构造物理化学条件对煤变质作用的控制

煤是对温度和压力等地质因素十分敏感的有机岩,各种构造-热事件控制下的物理化学条件,是促进煤岩演化的根本动力。本文对煤变质作用过程的研究现状进行了综述,着重讨论了煤岩在高煤阶-石墨演化阶段的控制因素、演化过程和演化机制。煤变质作用包括煤化作用阶段和石墨化作用阶段,共同构成一个连续的有机质演化过程,总体趋势是分子结构有序化、化学成分单一化,最终演变为以碳元素为主、三维有序结构的石墨。温度和压力(应力)是控制煤变质作用两大因素,在不同的演化阶段,这两大因素所起的作用和演变机理都有所差异。在低、中煤阶演化阶段,温度是煤化学结构演化的主要控制因素,为化学键断裂提供活化能,应力缩聚和应力降解则对煤化学结构演化具有催化作用。高煤阶-石墨化阶段的主要机制是导致基本结构单元BSUs之间相互联结使短程有序化范围增大的拼叠作用,构造应力在其中起到关键作用,BSUs定向和面网间距不断减小,促进大分子物理结构演化。加强煤变质作用的高级阶段-石墨演化过程的研究,将丰富和深化对煤-石墨物理化学结构完整演化序列的认识。煤系石墨成矿机制的高温高压模拟实验,则为煤变质作用构造物理化学条件研究提供了可行的技术手段。     

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。     

六盘水煤田黑塘煤矿构造特征及其演化

通过系统分析六盘水煤田黑塘煤矿地质构造特征及演化认为:黑塘煤矿向斜构造—龙家沟向斜,轴向南东-北北东向,浅部地层倾角25°⁵0°,深部5°50°,深部5°²0°;矿井内断层总体走向NE,倾向多为SE,断层落差多小于50 m,且正断层数量多于逆断层;断层组合样式多样;矿井构造的形成及演化受区域构造控制明显,燕山中期研究区经历了NE-SE向挤压、近NS向挤压和NW-SE向挤压的应力转换过程,奠定了研究区NE向的主体构造格局;燕山晚期NW-SE向拉张作用,使断裂构造性质发生转变,导致矿井现今正断层为主导。     

琼东南盆地深水区构造演化及东西段构造差异对比

以琼东南盆地为研究对象,在地震资料构造解释的基础上,选取琼东南盆地6条典型剖面,采用面积守恒法对其进行平衡剖面的恢复,计算出各个剖面在不同时期的拉张量以及拉张率,以此为基础对琼东南盆地的构造演化过程及区域性差异进行了定性以及定量分析。研究表明,在琼东南盆地中部位置,水平拉张率显著减小并较为稳定,表明盆地内部的打开是均匀的;琼东南盆地新生代的构造演化分为四个阶段,65~33.9 Ma: 盆地伸展活动开始;33.9~23 Ma: 盆地伸展活动增强并达到顶峰;23~10.5 Ma: 伸展活动明显减弱,发育了少量继承性断层;10.5~0 Ma: 平静沉积,基本没有断裂活动。琼东南盆地东西段构造样式存在明显差异,盆地西部断裂数量较少,单一断层断距大,有利于油气从烃源岩向内部储层运移填充,上部形成良好的盖层,防止油气的逃逸;盆地东段地堑内部发育较多断裂,断裂期次多、组合复杂,沉积盖层厚度薄,不利于油气的保存。基底性质和先存断裂影响着琼东南盆地东、西部的构造演化。     

青藏高原形成演化研究回顾、进展与展望

青藏高原形成演化涵盖了前身的东特提斯地质构造演化、新生代地质构造演化和高原隆升对气候环境演变的制约,它不仅包含有关全球构造的空间格局、运动状态的历史记录,而且也留下了青藏特提斯洋陆转换、盆山转换构造体制的时空结构、运动形式和发展变化的地质遗迹。所以青藏高原是研究全球构造的窗口,被自然科学工作者誉为解决地球动力学的一把钥匙。自20世纪60年代以来,特别是1979年以来我们先后开展了青藏高原地质构造演化、系列编图及综合集成等研究工作。本文以认识现今青藏高原地质历史各阶段重大地质构造事件的结构组成和演化为主线,回顾了40年来历次重大青藏高原基础地质研究过程,系统总结了青藏高原新生代隆升过程、碰撞构造效应,以及东特提斯地质调查研究中一系列重要新发现、新进展、新成果,并对相关研究成果和新发现进行了简要的归纳梳理。在此基础上,就青藏高原形成演化模式、科学理论与学术争论观念层次上的问题,以及关键的基础地质问题等方面进行了讨论与展望。     

吉林延边小西南岔铜（金）矿床早白垩世中—酸性岩浆岩年代学、地球化学及其成因探讨

小西南岔铜（金）矿床位于吉林省延边地区东部,通过对小西南岔铜（金）矿床早白垩世中—酸性岩浆岩进行野外地质、岩相学、年代学和地球化学等方面的研究,进一步探讨延边乃至东北地区中生代大地构造演化。年代学研究结果表明：其同位素年龄分别为(101.69±0.61) Ma（石英闪长岩）、(101.14±0.58) Ma（英云闪长岩）、(100.82±0.62) Ma（花岗闪长岩）和(100.20±1.10) Ma（闪长玢岩）,岩浆作用发生在早白垩世末期（102~100 Ma）,是同一构造演化过程的产物。岩石地球化学研究表明,闪长玢岩具有典型埃达克质岩石的地球化学特征,其w(SiO₂)=61.419%~62.153%,w(Al₂O₃)=16.872%~17.329%,w(MgO)=2.339%~2.643%,w(Na₂O)=5.749%~6.623%,w(K₂O)=1.483%~1.786%,w(Sr)=(691~888)×10^-6,w(Yb)=(0.71~0.83)×10^-6,Sr/Y值为87.4~120.0,LREE富集,说明闪长玢岩是由俯冲的大洋板片部分熔融产生的埃达克质岩浆上侵就位形成。埃达克质岩浆上侵过程中与下地壳重熔产生的酸性岩浆混合,形成的富集地幔源岩浆上侵就位形成石英闪长岩、英云闪长岩和花岗闪长岩等钙碱性花岗质杂岩;岩浆热液沿区域断裂上升过程中与大气降水混合,萃取围岩中的成矿物质,形成富铜（金）组分的成矿热液,在合适的部位卸载沉淀形成脉状铜（金）矿化。晚中生代延边地区位于古太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲的大陆边缘环境,古太平洋板块的俯冲是形成早白垩世石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和闪长玢岩（脉）以及小西南岔矿床热液脉型铜（金）矿化的直接动力来源。     

鄂尔多斯盆地东胜富氦气田成藏特征及其大地构造背景*

近年来,在鄂尔多斯盆地北缘东胜气田上古生界天然气中发现伴生的氦气,含量分布在0.045%~0.487%范围内,具有工业价值,其三级储量约为8.3亿立方米,为一特大型含氦—富氦天然气田。东胜气田氦气属于典型的壳源氦,来源于基底的太古界—元古界变质岩—花岗岩系,富集与燕山期以来的岩浆侵入、断裂活动有关。东胜气田具备有利的氦气成藏地质条件,伴生氦气与烃类气具有异源同储成藏特征,剖析其成藏主控因素为: 基底富U、Th岩石发育是基础,断裂活动是核心,储盖圈保条件是必备,时空配置是关键,其中早白垩世是最重要的一期构造—岩浆热事件,深源岩浆活动导致的深部物质和热能的大规模上涌是中生代流体成藏(矿)的有利地球动力学背景,控制了鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤系烃源岩大规模生气。断裂活动和圈闭形成与上古生界天然气、氦气聚集成藏具有良好的时空配置关系,与华北克拉通破坏过程耦合。鄂尔多斯地块在早白垩世至中新世深部热流体对盆地发生的多期岩浆活动、基底断裂活化及浅部断裂活动具有明显的控制作用,同时也对石炭系—二叠系煤系烃源岩成烃成藏具有重要的控制作用。     

北部湾盆地涠西南凹陷碳酸盐岩潜山表生岩溶储层特征与演化模式

潜山储层是潜山油气成藏的重要条件, 潜山领域是涠西南凹陷今后的重要勘探领域。本文综合运用岩心观察、薄片鉴定、碳-氧同位素测定、包裹体测温、钻录井及测井资料对涠西南凹陷碳酸盐岩潜山储层开展研究。研究表明, 涠西南碳酸盐岩潜山储层主要为岩溶储层, 并且发育同生-准同生期岩溶、埋藏岩溶和表生岩溶三种不同环境的岩溶作用, 其中以表生岩溶作用为主; 表生岩溶储层自上而下划分为表层岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带; 各个岩溶带在横向上具有可对比性。工区碳酸盐岩岩溶发育程度受沉积相、古地貌及后期构造运动控制: 潮坪沉积环境下的白云岩的岩溶储层更发育; 古地貌的岩溶斜坡区岩溶更发育; 新生代断裂构造作用调整了原始岩溶储层带的分布深度, 导致现今不同潜山间的岩溶储层带分布深度有差异。     

太古宙的洋-陆与古地理问题*

大陆最古老的陆壳物质是沉积岩中4.4 Ga的碎屑锆石,最古老的陆壳岩石年龄为4.1-4.0 Ga,出露面积约20 km²。3.9-3.6 Ga的古老陆核出露在不同克拉通中,而大陆的生长峰期是在2.9-2.7 Ga,全球稳定的陆壳圈层形成是在~2.5 Ga,被称为克拉通化。陆壳以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)为代表,体积占古老陆壳的~70%以上。古陆表现为高级片麻岩区-花岗绿岩带格局(穹隆-龙骨格局),与显生宙的洋-陆格局不同,暗示构造体制的差异。火山沉积组合即是围绕高级片麻岩地体以层状向斜方式存在的绿岩带,后者相对变质很浅或未变质。早期地球演化中,先有陆还是先有洋、陆核形成和生长的机制、什么时候开始有露出海面的陆地、太古宙时期的洋-陆格局等等都还没有定论。古元古代时期,全球长期处于伸展阶段,巨厚的裂谷型沉积以及伴随的大氧化事件,可能是开启古地理研究的最早地质时期。本文还以华北克拉通为例,作了陆壳演化的简单介绍。     

黄河上游物质在新近纪未流入晋陕峡谷*

河流的出现是其流域内构造活动和气候变化综合作用的结果。晋陕峡谷位于黄河上游和中游的衔接部位,对于研究上游黄河何时进入晋陕峡谷具有无可替代的地理位置优势。目前对于黄河何时进入晋陕峡谷一直存有较大争议,存在中新世、上新世和更新世几种主要观点。基于此,作者对晋陕峡谷北段新近纪地层开展碎屑锆石U-Pb年龄分析和沉积相观察。首次报道了磨扇沟、大烟墩、高家窨子3个剖面270颗碎屑锆石 U-Pb 年龄结果。通过和区域内潜在源区进行对比,以及古流向都是自东向西的现象,判定磨扇沟和大烟墩2个剖面的物质来自近源的吕梁山北段; 高家窨子剖面底部的砂岩流向为自南向北,其物源区来自鄂尔多斯地块北部中生代地层。结合这些地层已经报道的古地磁年龄,认为晋陕峡谷北段在6.2~3.7 Ma期间以近源堆积为主,是对青藏高原隆升远程效应和东亚夏季风增强的沉积响应,而和黄河上游物质不存在物源联系。