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2026,100(2):0-1, DOI:
Abstract:
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闫臻,和平贤,付长垒,陈慧,贾建亮,向忠金,马小林,孟祥仑,江沙
2026,100(2):363-386, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025268
Abstract:
桂西盆地是我国重要的锰矿集区之一,具有多时代、多层位成矿特征,并以海相沉积型锰矿床为主。该盆地由早泥盆世早期滨岸潮坪- 潟湖环境的陆源碎屑岩、早泥盆世晚期至早三叠世浅海碳酸盐岩和中三叠世半深海- 深海砂泥质复理石共同组成,伴随多期海底火山活动,完整记录了区域内的多阶段构造- 古地理演变过程。碳酸锰矿层的形成受控于沉积古地理条件,主要产于水体扰动较强、相对富氧且与开阔海域连通的滨岸- 浅海潮下带环境;锰成矿作用发生于潮下高能带向低能带过渡的特定沉积相变带,具有鲜明的阶段性特征。晚泥盆世晚期、早石炭世晚期和早三叠世早期三个主成矿期,分别对应桂西盆地海域范围逐步收缩的关键地质时期。尽管各期锰矿均形成于同一海盆背景,但聚矿中心并未完全重叠,而是随盆地内沉积古地理格局的演变及物源供给条件的变化发生系统性迁移。岩相类型及其时空演化的沉积相变是控制碳酸锰矿形成与分布的关键因素。硅质- 泥质- 碳酸盐岩建造构成了桂西锰矿的典型岩相标志,锰矿体多赋存于“下部硅质岩、上部泥质灰岩- 硅质灰岩”这一二元结构相序的上部乃至近顶部位置。
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2026,100(2):387-405, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025311
Abstract:
南盘江盆地南缘二叠纪—三叠纪岩浆活动活跃,广泛出露的岩浆岩为研究该区域晚古生代—早中生代构造演化提供了良好载体。同时,桂西南地区还是我国重要的锰、铝资源基地,岩浆活动与锰铝成矿作用之间的成因联系已成为近年来研究的热点。本文系统总结了南盘江盆地南缘二叠纪—三叠纪岩浆岩的岩石组合、地球化学和同位素组成特征,进而探讨了其源区性质、岩石成因及其对锰铝成矿的潜在贡献。野外地质调查和同位素定年结果显示,南盘江盆地南缘岩浆岩至少包括三期活动:晚二叠世(~260 Ma)、早—中三叠世(250~241 Ma)和晚三叠世(~215 Ma)。其中,晚二叠世与晚三叠世以基性侵入岩和玄武岩为主,早—中三叠世则发育中基性、酸性火山岩和少量闪长岩。晚二叠世基性岩分为高Ti和低Ti两组,以高Ti(>2. 5%)组为主。高Ti基性岩属于碱性系列,富集轻稀土元素(LREEs),轻重稀土元素分异明显,同时富集大离子亲石元素(LILEs)和高场强元素(HFSEs),原始地幔标准化微量元素配分曲线呈上凸特征,具有较低的(87Sr/86Sr)i值(0. 7053~0. 7054)、εNd(t)值接近0(1. 5~+1. 8),与洋岛玄武岩(OIB)类似,源自软流圈地幔部分熔融。低Ti基性岩属于拉斑玄武岩系列,富集LILEs,显著的Nb- Ta负异常,εHf(t)值为负,来源于古老岩石圈地幔部分熔融。早—中三叠世中基性火山岩SiO2含量为53%~60%,具有高MgO(>5%)、Cr和Ni,地球化学性质与高镁安山岩/闪长岩相似。富集LILEs,具有高Y、低Sr/Y和(La/Yb)N比值,(87Sr/86Sr)i值变化较大(0. 7065~0. 7119),较均一的Nd- Hf同位素组成(εNd(t)=8. 8~6. 5和εHf(t)=5. 3~2. 4),来自受俯冲板片沉积物熔体(和流体)交代的岩石圈地幔部分熔融。早—中三叠世酸性火山岩为过铝质高钾钙碱性系列,具有高的SiO2,低的MgO和MnO含量,显著的Nb- Ta负异常,以及高(87Sr/86Sr)i比值和低εNd(t)值(11. 5~9. 1),呈现岛弧火山岩的特征。晚三叠世低Ti基性岩TiO2含量普遍较低(<1. 5%),属于拉斑玄武岩系列,富集LILEs并具有明显的Nb- Ta负异常,(87Sr/86Sr)i值(0. 7068~0. 7090)、εNd(t)值(1. 7~8. 5)变化范围大,来自富集的岩石圈地幔部分熔融与软流圈地幔熔体相互作用。结合区域资料,本文认为南盘江盆地南缘晚二叠世基性岩形成于被动陆缘伸展体制,早—中三叠世火山岩形成于俯冲相关的弧环境,晚三叠世基性岩形成于后碰撞阶段伸展背景。总体上,南盘江盆地南缘晚二叠世与早—中三叠世岩浆活动分别与区内铝土矿、锰矿的主成矿期大致对应。其中,晚二叠世低Ti基性岩和早—中三叠世火山岩可能为铝、锰成矿提供了物质来源。
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孟祥仑,徐海棚,娄德波,尹本纯,姚双秋,覃丰,营新,董建辉,符基卓,王开朗,黎家龙,安鹏鑫
2026,100(2):406-424, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025287
Abstract:
桂西地区是我国重要的铝土矿成矿带,也是我国铝土矿资源基地之一。本文在已开展的地质矿产调查及勘查研究的基础上,系统总结了区内古喀斯特型铝土矿典型矿床地质特征、成矿时空分布规律、成矿物质来源、沉积环境、控矿地质因素、成矿模式和矿化信息,基于随机森林算法,开展了找矿预测,对下一步找矿具有指导作用。区内古喀斯特型铝土矿形成于晚二叠世吴家坪期,赋存于茅口组古风化侵蚀面上的二叠系上统合山组下段底部含铝岩系中,典型层序从下往上为“铁- 铝- 泥(煤)”,其物质来源可能包括二叠纪火山岛弧形成的火山灰、基底灰岩风化物和大新古隆起的陆源碎屑物,成矿具有多来源特征。成矿过程经历了快速的海进过程,整体为海相或海陆交互相沉积环境,大新古隆起周边的礁后台地潮坪潟湖是铝土矿生成的最佳环境。基于随机森林算法,深入挖掘赋矿地层、岩相古地理、化探异常、航磁、遥感异常的空间分布特征及其与铝土矿床的空间耦合性,以及不同控矿要素之间的相关性,构建二维铝土矿资源预测分类模型,结合区域矿产检查,圈定可供下一步开展工作的找矿靶区18处。
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2026,100(2):425-446, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025148
Abstract:
西天山位于中亚造山带的西南缘,经历了古亚洲洋分支洋盆南天山洋的构造演化,在南天山形成了一系列泥盆纪海相沉积型锰矿。本文在矿床地质特征野外调查的基础上,运用矿相学和岩相学观察、电子探针分析、主量和微量元素地球化学测试,对西天山博索果山锰矿、果儿沟铁锰矿、卡郎沟锰矿和夏翁西铁锰矿4个泥盆纪锰矿进行了矿物学和地球化学特征研究。研究结果表明,西天山泥盆纪锰矿的锰矿物组成以氧化物(方锰矿、软锰矿、钡硬锰矿、黑锰矿、水钠锰矿、褐锰矿、钙锰矿、锰钾矿、锰钡矿、锰铁矿)、碳酸盐(菱锰矿、锰方解石)和硅酸盐(蔷薇辉石、锰铝榴石、锰橄榄石、蜡硅锰矿、肾硅锰矿、粒硅锰矿、锰金云母)为主,其中氧化物MnO含量范围30. 9%~83. 2%,碳酸盐中菱锰矿MnCO3/(MnCO3+MgCO3+CaCO3)分子比平均值为0. 92,MgCO3/CaCO3分子比平均值为0. 17。博索果山锰矿石表现为亏损型REE分布模式,具有被动大陆边缘构造背景下的地球化学特征;果儿沟锰矿石则为富集型REE分布模式以及显著的Eu、Ce异常,与活动大陆边缘的地球化学特征契合。lgU- lgTh和Fe/Ti- Al/(Al+Fe+Mn)图解表明其锰矿物质来源均主要与热水活动有关,MnO- SiO2散点图表明西天山泥盆纪锰矿普遍经历了具有高能量场的改造事件。结合区域构造演化分析,认为西天山泥盆纪锰矿形成于与南天山洋俯冲有关的大陆边缘局部拉张环境,成矿物质来源为“内源”的海底热液活动和火山活动,其产出的吉根、阔克萨勒岭、铁力买提、额尔宾等陆缘小洋盆具有进一步的锰矿找矿潜力。
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2026,100(2):447-468, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025144
Abstract:
沉积碳酸锰矿是重要的锰矿类型和探究地球表生系统氧化还原状态的重要载体,其沉淀机制、成矿过程及古环境重建是地质学家关注的关键问题。本研究对遵义锰矿开展系统的沉积学、宏/微观矿物组构、自生碳酸盐微量元素和碳氧同位素组成分析,探讨锰矿成矿物质来源、沉淀机制、成矿环境演变及控制因素。遵义锰矿发育热液角砾状构造锰矿石,矿石中可见脉状/网脉状含锰方解石穿插,并发现大量热液成因矿物(如黄铜矿、硫钴镍矿及辉钼矿等)。结合锰矿石自生碳酸盐组分元素比值(如Fe/Ti、Ni/Co及Cu/Zn比值)、稀土元素(REY)分异特征及成因判别图解表明,锰矿成矿物质来源于与火山活动相关的热液活动。锰碳酸盐矿物内部可见原生铁锰氧化物,矿石自生碳酸盐组分REY含量(平均143. 6×10-6)较高,矿石具有负δ13Ccarb值(平均6. 20‰),且δ13Ccarb值分别与MnO和CaO+MgO含量呈负相关(R2=0. 51)和正相关(R2=0. 52),表明锰碳酸盐是锰氧化物成岩转化的产物。岩相学、沉积序列及氧化还原指标(如MoEF、UEF及Ce异常等)表明,锰质沉淀过程中盆地水体由缺氧- 硫化向次氧化- 氧化条件转变。综合全球/区域古构造、古地理及古海洋演变分析,黔北遵义锰矿是中二叠世晚期古构造- 岩浆- 热液活动、古地理及古海洋环境演变共同作用的产物。峨嵋地幔柱隆升导致黔中裂谷盆地的形成和盆地内断裂系统和岩浆热液活动的发育,为锰矿成矿提供了必需的物质来源、运移通道及沉淀场所。盆地内水体氧化还原分层系统的形成为锰的初始富集提供了必要条件。地幔柱持续抬升和大规模海退叠加驱动盆地底部富锰水体由缺氧向次氧化- 氧化条件转变,导致锰质发生大规模氧化沉淀,而后在成岩转化过程中形成碳酸锰矿。
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2026,100(2):469-483, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025382
Abstract:
古生代以来,全球不同板块在不同时期形成了丰富的喀斯特型铝土矿,其复杂的形成过程不仅蕴含了丰富的气候信息,更记录了板块构造演化等重要地质事件。其中,碎屑金红石是喀斯特型铝土矿中重要的伴生矿物,其化学性质稳定能够记录地质历史中的关键构造事件。本研究基于中国华北克拉通和华南板块内23个喀斯特型铝土矿床中金红石的微量元素和U- Pb年龄数据,系统探讨其成因类型及其与超大陆演化之间的耦合关系。研究结果显示,中国不同时代喀斯特型铝土矿中金红石主要以变质成因为主,但是形成条件具有一定差异。华北克拉通晚石炭世铝土矿中金红石变质温度较高,以麻粒岩相为主,而华南板块不同时代铝土矿中金红石变质温度相对较低,在角闪岩—麻粒岩相之间。华北克拉通晚石炭世铝土矿中记录了广泛丰富的哥伦比亚超大陆聚合时期的变质金红石,揭示了华北克拉通广泛参与了该超大陆聚合活动,同时形成的变质岩为石炭纪铝土矿成矿奠定了物质基础。华南板块不同时代铝土矿中大体一致地记录了罗迪尼亚超大陆解体及冈瓦纳超大陆拼合时期形成的金红石,说明了华南板块深入参与了上述两阶段超大陆演化,且形成的变质岩为华南板块不同时期铝土矿成矿提供了重要物质。本研究揭示了铝土矿中碎屑金红石不仅可以追踪铝土矿成矿源岩,更蕴含了丰富的板块构造演化信息,为探索全球构造演化提供了新视角。
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2026,100(2):484-509, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025474
Abstract:
本次工作在湘黔地区南华系锰矿的采矿巷道以及钻孔中采集了碳酸锰矿石样品,用于开展扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,结果显示矿石内碳酸锰普遍交代氧化锰,两者形成的多层微米级微古生物化石构成矿层主体。本研究通过观察矿石显微结构,总结锰矿层和锰结核内微古生物化石的发现及前人微生物代谢模拟实验成果,分析微生物的生理特征对锰质沉积的控制作用机理,证实生物化学作用是锰大规模成矿的关键。我国南华系海相沉积型锰矿产出于湘黔渝地区大塘坡组下段,各矿区锰矿层由赋存于微古生物化石内的菱锰矿物结晶集合体组成。在成矿期,蓝细菌cyanobacteria主导的微生物席生态系统在华南洋陆棚区的底水环境广泛繁育,席内蓝细菌与好氧异养细菌(AHB)、硫酸盐还原细菌(SRB)等微生物互利共生,控制了锰的沉淀以及氧化锰向碳酸锰的转化,矿物悬浮微粒或被存活微生物的表面位点吸附,或自吸附于死亡自溶菌体的空间。海水的锰通量影响微生物席,沉积了菱锰矿工业矿层及其顶底板黑色页岩。本次研究揭示,本质上是微生物席维持自身生存的生命活动促进了锰矿物的沉淀和转化:① 与锰结核相同,异养细菌的酶促反应主动沉淀氧化锰,降解有机质的代谢副产物被动还原氧化锰;② 蓝细菌主动调节EPS的微环境为弱碱性- 弱还原,调控异养细菌提升微环境中Mn2+离子的浓度,被动连续沉淀碳酸锰矿物;③ 碳酸锰和氧化锰同时沉淀于微生物细胞外,其沉积能力不受菌体吸收锰质的速度和容量的限制,能够将充足的锰质供给转化成巨量的锰矿物沉积;④ 微生物的生命周期就是碳酸锰和氧化锰的“脉动式”沉积周期,世代生长使锰矿物层层堆叠,形成了特征性的微米级矿物结构。本次工作构建了南华系海相沉积型锰矿的生物化学“外生”成矿模式,丰富了锰的“内源外生”成矿学说。
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2026,100(2):510-523, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025157
Abstract:
铝土矿床是关键金属矿产资源的重要来源之一,桂西地区是我国的主要铝土矿产地,开展该区上二叠统合山组(P3h)含铝岩系关键金属元素研究工作,可为该区沉积型铝土矿的综合勘查以及综合评价提供借鉴,也有助于提高该区矿产综合利用水平。本文以桂西沉积型铝土矿最新勘查成果为基础,对各矿床中伴生关键金属元素的平面分布规律进行总结,对含铝岩系进行详细剖析,重点研究关键金属元素在剖面上的富集规律,并探讨了含铝岩系及关键金属元素的成矿物质来源。研究表明,桂西上二叠统合山组(P3h)含铝岩系中关键金属Ga、Li、Nb和稀土元素(REE)具有明显富集现象,关键金属元素主要富集在含铝岩系中部铝土(矿)岩和下部铁铝质岩中。含铝岩系及关键金属元素的来源具有多源性,基底地层为成矿提供了一部分物质来源,晚二叠世火山岛弧的中酸火山碎屑也是重要的成矿物质来源。
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2026,100(2):524-536, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025298
Abstract:
关于桂西沉积型铝土矿的成矿物质来源、古沉积环境以及成矿过程长期存在争议,这限制了对其成矿规律的深入理解和精准勘探。本研究对平果那端矿区含矿岩系进行了系统的主微量元素地球化学分析。对该矿区含矿岩系所有样品地球化学数据的分析表明,Al2O3含量与Fe2O3、SiO2呈显著负相关,与TiO2呈显著正相关,指示了成矿过程中铁硅流失和铝钛富集的特点;低硅铝比和高化学蚀变指数(CIA)值则反映了温热潮湿气候和强烈的化学风化淋溶作用。微量元素地球化学分析揭示,该矿区沉积环境为陆相- 海陆过渡相的淡水环境,氧化还原条件偏向富氧- 贫氧。在此基础上,本文构建了那端矿区沉积型铝土矿的三阶段成矿机制模型:容矿场所形成阶段、成矿物质准备阶段和海侵成矿阶段。在该模型中,成矿物质主要来源于岛弧相关的酸性火山灰,并在海陆交互环境中,经由强烈的风化、淋滤以及潮汐等水动力作用,最终实现铝土矿的富集。本研究为深入理解平果地区沉积型铝土矿的成矿过程提供了新的地球化学证据,并为探讨桂西地区沉积型铝土矿的区域成因提供了参考。
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2026,100(2):537-552, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025249
Abstract:
广西下雷锰矿是华南晚泥盆世最重要的超大型沉积型锰矿,其典型锰碳酸盐矿石的成因机制存在氧化沉淀- 成岩转化与还原环境直接沉淀两种不同认识。本文结合前人研究,通过对下雷锰矿典型岩矿石的矿物共生组合、主微量(稀土)元素及碳- 氧同位素地球化学特征进行系统分析,揭示了成矿物质来源与氧化还原条件对不同品位锰矿石的协同控制作用。下雷锰矿贫锰矿石(MnO<25%)中菱锰矿发育异核结构且与微晶黄铁矿共生,指示了还原(硫化)水体环境中的直接沉淀过程。同时,其高Fe/Mn比值、显著的正Eu异常(δEu平均值1. 32)、变化范围相对集中且总体略正的δCe值(0. 94~1. 30,平均值1. 12)以及较偏负的δ13C值(平均值5. 05‰)等特征,共同表明贫锰矿石是深水热液Mn2+直接与次深水还原水体环境中的溶解CO2-3结合直接沉淀的产物。与之相比,富锰矿石(MnO≥25%)呈现系统性地球化学差异,包括不明显的正Eu异常(δEu平均值1. 11)、变化范围明显扩大的δCe值(0. 81~1. 64)、低Fe/Mn值及更为偏负的δ13C值(平均值7. 72‰)。结合前人报道的锰氧化物残留等证据,表明富锰矿石是热液与海水经历了充分混合之后,经历了“氧化物沉淀→有机质驱动还原”的相变过程。综上,广西下雷超大型锰矿床不同品位锰碳酸盐矿石的形成存在两种不同的成矿机制,同时受热液活动与氧化- 还原(硫化)分层水体环境耦合控制,可能与同期陆内裂解- 岩浆热液事件及生物灭绝事件存在成因联系。
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2026,100(2):553-568, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025203
Abstract:
华北克拉通晚石炭世形成巨量喀斯特型铝(黏)土矿,然而铝土矿与黏土岩之间的空间分异机制及成因演化仍存争议。本研究以豫西巩义地区南沟村铝(黏)土矿矿床为对象,通过多尺度矿物学分析结合成矿环境重建,系统揭示了铝(黏)土矿的成矿演化过程。野外剖面精细研究显示,含矿地层具有典型的喀斯特型铝土矿层序结构,自下而上依次为铁质风化壳层、铁质黏土岩、铝质黏土岩/铝土矿。X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)分析结果表明,含矿地层中的主要矿物包括高岭石、伊利石、针铁矿、赤铁矿、锐钛矿、金红石以及石英。结合各层位中碱性环境指示矿物(如伊利石、硬水铝石、绿泥石)与酸性环境指示矿物(如高岭石)的含量变化,揭示了研究区成矿环境存在复杂的空间与时间演化过程,具体为风化- 搬运- 成矿- 改造。值得关注的是,研究剖面鲕状铝土矿石层位中的硬水铝石以微米级鲕粒残留体形式局部赋存,矿物集合体普遍出现高岭石化;同时,该层位还富集大量立方体赤铁矿与锐钛矿的风化残余。上述矿物组合显示研究区曾经历表生风化与酸性淋滤过程,导致原生铝氢氧化物相发生选择性溶蚀,并诱发黏土矿物的转化与重组。该发现为厘清古喀斯特系统中铝硅酸盐矿物的多期次相变机制提供了关键的矿物学证据。
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2026,100(2):569-583, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025170
Abstract:
锰矿作为战略性矿产,其成矿作用与地球多圈层协同演化密切相关。本文通过系统梳理全球锰矿主要类型、时空分布特征及典型矿床成因机制,重点探讨了海相沉积型锰矿成矿机制及其与地球氧化还原历史的耦合关系。研究表明,全球锰矿床成矿主要集中于元古宙和显生宙,元古宙的锰矿床与超大陆旋回及大气氧含量跃升事件同步,而显生宙的锰成矿可能与多次不同规模的还原事件和生物灭绝事件相关。通过解剖中国龙头锰矿、俄罗斯比库洛夫斯科耶锰矿、南非卡拉哈里锰矿、波斯特马斯堡锰矿和中国西里庙锰矿等全球不同类型典型矿床,揭示了多圈层协同控矿机制,为锰矿勘查预测提供理论依据。
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卢宜冠,张起钻,曾威,李志丹,陈印,张锋,刘希军,卢光辉,徐海棚,庞崇进,李建业,孟祥仑
2026,100(2):584-597, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025419
Abstract:
铝是人类应用的仅次于钢铁的第二大金属,全球超过95%的铝源自铝土矿。全球铝土矿主要为红土型,占总资源量的88%;而我国铝土矿主要为喀斯特型,占比达95%。本文从矿床分布特征、成矿时代、成矿物质来源和成因等方面,对我国铝土矿的研究进展进行了总结。自新一轮找矿突破战略行动计划实施以来,山西、广西、贵州、河南等地铝土矿找矿取得了重要进展,累计新增了数亿吨铝土矿资源量。喀斯特型铝土矿是我国最重要的找矿增储目标类型,建议未来重点关注铝土矿成矿与重大地质事件的关联、铝土矿成因机制、伴生三稀资源潜力等关键问题,并加强铝硅酸盐风化、沉淀成矿方面的研究工作。
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2026,100(2):598-613, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025491
Abstract:
锰作为现代工业不可或缺的关键金属,在钢铁冶金、新能源电池、化工等领域具有重要作用。中国既是钢铁生产大国,也是新能源产业迅速发展的国家,锰资源的稳定供应对国家经济安全和产业升级意义重大。近十年来,我国在南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系等重要成矿区带的锰矿找矿工作取得突破性进展,其中2021年至今新增锰矿资源量较2020年底增长2. 8%。然而,当前我国锰矿资源量储备仍显不足,增储上产工作仍需持续推进。本文在系统梳理全球锰矿资源格局的基础上,总结了近十年来我国锰矿找矿的主要进展及相关勘查理论、方法与技术成果,并在此基础上对未来锰矿勘查工作提出建议。
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赵利华,刘学飞,王庆飞,刘蕾,孙雪飞,赵军,杨淑娟,梁荣荣,张尚清
2026,100(2):614-632, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025293
Abstract:
喀斯特铝土矿是异地物源堆积在古喀斯特洼地经过强烈化学风化作用形成。华北晚石炭世形成超过50亿t喀斯特铝土矿产,是全球最大喀斯特铝土矿成矿带。本文系统梳理了华北喀斯特型铝土矿研究进展、存在问题及未来主要研究方向,协助完善全球同类型铝土矿成因理论体系。主要研究进展包括:① 铝土矿规模和质量严格受控古岩溶地貌类型和矿床形成古环境条件,陆相宽广溶原是优质大规模铝土矿形成的理想场所;② 成因母岩具有异地多来源特征,空间变化较大;北部铝土矿以白乃庙岛弧、华北克拉通北缘隆起及华北中部造山带中火成岩和变质岩为主;南部铝土矿以北秦岭造山带及华北中部造山带中火成岩和变质岩为主;中部铝土矿具有上述两者混合特征;③ 提出铁铝固溶体介导硬水铝石地表结晶成因机制,突破了传统地表风化+后期成岩变质作用的传统认识;④ 晚石炭世华北克拉通北缘大规模火山活动是促进华北克拉通短期大规模铝土矿形成的关键要素。存在的问题和研究方向:① 巨量成矿源岩的复杂性;喀斯特型铝土矿来源在时空具有复杂多变特征,华北铝土矿源岩组成和供给情况尚需强化;② 复杂的成矿环境条件与沉淀机制;喀斯特型铝土矿形成环境变化较大,可从陆相延伸至海相,从次氧化到还原条件,不同的环境条件中硬水铝石地表沉淀机制尚需对比研究,新提及的铁铝固溶体介导机制尚需通过实验手段进行验证;③ 共伴生资源综合利用;喀斯特型铝土矿中伴生大量的REE、Li、Ga、Sc等矿产资源,然其分布规律和赋存形式研究薄弱,制约矿石综合高效利用。
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2026,100(2):633-656, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025232
Abstract:
锰当前已被多国列为战略性金属矿产,其地球化学行为、分布规律与成矿机制对资源勘探和工业应用至关重要。本文系统总结了锰的地球化学特性、矿床类型、成矿模式及资源潜力,探讨了全球锰矿的成矿分布规律与典型锰矿地质特征。详细阐述了锰的多价态(Mn2+/Mn3+/Mn4+)特性,指出锰在自然界中的存在形式受氧化还原条件、pH值以及温度等因素的控制。全球锰矿床可归纳为海相沉积型(主要包括BIF型、黑色页岩型和碳酸盐岩容矿型)、表生型、铁锰结核型和铁锰结壳型四大类,通过聚焦全球典型锰矿床,如南非卡拉哈里锰矿田、黑海地区副特提斯锰矿集区及中国高地锰矿床等,进一步归纳了各类型锰矿床的地质背景、矿床成因与地球化学特征,对构造背景与沉积环境的关系进行了初步探讨。结合前人的研究结果表明,这些矿床的形成,大多都受到古元古代、新元古代以及显生宙时期古海洋氧化还原环境变化的影响(如大氧化事件GOE、新元古代氧化事件NOE、显生宙冰- 温室气候交替等)。同时,对锰资源在钢铁冶金、新能源电池、农业肥料与环境催化等领域的广泛应用进行了梳理,指出随着新能源产业的发展,锰基电池材料(如锰酸锂、NCM三元材料)需求持续增长,锰资源开发的重要性日益凸显。
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2026,100(2):657-669, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025158
Abstract:
针对喀斯特型铝土矿复杂地电结构探测难题,本文提出了一种融合地质模型约束的等值反磁通瞬变电磁法深度学习反演方法,以提高地下电阻率结构的反演精度。首先,基于喀斯特型铝土矿岩溶成矿特征,构建具有低- 高- 低阻结构的地电模型,固定层位厚度变化系数,生成电阻率模型及其对应等值反磁通瞬变电磁法响应的训练数据集。其次,采用U型网络作为主干网络,结合残差网络构建U型残差网络,U型残差网络通过残差模块实现多尺度特征提取,建立响应数据与地下电性结构的非线性映射关系。然后,通过无噪声和有噪声的合成数据,以及山西省阳城县喀斯特型铝土矿实测数据验证该方法。研究结果表明,该方法对异常识别误差较小,精度较高,实测数据反演结果吻合度高。基于等值反磁通瞬变电磁法深度学习反演方法可突破传统线性方法对初始模型的依赖,为复杂地质条件下探测地下结构提供了解决方案。
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2026,100(2):670-678, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025459
Abstract:
等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)凭借其浅层高分辨率的优势,在铝土矿层探测中具有潜力。然而,在红土覆盖区,覆盖层的超顺磁效应会叠加于感应涡流产生的二次瞬变电磁场,导致总体响应信号增强、弛豫时间延长,从而显著降低探测分辨率。针对云南富民铝土矿白龙水井村矿段深部地质勘查需求,本文基于研究区物性统计与地层特征,结合铝土矿层、赋矿层位及上下围岩的电阻率特性,建立了沉积型铝土矿层状地电模型,并开展OCTEM正演模拟,系统分析浅层超顺磁红土覆盖条件下的响应特征。根据响应规律,对红土区实测感应电压进行处理与校正,以抑制超顺磁覆盖层的影响,并通过反演获取地下电阻率空间分布。结合找矿模型,对两条OCTEM试验剖面电阻率的二维展布特征进行综合解释,揭示了白龙水井村矿段的深部延伸与空间分布,钻探结果验证了该解释的准确性。研究表明,经有效校正后,OCTEM可用于超顺磁红土覆盖区的铝土矿层探测。
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2026,100(2):679-692, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025475
Abstract:
锰矿作为战略性金属矿产资源,其成矿理论与勘查技术的突破对保障锰矿资源安全具有重要意义。下雷锰矿床作为我国重要的锰矿资源基地,是研究锰矿成矿理论与有效勘查方法结合运用的理想对象。本文以下雷锰矿为例,系统梳理了我国锰矿成矿理论研究进展,重点阐述最新成矿理论的核心内涵与科学依据,认为“内源外生”成矿理论为超大型锰矿成因提供了合理解释。同时,总结了当前锰矿勘查评价主要技术方法的发展现状,分析各类方法在锰矿找矿中的应用效果与适配性。研究表明,地质方法结合锰矿成矿理论指导仍是实现锰矿找矿突破的关键。本文成果可为同类锰矿的成矿理论研究与勘查实践提供参考。
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2026,100(2):693-707, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025094
Abstract:
多极化大地电磁法(MPMT)是探测具有电阻率和磁化率物性差异地质体的一种新的电磁方法。本文基于湖南宁乡月山铺矿段深部地质调查的需求,依据研究区物性统计结果和已施工钻孔地质情况,建立碳酸盐锰矿的电磁模型,开展多极化大地电磁法正演模拟,分析方法的有效性。采用NLCG反演技术反演已知剖面的数据,确定研究区的多极化大地电磁法(MPMT)反演参数,并反演计算研究区3条剖面的电阻率和磁化率二维展布,综合碳酸盐锰矿及上下围岩的电阻率和磁化率物性特征,建立找矿模型,揭示月山铺矿段矿层三维空间分布特征。通过钻孔验证结果表明:多极化大地电磁法的电阻率和磁化率双参数信息有利厘定碳酸盐锰矿体空间展布,有效降低物探方法本身客观存在多解性,提高矿体预测的成功率。
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李荣志,江沙,龙鹏,龙涛,蒋新红,农良春,周尚国,黄钦,向胤合
2026,100(2):708-722, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025155
Abstract:
桂西南德保足荣- 天等东平地区是我国重要的锰矿矿集区,含锰地层为三叠系下统石炮组。区内尚有大量空白区,现处于攻深找盲阶段,但缺乏有效的找矿模型来指导锰矿勘查工作。本文在东平和扶晚两个典型锰矿床研究的基础上,在桂西南德保足荣- 天等东平成锰盆地内划分出东平、平尧、扶晚三个明显的聚锰凹槽。聚锰凹槽内碳酸锰矿层的厚度、Mn品位、矿石构造和含锰岩系厚度具明显的空间分布变化规律,按成矿作用强度由强到弱依次划分出中心带、过渡带和边缘带,在此基础上建立了找矿模型并开展勘查示范。优选出“地层- 岩性- 构造”地质测量法+多极化大地电磁测深法(MPMT法)与时分多极激电测深法(TDMIP法)联合探测+钻探验证的高效勘查技术方法组合,对桂西南地区三叠系锰矿找矿突破具有重要指导意义。
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2026,100(2):723-740, DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2025167
Abstract:
铝土矿作为战略性紧缺资源,亟需推进其找矿勘查工作。针对传统找矿方法在效率和精度上的局限性,本文以桂西平果地区喀斯特型铝土矿为研究对象,提出了一种基于多源数据融合的深度学习找矿预测方法。研究基于U Net基准模型,重点探讨滑动窗口技术构建多源地学数据训练集和网络架构参数优化对模型性能的影响,并通过引入综合得分S(由交并比IoU、F1分数、归一化训练时间Tn加权组成)定量评估模型性能,进而构建深度学习找矿预测模型。研究发现:① 使用滑动窗口技术构建数据集时,75%重叠率的S值较0重叠率显著提高了71.04%,表明该设置能实现数据增强并显著提升模型性能;② 进一步优化网络架构(采用64基础通道数、replicate卷积填充、添加SE+模块、ELU激活函数及交叉熵+Dice的组合损失函数),使模型S值再提升8.72%,显著增强了复杂地质特征的表达能力。最后,在预测区开展找矿预测并结合多源数据,成功圈定5个找矿靶区。多源数据与深度学习技术的结合,丰富了喀斯特型铝土矿找矿预测理论,为该类型矿产勘查提供了科学依据。
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2026,100(2):740-740, DOI:
Abstract:
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2026,100(2):741-741, DOI:
Abstract:
2026年第100卷第2期
序言
构造-岩相古地理控矿
富集机制
勘查与研究进展
勘查技术
附件
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广西大厂高峰矿区花岗斑岩独居石U-Pb定年与微量元素特征:对岩石成因、构造环境及成矿作用指示
成永生, 王崧朴, 韦军, 周志辉, 赵元元, 江耀丹, 张立川, 甘文志, 李业正, 刘伟杰, 马超
Abstract:
广西大厂矿田高峰矿区是我国重要的锡多金属矿集区,但其深部岩浆活动时代、成因及成矿潜力尚不明确。本文针对高峰矿区深部隐伏花岗斑岩,开展了独居石U-Pb定年与微量元素分析,并结合全岩地球化学数据,系统探讨了其岩石成因与成矿指示。LA-ICP-MS独居石定年获得85.86-86.38 Ma的加权平均年龄,首次精确限定了一期晚于铜坑矿区花岗斑岩(~91 Ma)的晚白垩世岩浆事件,揭示大厂矿田至少存在四期岩浆活动。地球化学分析表明,该花岗斑岩属高分异、过铝质壳源A型花岗岩,形成于后碰撞伸展环境。岩体中独居石具高Th/U比和强烈Eu负异常,与全岩地球化学特征一致,共同指示了强烈的斜长石分离结晶作用。尽管该岩墙侵位晚于主成矿期(~92 Ma)且非直接成矿母岩,但其显著高的Sn含量(均值48 ×10-6)表明其源自一个经历锡预富集的深部母岩浆房。因此,该期岩浆活动是深部锡富集事件的直接体现,暗示高峰矿区深部可能存在与之相关的隐伏锡矿体。本次研究进一步完善了区域成矿模型,为指导深部找矿提供了关键证据。
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错不扎蛇绿岩中发现铬铁矿矿体:雅鲁藏布江蛇绿岩带西段北亚带具找矿前景
连东洋, 蔡鹏捷, 芮会超, 马海涛, 曹世纪, 史仁灯, 徐夕生, 杨经绥
Abstract:
铬铁矿是我国紧缺的战略矿产资源,西藏罗布莎矿床是目前我国最大的铬铁矿床,但其探明储量远无法满足国民经济发展的需求。如何在国内探寻具备工业开采价值的铬铁矿床,是我国地质工作者亟待攻克的难题。通过野外勘查和分析测试,本文报道在我国西藏雅鲁藏布江缝合带西段的错不扎蛇绿岩中,发现高品位的块状铬铁矿体。错不扎蛇绿岩属于雅鲁藏布江缝合带西段的北亚带,岩体主体以方辉橄榄岩为主,伴生少量纯橄岩,其中产出的块状铬铁矿矿体宽度可达2~3m,断续延伸约40m。铬铁矿矿石中铬尖晶石的Cr#值介于71.9~78.2,Mg#值为67.0~70.3,TiO2含量为0.09~0.24 wt.%,属于典型的高铬型铬铁矿。据前人航磁数据解译,错不扎蛇绿岩所在的北亚带下面隐伏有规模巨大的地幔橄榄岩基底,甚至远大于南亚带中大面积出露的地幔橄榄岩。因此,本研究推测雅鲁藏布江缝合带西段的蛇绿岩带可能具有良好的铬铁矿找矿潜力。
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综合物探方法在黄土梁金矿外围找矿中的应用
Abstract:
黄土梁金矿是我国冀西北地区重要的蚀变岩型金矿床,赋矿围岩为海西晚期正长岩,受近东西向构造控制,其外围具有良好的成矿地质条件。在外围地区开展了高精度磁法、激电测深和AMT测量。结果表明,高精度磁法对构造带的识别效果显著,往往呈现尖峰状低磁异常;激电测深对角闪斜长变粒岩、斑状花岗岩、蚀变岩与正长岩的识别效果良好,蚀变岩呈现低阻、中高极化、中低磁性的特征,易于区分,对寻找金矿体具有重要指导意义;AMT对断裂带的识别效果较好,断裂带往往位于视电阻率梯度带附近。在此基础上,建立了黄土梁式金矿的地球物理找矿方法组合——高精度磁法测量+激电测深+AMT(CSAMT),及黄土梁式金矿床的地球物理找矿模型,为本区同类型矿床勘查提供了借鉴。
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鄂尔多斯盆地西缘南段构造特征及演化
Abstract:
鄂尔多斯盆地西缘地处不同地块的结合部位,构造变形具有多期次、多属性、多尺度的特点。近年来,盆地西缘的油气风险勘探工作虽然取得了一定的成果,但受限于复杂的地质构造,并未取得重大突破。本文以鄂尔多斯盆地西缘南段最新处理的3条高精度二维格架测线为基础,结合区域地质资料、钻井资料以及野外地质调查构建地震地质剖面,并利用2D-Move软件对精细解析后的剖面进行定量化的反演恢复与正演模拟。研究表明:(1)鄂尔多斯盆地西缘南段的构造格局在燕山期基本定型,构造特征表现为从南向北由复合构造楔控制的褶皱变形向由多条大型逆冲断层控制的基底卷入式叠瓦构造转变。(2)过鄂尔多斯盆地西缘南段北部沙井子地区的G202203剖面现今长度为74.86km,经去断距与层拉平后的剖面长度为91.19km,通过计算可得,地层累计缩短16.33km,构造缩短率约18.0%。(3)鄂尔多斯盆地西缘南段的形成演化与华北克拉通周缘的构造事件密切相关,先后经历了长城纪裂谷伸展、晚奥陶世-早石炭世抬升剥蚀、中生代多期强烈逆冲推覆以及新生代调整改造等关键阶段。大规模的陆内逆冲构造形成于中生代晚期,主要受古太平洋、蒙古-鄂霍茨克洋、班公湖-怒江洋俯冲闭合形成的东亚多板块汇聚体系的控制。研究成果可为鄂尔多斯盆地西缘的构造变形、构造演化与油气勘探工作提供参考。
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鄂尔多斯盆地中元古代陇东裂谷系多幕裂谷作用
Abstract:
鄂尔多斯盆地在吕梁运动后进入裂谷演化阶段,深部由南向北形成多个裂谷系,在深层中元古界油气资源具有巨大潜力的背景下,鄂尔多斯盆地深层仍处于勘探程度较低、地震资料精度不足的阶段,导致该时期深层裂谷系的构造、演化特征等研究均存在诸多空白。本文以鄂尔多斯盆地中元古代陇东裂谷系为研究对象,综合地震资料及钻井数据,系统揭示了鄂尔多斯盆地中元古代陇东裂谷系的分期特征、构造-演化特征及成因机制,结果表明:①鄂尔多斯盆地中元古界经历了多期构造运动,识别出8个不整合面,划分出7套构造-地层层序,从下至上依次为层序Pt?Ch_Ⅰ~Pt?Ch_Ⅳ(裂陷早期)、层序Pt?Ch_Ⅴ(裂陷晚期)、层序Pt?Ch_Ⅵ(坳陷期)及层序Pt?Jx(陆表海期),反映了裂谷从陆相断陷向海相坳陷的演化过程;②陇东裂谷系呈半地堑结构,边界断层位于S侧,内部地层向N侧尖灭,向S侧逐渐加深;③裂谷的构造-沉积演化过程分为裂陷早期、裂陷晚期、坳陷期及陆表海期4个阶段,裂谷表现为受华北克拉通南缘俯冲及地幔柱上涌驱动形成的陆内裂谷,早期为熊耳三叉裂谷向陆内延伸的分支体系,伸展作用由南向北递减,裂谷活动经历初始断陷、火山喷发、持续拉张至最终坳陷消亡。
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中亚造山带东南部早二叠世构造环境:来自西拉木伦河沿岸变质深成岩组合的证据和约束
刘建峰, 李锦轶, 赵硕, 张进, 张文龙, 吕前露, 王子欣
Abstract:
针对中亚造山带东南部早二叠世构造环境的争议,本文对西拉木伦河沿岸原“双井古陆”范围内变质深成岩组合开展了系统的岩石学、年代学、地球化学与锆石Hf同位素研究。该深成岩组合主要由辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩及花岗岩组成,锆石U-Pb年龄多介于296-270 Ma之间。综合区域年代学资料,确定“双井古陆”内不存在前寒武纪地质体,排除其作为前寒武纪古陆块的构造属性。尽管在TAS图解中该岩石组合显示出双峰式特征,但这些岩体多具有相对较低的全碱(Na2O+K2O)与K2O含量,分别属于钙碱性、高钾钙碱性及低钾拉斑系列,而非裂谷环境典型的碱性系列。此外,镁铁质岩浆岩的微量元素配分曲线普遍呈现Nb、Ta、Ti等高场强元素的亏损,显示俯冲带岩浆岩的特征;花岗岩类在标准矿物分类图解中主要落入活动大陆边缘常见的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)区域。锆石Hf同位素分析进一步揭示,不同辉长岩体分别起源于软流圈和大陆岩石圈地幔;而不同花岗岩体也分别以新生地壳或古老地壳物质为主要源区。结合该岩浆岩组合与北侧西拉木伦河蛇绿岩带在时空分布上的紧密联系,本文认为研究区所观察到的双峰式岩浆活动和锆石Hf同位素组成的差异,是由古亚洲洋俯冲板片断离诱发软流圈上涌,进而导致华北古板块北缘伸展、不同圈层发生部分熔融共同作用的结果。
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铁格隆南铜金矿床短波红外光谱蚀变分带与找矿意义
王增祥, 李社, 易锦俊, 杜东阳, 尼玛顿珠, 张弘, 梁琼文, 聂鑫, 徐文浩
Abstract:
青藏高原班公湖-怒江成矿带的多龙矿集区是我国重要的矿产资源基地,其中铁格隆南矿床作为超大型斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿床,具有复杂的蚀变矿物组合与成矿系统。本文采用短波红外光谱(SWIR)技术,对铁格隆南矿床29个钻孔的岩芯进行系统扫描与分析,识别出绢云母、高岭石、地开石等主要蚀变矿物,并揭示其空间分布规律。研究显示,标高4300米以上以明矾石、高岭石、地开石为主,与铜矿化密切相关;4300米以下则以绢云母为主,高岭石与地开石显著减少。绢云母Pos2200值和高岭石结晶度参数进一步指示矿区南东深部更接近隐伏斑岩体,成矿作用由深部斑岩型向浅部浅成低温热液型过渡。SWIR填图结果显示高级泥化带倾向北西,绢英岩化带在矿区南东区域中深部发育,表明北西方向具浅成低温热液型金矿找矿潜力,南东深部具Cu-Mo矿体潜力。明矾石化带与高品位铜矿化密切相关,其展布趋势指示南西方向深部具进一步找矿前景。该研究为铁格隆南矿床深部与外围勘查提供了科学依据与技术支撑。
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先存构造对盆-山边界构造演化的数值模拟分析:以川东南-湘鄂西褶皱冲断带为例
马欢朋, 黄涵宇, 何登发, 熊加贝, 罗瑀峰, 高亚雄, 张伟康
Abstract:
川东南-湘鄂西褶皱冲断带位于我国南方中上扬子地区,因其丰富的天然气资源与强烈的构造变形而受到密切关注。前人对其构造成因、机制和构造样式等方面做了诸多研究,但先存构造对该区域构造演化的影响仍存在争议。本研究基于高精度地震反射解释剖面与离散元数值模拟方法,构建包含华蓥山先存断裂、齐岳山基底岩性分区及多套滑脱层的四组对比模型,探究了华蓥山断裂与齐岳山断裂的形成,系统揭示先存构造对区域变形演化的时空控制规律。研究结果表明:当仅存在齐岳山初始基底岩性分区时,构造模拟结果与现今构造样式最为接近。在构造活动早期,齐岳山基底岩性分区边界东侧靠近挤压端区域快速抬升形成初始隆起构造,齐岳山基底分区附近则发生轻微变形;随着构造活动的持续进行,齐岳山基底分异边界的东侧主要受厚层塑性基底挤压增厚影响,形成隔槽式褶皱带,西侧受刚性基底和多滑脱层控制形成隔挡式褶皱带;在变形最终阶段,隔槽式褶皱带整体缓慢抬升并向西迁移,隔挡式褶皱变形则向西止于华蓥山断裂附近,形成现今构造格局。结合前人研究,认为该区域的构造变形由雪峰山造山带提供动力,在齐岳山基底岩性分区的作用下,发生阶段性演化,由多套滑脱层共同作用形成的,而华蓥山断裂并非先存断裂,齐岳山断裂是基底岩性分区的产物。其中湘鄂西隔槽式褶皱冲断带主要受基底滑脱层控制,川东南隔挡式褶皱冲断带主要受寒武系滑脱层控制,志留系和三叠系等次级滑脱层在两个地区起调节作用,控制浅层构造样式。
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松花江流域河流沉积物碎屑锆石U-Pb年龄对物源示踪的启示
刘思宁, 孙磊, 刘海金, 王艳茹, 谢远云, 魏振宇, 汪烨辉, 祁昊东, 吴鹏, 张艳
Abstract:
河流沉积物是源-汇系统分析和古地理重建的重要载体,其沉积信号在搬运过程中易受支流稀释和锆石产率差异的影响。传统物源分析多忽略支流稀释效应和锆石产率的差异,导致结果出现偏差。目前,松花江流域内支流汇入对干流碎屑锆石年龄变化的控制机制及其沉积贡献的定量评估尚未明确。本研究对松花江干流以及嫩江、吉林松花江和拉林河支流开展碎屑锆石U-Pb年代学研究,并结合稀释度指数、锆石产率校正及逆向蒙特卡洛模型,探讨松花江流域源-汇系统。结果表明,河流沉积物碎屑锆石U-Pb年龄主要集中于202~110 Ma,523~205 Ma,2066~1564 Ma,2747~2341 Ma四个年龄段。支流稀释和锆石产率差异是影响碎屑锆石年龄变化的主要因素。其中,支流稀释效应随搬运距离的增加逐渐减弱,锆石产率校正可以解决因源区锆石产率差异导致的沉积通量偏差问题。本研究提出两点物源示踪建议:一是采样应避开河流交汇处,优先选择距交汇处至少50~100 km的河段,二是物源分析需先进行锆石产率校正,以提高结果的准确性。锆石可再现性分析显示吉林松花江碎屑锆石缺少1800 Ma年龄信息,表明仅依赖碎屑锆石年龄峰值无法全面反映区域岩浆构造事件。本研究引入支流稀释和锆石产率两大因素,并将碎屑锆石和岩浆锆石年龄结合,有效避免单一指标的局限性,为松花江流域物源示踪和古地理重建提供了更精确的方法。
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大别红安东湾金矿床地质地球化学特征与富集机制
谢锦瑞), 刘小念), 熊元鸿), 梁龙飞), 刘光永, 王国平, 付乐兵), 邱永桢
Abstract:
位于桐柏-大别造山带东部的东湾金矿床是近些年新发现的脉状金矿床,其成矿特征尚不清楚,限制了对其金富集机制及过程的理解。研究发现,区内矿体受北东向断裂系统控制,成矿作用可划分为石英?粗粒黄铁矿、烟灰色石英、石英?多金属硫化物、石英?碳酸盐四个阶段(S1-S4)。区内成矿流体为中-低温(114~336 ℃)、中-低盐度(1.4 % NaCleqv ~16.1 % NaCleqv)的NaCl-H2O±CO2流体体系,其δDV-SMOW值介于-100.0 ‰~-64.2 ‰,δ18OH2O值介于-10.1 ‰~1.0 ‰。电子探针分析表明,第三阶段黄铁矿裂隙和粒间发育大量以自然金和银金矿为主的可见金,是该矿床中金的主要赋存状态;不同阶段黄铁矿微量元素分析表明,不可见金主要为晶格金,且Au和Ag、Ag和Pb具有较强的正相关性。除py1-1外,黄铁矿δ34S值总体范围为0.87 ‰~3.34 ‰,且在S1-S3阶段呈现先升高后降低的趋势。综合分析认为,东湾金矿床流体主要为岩浆来源,在S3阶段,区内叠加富金的成矿流体,在强烈的流体不混溶/沸腾作用条件下,金达到过饱和状态并大规模沉淀独立金矿物。因此,尽管东湾金矿床处于北西向断裂带附近,早白垩世形成的NE向控矿构造体系、主阶段富金流体叠加是区内最为重要的成矿条件,对于下一步找矿勘查至关重要。
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大陆俯冲带碳循环的差异驱动机制研究:以柴北缘超高压变质带为例
何鑫, 蒋晓聪, 李传志, 李云帅, 王越, 李潇帆, 于胜尧
Abstract:
俯冲带碳循环是调控地球深部-浅部碳平衡的关键过程,其循环路径与时间尺度直接影响着地球大气的长期演化。以往研究多聚焦于单一循环路径的识别,尚未系统揭示不同碳循环路径在同一构造体系中的共存机制与演化特征。为此,本文选取柴北缘超高压变质带中鱼卡地体的大理岩及绿梁山碳酸岩为研究对象,开展了系统的岩石学、地球化学与锆石U-Pb年代学分析。结果显示:鱼卡大理岩记录了约443 Ma的超高压变质年龄,其低磷含量与稀土丰度指示其原岩为沉积成因碳酸盐岩;绿梁山碳酸岩则呈现430~410 Ma的碎屑锆石年龄峰值,其富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征,以及与全球壳源碳酸岩一致的稀土配分模式,共同支持其壳源火成成因。结合区域构造背景,本文提出:鱼卡大理岩代表俯冲碳酸盐岩经超高压变质后沿“俯冲隧道”折返的固体循环路径;绿梁山碳酸岩则可能为俯冲板片拆离碳酸盐岩在碰撞后阶段部分熔融形成的熔体循环路径。两者共同揭示了造山带内碳以不同形式(固体 vs. 熔体)从深部返回地表的多样循环机制,为理解俯冲带碳的命运及造山带碳循环提供了新的约束。
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碎屑锆石 U-Pb 与裂变径迹双重定年揭示南秦岭造山演化过程
关凯歌), 林旭[]), 吴中海), 吴林), 刘栋梁), 李思怡), 周子文)
Abstract:
秦岭造山带为研究俯冲、碰撞与陆内变形的复杂相互作用提供了独特窗口,但其演化过程仍存在不确定性。本研究通过对汉江流域碎屑沉积物开展锆石 U-Pb (n = 690) 和裂变径迹(n = 450) 双重定年,重建了南秦岭地区新元古代至新生代的岩浆活动与剥露历史。锆石 U-Pb 年龄揭示了760、452 和 210 Ma 三期岩浆事件,分别对应罗迪尼亚超大陆裂解、商丹洋俯冲以及华南板块向华北克拉通的俯冲。锆石裂变径迹分析识别出 300、165、90 和 27 Ma 四期剥露事件,这分别与晚古生代-早中生代华南板块与华北克拉通的碰撞,晚白垩世古太平洋板块和拉萨地块向亚洲大陆俯冲的远程效应,以及渐新世初期青藏高原东向扩展有关。该研究不仅阐明了秦岭造山带的构造演化序列,更凸显了高-低温热年代学联用解析造山系统复杂热历史的独特优势。
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青藏高原羌塘盆地中新生代差异隆升过程及其地质意义 ——来自低温热年代学的记录
Abstract:
羌塘盆地位于青藏高原中部,是揭示高原多块体拼接、多阶段隆升与演化的关键区域。本文基于大量低温热年代学数据,重点探讨了羌塘盆地的构造演化背景,不同构造单元及同一单元内不同区域的隆升冷却历史及其形成机制。结果表明,羌塘盆地主要经历了早白垩世中期—晚白垩世(135~70 Ma)、始新世—渐新世(55~30 Ma)二期差异隆升冷却事件,和中新世以来(<23 Ma)整体隆升冷却过程。盆地差异抬升具有以下显著特征:(1) 西部隆起区较为特殊,在侏罗世期间就开始发生隆升,受其影响西部隆起区周邻地区也发生较早的隆升冷却,随后南羌塘坳陷北中部和北羌塘坳陷中南依次响应,显示向外扩展的抬升规律;(2)羌塘中部低隆起带在130~100 Ma才出现加速冷却隆升,直至始新世—渐新世(55~30 Ma)隆升冷却影响范围扩展至北羌塘坳陷北缘和南羌塘坳陷南缘,该期事件在羌塘西部隆起区和整个南羌塘地区均有记录,且基本同步。结合区域构造背景分析,本文综合认为,羌塘盆地前2期差异冷却事件主要受拉萨—羌塘地块碰撞和印度—欧亚大陆“硬”碰撞及其持续挤压的控制,第3期主体在完成拼接后进入以整体隆升为主的过程,这3期隆升事件的时限与特征为理解青藏高原形成动力学机制提供了重要依据。
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柴达木盆地昆特依盐湖石盐氯同位素地球化学特征 及资源环境意义
Abstract:
氯同位素组成对指示盐湖卤水蒸发程度,判断成盐成钾潜力及环境演化具有重要意义。昆特依盐湖因特殊的物源结构与成盐环境,形成了极具代表性的固体含钾复盐矿物—杂卤石(Ca2MgK2(SO4)4﹒2H2O),且与石盐相伴生。这种特殊沉积背景下的石盐氯同位素组成研究相对薄弱,是否会造成氯同位素作为找钾指标的异常需进一步研究。此外,昆特依盐湖演化过程中的环境变迁,尤其是与东部古大湖的关系,亟需更多地球化学证据支撑。本文以昆特依盐湖ZK3608岩芯25个原生石盐为载体,系统分析δ37Cl分馏特征及示踪意义。结果显示,δ37Cl值介于-1.08‰-0.45‰,平均值-0.22‰,岩芯剖面由下至上δ37Cl整体呈波动降低趋势,但与石盐K+含量及杂卤石含量呈异常的正相关关系。该特征表明,昆特依盐湖自中更新世中期以来经历了振荡浓缩的演化过程,却未发生钾的有效聚集。即特殊水文地质背景确实导致δ37Cl作为找钾指标在该盐湖出现异常,打破了传统认知中与K+等指标的负相关关系。此外,石盐δ37Cl在一定程度上记录了昆特依盐湖自MIS8以来冰期尺度的气候波动,对170-180 ka的淡化事件以及晚更新世后湖泊完全封闭等环境变化也有明确响应。基于δ37Cl揭示的昆特依盐湖中更新世中期以来“聚盐不聚钾”现象,初步判断可能与盐湖聚钾机制和K+的补给特征相关,具体成因机制有待进一步研究。
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华北克拉通东南部上石炭统本溪组金红石型钛矿成矿物质来源
Abstract:
华北地区本溪组近年来新发现古风化沉积金红石型钛矿,其成矿物质来源成为制约矿床成因研究的关键科学问题。以华北克拉通东南部鲁西地区为例,从锆石原位微区地球化学角度入手,结合锆石地球化学大数据和区域构造—沉积演化系统对比,拟揭示其成矿物质潜在来源,为进一步科学研究和找矿部署提供启示。研究表明,成矿地质体碎屑锆石主要为古生代岩浆成因,锆石形态破损严重,经历过长距离搬运。锆石原位微区地球化学特征显示,物源区寄主岩石类型主要为花岗岩类,岩性以花岗闪长岩、英云闪长岩或正长岩为主,形成的构造背景类型为大陆边缘弧型。结合华北克拉通古生代源汇演化过程,推测成矿物质来源主要为北秦岭造山带或地质历史中相当于此而在演化过程中消亡的造山带古生代花岗岩类,并以现存的北秦岭造山带为例,厘定清水—太白、丹凤—桐柏等地为潜在成矿物质源区。从华北克拉通古生代大陆演化过程、源汇构造演化历史及构造—沉积演化三个维度,系统建立了华北克拉通大地构造演化及源汇控制效应模式,解释了华北不同区域本溪组金红石型钛矿成矿潜力差异的内因,为进一步成矿作用研究和宏观找矿方向部署提供了理论依据。
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四川冕宁牦牛坪稀土矿床成岩成矿年代学及其找矿意义
金雅楠, 王登红, 王伟, 何斌, 赵芝, 刘善宝, 赵瑞潍, 于扬, 于沨
Abstract:
内容:四川冕宁牦牛坪稀土矿床是中国最重要的稀土矿床之一,位于中国西南部冕宁—德昌喜马拉雅稀土成矿带。前人研究表明稀土成矿作用与区内碱性岩—碳酸岩杂岩体密切相关,但现阶段对杂岩体成因及稀土矿化时代仍存在众多争议。本文测得碱长花岗斑岩年龄为25.41±0.27 Ma(MSWD=4.3, n=12),碱性正长岩年龄为26.05±0.36 Ma(MSWD=2.0, n=16),均与区内碱性岩—碳酸岩杂岩体成岩时代误差范围一致,表明碱长花岗斑岩与杂岩体存在成因联系,进一步证明含矿的碱性杂岩体形成于新生代古近纪向新近纪转折时期。不同矿石类型氟碳铈矿LA-ICP-MS U-Pb 测年结果显示,角砾状矿石年龄为(32.68±0.66 Ma, n=21)、霓辉石型矿石年龄为(30.2±0.89 Ma, n=16; 30.19±0.77 Ma, n=19)、方解石型矿石年龄为(27.61±3.43 Ma, n=23)。从角砾状矿石→霓辉石型矿石→方解石型矿石→碱性正长岩→碱长花岗斑岩,越来越年轻,但变化连续,表明成矿作用发生在6~7 Ma的时间范围内,由构造活动开道,富含流体的含矿岩浆从地壳深部甚至可能深达地幔的深度上侵到接近地表的浅部,形成次火山岩(斑岩),岩浆与岩浆热液同时作用,导致矿石与岩石逆序结晶而破碎、蚀变强烈。这一特点也说明,富含稀土及F的成矿熔—流体并非碱性正长岩和碱长花岗斑岩结晶分异的产物,而是岩浆熔—流体直接结晶形成的。因此,碱性正长岩和碱长花岗斑岩可以作为牦牛坪式稀土矿床的找矿标志。碱性正长岩和碱长花岗斑岩如果呈喷发状态进入到海水环境,则有可能形成的是类似于白云鄂博H8的粗面岩或富钾凝灰岩。也就是说,白云鄂博与牦牛坪两大稀土矿床的成矿机制有共性,但其成矿环境截然不同。
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铂族元素组成和铂族矿物组合对镁铁-超镁铁质岩浆成岩成矿作用的指示
Abstract:
镁铁-超镁铁质岩体及相关岩浆矿床的铂族元素(PGE)组成和铂族矿物(PGM)组合是地幔部分熔融、幔源镁铁-超镁铁质岩浆分离结晶、硫化物熔体分异和迁移等过程综合作用的产物,因此,可用来反演镁铁-超镁铁质岩浆的成岩成矿过程。本文通过一些研究实例探讨了蛇绿岩地幔橄榄岩、豆荚状铬铁矿矿床和岩浆铜镍硫化物矿床中岩石和矿石的PGE配分型式和PGM组成及其成因指示。实例一为土耳其K?z?lda?蛇绿岩中方辉橄榄岩的成因,该方辉橄榄岩的PGE含量为18.2×10-9~39.7×10-9,其中Os,Ir和Ru的含量变化范围小,而Pd和Pt变化范围较大,且Pd/Ir和Pt/Ir比值均大于1,在原始地幔标准化的PGE配分图上其PGE呈平坦型的配分模式,经模拟计算得出其是亏损地幔经20%部分熔融和熔-岩反应共同作用的产物。实例二为Kizilda?蛇绿岩中豆荚状铬铁矿矿床的形成过程,该矿床中不同矿石的铬铁矿内部均包裹自形-半自形的高Ru硫钌锇矿和Os-Ir合金,暗示铬铁矿结晶的温度约为1100~1200℃,硫逸度(log?S2)为-2~-1;而豆状矿石中铬铁矿粒间的PGM组合为Ru-Os纳米颗粒+Ru-Os纳米合金+FeNi3合金+磁铁镍矿(Fe2NiO4),其中FeNi3合金被磁铁镍矿所包围,表明铬铁矿在形成之后先经历低程度蛇纹石化过程后、又经历了快速的氧化过程,条带状和块状矿石中铬铁矿的粒间矿物组合为高Os硫钌锇矿+Os-Ir(Ru)合金/氧化物+氧化的镍黄铁矿+针镍矿(NiS),则暗示铬铁矿在形成之后经历了高程度蛇纹石化作用。实例三为美国Stillwater杂岩体中J-M Reef中发现的新矿物王焰钯矿(wangyanite)的成因指示,该矿物为极富Pd的镍黄铁矿族矿物,其Pd含量高达9.64%~10.59%,其与PGM和其他贱金属硫化物的结构关系表明,该矿物是演化的硫化物熔体与铂族矿物之间高温反应的产物,而不是单硫化物固溶体(MSS)或者中间硫化物固溶体(ISS)的出溶产物,上述实例研究表明,对镁铁-超镁铁质岩体及相关岩浆矿床中岩石和矿石的PGE配分型式和PGM组合展开系统研究,不仅可为研究岩浆矿床的物理化学条件提供新思路,也可对岩浆成矿过程提供更好的约束。
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安徽栏杆含金刚石辉绿岩中副矿物特征及其对金刚石成因的指示
Abstract:
安徽栏杆辉绿岩等基性岩中发现近3000颗金刚石,在我国尚属首例。虽然目前较好地约束了栏杆金刚石容矿岩石的特征和岩石学成因,但金刚石的成因尚缺少深入地认识。本次研究对辉绿岩中的石榴子石和钛铁矿副矿物进行了岩相学和成分分析。结果表明石榴子石呈淡红色,椭圆形-次棱角状,粒径大(450 ~ 600 μm),低MgO(0.54% ~ 13.65%)和Cr2O3(0%~ 0.26%)。钛铁矿呈黑色,次棱角状,粒径大(500 ~ 600 μm),低MgO含量(0.42% ~ 2.35%)和Cr2O3(0% ~ 0.05%)。栏杆辉绿岩中石榴子石和钛铁矿均属捕虏晶,其矿物特征与典型含金刚石金伯利岩(如瓦房店30号岩管和南非Big Hole岩管)中的指示矿物差异显著,表明栏杆辉绿岩内的副矿物并非源自金伯利岩,其中所含金刚石亦与金伯利岩无成因关联。辉绿岩中石榴子石成分进一步揭示其来源为辉石岩与榴辉岩,暗示辉绿岩岩浆曾捕获过这两类岩石的角砾。因此,辉绿岩中的金刚石可能继承自角砾中未完全熔蚀的金刚石。
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基于LA-ICP-MS的微区原位U-Pb/裂变径迹双定年及前景展望
Abstract:
在同一矿物晶体上同时开展U-Pb和裂变径迹分析是近年来逐渐兴起并蓬勃发展的一种重要定年手段,能够有效约束地质体从高温结晶到低温冷却的热历史,是当前热年代学研究的重要前沿。本研究基于LA-ICP-MS技术,在建立锆石U-Pb定年流程的基础之上,经过样品制备、径迹统计和U、Pb同位素测试三大步骤,系统建立了针对磷灰石的微区原位U-Pb和裂变径迹双定年方法。Tanz, Ple?ovice和Qinghu三种锆石标样的实测U-Pb年龄分别为568.4±1.9 Ma、334.4±1.4 Ma及158.85±0.71 Ma,与推荐值一致。Durango、Mount Dromedary和Fish Canyon Tuff三种含有不同普通铅含量的国际常用磷灰石标样的分析结果则显示,U-Pb下交点年龄(分别为31.7±2.2 Ma、101.1±2.1 Ma和27.4±4.2 Ma)与裂变径迹中值年龄(分别为31.15±1.00 Ma、98.4±2.4 Ma和27.29±1.34 Ma)均在误差范围内与其推荐参考值一致,充分验证了本实验流程的准确性与可靠性。本研究建立的方法为精细反演造山带演化、盆地物源分析、地貌演化、矿床保存和改造、地球动力学等基础应用研究,以及热年学基本原理研究等提供了强有力的技术支撑。未来,将该方法与原位(U-Th)/He定年技术相结合,开发更高效率和更高精度的同一晶体三重定年技术将是重要的发展方向。
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青海德尔尼大型Cu-Co-Zn矿床多期热液叠加成矿:磷灰石U-Pb定年及黄铁矿微区成分的证据
郑昊竹, 王辉, 许德如, 毛景文, 余福承, 王长家, 王凯斌
Abstract:
德尔尼大型Cu-Co-Zn矿床产于东昆仑造山带东南缘阿尼玛卿蛇绿混杂岩带内,属于较为特殊的超基性岩容矿的块状硫化物矿床(UM-VMS),矿化总体为致密块状,同时广泛发育碳酸盐脉相伴生的脉状、网脉状矿化,伴随Cu、Co的显著富集。本次研究针对穿插块状黄铁矿矿石的碳酸盐-黄铜矿±辉钴矿-硫镍钴矿脉中的热液磷灰石开展了LA–ICP–MS U–Pb定年,获得年龄为125.28±0.87 Ma(n=30),指示叠加成矿作用发生于早白垩世,流体活动可能与古特提斯洋闭合后的陆内伸展相关的岩浆活动背景有关;磷灰石微量元素显示明显的正Eu异常(Eu/Eu*=8.94~16.28)、弱的负Ce异常(Ce/Ce*=0.50~0.63),反应该期流体属于相对氧化性流体。黄铁矿的LA–ICP–MS微区成分分析结果表明,不同期次和阶段黄铁矿的金属元素含量具有显著差异:喷流沉积期蛇纹岩化阶段黄铁矿(Py1)富含Ni,Co和Cu且含量变化较大,而喷流沉积阶段黄铁矿(Py2)中Ni含量显著降低,Co和Cu则明显富集;热液叠加改造期形成的黄铁矿(Py3)中Co、Cu和Ni均处于亏损状态。上述特征进一步证实,广泛的洋底蛇纹石化作用有效释放了超基性岩中的成矿元素。在此过程中,受元素地球化学行为的影响,Co和Cu相较于Ni更倾向于进入循环海水,进而在喷流沉积作用中富集并参与成矿。随后,早白垩世陆内伸展背景下,深部岩浆活动诱发氧化性流体沿深大断裂活动,进一步促使Cu、Co和Ni的溶解释放、活化迁移和再富集。本文研究有助于深化对德尔尼这一特殊成矿类型成矿作用过程的认识,为热液系统中钴的超常富集机制研究提供重要参考。
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柴达木新生代沉积环境?构造演化对盐类的控制
潘彤), 张金明), 蒋成伍), 朱传宝, 张绍栋, 陈小宁
Abstract:
柴达木盆地位于青藏高原东北缘,是典型的内陆含油气与盐类盆地,其新生代构造演化与盐类成矿过程具有显著的时空耦合关系。本文基于地质勘查、钻孔、同位素地球化学等资料,结合前人研究成果,从“源—运—储—变—保”成矿系统角度,系统分析了古近纪至第四纪构造活动对盐类物质来源、迁移路径、储集空间及后期改造与保存的控制机制。研究将柴达木盆地新生代构造演化划分为三个阶段:古近纪断拗过渡期(65~23 Ma)、新近纪挤压隆升期(23~2.6 Ma)和第四纪盆山耦合期(2.6 Ma 至今)。结果表明,构造—沉积—气候的耦合作用主导了盐类成矿全过程:古近纪基底断陷形成的次级凹陷为盐类初始聚集提供物源与空间;新近纪挤压形成的背斜构造带成为深部卤水运移与富集的关键通道;第四纪沉积中心东移与极端干旱气候共同促使察尔汗等超大型钾锂盐矿床最终定型。通过与全球典型盐盆对比,本研究深化了对青藏高原北缘盐类成矿规律的认识,并为深部卤水勘探提供了理论依据与靶区建议。
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地质力学基本概念的研究与讨论 ---- 纪念“关于地质构造的三重基本概念”发表70周年
Abstract:
李四光1953年发表“关于地质构造的三重基本概念” 的论文,论述构造形迹的结构要素、地块形态和构造体系三方面的定义、类别和地质涵义,提出具有相互独立而又重叠相生的“三重基本概念”,引领了地球系统科学的发展。本文分析70年来的新资料,集中研究地质力学的基本概念,涉及基础理论、应用方向和勘察方法等问题,探讨地质力学学科的发展。 地块,是指相邻岩石构造不同而划分的地质区块,用以研究地壳结构和物质的非均一性质。某区域与相邻区地质构造形态,以及沉积、变质、岩浆、熔岩等地质作用显著不同,两者间发育明显分界面并两侧发生不同升降运动,可以划分为不同的地块。地块分为构造带和构造地块两个类别。岩石变形强烈且具复杂地质作用的带状延伸断裂褶皱地带被称为构造带,往往显示为隆起造山带;岩石变形微弱以沉积作用为主而长-宽相近区域是构造地块,多数是拆离构造的凹陷盆地。地块的级别,相似于成矿区划的7级或者9级的地质分类。地块具有层次的涵义,某层次的构造地块,可能在更大范围或更高层次被视为构造带,而在更小范围和更低层次可表现为低级别的构造带与构造地块组合。地块三维分析发现,构造盆地的地壳减薄,而构造带的地壳增厚。两者在地下岩石结构、力学性质和岩石圈地幔界面分布与变化方面,也明显不同。这一地壳三维结构的分布与变化规律,受”构造力复合重力的岩石压力模式”的影响。 结构面,表达岩石的形态、变形性质和几何方位的面状构造要素。结构面的挤压性、引张性和剪切性质的分类、鉴定和分析,是地质力学特色的方法。结构面有分划性结构面和标志性结构面两类。两类具有很大的差别和不同的涵义。分划性结构面,指将岩石划分为大小块、显示任何形式的组合和结合的断裂面、褶皱面等不连续界面,或间断结构面,可以通过野外观测加以研究。标志性结构面,是指示岩石构造的应力应变性质、几何形态、排列方位的且有地理坐标涵义的标准面、标誌面或定位面,往往表现为连续性结构面。标志性结构面不能完全依靠野外观察,需要观测具有透入性变形的地质体,进而结合岩石应变-应力分析等,建立应力-应变椭球体才能进行研究。标志性结构面的构造椭球体的分析能够更严格准确认识各方向的应力应变分布和大小、力学的性质等规律。结构面的概念和工作方法,不仅揭示构造带与构造地块的力学本质,而且成为厘立构造体系的纽带。结构面的构造应力场,不仅显示变形的差应力特征,而且通过各向等应力的“构造附加静水压力”揭示岩石的体积和压力的变化,进而通过压力、温度、氧逸度、元素活度等物理化学条件,控制地球化学平衡。 构造体系,是地壳规模的具有板块动力学成生联系的构造形迹组合。例如新华夏构造体系以东亚大陆板块和西太平洋的海洋板块的挤压-剪切构造边界,再如蒙古弧构造体系,必须有西伯利亚地块和南部弧形褶皱造山带作为动力学边界。构造体系地壳岩石,表现出不同形态、性质、级别和层次的分布规律,显示“隆起构造带-拆离凹陷地块”间隔分布和平行延伸的特征;构造体系结构面,显示岩石受剪切、挤压和引张不同性质和先后演化阶段,结构面综合呈现“米”字型分布特点;构造体系是同源构造运动产物,如燕山运动、印支运动,等较长时期和稳定特征的构造运动。这个构造体系的概念,为地质力学结合板块构造的研究提出了前提,为构造序次、级别和性质和演化过程探讨了识别基础。 本文强调,需要一个前提、两个特征和三个界定动力学条件才能确立为一个构造体系。成为构造体系重要一个前提,是形成的地质时期相同。目前的研究,选择中新生代构造体系为主要目标,依然是首要的。构造体系一般显示2个特征。一是地质体形态构造带和构造地块,由于岩石块体之间软—硬等差别,显示“隆起构造带—凹陷地块”间隔分布和平行延伸的特征。二是构造体系的结构面揭示”米”字型的分布,反演出剪切、挤压和引张三个构造应力场作用下,分阶段形成的过程。构造体系规模及其动力学有三个界定条件;其一,构造体系,必须达到地壳规模的构造带和构造地块组合。 其二,构造体系,需要以板块动力学为边界条件,即具有板块动力学成生联系的构造带和构造地块。其三,构造体系,要显示形态稳定的、重复出现的地质构造形迹排列形式和组合方式 。
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西大别造山带红安地块榴闪岩地球化学组成和锆石U-Pb同位素年龄及其地质意义
曾小华, 刘嘉, 谭俊, 孙四权, 刘晓阳, 杜文洋, 刘雷, 张小波, 夏坤
Abstract:
红安地块是大别-苏鲁造山带的重要组成部分,对该地块内高压/超高压变质岩的研究,有助于揭示造山带的构造演化过程。本文选取红安地块麻城北部出露的三类榴闪岩(样品LH1、LH2和LH3),进行锆石U-Pb同位素定年、锆石微量元素及全岩主微量元素组成分析,以探讨变质时限、原岩性质及构造演化背景。锆石U-Pb年龄结果显示,榴闪岩样品存在两组年龄峰值(244–240 Ma 和 817–772 Ma)。LH1样品具有低硅(SiO2 = 44.42 wt.%~49.29 wt.%)、高铝(Al2O3 = 15.36 wt.%~16.31 wt.%)特征,稀土元素分配模式与E-MORB相似,呈平坦型;LH2样品具有相对较高的SiO2含量(48.47 wt.%~52.49 wt.%),稀土分配曲线呈LREE富集型;LH3样品则具有高硅(SiO2 = 56.60 wt.%~57.47 wt.%)、低铝(Al2O3 = 13.51 wt.%~14.25 wt.%)特征,富集大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),与大陆弧安山岩(CAA)相似。综合分析表明,麻城北榴闪岩记录了中三叠世的变质作用,其原岩记录新元古代中期岩浆事件。LH1的原岩应为形成于弧后盆地的玄武岩,LH2和LH3的原岩则可能源自扬子陆块内的新生地壳物质。红安地块经历了新元古代扬子板块边缘弧后裂谷盆地的形成、三叠纪大陆表壳岩石的俯冲变质作用,最终在不同岩相变质作用下发生拆离和折返。
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燕辽裂谷是否存在青白口系?——~1320Ma大火成岩省对景儿峪组的沉积时代制约
田辉, 孙立新, 李怀坤, 钟焱, 任云伟, 张健, 常青松, 于建中, 初航
Abstract:
长期以来,以景儿峪组海绿石810~900Ma的40Ar-39Ar年龄为依据,燕辽裂谷“青白口系”龙山组和景儿峪组做为蓟县中上元古界标准剖面上部地层,一直占据地层表800~1000Ma时间和空间位置。近年来在燕辽裂谷中元古代沉积盖层中获得了大量同位素年龄约束,但龙山组和景儿峪组的沉积时代问题始终悬而未决。本工作在承德市下板城甲山镇周边发现若干基性岩床侵入“青白口系”景儿峪组之中,侵入关系清晰,围岩地层层序明确,测得其中一辉绿岩床斜锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为1327±23Ma。该年龄的获得,可以证明燕辽裂谷原青白口系景儿峪组沉积时代早于~1320Ma燕辽大火成岩省。因此,与下马岭组类似,包含龙山组和景儿峪组在内的原青白口系也将成为待建纪早期地层,即下马岭组和上覆地层之间不存在大规模沉积间断,龙山组和景儿峪组应置于国际地层表延展系下部。各项证据表明:燕辽裂谷缺失新元古界青白口系,从常州沟组至景儿峪组的沉积时限应限定在1670~1320Ma。
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新一代“五位一体”成矿规律图研编的方法创新
Abstract:
新一代“五位一体”成矿规律图研编是中国矿产地质志研编工作的核心创新之一,旨在通过系统、规范的符号体系,全面表达矿床的五大关键属性:矿种、矿床类型、规模、成矿时代及其所属的矿床成矿系列。该设计遵循分层递进的原则:首先构建以矿床类型几何图形为基础,以大小表示规模、以颜色或花纹表示矿种的三位一体基础图例,适用于矿产地质图;在此基础上增添表示成矿时代的色圈;最后通过旁注成矿系列标识,最终形成“五位一体”的完整图例,服务于成矿规律图。图例系统以包含182种矿产的统一分类方案为支撑,对金属、非金属、能源、水气等矿产的表示方法进行了细化与规范,尤其注重对宝玉石等特殊矿产的符号化标识。设计强调“容矿主岩”在矿床分类与找矿应用中的重要性,使图例兼具科学性与实用性。矿床规模严格依据累计查明资源储量进行分级,并通过图例尺寸直观呈现。成矿时代采用外围色圈表示,而成矿系列的归属则通过特定符号与编号进行关联,清晰展现矿床在区域成矿系统中的时空分布规律与成因联系。此项图例设计创新,有效解决了复杂成矿信息可视化表达的难题,为全国与省级矿产地质志的研编、矿产预测与找矿勘查提供了统一、标准的技术支撑,是成矿规律研究走向标准化、定量化的重要工具。
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阿拉善地块新元古代辉长岩的发现及其地质意义
Abstract:
阿拉善地块发育大量的前寒武纪岩石,其构造域归属存在争议。本文研究发现阿拉善地块诺尔公地区发育新元古代早期的辉长岩,2件样品的锆石LA-IC-MS U-Pb年龄分别为944±7Ma和953±6Ma。辉长岩SiO2含量为43.11%~47.00%,MgO为6.33%~11.59%,TiO2为1.55%~4.63%,Al2O3为13.84%~17.44%,CaO为5.70%~9.74%,为高铝的亚碱性拉斑系列岩石;辉长岩具有略右倾的稀土配分曲线模式,Eu弱负异常至强烈正异常 (δEu=0.84~1.65),原始地幔标准化蛛网图显示,辉长岩富集Rb、Ta、Zr、Ti等元素,亏损 Ba、Nb、Sr、Hf等元素。辉长岩锆石Hf同位素ε Hf(t)为 + 2.2 ~ + 6.6,单阶段模式年龄 (tDM1) 为1244~1426 Ma,母岩浆主要源于软流圈部分熔融,在上升过程中受到了地壳物质混染。对比表明,阿拉善地块新元古代早期的辉长岩是伸展事件的产物,可能与罗迪尼亚超大陆初始裂解有关;阿拉善地块前寒武纪演化与华北克拉通相似,显示了亲缘性。
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川东寒武系高台组沉积模式与构造变形的响应关系及油气地质意义
Abstract:
前人对川东寒武系高台组含膏岩系自身构造变形机制,以及沉积岩相分布与盐构造变形之间的关联性研究较少,因而无法限定高台组盐洼边缘颗粒滩的位置,制约了高台组油气勘探。针对这些问题,本文通过对川东中北部地震反射剖面构造解释和构造变形数值模拟,结合褶皱隆升年龄数据、钻井数据与高台组上覆洗象池组厚度信息等,探索高台组盐构造发育机制、盐构造变形与原始沉积之间的响应关系,并归纳了高台组盐洼边缘颗粒滩相有利区带特征。结果表明:①现今向斜区与高台组沉积时期盐洼边缘带相对应,尽管部分背斜核部可能也为盐洼边缘。②盐洼区盐构造发育机制主要为构造挤压作用与浮力作用。③向斜区高台组之下不协调褶皱是高台组有利油气聚集区带。
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滑脱褶皱多余面积与滑脱面深度和核部构造高度数学关系
Abstract:
滑脱褶皱是所有断层相关褶皱中概念上和几何形态上最简单的褶皱,对其研究主要集中在几何分析和成因机制。大多数滑脱褶皱作用的几何分析相对简单,早期褶皱三角形数学模型,后期发展为多种几何模型,这些褶皱模型的多余面积的理论模型计算仅与褶皱两翼长度和倾角有关。实际应用却广泛使用多余面积-深度-应变(ADS)方法与来计算滑脱面深度和缩短位移量及地层平行应变,说明理论模型与实际应用存在脱节问题。据此本文建立了集中特殊类型的滑脱褶皱多余面积与滑脱面深度之间理论关系。根据滑脱褶皱变形的多余面积和滑脱面深度定义,假设地层厚度恒定,且已知褶皱核部构造高度(Crestal Structural Relief)及两翼地层倾角,本文建立了如箱状滑脱褶皱、抬离(lift-off)滑脱褶皱,两翼倾角对称的滑脱褶皱及两翼倾角不对称滑脱褶皱等侏罗山式滑脱褶皱的不同构造几何样式多余面积与地层深度之间数学关系,获取了滑脱褶皱变形缩短量和滑脱面深度快速计算方法。需要特别指出的是,按照几何学原理,箱状滑脱褶皱几何形状基本不变,而抬离(lift-off)滑脱褶皱则向上转变为尖棱褶皱。对称褶皱和不对称褶皱由于非能干塑性层存在,在特定的褶皱变形层上下,其多余面积与滑脱面深度数学关系不同,在此称之为转换层或转换滑脱层,在此转换层上下,除了构造几何样式不同,构造变形机制也有差异。如果假设不对称和对称滑脱褶皱完全由纯剪切作用和纯挤压作用形成,缩短量不变,其多余面积-深度数学关系模型在转换滑脱层上下完全符合多余面积定义,该类滑脱褶皱至少存在两个滑脱面,一个是常见滑脱面-底部拆离层,另外一个是底部拆离层之上的呈屈曲形状的滑脱转换层面作为顶部滑脱面,最后讨论了滑脱褶皱形成机制及滑脱褶皱理论模型存在不平衡现象原因。
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走滑断层相关构造的几何学、运动学与成矿效应
陈宣华, 韩乐乐, 张义平, 王叶, 马飞宙, 丁伟翠, 苏和, 徐盛林
Abstract:
大型走滑断层发育在板块或地块边界和板内构造环境下,是地球表面构造变形的显著特征之一,可分为聚敛型走滑断层和离散型走滑断层。本文在前人有关走滑断层相关构造(简称“走滑相关构造”)样式和应力应变机制研究的基础上,探索提出走滑相关构造分类的新方案。该方案将走滑断层相关褶皱(简称“走滑相关褶皱”)划分为走滑断展褶皱、走滑断弯褶皱、走滑断滑褶皱三种端元组分和走滑干涉褶皱的组合样式,建立了几何学与运动学模型。新提出与走滑断层相关的库鲁木迪山式和麦垛山式两类莲花状叠加褶皱及其形成机制,阐述了走滑生长背斜的发育过程。研究认为,走滑相关构造可以作为走滑断层运动学特征的重要标志。以中亚地区西准噶尔造山带为例,阐明了走滑断层作用通过构造物理化学过程调节成矿元素的迁移聚散及其成矿效应。
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华南米仓山南缘中生代以来多阶段隆升-剥蚀过程与构造沉积耦合特征
张梦霏, 邱楠生, 常健, 冯乾乾, 李晨星, 刘鑫, 龙康杰
Abstract:
米仓山隆起的形成与板块碰撞和秦岭造山带的隆起关系密切,对其研究多聚焦在中-晚中生代以来的隆升-剥蚀过程,但对其初始隆升时间及隆升过程存在争议。本文选取米仓山南缘震旦系样品开展低温热年代学实验,并结合区域中生界碎屑锆石U-Pb年龄,系统重建了该区域早中生代以来的多阶段隆升-剥蚀过程。研究结果显示,锆石裂变径迹的中值年龄范围为277±27Ma~399±39Ma,锆石(U-Th)/He年龄范围为136.4±6.8~290.0±14.5Ma。通过热史模拟可将米仓山隆起自中生代以来的构造演化划分为四个阶段:1)晚三叠世到中侏罗世,受勉略洋闭合及扬子地块向秦岭地块俯冲影响,米仓山地区开始初始缓慢隆升;2)晚侏罗世到早白垩世,秦岭地块与扬子地块的持续碰撞引发强烈陆内造山,导致米仓山地区快速隆升;3)晚白垩世到新中新世,受区域板块运动调整的影响,短暂进入构造停滞期;4)中新世以来,受青藏高原隆升向东传递的影响,再次发生快速隆升剥蚀。碎屑锆石U-Pb年龄频谱分析表明四川盆地北部上三叠统到下侏罗统中新元古代的锆石明显增多,该现象揭示的米仓山地区在晚三叠世已经发生隆升,与低温热年代学数据所反映的初始隆升时间高度吻合。本研究恢复了米仓山南缘自中生代以来的构造-热演化史,明确了多阶段隆升-剥蚀过程与多幕次板块构造运动的时空耦合关系,为研究板块碰撞和秦岭造山带演化提供了新的证据。
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富铀花岗岩定年的几种方法对比——以赣中紫云山花岗岩为例
黄超, 李光来, 杨永乐, 蒙思缘, 仲昭璇, 周茂强, 徐楷, 刘小单
Abstract:
富铀花岗岩中锆石常因铀含量高而发生强烈蜕晶质化,导致U-Pb定年结果不可信,难以准确获得岩体锆石的U-Pb年龄。为解决高铀花岗岩精确定年难题,本研究以赣中紫云山富铀岩体为研究对象,开展系统的岩相学与岩石地球化学分析,确认其为典型富铀过铝质花岗岩。通过α径迹蚀刻技术定位载铀矿物,结合扫描电镜与电子探针分析,识别出锆石、独居石、磷钇矿、晶质铀矿等原生岩浆矿物,以及铀石、铀钍石等热液次生矿物。针对主要载铀矿物开展定年研究表明:锆石因强烈蜕晶质化,LA-ICP-MS U-Pb年龄分散且偏小(142.8±1.0 Ma),反映其同位素体系未保持封闭;独居石U-Pb加权平均年龄为150.5±0.8 Ma,结果集中可靠;晶质铀矿电子探针U-Th-Pb化学年龄为151.4±1.7 Ma,与前人获得的成岩年龄一致。研究认为,在富铀花岗岩定年工作中,独居石因抗辐照能力强、体系封闭性好,可作为锆石的有效替代定年矿物;晶质铀矿电子探针化学定年也具有较高可行性与准确性,为同类岩体年代学研究提供了重要方法参考。
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基于可解释性机器学习的流纹岩构造背景智能判别
何语星, 贺海洋, 徐堂兴, 李剑雄, 沈亲亲, 张焕宝, 刘柯, 李朋刚, 李想成
Abstract:
流纹岩构造背景的判别在地球动力学研究中具有重要意义。然而,传统图解法受限于低维参数空间和后期蚀变影响,难以有效解析复杂的岩浆成因机制,构造判别结果存在不确定性。近年来,机器学习技术在地球科学领域得到广泛应用,依托多维地球化学特征分析与模式挖掘对构造背景进行智能识别,已成为该领域的重要研究方向。本文基于全球流纹岩地球化学数据库(GEOROC),清洗并筛选了5874条高质量流纹岩数据,涵盖主量、微量、稀土元素及其比值等46项指标,建立了系统的数据集。研究构建了九种机器学习分类器,包括集成树模型(XGBoost、LightGBM、CatBoost等)、支持向量机(SVM)及深度学习模型(MLP、TabPFN),通过Optuna算法优化超参数以提升模型性能。实验结果表明,在未调优的状态下,基于Transformer架构的TabPFN模型在无需调优的条件下表现最佳,测试集准确率达88.37%,AUC值为98.39%,充分体现其在地球化学数据学习中的优势;经优化的LightGBM模型准确率提升至87.98%,验证了超参数调优的有效性。进一步结合SHAP与LIME可解释性方法,揭示了Cs、Hf、Th/Ta等关键判别因子,其贡献度与俯冲流体活动、地幔部分熔融及壳-幔相互作用等地球动力学过程密切相关;同时,传统研究中被忽视的微量元素(Ga、Co等)在模型中展现出显著分类能力,表明多元素协同分析对构造背景判别的潜在价值。研究表明,融合高维地球化学数据与可解释机器学习模型可显著提升构造背景识别精度,为长英质岩浆岩构造归属判别及区域地球动力学演化研究提供了新方法。
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柴北缘沙柳河蛇绿岩中铬铁矿的成因:全岩与矿物原位化学组成证据
Abstract:
柴北缘沙柳河蛇绿岩中新发现的铬铁矿为青藏高原东北缘铬铁矿资源勘查提供了重要依据。本文对蛇绿岩及其中的铬铁矿进行了矿物化学组成及全岩主微量元素组成分析,探讨了铬铁矿成因、母岩浆组成及构造背景。结果表明:沙柳河蛇绿岩中铬铁矿主要为岩浆成因及部分热液改造成因铬铁矿,为高Cr型铬铁矿(Cr#=61.74~99.74,平均85.67),铬铁矿的低TiO2含量(0.04~0.29%)表明具有蛇绿岩型铬铁矿的典型特征。铬铁矿形成于俯冲带弧前构造环境,具有“岩浆主导+流体改造”的成因机制,即早期玻安质熔体与地幔橄榄岩发生熔体-岩石反应和熔体混合,促使Cr饱和结晶形成原生铬铁矿;后期蛇纹石化流体溶蚀改造原生铬铁矿,俯冲板片流体/熔体的交代作用影响铬铁矿最终形态和局部再富集。母岩浆具玻安质岩浆特征,源于高度亏损的弧前地幔。沙柳河蛇绿岩中铬铁矿的矿物化学组成表明其属SSZ(俯冲带)型,地幔源区以弧前地幔橄榄岩为主,经历大于25%的高程度部分熔融。本研究为蛇绿岩型铬铁矿成因提供了区域案例,为柴北缘地区铬铁矿资源潜力评价提供了科学依据。
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苏鲁造山带俯冲、折返与深熔过程的多期石榴石记录
张睿睿, 柳中奥, 李洋, 曹玉亭, 孟元库, 李旭平, 王淞杰
Abstract:
石榴石因稳定的物理化学性质和可观的微量元素容纳能力,被广泛用于约束变质条件和解释地质过程。然而,在大陆深俯冲-折返过程中,石榴石常呈现复杂的环带和多期生长/改造特征,增加了其地质意义的解读难度。本文以苏鲁仰口地区的多硅白云母片麻岩和浅色花岗岩为研究对象,综合开展了石榴石包裹体、主量与微量元素分析,识别出四类成因不同的石榴石:Grt I(片麻岩核部)为俯冲阶段形成的高压-超高压石榴石;Grt II(片麻岩幔部-边部)为折返阶段外来熔体渗透下的溶解-再沉淀产物;Grt III(花岗岩核部)为深熔熔体对早期捕掳晶的扩散改造结果;Grt IV(花岗岩幔部-边部)则为花岗质熔体晚期直接结晶出的岩浆石榴石。四期石榴石系统记录了陆壳从俯冲、折返到深熔的全过程,揭示了熔体-岩石相互作用对石榴石化学成分的显著改造。结合锆石年代学和稀土元素分配系数计算,结果显示峰期Grt I相较锆石更富集HREE,反映“干体系”下石榴石可能为主要HREE储库;而Grt IV与锆石间的分配接近平衡或略偏向锆石,与前人“湿体系”实验观测结果一致。本研究厘清了苏鲁超高压片麻岩中石榴石的多期形成机制,为理解深俯冲陆壳的熔体活动、矿物竞争与元素迁移提供了新视角。
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苏北城岗-新沂地区石榴子石对金刚石物源的指示研究
蔡逸涛, 张琪, 肖丙建, 王国强, 周琦忠, 张轩, 赵瑜, 张英杰
Abstract:
新沂金刚石砂矿是江苏地区唯一具有资源量的金刚石砂矿。但新沂砂矿金刚石的来源及原生矿找矿线索却一直以来得不到解决。本文通过对城岗-新沂地区重砂样中石榴子石的系统分析,进行源区矿物学示踪,以期确定砂矿物源以及寻找新的原生矿找矿线索。本次研究采集了新沂砂矿中的选矿大样(XK01、XK02、XK03)及城岗隆起带基性-超基性岩的人工重砂样品,利用电子探针对其中石榴子石进行主量元素定量分析,共获得石榴子石电子探针有效数据288个。结果显示,砂矿和城岗隆起带中石榴子石类型相似,以G3型和G4型为主,并含G3D型石榴子石。砂矿中石榴子石的主量元素与城岗隆起带中石榴子石呈显著线性相关,表明元素分布趋势一致。其相关性也指示了新沂砂矿的物源因来自于城岗隆起带变质辉石岩,在下一步找矿勘查中应聚焦榴辉岩型(E型)指示矿物。选矿大样中石榴子石多保留棱角状晶形及熔蚀痕迹,指示了近源搬运特征,暗示新沂砂矿中金刚石并非长距离搬运而来,而是具备本地原生矿源的地质背景。研究成果为进一步界定区域内金刚石成矿潜力与找矿方向提供了新的矿物学依据。
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铜陵矿集区上地壳三维横波速度结构特征
赵荣涛, 冯梅, 安美建, 杨艳, 史大年, 刘沙沙, 黄什
Abstract:
铜陵是长江中下游成矿带内极具特色的矿集区,其浅部地壳波速结构对于揭示整个矿集区中生代的成矿过程具有重要意义,对于开展深部找矿也大有益处。利用在铜陵东部2022-2023年间部署的最小台间距为2-5 km的57个宽频地震台站记录的连续地震数据,通过背景噪声面波层析成像方法获得了铜陵矿集区高精度上地壳三维横波速度结构。结果显示,宣南凹陷浅部横波速度显著低于铜陵隆起,二者之间的横波速度异常分界线勾勒出丁桥-戴汇断裂产状:倾向南东,延伸深度达3 km。铜陵隆起1 km深度之下存在比宣南凹陷更高的横波速度(~3 km/s),可能与铜陵隆起深部存在大规模花岗岩侵入体有关。且侵入体在新桥和狮子山深部呈上隆的岩盖形态,在南部的凤凰山地区则表现为岩床形态。研究结果对认识铜陵矿集区成矿动力学过程有重要意义,也为长江中下游成矿带的岩浆底侵成矿模式提供了新的地震学证据。
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宽裂谷盆地内多期活动断陷的结构特征及演化:银额盆地查干凹陷例析
单帅强, 王德波, 傅锚, 王斌, 万晶, 杨亚波, 张晨雨, 沈秉北
Abstract:
银额盆地位于内蒙古自治区中西部,由一系列早白垩世断陷(群)构成,是东北亚晚中生代宽裂谷体系的一部分。盆地东缘的查干凹陷是勘探证实的少数富烃凹陷之一,其下白垩统地质结构记录了多期活动断陷的演化过程。开展查干凹陷地质结构与构造演化研究,不仅对于揭示中国北方地区早白垩世陆内裂谷盆地演化具有重要意义,还将为区内富油气凹陷的识别和选区评价工作提供借鉴。本文基于三维地震、钻井、岩心和野外地质调查等资料,运用构造解析方法,系统开展断裂体系研究,明确主要断裂分组、分期特征;进行火山机构识别和刻画,探讨火山活动期次;利用平衡剖面技术,重建研究区早白垩世以来的构造演化过程;在此基础上,综合分析了查干凹陷早白垩世构造-充填过程。结果表明,查干凹陷发育火山-沉积互层,纵向上分为断陷、断拗转换和拗陷3个构造层,断陷构造层内发育走向为NNW、NNE和NE的3组断裂,具有东西分带的结构特征,下白垩统苏红图组发育三期火山活动,整体呈现出自SE向NW迁移的特征。研究认为,查干凹陷早白垩世为富火山型断陷盆地,白垩纪以来经历了断陷-断拗转换-拗陷的演化过程,其中,断陷阶段可分为初始断陷期、强烈断陷期Ⅰ幕和强烈断陷期Ⅱ幕,主干断裂活动的时空差异性控制了凹陷结构的形成演化和火山活动的迁移。
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伸展方向转变与基底断裂耦合控制下断裂体系发育演化的物理模拟研究
张亦永, 黄雷, 李鑫, 李玮, 王韶豪, 王若圩, 王薇, 刘池洋
Abstract:
伸展断裂体系的研究对于解析断陷盆地的构造演化和揭示区域构造动力学成因机制具有重要意义。虽然物理模拟研究已证实应力方位和基底断裂活动是控制伸展构造发育的重要因素,但关于多期次伸展方向转变与基底断裂活化耦合控制断裂系统三维演化过程仍缺乏系统研究。本文利用物理模拟平台在特定基底断层的基础上,实现了两期异向拉伸的伸展断裂演化过程。第一期正交伸展中,形成了垂直伸展方向的长直边界断层和内部短断层构成的断裂带,断裂侧接部位观察到从软连接到硬连接的连接过程。第二期斜向伸展下,前期正向伸展产生的断层作为盖层先存断层,向上持续发育,并呈现阶段性演化特征:初期,断裂带内以先存断层的复活为主,发育有长短不一、走向未发生改变的复活断层;中期,断裂带内部断层走向发生改变,同时伴有新生断层产出,断层走向不统一,断裂带内断层表现出更为复杂的结构样式及切割关系;后期,断裂带外围新生断层数量增多,这些新生断层呈雁列式并与伸展方向正交,且敏感反应应力场方向。此外,PIV技术精细刻画了第二期斜向伸展过程中次级断层的空间活化位置与新生断层的形成时序,揭示该时期断裂带内部存在差异化的断层发育与连接机制。模拟实验整体揭示了基底断裂-先存盖层断层-伸展方向共同控制了晚期新生断裂系统的演化,基底断裂对断裂带整体样式具有基础性控制作用,而伸展方向则显著影响着断裂带内外断层的形态与结构特征。该模拟实验结果与自然界中变形实例相吻合,相关认识可为相似背景下的构造解析研究提供模型与指导。
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川西南沐川地区须家河组地球化学特征及对古环境和源区构造背景的指示意义
Abstract:
碎屑岩物质组成与物源区大地构造背景、古气候条件等有着密切的关系。沉积地球化学的研究不仅可追索沉积时期源区大地构造环境,分析古气候、环境条件,也可以丰富和完善沉积地球化学科学体系。川西南沐川地区须家河组这一方面的研究尚未开展。在剖面测制、显微镜下研究基础上,开展了沐川须家河组地球化学研究。研究表明:(1)须家河组主要为岩屑砂岩,具有大量次火山岩屑,少量变质岩(片岩、千枚岩)和复晶石英,常量元素化学分析显示富石英,物源来自被动大陆边缘、活动大陆边缘、大陆岛弧;(2)须家河组砂泥岩轻稀土富集,具明显Eu负异常。平均泥岩标准化曲线形态相似,Sr、Cu、Mo含量低于平均泥岩,Ga、V、U、Th、Cr、Co、Sc、Rb含量与平均泥岩接近,Ba、Ni、Zn略高于平均泥岩或接近,具有陆源性质的元素Zr、Hf明显高于平均泥岩。地球化学特征显示其主要来自长英质火山岩、沉积岩、花岗岩和安山岩;(3)须家河组沉积时物源区遭受了中等强度化学风化,为温暖、潮湿的沉积环境。盆地内蒸发作用和氧化作用相对强烈,水体具半咸水特点,古盐度为7.10‰~20.60‰。沉积过程中水体分层弱~中等,局部出现还原性沉积环境。须家河组物源与中国南方Kenorland古陆、Columbia古陆、Rodinia古陆的聚合、裂解,以及早古生代被动大陆边缘盆地、加里东碰撞造山、海西~印支期地裂旋回、晚三叠世古特提斯洋关闭碰撞造山有着密切的关系,为再旋回造山带沉积,且主要为华南远距离物源,少量为康滇古陆近距离物源。物源岩石类型为上地壳硅铝层且具相似性;盆地内半干旱氧化的古气候环境与四周封闭的古地理条件、空气流通不畅和较强的蒸发作用有关。
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阿尔金北缘早古生代造山后伸展作用:来自辉绿岩脉的年代学及地球化学制约
Abstract:
北阿尔金造山带是秦岭?祁连?昆仑造山体系的重要组成部分,记录了原特提斯洋演化的全过程,但对其陆-陆碰撞后何时转入伸展阶段的认识尚不明确。本文以新发现的阿北地块喀腊大湾和阿克塔什塔格地区辉绿岩脉为研究对象,对其开展了详细的野外地质调查、锆石SIMS U-Pb定年、全岩主、微量元素和Sr-Nd同位素分析。锆石SIMS U-Pb定年表明,阿北辉绿岩形成于441 Ma左右。岩石具有较低的MgO(4.07%~4.47%)、全碱(Na?O+K?O)含量(4.84%~5.82%)和相对高的Fe?O?T(16.18%~16.75%)含量,指示阿北辉绿岩属于拉斑玄武岩系列。阿北辉绿岩富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,在原始地幔标准化蛛网图上显示明显的Nb-Ta-Zr-Hf-Ti负异常。另外,辉绿岩样品还具有高的初始??Sr/??Sr比值(0.7117~0.7125)和极低的εNd(t)值(?20.0~?19.8)。这些特征表明阿北辉绿岩来源于俯冲流体交代的古老岩石圈地幔。综合前人研究成果,阿北辉绿岩是造山后伸展作用的直接产物,指示北阿尔金造山带从陆-陆碰撞的挤压环境到造山后伸展背景转换的时间为440 Ma左右。
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粤北贵东岩体岩石地球化学特征及其对离子吸附型稀土矿床成矿的制约
郭敏, 谭娟娟, 王磊, 童喜润, 黄华谷, 肖细炼, 王节涛, 邵鑫, 邱啸飞
Abstract:
华南离子吸附型稀土矿床稀土元素的富集机制是矿床学研究的热点。对广东韶关贵东岩体中离子吸附型稀土矿床钻孔中的新鲜花岗岩开展了系统的锆石U-Pb年代学和全岩主、微量元素分析。花岗岩岩性上主要为二长花岗岩和正长花岗岩,主要由石英、钾长石、斜长石和黑云母构成。两件二长花岗岩和一件正长花岗岩的锆石U-Pb定年结果表明,其形成年龄分别为160±1Ma、162±1Ma以及160±2Ma,暗示贵东岩体西部花岗岩类的形成时代集中在~160 Ma的燕山早期。这些花岗岩属准铝质至强过铝质,具有高碱含量特征,正长花岗岩具有高分异特点,表现为高SiO2含量、低Zr/Hf比值以及K和Rb的富集。基于地球化学组成,认为贵东燕山期花岗岩为铝质A型花岗岩,可能来自中深部的晚古元古代英云闪长岩在无水条件下黑云母脱水部分熔融,正长花岗岩为二长花岗岩岩浆发生强烈结晶分异过程的产物。将贵东岩体燕山期花岗岩和邻近的大东山岩体进行了对比,提出碱性长英质熔体经历强烈的结晶分异过程对HREE富集型离子吸附型稀土矿床的形成可能起到了关键作用。
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中国赣南风化壳型稀土矿床中稀土元素的分异富集机制研究
杨鹏涛, 洪汉烈, 赵晨蕾, 殷科, 赵璐璐, 刘琛, 姬凯鹏, 贾富文
Abstract:
华南风化壳型稀土矿床的分布十分广泛,但对于在风化过程中稀土元素的分异富集机制的了解仍然十分有限。本研究利用X射线衍射分析、高分辨透射电子显微分析方法等对赣南寨背风化壳型稀土矿床风化剖面的特征及稀土矿物的存在形式开展了细致深入的研究,结果表明,寨背风化壳型稀土矿床的风化剖面保留完整的原地风化土壤层位,包括母质层、淀积层、淋溶层、表土层,淀积层粘土矿物以伊利石及高岭石、埃洛石为主、淋溶层中黏土矿物以高岭石、埃洛石为主,而表土层中粘土矿物则主要为埃洛石、高岭石、以及蛭石。风化剖面中重稀土元素(HREE)元素主要与铁氧化物矿物有关,以类质同象替代和共沉淀等方式富集于铁氧化物矿物之中,而轻稀土元素(LREE)则主要以离子吸附的形式被粘土矿物埃洛石(高岭石)吸附;此外,风化剖面上部稀土元素也可以形成独立的次生稀土磷酸盐矿物,风化过程中稀土元素的富集和分异主要与粘土矿物及赤铁矿有关。研究成果从微观尺度揭示了风化壳型稀土矿床中成矿元素的赋存状态、以及次生黏土矿物对稀土元素的分异和富集作用,为中国南方风化壳型稀土矿床中稀土元素分异、富集成矿过程提供了关键证据。
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江西下瑶离子吸附型稀土矿成矿机制
Abstract:
为还原离子吸附型稀土矿形成过程中稀土元素富集的完整过程。本次工作利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线衍射实验(XRD)、电子探针、短波红外光谱测试、锆石U-Pb测年和Hf同位素测试等技术方法对下瑶矿床中成矿母岩和风化壳样品进行测试。柯树北花岗岩体黑云母花岗岩具有高钾钙碱性、弱过铝质特征。其锆石U-Pb同位素年龄为196.26±1.53 Ma,194.72±1.1 Ma和197.18±1.77 Ma。εHf(t)值为-3.35~1.79。稀土矿物有磷灰石、锆石、氟碳铈矿和磷钇矿等。风化壳内稀土元素富集在中上部。表明柯树北岩体为印支期岩浆活动产物,产出于伸展构造环境下诱发的古长英质地壳重熔环境。其中稀土元素的富集过程主要与岩浆演化相关,辅以热液作用。风化壳中吸附元素的二次富集受黏土矿物、pH值和风化程度的制约。
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VMS成矿系统定位预测与勘查
Abstract:
VMS型矿床(火山成因块状硫化物矿床)是一个与海相火山作用有关的成矿谱系,包括铜、铜锌、铜铅锌、铅锌4个成矿类型,是铜、锌、铅、银、金、硫等矿产品的重要来源,以其矿石品位富、有用组分多、经济价值高,而成为全球重要的矿床勘查类型。本文系统总结了VMS矿床的分类、成矿环境、成矿系统特征及定位预测标志,提出VMS矿床是海底火山热液成矿系统的产物,产于张性构造环境,与海相富钠质火山作用有关。VMS成矿系统具有以下特征:①矿石矿物组合以黄铁矿为主,次为磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿,常伴生金银矿化;②具有“上层下筒”的“T”型矿化结构,上部为海底喷流沉积的块状硫化物矿体,下部为热液通道相的矿化-蚀变岩筒;③具有特征的矿化分带性,从热液通道向喷流沉积相外缘,呈现Cu→Cu-Zn→Cu-Pb-Zn→Pb-Zn的金属分带,Zn/Cu比值向外系统性增高,可作为示踪喷流中心的标志;④围岩蚀变主要发生在矿体下盘,包括蚀变岩筒和层控蚀变2种主要类型,受残余热液影响喷口附近的上盘围岩也可发生蚀变和/或形成脉状多金属矿化;⑤矿床具有成群产出的多中心矿化特征。块状硫化物矿体、矿化-蚀变岩筒及脉状矿化,互为找矿标志。查明火山喷发中心(火山角砾岩、集块岩和次火山岩集中发育区)及有利含矿层位(含铁帽、黄铁矿化、热水沉积岩等),追索“有利层位找矿”,是勘查成功的关键。在地球化学异常优选评价过程中,除关注“高大全”异常外,Cd、Tl等元素异常和矿床下盘火山岩的“钠亏损带”也是特征的指示标志,磁法、重力、激电(IP)、TEM(瞬变电磁法)是有效的物探方法。文章以日本北麓、中国新疆阿舍勒及埃塞俄比亚施瑞三个火山-沉积盆地VMS矿床勘查为例,介绍了应用VMS成矿系统模型、定位预测标志和地球物理-地球化学勘查方法,取得找矿突破的成功勘查案例,旨在为科学制定勘查计划和高效评价VMS矿床提供借鉴。
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西南印度洋留尼旺洋岛玄武岩的地幔源区岩性制约
Abstract:
地幔柱能够将深部地幔物质输送至浅部地幔。揭示地幔柱在浅部地幔中的岩性组成,有助于认识地球深部的物质组成及相关的动力学过程。地震层析成像显示,留尼旺地幔柱下部与非洲大陆下方的大型低剪切波速省相连,表明该地幔柱起源于下地幔。然而,目前该地幔柱的岩性组成仍不明确。留尼旺洋岛玄武岩由留尼旺地幔柱于~2 Ma以来部分熔融形成,是探讨留尼旺地幔柱岩性组成的理想对象。本文分析了留尼旺洋岛玄武岩的全岩主量元素组成和其中橄榄石斑晶的化学成分,尝试制约留尼旺地幔柱的岩性组成。首先,基于样品的主量元素数据估算了原始岩浆成分,结果显示其具有富MgO和TiO2以及贫SiO2、CaO和Al2O3的特征。将原始岩浆成分与不同地幔源岩的高温高压实验熔体成分进行对比后发现,其主要落在贫硅辉石岩部分熔融所产生的熔体范围内。为进一步验证基于主量元素对玄武岩源区岩性的判别结果,本文还分析了留尼旺洋岛玄武岩中橄榄石斑晶的化学成分。结果表明,橄榄石斑晶的Fo值变化范围为80.1~90.1,其中高Fo值橄榄石具有较高的Ni含量、低的Ca和Mn含量以及高的Fe/Mn比值。这些特征与夏威夷Loihi玄武岩(其源区含贫硅辉石岩)中的橄榄石斑晶相似,但明显不同于从橄榄岩熔体中结晶的橄榄石,指示留尼旺洋岛玄武岩的地幔源区存在辉石岩组分的贡献。因此,全岩主量元素组成和橄榄石斑晶的成分特征均支持留尼旺洋岛玄武岩的源区岩性主要为贫硅辉石岩。这表明留尼旺地幔柱中含有辉石岩组分,而非完全由橄榄岩组成。
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东昆仑造山带果洛龙洼金矿床成矿物质来源与富集机制
Abstract:
果洛龙洼金矿床位于东昆仑造山带沟里矿集区,属晚泥盆世-早石炭世后碰撞伸展期岩浆热液型金矿。为揭示其成矿物质来源与富集机制,本文结合野外地质调查、电子探针背散射成像(BSE)、TESCAN矿物分析系统(TIMA)、LA?ICP?MS微区元素测定及LA?MC?ICP?MS硫同位素原位分析,系统研究矿床成矿过程。研究识别出四个成矿阶段:石英?黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-毒砂?黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)与方解石?石英阶段(Ⅳ),并界定出三个世代黄铁矿(Py1、Py2与Py3)。黄铁矿微量元素(Co、Ni、As、Au)丰度及Co/Ni比值变化指示成矿物质来自深部岩浆。δ3?S值自Py1(3.77‰至5.95‰)向Py3(-2.60‰至0.06‰)递减,反映晚期流体中大气降水混入引起氧逸度升高与H?S逸度降低,从而驱动硫化物和金的相继沉淀。结合前人年代学及Pb?H?O同位素数据,构建了矿床在后碰撞伸展构造背景下,热液沿EW向断裂带运移并在断裂系统中脉状富集的成矿模式。
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陕西省勉略宁地区韩家山锰矿床沉积环境及物质来源
Abstract:
勉略宁地区是南秦岭重要的多金属矿集区,也是陕西省震旦纪锰矿主要产区之一。本文以位于勉略结合带中段的韩家山锰矿床为研究对象,通过系统的野外地质调查及岩石学、矿物学、地球化学及C-O同位素分析,探讨了锰矿成因、沉积环境与物质来源。研究结果表明,含锰岩系为下震旦统陡山沱组上段炭质细碎屑岩—镁质碳酸盐岩建造;矿体呈层状、透镜状产出;锰矿主要形成于沉积成岩阶段,矿石矿物以钙菱锰矿、锰白云石和菱锰矿为主,并发育草莓状黄铁矿。地球化学特征显示,矿石具有较低的Fe/Mn(平均0.10)、Co/Ni(平均0.37)、V/(V+Ni)(平均0.69)和Al/(Al+Fe+Mn)比值(平均0.11),而V/Cr(平均3.42)、U/Th (平均1.17)和Y/Ho比值(平均34.47)较高;稀土元素配分模式显示为左倾型,Y具明显正异常,Eu(平均1.24)、Ce(平均1.33)均呈弱正异常;δ13CPDB平均值为-5.46‰,与现代洋底热泉水及岩浆源的值接近。综合研究表明,该锰矿床形成于贫氧—缺氧的滨外陆棚环境,成矿温度较高(平均106.07℃)、盐度较低(平均1.88‰),成矿物质主要源自海底热液系统,并有海源物质的加入,属热水沉积型锰矿床。本研究确认了热水沉积作用在成矿过程中的主导地位,深化了勉略宁地区锰矿成因认识,为区域锰矿成矿规律研究和找矿勘查工作提供重要科学依据。
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湖南连云山—衡阳断裂带构造属性、形成背景及动力机制
Abstract:
连云山-衡阳断裂是区域NE向深大断裂的典型代表,在湖南境内延长达430km,沿断裂发育大量矿床和大规模断陷盆地,具有重要的资源与经济意义。目前该断裂整体的垂向与横向结构组成、形成的时代背景及动力机制等尚缺乏研究。鉴此,本文通过野外构造调查和已有区域地质和地球物理资料分析,对断裂的结构组成、构造属性、形成时代及动力机制等进行了全面研究。结果表明,连云山-衡阳断裂是由深部-浅部不同级次、规模、产状、时代和性质的众多断裂与断陷盆地组成的复合构造带。区域重力、航磁、地震、地热等地球物理探测资料表明连云山—衡阳断裂沿线深部存在连续延伸的大型断裂带。在表壳,连云山—衡阳断裂表现为一由NE向主断裂、主断裂北西盘(上盘)的白垩纪—古近纪断陷盆地,以及盆内和盆缘不同走向的次级控盆断裂组成的宽达10~25km 大规模断裂带,其中NE向主断裂由自北东往南西首尾错列的5条NE向断裂及其间的的NEE向、SN向连接断裂组成。带内断裂据走向可分为NE向、NNE向、SN向、NW向、EW向、NEE向等6种类型,主要为印支运动早幕NW向挤压、印支运动晚幕SN向挤压、早燕山运动NWW向挤压形成的逆断裂和走滑断裂,白垩纪产生伸展活动并控制断陷盆地发育。白垩纪NW—SE向伸展环境下,各NE向主干断裂与连接断裂产生继承性伸展活动而形成NE向贯通性表壳大断裂以及连续延伸的断陷盆地,连云山—衡阳深大断裂由此形成。区域伸展的主要动力机制为古太平洋俯冲板片回撤所诱发的环形地幔流,地幔流相关的地幔上隆和软流圈物质水平流动导致岩石圈伸展减薄。
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珠江口盆地北西向隐伏断裂发育特征及其油气地质意义
彭光荣, 李洪博, 吴哲, 蔡嵩, 朱定伟, 张慧敏, 罗钧升, 胡俊成, 万志峰
Abstract:
珠江口盆地是华南大陆边缘前新生代复杂褶皱基底上形成的重要含油气盆地。前人对盆地构造特征和油气成藏开展了大量研究,但对NW向基底隐伏断裂的构造属性及其控盆机制仍存在较大争议。本文基于重磁、井震及华南野外地质调查资料,采用海陆联合研究方法及思路,系统判识确定了珠江口盆地3条主要NW向隐伏断裂带(贵港—阳江—一统、怀集—惠州—北卫滩、连州—陆丰—东沙断裂带),并建立了其几何发育模型。研究表明:(1) NW向隐伏断裂带具有明显的空间展布规律,陆上多表现为断裂带、地层错动和大规模水系发育等特征,海域则与重磁异常、基底岩性、洼陷结构特点及高含量CO2分布具有良好耦合关系。(2) 隐伏断裂活动可划分为三个主要阶段:形成期(印支运动期)、改造期(燕山运动期)、活化期(喜山运动期)。(3) 根据隐伏断裂对洼陷演化的控制程度,建立了三种洼陷差异演化模式即:多隐伏联控型(转换-复合张扭)、单隐伏强控型(限定张扭)和弱隐伏伸展型(分隔张扭)。(4) NW向隐伏断裂带对洼陷演化和烃源岩展布的控制,亦极大地影响了油气运聚成藏过程及其资源潜力。惠州19-6油田的勘探发现,证实了NW向断裂带对油气富集的重要控制作用。总之,本研究首次系统揭示了珠江口盆地NW向隐伏断裂带发育特征及演化历史,进一步深化了对盆地构造演化特征的认识,亦为南海北部油气勘探提供了重要指导和参考借鉴。
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高黎贡构造带中生代裂谷作用:来自滇西潞西碱性岩的证据
Abstract:
滇西高黎贡构造带东南缘的潞西蛇绿混杂岩带,其成因存在俯冲增生和裂谷作用二种观点。厘定该混杂带内镁铁质岩浆岩的成因是解决这一争议的关键。本文报道了在潞西三台山地区晚三叠—早侏罗世浊积岩中新发现的煌斑岩、富钛玄武岩和角闪石玄武岩的矿物学、岩石学和地球化学特征。研究结果表明,煌斑岩为棕闪煌岩,属钾质碱性煌斑岩(K2O/Na2O=1.6~3.3),其微量和稀土元素特征与洋岛玄武岩(OIB)相似,富集K、Ba、Sr、Nb、Ta和轻稀土元素,无明显的Nb-Ta负异常及Eu异常。它们具较低εNd(t)(+3.57~+3.73)、较高87Sr/86Sri(0.706027~0.706161)和高的(La/Yb)N(27.8~28.4)及Dy/Yb(2.6~2.7)比值,指示其岩浆源区为含金云母和角闪石的弱亏损地幔,且熔融发生在含石榴石的岩石圈-软流圈边界。富钛玄武岩与煌斑岩具有相似的微量元素特征和εNd(t)值,但起源于软流圈地幔。综合区域资料,我们认为这些碱性镁铁质岩石很可能形成于侏罗纪,是古特提斯洋俯冲引起软流圈地幔上涌、引发潞西岩石圈减薄和裂谷作用的产物。本研究为潞西蛇绿混杂岩带的“裂谷成因”观点提供了关键的岩石学证据,并指示泸水-龙陵-瑞丽断裂带在当时为板内伸展断裂而非板块缝合带,从而对认识青藏高原东南缘中生代的构造演化具有重要意义。
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榍石主微量元素指示苏州A型花岗岩岩浆-热液演化
盘炜, 胡庆海, 吴慧, 王玮, 孙彬彬, 刘学敏, 陈若, 王学求
Abstract:
苏州A型花岗岩是中国最早发现的富Nb–Ta花岗岩,了解其岩浆演化及热液活动过程,有助于深入理解该区域花岗岩成因及Nb–Ta成矿机制。本文首次对苏州含角闪石黑云母花岗岩中榍石系统开展岩相学、地球化学和年代学研究,基于榍石矿物特征和地球化学特征,厘定了其岩浆-热液演化序列,并探讨了对Nb–Ta成矿的制约作用。研究表明,苏州花岗岩中的榍石共历经岩浆和热液两个阶段:岩浆榍石成分环带相对均匀,具有高LREE(平均值为16355×10-6)与HFSE(其中Nb平均值为5550×10-6)含量,同时表现出较高的TiO2含量、Th/U比值和结晶温度(680 ± 30 ℃),以及较低的CaO含量和Lu/Hf比值。热液榍石则主要分为两期,早期热液榍石在高氧逸度的热液环境中形成,具有低LREE(平均值为661×10-6)和HFSE含量(其中Nb平均值为880×10-6),而晚期次生热液榍石则结晶于相对还原的热液流体中,地球化学特征表现为更富Nb含量,高达8796×10-6。利用LA-ICP-MS测定岩浆榍石和热液榍石U–Pb年龄分别为125.2 ± 7.2 Ma和125.4 ± 2.8 Ma,指示它们形成于早白垩世花岗岩岩浆热液系统中。 随着岩浆热液流体的演化,榍石、角闪石和黑云母不平衡溶解释放大量HFSE和REE至流体中。这些元素被富F、相对还原的热液流体重新运移,在原矿物周围形成低LREE、高Nb含量的次生热液榍石和钛铁矿,或者短距离迁移并再富集沉淀形成褐钇铌矿和铌钇矿等铌钽矿物。总之,榍石的稀土元素和高场强元素(例如,Nb和Ta)含量会随着岩浆向热液演化而逐渐降低,而黑云母热液蚀变可使次生热液榍石中Nb含量富集。上述特征表明榍石主微量元素组成和矿物结构信息能够有效记录花岗质岩浆作用及其后期热液演化过程。因此,榍石有望成为示踪花岗岩型Nb-Ta矿床成矿作用的重要指示矿物。
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柴北缘乌北地体早古生代变质岩年代学、地球化学及其构造意义
周 凯, 高一杰), 孔会磊, 张江伟, 赵 民, 荆德龙, 贺永康), 谢春林
Abstract:
乌北地体作为柴北缘早古生代俯冲碰撞系统的上盘,是研究弧-弧后深部物质组成和南祁连原特提斯洋壳俯冲构造演化的关键。本文以乌北地体代表性基性-酸性变质岩为研究对象,系统开展了岩石学、年代学、地球化学和变质P?T条件研究。分析结果表明,所研究的三类变质岩原岩时代和形成的构造背景迥异:斜长角闪岩成分类似E-MORB,但未保存原岩时代信息,无法进一步讨论其意义;黑云角闪片麻岩具大陆弧地球化学特征,原岩形成于471±3 Ma,为原特提斯洋壳俯冲背景下的陆缘弧岩浆记录;花岗质糜棱岩具弧花岗岩地球化学特征,形成于965±6 Ma,代表与罗迪尼亚超大陆汇聚有关的活动大陆边缘背景下的弧岩浆作用。结合前人成果,认为以乌北地体为代表的弧-弧后深部地壳物质主要由不同类型和时代的变沉积岩和变岩浆岩组成的前寒武纪基底和早古生代的大陆弧岩浆岩组成。这些岩石普遍遭受了中晚奥陶世高温低压变质改造事件,对应的变质时代集中在ca. 475~440 Ma,明显局限于弧岩浆作用(ca.510~450 Ma)记录的大洋俯冲的晚期阶段,并与都兰超高压变质单元记录的洋壳俯冲相关的榴辉岩相变质时代近乎一致。综合已有的变质P?T演化过程,我们认为该高温低压变质作用形成于板块汇聚晚期,由板片回卷导致的陆缘弧伸展构造背景下。本文强调了俯冲带上覆板块岩石变质作用研究对反演洋壳俯冲构造演化过程的关键作用。
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北祁连造山带玉石沟蛇绿岩地幔橄榄岩中发现金刚石
张曼利, 刘飞, 冯光英, 朱昕洋, 方子健, 吴少锋, 许佳鸿, 杨经绥
Abstract:
蛇绿岩型金刚石在新特提斯构造带的多个蛇绿岩中被发现,然而原特提斯蛇绿岩中是否存在金刚石还不清楚。本文选择北祁连造山带550~495Ma玉石沟蛇绿岩为研究对象,开展矿物重砂分选和地幔橄榄岩的岩石学研究。结果显示,在约510kg方辉橄榄岩中分选出25粒金刚石等异常矿物。金刚石粒径约50~150μm,呈无色、浅黄色,具有八面体、破碎不规则状和浑圆状等晶型,拉曼光谱显示1330.37 cm?1特征峰。金刚石围岩方辉橄榄岩主要由橄榄石(75%~85%)、斜方辉石(14%~24%)及少量铬尖晶石(<1%)组成。橄榄石Fo值为90.9~93.23,属于镁橄榄石,其中包裹于铬尖晶石内的橄榄石Fo值最高(93.23)。斜方辉石主要呈碎斑状与粒间状两种类型:碎斑状斜方辉石Mg#值为91.07%~92.59,Al?O?含量0.94%~1.92%,Cr?O?含量0.43%~0.73%;粒间状斜方辉石Mg#值为91.40%~92.31,Al?O?含量1.09%~1.80%,Cr?O?含量0.46%~0.65%,由此可以看出碎斑状斜方辉石的Mg#值和Al2O3、Cr2O3的变化范围都略大于粒间状斜方辉石。铬尖晶石Cr#值为56.14~70.21,Mg#值为43.89~58.33,TiO?含量低于0.05%。根据尖晶石的Mg#-Cr#图解显示方辉橄榄岩经历了25%~35%的高程度部分熔融,并受到弧前俯冲带熔/流体交代作用。金刚石等超高压矿物指示其形成于>150 km,指示洋壳/地幔物质在俯冲过程中被带入深部地幔,在高压强还原环境下形成金刚石等矿物后,被地幔橄榄岩-铬铁矿包裹,在回返过程中携带至地表。本研究验证了蛇绿岩型金刚石全球分布的重要意义,为揭示北祁连造山带深俯冲过程和地幔深部物质循环提供了新的视角。
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2025年定日Mw7.1地震丁木错东岸次生地表变形特征及成因机制分析
吴坤罡, 李海兵, 潘家伟, 杨少华, 刘富财, 张斯琪, 苏强, Marie-Luce Chevalier, 卢海建
Abstract:
2025年1月7日9时5分,西藏日喀则市定日县发生了Mw7.1地震,根据中国地震台网中心(CENC)测定,震中位于措果乡(28.50°N,东经87.45°E),震源深度10km。震后的野外现场调查表明,本次地震的发震构造为青藏高原南部申扎-定结裂谷南段的丁木错断裂,地震不仅形成了~35km长的同震地表破裂带,还导致丁木错东岸形成长~12km、宽约0.2~0.5km不等的地表变形带,由东向西依次发育一系列平行于湖岸且近SN走向的张裂隙-半地堑、地堑、零星分布的砂土液化体、挤压脊-挤压鼓包、褶皱陡坎以及大量砂土液化体等伸展构造与挤压构造,并且主要发育在冲洪积扇体中下部位的相对松散的砂土沉积物中。通过详细的构造解析发现,该区域的拉张构造(张裂隙和地堑等)与挤压构造(挤压脊及挤压鼓包)等变形行为并非同震地表破裂构造,而是由地震触发的次生浅表层滑塌变形所产生的构造带,其核心在于地震动荷载作用下松散沉积物的液化、剪切失稳及重力驱动变形。其动力学形成过程可归纳为四个阶段:地震触发液化阶段、初始失稳阶段、滑移变形阶段和流体迁移的促进作用阶段,反映出典型的多阶段耦合机制。在这次地震过程中,坐落在滑塌体之上的强嘎村等房屋大量倒塌,除了上盘地震动的效应外,可能与此次滑塌变形振动密切相关。研究此类现象对古地震识别、地质灾害评估具有重要意义。
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基于室内注入试验的岩芯尺度玄武岩-CO2矿化封存固碳量优化计算方法研究
Abstract:
玄武岩-CO2矿化封存是实现我国“双碳”战略的新兴碳封存技术,其中针对玄武岩地层封存潜力的准确评价是衡量矿化封存工程可行性的关键。目前玄武岩矿化封存潜力计算存在矿物置换法、单位矿化法等诸多方法,业内对不同方法的计算原理、精度及适用条件仍缺乏共识。本研究基于自主研发的CO2稳态渗流试验系统,开展注入性矿化试验,考察海南文昌地区具有不同孔隙、裂隙特征玄武岩样品在矿化封存过程中的溶液离子浓度、渗透率、次生矿物生长质量等指标的动态变化过程,比对计算值,明确各类计算方法的误差范围及原因。在此基础上提出一种优化的固碳量优化计算方法,应用于海南文昌市蓬莱镇黑山岭(HSL)、上海白龙港-三甲港区(SJG)玄武岩地层固碳量计算。结果表明:在矿化反应初期主要发生矿物溶解,Ca2+、Mg2+离子浓度处于过饱和状态,渗透率小幅上升,此后持续下降;次生矿物生长呈现出明显的分区特性,入口区段溶解反应占据主导,出口区段沉淀占据主导;受压溶效应影响,矿化过程中含裂隙的玄武岩开度分别下降了5.23 %和2.97 %,完整玄武岩反应后表面C元素质量占比为2.6 %,裂隙面开度降低及孔隙“堵塞”是导致渗透率降低的主要原因;孔隙/裂隙结构差异直接影响玄武岩固碳潜力,含大孔和裂隙的玄武岩固碳潜力超出小孔完整玄武岩135.7 %;对比玄武岩固碳潜力的理论计算值与试验值表明,矿物置换法计算误差最低为2.4 %,而单位矿化法与孔隙填充法的计算结果都存在显著高估;提出的固碳潜力优化计算方法可在不额外引入经验参数的前提下实现计算精度提升,计算得到HSL及SJG两个站点7500 m2场地条件下对应的玄武岩地层的潜在固碳量分别为7.01×104 t与9.50×104 t。上述研究结果可为后续矿化封存可行性分析提供依据。
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湖南成冰纪江口条带状铁建造地球化学特征及其成因机制
黄源辉, 杨秀清, 叶辉, 赵超, 杨国威, 何志国, 张子民, 刘世晗, Muhammad Ahmad
Abstract:
新元古代条带状铁建造(Banded Iron Formation, BIF)主要形成于成冰纪(717~635Ma)。诸多学者认为新元古代BIF的重新出现与“雪球地球”事件密切相关,但是关于二者之间的成因尚缺乏深入研究。华南江口BIF是我国典型新元古代BIF之一,其主要由石英、赤铁矿和磁铁矿组成,可见少量绿泥石和碳酸盐矿物等,化学成分主要为SiO2和TFe2O3,高场强元素和稀土元素含量较低,显示化学沉积岩特征。铁矿石中Al2O3与TiO2、Zr呈显著正相关关系,Al2O3与K2O、TiO2与K2O呈中等正相关关系,且Y/Ho比值较低(平均为29.2),暗示有较多陆源碎屑物混入。稀土元素经后太古宙平均澳大利亚页岩(PAAS)标准化后,表现出轻稀土相对亏损,重稀土相对富集的特征[(La/Yb)PAAS=0.22~0.59],并显示微弱Eu正异常(Eu/Eu*=1.02~1.40),暗示铁质来源于海底热液与海水。铁矿石铁同位素值较高(δ56Fe=1.61‰±0.23‰)且未见显著Ce负异常暗示其沉积于弱氧化-缺氧环境中。结合前人研究成果,我们认为成冰纪时期发育大规模缺氧、铁化海洋,局部冰川融化释放的氧气可能导致铁质沉淀形成BIF。
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广西大厂铜坑银锌多金属矿成因机制:来自流体包裹体和C-H-O-S-Pb同位素的制约
成永生, 李向阳, 王雷, 欧恩国, 李祥瑞, 魏宏炼, 王崧朴, 曾德兴, 张泽文, 李业正
Abstract:
广西大厂铜坑矿床是世界级超大型矿床,长期以来对于锡多金属的成矿作用及其富集机制具有非常丰富的研究成果与认识。近年来该矿床矿业开发过程中发现了银锌多金属矿体,但对于该类型矿(化)体的成因机制研究十分有限,极大地限制了铜坑矿床成矿作用的整体认识水平,更阻碍了多金属矿产资源的进一步开拓。本研究针对银锌矿,通过流体包裹体显微测温、C-H-O-S-Pb同位素分析,结合野外地质研究,解析了成矿流体演化以及成矿物质来源,分析其与其它矿体的内在联系与探究了银锌多金属矿化的成因机制。成矿流体均一温度为102~321℃,盐度为1.2%~14.63% NaCleqv,石英H-O同位素(δD=-59.8‰~-57.9‰,δ18OH2O=4.85‰~11.06‰)和方解石C-O同位素(δ13CV-PDB=-9.14‰~1.47‰,δ18OH2O=3.01‰~6.80‰)显示,岩浆热液是成矿流体的主要来源,晚期混入大气降水伴有水岩反应,促使流体从中高温、中高盐度向中低温、中低盐度演化。硫同位素表明硫主要源自岩浆体系,局部受沉积硫混染;铅同位素揭示成矿物质以上地壳来源为主,伴随少量地幔物质参与。岩浆分异产生的富硫热液沿断裂系统运移,在减压降温过程中与大气降水混合,通过水岩反应改变物化条件,促使银、锌等金属硫化物沉淀。该矿床是岩浆热液与围岩地层相互作用共同控制的产物,成矿过程体现了岩浆主导与多源流体协同演化的特征。
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西北婆罗洲始新世碎屑岩物源及其地质意义:地层学与碎屑锆石U-Pb-Hf同位素的约束
王逸文, 钱鑫, 王伟涛, 张逸鹏, 甘成势, 汪程, 白天行, 张培震
Abstract:
婆罗洲地处南海西南缘,是研究古太平洋板块与南海构造演化的重要地质窗口。新当-塞米陶地区位于西北婆罗洲、西南婆罗洲与诗巫-米里构造带的交汇地区,保存了完整的中-新生代多期构造-岩浆-沉积记录,是解析西婆罗洲构造演化的关键区域。以往对于该区的研究大多集中在中生代岩浆-沉积作用,其新生代沉积-构造演化与源-汇变迁过程尚不清楚,制约了对古太平洋俯冲终止至古南海俯冲体系启动转换阶段西婆罗洲内部沉积响应的认识。为此,本研究针对新当-塞米陶地区始新世出露较好的Melwai群(Payak组)、Suwang群(Dangkan砂岩、Silat砂岩)与Teu组碎屑砂岩开展了系统的地层学、岩石学和碎屑锆石原位U-Pb-Hf同位素分析。其中Payak组碎屑锆石主要年龄峰为~105 Ma、~124 Ma,其对应的εHf (t)值分别为+4.7~+7.3和+5.8~+7.5,而Dangkan砂岩碎屑锆石谱系主要呈现年龄峰为~86 Ma、~115 Ma、~130 Ma,其对应的εHf(t)值分别为+2.7~+10.7、+6.3~+9.5和+4.2~+15.6。Silat砂岩主要锆石年龄峰~77 Ma、~116 Ma。Teu组以~87 Ma、~117 Ma、~263 Ma峰值为特征,其εHf(t)值分别为+4.3~+11.3、-4.6~+7.5和-13.0~-8.0。区域对比研究表明,新当-塞米陶地区始新世碎屑砂岩的物源主要为西北婆罗洲和西南婆罗洲中生代与古太平洋俯冲相关的岩浆作用,以及部分近源地层的再循环沉积物,其前三叠系物源主要来自印支陆块沉积岩与火成岩。此外,Payak组、Dangkan砂岩和Silat砂岩具有近源堆积的特征,其中Dangkan砂岩最年轻单颗粒年龄为~46 Ma,指示了西北婆罗洲存在始新世与古南海演化有关的岩浆活动。
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吉林龙岗大椅山火山碎屑物特征及其形成机制
薛晨莉, 刘永顺, 聂保锋, 王亚楠, 周淑媛, 孙玉菁, 冯玮霞, 江姗
Abstract:
吉林龙岗火山群大地构造上处于中朝克拉通东北缘,受宽甸―龙岗―敦化深断裂控制。大椅山火山是龙岗火山群西部第四纪火山的典型代表。其爆炸喷发具有阶段性特征,即第一、二和四阶段为岩浆喷发,第三阶段为弱岩浆蒸汽喷发。其椅状火山锥由多阶段岩浆喷发的降落火山碎屑层和弱岩浆蒸汽喷发的降落火山碎屑韵律层构成。基于大椅山火山的火山碎屑堆积物的地层和岩相学特征,从粒度-粒形分析和分形理论角度定量研究了火山碎屑物的粒度分布、粒形及其分形特征。大椅山火山碎屑粒度分布均为单峰式,主要表现出粗粒优势;第三阶段弱岩浆蒸汽喷发物粒度分布峰值显著小于其他阶段。在粒形方面,随着火山喷发强度的降低,火山碎屑物形态更趋于不规则。然而,大椅山火山第三阶段火山碎屑物粒形数值均高于其他阶段,表明第三阶段喷发物显著地向规则形态趋近。利用多段幂律方法拟合了大椅山火山碎屑物颗粒的分布特征,发现岩浆喷发的空落火山碎屑物粒度分布存在四个显著分形区间,而弱岩浆蒸汽喷发的火山碎屑物存在三个分形区间。这表明岩浆喷发的空落火山碎屑物的形成主要受岩浆初始破碎、高能二次破碎、风力搬运作用的影响,而弱岩浆-蒸汽喷发的火山碎屑物除了受到以上因素的影响,还与岩浆与水体接触形成的蒸汽引发爆炸作用有关。
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赞比亚三角洲盆地基于重、磁资料的断裂发育特征研究及断裂控藏影响因子分析
Abstract:
断裂构造作为地壳变形的重要载体,其空间展布特征对区域构造演化研究与含油气盆地控藏影响分析具有关键意义。本文基于重、磁力异常资料,利用改进的双曲正切函数总水平梯度(IHRHG)断裂识别技术推断了赞比亚三角洲盆地的断裂平面位置分布特征,采用欧拉反褶积方法计算了断裂视深度,提出了改进的断裂影响因子IFIF,并预测了盆地内各构造单元的油气勘探潜力。本次研究揭示了赞比亚三角洲盆地发育的12条超壳断裂和若干地壳断裂,构建了以拉张-走滑断裂为主体的伸展-剪切复合断裂体系;断裂走向具有明显的方向性,近SN走向断裂最为发育,其次发育NNE、NE、NNW和NEE向断裂,NW、NWW和近EW向断裂不太发育;断裂视深度集中在2.5~10 km,其中超壳断裂视深度集中于2.5~10 km,地壳断裂视深度集中于2.5~7.5 km;盆地IFIF值分布具有明显分区特征,西部坳陷为0.35~1.0,贝拉隆起为0.0~0.35,盆地“东块”IFIF趋近于零。研究发现,滨海断裂F3自鲁伍马盆地南缘向西南方向延伸至林波波边界断裂带,构成盆-山过渡带的重要构造分界;超壳断裂F4自莫桑比克海峡向西延伸至贝拉隆起西侧消亡,控制了贝拉隆起与西部坳陷的沉积分异;厘定了盆地“东块”中部呈NEE走向展布的洋陆过渡带断裂;爱德华王子断裂带向北延伸至西部坳陷中,并被拉张断裂F4所截断。此外,本次研究基于IFIF预测了盆地内各构造单元的油气勘探潜力,认为西部坳陷和林波波平原具有较好的油气勘探潜力,并以IFIF=0.35为标志圈定了赞比亚三角洲盆地的油气勘探有利区。本次研究识别的赞比亚三角洲盆地的断裂平面位置和视深度特征,为区域构造演化研究提供了重要地质约束,同时为深水油气勘探提供了关键构造依据。
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山东平邑归来庄金矿床原生晕三维特征及深部找矿启示
Abstract:
山东平邑归来庄金矿为我国首例碲金型浅成低温热液金矿床,其深边部找矿尚有潜力,亟需建立有效的勘查模型。本文收集归来庄金矿床58个勘探钻孔上的672件原生晕样品数据,采用原生晕三维分析方法突破传统二维分析方法的局限。经多元统计学分析识别出原生晕指示元素,构建三维地球化学异常模型,进而揭示原生晕特征及其与矿化关联,分析深部隐伏矿成矿前景。结果显示:(1)归来庄金矿床原生晕具有As-Sb-Se(前缘晕)、Ag-Au-Te-Pb-Zn(近矿晕)、Mo-V(尾晕)的轴向分带序列,尾晕元素Mo、V富集于矿区矿体群头部,呈现出典型“反分带”现象;(2)金指示元素比值(Ag/Au、As/Sb、Zn/Pb)表现出NE-SW向分带特征,与归来庄F1断裂形成的构造-隐爆角砾岩带走向一致;(3)前尾晕累乘比值 [w(As×Sb×Se)/w(Mo×V)] 在-750 m和-1700 m标高呈现异常转折,指示深部发育隐伏矿体。上述结果表明,归来庄金矿床的成矿过程经历多期热液叠加作用,源于矿区深部SW向的成矿热液沿归来庄F1断裂形成的构造通道运移至近地表,形成构造-隐爆角砾岩型和似层状碳酸盐岩型金矿体。推断矿区深部找矿前景较好,35号勘探线附近以南的 -750 m标高以深区域为优先找矿靶区。
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基于TIMA的苏北城岗隆起带石榴石分类特征研究
Abstract:
本文首次采用TESCAN Integrated Mineral Analyzer(TIMA)自动矿物分析系统对城岗隆起带内石榴石进行了系统分类与成因分析。结果表明,区内石榴石主要为锰铝榴石(65.08%),其次为钙铝-铁铝-镁铝榴石(11.96%),锰铝榴石多为橙色、褐红色、酒红色,钙铝-铁铝-锰铝榴石主要为粉色。镁铝榴石端元组分在粉色、橙色、褐红色、酒红色和紫红色石榴石中的赋存数量分别为206粒、93粒、10粒、1粒和1粒。综合其他地区镁铝榴石种属信息与Cr-K面扫结果,推测区内部分粉色、橙色镁铝榴石属于榴辉岩型镁铝榴石,紫红色镁铝榴石因中等铬含量推测为含铬镁铝榴石,指示本区具备金刚石成矿的地质潜力。TIMA 技术通过自动化能谱面扫与数据库比对,实现了近2000 粒石榴石矿物的高效鉴定,成功甄别出与金刚石成矿相关的镁铝榴石端元,验证了该技术在矿物分类与宝石学鉴定中的可行性,为矿物成因研究与成矿预测提供了新的技术路径。
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胶北地体新太古代晚期石英闪长质片麻岩成因及其动力学意义
姚佳晨, 王伟, 姚晓峰, 王宗起, 杨卫博, 扈锦程, 梁雪吟
Abstract:
早期地球大陆地壳的起源机制是早前寒武纪地质学研究的热点问题。大陆地壳的成分被认为是中性的,因此解析中性岩浆岩的岩石成因及其壳幔作用过程是理解陆壳形成及其动力学体制的关键。本研究选择华北克拉通东缘胶北地体内出露的新太古代晚期石英闪长质片麻岩为研究对象,开展锆石U-Th-Pb-Lu-Hf同位素和全岩主微量元素测试分析,依据时空分布规律、地球化学特征和壳幔作用过程综合探讨中性岩浆的起源机制。研究结果表明,胶北地体新太古代晚期石英闪长质片麻岩主要出露于栖霞东北、马家窑、黄燕底、十里庄、大柴北部等地,形成时代为2563~2500 Ma。依据岩石结晶年龄的不同,石英闪长质片麻岩被分为>2.55 Ga和<2.55 Ga两组。>2.55 Ga石英闪长质片麻岩样品中暗色矿物主要以角闪石为主,锆石Lu-Hf同位素相对亏损。它们具有较低的SiO2含量(大部分为54.59%~59.27%)、Mg#值(37.59~50.51)和Sr+Ba总量(357 ×10-6~1166 ×10-6),属于低钾-中钾系列岩石,同时表现出中等的稀土分馏程度((La/Yb)N=3.92~7.12)。相比而言,<2.55 Ga石英闪长质片麻岩中暗色矿物主要以黑云母为主,并表现出弱亏损的锆石Lu-Hf同位素特征。样品具有较高的SiO2含量(55.48%~63.54%)、Mg#(45.43~63.24)和Sr+Ba总量(866 ×10-6~3480 ×10-6),属于中钾-高钾系列岩石,且具有强烈分馏的稀土配分模式((La/Yb)N=10.84~65.67),化学成分类似太古宙赞岐岩类岩石。岩石成因研究表明,>2.55 Ga石英闪长质片麻岩起源于受到玄武质地壳熔体为主较弱交代改造的亏损地幔的部分熔融,<2.55 Ga石英闪长质片麻岩由沉积物熔体为主强烈交代的弱亏损地幔的部分熔融形成。它们记录了表壳物质再循环及地幔交代等壳幔作用过程,反映新太古代晚期重要的地壳生长事件,并可能形成于洋壳俯冲动力学过程。
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川滇前锋三维地壳结构反演与建模
Abstract:
结合多尺度小波分解、Parker法界面反演、三维正演迭代方法,在考虑地壳流低密度异常的情况下,构建川滇前锋地壳分层结构;结合航磁异常三维解译方法,构建区内澜沧江断裂、无量山断裂、红河断裂、哀牢山断裂、元谋断裂、小江断裂、师宗断裂等主要断裂三维模型,并建立断裂与地壳分层耦合模型。建模结果显示,川滇前锋区域上地壳底界深度在9-18km之间,界面的起伏主要受主要断裂控制;中地壳底界深度在25-34km之间,断裂控制作用减弱,显现出北低南高的整体格局;莫霍面深度在31-41km之间,显示地壳由北向南的的减薄趋势。建模结果与Crust1.0模型相比,层面深度分布一致,中地壳底界与莫霍面的层面趋势显著相关,相关系数均大于0.5,最高可达0.8。
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西湖凹陷中南部低幅度—弱反转背斜构造成因、演化及其成藏潜力
Abstract:
西湖凹陷中央背斜带反转构造是重要的油气聚集场所,前人研究对其中的低幅度-弱反转背斜构造关注较少,该类构造在成因、演化上与广泛分布的高幅度-强反转背斜构存在明显差异。本文基于最新的三维地震资料,针对低幅度-弱反转背斜构造带中的H、Q背斜开展精细构造解析,揭示其成因、演化及对成藏的影响。研究表明,低幅度-弱反转背斜构造在断陷期为古隆背景下的披覆背斜,在龙井运动时期叠加挤压作用最终定型,具有“早期强伸展、晚期弱挤压”复合成因;在伸展背景下,早期的披覆背斜形态与似花状断裂组合同步形成,且在构造演化过程中,背斜翼部三级断裂活动强度始终大于背斜核部的次级断层。基于低幅度-弱反转背斜构造演化新认识,明确了该类构造具有“古隆背景及披覆背斜控优势运汇”、“伸展-挤压作用复合控制构造-岩性成圈”、“关键成藏期背斜翼部源-断-砂配置成藏”的有利条件,展现了背斜翼部构造-岩性气藏勘探潜力。该成果深化了中央背斜带反转构造油气富集规律认识,为西湖凹陷中南部天然气勘探突破发挥了关键作用。
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塔里木盆地晚新生代旋转变形-来自麻扎塔格逆冲带磁组构的证据
Abstract:
塔里木盆地被西昆仑山和天山褶皱逆冲带围限,其新生代旋转变形过程对理解喜马拉雅西构造结和天山造山带的运动特征具有重要意义。然而目前对塔里木盆地新生代的旋转变形方式和幅度等特征仍存在分歧。本文对塔里木盆地中部麻扎塔格弧形带红白山剖面晚新生代地层开展系统磁组构分析,通过分析磁组构特征并对比古水流方向和物源特征,得出该地区磁组构为初始变形磁组构,能够记录地层沉积时期的古应力方向。经旋转校正后,红白山地区的挤压应力方向为NNE向,与该地区现今GPS揭示的上地壳运动特征一致,与印度-欧亚板块新生代以来近南北向碰撞和持续汇聚过程相关,并指示来自碰撞带的挤压应力至少在9.7 Ma已传播至塔里木盆地内部地区;磁组构揭示的挤压应力方向表明该地区自7.6 Ma以来相对于地球自转轴发生了约7.0°顺时针旋转变形,与古地磁磁偏角揭示的旋转变形方式和幅度一致,并与传统构造地质学方法研究和GPS观测结果吻合,可能代表了塔里木盆地晚新生代真实的旋转变形特征,而盆地周缘已有古地磁结果则更多代表盆地周缘造山带局部的旋转变形特征。塔里木盆地晚新生代顺时针旋转变形可能与帕米尔高原晚中新世以来北向挤压或天山造山带地壳异质性导致的东-西向不均一的上地壳缩短量有关。
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基于粒度端元分析重建肃北盆地沉积环境特征
Abstract:
粒度是沉积物的基本特征,反映沉积物搬运的动力条件与沉积状态,被广泛地应用于古环境研究。但由于流域内沉积环境受多种因素影响,物源和沉积动力条件的复杂性,仅通过粒度参数很难理解各粒度组分的指示意义,通过对沉积物进行环境敏感度粒度组分的提取和分析,能够准确反映盆地水动力条件与气候条件的变化状况。本文利用沉积物粒度端元分析模型对肃北盆地铁匠沟剖面中新世(22.8~9.0 Ma)河湖相沉积物进行了分析,得到4个可代表沉积环境意义的端元组分。结合粒度参数与端元组分综合分析,将铁匠沟剖面沉积过程分为4个阶段:1)22.8~21.4 Ma:端元组分EM1(代表湖泊细粉砂)、EM2(代表湖泊中粉砂)波动下降,而EM3(代表河流粗粉砂)、EM4(代表扇三角洲砂质)波动上升,粒径向上变粗,分选较差,显示低能扇三角洲相主导,沉积环境波动较大;2)21.4~17 Ma:端元组分EM1、EM2显著增加,EM3、EM4减少,粒径向上细化,以细粉砂静水沉积为主,分选较好,表明湖泊作用加强,沉积环境转为稳定的浅湖-湖相;3)17~14 Ma:端元组分EM1下降,EM2、EM3较稳定,且EM3占比最高,EM4微弱上升,粒度再次粗化,以河流悬浮输入的粗粉砂为主,分选差,指示沉积环境不稳定,为低能河流相沉积;4)14~9 Ma:端元组分EM1波动下降,EM2、EM3较稳定,EM4持续增多,粒度显著粗化,以跃移和悬浮输入的粗砂质物质为主,分选差,水动力增强,沉积环境最不稳定,反映高能扇三角洲相主导。铁匠沟剖面沉积环境从早期扇三角洲相过渡为湖相、低能河流相,最终演化为高能扇三角洲相,水动力条件具有由弱-稳定-增强的阶段性演化特征。综合前人研究成果,本文认为肃北盆地在中新世中早期(22.8~14 Ma)沉积环境及水动力变化主要由区域温暖湿润气候主导,而中新世中晚期(14 Ma以来)高能环境由青藏高原隆升与区域干旱化共同主导。
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沁水盆地南部晋城矿区太原组煤中Li-Th-Mo-Pb-U富集及其控制因素
Abstract:
为查明沁水盆地南部煤中微量元素的分布、赋存和富集成因,对晋城矿区天安宏祥煤矿太原组9号和15号煤进行矿物学和地球化学分析。结果表明:(1)太原组煤中主要矿物为高岭石、黄铁矿、方解石和锐钛矿;9号煤轻度富集Li,其含量达37.1 μg/g(煤基),为世界硬煤均值的2.7倍;15号煤富集Li,其含量达108 μg/g(煤基),为世界硬煤均值的7.8倍;煤中还轻度富集Zn、Mo、Pb、Th和U;煤中Li主要以黏土矿物为载体,Mo和Pb主要以黄铁矿为载体,部分Mo赋存于有机质和硫酸盐中,Th主要赋存于锐钛矿及黏土矿物中,U的富集主要与惰质组中的半丝质体有关。(2)煤中Li和Th的富集主要受控于北秦岭造山带花岗质陆源碎屑的供应;弱水动力条件和湿热气候可以促进黏土矿物形成,进而为Li和Th赋存提供载体。(3)Mo、Pb和U的富集主要受海水的影响,Mo和Pb在还原环境下与S2?结合形成硫化物,少量Mo赋存于硫酸盐和有机质中;碱性还原的泥炭沼泽有利于UO?2+沉淀,煤中U的赋存主要与惰质组有关。
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豫西潭头金矿床流体特征、碲化物形成条件及其对金富集过程的制约
姚东东, 抄尉尉, 冷成彪, 叶会寿, 王大钊, 高明, 曹渊
Abstract:
潭头金矿床位于华北克拉通南缘的熊耳山地区,发育多种类型碲化物,与金的关系密切。然而,成矿流体特征、碲化物形成条件及其对金富集的控制作用仍未查明。本研究在详细划分成矿阶段的基础上,采用冷热台显微测温、扫描电镜和电子探针等对石英中流体包裹体、碲化物和自然金的化学组成开展详细分析。潭头金矿床可以划分为四个成矿阶段:(1)钾长石-石英阶段;(2)石英-黄铁矿阶段;(3)硫化物-碲化物阶段;(4)石英-碳酸盐阶段。潭头矿床主要发育气液两相包裹体,石英-黄铁矿阶段和硫化物-碲化物阶段的均一温度分别为275~363℃和258~285℃,盐度分别为5.01%~9.32% NaClequiv.和5.62%~8.10% NaClequiv.,密度分别为0.68~0.84 g/cm3和0.71~0.86 g/cm3,压力分别为5.5~18.3 MPa和4.1~6.5 MPa,对应的成矿深度分别为0.55~1.83 km和0.41~0.65 km。碲化物包括碲金银矿、针碲金银矿、六方碲银矿、粒碲银矿、碲银矿、碲铅矿、灵宝矿、碲镍矿、碲汞矿、自然碲等。通过矿物共生组合和物理化学条件分析,确定石英-黄铁矿阶段的形成条件为:300℃,log?O2为-36.8~-32.1,pH为3.7~5.7,log?Te2为-18.0~-10.9,log?S2为-11.6~-6.8;硫化物-碲化物阶段的形成条件为:250℃,log?O2为-37.5~-31.8,pH为3.9~5.9,log?Te2为-12.9~-9.4,log?S2为-14~-9.5。从石英-黄铁矿阶段到硫化物-碲化物阶段,随着成矿深度变浅,流体的温度和log?S2降低,log?Te2升高,盐度、密度、log?O2和pH基本不变。早阶段(石英-黄铁矿阶段)主要通过水岩反应生成富碲金的黄铁矿,晚阶段(硫化物-碲化物阶段)主要通过流体混合沉淀大量硫化物、碲化物和自然金。碲化物首先形成金属熔体,此后不断萃取流体中的Au元素,最终造成碲化物和金共同富集沉淀。
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海底峡谷汇流过程对盐底辟响应的定量分析:以墨西哥湾北部陆坡为例
Abstract:
海底峡谷作为浊流输送陆源沉积物至深水区的重要通道,其头部多个分支峡谷常在地貌和水动力作用下发生汇流,而汇流区域的水动力过程对深水沉积体系的时空演化具有重要影响。现有研究已探讨了海底峡谷汇流过程中诸多形态与沉积特征,但对盐底辟等构造地貌控制下峡谷汇流的动力学机制仍缺乏深入认识,尤其是对其形态学与水动力学的定量分析。本研究以墨西哥湾北部Dorsey-Sounder峡谷体系为研究对象,结合三维地震数据、峡谷形态识别及水动力定量分析方法,系统揭示了盐底辟构造控制下峡谷汇流过程中的形态演变、水动力响应特征及沉积演化规律。研究结果表明,Dorsey-Sounder峡谷体系中现今主干峡谷由东支峡谷和汇流后峡谷组成,其汇流点自冲坑处向东南方向迁移约1 km,形成显著的喇叭状加宽加深形态。盐底辟作为主要构造地貌控制了峡谷汇流演化过程:平面展布上通过构造改向约束峡谷路径并决定汇流区域;垂向剖面上增强限制性而促进峡谷下切侵蚀;时空演化上则通过盐底辟差异生长速率来控制汇流点的迁移。本研究首次系统阐明了盐底辟活动区海底峡谷汇流的三维水动力学过程与形态演化机制,为相关盆地的深水沉积体系预测与油气勘探提供了新的理论依据。
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土耳其蛇绿岩地幔橄榄岩研究进展和展望
Abstract:
土耳其蛇绿岩分布于多个构造单元,如北Anatolide带、Tauride蛇绿岩带和南部蛇绿岩带,其代表了特提斯洋岩石圈的残余,反映了复杂的板块构造演化历史。土耳其蛇绿岩中的地幔橄榄岩主要以方辉橄榄岩为主、局部发育有少量的纯橄岩和二辉橄榄岩,且普遍遭受了不同程度的蛇纹石化的改造。地幔橄榄岩的全岩以及矿物学特征保存了与其成因及形成构造背景相关的重要信息。土耳其蛇绿岩中的地幔橄榄岩具有显著的稀土元素和微量元素分布特征,反映了不同程度的部分熔融和后期岩浆作用的影响。二辉橄榄岩显示轻稀土亏损的左倾模式,而方辉橄榄岩和纯橄岩则呈现“U”型或“V”型稀土分布,表明其遭受了来源于俯冲带富轻稀土元素的熔/流体的改造作用。铬铁矿的研究是土耳其蛇绿岩中的重要领域,尤其是豆荚状铬铁矿的分布和成因特征,为我国铬铁矿的找矿工作提供了宝贵的指导。研究表明,铬铁矿的形成、是地幔源区部分熔融,熔体-岩石反应以及岩浆晚期分离结晶综合影响,同时有来自深部地幔物质的贡献。在超俯冲带背景下的壳幔过渡带以及上地幔顶部是铬铁矿的赋存关键区域。中等亏损的方辉橄榄岩和大规模的纯橄岩是重要的找矿标志。此外,含矿岩体的剥蚀程度直接影响铬铁矿体的保存和暴露情况,是找矿过程中需重点关注的因素。总结而言,土耳其蛇绿岩的研究不仅深化了对地幔动力学和板块构造过程的理解,也为铬铁矿的勘探提供了科学依据。通过结合地幔橄榄岩的岩石学和地球化学特征,聚焦有利构造环境、大规模纯橄岩发育区域以及适度剥蚀的含矿岩体,未来的铬铁矿找矿工作有望显著提升效率并取得更丰硕的成果。
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雅鲁藏布大峡谷强震地震动地形放大效应研究—以2017年米林Ms6.9地震为例
李浩文, 贺凯, 李滨, 万佳威, 高杨, 王文沛, 崔芳鹏
Abstract:
2017年11月18日06时34分西藏自治区米林市雅鲁藏布大峡谷区域发生Ms6.9级地震,导致大峡谷无人区发生多起大型滑坡碎屑流及堵江事件,造成严重的危害。本文利用三维谱元法SPECFEM3D数值模拟程序,结合遥感影像资料,对米林Ms6.9级地震作用下大峡谷复杂地形条件的地震动放大效应进行模拟研究。结果表明:(1)地震波沿西兴拉断裂传播时,在断层破裂前方出现速度幅值放大,经过大峡谷高、极高山地形时出现地震波能量不均匀和多处局部速度幅值放大。(2)米林地震模拟震中PGA(Peak Ground Acceleration)达到4m/s2(0.4g),高幅值区域集中于西兴拉断裂附近,主要分布于加拉白垒峰北侧冰川聚集区、雅江加拉-白玛沟雄段、西兴拉-奶曲段以及扎曲-多卡段。(3)雅鲁藏布大峡谷地形急变区PGA可发生1.97m/s2突变,山顶部较底部放大倍速可达4倍,震源模型凹凸体上方监测到最大PGA达4m/s2。(4)米林地震发生后,雅鲁藏布大峡谷出现三大滑坡密集区,分别为加拉-白玛沟雄段、西兴拉-奶曲段以及扎曲-多卡段,PGA高幅值区与滑坡密集发育区分布吻合。综上,米林地震对2017年后大峡谷地区的高位流域性地质灾害的发生有着不可忽视的影响。
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海南岛白垩世快速剥露的40Ar/39Ar年代学证据及其古地理意义
Abstract:
华南大陆南缘前新生代的古地理格局对于理解南海形成演化过程至关重要。海南岛位于南海北缘,紧邻华南大陆,是研究南海被动大陆边缘古地理格局的重要窗口。本文针对海南岛三叠纪至白垩纪不同时代花岗岩体进行了黑云母40Ar/39Ar年代学分析,旨在探讨海南岛中生代时期的剥露特征以及地形格局。分析结果显示,黑云母40Ar/39Ar冷却年龄范围为107~92 Ma,海南岛周缘不同时代花岗岩几乎一致的冷却年龄,表明海南岛在这一时期经历了快速冷却。综合现有的黑云母40Ar/39Ar年龄数据,可以发现冷却年龄呈现 “中部老,周缘年轻”的分布特征,表明这一时期海南岛周缘剥露程度高,中部剥露程度低,推测晚中生代时期海南岛具有“四周高,中部低”的地形格局。在此基础上,本文通过严格评估,筛选出适合恢复古高度的样品,并依据碎屑锆石Eu/Eu*异常以及全岩(La/Yb)N和Sr/Y比值,发现海南岛晚白垩世时期周缘的古海拔>3000 m。中部低洼的白沙盆地物质来源于周缘岩体,进一步支持了“四周高,中部低”的地形特征。综合南海周缘地块的年代学、地球化学和物源特征发现,南海周缘在早白垩世经历了一次区域性剥露/冷却事件,表明至少在晚中生代时期南海南缘与北缘仍作为整体存在,暗示南海裂谷作用的启动晚于这一时期。
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青藏高原东北缘共和盆地中晚中新世气候演化及驱动机制
Abstract:
中晚中新世青藏高原东北缘气候可能受控于高原东北部的构造隆升和全球变冷,为解析全球气候变化和高原构造活动对区域气候的影响,深入理解地球各圈层相互作用,本次研究以青藏高原东北缘共和盆地中新世时期的沉积记录为研究对象,结合已有地层古地磁年龄数据,基于对支链甘油二烷基甘油四醚化合物(brGDGTs)、总有机碳同位素、总有机碳含量(TOC)以及重矿物组成等指标的综合分析,恢复了共和盆地中晚中新世的气候环境特征和演化。分析结果显示,14.5~8.7 Ma,brGDGTs重建的盆地温度持续降低(下降约2.3 ℃),总有机碳同位素从-25.23‰持续升高至-24.88‰,pH从8.1升高至8.7,TOC降低~0.05%,表明盆地干旱化增强;8.7~6.8 Ma,总有机碳同位素从-24.88‰降低至-25.23‰,pH从8.7降低至8.2,指示盆地干旱化减轻,相比于上一阶段,盆地温度进一步降低约3.7℃,而降温速度加快(从0.4 ℃/Ma升高至1.7 ℃/Ma),同时中低稳定性重矿物含量增加,解释认为共和盆地周围的鄂拉山和青海南山在此阶段强烈隆升,成为东南季风输送水汽的地形屏障,导致了共和盆地的温度和湿度出现相反的变化趋势。综合高原北缘中新世构造演化与气候记录,提出9~7 Ma期间,共和盆地及以东区域的干旱化缓解主要响应于青藏高原东北部的强烈构造隆升产生的地形雨效应,而中中新世以来盆地以西的柴达木盆地和塔里木盆地等地区的持续干旱化则受全球变冷和构造隆升的共同控制。
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二连盆地北缘盆山系统构造热演化特征及其地质意义
Abstract:
二连盆地是内蒙中部中生代伸展体制下形成的断陷盆地群,研究盆地的构造热史特征,查明内蒙及邻区构造地貌剥蚀演化规律,对理解我国东北地区中生代期间多构造域叠加转化作用下的动力学机制具有重要意义。本文运用磷灰石裂变径迹(AFT)方法,针对二连盆地北缘巴音都兰凹陷沉积区和巴音宝力格隆起区的构造-热演化规律开展对比研究。AFT测年结果显示,凹陷区AFT年龄为65.6±8.8~245.2±17.3 Ma,平均径迹长度为12.17±0.3~13.32±0.2μm;隆起区AFT年龄为182±11~238.8±8.7 Ma,平均径迹长度为12.86±0.30~13.46±0.16 μm。热史模拟结果表明,二连盆地北缘主要经历三阶段冷却过程,分别是晚古生代末期至中侏罗世(270~160 Ma)、晚侏罗世至早白垩世(160~100 Ma)及晚白垩世(100~70 Ma)。结合区域资料,内蒙中部构造热过程呈现三阶段演化特征,晚古生代-三叠纪的抬升与古亚洲洋闭合有关;侏罗纪-早白垩世,内蒙中部地区受蒙古-鄂霍茨克洋闭合后伸展垮塌和古太平洋板块俯冲作用的综合影响;晚白垩世,东亚陆缘块体的碰撞造成二连盆地区域性构造反转。晚白垩世之后,内蒙中部未经历显著的冷却剥露作用,内蒙高原夷平面基本形成。
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白云鄂博矿区韧性变形、年代学及其地质意义
王东升, 高玉璞, 佘宏全, 张 丽, 李以科, 郭 宾, 柯昌辉, 苑星宇, 马收先, 诸泽颖, 彭自栋
Abstract:
白云鄂博矿床作为世界上最大的Fe-REE-Nb综合性矿床,其矿体形态和矿石构造均显示与韧性构造密切相关。为了解矿区的变形特征及矿石构造的演化过程,本研究在宏观构造解析的基础上,采集矿区岩石进行显微构造及Th-Pb年代学分析。结果显示,白云鄂博矿区内可依次识别出菱形、条带状及褶皱等矿石构造变形特征,反映出渐强的韧性变形作用,涉及磁铁矿、独居石、萤石、稀土矿物、白云石等矿物。发育最广泛的条带状构造代表了挤压阶段岩石强烈变形的产物,其中同构造的细粒独居石Th-Pb定年获得了432 ± 4 Ma的加权平均年龄,为早古生代,参考白云鄂博矿区已有年代学成果,认为该年龄代表矿区韧性变形发生于中志留世(432 Ma),此外,粗粒的独居石显示477 ~ 838 Ma的年龄值,该年龄代表的地质意义还不清楚,可能与早期成矿阶段的独居石被后期热液活动改造,导致了一定程度的铅丢失有关。晚期未变形的闪长玢岩脉以岩墙产出,其锆石U-Pb年龄为274 ± 4 Ma,限定了变形时间的上限。结合区域地质资料,认为白云鄂博矿区中志留世韧性变形对应于华北板块与白乃庙弧的拼贴事件,强烈的碰撞作用从宏微观方面改造了原始成矿构造,形成现有的格局。
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大别山地区典型脉石英矿床质量评价方法研究
肖颖, 邓宇峰, 马进海, 沈欢喜, 詹建华, 何振忠, 朱传海, 郝文俊
Abstract:
我国大别山地区在中生代普遍发育变质作用和岩浆作用,脉石英资源丰富,有可能成为我国高纯石英矿(原料)战略找矿的重要区域之一。本文查明了大别山地区洪家湾矿点和白石山脉石英矿床样品的质量等级,对不同质量等级矿石的手标本、流体包裹体、杂质元素含量及赋存状态等方面进行对比分析,识别出大别山地区典型脉石英矿质量评价指标。洪家湾和白石山脉石英矿中矿石提纯后SiO2的含量分别为99.9971%和99.9968%,达到中高端产品质量要求,洪家湾矿石质量等级更优于白石山矿石。不同质量高纯石英原料的对比研究表明,如果脉石英颜色为雪白色,透明度越高,流体包裹体粒径越大,以气液两相的原生包裹体为主,杂质元素含量越低,则该类脉石英成为优质高纯石英原料的概率越大。重结晶石英以及石英脉体核部的杂质元素含量普遍较低,需重点关注。这一结论对于该地区高纯石英原料的资源潜力评价以及明确今后的找矿目标特征具有重要参考意义。
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磷灰石裂变径迹空间分布特征对构造地貌演化的指示——以武功山为例
Abstract:
地貌演化受控于构造活动和地表过程的相互作用,探究两者对构造地貌演化的定量贡献一直都是造山带构造地貌演化的热点和难点。作为研究构造地貌演化的有力方法之一,低温热年代学方法已广泛用于构造地貌研究中;本研究利用该方法对我国典型花岗片麻岩穹窿——江西武功山开展隆升剥露过程和机制的研究。我们选取武功山山脉的核心——明月山南北两侧剖面进行采样,并开展磷灰石裂变径迹分析。其磷灰石裂变径迹年龄主要集中在~65-42 Ma,且山脉两侧的年龄与其高程呈现均明显负相关的特征。这可能是由于武功山穹隆地区在晚白垩世剥露由两侧的拆离断层主控,而新生代的剥露过程主要受地表侵蚀作用影响。说明对于相对较老的造山带地区,低温热年代学年龄的空间分布特征可作为辨析构造地貌演化主控机制的指标。此外,热历史模拟结果显示武功山地区自晚白垩世以来经历了晚白垩世快速剥露阶段、古新世-早中新世的慢速剥露阶段和早中新世以来的相对快速剥露阶段,分别主要受控于区域构造活动和气候变化的影响。
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东北同江地区中生界硅质岩沉积地球化学特征及其对古太平洋板块俯冲的启示
张文浩, 周建波, 周新桂, 王丹丹, 刘卫彬, 孟元林, 刘旭锋
Abstract:
内容提要:东北东部三江地区发育有我国北方唯一出露的中生界硅质岩系,其地化特征对揭示成因与构造背景,特别是示踪古太平洋俯冲启动的时限和位置等具有重要的意义。“黑同地1井”在三江北部同江地区揭示了近400米的晚三叠—早侏罗世大架山组硅质岩层系。在区域野外地质调查、显微观察和硅质岩岩心样品岩石地化分析基础上,研究了“黑同地1井”硅质岩成因及构造环境。同江地区硅质岩呈深灰色—灰黑色,可见放射虫化石,样品Al/(Al+Fe+Mn)均值0.74,无明显Ce异常,Ce/Ce*值为1.02~1.54,(La/Ce)SN≈1,Y/Ho值未发现明显分异,Y/Ho平均值为30.02,Eu/Eu*平均值为1.17,多指标地球化学判别其形成于大陆边缘岛弧环境。本项研究也揭示,古太平洋板块在晚三叠世已开始向欧亚板块俯冲,并在佳木斯地块东缘形成岛弧环境,古太平洋板块与欧亚板块俯冲缝合线位置应该在同江钻孔以西地区。
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渤海湾盆地渤南低凸起西段中-新生代构造演化及地貌恢复
武子涵, 胡志伟, 史盼盼, 戴黎明, 李三忠, 李法坤, 王卓, 胡籽豪
Abstract:
渤海湾盆地渤南低凸起西段于近年来的勘探工作中被发现具备良好的中-深层潜山型油气圈闭特性,并探明了以渤中26-6为首的亿吨级大型潜山油气藏。探讨潜山的形成演化、沉积体系的发育情况及油气生储与运移机制等问题往往需要精细的构造解析与构造地貌恢复工作的支撑。因此,为揭示渤南低凸起西段完整的构造变形及地貌演化过程,同时为油气勘探工作提供理论支持,本文基于研究区反射地震与钻井数据解析,详细刻画了研究区中-新生代地层分布及构造变形特征,划分了主要构造期次,并利用Move软件开展了研究区二维、三维构造恢复工作,精细直观地还原了研究区主要构造活动时期的地貌形态。结果表明:①早中生代(印支-燕山早期)近S-N向转NW向的强挤压造山环境下,研究区发育大量近E-W向、NE向逆冲推覆断裂与数条近S-N向走滑断裂,区域发生强烈隆升,整体缺失了侏罗系沉积,古生界广泛剥蚀殆尽,太古界基底遭暴露夷平,呈现大面积平顶山地貌。②晚中生代(燕山中-晚期)近NW-SE向强伸展拉张环境下,凸起南侧黄河口凹陷内逆断层发生强烈的负反转活动,使得凹陷得以接受大量白垩纪火山碎屑质与泥砂质沉积,现渤南低凸起西段及北侧渤中凹陷的部分地区仍保持隆升地貌并作为物源区向周遭输送沉积物。③早新生代(喜山早-中期)近NW-SE向强伸展断陷环境下,研究区发生近S-N向的双向拆离活动,南侧黄河口凹陷持续向南断陷形成箕状、半地堑状构造,北侧渤中凹陷地层发生向北的断陷拆离,现渤南低凸起西段则受张扭-拆离活动影响呈现“西高东低、西窄东宽”的地貌特征,最终形成现今“两凹夹一凸”的构造格局,为厚层的新生代沙河街组烃源岩以及东营组盖层的沉积提供了空间。
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宁东煤田横城矿区山西组3号煤的矿物和地球化学特征及关键金属的富集机理
郭雅杰, 史禹韬, 姬晓燕, 马少东, 黄鹏程, 杨德全, 曹永斌, 孙佳, 张琪, 李宝庆
Abstract:
煤系关键金属矿床的研究已成为煤地质学的前沿热点问题,也是关键金属矿产增储的重要来源。本文以宁东煤田横城矿区马莲台煤矿早二叠世山西组3号煤为研究对象,对其矿物和地球化学组分开展系统研究,以便查明煤中关键金属的分布、赋存和富集特征,并对其综合利用进行了评价。结果表明:①马莲台3号煤以中等灰分产率、高挥发分产率、特低全水分含量和低—中等全硫含量为特征,煤中矿物主要由高岭石组成;②煤中常量元素主要由SiO2和Al2O3组成,含少量Fe2O3、CaO和MgO。对比于世界煤均值,研究煤中Li和Zr达到富集程度,Ga、Nb、Hf、Ta、Pb、Th和稀土元素(REE+Y)达到轻度富集;③Li和Ga主要赋存在高岭石中,Zr(Hf)和Nb(Ta)主要赋存于锆石,REY主要赋存于高岭石及与高岭石共生的铝磷酸盐矿物中(磷铝钡石)。宁东煤田东北部的阴山古陆为马莲台3号煤提供了重要的长英质碎屑物质,此外阿拉善地块也提供了一定的火山碎屑物质。煤中Li 、Zr(Hf)和Nb(Ta)等关键金属的富集主要受控于长英质的碱性-过碱性碎屑物质输入量,化学风化作用和水/岩作用是次要控制因素。Ga的富集受控于化学风化作用强度。REY的富集主要受控于碎屑物质输入和水/岩作用过程。此外,高岭石的含量也是影响Li、Ga和REY富集的因素。马莲台3号煤可作为Li-Ga-Zr-REY潜在金属来源。
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胶莱盆地南缘五莲七宝山矿集区矿床成因联系:来自硫化物原位硫同位素和微量元素的约束
唐名鹰, 丁正江, 战洪雷, 朱伟, 王欣, 魏同政, 李福华, 陈建, 邹占春
Abstract:
胶莱盆地南缘发育以五莲七宝山矿集区为代表的金铜多金属矿,有金线头金铜矿、钓鱼台硫铁矿和七宝山银铅锌多金属矿三个典型的中大型矿床。为进一步阐明矿床间成因联系,完善矿集区成矿系统研究,构建矿床成矿模式,本次研究对各矿床中主要硫化物进行硫同位素及黄铁矿微量元素原位测试分析。结果显示,七宝山矿集区内矿床硫化物具相对集中的硫同位素峰值分布(0‰~6‰),来源于相同或相似的深部岩浆系统。矿床中黄铁矿明显富集Co、Ni、Cu、Zn、As、Se的元素,相对亏损Sn、Au、Bi的元素,Ag、Sb、Pb元素在金线头金铜矿床、钓鱼台硫铁矿床含量较低,在七宝山多金属矿床中含量较高。自金线头金铜矿到钓鱼台硫铁矿,再到七宝山银铅锌多金属矿,黄铁矿中Cu、Zn、As、Se、Ag、Sb、Pb、Bi呈现相对规律性的变化,元素分布特征显示矿集区成矿流体整体呈现从岩浆热液到混合热液的演化过程。综合分析认为,七宝山矿集区内矿床具密切的时空联系,矿床成因上具亲缘关系,为同一地质构造环境和岩石建造中不同部位的产物,共同构成了五莲七宝山地区斑岩-浅成低温热液型Au-Cu-Pb-Zn-Ag多金属成矿系统。
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河北中关铁矿闪长岩体磷灰石和角闪石地球化学特征及对成岩成矿的记录
Abstract:
矽卡岩型铁矿床是我国铁矿资源的重要保障,研究与之形成有关岩浆的源区、岩浆成因及物理化学条件对研究矽卡岩铁矿形成机理十分必要。本文通过研究中关铁矿床闪长岩体中角闪石和磷灰石的BSE结构及相应的主量和微量元素成分变化,来查明成矿岩浆源区、岩浆混合及地壳混染过程,以及由这些过程导致的岩浆物理化学条件变化,最终提出形成中关矽卡岩铁矿床所必备的岩浆条件。研究结果表明:中关铁矿成矿岩浆经历双重岩浆房系统,深部岩浆房内,角闪石斑晶结晶于温度平均943℃、压力平均315MPa、氧逸度平均ΔNNO+0.34、含水量平均5.97%环境;浅部岩浆房内,角闪石基质结晶于温度平均773℃、压力平均89MPa、相对高氧逸度(平均ΔNNO+1.5)和相对贫水(平均4.87%)而富挥发分Cl(平均0.15%)的环境。角闪石Al2O3成分变化范围是5%~13%,磷灰石87Sr/86Sr(i)值变化范围是0.7053‰~0.7076‰,两者都指示其成矿岩浆主要为幔源,并混合少量壳源物质。成矿岩体中磷灰石BSE图像显示其具有核边结构,且核部亮度一般大于边部。磷灰石核部主要富集SiO2、MnO、Ga、稀土等元素;边部富集SO3、Na2O、Cl元素,且边部δEu值比核部更高。角闪石斑晶与基质以及磷灰石核边结构的成分演化都表明,成矿岩浆向上侵位过程中经历了膏岩层混染、地壳物质混合和流体出溶作用,导致岩浆氧逸度和Cl含量显著提高,促进了岩浆中挥发分和Fe的富集。综上所述,膏岩层混染或壳源岩浆混合作用以及浅成侵位是形成中关矽卡岩富铁矿床的必备条件。
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青海省镍钴成矿系列及找矿方向
Abstract:
青海镍钴矿产主要为镍,钴通常以岩浆型镍矿或接触交代型多金属矿的伴生矿产出,独立钴矿少见。镍矿床相对集中于秦祁昆成矿域南祁连成矿带和东昆仑成矿带有色金属矿集区,矿床类型均为岩浆型,与幔源岩浆经深部熔离作用上侵贯入的镁铁质—超镁铁质岩密切相关,超常富集成矿大多发生于早古生代奥陶纪(南祁连成矿带)和泥盆纪(东昆仑成矿带),成矿作用形成于原特提斯洋演化晚期碰撞造山后的裂解伸展环境。钴矿床分布因主矿种的矿床类型不同而呈现出明显地域差异特征,钴矿产地分散产出于秦祁昆成矿域和特提斯成矿域,但具经济价值的独立钴矿和伴生钴矿出露于东昆仑成矿带、南祁连成矿带和阿尼玛卿成矿带,主要矿床类型有岩浆型、海相火山岩型和接触交代型;钴矿产成矿时代较为复杂,大致可分为早古生代奥陶纪、志留纪,晚古生代泥盆纪、石炭纪和中生代三叠纪四个成矿阶段,不同成矿期的成矿地质环境差异显著,成矿作用随矿床类型而迥异,但基本与主矿种富集成矿过程一致,奥陶纪—泥盆纪成矿于造山后伸展环境,发育与非蛇绿岩型镁铁质—超镁铁质岩有关的岩浆型伴生钴矿;石炭纪成矿于古特提斯大洋扩张环境,形成海相火山岩型独立钴矿或伴生钴矿,三叠纪成矿与陆缘弧岩浆侵入有关,接触交代型伴生钴矿床是该成矿期的鲜明特色。依据矿床时空分布特征、成矿作用及成矿地质背景,将青海镍钴矿产划分为10个矿床成矿系列、15个矿床成矿亚系列、9个矿床式。基于镍钴区域成矿地质背景、区域成矿条件、已知矿化信息及最新找矿成果、区域元素地球化学场、矿床成矿系列和研究程度分析,提出了成矿区带不同类型镍钴矿产找矿远景,对镍矿而言,原特提斯洋构造活动时空域中的南祁连成矿带、柴北缘成矿带和东昆仑成矿带仍为实现找矿突破可能的首选地,野外应重点调查与蛇绿岩无关的富Ni铁质系列基性—超基性岩体,其次在蛇绿混杂带中探寻与蛇绿岩组分镁铁质—超镁铁质岩相关的岩浆型镍矿。对研究程度较低的钴矿,一是重点研究海相火山岩型独立钴矿床的成矿地质环境和有利成矿条件,二是着重于攻关已知矿床中Co元素的赋存状态及超常富集机制;此外认为,柴北缘成矿带和东昆仑成矿带为岩浆型镍伴生钴矿的有利远景区,东昆仑成矿带西部尕林格—野马泉地区昆北岩浆弧和东部都兰地区祁漫塔格—夏日哈岩浆弧有利于寻找接触交代型多金属伴生钴矿,东昆仑成矿带和阿尼玛卿成矿带则可能会成为与古特提斯洋扩张期洋脊岩浆作用有关海相火山岩型钴矿取得找矿突破的重要远景区。总体而言,岩浆型镍矿、海相火山岩型独立钴矿和共生钴矿、岩浆型伴生钴矿以及接触交代型伴生钴矿可作为今后镍钴矿勘查的主攻方向。
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2010,84(9):1300-1315, DOI:
Abstract:
基于野外观察和构造测量,论述了大巴山前陆弧型构造带的基本构造特征,包括弧型带展布特征、分带特征、分段特征、分层特征、构造变形样式、叠加变形特征和古构造应力场特征等,在此基础上探讨了大巴弧形成的主要控制因素。指出大巴弧形成的机理不同于经典的碰撞造山模式,该弧型构造带经历了古生代大陆边缘伸展裂陷初始期、中晚三叠世碰撞造山雏形期和中晚侏罗世陆内造山定型期。造山作用前的古大陆边缘伸展作用及其产生的不规则边界形态对弧型带的形成起到了决定作用。其中先成的城口-房县弧型断裂带不仅控制了早古生代沉积-岩浆作用,同时成为大巴弧形成的主导边界条件,而弧型带两端的基底隆起也起到了重要的限制作用。根据实际地质资料设计的简单沙箱模型模拟了这个弧型带的形成条件和过程。
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2011,85(5):636-658, DOI:
Abstract:
钦杭成矿带位于华南板内,尽管是扬子与华夏古陆在新元古代拼接部位,但绝大多数矿床形成于中晚侏罗世至白垩纪。本文在梳理前人工作成果的基础上,将钦杭带及旁侧矿床归纳为两个成矿系列和三个成矿亚系列,即:新元古代海底喷流沉积型铜锌矿床成矿系列和燕山期与花岗岩有关的钨锡铜铅锌多金属矿床成矿系列,后者可以进一步分为中晚侏罗世斑岩-矽卡岩-热液脉状铜多金属矿床成矿亚系列,晚侏罗世与花岗岩有关的钨锡多金属矿床成矿系列和白垩纪与次火山活动有关的浅成低温热液型金银铅锌钨锡矿床成矿亚系列。进而讨论了各成矿系列和亚系列的主要矿产类型、基本特点、形成过程、时空分布关系和成矿规律。初步认为其成矿背景为:新元古代的块状硫化物铜锌矿形成于弧后或弧前盆地,由于成矿物质主要来源于地幔,因而更可能为弧前盆地;中晚侏罗世斑岩-矽卡岩-热液脉状铜多金属矿床可能是俯冲板片沿古钦杭结合部位发生局部重熔,形成高钾钙碱性花岗岩,然后上侵定位与成矿的产物;而160-150Ma的大规模钨锡多金属成矿作用及大花岗岩事件可能与板片窗有关,钦杭带中段是板片窗的西部边界,也是壳幔相互作用的中心,因而有大量地幔物质参与成矿;135Ma之后,由于俯冲板片运动发生调整,从斜俯冲变成几乎平行大陆边缘运移,导致大陆边缘大规模岩石圈伸展,相应绝大多数不同来源的矿产资源聚集在火山盆地和断陷盆地。此外,结合前人工作和以往工作的基础,提出了在钦杭成矿带进一步矿勘查的一些思考。
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2013,87(5):737-746, DOI:
Abstract:
热融湖是多年冻土区普遍存在的一种热融现象,热融湖作为热源向湖底及湖岸传递热量,导致多年冻土温度升高,在湖底形成融化夹层,甚至贯穿性融化夹层;在湖岸造成上限下降、下限抬深,加速了湖底、湖岸多年冻土的退化速度。在柱坐标下,运用带相变的数值热传导模型,预测了热融湖影响下湖底、湖岸多年冻土的地温场发展趋势和多年冻土的退化状况。模拟的结果表明,湖底年平均温度越高,对湖底和湖岸多年冻土的热扰动越明显。当湖底年平均温度为4℃、水深2.0m时,在经历1000a后,湖心下部地温增幅为4.7~3.2℃、湖边下部地温增幅为2.2~1.1℃、湖岸下部地温增幅为0.3~0.1℃;当湖底年平均温度等于0℃时,湖心下部一般不会形成融化层;当湖底年平均温度等于1℃时,在500a时湖心下部融化层厚度达到25m,在900a时,多年冻土被融穿。随着湖底年平均温度升高,融穿多年冻土的时间缩短。
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2013,87(6):759-772, DOI:
Abstract:
近年来地质调查在班公湖 怒江缝合带中段发现了一批A 型花岗岩,岩体呈大小几百平方米的岩株产出,岩性上分为黑云母花岗岩和花岗闪长斑岩两种,侵入白垩系地层中。全岩元素地球化学分析显示这些A 型花岗岩相对富硅, SiO2含量在68.62%~75.36%之间,全碱(K2O+Na2O=8.03%~9.37%)和全铁(Fe2O3T=0.86%~5.39%)含量偏高,Al2O3(12.76%~15.54%)偏低,显示弱过铝质和亚铝质特征。微量元素中大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、U、K、Pb明显富集,Ba、Sr明显亏损;同样在高场强元素(HFSE)中Nb、Ta、Ti亏损明显,但Zr、Hf 相对富集,这些与岛弧型花岗岩都是明显不同的,显示出了A 型花岗岩的特征。岩体稀土元素含量总体较高(∑REE=122.37×10-6~291.19×10-6,平均为201.31×10-6),相对富集轻稀土元素(LREE/HREE=4.89~9.58,平均为5.93),负Eu异常明显(〖QX(Y12#〗δ〖QX)〗Eu=0.14~0.54,平均为0.34),造成分配曲线呈向右缓倾的V 型分布型式。Nd、Sr、Pb同位素分析显示班公湖 怒江缝合带中段的这些A 型花岗岩富集放射成因同位素,其中87Sr/86Sr、87Rb/86Sr及Isr比值分别在0.719842~0.786395 、6.7171~48.8063和 0.706900 ~0.710378之间;143Nb/144Nb和147Sm/144Nd比值分别在0.512123~0.512392和0.0853~0.2847之间,〖QX(Y12#〗ε〖QX)〗Nd为较大的负值(在-3.37~-10.34之间),显示出地壳组分的重要影响。206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别在18.703~19.070、15.680~15.732、和39.121~39.576之间,在Zartman等(1981)的Pb构造模式图上位于上地壳线和造山带演化线之上,显示出异常高的富集组分。分析表明班公湖 怒江缝合带中段的A 型花岗岩是岩石圈地幔在洋壳俯冲过程中受到沉积物熔体的交代富集,之后早白垩世晚期(110Ma±)在碰撞后伸展阶段由于俯冲的洋壳板层断离形成了“板片窗”,软流圈物质借此上涌,引起富集的岩石圈地幔(接近EMⅡ)发生部分熔融形成的。
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旷红伟, 柳永清, 董超, 彭楠, 许欢, 王宝红, 章朋, 王克柏, 陈树清, 张艳霞
2014,88(8):1353-1371, DOI:
Abstract:
山东诸城是中国以晚白垩世大型鸭嘴龙类为主的恐龙化石产地。本文从化石埋藏地地质背景、埋藏沉积相与古水流、骨骼化石分布、改造与聚集特征及分类学、骨骼化石微观组构和埋藏模型等方面,系统阐述了诸城晚白垩世恐龙骨骼化石埋藏学特征。诸城晚白垩世晚期(火山岩长石Ar Ar年龄为762~735Ma)恐龙化石主要集群埋藏于冲积扇泥石流(DF)、洪泛平原(FP)与辫状河道(BRC)沉积层中,化石密集、成层分布,但残体骨骼层内骨骼化石大小、形状混杂、疏密不均、属种的单—以及残体骨骼大小、形状和规模不等,多数骨骼化石为不完整的长柱状、板状形态,骨骼呈定向排列,具有短距离搬运、异地快速埋藏及集群埋藏特点。沉积物及薄片分析显示,诸城恐龙生存及骨骼化石埋藏的环境为半干旱—干旱气候条件。埋藏—保存模式可概括为:恶劣的生存环境—恐龙批量死亡—遗体腐烂—骨骼被洪流或泥石流冲刷、搬运至目前沉积场所—快速掩埋—浅埋藏成岩—地壳抬升暴露。诸城恐龙化石埋藏学的研究,为我们了解和恢复中国华北地区晚白垩世时期的古地理、古环境和古气候提供了依据。
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2011,85(1):1-33, DOI:
Abstract:
印度-亚洲碰撞是新生代地球上最为壮观的重大地质事件。碰撞及碰撞以来,青藏高原的广大地域发生了与碰撞前截然不同的变形,地貌、环境及其深部结构都发生了深刻地变化。根据青藏高原形成、周缘造山带崛起以及大量物质侧向逃逸的基本格局,作者从大陆动力学视角出发,将“印度-亚洲碰撞大地构造” 与“前碰撞大地构造”区别开来进行研究,将印度 亚洲碰撞的大地构造单元划分为:青藏中央高原、冈底斯-喜马拉雅主俯冲/碰撞造山带、青藏高原周缘挤压转换造山带和侧向挤出地体群等, 其中青藏中央高原即青藏腹地,“冈底斯-喜马拉雅主俯冲/碰撞造山带”包括冈底斯“安第斯山型”俯冲造山带和“喜马拉雅山型”主碰撞造山带,青藏高原周缘挤压转换造山带包括北缘“西昆仑-阿尔金-祁连”挤压转换造山带、东缘“龙门山-锦屏山” 挤压转换造山带、东南缘“中缅”伊洛瓦底挤压转换造山带和西南缘“印-巴-阿”阿莱曼挤压转换造山带,侧向挤出地体群包括青藏高原东构造结东南部以大型走滑断裂: 鲜水河-小江、哀牢山-红河、澜沧江、嘉黎 高黎贡、那邦和三盖断裂为边界的南松甘、兰坪、保山、腾冲等挤出地体群; 以及青藏高原西构造结两侧的“甜水海“、“兴都库什”、“ 喀布尔”和“阿富汗”侧向挤出地体群。本文探讨了上述各构造单元形成的主要制约因素, 例如:楔形印度小板块与亚洲大板块的碰撞以及印度大陆东西拐角的构造作用,主碰撞和斜向碰撞的影响,大型走滑与侧向挤出地体的形成关系,挤压与走滑并重的挤压转换机制对整个青藏高原和周缘造山带形成的制约,碰撞大地构造单元的特性以及与前碰撞大地构造的区别和叠置或改造的关系等等。最后,本文还基于青藏高原地幔结构探讨印度-亚洲碰撞大地构造学及青藏高原大陆动力学的意义。
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2014,88(1):25-35, DOI:
Abstract:
本文以内蒙古西部英巴地区一个典型剖面为例,开展了详细的构造解析和年代学研究,初步构建这一地区晚古生代-中生代的构造岩浆事件框架。这一地区至少发育三期岩浆活动和三期构造变形事件。锆石U-Pb定年结果和前人的资料显示,三期岩浆活动分别为石炭纪(325~313 Ma)的花岗闪长岩和花岗岩、早二叠世(291~277 Ma)的钾长花岗岩和中细粒花岗岩及早白垩世(~134~130 Ma)的伟晶岩和石英二长岩。第一期构造变形事件为NW-SE向挤压,发生在早二叠世之后,使花岗闪长岩和钾长花岗岩发生挤压变形,形成主体低角度北西倾的片麻理,局部发育同期褶皱,变形温度为450~600℃;第二期为NW-SE向伸展,大致发生在早白垩世,使片麻状花岗闪长岩和片麻状钾长花岗岩发生中高温(450~650℃)的糜棱岩化作用,形成南东倾的低角度韧性剪切带,具有正断性质,后被伟晶岩脉切穿。第三期为NW-SE向伸展,发生在早白垩世之后,形成北西倾的中角度脆性正断层,断距2~10米,并使伟晶岩变形为碎裂岩。
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高峰, 郑常青, 姚文贵, 李娟, 施璐, 崔芳华, 高源, 张行行
2013,87(9):1277-1292, DOI:
Abstract:
哈多河“花岗质糜棱片麻岩”为一套变质变形的花岗质岩石,其岩石组合为细粒黑云母二长花岗质糜棱片麻岩、细粒黑云母花岗质糜棱片麻岩和细粒石榴二云母花岗质糜棱片麻岩。SiO2含量在66.4%~74.52%之间,K2O+Na2O介于7.36%~8.84%之间,Al2O3含量在13.43%~15.74%之间,A/CNK=0.974~1.092,属于高钾钙碱性、准铝质到过铝质岩石;具有较高的稀土总量(ΣREE=94.15×10-6~164.30×10-6 ),稀土元素配分模式表现为轻稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)相对亏损的右倾型曲线,具有弱的负铕异常;富集Rb、Ba、U、K 等大离子亲石元素,相对亏损Ta、Nb、P、Ti 等元素。锆石U-Pb测年结果表明,哈多河“花岗质糜棱片麻岩”的岩浆侵入期次可分为两期,第一期在320Ma左右,代表性岩石为细粒黑云母花岗质糜棱片麻岩和细粒石榴二云母花岗质糜棱片麻岩;第二期在304Ma左右,代表性岩石为细粒黑云母二长花岗质糜棱片麻岩。综合岩相学、年代学及岩石地球化学特征,哈多河“花岗质糜棱片麻岩”原岩为高钾钙碱性I型花岗岩,形成于晚石炭世兴安地块与松嫩地块的后碰撞构造环境下,之后在早二叠世末遭受“后碰撞作用”的影响,发生较强的韧脆性变质变形。
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董树文, 李廷栋, 高锐, 吕庆田, 吴珍汉, 陈宣华, 周琦, 刘刚, 刘志强, 梅琳
2010,84(6):743-770, DOI:
Abstract:
探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项“深部探测技术与实验研究”的目标与“两网、两区、四带、多点”的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。
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赵文广, 吴明安,张宜勇,王克友,范裕,汪龙云,魏国辉,车英丹
2011,85(5):789-801, DOI:
Abstract:
泥河铁矿床位于庐枞火山岩盆地西北部边缘,紧邻郯庐断裂带,南西距罗河铁矿仅3千米,为一大型含硫磁铁矿、大型硫铁矿、中型硬石膏矿组成的多矿种隐伏矿床。 磁铁矿体分布于矿床的南西部,呈透镜状或似层状产于侵位于早白垩统砖桥组的辉石闪长玢岩岩侵穹窿的顶部;硫铁矿体分布于矿床的北东部,主要有两个产出部位,一是产于辉石闪长玢岩体内,与铁矿体共生;二是产于砖桥组下段火山岩中,与层位有关;硬石膏矿体分布在矿床中部,呈透镜状产于砖桥组下段火山碎屑岩中。矿石类型复杂,磁铁矿划分了8个自然类型,硫铁矿划分了5个自然类型。矿物种类多达40余种,铁矿石本身为高硫、高磷矿石,有用组分除铁、硫、硬石膏外,磁铁矿和硫铁矿矿石中还伴生有磷、钒、钛、钴、铜、锌等有益有害组分。 矿床围岩蚀变强烈,分布范围广,蚀变类型多,规律性十分明显,在横向上具成层性,在垂向上具分带性。其中,膏辉岩化是最为重要的近矿围岩蚀变。矿床类型与宁芜地区陶村式较为相似,成因类型属玢岩型。
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许志琴, 杨经绥, 嵇少丞, 张泽明, 李海兵, 刘福来, 张建新, 吴才来, 李忠海, 梁凤华
2010,84(1):1-29, DOI:
Abstract:
中国(东亚)大陆受特提斯、古亚洲和太平洋构造体系的制约,具有复杂的地体构架和特殊的岩石圈结构。本文从地学前沿——大陆动力学的视野出发,围绕中国大陆构造及动力学四个方面的研究,总结已有的进展并提出新的思考:①中国大陆板块下的构造和整个地幔运动的构架:地震层析资料揭示西太平洋板片向西俯冲到东亚大陆之下,其倾角逐渐减小,最后近水平地插进400~600km深度的地幔过渡带中,成为箕状几何形态的超深俯冲板片。印度岩石圈板片超深俯冲至青藏高原之下~800km的深度,在喜马拉雅西构造结部位发生双向不对称深俯冲,印度岩石圈板片向东俯冲至东构造结东侧之下300~500km的深度。②中国大陆变质基底的再活化:中国大陆的大部分陆块未受显生宙以来构造、变质和岩浆事件的改造与激活,在冈瓦纳大陆北缘的印度陆块和阿拉伯陆块北缘还发育有形成于泛非期(530~470Ma)的造山带,其影响范围至高喜马拉雅、拉萨地体和三江地区。新生代的变质活化普遍出现在喜马拉雅、南迦巴瓦、拉萨地体和三江 缅甸地区,最新的变质年龄仅2~1Ma(南迦巴瓦)。③中国主要高压 超高压变质带的大地构造背景及深俯冲 折返机制:中国及邻区含榴辉岩的高压 超高压(HP/UHP)变质带有洋壳(深)俯冲和陆壳(深)俯冲之分。青藏高原中,大部分洋壳俯冲形成的高压/超高压变质带与原 古特提斯洋盆中诸多微陆块之间的小洋盆的汇聚碰撞有关,陆壳深俯冲作用有两种机制,它们分别是大陆块之间剪式碰撞和撕裂式岩石圈舌形板片的深俯冲。④中国大陆造山带的深部物质可经3类机制挤出,即深部地壳物质“牙膏式”挤出、侧向挤出和“挤压转换式”挤出。
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2011,85(11):1917-1947, DOI:
Abstract:
同位素地质年代学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科,是地球系统科学中一个年轻而充满活力的分支学科。它根据放射性同位素衰变规律确定地质体形成和地质事件发生的时代,以研究地球和行星物质的形成历史和演化规律。本文对几种常用的精度比较高的同位素测年方法从理论、实验技术、应用范围、使用的注意事项等方面予以简要总结和介绍,期望为地质同行们提供有益的参考。所涉及的同位素测年方法主要有U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、Re-Os法、(U-Th)/He法等。(1)U-Pb法:是最早用来测定地质年龄的放射性方法之一,也是国内目前最重要的同位素测年方法。近10年来,近乎完美的锆石微区U-Pb年龄测定技术的引进对我国的地质科学研究起到了巨大的推动作用,并且其应用领域仍在进一步扩展中。(2)Ar-Ar法:Ar-Ar同位素地质测年方法已经成为同位素地质年代学研究最主要的方法之一。该方法具有以下特点:①测量的时间域较宽,最老可到38亿年(月岩年龄),最年轻可测到千年级(意大利维苏威火山喷发年龄);②测量对象广泛,原则上,所有的含钾矿物、岩石都可以用作Ar-Ar法同位素测年,甚至含有微量钾盐包裹体的非钾矿物如石英、闪锌矿等也有成功测定出Ar-Ar年龄的报道;③独特的分步加热技术和内部组分的Ar同位素相关图处理技术不仅可以获得高精度的年龄,还可以揭示被测定对象所经历的多期地质演化信息;④和激光技术配套可以直接在岩石光片上寻找待测矿物进行微区(几十微米-几百微米)Ar-Ar测年,从而能够获得变质岩P-T-t轨迹研究中最精确的时间信息;⑤应用领域广泛,几乎所有的地质学分支学科中都有应用;⑥是矿床年代学研究的最主要的技术手段;⑦是同位素热年代学研究的支柱技术。Ar-Ar法测年也有其局限性:首先是分析技术复杂导致其成本高、分析周期长。其次中子参数测定的准确性直接影响样品年龄测定的准确性。核反冲效应会导致极细粒的粘土矿物Ar-Ar年龄结果偏高。对于早元古代和太古代古老变质岩样品,由于可能存在K和Ar的自然扩散作用或后期变质、变形等多因素的扰动作用,用Ar-Ar法很难测出早期的变质事件年龄。(3)Rb-Sr法:是一个应用很广泛的方法,利用等时线技术可以测定侵入岩、火山岩、变质岩和某些沉积岩的同位素地质年龄。在用Rb-Sr同位素系统测定中酸性侵入岩和火山岩的年龄时,如果岩石迅速冷却,无论用全岩等时线法或矿物等时线法得到的年龄都可能是岩石的形成年龄。对于变质岩,矿物Rb-Sr等时线年龄一般代表岩石遭受最后一次强变质热事件Sr同位素均一化时间。对于沉积岩,可以利用Rb-Sr法测定成岩自生矿物年龄。对于金属矿床,可以用包裹体的Rb-Sr等时线确定矿床的形成时间。通过断层和韧性剪切带形成的矿物的Rb-Sr年龄测定,可以限定构造形成时间。Rb-Sr法最大缺点是,由于Rb的流动性,极易形成开放系统,从而得到不正确的年龄。此外,还还经常受到假等时线的困扰。(4)Sm-Nd法:由于Sm-Nd体系的保存性能良好,抗蚀变和变质作用的能力较强,因此Sm-Nd法年龄能代表原岩生成的时间和反映成岩物质源区的特性。对于基性岩、超基性岩,对太古宙古老岩石,Sm-Nd等时线法是较好的测年方法。Sm-Nd模式年龄代表地壳岩石从CHUR地幔源中分异出来的时间,利用碎屑沉积岩的模式年龄可以鉴别沉积物的源区,判断岩石形成构造背景,了解其物源区存留地壳的平均年龄,揭示地壳形成和演化历史等。其缺点是由于Sm、Nd地球化学性质的类似,地质作用过程中难以发生相互分离,Sm、Nd在岩石中的比值变化范围就很小,给Sm-Nd等时线法测年带来了困扰,有时不能给出正确可信的年龄。(5)Re-Os法:Re-Os同位素测年法是目前能够直接测定金属矿床矿化年龄的唯一成熟方法。但在实验技术和应用方面还存在不少问题:①近年来发现有些金属矿床辉钼矿的Re-Os年龄高于其赋矿围岩的年龄,原因不明;②黄铁矿等多数硫化物矿物含Re量很低,并含有一定程度的普通Os,对样品化学制备过程中低本底的要求很高,一般实验室难以达到,普通Os也难以准确扣除;③后期的热液活动有时可以使Os同位素发生重置,因此,金属硫化物Re-Os同位素体系封闭温度及其影响因素是一个亟待解决的问题。(6)(U-Th)/He法:(U-Th)/He同位素系统的优势是其封闭温度是已有同位素体系中最低的,能够记录地质体经历较低温度范围的时代与温度信息。该方法在矿床年代学研究中也具有可观应用前景。其不足之处是因为封闭温度很低,在用于地质体定年时要特别关注冷却速率和再加热作用的影响。
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2007,81(11):1449-1461, DOI:
Abstract:
随着一系列新构造观察资料和高精度同位素测年数据的累积,加深了对发生在中国东部晚侏罗世—早白垩世时期构造变革事件的认识,对燕山运动的性质、时限和动力学内涵有了新的诠释。中—晚侏罗世初期(165±5Ma)东亚多板块拼贴运动学发生重大调整,构造体制发生重大转换,启动了以中朝地块为中心、来自北、东、南西不同板块向东亚大陆"多向汇聚"的构造新体制,形成以陆内俯冲和陆内造山为特征的东亚汇聚构造体系。同时大陆地壳岩石圈发生显著增厚,并紧随早白垩世以剧烈的大陆岩石圈伸展和火山—岩浆活动为特征的岩石圈巨量减薄和克拉通破坏,导致燕辽生物群灭绝和热河生物群兴盛的重大生物群更替,成为中国大陆和东亚重大构造变革事件,这是燕山运动的基本内涵。本文依据燕山运动构造变形型式、动力学背景以及产生的深部过程,将"燕山运动"定义为起始于165±5Ma的"东亚多向汇聚"构造体制及其形成的广泛陆内造山和构造变革,并将中国东部岩石圈巨量减薄视作燕山期陆内造山和陆内变形的后效。
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2010,84(8):1165-1174, DOI:
Abstract:
西藏墨竹工卡县甲玛铜多金属矿中,辉钼矿普遍发育,产于各类矿石中,尤其在矽卡岩型和角岩型矿石中最常见,其次是斑岩型矿石,极少量产于大理岩和结晶灰岩型矿石中。本文采集了甲玛铜多金属矿矽卡岩、角岩和斑岩中不同产状、不同形态的辉钼矿,进行Re-Os同位素定年,获得了27件样品的模式年龄为14.2~17.5 Ma,等时线年龄为15.22±0.59 Ma。其中,斑岩型辉钼矿等时线年龄为14.78±0.33 Ma,角岩型辉钼矿等时线年龄为14.67±0.19 Ma,结果一致。辉钼矿中187Re含量变化于38.75~387.4 g/g,其中,角岩中辉钼矿187Re含量为121.5~387.4 g/g,矽卡岩中为123.7~304.7 g/g,含量较高,而斑岩中辉钼矿的187Re含量相对较低,38.75~130.5 g/g,平均69.0 g/g;辉钼矿187Os含量变化情况基本与187Re相同。甲玛辉钼矿187Re值与冈底斯其他矿体的值对比,显示冈底斯成矿带斑岩-矽卡岩型矿床成矿原岩具有相对较高187Re值的特点。本文研究成果表明,甲玛大型铜多金属矿床形成于中新世Langhian期,辉钼矿为主成矿期的产物之一。鉴于辉钼矿的产出状态,以及其与黄铜矿等的共生组合关系,辉钼矿的成矿时代可代表矿区内主要矿石矿物的成矿时代,且与冈底斯成矿带上一大批大中型斑岩型铜矿的成矿时代一致,成矿集中在20~10 Ma之间,形成于印度大陆与亚洲大陆碰撞之后,从而否定了前人海底喷流沉积的成因观点,为矿区内及其外围进一步的找矿指明了方向。
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2010,84(12):1727-1734, DOI:
Abstract:
三维地震资料解析研究表明,塔中低凸起古生代断裂样式复杂,发育有四期不同性质的断裂:(1)寒武纪-早奥陶世张性正断裂,其展布形态和发育规模为后期构造活动奠定了基础;(2)晚奥陶世逆冲及走滑断裂,具有明显的分带、分段性,东部主要为基底卷入逆冲断裂,中西部为盖层滑脱和北西向走滑断裂;(3)志留-泥盆纪挤压应力环境下形成的走滑断裂体系,北东南西向展布,包括主干边界断裂、尾端羽列断裂和拉分地堑三个组成要素。主干断裂在剖面上断面近于直立,直插基底,延伸较远,与其它各级断裂构成花状构造,其尾端发育有羽列断裂。拉分地堑受多级断层控制,平面上呈菱形;(4)二叠纪岩浆活动派生断裂,岩浆刺穿对早期断裂进行叠置和改造,形成一系列似“花状构造”。从断裂平面展布来看,塔中古生代断裂整体上呈发散的帚状,其构造枢纽端位于东段,内旋层左旋扭动,外旋层右旋,内旋层指向发散端,属张扭性帚状构造。
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2014,88(9):1623-1637, DOI:
Abstract:
国际地层委员会将中元古界底界界线年龄定为1600 Ma,1600-1400 Ma为Calymmian(盖层系),表示全球地台盖层形成时期。华北地台基底固结时间为1800 Ma,固结后即进入伸展裂解作用时期,首先是山西吕梁山区、晋南中条山、豫西熊耳山区裂解发展成三叉裂陷槽(Aulacogen)。吕梁山区小两岭组火山岩形成年龄有1763±42 Ma(SHRIMP U-Pb锆石)及1779±20 Ma(LA-ICP-MS U-Pb锆石)两个数值;豫西熊耳群顶部马家河组和中部鸡蛋坪组及下部许山组火山岩年龄分别为1776±20 Ma、1791±20 Ma和1783±13 Ma(SHRIMP U-Pb锆石),1776 -1800 Ma为火山岩的形成年龄;将1800 Ma作为小两岭组与熊耳群两个火山岩组的底界年龄应当是合理的。吕梁山区的汉高山群为碎屑岩夹火山岩,代表吕梁-陕豫三叉裂陷槽北支中的快速充填,与小两岭组为同时期沉积。汉高山群、大古石组(熊耳群底部沉积岩)为1800 Ma裂解开始的盖层沉积,小两岭组火山岩、相关的辉绿岩墙及熊耳群火山岩均为裂解时期的岩浆作用产物。北京密云环斑花岗岩侵位时间为1700 Ma,代表燕山-太行山裂陷槽裂解的起始时间也即燕山地区长城系常州沟组底界年龄。北京密云地区环斑花岗岩风化壳上覆常州沟组年龄可确定为1650 Ma,它不应被看作常州沟组最低层位的年龄,而是裂陷槽裂解后密云地区开始接受沉积的年龄,1700 Ma、1650 Ma代表常州沟组在不同地区的底界年龄,但均不等于长城系或中元古界的底界年龄。1600 Ma为高于庄组底界年龄,即长城系与蓟县系的界线年龄,也是国际地层委员会中元古界的底界年龄。1600 Ma代表燕山-太行山裂陷槽闭合的年龄,也是华北地台始自1800 Ma伸展裂解作用的最终结束时期。1600 Ma是新的陆表海盆地发展的起始时间,是重要的华北地台构造转换的时期。因此,1800与1600 Ma代表华北地台重大地质构造事件的年龄,具大区域构造意义,依据对前寒武系界线年龄确定的原则,两个年龄值均可被选择为中元古界底界的界线年龄。但本文赞同中国全国地层委员会采用1800 Ma作为中元古界的底界年龄,因其更符合中国的地质构造实际:华北地台裂解-克拉通内裂陷槽中的盖层充填,底界为1800 Ma。 华北地台中元古界盆地在不同时期,它的构造性质完全不同:1800~1600 Ma为裂陷槽;1600~1400 Ma发展成陆表海;1400~1300 Ma转化为弧后盆地;1800 Ma、1600 Ma及1400 Ma代表中元古代三个重要的区域构造转换的时间点。
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2012,86(2):247-257, DOI:
Abstract:
阿尔金南缘鱼目泉花岗质岩体中含有大量暗色闪长质包体,岩相学及地球化学特征研究表明该岩体是由同期的幔源基性岩浆和酸性岩浆在近于液相(或“晶粥状”)状态下发生不均匀混合作用的产物。LA-ICP-MS 锆石U-Pb同位素测年结果显示其形成年龄(496.9±1.9 Ma)与南阿尔金山大陆深俯冲超高压变质岩的峰期变质年龄(504~487Ma)相一致,且在地球化学特征上具有高Al2O3(平均15.88%),较高的K2O/Na2O值(平均1.26),高Sr(平均446×10-6),高(La/Yb)N值(平均24.04)和Sr/Y值(平均40),极低的Y(平均14.0×10-6)及Yb含量(平均1.5×10-6),类似于加厚地壳背景下形成的高Sr低、Y及Yb型花岗岩,反映出~500Ma时的南阿尔金造山带总体上处于地壳相互叠覆增厚的陆-陆碰撞造山作用阶段。分析认为,~500Ma时,南阿尔金山地区伴随着增厚地壳发生熔融作用产生大规模酸性岩浆活动的同时,还存在幔源基性岩浆的底侵,其原因可能与同时期大陆深俯冲作用所诱发的深部热地幔上升有关。
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邹才能, 杨智, 朱如凯, 张国生, 侯连华, 吴松涛, 陶士振, 袁选俊, 董大忠, 王玉满, 王岚, 黄金亮, 王淑芳
2015,89(6):979-1007, DOI:
Abstract:
新世纪非常规油气获战略突破,微纳米孔喉页岩系统油气成为油气资源接替的重要新领域,非常规油气资源在能源格局中的地位愈发重要。致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国在致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发获重要突破,油页岩、天然气水合物、重油、油砂矿等获重要进展,初步评价中国非常规石油资源量(223~263)×108t,天然气资源量(890~1260)×1012m3。中国非常规油气研究取得重大进展,细粒沉积学在陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积、海陆相细粒沉积等研究新进展,提供了盆地中心储集体形成和分布的理论依据;非常规储层地质学在研究方法技术、多尺度数据融合、地层条件物理模拟等方面取得重大进展,多方法多尺度整体表征非常规储层已成为研究热点,推动了非常规油气地质学地质理论和方法技术快速发展;创新发展了连续型油气聚集理论,构建了非常规油气地质学理论体系框架,明确了非常规油气地质研究的内涵、地质特征、形成机理、分布规律和核心技术,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;非常规油气勘探开发技术方法快速发展,涌现了烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性评价等“六特性”、“甜点区”地质-工程综合评价等核心评价方法,微地震监测、水平井钻完井、“工厂化”生产、“人工油气藏”等开发工程核心理念和技术,推动非常规油气“革命性发展”。非常规油气的突破,带来了坚持理论创新、坚持核心技术进步等4点重要启示,对延长石油工业生命周期、推动理论技术升级换代、改变能源格局具有深远意义。
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2010,84(2):171-182, DOI:
Abstract:
通过准噶尔盆地东西两侧造山带地质剖面观察、系统裂变径迹测年与热演化模拟结果分析,并结合前人研究结果,准噶尔盆地周缘造山带中,主要经历了中生代晚期构造热事件。通过裂变径迹分析对比,准噶尔盆地两侧造山带具有不同的隆升历史,盆地西北缘早于东部隆升,隆升速率亦大于东部。准噶尔盆地西北缘自白垩纪以来经历了由准噶尔盆地边缘向扎伊尔山先后依次隆升事件,表明了准噶尔西北缘逆冲断裂系向盆内后展式逆冲推覆。准噶尔盆地东西两侧造山带岩石裂变径迹数据均反映了白垩纪以来的冷却隆升事件,充分证实了燕山晚期构造运动在准噶尔地区的普遍存在,为详细研究燕山期新疆北部陆内构造活动提供了证据。
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2013,87(11):1647-1661, DOI:
Abstract:
本文在对南堡凹陷三维联片地震资料构造解析的基础上,应用先存构造构造条件下的断层作用模式,结合构造物理模拟实验成果,系统分析了南堡凹陷的断裂系统和构造样式。表明,南堡凹陷是典型的斜向伸展构造样式,其中受铲式和(或)坡坪式边界正断层及先存断裂共同控制的复式 “y” 形样式是南堡凹陷基本的构造样式,其次是复式“x”形、“多米诺式”、“阶梯式”和“铲式扇”断块构造样式。平面上划分出为4个断裂系统:北堡-老爷庙断裂系统,高柳断裂系统,柏各庄断裂系统和南堡断裂系统,其中高柳断裂系统和南堡断裂系统进一步分别划分为2个和3个子断裂系统;纵向上划分出下部(E2s3构造层)和上部(E2s1-Q地层)两个断裂系统,E2s2是上下两个断裂系统的过渡层,断层不发育。断层的平面组合形式有4种,分别为:平行状、平行交织状、“梳状”和“帚状”。“两期伸展” 的变形叠加模式可以合理地解释南堡凹陷新生代的构造变形:E2s3期的构造变形在是以中生代形成的先存构造为基础,北西-南东方向伸展作用的结果;E2s1以来的变形是以E2s3期形成的断裂为先存构造,南北向伸展作用的结果;E2s2是应力体制转换的过渡阶段。凹陷边界断层(西南庄断层、柏各庄断层和高柳断层)存在显著的分段性,不同段落断层的走向、性质和活动性、均表现出很大的差异,而且在不同构造演化阶段发生显著的变化。凹陷边界断层及凹陷内的南堡断层、和蛤坨断层组成的构造格架对南堡凹陷断裂系统的形成和演化起重要的控制作用,复杂的先存构造是造成断裂系统横向差异的根本原因。



