可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔的地震学证据

利用中美德INDEPTH IV合作项目2007—2009年间布置于青藏高原中、北部140个宽频地震台站记录到的天然地震数据,经过接收函数成像处理,获得了3条穿过昆仑—阿尼玛卿缝合带清晰的壳幔结构图像.结果显示柴达木南缘莫霍面位于约50 km深度,羌塘地块、可可西里地块、东昆仑造山带莫霍面位于约65 km深度,昆仑—阿尼玛卿缝合带以北约50 km存在莫霍面深度突变.在可可西里和柴达木岩石圈地幔之间观测到北倾界面,这可能是可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔之下的证据.可可西里地块地壳内宽缓的负转换震相带是低速带的反映,其向北挤入到东昆仑山下发生挤压增厚,可能是东昆仑山隆升的原因;由于刚性柴达木岩石圈的阻挡,物质向东改向,则可能是该地区向东旋转的构造应力场产生的原因.本文研究结果不支持亚洲岩石圈地幔在东昆仑—柴达木交界处向南俯冲,据此,我们提出了新的东昆仑造山模式.     

非线性波消波及波场分布研究

本文基于雷诺平均N-S方程,并结合RNG k-e方程建立了粘性数值波浪水槽,对不同波陡、不同相对水深、不同相对波高的非线性规则波的阻尼消波问题和波场分布进行研究。文中提出了两种描述消波区内部阻尼变化的阻尼函数,分别适用于小波陡情形和高波陡情形。研究结果表明,小波陡组消波区可设为一个波长,阻尼系数取10~4～10~5即可满足消波要求,计算结果与实验结果及造波理论吻合良好;高波陡组消波区可设为两个波长,阻尼系数取10~4～10~5亦可满足消波要求,计算结果与实验结果吻合良好。此外,当波陡较小时,波场内反射情况的小幅改变即可对整个波场造成影响,特别是当水深较浅时这种影响极为明显,需谨慎考虑。当波陡较大时,水波能量较高,整个波场沿水波传播方向可观测到明显的衰减现象,在具体试验中需进行考虑。     

甘肃柳园地区早二叠世正长花岗斑岩脉锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征——对北山造山带晚古生代构造背景的指示

甘肃北山地区位于中亚造山带中段，是诠释中亚造山带构造演化的关键区域之一，长期以来受到地质学界的广泛关注。柳园地区位于甘肃北山南带，区内脉岩发育，这些岩脉的研究可以为阐释北山造山带晚古生代构造背景提供更多证据。基于此，本文选取位于甘肃柳园地区的正长花岗斑岩脉开展了系统的锆石U-Pb-Hf同位素和全岩主量、微量元素分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析显示，岩脉侵位于早二叠世（（288.5±1.4）Ma）。全岩地球化学分析显示，正长花岗斑岩脉的SiO₂和全碱质量分数较高，Fe、Mg、Ca、Al和P质量分数较低，Rb、Th、U和Pb相对富集，Ba、Nb、La、Ce、Sr和Ti等元素相对亏损，Eu负异常显著，具有较高的Rb/Sr值和较低的K/Rb值及锆石饱和温度（730~844℃，集中于740℃左右），显示该岩脉为高钾钙碱性高分异I型花岗岩，并具有俯冲带岩浆活动的地球化学特征。正长花岗斑岩脉具有较低的Zr/Hf值（18.42~28.01，平均值为22.37）和Th/U值（3.82~7.99，平均值为5.34），与平均地壳组分接近，锆石ε_Hf（t）值为2.94~9.66，平均值为5.72，T_DM2值为955~611 Ma，指示源区主体为新元古代地壳的部分熔融，并存在幔源物质加入。根据构造判别图解并结合前人关于二叠纪区域构造变形、盆地沉积物源、岩浆演化等方面的研究结果，笔者认为该正长花岗斑岩脉形成于俯冲作用过程中的局部伸展环境，并认为北山地区增生造山事件至少持续到早二叠世。     

苏鲁造山带地壳上地幔结构层析成像研究

扬子与华北板块在三叠纪的俯冲碰撞形成了著名的苏鲁超高压造山带，其板块碰撞接触关系一直是热点问题.利用国家台网中心64个省台记录的1 079个近震事件的10 922个P波到时和251个远震事件的11 931个P波到时数据，采用远近震联合反演的层析成像方法对苏鲁地区进行了地壳上地幔速度结构反演.结果显示，研究区内两个低速异常区分别对应山东半岛西部的华北板块地幔上隆区和壳幔相互作用强烈的长江中下游成矿带地区.在地幔300 km深度之下出现的高速异常体可能代表了早中生代扬子与华北板块碰撞之前俯冲拆沉的古特提斯洋板块.传统观点的扬子板块岩石圈向北俯冲不明显，华北板块表现为向东南俯冲的高速特征.华北板块俯冲以苏鲁造山带中部的北纬35°为界，分为南北两种俯冲样式.北部俯冲不明显，华北板块停滞在郯庐断裂带以西；南部则表现华北板块向东南陡倾俯冲到苏鲁造山带之下.      

海南儋州海域造礁石珊瑚种类组成及动态变化研究

文章通过断面法调查分析了儋州海域海花岛沿岸、南华墟沿岸和磷枪石岛沿岸造礁石珊瑚的种类组成与群落分布，结果表明：儋州海域造礁石珊瑚共有12科25属55种，相较于此前的研究增加了10个种，优势种为斯氏角孔珊瑚、澄黄滨珊瑚、柱角孔珊瑚；活造礁石珊瑚覆盖率急剧下降，由2012年的42.92%下降至现在的22.24%，降幅高至48.18%；造礁石珊瑚死亡率高居不下，长期维持在35%左右；初级群落以团块状造礁石珊瑚为优势种的趋势愈发明显，且单一绝对优势种的情况频繁出现，说明该海域造礁石珊瑚群落受到了较为严重的破坏，导致群落退化演替，分析认为这种破坏是由自然因素和人为活动共同造成的。     

鄂尔多斯盆地西南部三叠纪末抬升剥蚀事件及热年代学记录

三叠纪末期大型鄂尔多斯盆地遭受了中生代成盆以来首次较大规模的抬升剥蚀,显著改造了中晚三叠世延长期盆地面貌,并控制了侏罗纪早期沉积格局和油藏分布,对盆地演化及矿产资源分布产生了重要影响。本文利用地质及大量钻井资料揭示了该期构造事件对盆地的剥蚀改造特征,盆地及周邻地区磷灰石裂变径迹年代学记录并约束了此次构造抬升的时限与过程;综合周邻区域构造研究成果,探讨了其发育的动力学背景。结果表明,鄂尔多斯盆地三叠纪末期的剥蚀具西南强、东北弱的特点,西南部大范围内延长组地层残缺不全,剥蚀量最大可达1000余米;前侏罗纪沉积古地貌总体呈西南高、北东低的特点;其抬升时间始于205～190Ma,西南部稍早于盆地腹部,抬升速率大于1℃/Myr,可持续至中侏罗世(约160Ma)。该期抬升剥蚀事件范围可涉及至盆地西南缘更广阔的区域,与同期秦岭造山带内出现的快速抬升冷却事件具有较好的时空耦合关系,是对秦岭造山带区域构造环境转变的响应和纪录。该研究丰富和发展了三叠纪末期构造事件在华北克拉通的影响,对该区油气、煤炭资源的进一步勘探和评价提供了新的思路,具有一定的现实意义。     

北山造山带中部(甘肃段)花岗岩成因及构造背景

北山造山带中部花岗岩体以陶勒努图洪岩体和跃进山南岩体为代表,本文对这两个岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩地球化学和原位锆石Lu-Hf同位素分析,结果表明:岩体成岩年龄分别为410±2. 8Ma、427±2. 5Ma;主量元素呈现高硅、高钾钙碱性、准铝质-弱过铝质特征;微量元素表现为富集Th、Zr、Hf等及大离子亲石元素(Rb、U、K等),亏损Ba、Sr、Eu及高场强元素(Nb、Ta、P、Ti等);球粒陨石标准化稀土元素曲线呈轻稀土富集、重稀土亏损的右倾模式。综合分析认为跃进山南岩体属A型花岗岩,陶勒努图洪岩体属S型花岗岩。陶勒努图洪和跃进山岩体锆石ε_(Hf)(t)分别为-2. 90～-0. 12(平均值为-1. 53)、-1. 99～2. 82(平均值为0. 26),t_(DM2)分别为1. 41～1. 58Ga、1. 23～1. 54Ga。研究表明:陶勒努图洪黑云母花岗闪长岩岩浆源区主要为由元古界北山杂岩组成的以变质杂砂岩为主的古老地壳物质(含中基性岩石)部分熔融的产物,跃进山南二长花岗岩体可能在元古界北山杂岩组成的以变质杂砂岩为主的古老地壳物质重熔过程中有幔源岩浆的参与。在中志留世(427Ma)明水-小黄山洋已向南侧马鬃山-公婆泉弧之下俯冲至后期,板块后撤引发明水-旱山地体南缘弧后形成裂解环境导致幔源岩浆底侵,诱发地壳物质重熔形成花岗质岩浆,岩浆侵位形成跃进山南二长花岗岩体;至早泥盆世(410Ma),俯冲结束发生弧-陆碰撞造山导致地壳增厚,引发下地壳发生部分熔融产生的花岗质岩浆侵位形成陶勒努图洪岩体;两岩体是在早、晚古生代交接时段同一俯冲-碰撞构造背景下不同部位、不同亚构造环境下的产物。     

祁漫塔格东段晚三叠世花岗岩与流纹岩岩浆同源性:年代学、地球化学及Nd、Pb同位素制约

祁漫塔格位于东昆仑西段,对该地区晚三叠世火成岩的研究不仅有助于认识东昆仑造山带印支期构造—岩浆演化历史,而且为古特提斯洋俯冲时限及洋盆闭合时限提供约束。本次在克停哈尔南的二长花岗岩中获得了219.8±0.5 Ma的锆石U-Pb年龄,结合以往获得的年龄数据,可以确定该期火成岩为晚三叠世岩浆活动的产物。全岩地球化学分析结果显示,祁漫塔格东段晚三叠世火成岩为准铝到弱过铝质岩石,属高钾钙碱性系列,富集轻稀土和Rb、Th、K等大离子亲石元素,不同程度亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素,具有明显的铕负异常,显示板块俯冲阶段的特征。花岗岩与流纹岩具有相似的Nd、Pb同位素组成,花岗岩ε_(Nd)(t)值介于-4.66～-4.53之间,亏损地幔模式年龄T_(DM2)为1363～1375 Ma,流纹岩ε_(Nd)(t)值为-4.63,T_(DM2)=1368 Ma。在n(~(143)Nd)/n(~(144)Nd)—n(~(206)Pb)/n(~(204)Pb)图解和Pb同位素组成图解中投影点均位于上地壳和EMII地幔端元附近。祁漫塔格东段晚三叠世花岗岩与流纹岩空间分布关系密切,形成时间相近,主、微量元素和Nd、Pb同位素特征方面都具有相似性或一致性,因此,笔者认为它们为同一时期、同一构造环境下的同源岩浆产物。结合区域资料和本文研究,初步分析认为东昆仑地区该时期处于板块俯冲阶段的活动大陆边缘弧环境,古特提斯洋尚未完全闭合。     

古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展：贺根山缝合带火山岩年代学和地球化学证据

本文以出露于贺根山缝合带迪彦庙蛇绿混杂岩北侧的乌兰拜其白音高老组流纹岩- 粗面岩为研究对象，通过野外地质调查和岩石学、地球化学、锆石U- Pb年代学研究，探讨岩石成因类型、构造环境和古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展过程。岩石地球化学研究表明, 乌兰拜其地区白音高老组流纹岩具有较高的SiO 2、Al 2O 3、K 2O和Na 2O+K 2O含量，以及较高的Ga/Al比值，相对贫CaO、MgO、Sr、Ba、Eu、Ti和P，稀土元素配分曲线为右倾海鸥式分布，负铕异常显著。该区粗面岩属于钾玄岩系列，具有高碱(Na 2O+K 2O)、高K 2O、高Al 2O 3、低TiO 2，富集Rb、Ba、U和轻稀土元素, 亏损 Nb、Ta 和 Ti，稀土元素配分曲线为右倾式分布。岩石学和岩石地球化学特征表明，乌兰拜其地区白音高老组流纹岩为迪彦庙- 白音布拉格蛇绿混杂岩带早白垩世后造山A型花岗岩浆的喷出相- A型流纹岩，其形成于后造山伸展构造环境；粗面岩为后造山型钾玄质火山岩，与洋壳俯冲作用有关，形成于俯冲板片断离- 后造山伸展构造背景。流纹岩和粗面岩锆石LA- ICP- MS U- Pb同位素测年，获得206Pb/238U加权平均年龄分别为140. 4±1. 2Ma和134. 9±1. 1Ma，表明白音高老组流纹岩- 粗面岩喷发于早白垩世，反映了贺根山缝合带早白垩世后造山A型花岗岩浆- 钾玄质岩浆作用事件。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩- 岛弧岩浆岩、中生代后造山A型岩浆岩的时空分布与演化关系，认为根山缝合带三叠纪- 早白垩世后造山伸展岩浆作用与古亚洲洋俯冲板片断离作用有关，提出了该区后造山A型花岗岩浆- 钾玄质岩浆作用的俯冲板片断离- 后造山伸展地球动力学模式。     

西昆仑穆呼锰矿床地质特征、控矿因素及成矿模式

穆呼锰矿床位于西昆仑造山带玛尔坎苏锰矿带东段，研究程度相对薄弱。穆呼锰矿床的含矿地层为上石炭统喀拉阿特河组，自下而上可分为角砾灰岩、钙质杂砂岩和含炭质泥灰岩3个岩性段，具有完整的海侵层序特征，反映了由逐步断陷到稳定沉积的盆地演化过程。锰矿层赋存于第三岩性段炭质泥灰岩中，矿石矿物主要为化学组分纯净的泥晶菱锰矿。根据详细的矿相学观察并综合前人研究成果，笔者认为菱锰矿是初始沉淀的锰（氢）氧化物与有机质通过成岩反应形成的。这种成矿机制需要3个基本条件：丰富的锰质来源、氧化还原分层的海水和有机质的大量埋藏。在穆呼一带，有利于满足以上条件的主要控矿因素包括：伸展拉张的构造背景、强烈的海底热液活动、海侵事件和温暖潮湿的古气候。笔者根据w（Ba）-w（P₂O₅）图解并结合区域对比分析，初步认为穆呼锰矿床的成矿模式可能属于最小含氧量带扩张型。