坏前的状态。前寒武纪麻粒岩地体代表了掀翻抬升到地表的古元古代下地壳,出露地表的时间大致在1850~1800Ma。中、新生代火山岩中的地幔和麻粒岩捕虏体代表了现代的岩石圈地幔和下地壳的岩石。岩石学、地球化学和地球物理的研究,推测华北克拉通西部的岩石圈厚约200km,地壳厚度约45km~50km,是在古元古代(约1.9Ga)时期终极克拉通化作用形成的,其厚度和结构与全球典型的元古宙克拉通岩石圈相同。而太行山重力梯度带以东的克拉通岩石圈地幔受到程度不等的交代、改造、置换和减薄,下地壳大规模重熔,地壳厚度也发生减薄,指示了强烈的壳幔解耦、物质交换和重新耦合的过程。     

华北克拉通东部早白垩世伸展盆地的发育过程及其对克拉通的破坏

在晚侏罗世华北克拉通东部破坏之初出现了区域性隆起,全区缺失上侏罗统沉积。在早白垩世早期,出现了区域性的伸展活动,断陷盆地形成,克拉通南、北缘伸展活动最强,北部燕山构造带以出现变质核杂岩为特征,南部出现宽裂谷型盆地。早白垩世中期华北克拉通东部普遍出现了火山活动与岩浆侵入。早白垩世晚期克拉通上以出现窄裂谷型盆地为特征,沿北北东走向的郯庐断裂带断陷活动最强。这些断陷盆地的演化过程揭示,经历地表抬升后,克拉通破坏之初的岩石圈热而弱,从而形成变质核杂岩或宽裂谷型盆地。这期间的破坏强度在空间上具有不均匀分布的特征,受控于早期岩石圈地幔的结构。经过早白垩世中期的大量岩浆活动之后,早白垩世晚期克拉通岩石圈温度降低、强度变大,从而利用早期大型断裂构造形成窄裂谷型盆地。这现象支持华北克拉通东部晚中生代的岩石圈减薄是以逐渐拆沉机制为主。     

华北克拉通不均匀破坏和地幔置换作用与陆内山-盆耦合驱动

华北东部自中、新生代以来克拉通地幔发生了60～120 km的不均匀减薄并伴随强烈的构造运动(如燕山陆内造山过程)、大型矿床的富集、强烈的火山活动和克拉通盆地的形成.可见中生代的壳-幔相互作用在东部岩石圈演化中占据重要位置,然而引起如此强烈的壳-幔相互作用的深层原因是什么,一直困绕着固体地球科学家们.     

黄土湿陷性及其成因

本文根据甘肃17个剖面湿陷系数的测定,查明黄土湿陷性从上向下呈现波动变小,造成湿陷性垂向上变小的原因是土层自重压力,引起波动变化的原因是土层受成壤强弱的差异。作者根据镜下鉴定和湿陷性与成壤强弱关系的研究,将黄土微结构分为18种类型,指出湿陷性是在几种特定的成壤过程中产生的,是成壤作用弱的黄土所具有的特征,受风化成壤作用强的黄土不具湿陷性。      

金矿物统计研究中容易忽略的问题

当前的金矿物统计工作大多局限于颗粒数百分比计算,而且常常把粒比简单地等同于重量比,这在理论上的实践上均是错误的。金矿物配分的本质是重量上的配分。根据物质的三维尺度特性,在光片中可以用面积比代替重量比;而在重砂分析中应尽量直接测定金矿物的质量,否则只能用体积比代重量比。     

软土路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系分析

本文就路基沉降观测资料进行深入分析,总结出路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系和规律,并分析了原因,推导出计算路基沉降的公式,提出了判断填土速率快慢和填土高度变化大小的新方法。     

甘肃省黑河干流细土平原区灌溉水入渗运移的初步研究

西北干旱地带农业区的灌溉水入渗是地下水补给的重要途径。在甘肃省黑河干流细土平原区，利用中子仪和负压计观测了灌溉水入渗时包气带的含水率和土水势的变化，初步分析了灌溉水入渗运移规律，确定了灌溉水入渗补给系数随地下水埋深的变化，为本区进行地下水资源评价奠定了基础。     

湖南矿产资源形势分析与对策研究

湖南省不少矿产按地均资源占有量,高于全国平均水平,是国内矿产资源丰富和矿产最多的省份之一。从湖南的自然条件、经济条件、区位优势、资源地位、发展水平等方面分析,利用丰富的矿产资源发展湖南经济不失为一条重要的途径。要获取资源开发的总体效益和最佳效益的关键,是实现勘查、开采、加工三位一体化,发展多种形式,多层次的开发网络,面向国内、国外两大市场,加强资源综合利用、综合治理,才能把矿产資源优势转化为经济优势。     

青藏高原北缘银石山地区地貌年代学初步研究

青藏高原北缘银石山地区可划分出7类一级地貌类型：强抬升断块区、弱抬升断块区、低丘区、早期夷平面残留区、晚期准夷平面分布区、冲洪积平原、残积缓丘区等。通过相关沉积物的光释光和石英电子自旋共振年龄以及覆于早期夷平面、后期山丘、夷平低地或堆积台面等之上的火山岩年龄测年,重塑了晚新生代以来的地貌演化过程：中新世中晚期—上新世中期为主夷平面发育时期,上新世晚期(3．7Ma)主夷平面解体,强(弱)抬升断块区和低丘山地等开始形成。早更新世早期在低丘区中形成夷平低地或堆积台面,中后期抬升断块区与低丘区相间的地表形貌特征进一步强化。中更新世早期(0．64Ma)残积缓丘区形成,中期(0．43Ma)嵩华山北面形成一级冰斗,中后期(0．365Ma)低丘区主要斜坡地貌成型,末期(0．178Ma)强抬升断块区的主要沟谷地貌基本成型。晚更新世以来主要河流阶地形成,其间在0．037Ma前后冲洪积平原形成。     

徐州龟山汉墓病害及其产生原因分析

通过介绍徐州龟山汉墓的建筑特点及病害特征,分析了汉墓病害的产生原因,为治理病害的施工图设计及具体文物加固保护方案提供了极为有益的借鉴资料.     

张家口北部铅锌银多金属矿床区域剥蚀程度分析

张家口北部是河北省重要的铅锌银多金属矿床富集区.区内多金属矿床成矿作用和控矿因素相似,矿化形成均与燕山期酸性小岩体侵入变质结晶基底有关.区域多金属矿床化探异常具可对比性.化探异常图显示区内多金属矿床与化探异常在地表总体呈现无偏性空间分布特征,化探数据因子分析结果表明成矿元素相关性在水系沉积物中未发生改变.据此可将原生晕中依据不同元素组合识别矿体剥蚀程度的思路运用于1:20万化探数据,以此识别区域多金属矿床剥蚀程度.本文以张家口研究程度较高的蔡家营多金属矿床为例,选用可有效识别矿体剥蚀程度的(Bi+V+Ba)/(B+Sb+U)、(U/Th)元素比值,将区域化探数据用于多金属矿床剥蚀程度分析,结果显示区内多金属矿床均出露于剥蚀强度较高区域,受到不同程度的剥蚀.累加NAP值方法显示兰闫多金属矿床剥蚀程度最高,蔡家营、青羊沟矿床剥蚀程度明显降低.区内多金属矿床多分布于岩石风化程度较高的变质结晶基底出露区域及其周边.火山岩盖层下伏变质岩中多金属矿床多呈隐伏-半隐伏状态分布,应是区内下步多金属矿床找矿方向.     

水系沉积物成矿元素的丰度在矿产资源量预测中的应用

统计资料表明,湘南地区32个有色金属矿区的矿产储量与其所形成的水系沉积物成矿元素的丰度之间,存在一定的线性关系。当用矿上元素组与矿下元素组的垒加衬度比值对异常丰度进行修正即相乘后,这种线性关系更为明显。这就是区域化探扫面应用丰度模型法的依据。     

吉林省东部山区新构造找水分析

根据新构造运动的分带性与富水的相关性,指明吉林省东部山区找水方向和工作方法,并以实际资料阐述了地下水的形成和分布,主要受不同力学性质控制的机理,这对今后寻找新的水源地很有指导意义。