大西洋TAG热液活动区流体演化模式

在大型海底热液硫化物矿体内部,海水与热液流体的混合过程在热液硫化物矿体的形成过程中扮演着重要角色,与之相关的一些科学问题,例如热液活动区不同性质热液流体之间的关系,热液硫化物矿体的化学组成和矿物组合特征及其控制因素等,成为近年来海底热液活动调查研究的重要内容．利用数值模拟方法,结合TAG区热液流体化学组成的实测资料,模拟了经过不同程度改造的海水同热液流体之间的混合过程,在此基础上探讨了TAG热液活动区黑、白烟囱流体之间的关系和硬石膏的沉淀机制．模拟计算结果表明：①海水的加热和海水与热液流体的混合是控制TAG区硬石膏沉淀的两个重要过程．②下渗海水被加热应该不会高于150℃,而热液端员流体的最高温度则应该高于400℃．③提出了TAG区热液硫化物矿体内部流体的演化模式：海水在下渗过程中被围岩加热,加热海水与热液端员流体发生混合,混合流体经过传导降温和上升过程喷出海底形成白烟囱或者温度较低的黑烟囱．另外一部分热液端员流体未与下渗海水发生混合,经传导降温过程喷出海底形成喷溢高温热液流体的黑烟囱．     

东太平洋海隆13°N附近热液柱的地球化学异常

2003年11月5日~11月21日DY105-12, 14航次第六航段在东太平洋海隆12~13°N之间进行了海底热液活动调查, 并在EPR12°39′N~12°54′N之间进行了CTD作业. 经过对CTD所采水样的温度和Mg, Cl, Br数据的分析, 发现该调查区有异常的站位显示镁相对于海水亏损9.3%~ 22.4%, Cl和Br相对于正常海水分别富集10.3%~28.7%和10.7%~29.0%, 且温度异常和化学异常出现在同一层位. Mg亏损可能由热液流体和海水混合达到平衡后上浮的一种贫Mg液体引起, Cl和Br富集可能是热液活动引起相分离后后期卤水注入海水的结果. 另外, 调查区内异常层位的Br/Cl比值与海水相似, 说明不仅热液流体喷出时没有发生石盐的溶解(或沉淀)过程, 热液流体携带周围海水上浮形成热液柱的过程中也没有发生此过程. 从E55站位的异常情况来看, 该站位附近可能存在新的热液活动区.     

台湾岛东北部龟山岛热液区自然硫烟囱体的成因

用ICP-MS测定了龟山岛热液区自然硫烟囱体的微量和稀土元素组成, 结合其硫同位素组成, 研究了自然硫烟囱体的物质来源和形成条件. 结果表明, 龟山岛热液区自然硫烟囱体, 自然硫的含量极高(达到了99.96%), 与火口湖和其他火山区的自然硫相比, 具有微量和稀土元素含量极低的特点, 且其球粒陨石标准化REE配分模式与龟山岛安山岩类似, 进一步证明了龟山岛热液区海底下流体-安山岩相互作用具有持续时间短的特点. 自然硫样品的硫同位素组成, 反映自然硫烟囱体中的硫来自岩浆去气作用产生的H₂S和SO₂, 微量和稀土元素组成反映出其主要来自龟山岛安山岩, 受到了海水组成的影响, 是安山岩和酸性流体相互作用的结果, 结合热力学分析表明, 在相对低温(<116℃), 有氧和酸性的环境中形成了自然硫烟囱体.     

东太平洋海隆13°N附近Fe-氧羟化物的形成: 矿物和地球化学证据

测定了东太平洋海隆13ºN附近1个站位(103º54.48′W, 12º42.30′N, 水深2655m)的Fe-氧羟化物的矿物和化学组成. Fe-氧羟化物为隐晶质, 含少量闪锌矿微晶. 与其他海区的Fe-氧羟化物相比, 其化学组成的变化范围较小, Fe, Si, Mn含量分别达39.90%, 8.92%和1.59%, 具有高Cu(0.88%~1.85%)和Co(66×10^-6~704×10^-6)含量, 以及Co+Cu+Zn+Ni>1.01%的特点, 微量元素As, Co, Ni, Cu, Zn, Ba, Sr和常量元素Fe, Ca, Mg, Al的含量落在东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物的变化范围内, 反映出其是热液硫化物经次生氧化作用形成的产物. 东太平洋海隆13ºN附近1个站位Fe-氧羟化物的SREE较低(5.44×10^-6~17.01×10^-6), 具有明显的负Ce异常(0.12~0.28), 与海水具有相似的球粒陨石标准化REE配分模式形态, 明显不同于热液柱中悬浮物和喷口流体的REE组成特征, 表明Fe-氧羟化物形成过程中REE主要来自海水, 可构成海水中REE的一个汇. 热液柱颗粒物的快速沉淀导致了其REE含量较低和Mn含量偏高, Fe-氧羟化物对海水的吸附作用, 使其从海水中捕获了部分V和P等元素. 东太平洋海隆13ºN附近该站位Fe-氧羟化物的形成过程是一个低温、有氧条件下的硫化物次生氧化过程, 所形成的Fe-氧羟化物与东太平洋海隆13°附近的硫化物平均值相比, 具有较高的Fe, Cu, Co含量, 和较低的Zn, Pb, Cd含量.     

利用走时和波形拟合迭代反演阿拉善地壳速度结构及2015年阿拉善左旗5.8级地震震源机制

据中国地震台网测定,北京时间2015年4月15日15时39分,在内蒙古自治区阿拉善左旗（39.8°N,106.3°E）发生M_S5.8地震,震源深度为10 km.地震发生后多家机构对其开展了研究,本文使用喜马拉雅Ⅱ期布设在南北地震带北段的台站观测数据,通过走时反演和波形拟合反演的迭代,获得了该地区地壳一维速度结构,接着利用直达P波观测与理论走时差对震中位置重定位,然后反演地震的最佳双力偶解以及震源深度,最终得到了区域速度结构、地震的三维坐标、发震时刻以及震源机制解.结果显示,此次地震发生于世界时2015年4月15日7时39分26.718s,震中（39.7663°N,106.4304°E）,震源矩心深度18 km,矩震级M_W5.25,节面Ⅰ走向176°,倾角85°,滑动角-180°,节面Ⅱ走向86°,倾角90°,滑动角-5°.结合该区域断裂带构造运动分析,本文认为此次地震是左旋走滑破裂,略带正断分量,断层面是节面Ⅱ,走向为NEE（近E-W）向,发震构造为震中附近的E-W向隐伏断裂.     

冲绳海槽现代活动热水区CO_2-烃类流体:流体包裹体证据

冲绳海槽是正在发生着海底热水喷流 (黑烟囱式 )和现代成矿过程的弧后扩张盆地 .JADE热水区热液补给带水 岩反应产物中的流体包裹体研究表明 ,海底深部热流体系极度富气 ,并存在两类相对独立、密切共生的CO2 烃类流体和盐水流体 .CO2 烃类流体包裹体成分总体上与天然气田的流体包裹体成分相当 .盐水流体包裹体以H2 O为主 ,CO2 和CH4呈过饱和状态 .盐水流体在海底呈黑烟囱流体喷射 ,CO2 流体在海底呈CO2 气泡排泄 ,并形成CO2 水合物 ,烃类气体或流体可能被局部封存 .CO2 CH4 H2 S气体或流体的大量存储及其与盐水流体的反应效应导致金属硫化物工业堆积 .     

超基性岩热液硫化物矿床磁性物质来源和磁异常特征

围岩为超基性岩的热液硫化物矿床是一种重要的海底热液硫化物矿床类型,相比围岩为玄武岩的热液硫化物矿床,超基性岩热液硫化物矿床研究相对较少,磁性特征也更为复杂．超基性岩热液硫化物矿床在热液蚀变作用下产生磁铁矿和磁黄铁矿等磁性矿物,从而呈现出与玄武岩型热液矿床相反的强烈的正磁异常．在超基性岩热液硫化物矿床发育的初始阶段,高温热液流体与周围超基性岩作用发生蛇纹石化,开始产生磁铁矿等磁性矿物,呈现出强烈的正磁异常;随着热液系统持续活跃,超基性岩蛇纹石化程度逐渐增加,产生的磁性矿物含量也逐渐增加,呈现的正磁异常达到最强;随着热液活动逐渐停止,热液蚀变伴随的蛇纹石化反应逐渐停止,热液系统温度逐渐降低,无法继续维持还原环境,之前产生的磁黄铁矿和磁铁矿会被氧化成非磁性硫化物或氧化物导致其磁性大大降低形成弱的正磁异常．然而,如Lost City这样的低温活跃的超基性岩热液系统也表现为较弱的正磁异常,原因可能为低温环境下超基性岩的热液蚀变与高温流体不同,低温环境下的蛇纹石化过程中铁元素会转移到所生成的非磁性水镁石等岩石中,导致也形成弱的正磁异常．     

深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统及其应用

针对我国西南印度洋合同区热液硫化物矿快速、有效以及便捷地质勘探装备的要求,研发了由甲板控制系统、万米光电复合缆、仪器舱拖体和天线拖体组成的深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统.为了便于拖体布放和快速发现异常,选择重叠回线收发装置类型;采用理论数值计算确定了在拖曳高度不大于50 m的前提下,观测1～100ms窗范围内的二次场响应,可以发现近海底深海热液硫化物矿堆;另外,通过不同拖延深度海上试验,研究了拖曳深度对瞬变电磁的影响规律及仪器性能.大洋第30航次第二航段在西南印度洋脊热液区,应用该系统发现了明显的瞬变电磁异常.印证了系统的有效性.     

对南加州加纳谷井下台阵地方震记录资料的浅层各向异性的观测

研究了加纳谷(南加州)加速度传感器垂直台阵记录的剪切波在浅层(<200m)的各向异性效应。应用埋深在结晶基岩(220m)、风化结晶岩(22m)及沉积岩(15,6和0m)的传感器记录的地震事件,我们分析了剪切波的竖向传播走时和在不同深度处的偏振方向。剪切波水平分量的速矢端迹图展示了明显的线性的和固定的偏振方向,与地震位置和震源机制无关。偏振取向随深度而变化,在220m深度是N325°±13°,而在22,15,6和0m深度处是N25°±20°。(a)对剪切波在深部(>220m)的传播,220m深度处的偏振方向和距7km的美国地质调查局KNW台站观测得到的结果是一致的。通过对本区地震资料的处理研究,我们可以推断岩石构造各向异性是由矿物和(或)微裂纹沿某一方向的定向排列引起的。(b)对于剪切波在浅部的传播(<220m),观测到220m和22m间的快剪切波偏振方向为N0°±20°,且速度快8±2％。快、慢剪切波之间的传播延迟大致等于信号的半个主周期,且地表下质点的线性偏振可据椭圆运动的主方向来确定。N±20°的快剪切波偏振方向与圣安德烈斯断层区的水平最大主压应力方向一致。浅层各向异性的范围与蚀变花岗岩形成的低速有关。本文认为,介质各向异性或者是由应力在蚀变(如热液)介质中孔隙或裂纹发生形变引起的,或者是由两个具有不同线状构造方向的结晶岩单元的叠加而形成的。记录资料显示出,在0～200m的浅层中,各向异性强烈影响了小于30Hz的正常频段范围内的短周期地表记录。     

2005年11月26日九江—瑞昌Ms5.7、Ms4.8地震的震源机制解与发震构造研究

利用来源于江西区域台网和中国地震台网共6个台的宽频带数字地震记录,采用CAP方法反演了2005年11月26日九江—瑞昌5.7级地震和4.8级强余震的震源机制解,并结合地震序列的精确定位结果和区域地质背景讨论了发震构造.结果显示,5.7级主震的最佳双力偶解为节面Ⅰ走向223°,倾角75°,滑动角144°;节面Ⅱ走向324°,倾角55°,滑动角18°.4.8级强余震的最佳双力偶解为节面Ⅰ走向54°,倾角71°,滑动角-160°;节面Ⅱ走向317°,倾角71°,滑动角-20°,这两次地震的震源机制解不完全一致.地震序列在震中空间分布和震源深度分布上也具有复杂性.5.7级主震发生后,余震活动从SE向NW、从浅部往深部发展,在破裂过程中可能遇到障碍体,触发了4.8级强余震.5.7级主震的发震构造可能为隐伏在瑞昌盆地内的洋鸡山—武山—通江岭NW向断裂,4.8级强余震的发震构造可能为瑞昌盆地西北缘的丁家山—桂林桥—武宁NE向断裂北段.     

新疆天山地区壳幔S波速度结构特征及变形分析

天山地区地质构造复杂,地震活动频繁,其壳幔变形和深部结构一直受到学者们的高度关注.然而,由于天山地区地震台站资料较少,致使壳幔变形研究结果与解释存在诸多争议.本研究利用在天山地区（40°N-46°N,78°E-92°E）新布设的11个流动宽频带地震台站和该地区39个固定台站的观测资料,采用接收函数与面波联合反演方法,获得了研究区地壳厚度及壳幔S波速度结构.反演结果显示天山地区（41.5°N-44°N,78°E-88°E）平均地壳厚度为56 km,塔里木盆地（40°N-41.5°N,79°E-90°E）、准噶尔盆地（44°N-46°N,82°E-90°E）和吐鲁番盆地（42°N-43°N,88°E-90°E）具有较厚的沉积层,地壳平均厚度为43 km、53 km和46 km,整体表现为天山厚、盆地相对较薄的特征;在研究区南天山的最高峰（42°N,80.5°E）及北天山的最高峰（43.5°N,86°E）附近,中下地壳存在较厚的低速层,我们认为在强烈挤压作用下低速、低强度的中下地壳强烈变形可能是导致该区域快速隆升的主要原因.在研究区中部,位于塔里木盆地与准噶尔盆地之间的天山地区,中下地壳及上地幔均存在低速层,且盆地莫霍面向天山倾斜明显.结合前人的研究成果推测,在南北向构造挤压应力作用下,塔里木盆地与准噶尔盆地发生了向天山造山带方向的双向壳幔层间插入俯冲.在研究区东部,塔里木盆地东北缘与天山东部接触带的地壳内没有明显的低速层,推测应处在早期挤压变形状态,该区域的壳幔边界为缓变的速度梯度带,可能与上地幔热物质侵入或渗透有关.     

从古地磁看青藏高原地壳增厚的机制

拉萨地体和欧亚大陆稳定区晚白垩世的古地磁极位置显著不同,前者为69.8°N,292.9°E(A95=5.1°),后者为69.5°N,167.4°E(A95=8.7°)。据此可以得出,自晚白垩世以来,拉萨地体相对于欧亚大陆稳定区沿北北东方向移动了2400±800公里,反时针转动了31.4°±9.2°。这一相对运动的起始时间与印度板块和欧亚板块的碰撞几乎同时,而且主要是通过欧亚大陆南部的陆内形变完成的。在青藏高原地壳增厚机制的争论中(长距离俯冲说与陆内形变说),古地磁数据明确地支持陆内形变说     

南海北部神狐海域天然气水合物形成聚集的数值模拟研究

利用2D数值方法对南海北部陆坡神狐海域水合物形成聚集过程进行了模拟,对气烟囱、泥底辟与水合物成藏间的关系进行研究.模拟结果表明,来自深部的甲烷热解气在向上运移过程中以垂向运动为主,且局限在某一狭窄的范围内,故在地震剖面上显示为气烟囱及顶部BSR.只有当其越过水合物稳定带底界,才能形成水合物,此时BSR等于水合物稳定带底...     

深海热液硫化物矿体3D瞬变电磁正演

深海热液硫化物矿体瞬变电磁的正演是考虑深海环境的全空间条件下三维体的涡流电磁响应.采用全空间矢量有限元法模拟计算深海热液硫化物矿的三维瞬变电磁响应,对硫化物矿体采用矩形单元模型剖分,应用Galerkin法推导有限元方程,先计算频率域响应,再通过Fourier反变换将其转换至时间域,得出深海热液硫化物矿矿体的瞬变电磁响应.并用双半空间模型的解析解检验了全空间矢量有限元法模拟计算算法和程序的正确性,最后按照等比例缩小电磁物理实验原则,比对数值计算和物理实验结果论证了全空间3D模型数值的正确性.结果表明:对于海水、矿体以及围岩复杂电磁边界,应用全空间矢量有限元法模拟计算深海热液硫化物矿瞬变电磁响应异常与物理模拟结果一致,而且计算方法简单精确,异常幅值明显,边界清晰.     

葛坪铅锌矿地质特征及成矿阶段划分

葛坪铅锌矿是一个多阶段形成的中温热液充填交代矿床,主要的矿化类型有脉状、稀疏和稠密浸染状等。本文阐述了葛坪铅锌矿的基本地质特征,并通过在野外对矿床不同的成矿作用及矿化蚀变的观察研究,及室内对矿石结构、构造、矿物组合及先后关系的研究,将矿床的形成划分出五个成矿阶段：1早矽卡岩阶段;2晚矽卡岩阶段;3脉状铅锌硫化物阶段;4硫化物-石英阶段;5方解石阶段。     

据地壳速度结构推测1668 年山东郯城8½级大地震震中

分析了1668 年山东郯城8?级大震区附近地壳深部结构特点,以天然地震走时层析成像得到的三维地壳速度结构,主要以中地壳低速层和莫霍面深度为依据,对34°～36°N,118°～119°E区间按经、纬度和斜向扫描,得到相应地壳速度剖面。对比结果,获得与该地震深部结构特点一致的区域,推测震中范围位于34.8°～35.2°N,118.2°～118.7°E,较合理的震中位于35.1°N,118.6°E,震源深度约20km。     

2003年12月10日台湾7.0级地震震源参数

据中国地震局台网测定 ,2 0 0 3年 1 2月1 0日 1 2时 38分 (北京时间 )在台湾地区( 2 3 1°N ,1 2 1 4°E)发生了MS=7 0地震。我们利用CDSN的 7个台站的数字波形资料初步反演了该地震的震源参数 ,结果如下 :最佳双力偶解 :节面Ⅰ走向 4 9°,倾角79° ,滑动角 1 6 6°;节面Ⅱ走向 1 4 2° ,倾角76° ,滑动角 1 1°。应力轴 :T轴方位 5° ,仰角 1 7° ;N轴方位 1 93°,仰角 72° ;P轴方位 96° ,仰角 2°。标量地震矩 :M0 =8.3× 1 0 19N·m。矩震级 :Mw =7.2。图 1　震源机制的几何表示2003年12月10日台湾7.0级地震震源参数@许力生$中…     

吉林通化赤柏松辉长岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

应用高精度的SHRIMP锆石U-Pb定年法, 对出露于吉林省南部通化地区的赤柏松Ⅰ号辉长岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年. 锆石的阴极发光图象显示, 赤柏松Ⅰ号基性岩体中的锆石具有两种类型, 即自形-半自形、条纹状吸收者和浑圆状、环带明显者. 测年结果表明, 通化赤柏松基性岩体形成于早白垩世—134±7Ma. 而2497±13, 787±35, 321±10, 217±11Ma谐和年龄碎屑锆石的存在, 暗示通化地区可能是扬子陆块与华北陆块中生代早期汇聚的部位, 它们是岩浆上升过程中的捕获锆石. 通化地区早白垩世基性岩墙群的存在, 代表该区早白垩世时期已经处于强烈的岩石圈伸展环境. 该期岩浆作用的产生和岩石圈伸展应与太平洋板块的俯冲相联系.     

华北克拉通及东邻西太平洋活动大陆边缘地区的P波速度结构：对岩石圈减薄动力学过程的探讨

本文通过地震层析成像研究获得了华北克拉通及其东邻地区（30°N-50°N,95°E -145°E）1°×1°的P波速度扰动图像.结果显示,在西太平洋俯冲带地区,上地幔中西倾的板片状高速异常体与其上方的低速异常区构成俯冲带与上覆地幔楔的典型速度结构式样.俯冲板片高速体在约300~400 km深度范围内被低速物质充填,暗示俯冲板片可能发生了断离.在华北克拉通地区的上地幔中发现三个东倾排列的高速异常带.在此基础上,本文构建了华北克拉通及其东邻西太平洋活动大陆边缘地区的上地幔速度结构模式图,并据此探讨克拉通岩石圈减薄与西太平洋活动大陆边缘的深部动力学联系.本文认为,太平洋板片的俯冲（断离）,触发热地幔物质上涌并在上覆地幔楔中形成对流,使克拉通岩石圈受到改造（底侵与弱化）.随着俯冲板片后撤,地幔楔中的对流场以及对岩石圈改造的影响范围均随之东移,最终导致华北克拉通岩石圈自下而上、从西向东分三个阶段依次拆沉减薄.这一模式能很好地解释现今克拉通岩石圈自西向东呈台阶状减薄的深部现象.     

长江中、下游铜矿床的成矿模式

长江中、下游铜矿床主要为斑岩型、夕卡岩型及块状硫化物型矿床.文中从成矿地质背景、矿床类型及成矿作用等三方面讨论铜矿床的成矿模式,指出成矿热液主要来自岩浆水;夕卡岩型矿床及块状硫化物型矿床的形成与斑岩型矿床的形成一致,主要与中酸性侵入岩有关.