南海神狐海域富Fe碳酸盐岩烟囱矿物学和地球化学的研究

<正>冷泉碳酸盐岩广泛分布在世界各地的主动或被动大陆边缘,它是冷泉区渗漏的甲烷与海水中硫酸根离子发生甲烷厌氧氧化和硫酸盐细菌还原作用的产物,详细记录海底流体的渗漏情况。因此,利用冷泉碳酸盐岩中的矿物组成、元素含量以及C、O、Fe同位素特征示踪碳酸盐的沉淀氧化还原环境、海底流体来源及其流体活动、探讨天然气水合物存在的可能性具有非常重要的作用。南海北部陆坡是天然气水合物发育的理想场所,已发现水合物发育的地质、地球化学和生物证据。2007年,广州海洋地质调查局在神狐海域     

西藏岗巴地区晚白垩世冷泉碳酸盐岩地球化学特征及其对流体来源及沉积环境的示踪

冷泉碳酸盐岩是海底冷泉流体活动的重要标志,其地球化学特征记录了过去流体活动的信息。西藏岗巴地区晚白垩世沉积地层中发育有冷泉碳酸盐岩,为了探究其形成的流体来源及沉积环境,开展了野外观察、岩石学、矿物学、地球化学研究。该区岗巴剖面冷泉碳酸盐岩以结核状产于灰黑色页岩中,碳酸盐矿物主要为泥微晶方解石,含少量草莓状黄铁矿,δ13CV-PDB为-17.0‰~-7.2‰,表明碳源可能与甲烷渗漏冷泉活动有关。稀土元素分布模式呈中稀土富集特征,经La校正后显示无Ce异常,指示了冷泉碳酸盐岩形成于弱缺氧的沉积环境中。西藏岗巴地区碳酸盐岩结核的发现及其地质地球化学特征是该地区晚白垩世冷泉甲烷渗漏活动发育的有力证据,对古冷泉流体来源及沉积环境特征的探讨将为恢复古冷泉活动提供重要线索。     

南海北部冷泉碳酸盐岩研究进展及其对大洋钻探选址的指导意义

冷泉系统在大陆边缘海域中广泛发育，我国的南海北部海域因其独特的地质条件成为了研究冷泉系统的天然实验室。在冷泉系统中，由于甲烷厌氧氧化作用的存在，极大地促进了碳酸盐岩等自生特征矿物的形成。而自生碳酸盐岩继承了冷泉环境中的地球化学特征，是记录冷泉活动信息的优良载体。近十几年以来，国内外科学家对南海北部冷泉碳酸盐岩进行了大量的研究，取得了一系列的成果，但有关南海北部碳酸盐岩最新研究成果的整体认识和未来的研究方向仍缺乏相应的汇总分析。因此，本文对近年来南海北部冷泉碳酸盐岩的相关研究成果进行了综述。目前研究主要关注冷泉碳酸盐岩的成岩过程及其环境影响，包括流体来源、氧化还原环境、元素循环等，而有关冷泉活动对全球变暖和碳循环影响的研究较少；同时大多研究基于单一期次的冷泉活动，有关地质历史时期的冷泉活动鲜有报道。本文在对已有研究基础上进行综述，认为未来需要在南海北部合适的区域进行大洋钻探，重建地质历史时期以来的冷泉活动，探讨其对全球变暖和碳循环的影响。基于前期的工作成果，笔者认为琼东南海域和东沙海域冷泉区是对地质历史时期冷泉活动进行深入研究的理想区域。     

南海北部甲烷渗漏系统环境变化的碳、氧同位素记录

冷泉碳酸盐岩记录了甲烷渗漏活动和流体组分随时间的变化过程,对示踪冷泉系统沉积环境变化具有非常重要的意义.对南海北部获取的冷泉碳酸盐岩进行了碳、氧同位素剖面研究,并对南海北部冷泉碳酸盐岩的碳、氧同位素变化范围进行了统计分析.研究结果及已发表的δ13C和δ18O剖面数据表明,南海北部冷泉碳酸盐岩剖面的δ13C和δ18O之间普遍存在相关性,相关系数R2最高可达0.933 1.经统计,南海北部冷泉碳酸盐岩样品δ13C和δ18O均具有较大的变化范围,其最大变化分别为34.50×10-3和5.89%(Vienna Pee Dee Belemnite,V-PDB).冷泉碳酸盐岩δ13C和δ18O的相关性特征可能指示了初始流体的变化、后期矿物形成/重结晶作用、渗漏系统较为复杂或者成岩作用等环境变化信息.对不同碳酸盐岩样品来说,δ13C的变化主要由海水的参与程度决定,而δ18O的变化可能与温度和Mg元素参与方解石沉淀的程度有关.      

南海北部烟囱状碳酸盐岩记录的冷泉流体活动演化特征研究

冷泉碳酸盐岩是冷泉渗漏活动的重要产物之一,它记录了冷泉流体的来源、其活动演化特征和沉积环境等。通过对南海北部东沙海域Site3站位采集的三个烟囱状冷泉碳酸盐岩的矿物成分、碳氧同位素及碳酸盐岩中黄铁矿硫同位素的研究,确定了冷泉渗漏可能的流体来源,结合烟囱状碳酸盐岩独特的形貌特征,探讨了研究区冷泉流体的活动演化特征。烟囱A为环状,外环直径16 cm,中央流体通道直径5 cm;烟囱B呈底部直径8 cm的实心锥形;烟囱C也为环状,外环直径20 cm,中央流体通道直径12 cm。三个烟囱都具有较负的碳同位素组成(δ~(13)CVPDB值低至–55.7‰)和较正的氧同位素组成(δ~(18)OVPDB值高达5.4‰)特征。研究认为,甲烷是该海域冷泉渗漏流体的主要烃类来源,其中沉淀烟囱C的冷泉流体中很可能存在水合物分解释放流体的加入。三个烟囱状碳酸盐岩的外层相比于内层,普遍具有δ~(13)C值高、δ~(18)O值低、δ~(34)S值高的特征,认为这是由于烟囱状碳酸盐岩从外至内形成过程中沉积空间逐渐受到限制导致流体渗漏强度增强而造成的。综上所述,烟囱状冷泉碳酸盐岩因其独特的形态结构,是冷泉流体渗漏特征在时间和空间上变化的优良记录者。     

南海台西南区碳酸盐岩矿物学和稳定同位素组成特征——天然气水合物存在的主要证据之一

南海台西南区是中国南海中天然气水合物赋存的最有利场所。研究表明,该区的碳酸盐岩主要以结壳、烟囱的形式出现,结壳的裂隙或孔洞中常常充填有淡黄-白色的文石晶体。碳酸盐岩中自生碳酸盐矿物主要为文石、高镁方解石,少量白云石、铁白云石和菱铁矿。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,文石主要呈针状、长柱状、放射束状,高镁方解石呈颗粒状。碳酸盐岩的碳同位素δ13C值主要在-56·878‰~-32·829‰PDB之间,大多数小于-40‰PDB,显示了生物甲烷成因碳源的特征;氧同位素δ18O值在2·1875‰~5·045‰PDB之间,主要在4‰PDB以上,这种较重的氧同位素比值表明,天然气水合物分解产生的富18O水体可能是碳酸盐岩沉淀的流体源。矿物学和碳氧稳定同位素研究表明,南海台西南区的碳酸盐岩为细菌性甲烷成因碳酸盐岩,可能与天然气水合物有关,显示了该区水合物存在的可能性很大。     

南海北部冷泉碳酸盐岩矿物微形貌及其意义探讨

主要通过南海北部冷泉碳酸盐岩的扫描电子显微镜观察,发现该区结核状碳酸盐岩具有微孔结构,这些微孔可能是甲烷渗漏的通道,并且结核状碳酸盐岩矿物堆积较为紧密;碳酸盐矿物的微形态呈近菱形、菱形、球状、丝状、短柱状、卵状等形态或集合体,其中球状碳酸盐具有微生物结构,由蠕虫状或丝状矿物组成,其他几种微形貌的碳酸盐矿物由纳米级的微晶颗粒组成.碳酸盐集合体微形貌和微晶颗粒在形态和大小上与甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原菌差别较大,由此推测在其沉淀过程中这两种细菌可能只是提供了物质基础,而其沉淀作用则与纳米细菌密切相关.在南海北部冷泉碳酸盐岩中还发现了结晶程度不同的碳酸盐矿物连续生长的现象,以及一些未知的蘑菇状和管状矿物.     

天然气水合物沉积环境的自生矿物特点及其在南海的发育情况

天然气水合物沉积环境出现的岩石矿物主要为碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等。自生碳酸盐岩的典型特点为极负的δ13CPDB值（最低可达-70．0‰）、正的δ18OPD。值（＋2．5‰-＋6．5‰），碳酸盐矿物主要为镁方解石、文石、白云石和菱铁矿。黄铁矿以霉球状、条状为主。石膏则主要为自形晶体，透明。此类自生岩石矿物与甲烷厌氧氧化过程或水合物的形成效应有关。南海沉积物中出现的自生碳酸盐岩、黄铁矿和石膏，其特点与水合物沉积环境中的十分类似，预示了南海可能存在有利于水合物成藏的地球化学过程。     

海底天然气渗漏系统微生物作用及冷泉碳酸盐岩的特征

海底天然气渗漏系统是全球海洋环境中广泛分布的自然现象。部分渗漏天然气通过细菌作用转变为二氧化碳,同时海水硫酸盐被还原为硫化氢, 与孔隙水中的钙和铁结合而沉淀冷泉碳酸盐岩。冷泉碳酸盐岩的常见矿物有微晶方解石、文石、白云石和黄铁矿。冷泉碳酸盐岩常发育一些特殊的组构, 如黄铁矿环带结核、溶蚀面、平底晶洞、凝块和向下生长的叠层石组构等。碳酸盐岩特别负的δ13C值指示碳来源于生物成因的甲烷, 而18O富集可能与天然气水合物的分解有关。冷泉碳酸盐岩中黄铁矿的δ34S值低于海水的, 这指示硫来源于微生物还原的海水硫。冷泉碳酸盐岩中的生物标志化合物及其极负的δ13C值指示微生物的生命代谢活动。     

南海北部陆坡西部海域“海马”冷泉甲烷渗漏及其海底表征

2015年3月"海马"号遥控无人潜水器(ROV)在南海北部陆坡西部海域首次发现活动冷泉,并命名为"海马"冷泉,此后中国地质调查局广州海洋地质调查局先后组织了3个航次,对"海马"冷泉开展进一步勘查和研究。本次研究在综合分析4个航次调查数据的基础上,初步阐述"海马"冷泉的分布范围、地形地貌、生物群落、自生碳酸盐岩和流体活动等特征。总体而言,"海马"冷泉区地势平缓,气体渗漏现象非常发育,是以CH4为主要气体渗漏形成的活动冷泉区,且气体渗漏活动具有时空迁移性。气体碳同位素组成表明,海马冷泉区的CH4为混合成因气,且以微生物成因为主;"海马"冷泉区发育有多种类型的化能自养冷泉生物群落,冷泉区种类丰富,目前已报道了多个冷泉生物新种。这些发现为研究南海北部陆坡西部海域天然气水合物分解及其环境效应、冷泉生物生命起源与演化和南海与印度洋及太平洋物种迁移贯通等科学问题提供重要依据。     

我国中西部前陆盆地的特殊性和多样性及其天然气勘探

通过对我国中西部前陆盆地构造特征、大地构造背景、地球物理特征的理论研究和典型前陆盆地的详细解析,系统分析了我国中西部前陆盆地的发育特征和特殊性。强调晚二叠世以来大小不一、形态各异的多块体小型克拉通的聚合碰撞作用是导致中西部前陆盆地群形成的基本动力学过程：这些小型克拉通的多块体聚合碰撞造就了中西部前陆盆地的特殊性和多样性。同时,明确提出中西部盆地的基本特点是“两期三类前陆盆地”,即海西一印支期前陆盆地和喜山期前陆盆地,三类指海西一印支期的周缘前陆盆地和弧后前陆盆地、喜山期再生前陆盆地。根据前陆盆地的盆地结构和演化特征,又将中西部的前陆盆地划分为4种组合形式,即叠合型组合、改造型组合、早衰型组合和新生型组合。综合论述了不同时期不同类型前陆盆地构造对天然气聚集的五大控制作用。     

铀钍的地球化学及对地壳演化和生物进化的影响

本文论述了在含挥发份和贫挥发份条件下Ｕ、Ｔｈ的迁移行为及其对地球和行星演化的影响,并阐述了造成地球独特地质演化历史的原因。提出了Ｕ、Ｔｈ在地球中的迁移模式以及该模式对地壳形成、演化的控制作用和对生物发展演化的可能影响。     

从榴辉岩与围岩的关系论苏鲁榴辉岩的形成与折返

位于华北和扬子两板块碰撞带中的苏鲁榴辉岩形成的温压条件不但是超高压，而且是高温。榴辉岩的PTt轨迹表明其为陆-陆磁撞俯冲带的产物。榴辉岩的区域性围岩花岗质片麻岩为新元古代同碰撞期花岗岩，榴辉岩及其他直接围岩皆呈包体存在于其中，并见新元古代花岗岩呈脉状侵入榴辉岩包体中。区域性围岩新元古代花岗岩的锆石中发现有柯石英、绿辉石等包裹体，表明新元古代花岗岩的组成物质也经受过超高压变质作用，且榴辉岩与围岩新元古代花岗岩的锆石U-Pb体系同位素年龄基本相同。但新元古代花岗岩所记录的变质作用和变形作用期次（或阶段）却少于榴辉岩。椐上述可得如下推断：超高压榴辉岩与新元古代花岗岩岩浆是同时在碰撞带底部（俯冲板块前部）形成的；榴辉岩的第一折返阶段是由新元古代花岗岩岩浆携带上升的，其第二折返阶段是和新元古代花岗岩一起由逆冲及区域性隆起而上升，遭受剥蚀。     

青藏高原综合观测研究站的回顾与展望

中国科学院青藏高原综合观测研究站从１９８８年建站到１９９８年以来,在各个方面均取得了长足的发展,横向生产性项目的开展和完成不仅解决了部队和地方的实际问题,而且缓和了观测研究站在运行过程中所面临的经费严重不足的问题,同时也为我所冻土专业研究人员提供了在生产中实践的机会,在基础理论研究方面,承担了国家攀登计划项目,国家基金项目,中国科学院重点项目和中国科学院冰冻圈专项项目等的研究工作,在多年冻土变化,     

Wavelets and the Generalization of the Variogram

The experimental variogram computed in the usual way by the method of moments and the Haar wavelet transform are similar in that they filter data and yield informative summaries that may be interpreted. The variogram filters out constant values; wavelets can filter variation at several spatial scales and thereby provide a richer repertoire for analysis and demand no assumptions other than that of finite variance. This paper compares the two functions, identifying that part of the Haar wavelet transform that gives it its advantages. It goes on to show that the generalized variogram of order k=1, 2, and 3 filters linear, quadratic, and cubic polynomials from the data, respectively, which correspond with more complex wavelets in Daubechies's family. The additional filter coefficients of the latter can reveal features of the data that are not evident in its usual form. Three examples in which data recorded at regular intervals on transects are analyzed illustrate the extended form of the variogram. The apparent periodicity of gilgais in Australia seems to be accentuated as filter coefficients are added, but otherwise the analysis provides no new insight. Analysis of hyerpsectral data with a strong linear trend showed that the wavelet-based variograms filtered it out. Adding filter coefficients in the analysis of the topsoil across the Jurassic scarplands of England changed the upper bound of the variogram; it then resembled the within-class variogram computed by the method of moments. To elucidate these results, we simulated several series of data to represent a random process with values fluctuating about a mean, data with long-range linear trend, data with local trend, and data with stepped transitions. The results suggest that the wavelet variogram can filter out the effects of long-range trend, but not local trend, and of transitions from one class to another, as across boundaries.     

东南沿海及南海新生代火山作用与南海的形成演化

中国东南沿海地区和南海海域新生代火山岩系列、类型和SrNd同位素特征十分相似,具有板内玄武岩的特征。根据南海扩张时代,将新生代的火山岩划分为扩张期前、扩张期和扩张期后3大阶段,并利用原生岩浆推导了软流圈岩石圈的一些深部作用特征。扩张期前（接近扩张期）和扩张期软流圈顶部埋深较浅。从扩张期前（接近扩张期）到扩张期软流圈顶部埋深变浅,隙间熔浆增加,原生岩浆的演化具有前进式裂谷火山作用的演化序列,岩石圈扩张速率变大。从扩张期到扩张期后（直至第四纪）,软流圈顶部埋深逐渐变深,隙间熔浆减少,原生岩浆的演化表现出后退式裂谷火山作用的序列,岩石圈扩张速率逐渐变慢。新生代火山作用显示出的深部作用特征与南海的扩张和闭合一致,这为我们提供了南海形成和演化的深部作用证据。     

论晚期共和古湖时代、演化过程及其与地壳运动和黄河发育的关系

青海共和盆地,是青藏高原东北部晚新生代期间形成的北西西—南东东走向构造盆地,由西北部的茶卡小内流盆地,中部非典型的达连海内流盆地和东南部被黄河及其支流深深切割的外流盆地三部分组成.该盆地中充填了上、下两套厚度普遍均在200～300 m间,而最厚部分可达500～600 m的相互叠置的共和组与曲沟组河湖相地层.由这两套湖相地层所重建的古湖被分别称为早期和晚期共和古湖.本文重点讨论的是基于共和组湖相地层而重建的晚期共和古湖.石英热活化法ESR测年结果表明,湖相共和组地层开始形成于(4.31±0.40)Ma之前,持续到(2.58±0.20)Ma/(2.54±0.20)Ma之后的上新世时期.以尕玛羊曲村附近为顶点的黄河扇三角洲相两套均厚逾200 m砾石层中之上砾石层,形成于(3.15±0.30)—(3.07±0.30)Ma之间,其前缘水下三角洲相砾石层为(2.91±0.25)Ma,而来自北部山前的同期洪积砾石层则为(2.97±0.27)Ma,表明晚期共和古湖在(3.07±0.30)Ma与(2.91±0.15)Ma之间的上新世晚期达到其最盛期.此时,湖面高度达到其最大值海拔(3160±10)m左右,古湖是一个面积近7000 km2、深逾300 m的大型外流的淡水深湖.黄河在尕玛羊曲附近注入古湖,并由盆地东北角的尕海以东流出,经唯一通道古多隆河流入贵德古湖.当古湖面上升到超过共和与贵德两盆地的基岩分水岭时,黄河在现今的龙羊峡位置切割出新的河道——龙羊峡,从而导致了早更新世初古多隆河因"截弯取直"而非"溯源侵蚀"被废弃,开始了黄河逐步下切、T21到T16形成与共和古湖逐渐消亡的过程.共和古湖经历了茶卡盆地开始与古湖主体分离,中部湖区与东南部湖区分离、排干和东南部湖区被完全泄空等3个阶段.这一过程是随着中国区域地壳运动性质发生的根本性变化而发生的.此时,共和盆地及邻近盆地,甚至中国第一、二大地势阶梯上的大多数盆地,除银川—河套盆地与汾渭盆地等个别盆地外,都由差异性升降的盆-山运动转为整体性的隆升运动.发生于共和盆地的这一运动,曾被徐叔鹰等命名为"恰卜恰(共和)运动",只是其所指的时代为中更新世晚期.但这一名称被李吉均等改称为"共和运动",作为青藏运动的延续,意指黄河于10或15万年前因该运动而切穿龙羊峡,溯源至共和盆地.作者建议保留原"恰卜恰(共和)运动"的名称与基本含义,而该运动发生时间的争议仍待今后进一步深入研究解决.     

四川盆地中生代地热特征与前陆盆地构造、沉积作用

沉积盆地热体制与油气资源勘探有着密切的联系.基于石油钻井的Ro数据,采用古地温梯度法恢复了四川盆地钻井的最高古地温.结果显示,四川盆地西部、川东南和川东北的钻井,顶部的剥蚀量在3 700 m左右,盆地中部的剥蚀量约3 100 m.钻井古地温梯度在13.2～24.5℃/km之间,古热流在31.2～60.1 mW/m2之间...