河套灌区西部浅层地下水咸化机制

浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23~8.45,总溶解性固体（total dissolved solids,TDS）变化范围为371~7 599 mg/L;随着地下水咸化程度增大,水化学类型由HCO₃-Na·Mg·Ca型向Cl-Na型过渡.引黄灌溉和大气降水是浅层地下水的主要补给来源,径流过程中浅层地下水受蒸发作用和植物蒸腾作用影响,地下水化学组分主要来源于蒸发盐溶解和硅酸盐风化水解,并受强烈的蒸发作用和离子交换作用影响.水文地球化学模拟和主成分分析结果显示,蒸发作用和岩盐溶解作用对区内浅层地下水咸化贡献最大,石膏和白云石等矿物的溶解、硅酸盐的水解、Na-Ca离子交换以及局部地形起伏对地下水咸化过程也有较大贡献.      

从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞:回眸与展望

大陆造山带的经典含义是指由于大陆地壳岩石在板块俯冲-碰撞的巨大挤压应力下,遭受强烈变形、变质和熔融作用,地壳发生大规模缩短、加厚和隆升而形成的地带。分布在大陆边缘和内部的造山带,经历从洋壳扩张、洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的造山过程,形成"俯冲增生型"、"陆陆碰撞型"和远离板块边界的"陆内型"造山带。造山带类型的分析是识别地球上造山带机制的钥匙。本文在阐述经典造山带分类的基础上,根据造山带的几何学、热历史、构造样式等特征,讨论了弧形造山带、特殊几何学造山带和走滑造山带的结构、运动学和动力学,以及从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞造山在时空上的转化和演化。在回顾造山带研究的基础上,突出在板块汇聚边界的大洋和大陆俯冲带研究的重大进展,提出俯冲带和地幔柱提供了穿越地球层圈物质和能量交换的通道,它们的结合研究是探索全球单层壳-幔大循环假说与板块驱动力的新方向,是统领造山带研究的大思路。对于大陆动力学研究的一些前瞻性问题的思考,强调了造山过程的热扩散模式和变形-变质-深熔-成矿作用的自组织行为,以及地壳熔融在造山中的重要性;强调了流变学在大陆造山带形成和演化中的基础地位,并认为这是造山带研究中亟待解决的问题。作者认为板块水平运动是致使地壳挤压缩短和加厚、形成造山带的主要驱动力;而在板块离散边界(包括大洋中脊)垂直上升流所形成"地貌"上的山链,被称为"伸展造山带",不应属于经典"造山带"的范畴。     

南秦岭东部新元古代埃达克质岩的发现及其地质意义

秦岭造山带是一条复合型大陆碰撞造山带,存在若干新元古代构造岩浆事件的遗迹,它们对深化认识南北秦岭汇聚-碰撞过程和Rodinia超大陆聚合具有重要意义。本文对南秦岭东部豆腐尖岩体英云闪长岩开展LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和全岩主微量元素地球化学研究。代表性样品的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为860.7±6.0Ma,表明其形成时代为新元古代。岩石地球化学特征表现为高SiO₂(62.41%-68.89%)、高Al₂O₃(15.33%-17.33%),富Na₂O(4.23%-5.80%)和高Na₂O/K₂O比值(1.11-2.41),富Sr(>400×10^-6),低MgO(0.55%-2.08%),低Y(7.40×10^-6-18.20×10^-6)、Yb(0.63×10^-6-1.62×10^-6),高Sr/Y比值(31.49-78.22),轻稀土元素显著富集[(La/Yb)_N>20],弱Eu正异常,具埃达克质岩特征。较高的K₂O含量(2.00%-4.31%)和低MgO以及显著的高La/Yb比值等特征指示,其具有典型高钾钙碱性埃达克质岩特征,很可能源于加厚下地壳的部分熔融,推测该岩体形成时南秦岭地壳厚度可能达到65 km。结合区域地质资料,认为豆腐尖岩体形成于陆-陆碰撞环境,是新元古代松树沟洋盆闭合后北秦岭和南秦岭碰撞造山的产物,是Rodinia超大陆聚合事件在该地区的岩浆响应。新元古代早期商南豆腐尖高钾钙碱性埃达克质岩的首次识别为限定南-北秦岭碰撞事件提供了有力约束。     

北祁连西段肃南地区下志留统肮脏沟组河流相的发现及其大地构造意义

北祁连地区位于中国中央造山带中段,具有典型造山带的特征。区内志留系肮脏沟组沉积环境存在较大争议,以致对其沉积期古地理格局的认识就存在很大差异。本研究选取志留系肮脏沟组发育齐全的肃南地区老虎沟剖面为研究对象,通过野外剖面实测、室内薄片鉴定和碎屑岩粒度分析等方法对老虎沟剖面肮脏沟组沉积充填序列、沉积构造和沉积相类型进行了细致分析。北祁连肃南地区老虎沟剖面志留系肮脏沟组发育大套的砾岩、砂砾岩和含砾砂岩,沉积构造以大型槽状交错层理、板状交错层理、平行层理和底冲刷构造为主,其中砂岩碎屑的成分和结构成熟度都较低;砂岩段的滚动组分含量较高,纵向剖面上显示为向上远离物源区,粒度变细的演化序列。沉积特征指示北祁连肃南地区老虎沟剖面志留系肮脏沟组的沉积相为辫状河流相,并非前人认为的造山俯冲阶段或者弧陆碰撞阶段的深水海相沉积,而是已经发生陆—陆碰撞形成的陆相沉积。此时北祁连东部地区还未发生陆—陆碰撞,由此可知北祁连在早志留世碰撞为"西早东晚"的不规则点式碰撞。本研究有助于深化对北祁连造山带志留纪的古地理格局和其大地构造背景的认识。     

西藏尼玛盆地古新统—始新统牛堡组化学地层格架分析

已有勘探资料表明,西藏尼玛盆地古新统—始新统牛堡组地层具有良好的油气资源显示,然而目前有关于该套地层的地层格架划分仍然薄弱。化学地层学方法在北美页岩气勘探开发中取得了巨大成功,鉴于此,本文以尼玛盆地东部的协德乡南牛堡组剖面作为研究对象,通过对露头样品的主微量元素测试结果进行沉积地球化学、主成分分析、完备总体经验模态分解、以及自相关函数分析,从化学自—异旋回角度以及元素耦合行为出发,探讨地球化学基准面对化学地层格架的控制作用,从而为牛堡组地层提供化学地层划分方案。主成分分析结果表明,牛堡组地层沉积主要受控于细粒碎屑输入、碳酸盐岩、粗粒碎屑输入、氧化还原—生产力、以及盐度这五个因素;经验模态分解和自相关函数分析结果表明,牛堡组地层受到了明显的异旋回驱动,显示出多尺度基准面震荡特点。通过对异旋回信号分量(本征模函数,IMFs)进行重构,并且结合元素相互耦合特性,建立了牛堡组化学地层格架,该结果与岩石地层单元以及沉积相单元一致,证明了本文所提出的化学地层划分方案的可靠性和实用性。     

滇西凤庆地区箐头山花岗岩的特征 ——古特提斯洋碰撞汇聚向伸展转换的证据

笔者等在野外调查的基础上,对出露于滇西临沧岩浆弧北部凤庆箐头山地区原1∶25万凤庆县幅划分的二叠纪糜棱岩化黑云二长花岗岩进行了系统的年代学、岩石学和地球化学研究。该花岗岩体中,锆石具典型的振荡环带,Th/U值均大于0.2,为岩浆成因,其LA-ICP-MS U-Pb年龄为213±5 Ma,应当为岩浆结晶年龄,表明该岩体形成于晚三叠世,而非前人认为的二叠纪。全岩主微量元素分析结果显示,箐头山花岗岩Na_2O/K_2O值低,富Al_2O_3,铝饱和指数(A/NCK值)平均为1.18,属过铝质高钾钙碱性系列。稀土配分曲线右倾,具有轻稀土富集、重稀土弱亏损、负铕异常明显的特征(δEu=0.36～0.50);富集大离子亲石元素Rb和K,亏损高场强元素Zr。在Rb—(Y+Nb)判别图解中,箐头山花岗岩投影点落入后碰撞花岗岩区,并具有明显向板内花岗岩转换的特征。结合区域地质资料,笔者等认为获得的213 Ma可能代表昌宁—孟连古特提斯洋闭合之后地壳由碰撞后造山向构造伸展转换的时限,为昌宁—孟连古特提斯洋碰撞后造山作用的结束提供时代约束。     

新疆东准噶尔后碰撞花岗岩成因的实验研究

新疆东准噶尔地区发育大面积的后碰撞花岗岩,依据其地球化学特征可以分为Ⅰ型花岗岩和A型花岗岩.为了探讨这些花岗岩的成因,我们以研究区内卡拉麦里蛇绿岩套基性岩(蚀变玄武岩、辉长岩)和代表沉积物的东准噶尔泥质岩的混合物(基性岩:泥质岩质量比9:1)为初始物,开展了高温高压条件下的部分熔融实验研究.结果 表明,90％蚀变玄武岩+10％沉积物的混合物在925℃、1.0 GPa、加水量0％～4％条件下部分熔融形成了准铝质花岗闪长质熔体,与熔体共存的矿物主要为角闪石,熔体具有低SiO2、A/CNK,高A12O3、FeO*、CaO的特征,在成分上与研究区内后碰撞Ⅰ型花岗岩类似;而90％辉长岩+10％沉积物的混合物在相同条件下加水量2％～4％部分熔融形成了弱过铝质英云闪长质熔体,与熔体共存的矿物相为角闪石,熔体具有低SiO2,高A12O3、FeO*、CaO、A/CNK的特征,与研究区内后碰撞Ⅰ型花岗岩存在着明显的差异.因此,东准噶尔地区Ⅰ型花岗岩岩浆可能是蚀变玄武岩加沉积物在上述实验条件下部分熔融所形成,而高SiO2含量的A型花岗岩岩浆不能在上述实验条件下通过部分熔融形成.     

基于遥感蚀变信息提取巴林格撞击坑周边铁陨石

目前地球上已经得到确认的撞击坑有190余个,其中直径小于1 km的简单撞击坑绝大部分是由铁质撞击体撞击形成的。由铁质撞击体撞击而成的撞击坑周边存在大量的铁陨石物质,这些铁陨石物质的空间分布特征对研究撞击坑的撞击过程和机理具有重要意义。铁元素的异常富集也可作为探寻地球表面疑似撞击坑的重要信息。为了获取撞击坑周围的铁陨石残片,早期主要通过人工方式进行实地调查,但这种方法效率低下且需要投入大量人力物力。基于铁陨石独特的光谱特征,利用遥感蚀变信息提取手段可以很方便地获取撞击坑周边的铁陨石物质。根据铁陨石矿物的波谱特征,以美国亚利桑那州巴林格撞击坑(Barringer Meteor Crater)为研究对象,基于Landsat 8 OLI数据,采用目前提取蚀变信息的常用方法:波段比值(BandMath)—主成分分析法进行撞击坑周边铁陨石信息的提取。提取结果与前人实地调查获取的铁陨石分布情况契合程度较好。撞击坑东侧、东南侧、西南侧等处的铁陨石聚集区在提取结果图上均有较好的反映。表明利用波段比值-主成分分析方法提取巴林格撞击坑周边铁陨石信息是可行的,实验结果准确地获得了该撞击坑周围的铁陨石空间分布信息,为探寻地球表面撞击成因的环形构造提供了可行方案,同时为未来同类撞击坑信息提取提供了重要的方法参考。     

青海团宝山花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

青海省团宝山花岗岩位于南祁连东段,侵位于古元古代化隆群中。为了解其侵位时代、岩体成因和产出构造环境,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和地球化学测试方法对团宝山花岗岩岩体样品进行分析。获得其锆石U-Pb年龄为(776±8) Ma;该岩体SiO₂、Al₂O₃和K₂O含量较高,而FeO^T、MgO和CaO含量较低,K₂O/Na₂O大于1,富集Rb、Th等元素,亏损Ba、Zr等元素,具明显的负铕异常,表现为轻稀土富集型稀土配分模式。该岩体为分异程度较高的过铝质钙碱性岩,具S型花岗岩特征,为晚元古代中期陆陆碰撞的产物;源岩为泥质岩或杂砂岩,侵位后在晋宁运动末期和加里东运动中期经历过岩浆热事件。     

基于SAPSO-ELM的瓦斯涌出量分源预测及应用

为了提高瓦斯涌出量预测精度,针对瓦斯涌出量影响因素的多重相关性、复杂性等问题,结合主成分分析法和分源预测理论,对开采层、邻近层、采空区的瓦斯涌出量数据分别进行主成分分析降维,得到预测指标。针对极限学习机(ELM)存在的输入权值矩阵与隐含层阈值随机生成的问题,利用模拟退火粒子群算法(SAPSO)对极限学习机的参数寻优,将新疆某煤矿回采工作面瓦斯涌出量及影响因素作为SAPSO-ELM模型的输入进行训练,再利用训练好的SAPSO-ELM模型对陕西某煤矿回采工作面的瓦斯涌出量进行验证预测,并对比原始ELM模型的预测结果。结果表明,SAPSO-ELM模型的平均相对误差为3.45%,ELM模型的平均相对误差为8.81%,与ELM模型相比,SAPSO-ELM模型预测精度及效率均优于原始ELM模型。分源预测理论和主成分分析法的结合有效解决了多因素间的多重相关性并降低了预测模型的复杂度,SAPSO-ELM预测模型实现了瓦斯涌出量的快速精准预测,对预防瓦斯事故发生和保障煤矿安全高效开采具有较好的指导作用。