中国东南极地质考察20年进展与展望

在1998—2017年期间,我国组织了14次东南极地质考察,将考察的范围从中山站所在的拉斯曼丘陵向外扩展了约400 km,主要包括格罗夫山、埃默里冰架东缘-西南普里兹湾、北查尔斯王子山、布朗山、赖于尔群岛和西福尔丘陵等露岩区。通过大、中比例尺的地质编图和多学科综合研究,取得如下重要进展:(1)确定格罗夫山冰下高地为泛非期(~570—500 Ma)单相变质地体,发现镁铁质和泥质高压麻粒岩并刻画了泛非期造山的精细过程,为普里兹造山带的碰撞造山成因以及冈瓦纳超大陆的多陆块汇聚模型提供了岩石学支撑;(2)论证在印度克拉通与东南极陆块之间存在一个延长2 000 km的中元古代长寿命大陆岛弧,岛弧岩浆作用从~1 500 Ma一直持续到~1 000 Ma,提出雷纳造山带格林维尔期(~1 000—900 Ma)的构造演化可能经历了从弧陆碰撞到陆陆碰撞的过程;(3)在赖于尔群岛超高温变泥质岩中识别出早期蓝晶石的残留,确定了超高温变质作用顺时针演化的精细P-T轨迹;(4)在西福尔丘陵西南部基性岩墙群中发现了格林维尔期(~960—940 Ma)不均匀麻粒岩化,变质条件达820—870℃、0.84—0.97 GPa,认为西福尔陆块也卷入到印度克拉通与东南极陆块的碰撞造山过程;(5)在西福尔丘陵东南部浅变质冰川漂砾和松散砂中获得~3.5—3.3 Ga的古老锆石U-Pb年龄,推测在西福尔丘陵东南方向存在一个从前未知的古太古代冰下陆块。建议今后在东南极面向印度洋构造域的地质考察要进一步扩展到南查尔斯王子山、内皮尔杂岩和登曼冰川,研究工作的重点仍聚焦在南极大陆如何响应地质历史时期里超级大陆的聚散过程这一关键科学问题上,并可在以下几个方面展开:(1)太古宙古老地壳及陆核的识别与全球对比;(2)格林维尔期造山记录与罗迪尼亚超大陆汇聚;(3)泛非期造山记录与冈瓦纳超大陆汇聚;(4)显生宙冈瓦纳超大陆裂解及陆块分离。通过这些考察和研究工作,可以促使我国对南极地质科学的研究达到国际先进水平。     

海平面变化与南极大陆沿海西福尔丘陵湖泊环境演变

对东南极大陆沿海西福尔丘陵 ( Vestfold Hills,68°38′S,78°0 6′E)若干主要湖泊及其周边环境进行了现代生态学和古生态学研究。分析了不同类型湖泊的地理地貌环境和理化要素的动态特征、生态群落结构类型。利用湖岸古化石的生态组成与放射性同位素测定资料 ,推断了晚更新世以来随着全球海平面变化 ,该地区所经历的海侵、海退及其地理地貌改变过程 ,尤其重现了本区 1 80 0 0年以来因两次海侵而发生的湖泊生态演替过程。本文首次推出了该区海成湖泊 4种环境演化模式 ,认为这些湖泊环境演化模式不仅是区域环境生态历史演变的缩影 ,而且也是现今南极局部环境变化和全球气候变化的具体反映     

南极大陆沿海湖泊生态结构研究

南极大陆沿海地带是南极海、陆、冰的交集带,它同时受到来自海洋、大陆冰以及人类活动的影响,因而成为南极生态环境最脆弱的环节。存在于该地带的许多湖泊,因其各自的地理环境和发育过程,以及所受诸多外部因子如气候、降水等的不同影响,不同湖泊中水体的理化因子差异很大,由此造成湖泊中生物种类分布和生态结构的显著不同。本文报道了对南极大陆沿海维斯特福尔德丘陵和拉斯曼丘陵等地湖泊中以浮游生物为主体,各类生物的组成分布和群落结构进行考察研究的结果,并分析讨论了不同类型湖泊的生物多样性、生物营养结构及其与环境的关系,为深入研究全球气候变化对南极区域环境的影响,和制订南极生态环境保护决策提供科学依据。     

中国第一个南极内陆考察站——昆仑站

一、昆仑站建设的背景 我国自1980年开展南极考察工作以来,已先后于1985年2月20日在南极乔治王岛、1989年2月26日在东南极大陆拉斯曼丘陵地带分别建立了“长城站”和“中山站”两座科学考察站,并成为《南极条约》的协商国,在国际南极事务中发挥着越来越重要的作用。然而,随着对南极研究的不断深入,许多科学问题已经逐渐演化为全球性环境乃至社会政治经济问题,仅有的两个位于南极大陆边缘的考察站已无法满足我国深入开展对南极考察研究的需要。     

内蒙古自治区敖汉旗大青山铁矿矿床地质特征及找矿标志

大青山铁矿矿体赋存于太古代建平群小塔子沟组地层中,为海底火山喷发形成的条带状硅铁建造型铁矿床,该类铁矿在我国有"鞍山式"铁矿之称。对于"鞍山式"铁矿成因的研究,中、外地质工作者做了许多工作,形成一致看法,即为沉积变质铁矿床。矿石自然类型为磁铁石英岩,细粒变晶结构,条带状构造,矿石矿物主要为磁铁矿,脉石矿物主要为石英,其次为绿泥石、碳酸盐等。     

1999/2000年夏季环南极表层海水叶绿素a和初级生产力

中国第 1 6次南极考察期间 ,作者随雪龙船于 1 999年 1 1月 2 2日至 2 0 0 0年 1月 1 8日从澳洲西南部到达东南极普里兹湾 ,后经南印度洋 -南大西洋 -德雷克海峡 -南大西洋 -南印度洋返回普里兹湾。航渡中定时采集表层海水 ,进行水温、盐度、营养盐、浮游生物现存量和光合作用速率的现场观测 ,研究环绕南极海域表层水叶绿素 a和初级生产力的分布特征。结果表明 ,南大洋表层水营养物质、浮游生物现存量和初级生产力分布具明显的区域性特征 ,南极辐合带以南的南极水营养盐浓度高于亚南极水和亚热带水。叶绿素 a浓度与营养物质的分布趋势一致 ,南极水、亚南极水和亚热带水的平均叶绿素 a浓度分别为 1 .77、1 .40和 0 .2 1 μg/dm3。在环绕南极的大洋中 ,南大西洋海域营养物质丰富 ,海水最为肥沃 ,叶绿素 a浓度和初级生产力高于南印度洋和德雷克海峡。在短期往返东南极 -西南极 -东南极的航渡观测中 ,由于南极夏季水温的升高 ,陆缘冰融化 ,冰藻释放 ,长城湾至普里兹湾的西 -东向航渡中观测的初级生产力、浮游植物细胞丰度、叶绿素 a浓度和光合作用同化数分别比普里兹湾至长城湾的东 -西向航渡中高 1 45%、1 1 3%、68%和 1 8%。与 1 0年前的观测结果比较 ,南大西洋仍为高生物量和高生产力海区 ;1 999/2 0 0 0     

前言

除了月球外,人类尚无法直接通过航天器获得太阳系其他天体的岩石样品,直到目前,采集降落到地表的陨石是获得地外岩石样品的唯一手段.陨石保存了太阳星云凝聚、行星堆积、地球等类地行星熔融分异等全部过程的信息.同地球上其他资源相比,陨石极为稀少而珍贵.自1969年日本南极考察队在南极大陆和山脉的蓝冰上发现9块陨石以来,人们认识到南极冰盖有利于陨石的长期保存,并存在陨石的独特富集机制,日本、美国、中国、欧盟等各国南极考察队共在南极大陆找到了约40000块陨石.南极大陆成为地球上迄今为止发现陨石最集中的区域.     

东昆仑迪木那里克铁矿地质特征与找矿标志

迪木那里克铁矿位于阿尔金大断裂南侧,矿体主要赋存于中-上奥陶统祁曼塔格群浅变质的碎屑岩-火山碎屑岩中.矿体多呈似层状、条带状产出,部分矿体塑性变形较强,矿体与地层产状基本一致,层控作用比较明显;矿石主要为条带状石英-磁铁矿和块状磁铁矿矿石;矿石品位较低(TFe=20%～40%);围岩蚀变特征明显.该铁矿属沉积变质型铁矿.综合研究发现,可利用矿区地层、构造、岩石蚀变情况、航磁异常等作为矿区和区域找矿标志.     

东南极新元古代晚期–早古生代(泛非期)花岗岩类的对比研究

东南极内部发育毛德和普里兹两条新元古代晚期-早古生代(泛非期)造山带,这两条造山带中均发育大量同-后构造花岗岩类。本文系统总结了以往东南极泛非期花岗岩类的岩石学、地球化学和年代学方面的研究成果,对不同地区岩体的岩石类型、岩浆源区及形成的构造环境进行了对比研究。结果表明：除南龙达讷山为I型花岗岩外,大部分花岗岩类表现出与碰撞造山作用相关的A型(或S型)花岗岩的特征。泛非期岩浆作用与区域高级变质作用的时代吻合(600-500 Ma)。两条造山带中泛非期岩浆作用与碰撞后岩石圈减薄、岩浆底侵以及上地壳的伸展垮塌相联系,均具有碰撞造山带的构造演化特点。所以,冈瓦纳超大陆的形成很可能是通过西冈瓦纳、印度－南极陆块和澳大利亚－南极陆块等三个陆块沿着两条造山带(毛德造山带和普里兹造山带)近于同期发生拼合碰撞的结果。     

夏季西南极探空观测以及南极大陆大气垂直结构特征分析

利用第33次中国南极科学考察期间获取的中国长城站和智利Feri站以及夏季南极大陆沿岸8个世界气象组织(WMO)基准站探空资料对南极地区的大气垂直结构进行了分析,并结合NCEP和ERA-Interim再分析数据,对南极高纬度大气的表现能力进行了评估。研究发现长城站附近对流层顶的平均高度为9km,对应的温度和平均风速分别为–50℃、21m·s~(-1);对流层中部大气垂直温度递减率为–6.34℃·km~(-1);边界层平均高度为600 m,平均风速为10 m·s~(-1)。当长城站东侧存在气旋或者受极地高压控制时,对流层顶高度较低,大气垂直递减率偏小;相反当长城站西侧受气旋影响时,对流层顶高度偏高,大气垂直递减率偏大。夏季东南极沿岸对流层顶高度普遍高于西部,南极点对流层顶最低,可能与绕极气旋的生消源地存在密切的联系。在对流层顶高度、探空要素的垂直分布特征评估等方面, NCEP再分析数据比ERA-Interim再分析数据更接近观测数据真实值。     

ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极中山站至Dome A断面的适用性研究

利用2008年南极中山站至Dome A断面上观测站的近地面气象观测资料对ECMWF ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极地区的适用性进行了验证。结果表明,ERA-Interim再分析资料的气温表现明显优于FNL分析资料,其与观测的年均绝对偏差在南极大陆沿岸地区1℃,在内陆高原2℃;而FNL分析资料的气温在南极内陆高原地区较观测明显偏暖,尤其在冬季偏暖达8—10℃,表明其不能直接用于南极内陆高原气温的变化分析。FNL的地面气压与观测比较接近,逐月平均偏差仅约1 h Pa,其精度明显高于ERA-Interim再分析资料的地面气压,而后者在沿岸地区存在明显的系统性偏低。ERA-Interim和FNL的近地表风速、风向差异不显著,其与观测的年平均、季节平均绝对风速偏差在沿岸和下降风区1 m·s-1,在内陆高原约2—4 m·s-1,年平均风向绝对偏差10°。     

南海北部大陆架残留风成沙与海岸带古风成沙的对比及关系研究

广泛分布于南海北部大陆架的残留风成沙,在形态、粒度、石英沙粒表面微结构、矿物组成及浅地层剖面等方面总体上具备风成沉积特征。同时,南海北部沙质海岸多处发育的晚更新世古风成沙,在粒度、沉积构造与结构等方面亦有明显的风成沉积特征。二者构成的风沙地貌体发育具有同期性、形态有相似性、空间分布有大陆架向海岸带延伸的连续性。由此表明,南海北部大陆架与毗邻沙质海岸的沙源有同源性,沉积环境有类比性。据此可以认为,南海北部大陆架残留风成沙与海岸带古风成沙为近源沉积成因系列,二者为同期同相连续性沉积。     

新疆松湖铁矿地质特征与成矿期次划分

新疆松湖铁矿床位于伊犁地块东北部,矿体赋存于下石炭统大哈拉军山组火山碎屑岩中．目前共圈定5个矿体,L1、L2出露,IJ3、L4、L5矿体隐伏,其中L1规模最大,也是该矿床主要矿体．矿床主要矿石矿物为磁铁矿,次为赤铁矿、黄铁矿和褐铁矿．矿石构造类型主要为浸染状、块状、角砾状和条带状构造．蚀变类型主要有绿帘石化、绿泥石化、阳起石化和钾长石化．矿床形成经历了隐爆一矿浆成矿期和热液成矿期2个阶段．该矿床成因类型属于受热液作用交代改造的火山岩型铁矿．     

内蒙古达尔罕茂明安联合旗巴特敖包中奥陶世侵入岩特征及其构造意义

内蒙古自治区包头市达尔罕茂明安联合旗满都拉南部巴特敖包分布着一套古生代中奥陶世花岗岩,其岩石组合为石英闪长岩、英云闪长岩和花岗闪长岩。其岩石学、岩石地球化学反映该套岩石具典型TTG岩类特征,显示为洋壳向陆壳俯冲的产物。在在石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩中取颗粒锆石样,和谐年龄值为430.3±13.1Ma。因此,表明该区在早古生代期间确实存在一个大规模的俯冲造山作用过程。     

内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义

湖泊沉积物磁化率和粒度已被广泛地应用于古环境和古气候研究,但在不同地区两者的关系不同,一般与磁性矿物来源、种类和赋存粒级有关。查明磁性矿物来源和赋存状态是利用粒度和磁化率恢复古环境的重要基础。通过测定干旱区嘎顺诺尔GXN剖面湖泊沉积物的磁化率与粒度及两者的相关关系,结合代表性样品的岩石磁学特征,揭示此类地区湖泊沉积物磁性矿物来源和赋存状态,探讨它们在干旱区湖泊沉积物中所反映的环境变化信息。结果显示,剖面下部（200~105 cm）和上部（36~0 cm）沉积物磁化率与粗砂含量呈正相关,中部（105~36 cm）与粉砂含量呈正相关,表明磁性矿物主要富集于粗颗粒和较粗颗粒组分中。剖面下部和中部沉积物以顺磁性矿物为主,含少量亚铁磁性矿物（如磁铁矿+磁赤铁矿）,含少量顺磁性矿物;剖面上部沉积物以亚铁磁性矿物为主（如磁赤铁矿+磁铁矿）,含少量顺磁性矿物。根据嘎顺诺尔晚全新世湖泊沉积物剖面的岩性、磁化率和粒度组合特征,可将其划分为河漫滩相沉积（200~105 cm）、浅湖相沉积（105~36 cm）和滨浅湖相沉积（36~0 cm）3个阶段。该湖粒度组分中<4 μm和4~64 μm颗粒主要反映了湖泊水动力的变化,受碎屑物来源和水动力条件的控制;而河漫滩相中>64 μm粗颗粒组分的峰值是风力作用的结果。河漫滩相及滨浅湖相的磁化率高值则指示了湖面较低,水动力较强,有较多的磁性矿物随粗颗粒入湖;浅湖相的磁化率低值则指示该时期湖面较高,水动力较弱,磁性矿物随入湖粗颗粒含量的减少而降低。     

南极半岛东北部海域碎屑矿物特征与物源分析

基于南极半岛东北部海域15个表层碎屑沉积物样品和1个柱状样的碎屑矿物学分析,对该区的沉积环境与物质来源进行了相关分析。结果显示,该区碎屑矿物共有31种,其中,重矿物19种,以石榴子石、紫苏辉石、绿帘石、普通角闪石为主;轻矿物12种,以石英、斜长石、火山玻璃(褐色、无色)为主。根据矿物组合分布特征,研究区可以划分为2个碎屑物沉积区:Ⅰ区为辉石-磁铁矿-火山玻璃型,主要物质来源为南设得兰群岛及南极半岛北段火山岩与火山喷发物,冰川为其主要搬运介质和动力来源;Ⅱ区为石榴子石-绿帘石-角闪石-石英型,南奥克尼群岛物质、南极绕极环流搬运南极半岛及其附近岛屿的物质对该区沉积物均有贡献。     

哈业胡同超贫磁铁矿矿石加工技术性能的研究

选矿试验样主要按照矿区平均品位的5％-10％进行贫化配制.矿石样分别经过粗碎-中碎-细碎后,经磨矿制备入选试料,并制备化学分析、矿物成分分析样品.磁选试验前对矿石中的主要有用、有害元素进行了分析,矿石属低硫磷氟、高硅磁铁矿矿石.矿石中铁的独立矿物主要为磁铁矿,其次为赤铁矿、褐铁矿,另有微量黄铁矿.矿石矿物主要为粒状变晶结构,呈灰-灰绿色块状构造,局部呈片麻状构造.铁矿物主要呈稀疏浸染状分布.原矿真比重:3.36,堆比重:2.13.矿石加工的最终流程与验证试验条件分别为:磨矿细度:-200目占67.2％;磁场强度:120KA/m.最终精矿全铁作业回收率为73.41％,矿石中磁性铁被有效回收.从多元素分析结果看,铁精矿中硫、磷、硅、氟、钾、钠等杂质含量很低,均符合冶金要求.从物相分析看,铁精矿中铁主要为磁性铁.铁精矿质量达到C65标准.该磁选试验对原矿中磁性铁的回收率为95.93％,表明选矿效果较为理想.     

南极MIL 090070月球陨石的岩石矿物学特征

MIL 090070陨石是2009年美国南极陨石搜寻项目(ANSMET)在南极横断山脉米勒山区(Miller Range)发现的一块月球陨石,属于斜长岩质月表角砾岩。它具有典型的碎屑结构,主要由岩屑、晶屑、玻屑和细粒基质组成。岩屑以复合斜长岩质岩屑和斜长岩岩屑为主,其次为辉长岩质斜长岩岩屑、辉长岩岩屑、辉长苏长岩岩屑、辉长岩质橄长岩岩屑和橄榄辉长岩岩屑等。晶屑有普通辉石、易变辉石、斜长石、尖晶石、石英和钛铁矿等矿物。玻屑主要为斜长石质的玻屑,呈细长或弯曲条状,多具裂纹。MIL 090070陨石的矿物组成主要为斜长石（86 vol%,An92—99）、橄榄石（6 vol%,Fo53—89）、辉石（7 vol%,En25—83Fs7—43Wo2—45）,以及少量的尖晶石、钛铁矿和石英等;其中,辉石有单斜辉石和斜方辉石二种。MIL 090070陨石中橄榄石和辉石的Fe-Mn值分布明显不同于地球、火星、金星和小行星的样品,基本落在月球岩石范围。MIL 090070陨石在多期次冲击和胶结作用下,岩屑的矿物成分和粒度不断变化,岩屑类型更多样,更复杂。基于MIL 090070陨石的岩石矿物学特征、碎屑类型及结构的特征等研究,可以进一步丰富我们对月球物质的形成及月岩—月壤演化过程的认识。     

“亚喀斯特”概念与景观特征的初步探讨——以贵州为例

"亚喀斯特"作为贵州等地喀斯特生态环境的特殊组成部分,属典型的生态脆弱区,理清其概念内涵及景观特征是认识这一特殊环境的重要途径,本文拟对其概念内涵、景观特征进行初步探讨。分析认为,亚喀斯特是介于一般典型喀斯特与非喀斯特间的另一种地貌景观,三者在岩层特性、地貌发育、景观特征及生态环境效应若干方面均存在显著差异。构成亚喀斯特的岩性主要是不纯碳酸盐岩(如泥质白云岩、泥质灰岩)及碳酸盐岩与非碳酸盐岩组合的夹层,岩石含泥质成分高,洞穴分布极少,地下水资源模数较大;地貌以丘陵谷地、浅中丘、浅切割低中山为主,地形起伏较缓;成土母质丰富,土层较厚,宜农耕地较多,农用价值相对较大,但同等条件下土壤侵蚀量较高;植被生长茂盛、覆盖度高,生态环境相对较好。     

南极陨石研究的启示Ⅹ:南极陨石的居地年龄

到目前为止 ,陨石学者已考察了约 2 5 0 0km2 的南极蓝色冰区 ,并在南极冰盖不同的地区回收到约 30 0 0 0个陨石样品。在过去 2 0年 ,主要根据36Cl或1 4 C的浓度测定了几百个南极陨石的居地年龄。每个搁浅区的陨石显示不同的居地年龄分布 ,并提供陨石局部堆积机制的信息 ,在蓝色冰表面南极陨石的密度取决于许多因素 ,如陨石的降落率、冰的消融率、雪的堆积率等。大多数南极陨石的居地年龄范围从小于 1 0ka到 1 0 0 0ka ,Yamato山地冰区陨石的居地年龄可高达 2 0 0ka,而LewisCliff及AllanHills陨石的居地年龄分别高达 5 0 0ka和 1 0 0 0ka,新近发现两个陨石的居地年龄分别为 2Ma及 2 .35Ma,表明它们深埋于靠近冰川底部 ,且冰流率比表面低得多 ,同时也表明陨石堆积进入目前的搁浅区至少始于 2Ma以前 ,这与东南极冰盖为稳定和持续性假设是一致的。陨石的居地年龄是确定陨石历史的一个重要参数 ,同时也可用以估计陨石的搬运时间及平均风化寿命。