砂脉的研究现状与进展

近年来国内外对砂脉的研究非常重视,尤其是近期国外含油气盆地大型砂脉(砂注入体,sand injectite)的发现更加刺激了人们的研究热情。笔者主要从5个方面简要阐述了砂脉的研究现状与进展:(1)砂脉几何学特征;(2)砂脉的物质成分;(3)砂脉的成因;(4)砂脉的分类;(5)砂脉的地质意义。尽管中国不少学者已经做了一些相关工作,但与砂脉的复杂性和国际同类研究的先进水平和关注度相比,尚存在许多问题亟待解决。因此,有必要基于中国丰富且复杂的砂脉资源,精细解剖典型实例,阐明砂脉的三维几何特征,并探讨其与地震的关系和成因动力机制,为丰富和完善沉积学基础理论提供素材。     

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统顺层砂脉的特征及其成因动力学分析*

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统莱阳组发育大量砂脉。根据砂脉与层面的关系,将其分为顺层砂脉和非顺层砂脉。前者主要发育在三角洲前缘黑色泥岩中,顶、底界面普遍参差不齐,常与软沉积变形构造共生。在分析砂脉特征的基础上,建立了非地震条件下顺层砂脉侵入的物理模型和公式,推导出液化砂层的深度与侵位深度和上覆沉积层厚度之间的关系,认为形成大型砂脉的液化砂层深度都很大。该实例对研究砂脉的成因、湖泊相关沉积及盆地构造运动具有重要意义。     

华北地台串岭沟组砂脉中自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿——中元古代甲烷厌氧氧化的沉积证据

华北中元古界串岭沟组暗色页岩中普遍发育的砂脉构造被解释为气体逃逸形成的沉积构造。在砂脉和相邻围岩中发现有自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿。自生碳酸盐主要由白云石组成,表现为微晶质条带或隐晶质斑块状胶结物。微晶白云石条带多出现在有机质纹层密集发育的部位,沿微生物膜两侧发育;而隐晶质斑块多以胶结物形式充填粒间孔隙或沿砂脉外缘密集产出。围岩中共生草莓状黄铁矿,砂脉中有具环带黄铁矿。这种特殊的矿物组构以及富有机质沉积和丰富的微生物成因构造(MISS)均表明串岭沟组形成于缺氧环境。层面发育的气泡构造为砂脉的气体逃逸成因提供了支持,而自生碳酸盐和黄铁矿则是沉积浅层硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)甲烷厌氧氧化(AOM)和细菌硫酸盐还原(BSR)的产物;气体源于有机质的厌氧分解和甲烷菌活动。砂脉中发现有疑似微生物化石,围岩含古菌和硫细菌生物标志物,表明有发生AOM和BSR作用的条件。串岭沟组砂脉中识别的自生碳酸盐沉淀及其AOM成因对进一步认识中元古代古海洋与古气候条件具有重要意义。由于海洋的低硫酸盐浓度,SMTZ带很浅,海底沉积层的甲烷仅少量被AOM消耗;而大量甲烷进入大气必然导致中元古代强烈的温室气候效应。     

M5. 1地震引起的一个不寻常的砂砾层大范围液化——盐溶的液化活化效应及其机理

地震液化阈值是一个非常重要的科学问题,一般认为M5地震不会形成大面积的液化。2009年12月14日,中国新疆哈密市发生了M5. 1中等地震,震源深度仅4 km。地震砂脉网格在平面从几十厘米到2 m以上;砂脉纵断面呈楔形、倾斜（平均75. 10°）,分选较好。通常情况下,它们通过液化和流化分异作用发生在细粒丰富的盐渍砂砾层（SSGL,Salinization Sand—Gravel Layer）和盐粒砂砾层（SGSGL,Salt- Grain—Sand—Gravel Layer）中,尽管没有细粒盖层和源砂,但这些盐渍的砂砾层极易在盐溶后发生活化,颗粒之间的摩擦力骤降,液化上涌而形成砂脉。液化边界距震中可达80 km,甚至可能达到120 km,相当于M7. 0~8. 0级地震的液化最远距离。哈密地区之所以能在M5. 1地震作用下形成远程砂脉,主要由于以下5个优势：① 砂泥的盐溶液中细粒组分容易发生液化流化。浓盐水能够降低颗粒的剪切能力,平均降低25%~75%左右,使地震液化阈值降低到 0. 15~0. 05 g（以0. 2 g为一般阈值）。与此同时,浓盐水由于密度大,盐水可使淡水最小流化速度（Umf）降低12. 51%~21. 58%,有利于流化。 ② 广泛分布的盐渍砂砾层和盐粒砂砾层。 ③ 震源极浅（深度仅4 km）。 ④ 基底极浅（深度0~3 m）。 ⑤ 表层盐屑混合盖+盐渍砂砾层+盐粒砂砾层+极浅基岩基底组成了特殊的三明治结构。通过对液化流化的形成机理研究表明,砂主要来自砂脉底部的砂砾层的流化分选,流化分选会在砂脉底部的砂砾层中形成一个分选晕。     

M5. 1地震引起的一个不寻常的砂砾层大范围液化——盐溶的液化活化效应及其机理

地震液化阈值是一个非常重要的科学问题,一般认为M5地震不会形成大面积的液化。2009年12月14日,中国新疆哈密市发生了M5. 1中等地震,震源深度仅4 km。地震砂脉网格在平面从几十厘米到2 m以上;砂脉纵断面呈楔形、倾斜（平均75. 10°）,分选较好。通常情况下,它们通过液化和流化分异作用发生在细粒丰富的盐渍砂砾层（SSGL,Salinization Sand—Gravel Layer）和盐粒砂砾层（SGSGL,Salt- Grain—Sand—Gravel Layer）中,尽管没有细粒盖层和源砂,但这些盐渍的砂砾层极易在盐溶后发生活化,颗粒之间的摩擦力骤降,液化上涌而形成砂脉。液化边界距震中可达80 km,甚至可能达到120 km,相当于M7. 0~8. 0级地震的液化最远距离。哈密地区之所以能在M5. 1地震作用下形成远程砂脉,主要由于以下5个优势：① 砂泥的盐溶液中细粒组分容易发生液化流化。浓盐水能够降低颗粒的剪切能力,平均降低25%~75%左右,使地震液化阈值降低到 0. 15~0. 05 g（以0. 2 g为一般阈值）。与此同时,浓盐水由于密度大,盐水可使淡水最小流化速度（Umf）降低12. 51%~21. 58%,有利于流化。 ② 广泛分布的盐渍砂砾层和盐粒砂砾层。 ③ 震源极浅（深度仅4 km）。 ④ 基底极浅（深度0~3 m）。 ⑤ 表层盐屑混合盖+盐渍砂砾层+盐粒砂砾层+极浅基岩基底组成了特殊的三明治结构。通过对液化流化的形成机理研究表明,砂主要来自砂脉底部的砂砾层的流化分选,流化分选会在砂脉底部的砂砾层中形成一个分选晕。     

论中国最主要脉状金矿床的成因

胶东(A)、辽南丹东(B)、吉林桦甸(C)、冀东(D)和小秦岭(E)等五个金矿集中区,是中国最主要的脉状金矿床产区,已探明的金矿储量约占中国已知内生金矿床储量的40％。脉状金矿床的地质和同位素地质标型特征,说明它属中深岩浆热液成因。与脉状金矿床有时间、空间静成因关联的花岗岩类不是成矿“母岩”,而是成矿同源岩。脉状金矿床形成过程中有少量围岩的矿质铅、硫的加入,介质水中有天水渗合,但它们的真正意义尚不清楚。     

黑龙江省漠河县砂宝斯金矿床流体特征及矿床成因

成因类型与控矿条件的不确定一直是制约砂宝斯金矿床找矿突破的关键因素.就成矿背景而言, 多数学者认为其形成于造山过程的挤压背景, 而是否与伸展构造体系有关则鲜有研究.为重新确定砂宝斯金矿床的成因类型, 在详实的野外调研基础上, 对该矿床的控矿构造、成矿流体特征、成矿物质来源等方面展开深入研究.结果表明, 矿床受大型拆离断层控制, 矿体主要赋存于拆离断层的次级张性断裂中.通过扫描电镜首次发现了含砷黄铁矿, 与毒砂、黄铁矿共生于早阶段, 指示该矿床形成于中温或中温偏高的热液环境.石英中流体包裹体较为发育, 以气液两相为主.主成矿阶段流体具有中温(峰值为200~260℃)、低盐度(平均值为5.56% NaCl equiv.)、低密度(平均值为0.87g/cm3)的特征.成矿流体气相成分主要为H₂O、CO₂与CH₄, 属于H₂O-CO₂-CH₄体系.硫主要来自深源岩浆(成矿早阶段黄铁矿δ34S为-1.3‰~5.6‰), 也有少量地层硫.成矿流体盐度随着温度降低而降低, 不同流体混合是成矿物质卸载沉淀成矿的主要机制.综合研究表明, 砂宝斯金矿床的成因类型属受拆离断层控制的中温热液脉型金矿床, 形成于燕山晚期地壳强烈伸展和幔源物质大规模参与地壳演化的构造背景.      

山东惠民凹陷古近系基山砂体地震作用成因新论

通过岩心观察和成像测井资料分析,对惠民凹陷中央隆起带古近系基山砂体成因进行了研究,笔者首次提出惠民凹陷中央隆起带基山砂体沉积动力学机制为地震作用而非洪水沉积。基山砂体主要由原地震积岩(原地地震扰动层)、“似海啸岩”(准原地)、及震浊积岩(异地)组成,在此基础上,建立了相应的地震沉积序列和震积作用模式。地震扰动层对识别基山砂体的地震成因十分关键,震浊积岩构成基山砂体的主体,两者之间为一规模不等的震积不整合面。研究结果表明,基山砂体与超浅成侵入岩共生,地震是由深部岩浆的上拱引起,中央隆起带地震事件与岩浆侵入事件具有同时间和同空间性。     

山西省大同盆地砂板梁新隆起的变形位移及其成因

本文研究了大同盆地内部砂板梁新隆起的变形位移特征和类型。变形位移在不同类型的沉积物中表现形式不同,主要有:(1)基岩与粘土接触带的断层位错;(2)砂砾层中砾石的旋转位移,使砾石长轴平行于变形带定向排列;(3)砂层中砂粒的粒间旋转位移;(4)粘土层中的柔性变形,但当粘土含水率较低时,则表现为脆性变形。由此,造成了砂板梁西北侧实测剖面上总位移量与断层累积位移量的差异。最后用几何学方法探讨了伸展环境下砂板梁的隆起机制,结果与实际情况相符。     

华北地台中元古代串岭沟组页岩中的砂脉构造:17亿年前甲烷气逃逸的沉积标识?

华北地台中元古界串岭沟组暗色页岩中发育一种特殊的砂质脉状构造;层面上表现为不规则密集分布的细砂脊,垂向上由不连续薄砂层和近于直立的"肠状"砂脉体相交互组成.浅色砂脉由较纯的石英粉砂-细砂组成,含微量自生白云石、菱铁矿及微晶碳酸盐岩斑块,与黑色泥质围岩边界截然.研究表明,砂脉构造可能是在早期成岩阶段前由来自薄砂层的细-粉砂灌入甲烷缓慢逃逸通道而成,并由于压实缩短而褶皱成"肠状".薄砂层与黑色页岩形成的能量条件完全不同,可能系由风暴将海岸带或砂坝细砂带入低能环境而形成;甲烷源自沉积中埋藏的微生物席腐烂分解.围岩层面有微生物席成因微皱痕和气体逃逸形成的气泡构造,围岩中发现有细菌化石和草霉状黄铁矿.串岭沟组中密集发育的砂脉构造是目前地层中识别的最古老的甲烷排放证据,并有可能作为指示地质时期陆源碎屑沉积环境甲烷逃逸的沉积标识.大量高效温室气体进入大气圈可能是导致元古宙地球表层高温室气候和无冰川发育的重要原因.     

Shallow-marine massive sandstone sheets as indicators of palaeoseismic liquefaction — An example from the Ordovician shelf of Central Bolivia

The Middle to Upper Ordovician siliciclastic succession in Central Bolivia provides excellent exposures of up to 1 m thick massive sandstone beds produced by liquefaction-induced sediment remobilisation. These fine-grained massive sandstones occur in shallow-marine nearshore facies that were deposited above storm wave base. Vertical to steeply inclined clastic dykes, which penetrate up to 1.5 m of the overlying sediment pile, feed into the basal parts of massive sandstone sheets. These dykes are interpreted as pathways used by liquefied sediment during upward-directed escape from a subsurface horizon. The relatively short lateral spacing of 5 to 25 m between the individual dykes initiated lateral coalescence of ejected individual sediment bodies. As a result, massive sandstone sheets formed and can be traced laterally over several kilometres. While undeformed sandy deposits contain between 5 to 10% dispersed clay the average clay content in massive sandstone sheets is ∼ 15%. The elongated, sometimes S-shaped form of the sandy, laminated fragments reflects squeezing during movement showing that they have been deformed under shear stress during flow. The axis of maximum elongation of the fragments indicates local flow direction. As the massive sandstone sheets are likely the products of seismic shocks they provide the first evidence of tectonic activity in this part of the basin during the Middle to Late Ordovician.     

华北克拉通南缘中条山-嵩山地区1.78Ga基性岩墙群的地球化学特征及构造环境

幔源岩浆侵位产生的基性岩墙群是地壳伸展裂解的重要标志。华北克拉通南缘中条山-嵩山地区出露有大量的中元古代基性岩墙群,对其研究将有助于深入了解华北克拉通中元古代构造演化特征。其岩石类型以辉绿岩为主,少量辉长辉绿岩和辉绿玢岩;主要造岩矿物为斜长石和单斜辉石,其它矿物包括角闪石、Fe-Ti氧化物、磷灰石、黑云母、碱性长石和石英。锆石SHRIMPU-Pb年龄为1785±18Ma,代表岩墙的结晶年龄。岩石K2O+Na2O含量为3.63%～6.18%,K2O/Na2O比值为0.73～1.38,FeOT含量较高(10.03%～13.59%),属于拉斑玄武岩系列。岩石的稀土元素含量高(142×10-6～381×10-6),亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,富集Rb、Ba、La等大离子亲石元素,全岩εNd(t)值为-6.2～-8.1。岩墙的固结指数(SI)和MgO含量呈明显的正相关关系,说明幔源岩浆发生过明显的结晶分异作用。地球化学分析表明,研究区基性岩墙属于板内拉斑玄武岩系列,与熊耳群火山岩有相似的地球化学特征;基于两者紧密的产出关系,我们认为该区岩墙可能是熊耳群火山岩的通道岩墙,共同代表了华北克拉通东、西陆块碰撞后伸展事件。     

川西峨边地区金口河辉绿岩脉SHRIMP锆石U-Pb年龄及其对Rodinia裂解的启示

川西金口河地区中元古代峨边群中发育大量基性侵入岩,其具体侵位时间对厘定峨边群的时限、研究扬子西缘前寒武纪构造属性具有重要意义。对峨边群枷担桥组层型剖面中一条辉绿岩脉进行了SHRIMP锆石U-Pb定年。结果表明,该辉绿岩脉的锆石发育清楚且宽缓的内部环带结构,具有较高的Th/U比值,属典型基性岩浆成因的锆石,其206Pb/238U年龄加权平均值为(813.4±8.2)Ma(MSWD=0.56),代表了该辉绿岩脉的侵位时间,也限定了峨边群枷担桥组的上限年龄。综合扬子西缘新元古代中期基性岩浆活动的最新同位素年龄,证实存在2个主要的活动期:830~800Ma和780~745Ma,且830~800Ma期间基性岩浆活动的峰值年龄为(821±2)Ma。这与前人总结的华南和澳大利亚同期基性岩浆活动的年龄分布特征完全一致,暗示川西金口河辉绿岩脉的形成可能与新元古代导致Rodinia超大陆裂解的地幔柱幕式活动有关。     

藏南夏瓦地区基性脉岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及地质意义

西藏夏瓦地区位于特提斯喜马拉雅构造带中东部,广泛发育大量近东西向的基性脉岩,这些基性脉岩对于研究该区域地质构造演化具有重要的意义。本文对夏瓦地区基性脉岩开展了系统的岩石学、年代学、地球化学等研究。夏瓦基性脉岩的岩石类型以辉绿岩和辉长玢岩为主。锆石U-Pb年代学揭示基性脉岩结晶年龄为146～145 Ma。夏瓦基性脉岩具有低SiO₂(47.20%～50.54%)和高Mg~#值(39.78～53.79)特征,富集Ti、Fe、P元素,属碱性系列,富集轻稀土元素(LREE),高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Th)相对富集,显示出似OIB的地球化学特征,指示夏瓦基性脉岩来源于软流圈地幔的部分熔融,形成于大陆边缘裂谷背景下。结合区域大火成岩省基性岩的发育,认为夏瓦地区基性脉岩是大陆边缘裂谷背景下Kerguelen地幔柱作用的产物。夏瓦基性脉岩的结晶年龄虽然早于Kerguelen地幔柱活动的峰期(132 Ma),但可能属于地幔柱峰期之前的小规模岩浆活动。     

2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

北塔山三个泉一带金矿地质特征及其与岩脉的关系

根据三个泉地区金矿与岩脉的空间关系和成矿流体盐度、成分及同位素的研究 ,认为金矿与岩脉具有成因关系。它们可能属同源、同通道上升的产物 ,因此 ,岩脉应是重要的找矿标志     

Geochemical composition of dykes along the Cameroon Line (CL): Petrogenesis and similarities with the Central Atlantic Magmatic Province

We report whole-rock geochemistry and Sr–Nd–Pb isotopic compositions of mafic dykes intruded in the Precambrian granito-gneissic basement complex, exposed at Nyos, Batibo, Dschang and Foumban on the Cameroon Line. The dykes are alkaline (Batibo), transitional (Foumban), and subalkaline (Nyos, Batibo and Dschang) with SiO₂ of 45–54 wt% and MgO of 2–9 wt%, similar to dykes reported in other areas of the Cameroon Line (CL) and the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP). The abundances of rare earth elements (REE) and the Primitive Mantle normalised patterns for the Nyos, Batibo and Dschang dykes are similar to those of MORB, indicating that the dykes formed at shallower depths by a higher degree of partial melting relative to the Foumban dykes and the alkaline lavas of the CL. The transitional basaltic dykes with steeper REE patterns have their sources at deeper levels in the lithospheric mantle, possibly the garnet-spinel transition zone and were generated by a lower degree partial melting of the lithospheric and plume components. The Nyos and Batibo subalkaline dykes show similar isotopic compositions with a spectrum extending from depleted (DMM-like) to enriched (EM1-like) mantle, indicating the similarity in their source components. The Dschang dykes show distinct isotopic characteristics with relatively unradiogenic Nd-Pb isotope compositions compared to the Batibo and Nyos dykes. The Foumban transitional dykes with characteristic wide ranges in Sr-Nd-Pb isotopic compositions reveal varying contributions from enriched mantle components (EM1 and EM2) in addition to its plume signature similar to those of CL lavas. The Nyos and Batibo dykes alongside other dykes on the CL have low TiO₂ abundances (<2 wt%), negative PM-normalised Nb-anomalies, and moderately to strongly enriched REE patterns, and isotopic composition that overlaps with those of CAMP, suggesting a similar lithospheric origin.     

胶东金矿区矿田体系中基性—中酸性脉岩的碳，氧同位素地球化学研究

胶东金矿区矿田体系产出的脉岩是一套富含碳酸盐矿物相的中基性-中酸性脉岩，岩石类型主要有煌斑岩、安山玢岩类。对部分矿田体系产出脉岩的碳酸盐(方解石)碳、氧同位素及全岩氧同位素的研究表明该套脉岩的δ18OSMOW，方解石、δ13CPDB，方解石和δ     

Petrology and Geochemistry of Dolerite Dykes, West Gar0 Hills, Meghalaya: A Preliminary Study

The Precambrian gneissic basement of West Gar0 hills, Meghalaya has been traversed by dolerite, metadolerite and basaltic rocks. The dolerite and basaltic rocks are tholeiites and show basic to intermediate composition with Mid- Oceanic Ridge Basalt (MORB) chemical affinity. These dolerite dykes are slightly older than the Sylhet traps and do not indicate genetic relationship with the latter. Relative age relationships suggest that the dykes are Jurassic in age and different from the dykes related to Sylhet volcanism and other ultrabasic and basic dykes in the area. Geochemical data suggest that these dykes have formed from a differentiated product of primary picritic magma of upper mantle source. This dyke activity may be related to the extensional tectonism during the Jurassic period due to the breakup of the Gondwana supercontinent.     

西藏拉萨地块北部晚白垩世晚期基性岩墙的成因:来自锆石U-Pb年代学及地球化学的制约

拉萨地块北部阿索地区新发现的晚白垩世晚期基性岩墙对于讨论班公湖-怒江洋盆闭合后的碰撞过程具有重要研究意义。本文报道了阿索地区目思基性岩墙的全岩地球化学组成和LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄。研究表明,目思基性岩墙中一组最年轻锆石的U-Pb加权平均年龄为74Ma。岩墙内的辉绿玢岩SiO2含量介于51.90%~53.55%之间,MgO含量介于3.98%~4.97%之间,Mg^#为50.0~57.5,低Cr(51.30×10^-6~79.48×10^-6)和Ni(55.94×10^-6~74.17×10^-6)含量。岩墙具有轻稀土元素富集的特征,明显的负Eu异常。在微量元素方面,富集Ba、Th、U、K等大离子亲石元素富集,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,并具有Pb的正异常。La/Sm-Sm/Yb投图结果显示基性岩墙来自于尖晶石+石榴石二辉橄榄岩地幔源区1%~5%的部分熔融,并在演化过程中发生了橄榄石、单斜辉石及斜长石的结晶分异,同时在岩浆上升过程中受到地壳混染。结合区域地质背景,拉萨地块与羌塘地块碰撞后下地壳增厚并发生榴辉岩化,导致拆沉作用。目思基性岩墙的锆石U-Pb年龄表明拆沉作用持续到晚白垩世晚期。