鲁西北西向断裂系晚中生代活动的几何学、运动学及年代学研究

鲁西隆起区发育有大量的北西向脆性断裂.依据野外断裂构造的几何学、运动学详细解析,认为北西向断裂系经历了早期的右行压剪、右行张剪,以及后期的左行压剪等不同性质的构造活动.由与北西向断裂活动相伴生的同期侵入岩体的 K-Ar测试结果分析,北西向断裂系在距今约160 Ma及距今130～110 Ma分别经历了右行压剪与右行张剪构造活动;通过分布在隆起区不同样品的磷灰石裂变径迹数据分析、冷却史反演,厘定鲁西地体在距今90～80 Ma存在一次区域性快速冷却构造事件,该构造事件与北西向断裂系的左行压剪构造活动相对应.     

鲁西北西向断裂系与沂沭断裂带晚中生代演化关系及其动力学背景探讨

晚中生代是华北地块构造演化的转折时期。由出露于沂沭断裂带、鲁西地体、鲁东地体的中生代地层、岩浆,结合断裂活动年代学、区域地质等资料分析,可以将沂沭断裂带晚中生代构造演化划分出距今约160Ma、130～110Ma、90～80Ma等3个关键时期,并分别与左行压剪、左行张剪、右行压剪构造活动相对应。晚中生代沂沭断裂带与鲁西北西向断裂系间的几何学、运动学、年代学的共轭匹配关系表明,它们为特定构造动力学背景下形成的一组共轭断裂系。同时对鲁东地体晚中生代构造演化、鲁东北西向断裂系特征,以及沂沭断裂带、北西向断裂系晚中生代构造演化的动力学背景进行探讨。     

沂沭断裂带早白垩世晚期伸展的低温年代学证据

沂沭断裂带(郯庐断裂带山东段)由4条断裂组成,其西部的两条分别称鄌郚—葛沟断裂和沂水—汤头断裂。横跨这两条断裂及夹持的中生代盆地,分别获得6个磷灰石裂变径迹数据,年龄分布在102~82Ma,封闭径迹长度集中在13.0~14.0μm。数据反演结果显示:隆起区在距今105~100Ma及约距今85Ma时有过两次快速冷却事件;这两条断裂所夹持的断陷区经历过快速沉降,达到最大古地温后,在距今85~60Ma快速抬升。结合区域地质背景资料,以及在沂沭断裂带附近南北向玄武岩脉及北西向断层的断层泥K-Ar年龄数据综合分析,认为沂沭断裂带在早白垩世晚期经历以伸展为主的左行张剪活动。     

沂沭断裂带晚白垩世-早古新世左行走滑的低温年代学约束

沂沭断裂带晚白垩世地层中保留大量的左行压剪的几何学与运动证据,左行活动时限为晚白垩世—古近纪。取自4条主断层的不同部位断层泥及断层碎裂岩的磷灰石裂变径迹年龄,远小于周围未发生变形的地层年龄,构造活动使得断层带物质的磷灰石裂变径迹完全退火。通过相关软件对不同磷灰石裂变径迹数据模拟,显示在70~60Ma前及约10Ma开始出现快速抬升(冷却)。综合分析认为,沂沭断裂在70~60Ma经历过较大规模左行挤压活动。约10Ma的快速抬升事件,具有区域性,可能与青藏高原约10Ma的快速伸展有关。     

焦家式金矿构造-流体成矿作用特征——以胶西北金城金矿床为例

焦家式金矿形成于从韧性构造到脆性构造的转折期,金城金矿床乃至焦家金矿田控矿构造从早到晚经历了左行韧性逆冲、右行脆性张剪、右行脆性压剪和正断层四个活动阶段。成矿作用从早到晚可分为5个阶段,石英钾长石阶段发育于韧性变形前,与围岩玲珑花岗岩有较大时差而与主成矿阶段时间相近,为成矿初期;石英铁碳酸盐黄铁矿阶段、石英黄铜矿阶段和黄铁绢英岩阶段为主成矿阶段,发生于脆性构造环境,前二者形成于右行张剪环境,后者在各个阶段均不同程度发育,但以右行压剪阶段最重要;碳酸盐阶段为成矿末期。     

中、新生代郯庐断裂带的演化与沉积盆地形式和分布

郯庐断裂带两侧分布着一系列中、新生代含油气盆地,如松辽盆地、渤海湾盆地和苏北—南黄海盆地等。这些盆地的构造、沉积和岩浆活动等特征记录了中、新生代郯庐断裂的演化过程;而中、新生代郯庐断裂活动则控制了两例盆地的形成。 根据盆地构造型式及其与部庐断裂之间的时空关系、构造、岩浆活动和沉积建造等特征分析可知:①在印支至早燕山运动期间,由于太平洋板块向北西俯冲在滨太平洋地区产生了南北向直扭应力场的作用,郯庐断裂连为一体并发生左行压扭活动;②从侏罗纪开始至白垩纪,太平洋板块的俯冲作用变为间歇式,郯庐断裂转变为左行压扭与拉张裂陷交替作用的时期;③新生代期间,由于太平洋板块的俯冲方向转变为SW方向,郯庐断裂主要表现为右行压扭和拉张裂陷的交替运动。同时,郯庐断裂被北西向断裂分段解体。不同地段的活动方式和方向有显著差异。大致以沈阳为界,北段主要表现为小幅度的伸展作用;南段则主要表现为右行压扭和拉张裂陷交替作用。     

南迦巴瓦地区东喜马拉雅构造结印度与欧亚大陆古新世初期碰撞的构造及年代学证据

南迦巴瓦地区东喜马拉雅构造结为一由边界断裂围限的强烈变形变质地体,其东、西边界分别为左行为主的东久——米林断裂和右行的阿尼桥断裂,北边界由一系列北西向断裂组成,沿边界分布雅鲁藏布江缝合带及日喀则群弧前沉积的残余。构造结变质地体为印度大陆高喜马拉雅岩系的角闪岩相——麻粒岩相正负片麻岩,构造结外侧为欧亚大陆岩系。构造结西边界的东久——米林断裂为——北东走向左行剪切带,主要由强烈剪切变形形成的糜棱状岩石组成,运动性质为北西盘上升的左行逆冲;构造结内部构造形态为南南西向逆冲推覆构造体系。边界断裂的走滑与构造结内部的缩短运动形式协调一致,     

哀牢山—红河构造带古新世以来多期活动的构造和年代学证据

哀牢山—红河构造带哀牢山段可划分为东部高级变质带和西部低级变质带。构造分析表明:该构造带由3个不同变形域组成,可能代表其经历的3期左行走滑。第1期走滑发生在整个高级变质带,为拉张性左行走滑,形成角闪岩相L型构造岩。第2期走滑形成高级变质带中的高应变带,变形体制接近简单剪切,形成绿片岩相L-S型糜棱岩。第3期主要发生在低级变质带,为挤压性走滑,形成左行逆冲构造格局,并形成低绿片岩相千糜岩。地质年代学数据证明,3期左行走滑的形成时代分别是:距今58~56Ma、27~22Ma和13~12Ma±。哀牢山—红河构造带第1期左行走滑可能对应于印度与欧亚大陆距今60Ma左右的初始碰撞;第2期变形与青藏高原最强的挤压隆升期一致;第3期事件可能代表距今16~13Ma开始的青藏高原物质进一步东挤。哀牢山—红河构造带的3期主要左行走滑均发生在新生代印度与欧亚大陆的汇聚过程中。     

阳城横河逆冲推覆构造研究

横河逆冲推覆构造呈北西向挟持于临汾一运城盆地南东边界断裂与新生代同善一承留北西西向断裂间,为两构造带之次级“P”方向剪裂隙。上述两带分别具为右行扭动及左行扭动特征,指示横河逆冲推覆构造带形成于喜马拉雅期。     

广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析

为指导摩天岭地区北部拉培地段铀矿找矿工作,文章在前人区域构造体系研究基础上,通过对断裂构造走向、规模、活动期次和断裂充填物类型的详细调查分析,梳理了构造体系,划分了成矿期构造活动期次,应用里德尔剪切模型研究了成矿期构造运动学规律和动力学演化特征,最后分析了各构造带铀成矿潜力。文章将拉培地段构造体系划分为4组：北东向乌指山断裂、北西向断裂、近东西向断裂和北东向羽状断裂。矿前期,在伸展构造体制下,研究区构造应力场主要以张性为主,乌指山断裂活化;成矿期转变为左行走滑体制,与乌指山断裂配套形成了以F20为代表的北西向张性T断裂和以F6为代表的近东西向反向剪切断裂;成矿中-晚阶段,随着剪切作用的不断进行,新生了一组与乌指山断裂呈小角度相交的北东向左行压扭性P断裂,北西向断裂由张性转变为右行剪切,而近东西向断裂压性特点更加显著;矿后期,研究区基本结束左行走滑体制,转为东西向拉张作用。北东向乌指山断裂是研究区内重要的导矿构造,断裂本身成矿潜力一般;北西向断裂整体成矿潜力一般,但与北东向断裂交汇部位往往为重要的铀成矿地段,应引起重视;近东西向断裂成矿期活动强烈,成矿作用明显,成矿潜力好;北东向羽状断裂...     

白垩纪至早第三纪的极端气候事件

地球科学界正在将预测未来气候变化的研究重点放到地球过去突然发生的气候变暖事件。白垩纪至早第三纪发生的极端气候事件被认为是最接近于现今的地球系统,对其研究有利于理解现今地球系统过程在碳循环快速搅动时的响应。这些气候事件主要包括：古新世-始新世最热事件（PETM,～5 5 MaBP）、早阿普第晚期和森诺曼-土仑界线的大洋缺氧事件（OAE1a,～120 Ma;OAE2,～93．5 MaBP）。PETM事件是中白垩世以来一次突然变暖事件,在10 ka年以内深海温度增加～5 ℃,表层海水温度增加 4～8 ℃,而δ¹³C至少发生 3．0‰的负偏移。目前普遍认为PETM事件是由于海洋气水化合物（CH₄）的巨量释放造成的。大洋缺氧事件（OAEs）记录了海洋环境下有机质的大量埋藏,代表了碳循环和海洋生物系统的重大搅动事件。综合大洋钻探计划（IODP）将极端气候确定为优先研究领域,将采取特定的钻探策略,在世界大洋范围内获取最低限度蚀变的新生代至白垩纪沉积物,研究精度要求达到米兰柯维奇的天文调谐时间尺度,其最终目标是定量描述过去全球气候变化,并为未来气候变化预测提供依据。     

大火成岩省与大规模黑色页岩沉积的成因联系及其意义

大火成岩省对全球性大气-海洋环境的巨变及生物灭绝有非常重要的影响。已有研究结果表明,显生宙（即寒武纪以来）大火成岩省与全球大洋缺氧与生物灭绝有明显的成因联系,显生宙国际地质年代表中多个金钉子均与以大火成岩省、黑色页岩及生物灭绝为代表的全球性地质事件相对应。但由于对前寒武纪,特别是"地球中年期"（18~8亿年,"枯燥的10亿年"）大气氧浓度、海洋的氧化-还原状态及生物门类及演化认识的局限性,关于前寒武纪大火成岩省与环境的影响及其与黑色页岩沉积的成因联系一直很不清楚。通过对全球哥伦比亚（奴那）超大陆中约13.8亿年全球性大火成岩省及黑色页岩沉积时空分布的研究,发现这些大火成岩省及黑色页岩的分布有明显的规律。约13.8亿年大火成岩省广泛分布在北美、格陵兰、西伯利亚、波罗地、卡拉哈里、刚果、西非、亚马逊、南极及西澳大利亚等大陆上;而同期的黑色页岩在华北及北澳大利亚克拉通广泛分布,在西伯利亚、巴西及印度等克拉通也有分布。根据这些黑色页岩在超大陆重建图中的空间分布,提出了哥伦比亚（奴那）超大陆中这些广泛分布的约13.8亿年黑色页岩可能沉积于连通的大型海相盆地,而不是以往所认为的局部封闭的小盆地。通过约13.8亿年大火成岩省与黑色页岩内火山灰（斑脱岩）年龄的对比,进一步提出约13.8亿年存在一次与全球性大火成岩省有关的大洋缺氧事件,以此期大火成岩省与黑色页岩为代表的全球性地质事件为中元古代盖层系与延展系提供了精确的界限年龄为1383 Ma。初步的研究结果还显示,"地球中年期"可能还有多期的大火成岩省与黑色页岩沉积有时空联系,有望为晚前寒武纪地质年代表划分提供新的事件约束。      

Micropaleontological evidence for redox changes in the OAE3 interval of the US Western Interior: Global vs. local processes

The Coniacian-Santonian interval has been proposed as the youngest of the Cretaceous ocean anoxic events (OAE3), but this designation has long been debated. OAE3 is associated with a long-lasting (∼3 myr) succession of black shales from the central and South Atlantic, Caribbean region, and the North American Western Interior; in the Western Interior it is characterized by an abrupt increase in total organic carbon (TOC) and corresponding trace metal indicators for anoxia. However, the modern concept of OAEs is predicated on detection of global carbon cycle perturbations as recorded by substantial carbon isotope excursions (CIE), and the protracted Coniacian-Santonian black shale interval does not have a large CIE. A more conservative definition of OAE3 might limit the event to the modest positive carbon isotope excursion restricted to the upper Coniacian Scaphites depressus Ammonite Zone. Trace metal proxies suggest that oxygen levels abruptly declined prior to the onset of this CIE in the Western Interior Sea (WIS), but it is unknown whether regional anoxic conditions were confined to sediments/pore waters, or how anoxia may have affected the biota. In an effort to characterize the oxygenation history of the WIS and to better understand the nature of the hypothesized OAE3, we present micropaleontological evidence of declining oxygen in bottom waters prior to the event using benthic foraminifera, which are sensitive to dissolved oxygen. Changes in benthic foraminiferal abundances suggest a decline in oxygen at least 1-myr prior to the CIE (including a nadir immediately below the start of the excursion), improving bottom water oxygen during the CIE, and re-establishment of persistent anoxia following the isotope excursion. Anoxia endured for nearly 3 myr in the central seaway, showing some signs of recovery toward the top of the Niobrara Formation. Our findings suggest that declining oxygen concentrations in the seaway eventually reached a tipping point, after which dissolved oxygen quickly dropped to zero.The late Coniacian CIE is an exception to the trend of declining oxygen in the WIS, and part of a larger pattern in the oxygenation history of the Niobrara Formation which suggests that it does not adhere to standard black shale models. Transgressive periods, including the Fort Hays Limestone and the lower limestone unit of the Smoky Hill Shale (which corresponds to the CIE) are relatively oxic, while periods of highstand (i.e., most of the Smoky Hill) correspond to deteriorating oxygen conditions. This contrasts with the standard black shale model for sea level and oxygen, where transgressions typically correlate with maximum TOC enrichment, interpreted to result from both sediment condensation and oxygen deficiency. The association of global carbon burial/anoxia (as indicated by carbon isotopes) with a regional increase in oxygen and decrease in organic matter preservation is reminiscent of the Cenomanian-Turonian Greenhorn Limestone, which contains OAE2. In both cases, the facies are not typical black shales, but instead have appreciable carbonate content. Western Interior redox trends support the rejection of the original concept of a protracted Coniacian-Santonian OAE3 because it is not a distinct “event.” Increasing local oxygen during the late Coniacian CIE also argues against a narrower OAE designation for this event, because the excursion can't be tied to anoxia here or anywhere else it has been described. Nevertheless, the Late Coniacian Event (as we prefer to call this CIE) still represents an important perturbation of the global carbon cycle. This is emblematic of the shift away from widespread, discrete anoxic events during the ongoing paleoceanographic reorganization of the Late Cretaceous, even as large carbon cycle perturbations continued.     

白垩纪缺氧事件期间分子有机碳同位素偏移的二种不同机制

对我国业已发现的白垩纪大洋缺氧事件进行了对比研究.结果显示,我国河北滦平盆地高等植物叶腊碳同位素正偏,是weissert缺氧事件的陆地响应,weissert缺氧事件可能是全球性缺氧事件,而不是区域性的缺氧事件.叶腊烷烃单分子碳同位素正偏有两种不同的机制:早白垩世分子碳同位素正偏主要反映的是大气CO2水平增加;晚白垩世分子碳同位素正偏主要反映的是陆地植物类型的变化.     

白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化研究

国家重点基础研究发展计划（973）项目“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”，将以白垩纪与碳循环相关的重大地质事件和温室气候变化的关系为主线，以大洋缺氧事件—富氧作用转变过程和机制研究为突破口，进行海陆相整合研究，重点追溯东特提斯洋和我国大陆地球表层系统重大地质事件的记录，探讨这些事件与碳循环、快速气候变化的正/负反馈机制。项目将充分利用中国大陆发育完好的白垩纪海相、陆相地层及古生物记录，通过松辽盆地白垩系科学钻探全岩芯取样和多学科综合研究的途径，着眼于厘定反映地质事件和气候变化的层位及标志和时间格架，解决高分辨率海、陆相沉积事件的精确对比，分析地层记录中气候标志和古生物类群的地理分布，集中研究陆地和海洋环境对同一事件的响应机制，重溯白垩纪地球表层系统重大地质事件过程及成因，探究陆相烃源岩大规模形成、陆地生物群更替与温室气候变化和碳循环之间的正/负反馈关系和机制等科学问题，为预测全球长时间尺度上的气候变化趋势提供科学依据。     

西藏特提斯喜马拉雅海相白垩纪—古近纪生物地层与重大地质事件研究进展

地质历史时期曾发过许多对生命的演化进程造成过重大影响与制约的全球性地质事件,白垩纪—古近纪就是一个重大地质事件频发的时期。随着冈瓦纳大陆在中生代时期的解体,全球海陆格局发生了根本的变化,地球的表层和岩石圈层均发生了重大的改变,由此引发了构造运动空前活跃,发生过诸如大洋缺氧事件(OAE)、大洋富氧事件(CORBs)、白垩纪/古近纪(K/Pg)生物大灭绝事件、古新世—始新世极热(PETM)事件、印度-亚洲板块碰撞、新特提斯洋的演化及最终消亡等一系列的全球性重大地质事件。对这些重大地质事件的研究,有助于加深我们对古海洋、古地理、古环境的认识。尝试追踪和捕捉这些重大地质事件,恢复和重建古地理,其基础是建立精确的年代地层格架。西藏南部保存了中国最为完整的海相白垩纪—古近纪沉积,完整地记录了上述的全球性重大地质事件,通过对札达、岗巴、定日、亚东、江孜、萨嘎和吉隆等地区高分辨率浮游和底栖有孔虫、介形虫、钙质超微化石和放射虫生物地层学研究,可直接约束全球性重大地质事件发生的时间,并为重建新特提斯洋古海洋环境和古地理提供证据。此外,在重大地质环境突变期间生物的演化过程,也可为探明极端环境变化发生时期气候-环境-生物之间的协同演化关系提供证据。本文系统总结了课题组为主的近年来对藏南白垩纪—古近纪海相地层中微体古生物学的研究成果及重要进展,并对未来研究提出展望。     

白垩纪中期海相富有机碳沉积的地球生物学背景

白垩纪中期(约125～88Ma)海相富有机碳沉积广泛发育于全球各主要洋盆和沉降区,是许多大油田的重要烃源岩。文中从地球生物学的角度探讨了当时海相富有机碳沉积的地质背景和主控因素,认为在白垩纪中期全球事件频发的特殊背景下,保存条件(大洋缺氧)和生产力的提高共同控制了有机质的富集。大洋缺氧不但加快了海洋生物的灭绝和更替,使有机质大量堆积,而且促进了营养元素(P、N、Fe等)的再生和厌氧自养型海洋微生物(如蓝细菌、绿硫细菌和古菌类等)的极度繁盛,提高了生产力水平;而高的生产力又反过来加剧了海洋的缺氧。新的研究成果(Os同位素证据)表明,白垩纪大规模海底火山作用引发了持续的温室效应和海水循环的静滞、紊乱以及弱上升流发育,进而导致生产力的提高和大洋缺氧事件(OAE)的发生,最终造成有机质的广泛堆积和保存。     

New biostratigraphic data from the Cretaceous Bolinxiala Formation in Zanda, southwestern Tibet of China, and their paleogeographic and paleoceanographic implications

Planktonic foraminiferal fossil assemblages identified from the Bolinxiala Formation in Bolin, Zanda, southwestern Tibet of China, determine its age from latest Albian to Maastrichtian. The fossil contents of the Bolinxiala Formation allow its correlation with successions across a platform-to-basin transect of the Late Cretaceous Tethyan Himalaya passive margin. The ocean anoxic event at the Cenomanian–Turonian transition (OAE2) is located at the Whiteinella archaeocretacaea biozone in Zanda, but lithologically it is characterized by grey and bioturbated limestone, implying that during the OAE2 the shallow-water environments of the Tethyan Himalayan carbonate platform remained oxic. Paleogeographic reconstruction indicates that the Upper Cretaceous Oceanic Red Beds (CORBs) in southern Tibet are restricted to the slope and basinal environments but they are entirely missing in the shelf environments. This phenomenon suggests the formation of CORBs by oxidation of Fe(II)-enriched anoxic deep ocean seawater at the chemocline that separated the oxic surface ocean from anoxic deep ocean. For depositional environments above the chemocline, no CORBs would be expected. Because of the chemocline instability across different sedimentary basins, CORBs may be significantly diachronous, consistent with the occurrence of CORBs documented from global sedimentary basins.     

Aptian and Albian atmospheric CO2 changes during oceanic anoxic events: Evidence from fossil Ginkgo cuticles in Jilin Province,Northeast China

The Early Cretaceous was a time with super-greenhouse conditions and episodic global oceanic anoxic events. However, relative timing of atmospheric CO₂ emissions and oceanic anoxic events, and their causal relationships remain matters of debate. Using the stomatal index approach, well-preserved fossil cuticles of Ginkgo from the Lower Cretaceous Changcai Formation, eastern Jilin, and from the Lower Cretaceous Yingcheng Formation, central Jilin, Northeast China, were investigated to reconstruct atmospheric CO₂ concentrations during the Aptian and earliest Albian (Early Cretaceous). The results indicate that the CO₂ concentrations reached 1098–1142 ppmv (Carboniferous standardization) or 970–1305 ppmv (regression function) during the Aptian and earliest Albian. Our estimates of palaeoatmospheric CO₂ concentrations during the earliest Albian (OAE 1b) are slightly higher than the data between the early Aptian Selli (OAE 1a) and the middle Aptian Fallot OAEs; this may indicate the absence of any great emissions of CO₂ during the latest Aptian and earliest Albian.