是地震液化泄水成因, 不是“渗流管”构造

本文第一作者最早提出大林子组为萨布哈环境含盐沉积[1],之后宋天锐对大林子组萨布哈环境作了系统研究,李海兵对其中直立的泥质脉进行了地震成因解释[2].孟祥化等人《下寒武统大林子组溶解蒸发岩系旋回层序及渗流构造成因》一文（以下简称《孟文》）对大林子组环境研究与我们早在1986及1996研究结论一致,是一重复性研究.我们将大林子组下部具鱼骨状交错层的砂岩解释为潮下带（文献[2]59～69页）,而《孟文》解释为陆相.主要分歧点在于《孟文》     

泥质潮坪磁组构特征及其意义

潮坪沉积的微结构层序序列及潮坪沉积单元是沉积学和比较沉积学研究的基本领域之一,并以沉积结构层序单元序列特征区分潮坪沉积相带、潮坪沉积层序及潮坪沉积特征.本文以沉积磁组构参量量值显示特征与沉积动力环境的相关关系,对现行开阔海岸泥质潮坪滩面及近代亚潮坪沉积剖面进行了系统测量分析研究.结果表明,沉积磁组构参量量值的变化在滩面剖面的形态特征能够清晰地显示出潮坪沉积相带、沉积微结构层序单元序列及潮坪沉积层序是风暴沉积事件层序的叠加.研究还表明,沉积磁组构在沉积学及比较沉积学研究领域中有着广泛的应用前景.     

太行山中南段早白垩世岩石圈地幔的水含量:对华北克拉通破坏的动力因素的制约

已有的研究表明,华北克拉通东部的岩石圈地幔在克拉通破坏峰期(早白垩世)时是高度富水的,水化造成的岩石圈强度的显著降低为克拉通破坏提供了前提.古生代以来华北克拉通经历的大洋板块南向、北向和西向的俯冲都可能造成其水化.为了查明造成水化的主导过程,本文对太行山中南段符山早白垩世高镁闪长岩中的橄榄岩包体进行了水含量的测定.数据显示,太行山早白垩世岩石圈地幔的含水量(~40 ppm)远低于华北东部同期的岩石圈地幔(1000ppm).这些结果直观地表明,华北东部早白垩世岩石圈地幔的高水含量主要是由西向俯冲的太平洋板块造成的.从这个角度来说,华北克拉通破坏的主要动力因素可能是太平洋板块俯冲.     

岩石探针和地震探测手段约束华北深部地壳结构组成及演化

厘清大陆深部地壳形成、演化及其动力学过程,对于了解板块构造、揭示壳幔相互作用至关重要.针对华北深部地壳物质组成、结构及演化等问题,本研究在限定其地震学结构特征基础上,结合深部地壳岩石捕虏体的来源深度(定深)、化学和物理性质(定性)和形成年龄(定年)的研究成果,构建了华北深部地壳多维度物理、化学结构模型.结果表明:华北陆块地壳厚度变化于30～48 km,全地壳和地壳内部各层均呈现东薄西厚特征.东、西部地壳虽然厚度上有明显差异,但内部结构特征有一致性,即整体上较少典型的高速基性下地壳,平均P波波速(～6.3 km/s)、密度(2.72～2.78 g/cm3)并呈中性岩石特征.深部地壳岩石捕虏体除斜长角闪岩外主要成分包括基性和酸性的麻粒岩.中生代时期华北陆块部分地区地壳存在榴辉岩捕虏体,指示了当时局部地区曾存在厚达45 km的地壳,但现今地震学剖面并未显示;此外,有些地区(如汉诺坝)基性岩石捕虏体揭示出新生代基性岩浆底侵,难以在地震学模型中识别.因此,岩石探针与地震探测结果的结合,将更有助于全面认识深部地壳结构组成和演化.     

橄榄岩-熔体相互作用: 克拉通型岩石圈地幔能够被破坏之关键

对近年来华北克拉通不同时代地幔橄榄岩捕虏体和捕虏晶的研究结果进行了系统的归纳和总结, 旨在为华北克拉通破坏过程的进一步研究提供新的思路. Re-Os同位素研究结果证明华北岩石圈减薄前岩石圈地幔的确形成于太古代. 这种密度低、难熔程度高的古老岩石圈地幔能够被破坏和减薄的关键是由橄榄岩与多来源熔体的相互作用造成岩石圈地幔的组成和物理性质的改变引起的. 华北克拉通周边板块的俯冲-碰撞作用不仅提供了克拉通破坏的动力来源, 而且俯冲下去的大陆壳或大洋壳物质熔融还为岩石圈地幔组成的改变提供了源源不断的熔体. 120 Ma左右的区域性热异常的存在导致已经被改造的岩石圈地幔熔融, 此时或随后岩石圈的伸展作用以及软流圈上涌进一步加剧了地幔的熔融和岩石圈的减薄. 因此, 华北岩石圈的破坏和减薄是橄榄岩-熔体相互作用(加挥发分)、区域热异常的升高(增温)和岩石圈伸展(减压)联合作用的结果. 这一复杂的地质过程最终形成了华北中生代、新生代高度化学不均一的“混合”岩石圈地幔, 并导致了不同地区不同时代地幔橄榄岩捕虏体组成的巨大差异.     

砂粒椭球体形态与空间方位测量法及其在南京象山群相分析上的应用

对砂岩组构的测量和研究,可为古水流、盆地分析及古环境再造提供许多信息和依据。多年来,沉积岩工作者在这一方面已进行了大量工作,提出了许多组构测量的理论和方法,但迄今为止,这些方法仍然未能令人满意。常用的是在定向薄片上测量砂粒的视产状,但这种方法不能确定其空间方位。另一些方法采用矿物的c轴、岩石的介电性、声波、吸水法来代替或推断砂岩组构。这些方法虽然有时可以获得较满意的效果,但均为间接推测,其效果并不     

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围:以华北陆块东南部为例

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围是大陆动力学研究的核心问题之一,来源于大陆岩石圈地幔的火成岩为探索这一科学问题提供了重要资料.我们对华北陆块东南部朝鲜-辽东半岛以及辽南-吉南地区晚三叠世花岗质-镁铁质火成岩进行了详细的岩石学、同位素年代学和地球化学研究,结果表明它们是由华南与华北陆块俯冲碰撞后伸展过程中多元岩浆混合形成;相对亏损和富集地幔组分的识别标志着晚三叠世期间华北陆块东南部表现为亏损与富集岩石圈地幔共存的属性.鲁西-辽南-吉南地区早白垩世镁铁质火成岩Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成表现出与郯庐断裂距离有关的空间变化,结合吉南地区三叠纪变质锆石和新元古代岩浆锆石的发现,推测起源于深俯冲华南陆块部分熔融的熔体改造了靠近郯庐断裂带的鲁西一侧(如方城、费县、上峪)和辽南地区的岩石圈地幔,而起源于华北陆块加厚地壳部分熔融的熔体则主要改造远离郯庐断裂带的鲁西西北部(如济南、金岭)和吉南地区的岩石圈地幔.因此,华南大陆深俯冲作用对邻区华北岩石圈地幔影响的时间为晚三叠世-早白垩世,影响的空间范围约为200 km.     

江山-绍兴碰撞带的磁组构特征及其构造地质意义

江山 绍兴碰撞带北段诸暨 绍兴一带磁化率各向异性研究表明 :碰撞带内不同类型的变质岩、沉积岩的磁组构均具有最小磁化率主轴最集中的特点 .磁组构最小磁化率主轴的平面投影表明 ,这一地区的主压应力方向为北西 30～ 6 0°,集中于陈蔡北西～南东方向 ,主压应力往南北两侧璜山和王家宅呈弧状散开 ;最小磁化率主轴倾角显示 ,华夏地块往北西方向推移 ;最大磁化率主轴相对比较分散 ,但尚在置信圆内 ;最大磁化率主轴与线理呈小角度相交 ,指示了江山 绍兴碰撞带还具有左旋平移的特征 .不同时代岩石磁组构的对比结果显示 ,江山 绍兴碰撞带的最后强烈碰撞的时间为晚三叠世之后至晚侏罗世 ,而后以左形剪切走滑持续到燕山期末 .     

华北克拉通破坏机制与古元古代板块构造体系

在对华北克拉通岩石圈地幔性质发生变化的物理、化学过程和时空范围深入研究的基础上, 探寻其动力学作用, 需要对华北克拉通岩石圈及其周围的地幔状态和构造有整体的认识. 从地震学研究构建的华北克拉通地壳、上地幔速度结构出发, 分析研究了岩石圈厚度、壳-幔边界性质、上地幔结构和变形的构造特征和变化规律; 结合岩石地球化学研究结果, 提出了华北克拉通上地幔流动模型. 我们认为: 主要是太平洋板块俯冲使东亚大陆下方地幔流动呈现快速和不稳定的特点. 这一独特的区域地幔流动体系促进了华北克拉通上地幔中熔流体含量的增加和岩石圈软化, 导致了华北克拉通不同地区分别以拆沉和热侵蚀为主的不同方式被破坏. 同时, 根据华北克拉通地壳记录的东-西块体碰撞拼合、古洋壳消减以及古陆壳残留的证据, 揭示了地球在古元古代已经进入与现今相似的板块构造体系.     

华北克拉通上地幔顶部构造特征: 来自台站间Pn 波到时差成像的约束

上地幔顶部是地壳和岩石圈地幔能量传递和物质交换的关键区域, 华北克拉通破坏与岩石圈减薄在空间分布和破坏机制上的差异势必会造成克拉通不同区域在岩石圈地幔顶部地震波速度的不同. 使用华北及周边地区固定地震台站记录的Pn 波到时数据, 采用台站间Pn 波到时差成像方法, 反演得到了华北克拉通及周边地区上地幔顶部Pn 波速度结构. 结果显示: 华北克拉通东部、中部和西部块体上地幔顶部表现出明显不同的速度异常结构, 暗示着克拉通不同块体岩石圈在古生代以来可能经历了不同的构造演化和深部动力学过程, 并在现今上地幔顶部留下作用的痕迹. 华北克拉通东部块体渤海湾盆地地区上地幔顶部的明显高速异常可能代表了太古代岩石圈地幔的残留; 郯庐断裂带和渤海海域上地幔顶部的低速异常可能归因于岩石圈的强烈减薄和软流圈热物质的上涌; 而燕山地区下地壳和岩石圈地幔拆沉后形成的新生岩石圈地幔可能是这里上地幔顶部低速异常的原因. 华北克拉通中部块体的太行山一带上地幔顶部显示为显著的低速异常, 这一低速异常特征一直延伸到鄂尔多斯地块北缘的银川-河套裂陷和阴山造山带, 可能与软流圈热物质沿克拉通西部块体周缘岩石圈构造薄弱带上涌有关, 上涌形成的岩浆底侵或热侵蚀作用造成了岩石圈的减薄, 并显著降低了上地幔顶部的速度. 华北克拉通西部块体上地幔顶部为明显的高速异常, 反映出尚未破坏的太古代克拉通古老岩石圈的性质.     

新疆北天山地区岩石漆显微层理及其古气候意义

新疆北天山地区的岩石漆中发育有横向上连续的黑色和橙色显微层理,电子探针显微化学分析表明,岩石漆中黑色层理富含锰,而橙色层理相对只含少量的锰、岩石漆超薄切片的光学显微镜分析揭示,岩石漆的显微层理结构在区域尺度矍有一致性和可对比性,根据采样在的地貌年代控制,初步建立了北天山地区全新世以来岩石漆的显微层理层序,并基于研究区现有的区域古气候资料对该层理层序的古气候意义做了探讨。     

华北克拉通东部岩石圈地幔的多期改造:鲁西纯橄岩捕虏体中锆石SHRIMPU-Pb年代学证据

华北克拉通破坏的时间一直是地质学家们争论的焦点问题之一.鲁西铁铜沟岩体中纯橄岩捕虏体的锆石SHRIMPU-Pb定年结果对此给出了制约.结果显示,4个纯橄岩样品的18颗锆石阴极发光图像中,15颗呈条痕状吸收,2颗具岩浆环带特点,结合它们的Th(49～3569μg/g,平均值为885μg/g),U(184～5398μg/g,平均值为1277μg/g)含量和Th/U比值(0.15～2.04),暗示岩浆成因特征.岩浆锆石的206Pb/238U表面年龄分成5组:131～145,151～164,261～280,434～452和500～516Ma.131～145Ma年龄与寄主岩浆(铁铜沟岩体)的形成时代相一致;151～164Ma年龄对应于华北克拉通东部中-晚侏罗世少量幔源岩浆和主体的酸性岩浆事件;261～280Ma年龄与峨眉山大火成岩省的时代相类似;434～452Ma年龄与华北克拉通东部古生代时期富硅质岩浆的时代相一致;500～516Ma年龄可能是全球泛非事件在华北克拉通东部的响应.华北克拉通东部岩石圈地幔经历了多期次不同程度熔体的改造,其中以中生代晚期(131～164Ma)的改造最为强烈.     

黄土高原东南部宋家店黄土剖面L9中地磁记录异常

对黄土高原东南部三门峡地区宋家店黄土剖面L8～S12段详细的磁性地层学和岩石磁学研究表明:Matuyama/Brunhes(M/B)界线位于L8黄土层的底部,Jaramillo极性亚时的顶、底界线分别位于L10的中部和L12的底部.黄土和古土壤地层的磁组构保持了原生沉积组构的特点,所记录的剩磁没有遭受到明显的后期扰动.在L9黄土层中记录了2次地磁场异常,认为由重磁化的可能性较小,而磁极性漂移事件的解释更为合理.推算它们的年龄分别与Kamikatsura(0.886Ma)和Santa Rosa(0.922Ma)地磁漂移事件接近,相对古强度研究结果显示,上述地磁漂移事件期间地球磁场强度减弱.     

黄土高原东南部宋家店黄土剖面L9中地磁记录异常

对黄土高原东南部三门峡地区宋家店黄土剖面L8～S12段详细的磁性地层学和岩石磁学研究表明: Matuyama/Brunhes (M/B)界线位于L8黄土层的底部, Jaramillo极性亚时的顶、底界线分别位于L10的中部和L12 的底部. 黄土和古土壤地层的磁组构保持了原生沉积组构的特点, 所记录的剩磁没有遭受到明显的后期扰动. 在L9黄土层中记录了2次地磁场异常, 认为由重磁化的可能性较小, 而磁极性漂移事件的解释更为合理. 推算它们的年龄分别与Kamikatsura(0.886 Ma)和Santa Rosa(0.922 Ma)地磁漂移事件接近, 相对古强度研究结果显示, 上述地磁漂移事件期间地球磁场强度减弱.     

山东昌乐-临朐玄武岩中单斜辉石巨晶及地幔捕掳体的He-Ar同位素地球化学

对华北东部昌乐-临朐新生代玄武岩中的单斜辉石巨晶及其所携带的橄榄岩-辉石岩捕掳体进行了系统的岩石地球化学和稀有气体同位素研究, 旨在为华北东部岩石圈地幔的演化提供制约. 稀有气体同位素研究结果显示, 与寄主玄武岩有成因联系的单斜辉石巨晶、二辉石岩和纯橄岩都具有比MORB略低的He同位素比值（分别为7.0~7.7, 7.4和7.0~7.7 Ra）和接近大气特征的Ar同位素比值; 来自岩石圈地幔碎片的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩的橄榄石也具有同样特征的He （7.0~7.6 Ra）和Ar同位素比值, 并且与其部分熔融程度无关, 指示这个地区的岩石圈地幔受到过来自地壳衍生熔体的交代. 二辉橄榄岩和异剥橄榄岩中单斜辉石和斜方辉石具有较低的He含量、³He/⁴He比值（2.3~7.1 Ra）, 结合样品岩石学及前人地球化学研究成果, 推测交代华北克拉通之下新生代岩石圈地幔的熔体可能来自于太平洋板块的俯冲.     

二连浩特艾力格庙地区蓝片岩相岩石的发现及其构造意义

在二连浩特艾力格庙地区的古生代混杂岩带内发现了蓝片岩相岩石.矿物化学成分分析表明,岩石中的角闪石有钠-钙质和钠质两类:前者为镁红闪石、蓝透闪石和冻蓝闪石,后者为镁-钠闪石.蓝片岩相变质作用的温度约为400～450℃,压力约为0.7～1.0 GPa.研究区蓝片岩相岩石的发现表明内蒙古中部双冲碰撞造山带的北带可向西延伸约200 km,也表明华北板块与南蒙微大陆之间的缝合带位于艾力格庙到苏尼特左旗南一线.     

基于CT成像和数字体图像相关法的岩石内部变形场量测方法的研究进展

在采矿工程、边坡工程、隧道工程、水利水电工程及新兴的岩体工程如深埋油气储库、地下核废料处置库、地热开发等生产开发过程中,岩石是主要工程对象.直观观测与定量表征应力场、渗流场和温度场等多物理场耦合作用下岩石内部非连续结构演化始终是岩石力学重要和具有挑战性的研究内容.高精度微CT能够在微细观甚至纳米尺度上观测岩石内部结构,通过与数字体图像相关法结合,可实现岩石内部变形场的透明可视化与定量解析,为岩石的非连续结构与多物理场效应的透明解析和推演提供了新的有效途径.本文回顾了近年来微焦点CT在岩石内部结构检测、数字岩心和内部变形场量测方面的应用,详细阐述了CT原位扫描实验与数字体图像相关法的原理及主要进展,分析了岩石微细观结构对应变场测量精度的影响及数字体图像相关法在岩石内部变形测量中的典型应用,探讨了数字体图像相关法测量岩石内部变形场面临的挑战.     

鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成演化和构造体制谜团的钥匙

鄂尔多斯地块是华北克拉通的核心地质单元之一.前寒武纪基底陆块的划分、克拉通化过程与构造机制、古元古代活动带、中-新元古代的多期裂谷和壳幔调整、华北地台形成等华北早期大陆的几乎所有重要科学问题,都与鄂尔多斯地块密切相关.近年来鄂尔多斯地块的油气和煤资源的研究有重要突破,带动基础地质研究至少在三方面有重要进展:(1)大鄂尔多斯盆地的演化历史;(2)狭义鄂尔多斯盆地的基底以及与周边基底岩石的对比;(3)鄂尔多斯地块的周边断裂及其性质.这些都说明鄂尔多斯地块是在原有华北克拉通基底上发展起来的大盆地,现在的狭义盆地面貌是在三叠纪末开始形成,并在中-新生代才逐步改造定格的.因此对华北克拉通早期大陆的形成和演化历史,需要抛开固有的想法,客观分析地质资料,给予科学解读.鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成和构造体制演化谜团的钥匙.     

西阿拉善地块～2.5Ga TTG岩石及地质意义

阿拉善地块是华北克拉通的一部分,但其是否存在太古代变质基底却存在争议.本文首次报道西阿拉善地块的北大山地区存在新太古代岩石,岩相学和岩石地球化学特征表明这些岩石为花岗闪长质片麻岩,具有典型TTG片麻岩特征.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,该岩石的岩浆锆石核的年龄为2522±30Ma,变质重结晶边的年龄为2496±11Ma,近一致的岩浆结晶年龄和变质年龄表明它们属于同一构造热事件的产物,代表了北大山地区新太古代末-古元古代早期的岩浆-变质事件;锆石Hf同位素结果显示,εHf(t)值主要集中在0.4～4.9之间,对应的二阶段模式年龄集中于2.7～3.0Ga之间,说明TTG片麻岩的主要源区为形成于中-新太古代(2.7～3.0Ga)的地壳物质,并在新太古代末期发生再造.这些资料显示西阿拉善地块的新太古代TTG片麻岩与广泛分布于华北克拉通的同时代TTG岩石特征一致,它们经历了类似的中-新太古代地壳生长和新太古代末-古元古代最早期的构造热事件.     

俄罗斯北部泰米尔半岛褶皱带岩床和玄武岩岩石磁学及磁各向异性

对泰米尔半岛东南部23个采点的样品进行了磁性测量, 这些样品以明显变形的火成岩为主. 通过岩石磁学技术和反射光显微镜分析, 发现细粒钛磁铁矿及磁铁矿是岩床的主要磁组构载体, 而颗粒较大一点的含钛低至中等的钛磁铁矿是玄武岩流的主要磁性矿物. 为了观察研究实验室加热对火成岩磁化率各向异性性质的影响, 对180个没有加热处理过的样品和128个在古地磁研究中被热退磁至600℃的样品进行了磁化率各向异性测量, 研究发现实验室加热对这些火成岩样品的各向异性变化影响很大.