太平洋海山成矿系统与成矿作用过程

文中初步探讨了太平洋海山富钴结壳成矿系统的结构与成矿作用过程。海山成矿系统的控矿要素主要包括地质要素和海洋要素,地质要素主要包括海山的形成、迁移、沉降和水道的开合等,海洋要素主要包括大洋温盐环流、最低含氧带(OMZ)、文石溶跃面、碳酸盐补偿深度和海山周围海水的动力情况等。重点分析了海山漂移和沉降、水道开合、最低含氧带变化、大洋环流以及气候变化等要素对富钴结壳成矿的控制作用。海山为富钴结壳成矿提供了一个容矿空间,稳定的基岩,即长期稳定的容矿空间,是富钴结壳成矿的基本条件;海山的形成年龄、海山的迁移和水道的开合决定并改变了富钴结壳的成矿背景条件,促使海山成矿系统发生演化。最低含氧带作为富钴结壳成矿的地球化学障,是直接的矿源层;而海山周边的地形旋涡沟通了最低含氧带与富氧、富铁的深层和底层水,使得最低含氧带中的成矿金属离子得到氧化,进而发生胶体凝聚沉淀,形成富钴结壳。以西太平洋海山成矿系统为例,将该区白垩纪以来富钴结壳成矿作用过程划分为5个阶段:(1)白垩纪—始新世,(2)始新世末—晚渐新世,(3)晚渐新世—中中新世早期,(4)中中新世早期—晚中新世早期,(5)晚中新世早期—现代,其中(2)、(3)阶段有利于发育富钴结壳。     

太平洋海山钴结壳资源量估算

为合理地估算出太平洋海山钴结壳资源量, 基于我国西太平洋海山钴结壳拖网采样调查资料以及对太平洋海山钴结壳资源分布规律和钴结壳矿区圈定参数指标的深入研究, 创造性地按海山不同高度、不同洋壳年龄赋予不同结壳厚度, 进而首次计算出太平洋海山干结壳资源量为(507.06~1 014.11)×108 t, 锰为(111.15~222.29)×108 t, 钴为(3.04~6.08)×108 t, 镍为(2.23~4.46)×108 t, 铜为(0.66~1.32)×108 t, 结壳分布面积为2 062 862 km2.通过Co通量与结壳Co沉积量、结壳厚度的相关分析表明, 赋予不同洋壳年龄段的结壳厚度是理论厚度的6.10%~12.20%, 这与Ku et al.得出"结壳生长时间只占其整个生命史4%"的认识非常相近, 说明所赋结壳厚度基本合理, 得出的结壳资源量基本正确.为整个大洋海盆内海山钴结壳资源量的估算提供了新方法.      

莱恩海山链MP2海山富钴结壳Co元素的富集/亏损研究

富钴铁锰结壳(简称富钴结壳或海山结壳)是生长在大洋洋底地势较高处(如海山)硬质基岩上的富含铁、锰、钴、铂、稀土等金属元素的"壳状"沉积矿产.与其它深海铁锰沉积相比较,海山结壳的的最主要特征是富Co,其Co含量是大洋铁锰沉积中最高的.但是,同一富钴结壳样品的不同层位Co含量的差异是比较大的,到目前为止,人们并没有充分认识富钴结壳为什么"富钴",即Co发生富集/亏损的原因.本文通过对莱恩海山链MP2海山的一块典型富钴结壳样品电子探针原位化学成分数据的系统分析,对富钴结壳形成过程中Co富集/亏损的原因进行了系统研究,以揭示富钴结壳中的Co富集机制以及富钴结壳成矿作用是否具有时代的特殊性.     

太平洋海山富钴结壳钙质超微化石生物地层学及生长过程

正确判断富钴结壳生长年代及过程有助于研究结壳形成地质历史和重建古海洋环境.利用生物地层学方法(生物遗留印痕)对太平洋不同海山结壳样品进行生长时代和阶段研究,发现麦哲伦海山CM3D06结壳和中太平洋海山CB14结壳最初形成年代和富集特征差异显著: 前者为白垩纪(或更古老)、晚古新世-早始新世、中-晚始新世、中-晚中新世、上新世-更新世等5个阶段;后者为晚古新世-早始新世、中-晚始新世、中中新世、上新世-更新世等4个阶段.两座海山结壳层内部超微化石组合具有极强的区域性特征,反映了大洋环境对生物的影响以及生物对环境的适应.结壳层间的不整合和结构构造的变化指示在渐新世其生长存在间断期,与成矿作用的间断有关.      

江西信江盆地演化及重要地质事件与证据

信江盆地是一个具有复式结构和复杂演化历史的中生代陆相盆地。通过对盆地地质特征及盆地建造特征等的研究,探讨了盆地类型、白垩纪盆地结构和盆地演化及主要地质过程;建立了晚三叠世-白垩纪信江盆地演化模式;总结了信江盆地地质作用过程中所蕴含的印支运动造山与成盆、早白垩世火山作用、晚白垩世膏盐沉积、晚白垩世风沙堆积、晚白垩世恐龙灾变、晚白垩世末盆地不均衡隆升和新近纪以来新构造运动对盆地改造等6大重要地质事件。     

蛟龙号HOV在海山结壳资源勘查中的应用

正蛟龙号HOV是我国自主设计制造的7000米级载人深潜器,它具有先进的水声通信、微地形地貌探测和悬停定位的能力,并搭载了多种高性能作业工具,能够进行长时间水下作业和高精度作业,确保在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成潜钻取芯和沉积物取样等复杂工作(邓希光等,2015)。2013~2016年,蛟龙号HOV执行了3个试验性应用航次,期间对位于我国富钴结壳合同区的采薇海山和维嘉海山开展了资源和环境调查,取得了     

西太平洋采薇海山群基岩特征及其富钴结壳成矿意义

<正>采薇海山群主要包含两个相对独立的平顶山,规模较大的主体海山为采薇平顶山((Pallada Guyot)),规模较小的附属海山为采杞平顶山,两者相距10.2 km(图1)。该海山群位于西太平洋东马里亚纳海盆东北缘,与Vlinder、Loah、Ita Mai Tai(维嘉海山)等海山构成整体呈NW向链状分布麦哲伦海山区。整个海山区属大型断块状隆起,延长近1200 km,海山区的海山年龄在80 Ma~100 Ma     

二连盆地晚中生代以来构造-沉积演化与铀成矿作用

通过分析二连盆地晚中生代以来的沉积构造演化,划分出早白垩世的大陆伸展断陷、断拗转换和晚白垩世以来弱挤压差异升降3个演化阶段。根据砂岩型铀矿成矿机理,认为断拗转换阶段沉积的灰色碎屑岩系是重要的找矿目的层,差异升降运动为砂岩型铀矿成矿提供了必要条件;分析了盆地中不同地段可能产出的铀矿化类型,初步归纳了铀的成矿模式。     

造山带板内洋岛-海山残片的识别及地质意义

板内洋岛-海山残片是造山带“洋壳残片”的重要组成部分,对恢复造山带所代表的古洋盆的构造演化具有重要意义.然而,如何在造山带中识别板内洋岛-海山残片并通过其恢复古洋盆的构造演化等问题并不清楚.在综述现今板内洋岛-海山的岩石层序、岩浆岩类型、地球化学和同位素特征等的基础上,结合对青藏高原班公湖-怒江缝合带数个板内洋岛-海山残片研究的成果,初步总结了造山带板内洋岛-海山残片的识别标志及其地质意义、时代的确定方法等基础地质问题.板内洋岛-海山记录了丰富的洋盆演化信息,且是大洋俯冲消亡时最易保存的地质体.因此,在古洋盆构造演化的恢复中,对造山带板内洋岛-海山残片的研究至关重要.      

中国中生代沉积盆地演化

在综合分析中生代早-中三叠世、晚三叠世-早白垩世、晚白垩世-白垩纪3个时段中国沉积盆地分布、充填序列、岩相古地理和构造古地理的基础上, 建立了中国中生代沉积盆地的时空演化, 并探讨了中国中生代沉积盆地的时空演化与中生代构造运动的响应关系, 认为: (1)随着亚洲洋俯冲消亡及天山-兴蒙造山系形成, 中国北方地区总体处于古亚洲洋消亡以后, 陆块汇聚碰撞背景, 西北地区盆山格局基本定型, 南部古特提斯洋的双向俯冲消减, 在北羌塘-三江多岛弧盆系中的一系列弧后洋盆相继俯冲消亡; (2)晚三叠世的"印支运动"使古亚洲陆最终固结并向外增生, 中国己经基本形成了南海北陆的分布格局, 绝大部分地区进入陆内演化阶段.印支期以后, 华南中部上隆, 隔开了西部的古地中海域和东部的古太平洋海域; (3)中侏罗世以来, 在古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的影响下, 整个中国东部卷入滨太平洋构造域, 西太平洋型活动大陆边缘形成.中国东北大部分地区为弧内裂陷(火山沉积)盆地; 华北-阿拉善陆块东西分化, 中西部主要发育压陷盆地或断陷盆地或坳陷盆地, 东部则形成与古太平洋板块俯冲有关的陆缘岩浆弧弧内裂陷盆地; 华南则以雪峰山为界, 东部广泛发育与陆缘岩浆弧演化相关的弧内裂陷盆地, 西侧则发育陆内大型压陷盆地、断陷盆地或断坳盆地.中国西南则仍然为多岛洋弧盆系格局.      

珠江口盆地构造演化旋回及其新生代沉积环境变迁

目前对珠江口盆地中生代以来的演化过程及其与沉积环境演变的响应关系尚缺乏系统性认识.基于珠江口盆地中-新生代岩浆活动、断陷结构样式及其改造、典型构造变形样式、沉积中心的转换等特征的对比分析,将盆地中-新生代的构造演化划分为4个阶段、7个期次:（1）中侏罗世-晚白垩世早期（~170~90 Ma）为古太平洋板块俯冲主控的陆缘岩浆弧-弧前盆地演化阶段;（2）晚白垩世-始新世中期（~90~43 Ma）为太平洋板块俯冲后撤背景下弧后周缘前陆/造山后塌陷-主动裂谷演化阶段;（3）始新世中期-中中新世（~43~10 Ma）为华南挤出-古南海俯冲拖曳主导的被动陆缘演化阶段;（4）晚中新世以来（~10~0 Ma）为菲律宾板块NWW向仰冲主导的挤压张扭演化阶段.~90 Ma、~43 Ma、~10 Ma分别实现了由安第斯型俯冲向西太平洋型俯冲、由主动裂谷向被动陆缘伸展、由被动陆缘伸展向挤压张扭的转换.在此过程中,伴随着古南海和南海的发育-消亡,新生代裂陷期沉积环境由东向西、由南向北逐渐海侵,裂后期由南向北阶段性差异沉降,由陆架浅水向陆坡深水转换,这使得珠一/三、珠二、珠四坳陷的石油地质条件具有显著的分带差异性.      

西太平洋维嘉平顶山沉积特征及富钴结壳资源意义

基于中国大洋36和41航次浅地层剖面数据,结合DSDP钻井及国内外相关研究,对西太平洋维嘉平顶山顶部沉积物的浅地层剖面特征、沉积环境、沉积时代、沉积物厚度分布特征等进行了研究,发现3种主要的地层反射特征,分别代表3个沉积单元;山顶沉积物的厚度分布呈现出3个沉积中心区和4个基岩裸露/沉积物稀薄区的特点;平顶山东部的沉积异常可能与始新世的第二次火山活动有关。根据富钴结壳的生长和发育特点,结合维嘉平顶山的沉积物分布特征,圈定了结壳资源潜力分布区。维嘉平顶山作为中国重要的富钴结壳合同区块,本次研究对其富钴结壳资源进一步的勘探工作具有指导意义。     

新生代渭河盆地沉积-构造迁移与渭北隆起及东秦岭耦合关系探讨

渭河盆地、渭北隆起及东秦岭造山带地处青藏块体东北缘、华北克拉通和扬子克拉通的交界处,形成了特有的盆山体系,分布有油气、氦气及地热等多种能源矿产资源。新生代是渭河盆地沉积-构造演化及渭北隆起和东秦岭隆升的重要时期,缺乏该时期盆山体系耦合关系的研究,制约了对区域矿产资源分布规律的认识。盆山耦合体现在时间、空间、物质、构造作用及地表形态等多方面。以大量钻孔资料为依托,运用“回剥法”分析了渭河盆地新生代的沉降幅度及沉降速率,并根据主沉降期新近纪以来不同阶段沉积地层厚度展布特征恢复了盆地沉积演化历史。研究表明渭河盆地新生代以来沉降中心具有自西南方向西安凹陷向北东方向固市凹陷迁移的特征。古近纪始新世以来,渭河盆地发生快速构造沉降,中新世早-中期以西安凹陷为主要沉积、沉降中心,晚中新世以来以西安、固市两个凹陷为主要沉积、沉降中心,晚上新世-早更新世沉降中心转移到东北部固市凹陷,晚更新世以来,西安凹陷和固市凹陷均发生快速沉降。裂变径迹的分析测试结果表明渭北隆起约45～32 Ma整体快速抬升,同步于东秦岭太白山和华山约57～40 Ma的快速隆升阶段,与渭河盆地古近纪始新世约40 Ma的基底快速沉降具有耦合关系。晚中新世约7.3 Ma以来,渭河盆地的持续快速沉降,与渭北隆起上新世约5 Ma及东秦岭太白山约10～9.6 Ma、华山约8～5 Ma以来的快速耦合关系明显。太平洋板块的俯冲、欧亚板块与印度板块始新世约55～45 Ma碰撞及青藏高原约10～8 Ma隆升外扩的远程效应对研究区影响较大。     

松辽盆地新生代构造演化对砂岩型铀矿成矿的控制作用——来自磷灰石裂变径迹的证据

本文针对松辽盆地北部隆起区的4个钻孔13件样品系统展开了磷灰石裂变径迹测试,揭示了松辽盆地新生代构造演化对砂岩型铀矿床的限制作用。13件磷灰石裂变径迹测试结果表明,松辽盆地北部晚白垩世以来的构造演化过程主要经历了3期快速隆升事件：①晚白垩世—始新世(71~48 Ma),期间以8~56 m/Ma的平均速率隆升,盆地北部整体呈抬升状态;②早渐新世—中新世(36~18 Ma),期间以24~49 m/Ma的平均速率隆升,盆地北部呈差异性抬升过程,第二期抬升事件隆升强度和持续时间较第一期抬升事件略低;③中新世 至今(18~0 Ma),期间以2~19 m/Ma的平均速率隆升,盆地北部缓慢抬升,构造活动较弱,三期构造抬升事件与太平洋板块俯冲速率和方向转向密切相关。结合前人低温热年代学数据,针对南部地区钱家店铀矿床成矿年代学成果研究发现,新生代以来的构造抬升事件伴生其后均成藏有砂岩型铀矿,砂岩型铀成矿与新生代构造密切相关,尤其与中新世末次隆升事件紧密相关,成矿过程延续至今。     

New data on the morphology and geological structure of the Gramberg Guyot (Magellan Seamounts, Pacific Ocean)

The geological-geophysical studies carried out in the western part of the Pacific Ocean by the State Research Center “Yuzhmorgeologiya“ during cruises of the R/V “Gelendzhik” in 2002–2004 yielded new data on the relief of the Gramberg Guyot and its constituting rocks, which appeared to be Early Cretaceous to Pleistocene in age. The analysis of macro- and microfaunal remains in sedimentary rocks made it possible to define the transgressive phases in the development of seamounts (the Cenomanian-Turonian, Late Campanian-Maastrichtian, and Late Cenozoic). The geological development of the Gramberg Guyot is compared with that of other similar structures of the Magellan Seamounts.     

胶东半岛中生代侵入岩浆活动序列及其构造制约

胶东半岛是我国东部中生代花岗质岩石较为发育的地区。通过对该区中生代侵入岩体高精度年代学数据资料分析，建立了区内中生代花岗质岩石3个显著不同的演化序列：晚三叠世（225~205 Ma）幔源型花岗岩、晚侏罗世（160~150 Ma）地壳重熔型花岗岩和早白垩世（130~105 Ma）壳幔混合型花岗岩。通过与辽东和鲁西–徐淮地区中生代岩浆活动年代学格架的对比分析，探讨了华北东部地区中生代岩石圈构造演化和深部地球动力学过程。指出胶辽地区晚侏罗世（160~150 Ma）地壳重熔型花岗岩记录了华北东部一次重要的岩石圈地壳增厚事件，其区域动力学背景可能与古太平洋板块低角度向亚洲大陆俯冲作用密切相关。正是这次增厚作用导致了早白垩世时期岩石圈拆沉减薄和大规模伸展型花岗质岩浆活动。岩石圈地壳增厚和减薄作用过程主导了中国东部中生代陆内构造应力体制的转换和岩浆活动序列。     

吕梁山地区中—新生代隆升演化探讨

对吕梁山地区中—新生代隆升时限及其演化的认识,是恢复鄂尔多斯盆地沉积东界的基础,也是探讨华北克拉通演化和破坏等科学问题的有机组成部分。本文以改造盆地与盆山耦合的研究思路为指导,通过对研究区及邻区前中生代地质演化、中生代原始沉积面貌、中生代构造变动与岩浆活动以及新生代以来与相邻地堑发育耦合关系等的分析,并结合裂变径迹测年与热史模拟,认为吕梁山地区在中生代鄂尔多斯盆地发育的主要时期是大型沉积盆地的一部分,与鄂尔多斯盆地经历了同步沉降—抬升过程。晚白垩世以来是吕梁山地区主要的隆升期,可进一步分为缓慢隆升（100～21±2Ma）、加速隆升（21±2～8Ma）及强烈隆升（8Ma以来）3个隆升演化阶段。吕梁山地区中—新生代以来的隆升演化,与相邻鄂尔多斯盆地的抬升消亡及其周边断陷盆地的发育从属统一的区域动力学环境,主要与滨太平洋构造域的活动和演化息息相关,同时受更广阔的区域地球动力学环境的影响。     

Cenozoic development of northern Svalbard based on thermochronological data

Northern Svalbard represents a basement high surrounded by the Norwegian‐Greenland Sea/Fram Strait, Eurasian Basin, the Barents Shelf and the onshore Central Tertiary Basin (CTB). Published apatite fission track (AFT) data indicate Mesozoic differential, fault‐controlled uplift and exhumation of the region. Thermal history modelling of published and new AFT and (U–Th–Sm)/He ages of 51–153 Ma in the context of regional stratigraphy and geomorphology implies at least two, possibly three, uplift and exhumation stages since late Mesozoic, separated by episodes of subsidence and sediment deposition. Late Cretaceous/Palaeocene exhumation and subsequent burial appear to be related with the transition of compressional to transpressional collision of Svalbard and Greenland during the Eurekan Orogeny. Renewed exhumation since the Oligocene probably results from passive margin formation after the separation of Svalbard and Greenland, when a new offshore sedimentary basin opened west of Svalbard. Final uplift since the Miocene eventually re‐exposed the palaeosurface of northern Svalbard.     

珠江口盆地裂后阶段性差异沉降及其成因机制*

位于南海北部陆缘的珠江口盆地裂后沉降特征不同于陆内典型断陷盆地。研究表明,盆地裂后期发生了阶段性有序差异沉降,可分为4个阶段: (1)渐新世早期(~33.9~27.2 Ma),以盆地整体缓慢沉降,大规模海侵为主要特征;(2)渐新世晚期(~27.2~23.0 Ma),以邻近西北次海盆的珠四坳陷强烈沉降为主要特征,差异沉降控制了陆架坡折带的发育和该时期陆架浅水和陆坡深水沉积环境的分布;(3)中新世早—中期(~23.0~10.0 Ma),陆缘强烈沉降区向北扩展至珠二坳陷,尤其是白云凹陷,导致陆架坡折带向北跃迁,并奠定了现今陆架浅水和陆坡深水的沉积格局;(4)中新世晚期—现今(~10.0~0 Ma),陆缘构造沉降逐渐减弱,陆坡由沉积区转变为沉积过路区,沉积物得以大量进入西北次海盆。渐新世2期快速沉降的初始时间,分别对应于南海扩张脊的跃迁,陆缘裂后沉降随扩张脊向南跃迁而向北扩展,并伴有岩浆作用的早强晚弱特点,而沉降量的大小则与裂陷期地壳的薄化程度正相关,反映了陆缘岩石圈经历了早期挠曲回弹的均衡调整和扩张脊跃迁导致地幔物质有序向南撤离而沉降的演化过程。珠江口盆地裂后有序差异沉降控制了陆架坡折带的发育,进而控制了浅水与深水两大沉积体系的展布。     

敦化-密山断裂带的平移距离:来自松嫩-张广才岭-佳木斯-兴凯地块古生代-中生代岩浆作用的制约

敦化-密山断裂带是郯庐断裂北段的重要分支之一,其大规模左行走滑发生的时限以及平移距离一直存在较大争议。本文系统地总结了松嫩-张广才岭地块东缘、佳木斯地块以及兴凯地块之上古生代-中生代火成岩的锆石U-Pb年代学资料,结合其空间分布特征,对敦化-密山断裂带的平移时限及距离提供了制约。研究表明,松嫩-张广才岭地块东缘与兴凯地块在古生代-中生代期间具有类似的岩浆活动历史,两个地块之上该时期的岩浆作用可以划分为8个主要期次:中-晚寒武世(ca.500~516Ma)、早奥陶世(ca.480~486Ma)、晚奥陶世(ca.450~456Ma)、中志留世(ca.426~430Ma)、早二叠世(ca.285~292Ma)、晚二叠世(ca.255~260Ma)、晚三叠世(ca.202~210Ma)和早侏罗世(ca.185~186Ma)。相比之下,佳木斯地块中的古生代-中生代早期岩浆事件则集中在晚寒武世(~492Ma)、晚泥盆世(~388Ma)、早二叠世(~288Ma)、晚二叠世(~259Ma)和早侏罗世(~176Ma),而晚奥陶世-志留纪和晚三叠世的岩浆活动在佳木斯地块未见报道。早白垩世晚期(ca.105~110Ma)和晚白垩世(ca.90~94Ma)的岩浆活动在三个地块均存在。上述结果表明兴凯地块东缘与松嫩-张广才岭地块东缘在早古生代经历了共同的地质演化历史,而中生代早期,兴凯地块西缘与松嫩-张广才岭地块东缘经历了同样的岩浆作用历史。上述结果暗示,敦化-密山断裂可能经历了至少两次平移,分别发生在中-晚二叠世-早三叠世和中-晚侏罗世-早白垩世,推测其总的平移距离约400km。结合研究区中生代期间的构造演化历史,敦化-密山断裂中生代的左行平移应与中-晚侏罗世-早白垩世期间古太平洋板块(Izanagi板块)的斜向俯冲相联系。