中国天山山区235 a气候变化及降水趋势预测

  利用4个降水重建序列与天山山区10个气象站降水变化的响应关系,重建了天山山区近235 a来气候变化的年降水序列,重建序列的方差解释量达到47.7%。对过去235 a天山山区气候变化中降水变化的特征分析发现：降水大致经历了7干7湿的变化阶段,其中偏湿年份为124 a,多于偏干年份;天山山区的降水量以2.1 a、3.0 a、5.8 a、6.0 a的高频变化和24~25 a的低频变化周期最为显著。研究表明,近百年天山山区气候变化中的降水变化分为两个阶段,20世纪初到80年代,降水量逐渐减少,导致冰川退缩、河流径流量减少、湖泊萎缩、沙漠面积增大、植被覆盖率减少;80年代后期至今,降水量迅速增加,导致河川径流量增加、湖泊面积增大和沙尘暴日数减少,生态环境趋于好转,但同时造成洪水和地质灾害频繁。采用基于方差分析的周期叠加方法对天山山区未来23 a气候变化中降水的演变趋势进行预测,结果表明：未来23 a气候变化中天山山区以湿润为主,期间有部分年份可能较常年干旱。     

天山地区GPS连续站高程时间序列分析

利用UNAVCO提供的天山地区境内外GPS连续站的观测数据,处理得到各站高程时间序列。进行最小二乘线性拟合,提取速度场,并消除原始序列的线性趋势。然后对时间序列进行谱分析以及小波多分辨率分析。可以看出,天山地区在过去10余年间呈现整体隆升趋势,各个观测站之间抬升的一致性较好,并且各站都表现出明显的季节性变化。     

新疆甜水海地区铅锌矿成矿远景分析

新疆西昆仑甜水海地区位于乔尔天山-岔路口断裂带上,是新疆铅锌矿的重要富集区,成矿地质条件优越,已发现的矿(点)床达十余处。本次通过分析甜水海地区区域地质特征、地球化学特征及遥感异常特征等,划出2个铅锌矿成矿远景区,成矿层位主要为断裂带上的蚀变岩地层,矿床类型重点为层控型铅锌矿,找矿标志主要为构造破碎带周围白垩纪或侏罗纪地层及Pb、Zn化学元素异常区。     

新疆阿吾拉勒西段流纹岩及其对该区岩石圈深部过程的约束

西天山二叠纪的岩石圈深部过程是备受关注的地球动力学问题,新疆阿吾拉勒西段下二叠统流纹岩提供了理解这个问题的良好机会。阿吾拉勒西段流纹岩发育流纹构造、斑状结构,斑晶主要为条纹长石、斜长石和石英,长英质基质呈雏晶微晶结构。岩石为富硅(66.97%~79.00%)、高钾(2.86%~11.07%)钙碱性、准铝质(A/CNK=0.91~0.99)岩浆系列。流纹岩富集U、Th和K等元素,明显亏损Nb、Ta、Eu、P等元素,显示εNd(t)正值(4.7~5.1)和低的初始锶比值((87Sr/86Sr)i=0.705 1~ 0.705 6),锆石饱和温度为818~909 ℃,幔源物质明显。与高分异I型花岗岩地球化学性质相似,岩浆可能起源于壳幔边界早石炭世新生下地壳的部分熔融。流纹岩锆石U Pb法测年获得(290.9±3.3) Ma和(296.3±3.1) Ma的早二叠世成岩年龄,岩浆的起源可能与北天山洋关闭之后洋壳岩石圈板块尾部断离导致软流圈物质和能量上涌并引起新生下地壳底部重熔等深部过程有关。     

北天山温泉群的地质特征、时代和构造意义

北天山温泉群长期以来被认为是古元古代的变质岩。最新的野外调查和锆石SHRIMP U-Pb 测年结果表明,温泉群可 以划分为三个岩石构造单元：（1）前早新元古代变质火山岩和变质沉积岩,主要包括斜长角闪岩、云母片岩、石英片岩、 黑云母片麻岩、大理岩等;（2）早新元古代混合岩和正片麻岩;（3）早古生代未变质变形的辉长岩和闪长岩。上述三种岩 石组合类型均被后期二云母花岗岩（脉）所侵入。温泉县以南的混合岩和花岗片麻岩中锆石的SHRIMP U-Pb 年龄分别为 926±12 Ma 和907±11 Ma,与天山地区出露的新元古代花岗岩类的时代基本一致。结合前人对花岗片麻岩Nd 同位素组成 的研究,花岗片麻岩应为古老地壳物质部分熔融的产物,而同期的混合岩化作用则是新元古代地壳加厚和部分熔融的直接 地质证据。辉长岩和闪长岩侵入到温泉群花岗片麻岩和斜长角闪岩中,其中闪长岩的锆石SHRIMP U-Pb 年龄为452±7 Ma, 并含有1.1 Ga 和1.4 Ga 的继承锆石。根据前人的研究成果,本区早古生代辉长岩和闪长岩具有岛弧岩浆岩的地球化学特征, 可能与准噶尔-巴尔喀什洋的俯冲作用有关,这一俯冲增生作用最终导致伊犁北部与哈萨克斯坦陆块在志留纪拼贴造山, 并使温泉群前寒武纪变质岩与侵入岩发生变质变形作用。     

中天山天湖东铁钼矿含矿片麻状花岗岩年代学、地球化学和锆石Hf同位素-对于中天山早古生代构造演化的启示

以中天山东段的天湖东铁钼矿含矿花岗岩为例,在LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测定其为早古生代花岗岩（（445.3±4.6） Ma）基础上,通过岩相学、地球化学及锆石原位Hf同位素组成等多方面研究,探讨该岩体的成岩作用及其构造背景。天湖东含矿片麻状花岗岩的主要矿物为斜长石、石英、钾长石,并含少量黑云母和角闪石等。全岩地球化学分析结果表明,该片麻状花岗岩高硅、弱富铝、富钙、富钠而贫钾,ASI值为0.68~0.82,属于准铝质钙碱性花岗岩,总体上富集大离子亲石元素（LILE）Rb、Ba等和轻稀土元素La、Ce、Nd等,而亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Yb等,轻重稀土分异明显,轻稀土分异较为明显,而重稀土分异不明显,表现出典型岛弧岩浆岩的地球化学特征。锆石的ε_Hf(445 Ma)值为-6.31~-1.77,二阶段Hf模式年龄（T_DM2）为1.538~1.825 Ga,表明该花岗岩的源区主要为壳源物质。综合分析上述资料,认为天湖东铁钼矿片麻状花岗岩是由俯冲过程中地壳物质重熔的产物。结合前人的研究和本课题组的新近研究成果认为,在早古生代时,中天山为岩浆弧构造环境,形成一系列的钙碱性岩浆岩,而该岩浆弧的形成可能是受到介于吐哈陆块和塔里木板块之间的古天山大洋在早古生代时期向南俯冲而形成的。     

近50 a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水, 分析了新疆区域极端洪水变化; 以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律, 并用14站资料分析了天山山区气候变化特征, 讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应. 结果表明: 受气候变暖影响, 1957-2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势, 尤其南疆区域极端洪水明显加剧, 北疆区域也有加重趋势, 但相对较缓. 全疆及北疆、 南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段. 近50 a来, 在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下, 发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加, 但是变化趋势较缓. 以年最大洪峰流量发生转折年为界, 天山典型流域托什干河、 库玛拉克河、 玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比, 呈现出相似的变化特征: 年最大洪峰流量明显增大, 年际间变化更加剧烈, 洪水年更频繁. 以年最大洪峰流量发生转折年份为界, 玛纳斯河、 托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2~9 d, 库玛拉克河却提前5 d. 玛纳斯河、 乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%~8.3%, 托什干河减小1.1%. 1961-2010年, 新疆天山山区气温明显上升, 升温率为0.34 ℃·(10a)^-1, 1997年以后明显增暖; 天山山区降水显著增加, 增加速率15.6 mm·(10a)^-1, 同时极端降水强度增大、 频数增多. 近50 a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.     

基于GPS研究天山西南地区现今应变场特征

利用1992~2012年多期境内外天山西南地区GPS观测数据,计算得出天山西南及帕米尔地区现今构造变形运动速度场,并计算给出了研究区内最大主应变、剪应变率和面膨胀的分布情况。结果表明:在西天山地区受印度板块西构造结挤压作用下,帕米尔高原快速向北俯冲,造成天山沿这一经度带发生了强烈的地壳缩短;盆—山结合带的变形大于山体内部变形,形变幅度最大的地方往往就是历史上多次发生7~8级大震的地方;天山主压应变方向随经度增加逐渐由北北西向转向南北及北北东向,基本上与天山山脉走向垂直;主压应变较大的地区集中在西天山南北褶皱带上,最大剪应变率位于西天山南缘与帕米尔高原及西昆仑结合部,高值区是强地震的主要分布区。     

新疆北天山西段P波、S波衰减特征研究

针对2008年1月至2011年12月发生在新疆北天山西段的地震事件,分析新源、温泉和巴仑台3个台站记录到的波形资料,采取尾波归一化方法,计算出P、S波在多个频率点f的衰减系数Q-1P、Q-1S,利用最小二乘法拟合得到Q-1=Q0fη,得到该区域P波衰减系数和S波衰减系数。结果表明,新源研究区关于P波、S波的衰减指数为-0.982 1、-0.978 1;温泉研究区关于P波、S波的衰减指数为-1.049 7、-0.773 8;巴仑台研究区关于P波、S波的衰减指数为-0.870 0、-0.956 8。与中国云南地区关于P波、S波衰减结果相比,新源研究区域与云南的禄劝研究区地下介质衰减特性比较一致。     

构造与气候共同作用下天山北麓中更新世以来构造地貌演化过程

强烈的缩短构造变形使天山北麓地壳掀斜抬升,大规模的洪积砾石层和黄土堆积增加了地表高程,干旱化条件下局限在狭谷河道的下切使山麓地表总体保持稳定,在不同时间尺度上的构造变形与气候变化的共同作用下,天山得以向北扩展,继续着造山过程。