华北克拉通中部造山带中条山地区古元古代盆地演化

对华北克拉通中部造山带南部中条山地区古元古代中条群和担山石群岩石组合及地层详细调查研究,认为中条群为一套由粗碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩组成的多旋回沉积岩,变质砂岩地球化学特征显示,中条群经历了早期相对稳定到后期较活跃的转变。结合前人碎屑锆石年龄、源区特征和火山岩夹层年龄得出,中条群形成于2.1 Ga左右的活动大陆边缘弧后盆地。担山石群为一套砾岩-砂岩组成的磨拉石建造,碎屑锆石年龄显示,担山石群形成于1.85 Ga左右的碰撞造山阶段的前陆盆地内。结合前人研究,认为中条山地区古元古代盆地演化模式为,约2.1 Ga开始,西部陆块的前导洋向东部陆块活动大陆边缘之下持续俯冲,东部陆块西缘活动大陆边缘弧后盆地沉积了中条群,约1.85 Ga开始,东部陆块与西部陆块之间的大洋闭合,陆陆碰撞开始,中条群发生挤压褶皱变形,陆壳加厚及随后的快速抬升和剥蚀形成前陆盆地的担山石群磨拉石。中条山地区古元古代弧后盆地向前陆盆地的转化支持华北克拉通最初西部陆块向东俯冲,经历了约1.85 Ga的东、西陆块碰撞并最终克拉通化的演化模式。     

中条山铜矿峪变质火山岩的时代、构造背景及对成矿的制约

中条山绛县群变质火山岩是铜矿峪铜矿的赋矿岩石,其形成的年龄期次还没有很好的限定,构造背景还存在很大的争议。本文确定了变质石英斑岩的形成年龄为(2179±7)Ma,变质酸性火山岩的形成年龄为(2142±11)Ma,建议重新划分铜矿峪变质火山岩的层序,自下而上分别为变质石英斑岩(骆驼峰组)、变质基性火山岩(西井沟组)和变质酸性火山岩(竖井沟组)。其中铜矿峪铜矿主要赋存于骆驼峰组变质石英斑岩中。变质石英斑岩具有后碰撞花岗岩的特征,形成于由挤压向伸展转变的环境,其εNd(t)值为–2.21~–2.15,两阶段Nd模式年龄TDM2为2.75~2.79 Ga。变质酸性火山岩具有A2型花岗岩的特征,其εNd(t)值为–1.59~–0.94,两阶段Nd模式年龄TDM2为2.63~2.69 Ga,与变质石英斑岩一样都是由老地壳再造而来。变质基性火山岩富集LREE、LIL及HFS等元素,具有Nb、Ta的负异常,无明显的Ti负异常,部分样品具有Zr、Hf的正异常,具有受陆壳混染的大陆玄武岩特征,形成于伸展的构造背景。推测中条山—吕梁山在古元古代可能为华北克拉通古陆块的边缘,具有从造山到造山后伸展的复杂演化过程。铜矿峪斑岩型铜矿形成于陆块边缘由挤压转变到伸展的构造背景。     

华北克拉通中部造山带早元古代盆地演化

华北克拉通中部造山带被认为是由东、西部陆块碰撞而产生的陆陆碰撞带。然而,关于两个陆块碰撞的时间以及方式还存在着争议。其中一个模式认为俯冲方向是向西的,两个陆块最终碰撞的时间是在2.5Ga左右,而另一个模式则认为俯冲方向是向东的,并且存在着2.1Ga和1.85Ga两期碰撞事件,第三个模式则认为俯冲方向是向东的,而最终的碰撞拼合发生在1.85Ga左右。近几年来,对于中部造山带中浅变质表壳岩系的研究取得了很大进展,为解决以上争议提供了进一步的资料。根据岩石组合和表壳岩中的不整合接触关系,位于中部造山带中段五台杂岩中的滹沱群和吕梁杂岩中的野鸡山群被分成了上下两个部分。其中,两个群的下部以及位于中部造山带南段中条杂岩中的绛县群和下中条群主要由类似于弧后盆地沉积的变质碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩组成,而滹沱群和野鸡山群的上部以及上中条群和担山石群的岩石组合则是类似于山前磨拉石建造的变质砾岩和砂岩。来自于这些浅变质碎屑岩中碎屑锆石的年龄为我们提供了源区以及最大沉积年龄的信息。滹沱群和野鸡山群中的碎屑锆石具有两个峰值年龄,2.5Ga和2.15Ga,它们分别对应于中部造山带中段两期重要的岩浆事件。中条杂岩中的碎屑锆石年龄图谱则较为复杂,除了具有2.5Ga和2.15Ga这两个峰值,还具有2.7Ga这个较低和较老的峰值,这些较老的锆石可能来自中部造山带最南端太华杂岩中的古老岩石。弧后盆地沉积中最年轻的碎屑锆石年龄在2.1Ga左右,而山前磨拉石中最年轻的碎屑锆石在1.85Ga左右。结合前人的研究成果,我们给出了一个华北克拉通中部造山带早元古代沉积盆地的演化模式。从2.1Ga左右开始,一系列弧后盆地在"安第斯型"大陆边缘弧之后产生,在之后的东西陆块碰撞过程中他们成为了中部造山带的一部分。从1.85Ga左右开始,东西陆块沿着中部造山带碰撞,导致了陆壳加厚以及随后的快速抬升和剥蚀,从而形成了周缘前陆盆地中的山前磨拉石建造。发生在早元古代晚期的由弧后盆地向周缘前陆盆地的转化支持了华北的最终克拉通化发生在1.85Ga的构造演化模式。     

华北克拉通古元古代地层划分与对比

华北克拉通古元古代地层分布广泛,主要集中于胶辽吉带、中部带和西部孔兹岩带三个带状区域。近年来华北克拉通古元古代地层研究取得了很大的进展,根据作者的研究和前人的大量工作,本文对华北克拉通主要的古元古代地层的组成、时代、形成的构造背景等进行了总结。发现华北克拉通古元古代底部2.47～2.35Ga间的地层普遍缺失,反映了华北克拉通地质演化历史上的一个静寂时期。～2.3Ga在华北克拉通中条山及鲁山等地发育了少量的冷口变质火山岩以及上太华岩群变质地层。大量的年代学资料表明华北克拉通以往认为时代大致始于2.5Ga的滹沱群、甘陶河群、辽河岩群、绛县群、中条群等众多地层实际年龄多集中在2.2～1.9Ga之间,而且大多数地区所划分的不同的古元古代地层在时间上是并置或叠合的,没有新老或上下关系,仅在中条山地区和五台地区的古元古代地层具有从老到新连续演化的特征。目前,古元古代早期2.4～2.3Ga的地层研究程度还不高,形成的构造背景存在岛弧和裂谷两种不同的认识,我们倾向于活动大陆边缘环境,推测在鲁山-华山-中条山-吕梁山一带存在古元古代早期的岛弧与活动大陆边缘的相互作用。2.2～1.9Ga这一阶段的地层除孔兹岩系外,通常为变质火山-沉积岩系,且火山岩基本都具有双峰式火山岩特征,表明它们应该形成于伸展环境,但对伸展的机制还存在裂谷与弧后盆地的争议,根据作者等的工作本文倾向于它们形成于陆内裂谷环境,反映了华北克拉通可能从2.2Ga开始经历了强烈的伸展活动,最终导致了原有基底的裂解。     

辽吉古元古代造山带的地层单元划分与构造属性

辽吉古元古代造山带位于华北克拉通东部,造山带的沉积构造背景和地层格架长期存在争议。最近的研究表明,辽吉古元古代造山带的沉积环境为一活动大陆边缘弧后盆地,经历了早期弧后盆地扩张和晚期盆地收缩-俯冲-造山的演化过程。北辽河群的浪子山组—里尔峪组(含老岭群达台山组)与南辽河群的里尔峪组和老岭群的蚂蚁河组应是同时异相的产物,前者沉积在弧后盆地大陆边缘一侧,以陆缘碎屑沉积为主夹少量酸性火山岩;后者发育在弧后盆地岩浆弧一侧,火山作用强烈。集安群(荒岔沟组和大东岔组)和南辽河群的中上部(南高家峪组—大石桥组)所构成的孔兹岩系为弧后盆地收缩-俯冲阶段的沉积建造(相当于弧前构造背景),遭受了~1.9 Ga的变质作用,并被~1.9 Ga的石榴石花岗岩侵入。河栏—草河口地区的"大石桥组一段"为一套大理岩夹变质基性火山岩的沉积建造,变质基性火山岩和变质基性岩脉均具有岛弧拉斑玄武岩特征,形成于弧后盆地的构造背景。依据其中基性火山岩~1.87 Ga的SHRIMP锆石U-Pb年龄,推测其为弧后盆地俯冲收缩阶段的产物。狭义的盖县组及其相当地层的碎屑锆石反映出大量古元古代的年龄信息,太古宙年龄信息相对较少,故推测物源区主要来自南侧的岩浆弧,所谓的"狼林地块"不是一个太古宙陆块,而主要表现为一条古元古代岩浆弧。     

华北克拉通中元古代裂解事件:以渣尔泰-白云鄂博-化德裂谷带岩浆与沉积作用研究为例

华北克拉通存在三个主要的中元古代裂谷带,从南到北分别为熊耳裂谷带、燕辽裂谷带以及渣尔泰-白云鄂博-化德裂谷带。其中熊耳群中火山岩的峰期年龄为1780~1750Ma,其上还有形成于被动大陆边缘的五佛山群、汝阳群以及官道口群。中北部的燕辽裂谷带包括长城系、蓟县系和青白口系,其中长城系团山子组和大红峪组火山岩的年龄分别为~1640Ma和1626~1622Ma,蓟县系高于庄组、雾迷山组和铁岭组凝灰岩的年龄分别为1560Ma、1485Ma和1437Ma,而下马岭组凝灰岩年龄为1366~1380Ma。北缘渣尔泰-白云鄂博-化德裂谷带中渣尔泰群书记沟组玄武岩年龄为1743Ma,阿古鲁沟组酸性火山岩年龄为~810Ma,白云鄂博群尖山组中基性火山岩年龄为1728Ma,化德群比鲁特组火山碎屑岩年龄为1515Ma。中元古代岩浆事件除了裂谷带中的火山作用外,还包括三期基性岩墙群(~1780Ma太行-吕梁岩墙群、~1730Ma密云岩墙群和~1620Ma泰山岩墙群)以及1.76Ga到1.65Ga非造山岩浆组合(斜长岩-环斑花岗岩体-A型花岗岩)。中元古代中期,华北克拉通北缘发育了基性岩席(墙)、A型花岗岩以及碳酸岩脉,双峰式岩浆作用说明华北北缘在中元古代中期经历了裂谷作用,与哥伦比亚超大陆的最终裂解有关,并且与白云鄂博巨型REE-Nb-Fe矿床的形成具有成因上的联系。华北克拉通北部两个裂谷带中的地层具有可以对比的层序以及时代,而中元古代中期辉绿岩墙、A型花岗岩以及碳酸岩脉可以与其它克拉通同时期的非造山岩浆作用对比,证明华北克拉通经历了哥伦比亚超大陆的最终裂解。古地磁数据已经证明在哥伦比亚超大陆时期Siberia、Laurentia、Baltica、Amazion以及华北克拉通是连接在一起的,而北缘中元古代中期大陆裂谷相关岩浆岩的发现也说明它是与另一个古大陆相连的。华北克拉通南缘熊耳火山岩的构造背景到底是大陆裂谷还是大陆边缘弧则关系着其是与另一个克拉通相连还是面向大海,这需要我们进一步深入研究。     

华北克拉通南部古元古界熊耳群大古石组碎屑岩的地球化学特征及其地质意义

华北克拉通南部熊耳—中条拗拉谷中广泛发育的古元古界熊耳群火山岩,是华北克拉通结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩主要分布在大古石组及马家河组,仅占地层总厚度的43%。本文从沉积学角度,探讨熊耳群火山岩的形成环境及其构造背景。底部大古石组碎屑岩主要由一套砂砾岩、砂岩和泥质岩组成。其岩相学特征表明大古石组自下而上的沉积相为河流相—湖泊相—河流相。自下而上对比大古石组剖面中碎屑岩的地球化学数据(Sr、Ga、V)及相应比值(Sr/Ba、Th/U、Zr/Rb),认为大古石组碎屑岩以陆相沉积(河流相和湖泊相)为主,但中后期伴有海侵作用。通过对其泥质岩的主、微量元素地球化学特征的研究,认为大古石组碎屑岩主要来源于花岗质成分,但混有一定量的基性物质;源岩以太古宙地层为主,可能有古元古代地层的加入,经历了中等程度的风化作用,并快速堆积形成的。大古石组碎屑岩形成于被动大陆边缘环境,代表了古元古代末华北克拉通伸展—裂解事件的开始;熊耳群火山岩则是在被动大陆边缘的裂谷环境发育形成的。     

华北克拉通南缘栾川群的形成时代、物源及其对区域构造演化的意义：锆石U- Pb年代学和Hf同位素制约

栾川群沿秦岭造山带和华北克拉通两大构造单元的结合部分布,其时代归属和构造意义长期存在争议。本文从锆石U-Pb年代学和Hf同位素角度对栾川群进行物源分析和区域对比分析,为合理地理解华北克拉通南缘晚前寒武纪构造演化提供重要证据。栾川群上部大红口组浅变质粗面岩的结晶年龄为854±8Ma,成因以古元古代晚期陆壳物质的再循环或改造为主。栾川地区栾川群变碎屑岩中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄和大红口组浅变质粗面岩及相关侵入岩的结晶年龄限定栾川群沉积时代在917～844Ma,属于新元古代青白口纪。白术沟组中上部、煤窖沟组和鱼库组变碎屑岩的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征一致,碎屑锆石U-Pb年龄集中在1.85～1.10Ga之间,北秦岭地体是最可能的物源区;Hf两阶段模式年龄(T_(DM2))为1.33～2.92Ga,揭示源区经历了～1.45Ga、～1.8Ga、～2.1Ga和～2.5Ga四期元古代陆壳增生。栾川群白术沟组下部和白术沟组中上部至鱼库组之间截然不同的碎屑锆石年龄谱图表明白术沟组沉积期间物源区由华北克拉通转变为北秦岭块体,沉积构造背景由被动大陆边缘转化为碰撞造山和后碰撞伸展环境。北秦岭地体原来应属于华北克拉通的一部分,至少在华北克拉通南缘至东缘地区曾存在与北秦岭地体类似的中、新元古代构造带。该构造带强烈地参与了Columbia超大陆裂解和Rodinia超大陆汇聚及裂解过程,在新元古代早期与华北克拉通曾短暂的拼合并造山,转变为华北克拉通周缘沉积盆地的主要物源供给区。     

中条山地区前寒武纪地层同位素年龄及其意义

中条山地区位于华北地台南部,涑水群杂岩构成本区结晶基底,其上为绛县群,中条群、西洋河群等前寒武纪地层。绛县群变超钾质火山岩系,全岩Sm-Nd等时线同位素年龄为2.63±0.10(Zσ)Ga;铜矿峪铜矿容矿钙碱性变火山一次火山岩系,原生锆石U-Pb等时线同位素年龄为2.182±0.015Ga;铜矿峪铜矿容矿钙碱性变火山一次火山岩系和胡一篦型层控铜矿床容矿热液沉积岩系,全岩Rb-Sr等时线同位素年龄分别为1.778±0.027Ga和1.832±0.026Ga。前两者代表超钾质火山岩系及钙碱性火山一次火山岩系形成时代,后者反映区域变质作用时代。根据前人Rb-Sr等时线同位素年龄研究资料,西洋河群安山岩系形成于1.454±0.05Ga。     

北祁连永登石灰沟奥陶纪硅质岩地球化学特征及大地构造意义

北祁连造山带位于华北板块西南缘,是中一南祁连微板块与华北板块碰撞形成的加里东造山带。永登石灰沟位于北祁连东段,跨奥陶纪岛弧构造带。永登石灰沟一带奥陶系主要分布中堡群,其主要为中基性火山岩、火山碎屑岩夹硅质岩、大理岩、板岩及变质砂岩。硅质岩的沉积地球化学研究表明,与岛弧火山岩共生的硅质岩为生物成因,形成于大陆边缘盆地的构造背景。但硅质岩稀土元素特征反映其受陆源影响不明显,为远离陆源的深水盆地沉积。推测北祁连奥陶纪处于多岛洋的构造背景,北祁连奥陶纪存在宽阔、多岛的古洋盆。     

中国北方地区二叠纪岩相古地理

主要以实地踏勘和测量建立的87个标准剖面及529个辅助剖面为基础，通过对二叠系分布格局、岩石学特征、沉积构造特征、古气候、古生态、古环境等分析，来恢复中国北方地区二叠纪的古地理面貌。早二叠世：主要存在额尔古纳和佳木斯古陆，塔里木-敦煌-祁连-内蒙古古陆；海域主要分布在松辽海相区，华北残留海湾相区，柴西残留海湾相区和南准噶尔-吐哈-北山残留海湾相区；此外还有塔里木西部碳酸盐台地相区和准噶尔腹部河湖相区。中二叠世：早二叠世的古陆依然存在，但华北北部古陆范围明显缩小，而准噶尔南缘-吐哈地区已上升成为陆地；海域只局限在东北和南祁连地区，华北地区-北祁连地区大面积为河湖相发育区；塔里木盆地主要为陆相碎屑岩沉积；准噶尔地区发育河湖相沉积，北山残留海盆火山碎屑岩发育。晚二叠世：仅在南祁连地区有海相沉积，其他地区均为陆相沉积，东北地区陆相和湖泊相沉积占主导地位；华北地区-北祁连地区主体为河湖相沉积；塔里木盆地整体为河湖相沉积；准噶尔-吐哈盆地主体为河湖相沉积。     

中国北方地区石炭纪岩相古地理

中国北方地区包括西北地区、华北地区和东北地区。该地区石炭系划分为上、下统，在西北地区、东北地区石炭系发育完整，华北地区普遍缺失下石炭统。87个标准剖面和529个辅助剖面的岩相古地理研究表明：早石炭世中国北方地区主要存在佳木斯古陆、额尔古纳古陆、中朝古陆、东塔里木─敦煌─中祁连─阿拉善古陆、陇西古陆、准噶尔─吐哈古陆、阿勒泰古陆等；从东至西主要发育松辽海盆、辽东海湾、北山海盆、祁连海、柴达木台地、宗务隆山海槽、塔里木台地、西昆仑海盆、南天山海盆、北天山─准噶尔海盆等海相沉积。晚石炭世海侵范围扩大，佳木斯古陆、额尔古纳古陆仍然存在，中朝古陆已明显缩小至其北部地区，东塔里木-敦煌-阿拉善古陆范围缩小，陇西古陆向西延伸扩大，北准噶尔─阿勒泰连为一体形成古陆；发育松辽海盆、华北海、祁连海、柴达木台地、宗务隆山海槽、塔里木海盆、南准噶尔-博格达山海盆等海相沉积。     

中国东部及南海西部陆缘CO2气藏形成机理

以我国东部及南海西部陆缘众多CO2气葳为依据，分析了气藏中气体组分、同位素组成及分布特征，指出该地区从北至南分布着一巨型北东向岩浆幔源无机成因CO2气藏带，莺歌海盆地中具有壳幔混源特征，其形成机理与欧亚板块和太平洋板块碰撞俯冲带所形成的构造岩浆作用有关；靠近俯冲带，热源体以火山岩体、基性玄武岩为主，远离俯冲带则以泥底辟热流体为主；超壳断裂是幔源气和热源的输运通道。     

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。     

Discussion of the Relationships Between the Gondwana and Eastern China Block: Paleomagnetic Constraints

The time when Gondwana finally formed is still debatable (Powell and Pisarevsky, 2002; Meert, 2003). Paleomagnetic data have demonstrated that the appar-ent polar wander paths (APWPs) for the main conti-nental blocks of Gondwana are in good agreement from Early Cambrian to at least 260 Ma under the widely accepted Gondwana fit (see Li & Powell, 2001, Fig. 6). This is especially the case for Australia and Africa, of which APWPs are best defined and near identical. This indicates that the main amalgamation of East Gondwana and African blocks has likely com-pleted since the Early Cambrian.     

东北暴雨的研究

系统性研究东北暴雨将提高对东北灾害性天气的认识，有利于加深对中国暴雨的全面研究。对我国气象工作者在东北暴雨研究方面的工作进行了综述，并回顾了影响东北暴雨的几类主要天气系统，分别为气旋、台风、冷涡，着重回顾了在过去几十年中东北冷涡暴雨方面研究的进展。指出目前待解决的问题是：影响东北地区台风暴雨强度、分布及转向问题；东北冷涡的内部结构特征及其发生发展的物理机制、东北冷涡下中尺度对流系统的结构特征与暴雨的关系；引发东北地区强暴雨过程的水汽源地等问题。这些问题需要通过今后深入和细致的加密观测分析研究，以及利用长时间卫星遥感观测资料和雷达资料的论证才能逐渐认识清楚。     

中国大陆科学钻探面临解决的关键地球科学问题

中国大陆科学钻探面临解决的关键地球科学问题许志琴（中国地质科学院地质所）关键词大陆科学钻探，中国大陆科学钻探是当代地球科学的重大前沿课题，是与航天技术并驾齐驱的又一高科技工程，这一点已为国际地学界所共识。     

中国东北—华北新生代火山活动的深部动力学机制

在综合地质年代学、数值模拟和岩石学研究成果的基础上,作者提出中国东北—华北地区新生代玄武质火山活动是岩石圈发生拆沉失稳,导致软流圈地幔发生强迫对流的结果。发生在东北—华北地区中部的岩石圈拆沉失稳诱发了早第三纪火山活动,而地幔对流环的扩展引起的热机械侵蚀作用使得周边地区相继发生岩石圈拆沉,从而导致晚第三纪第四纪火山活动的产生。拆沉失稳机制得到了大地热流、布格重力异常反演和新构造运动研究结果的支持。     

中国西北地区水汽的平流输送和辐合输送

分析了中国西北地区上空的水汽汇聚过程———平流输送与辐合输送,为西北地区降水过程数值模拟的参数化提供依据.分析表明:中国西北大部分地区为负的水汽平流输送,从上风方向得到的水汽输入小于水汽输出,是水汽的净流失区;中国西北地区中部为大范围负的水汽辐合输送,当地的水汽由风场向外扩散,加剧了当地的水分流失,是水汽扩散区;在水汽净输送的年际变化中,中国西北地区小于华北地区,平流输送呈上升趋势,辐合输送下降,平流的相对贡献在增加;在与大气环流系统的关系中,中国西北地区水汽的平流输送主要受西风带影响,辐合输送与南亚夏季风有显著相关.变化趋势表明西风的作用在加强.