中国东部-朝鲜半岛中生代板块结合带划分研究现状与问题

中朝板块与扬子板块在晚二叠世-三叠纪期间的碰撞形成大别-苏鲁造山带,这一碰撞结合带过黄海在朝鲜半岛的延伸方式一直是国内外学者关注的焦点。由于朝鲜半岛地质构造的复杂性,对于这一问题仍存在诸多不同的观点,主要有两类:①沿临津江带或沃川带或京畿地块进入朝鲜半岛;②没有延入朝鲜半岛。深部地质与地球物理资料显示区内两板块深部结合带位置可能与表层存在较大差异,这更加深了板块边界划分研究的复杂程度。本文总结了上述两个板块结合带划分研究的各类观点,回顾下扬子上、下地壳归属特征差异的主要研究进展,认为产生观点差异的主要原因是对区内中新生代整体地质演化认识不足,尤其是缺乏足够可靠的深部信息,从而提出地质、地球化学、地球物理资料的综合解释是今后解决这一问题的发展方向,指出黄海地区海-陆构造关系为国内下一阶段的研究重点。     

钦杭何在?来自综合地球物理探测的认识

扬子古板块与华夏古板块的结合带（简称钦杭结合带）是中国东南部一条最重要的构造岩浆成矿带,其西段的位置和边界的划分方法,尚存在较大的争议。本文以大尺度卫星重磁资料为主,结合区域电性和地震资料的综合处理和分析,对钦杭结合带的边界进行了识别和厘定。研究认为,钦杭结合带是江南造山带的南部边界,结合带南界为宁波—金华—上饶南—赣州北—郴州—北海东,北界为上海—湖州—鹰潭—临川—萍乡—衡阳—永州—桂林—梧州—钦州。在结合带两侧,无论是重力场还是磁力场都具有明显不同的特征,反映了扬子和华夏板块不同的物质组成和基底特征。钦杭结合带内地球物理场也存在局部差异,揭示了结合带经过多期次岩浆活动,在不同地段形成了不同组合的金属矿床和别具特色的钦杭成矿带。     

青藏高原壳幔结构构造的基本特征

青藏高原是新生代以来由于印度板块与欧亚板块碰撞而迅速隆起,平均海拔超过4000 m的高原,是研究碰撞过程和形成演化的理想窗口。有关青藏高原的碰撞过程及印度板块岩石圈北缘界线,至今仍然存在较大争议,这可能主要是由于不同研究方法获得认识的差异性和局限性所导致。基于此,本文利用前人深部结构资料,讨论了高原岩石圈的壳幔构造及物质组成等,并从新的地质视角讨论了班怒带的大地构造属性。通过梳理前人的深部结构资料,认为青藏高原的壳幔岩石圈结构较为复杂,如高原内部岩石圈厚度显著大于周缘地区,中下地壳及上地幔广泛分布着低速高导层,这些特殊的地质地球物理结构是印亚板块碰撞的结果。此外,本文进一步对比分析了班怒带的地质与地球物理结构,揭示该构造带两侧存在显著的差异,认为其是印度岩石圈的北缘,这对于认识青藏高原的形成演化具有重要的意义。     

秦岭商丹缝合带变质砂岩地球化学特征及构造环境探讨

秦岭商丹变质砂岩分布于一般认为的华北板块与扬子板块的结合带。常量、微量、稀土元素地球化学特征和岩石学、区域地质构造的综合分析表明其形成构造环境像是岛弧-活动大陆边缘型,沉积物质主要来源于北秦岭构造带的秦岭杂岩。与M.R.Bhatia等的地球化学判别参数相比,这套岩石的Ti、Zr、NB、Co、La、Nd含量和K_2O/Na_2O值偏高,主要是受沉积源岩成分的直接影响所致。因而,地化参数不是判别构造背景的唯一标志,应根据区域地质背景与源岩性质而加以修正。     

朝鲜半岛古生代中期-中生代早期构造格局

古生代中期─中生代早期朝鲜半岛发生了两次主要构造事件, 即古生代中期朝鲜半岛中部临津江构造带的活动和古生代晚期-中生代早期朝鲜半岛北部豆满江造山带(咸北地块) 的碰撞拼接事件。临津江带的地层、化石和构造等特征研究表明临津江带形成于志留纪末-泥盆纪初, 结束于中生代三叠纪松林期; 根据咸北地块沉积地层的岩浆岩岩石学、年代学资料, 认为豆满江造山带的碰撞拼接时期可能是二叠纪-三叠纪。黄海地球物理、地震研究, 朝鲜半岛大地构造和沉积盖层研究结果表明苏2鲁高压变质带没有延伸到临津江带, 而是被近南北向纵贯朝鲜西海的断裂右行错移到了济洲岛以南; 咸北地块和输城川断裂带的地质特征研究表明, 咸北地块可能与佳木斯地块相连接, 输城川断裂带可能与牡丹江断裂带相连接。     

北淮阳东段变质构造地层的古构造环境

关于大别山北麓北淮阳东段原佛子岭岩群的古构造环境问题,存在着认识分歧,其主要原因是将形成构造背景与地质演化历史本不相同的不同构造地层单元混在了一起,不加区分地进行古构造环境分析。根据构造变形、岩相学、岩石地球化学等的综合研究,将原佛子岭岩群解体为被一重要的构造滑脱带所分隔的下部卢镇关构造混杂岩带和上部诸佛庵岩群。通过对新厘定的构造岩石地层单元分别进行沉积建造和岩石化学、地球化学特征的研究发现,下部卢镇关构造混杂岩带形成于被动大陆边缘环境,而上部诸佛庵岩群形成于华北板块南部活动大陆边缘环境。这意味着华北、扬子板块的古生代板块碰撞缝合带的位置应该位于诸佛庵岩群分布区域的南侧,而且板块俯冲-碰撞的极性表现为扬子板块向华北板块之下俯冲。     

湖南深部构造

根据爆破地震、大地电磁测深、地热流、区域重磁、卫星重磁等资料,在湖南首次运用板块构造理论,针对深部地质构造与成矿规律等重大问题进行了较系统而广泛的研究和探讨,提出了一系列重要的新观点与新见解。用大量资料论证了扬子、华南微板块的存在及深部地质地球物理特征差异;首次建立了扬子、华南古板块链式俯冲-碰撞模型,确定了岩石圈-壳下碰撞缝合带位置;划出了岩石圈、莫霍面和基底三个层次的断裂带;探讨了深部构造与岩浆岩、地震、地热的关系;研究了大型-超大型内生金属矿床(田)深部地球物理背景和分布规律,提出了有色、贵金属和金刚石原生矿等矿种成矿区、带新的划分方案,指出了找矿方向。根据30余个地层古地磁资料,首次在湖南用图表生动地描述了扬子、华南古陆块动力演化规律;讨论了板决运动和地壳形变的力源机制。     

滇西主要有色金属矿床区域成矿地质背景

根据滇西地区与板块活动有关的火山岩带、中-酸性侵入岩带及基性-超基性岩带的稀土、微量元素及岩石化学特征所反映的构造环境资料,结合基底地质构造及地层古生物、古地磁资料,对区内的大地构造进行了综合判断,划分为两大板块、四条板块结合带及其相应的岛弧带、弧后带,以及三个地体。系统研究了区内主要有色金属矿床的硫、氢、氧、铅、锶、碳同位素资料,结合区域地球化学背景含量,对兰坪金顶铅锌矿、哀牢山金矿、西盟新厂铅银矿等几个主要矿床的控矿因素和成因类型提出一些新的认识。按矿床分布的大地构造单元,划分出滇西地区14个有色金属矿产成矿带。按不同矿种讨论了成矿的区域地质背景,提出了找矿方向。     

南黄海有关地层与构造的研究进展及问题讨论

南黄海为一叠置于下扬子地块变质基底之上的中、古生代海相与中、新生代陆相多旋回叠合盆地,经历了长期的构造演化及多期次构造改造。有关南黄海多期次盆地地层格架及分布特征、构造变形及动力机制、盆地性质及成因机制等问题,仍存在诸多争论。本文在总结前人研究的基础上,利用近几年最新获得的地质、地球物理数据,对南黄海有关地层与构造相关的主要问题进行了探讨。地球物理及综合研究表明：南黄海北部燕山晚期以来陆相断陷盆地之下并不存在印支-早燕山期的前陆盆地;朝鲜半岛西缘断裂带是存在的,扬子地块与华北地块汇聚碰撞过程中存在壳内多层次的互相楔入构造;南黄海海相中、古生界广泛分布,往东抬升剥蚀,可能主要残留下古生界,中部隆起残留有完整的下三叠统-震旦系。     

渤海湾盆地与苏北-南黄海盆地构造特征和成因对比

渤海湾盆地和苏北-南黄海盆地为我国重要的含油气盆地,但由于所处的构造背景不同,导致石油地质条件相差很大,对比两者在构造特征和形成演化上的异同对于探讨两盆地的油气成藏条件具有重要意义。通过实际资料并分析大量研究成果认为:两盆地均为陆相断陷盆地,内部凹陷受生长断层控制而呈"箕状",在断裂特征、活动性等很多方面具有相似性,而在盆地结构、断裂展布等方面差异明显;盆地浅部构造的形成是深部物质活动的响应,深部热隆升对渤海湾盆地形成起到重要作用但不是引起苏北-南黄海盆地裂陷的原因,扬子板块与华北板块的碰撞对两盆地基底形成起到了决定作用,滨太平洋构造域板块多次转向、俯冲是两盆地裂陷和内部构造形成的重要原因之一,印度板块与欧亚板块碰撞导致大量深部物质向东、东南逃逸而影响两盆地的演化过程。结合盆地形成的影响因素,在区域动力学分析基础上,分六个阶段解释渤海湾盆地和苏北-南黄海盆地的形成演化。     

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

桩-岩摩擦黏着特性的试验与分析

研究桩与岩石的侧摩阻力组成及影响因素,有助于准确地把握桩与岩石的侧摩阻力取值原则。在对桩与岩层的摩擦黏着机制分析的基础上,指出界面力与岩层抗剪力的区别,并提出岩层的极限侧摩阻力由界面强度及岩石强度两者较弱一方决定的观点。进行了中风化岩中4组混凝土短桩的抗压及抗拔极限摩阻力对比试验,获得了相应的极限侧摩阻力值以及抗拔与抗压极限侧摩阻力值的比值。抗拔时由于上部岩层对桩侧岩层的约束作用较弱,会使侧摩阻力相对抗压时有较大降低。通过有限元计算及其与试验值的比较分析,研究短桩与岩层的界面强度条件,发现岩层和混凝土灌注桩间的侧摩阻力中界面黏着力占很大比例。     

再论流体势及其与圈闭和油气藏关系

在Hubbert(1953)关于流体势和圈闭的经典论文基础上,从流体势计算的基本原理出发,论证了气势与水势、油势计算表达式的具体形式是不同的,如等地温梯度的静水压力场中理想气体的势包含压力的对数函数与线性函数之和,而不只是包含压力的线性函数.表述了同一求势面所对应的测势面对于不同流体是不同的;指出了圈闭的溢出点通常是等势面与非渗透层面交线的切点;应用简洁的数学分析方法,推导了地下水三维流动情形下油(气)等势面某点切平面坡度与水头、渗滤速度关系的表达式,其中坡度绝对值与渗滤速度关系的表达式为:tanθ=√v2x v2y/|vf vz|,其中vf=K[ρw-p(p)]g/μ,式中:θ为切平面的倾角;vx、vy和vz分别为沿坐标轴ox、oy和oz方向的渗滤速度分量;K和μ分别为渗透率和水的动力黏度;ρw、ρ(p)分别为水和油(气)的密度.根据这些基础性的分析,对被广泛引用的Levorsen(1954)的背斜-水动力复合油藏中水头与油水界面产状的关系示意图进行了两点修改:将油水界面改为曲面、将油水界面处油藏的测势面改为高于油水界面处水的测势面的水平面;对向斜部位聚集油气的水动力条件进行了讨论,认为只有两(各)翼水流都向下流动且水流强度中等条件下才能在向斜部位聚集油气.     

现代新技术新方法与工程地质

本文阐述了瓣技术，新方法应用于工程地质研究取得的进展，内容涉及原位测试技术，数值模拟技术，物理模拟技术和物探测技术，这些方面的研究推动了工程地质学的发展。     

区域构造、地球化学与成矿

成矿是一种复杂的地质作用，区域构造与区域地球化学是控制成矿的基本要素。文中简略叙述了构造成矿研究的历史，论述了大型构造与成矿的关系，提出构造动力体制转换是引发成矿作用的一种重要机制。通过对我国矿田构造研究的回顾，总结提出构造研究的一些思路，同时对区域地球化学与成矿、上地幔元素丰度与成矿以及地球化学急变带与成矿等做了简要的讨论，认为岩石圈及地质体中一定含量的金属元素是成矿的必要条件，而成矿尚需一定的地质作用对这些金属元素的浓集。     

Glyph and hyperstreamline representation of stress and strain tensors and material constitutive response

Results of numerical analyses of boundary value problems in geomechanics include output of three‐dimensional stress and strain states. Two‐dimensional plots of stress–stress or stress–strain quantities, often used to represent such output, do not fully communicate the evolution of stress and strain states. This paper describes the use of glyphs and hyperstreamlines for the visual representation of three dimensional stress and strain tensors in geomechanics applications. Glyphs can be used to represent principal stress states as well as normal stresses at a point. The application of these glyphs is extended in this paper to represent strain states. The paper introduces a new glyph, called HWY glyph for the representation of shear tensor components. A load step‐based hyperstreamline is developed to show the evolution of a stress or strain tensor under a general state of loading. The evolution of stress–strain states from simulated laboratory tests and a general boundary value problem of a deep braced excavation are represented using these advanced visual techniques. These visual representations facilitate the understanding of complex multidimensional stress–strain soil constitutive relationships. The visual objects introduced in this paper can be applied to stress and strain tensors from general boundary value problems. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.