华夏古陆于奥陶-志留纪之交的扩展证据和机制探索

地层、古生物和群落古生态资料记录了一次发生在奥陶-志留纪之交、“江-绍断裂带”西北侧(浙西、浙西北和赣东北隅)海域生物相、沉积相和古地理格局的重大变化. 晚奥陶世凯迪晚期研究南区西缘为“怀玉山地”(新名), 东南缘为浙赣海; 在长坞组沉积早期, 从“怀玉山地”向东北方海水加深, 已知最深水域在江山-龙游-兰溪一带, 海域呈现西南浅、北东深的格局; 长坞组沉积中晚期, 海底快速抬升, 原先的深水域显著变浅甚至海水退出, 海面下跌略早于奥陶纪末全球范围的海面下降事件. 到赫南特期和志留纪初鲁丹早期, 由于“华夏古陆”从东南方进入且快速扩大, 本区变成了浅水海湾并滋生了华夏正形贝动物群. 海面的大幅度下降、生物群面貌和性质的剧烈变化以及浅水底栖壳相生物的大批迁入, 均发生在奥陶-志留纪交界期内, 这是与特殊而强烈的区域地质构造活动密不可分的. 它暗示了当时“扬子”与“华夏”两个地块的构造演化和汇聚拼合过程, 并造成了“华夏古陆”随后向西北扩展的强大态势.     

下扬子区奥陶纪晚期古地理演变及华南“台-坡-盆”格局的打破

通过收集和整理了下扬子区120条上奥陶统剖面的综合地层资料,并基于统一的生物带序列对其进行地层划分和对比.进而在统一的时间框架下,针对每一个笔石带,圈定各岩石地层单元的分布范围,勾勒海陆边界,重建下扬子区奥陶纪晚期的古地理格局.结果表明,晚奥陶世凯迪晚期开始,随着"江南古陆"抬升并露出水面,其影响范围自南向北不断扩展,逐步截断了江南斜坡带和上、下扬子区,使得华南奥陶纪凯迪中期之前长期存在的"台-坡-盆"古地理格局消失.这一事件造成奥陶纪晚期"江南古陆"两侧的沉积分异,其西侧江西武宁、修水地区由斜坡相转变为台地相,沉积了与上扬子台地基本类似的五峰组-新开岭层的连续地层序列;而"江南古陆"东侧则转变为西、南较浅,向东北方向变深的新的古地理格局,沉积了从浅水台地相到较深水斜坡相的多种巨厚、近陆源的岩石地层组合.这一事件同时还封闭了上扬子海盆的东南出口,使其形成了半封闭和局限滞留的沉积环境,为奥陶纪末高有机质黑色页岩的发育创造了条件.下扬子区奥陶纪晚期一系列古地理格局变化的主控因素前后不同,在凯迪晚期,其东、西两侧沉积分异主要受到华南区域性构造运动——广西运动的影响;而在赫南特期,各个沉积相区水体普遍变浅,则主要受控于冈瓦纳冰川凝聚事件导致的全球性海平面下降.     

华南奥陶-志留系五峰组及龙马溪组底部斑脱岩与高分辨综合地层

在贵州桐梓和湖北宜昌两条相距近500 km的剖面上, 在奥陶系五峰组~志留系龙马溪组底部均发现了20余层钾质斑脱岩, 表明在奥陶纪-志留纪之交至少在上扬子地台东南缘附近, 曾经发生过多次较大规模的火山喷发活动. 综合生物地层、层序地层等资料可以进一步确认, 相隔甚远的这些斑脱岩层几乎完全一一对应. 这是第一次在中国主要地台区同期地层中确认系列的、具有良好对比潜力的火山活动沉积记录. 这些斑脱岩层可望作为极为难得的时限精确、特征明显的事件标志层, 运用于扬子地台奥陶纪-志留纪之交的高精度地层学研究, 最终建立华南奥陶系-志留系界线附近高分辨的综合年代地层格架.     

奥陶纪末期深水介壳动物群在湘西北的发现及其古生态意义

首次记述湘西北桃源和慈利县境奥陶系顶部新开岭层产三叶虫武宁尖盾虫(松溪虫)(Mucronaspis(Songxites)wuningensis)和腕足类平月贝-小埃吉尔月贝组合(Paromalomena-Aegiromenella Assemblage),并新建小埃吉尔月贝群集(Aegiromenella Association).群落生态分析表明,这是赫南特期华南深水介壳动物群,栖息在上扬子区东南缘外的湘西北斜坡上,与上扬子区北缘陕南斜坡、渝北凹地(新名)、下扬子区赣皖苏缓坡的同期产物一样,均属于凉深水、低分异度的赫南特贝动物群,宜归于BA4-5(水深约60～150m,最深可达200m)的生态位;与上扬子台地浅水三叶虫M.(S.)mucronata类群和典型赫南特贝动物群(Hirnantia Fauna)有重要差异,后者主要栖息在BA2-3(水深约5～60m)的生态位.首次绘制出华南赫南特期浅水和深水壳相动物群古地理分布型式.假设湘西北奥陶纪末期沉积速率均等,根据五峰组压实厚度和笔石带绝对年龄值,推算出新开岭层沉积时间只有1.2万年,这或许表明该时期全球重大环境变化在时间上比原先想象的要短很多,尤其是对深水域的影响,明显短于浅水域.     

青藏高原北缘三危山断裂东北段的古地震事件

三危山断裂位于青藏高原北缘,为阿尔金断裂带的一条重要分支,研究其晚更新世以来的活动特征,可为全面地把握青藏高原北缘的地震活动规律提供基础资料。在对三危山断裂东北段(十工口子西-双塔)进行遥感资料解译、野外地质地貌调查和探槽开挖,并分析探槽内揭露的断层、地层和楔状堆积三者之间关系的基础上,结合相关堆积物的光释光断代研究,最终利用逐次限定法分析了古地震事件发生的年代。研究发现该断裂段上晚更新世以来发生了3次古地震事件:距今最远的一次事件E1发生在约5.3万年前,接近5.3万年;第二次事件E2发生于距今约4万年之前,5.3万年之后,更接近4万年;最近的一次事件E3发生于距今7.42—2.47ka。由于晚更新世以来探槽开挖地点地层沉积的不连续,或地层沉积之后发生的侵蚀作用,导致探槽内揭露出的古地震事件存在严重缺失。但可以确定的是,在晚更新世中晚期和全新世,三危山断裂东北段上确有破裂地表的古地震事件发生。     

扬子地区奥陶系-志留系界线附近地球化学研究

为了认识奥陶纪-志留纪之交的古海洋环境变化及其对生物绝灭的影响,对扬子地区跨越该界线的桐梓南坝子剖面和宜昌王家湾剖面进行了微量和稀土元素研究．结果表明,扬子地区五峰期和龙马溪期处于缺氧环境,而观音桥期主要为氧化环境．氧化还原环境的波动主要受冰期控制的全球海平面变化影响．全球海平面的下降导致五峰期缺氧环境被观音桥期氧化环境所取代;而随后的海平面上升又导致龙马溪期恢复为缺氧环境．氧化还原环境的变化与生物绝灭事件在地层上相吻合,表明两者之间存在因果关系．     

中国东北及邻区晚古生代地层分布规律的大地构造意义

通过中国东北及邻区晚古生代地层展布形态分析,揭示出晚古生代海相地层围绕佳-蒙地块核心呈环带状分布的特点.在此基础上,结合地层接触关系、岩相等分析,认为中国东北及邻区晚古生代海相地层主体属于佳-蒙地块的大陆边缘沉积.通过四张构造古地理图展示了这一研究成果.上述研究为佳-蒙地块的认识提供了极为重要的依据,同时将佳-蒙地块形成的时代下限确定为晚志留世.     

中国湖北宜昌王家湾剖面奥陶系顶部斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb定年

湖北西部宜昌王家湾北剖面观音桥层底界之下0．39m处被定义为上奥陶统最后一个阶——赫南特阶的全球界线层型剖面和点位（GSSP）,但此颗“金钉子”却缺乏可信的同位素年代学数据．对王家湾北剖面观音桥层顶部斑脱岩的锆石进行了高精度离子探针（SHRIMPII）定年研究．结果表明,观音桥层顶部斑脱岩形成年龄为（443．2±1．6）Ma,也就是说,赫南特阶顶部即奥陶系／志留系界线处的同位素年龄应接近但略小于（443.2±1．6）Ma,此年龄与国际地层委员会公布的奥陶系／志留系界线年龄（443．7±1．5）Ma在误差范围内一致．因此,这一研究为赫南特阶和奥陶系／志留系界线的全球对比提供了可靠的年代学依据．     

扬子克拉通核部中元古代-古生代沉积地层Nd同位素演化特征及其地质意义

扬子克拉通陆核位于湖北西部宜昌和神农架地区,区内出露了前寒武纪早期结晶基底和较完整的元古宙-显生宙沉积盖层.论文报道了对区域内中元古代至早古生代沉积地层细粒沉积岩开展系统的Nd同位素地球化学研究的结果.从中元古代晚期经新元古代南华纪至古生代奥陶纪,研究区沉积地层的Nd同位素模式年龄显示了由2.5~2.8Ga,经1.5~1.7至1.8~2.1Ga的＂V＂字型演化,相应的εNd（t）值发生了由低（？11~？14）经峰值（？1.1~？5.3）至新低值（？7.9~？9.9）的变化.该演化趋势与前人发表的扬子克拉通东南缘和江南造山带同期沉积地层的演化特征相似,指示了约0.8Ga的新元古代或稍早时期,整个华南陆块发生了有地幔物质加入的大规模构造岩浆事件.然而,扬子陆核区中元古代早期地层具有大范围变化的模式年龄（约1.5~2.7Ga）和εNd（t）值（1.38~？12.0）,且中元古代晚期地层为太古宙模式年龄,指示扬子克拉通的核部和东南缘中元古代盆地具有不同的沉积物源,两区域之间应存在陆内裂（凹）陷或分隔的大洋.此外,新元古代扬子陆块和江南造山带相似的演化形式和古生代早期地层相近的模式年龄,指示经约0.9Ga的扬子-华夏陆块拼合后,华南陆块开始具有了共同的沉积盆地和物源.因此,扬子克拉通于前新元古代可能由次一级的不同陆块组成,直至Rodinia超大陆的聚合过程才导致了原始华南陆块的形成.     

晚更新世末期陆架沙漠化环境演化模式的探讨

在对中国陆架古环境研究的基础上,提出晚更新世末期陆架沙漠化的定义、形成的环境背景及其演化过程.通过对海底浅地层剖面仪的测量记录以及钻孔分析资料的研究表明,低海面时出露的陆架平原以干冷的风砂沉积为主,在强劲的古冬季风的作用下,部分出露的海相地层发生解体,发育成沙丘,出现沙漠化环境;细颗粒被吹扬,并在下风头形成衍生沉积。     

(U-Th)/He年龄在沉积盆地构造—热演化研究中的应用——以塔里木盆地KQ1井为例

(U-Th)/He热定年技术是近年来用于沉积盆地热史研究的新技术,目前主要是利用磷灰石和锆石的He年龄来揭示地层的构造抬升和热历史.本文依据塔里木盆地钻井样品的实测磷灰石和锆石(U-Th)/He年龄数据,初步得出了该地区磷灰石(U-Th)/He年龄的封闭温度为85℃,并建立了深度/温度－年龄演化模式;锆石则未达到其较高的封闭温度.综合利用本次实测的He年龄数据结合磷灰石裂变径迹和等效镜质组反射率等古温标,模拟计算了塔里木盆地孔雀1井（KQ1）自奥陶纪末期以来的热历史.模拟结果表明,孔雀1井区奥陶纪末期的地温梯度可达35.5℃/km,志留纪—泥盆纪时期的地温梯度为33.3～34.5℃/km,白垩纪末期地温梯度27.6℃/km左右.因此,(U-Th)/He年龄结合其他古温标综合模拟的方法可以很好地揭示沉积盆地的热历史.特别是该技术为缺乏常规古温标的塔里木盆地下古生界碳酸盐岩层系所经受热史的恢复提供了新的方法.     

中扬子江汉平原簰洲湾地区中、新生代构造-热演化史

本文综合运用磷灰石-锆石裂变径迹和（U-Th）/He、镜质体反射率及盆地模拟等手段,深入细致地探讨了中扬子江汉平原簰洲湾地区中、新生代构造-热史演化过程.研究结果表明,研究区中-新生代大规模构造抬升剥蚀、地层冷却事件始于早白垩世（140-130 Ma）;大规模抬升冷却过程主要发生在早白垩世中后期至晚白垩世.研究区虽然可能存在一定厚度的晚白垩世-古近纪地层沉积,总体沉积规模相对较小.综合分析认为,区内应该存在较大厚度的中侏罗统或/和上侏罗统乃至早白垩世地层的沉积;而现今残存中生代中、上侏罗统地层相对较薄,主要是由于后期持续构造抬升剥蚀造成的,估计总剥蚀厚度约4300 m左右.区内中生代地层在早白垩世达到最大古地温,而不是在古近纪沉积末期;上三叠统地层最大古地温在170~190℃之间.热史分析结果表明,区内古生代古热流相对稳定,平均热流在53.64 mW·m^-2;早侏罗世末期古热流开始降低,在早白垩世初期古热流约为48.38 mW·m^-2.     

龙门山南段前陆区晚第四纪构造变形样式

龙门山中南段前陆区是青藏高原东缘唯一发育新生代薄皮构造与沉积盆地的地段,研究其最新构造变形样式有助于深入理解青藏高原向东扩展的构造机理.论文通过青衣江河流阶地测量与古青衣江洪积扇形态重建,研究了龙门山南段前陆区晚第四纪活动构造格局及其活动性,取得了如下认识：（1）青衣江河流阶地纵剖面显示,龙门山南段前陆地区晚第四纪变形主要为褶皱作用,总体地壳缩短速率为2.5~3.9 mm·a^-1,远大于山区冲断带0.48~0.77 mm·a^-1的地壳缩短速率,地壳缩短主要由前陆地区吸收;（2）青衣江古洪积扇错断变形显示,龙门山南段前陆区活动构造表现为北西—南东向地壳缩短与近东西向的地壳缩短的叠加作用,两者分别受控于巴颜喀拉块体南东向推挤作用与川滇块体向东推挤作用;（3）自中新世初川滇块体向南东挤出,四川盆地西南角起到分流青藏高原物质的作用,其西南侧物质通过鲜水河—小江断裂带的左旋错动向南东方向分流,其西北侧物质通过龙门山断裂带的右旋错动向北东方向分流,迎面受到了最大的推挤作用,进而向前陆扩展形成了薄皮褶皱构造带.     

中国奥陶纪综合地层和时间框架

简要回顾中国奥陶纪年代地层研究的历史和现状,从岩石地层、生物地层、地质年龄、化学地层和磁性地层等学科的角度,详细阐述和讨论了国际和中国奥陶系划分方案、各条界线的定义标准、识别特征和存在问题,初步建立了多学科的地层对比关系.目前,国际奥陶系采用"三统七阶"的标准划分方案,即自下而上:下奥陶统(特马豆克阶、弗洛阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)和上奥陶统(桑比阶、凯迪阶、赫南特阶).这7个阶的底界金钉子已于1997～2007年全部确立,其中有三个阶的"金钉子"确立在中国.中国的年代地层方案与国际标准方案基本一致(惟部分阶名有别),包括下奥陶统(新厂阶、益阳阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)、上奥陶统(艾家山阶、钱塘江阶、赫南特阶).在多数情况下中国可以直接采用国际标准划分,在特殊情况下,也可以结合使用中国地区性的上奥陶统艾家山阶和钱塘江阶.在详细总结中国各个块体奥陶系发育特征及其差异的基础上,根据近年来的最新研究成果,建立华南、华北(含塔里木、柴达木)和西藏-滇西等主要块体之间的最新奥陶系对比格架,提出特马豆克阶、大坪阶和凯迪阶底界存在的定义、识别和跨相区对比问题,认为特马豆克阶底界主要是牙形刺的分类学问题,而大坪阶和凯迪阶的底界则主要是跨相区对比问题.中国奥陶纪化学地层学研究显示,中奥陶统达瑞威尔阶和上奥陶统凯迪阶的无机碳同位素曲线与国际综合曲线存在较明显的不一致现象,值得高度重视.中国奥陶系的同位素年龄值匮乏,且仅有的3个可靠锆石年龄均集中在晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期,华南上奥陶统含有丰富斑脱岩层,亟待开展同位素测年进一步研究.中国奥陶纪磁性地层研究非常薄弱,迄今为止的研究主要局限于华北下奥陶统,结果可与国外其他地区进行对比.对奥陶系内"阶"的悬殊的时限差异进行了分析,建议对长时限的特马豆克阶、达瑞威尔阶和凯迪阶分别进一步细分为二个亚阶.     

塔里木盆地古生代中央隆起带古构造地貌及其对沉积相发育分布的制约

通过古隆起地貌恢复、不整合分布样式及沉积相等研究,揭示了塔里木盆地中央隆起带古生代重要发育期的古构造地貌特征及其对沉积相发育分布的控制作用．中奥陶世末至晚奥陶世早期的中央隆起带是由和田河古隆起、和田河东古隆起、塔中古隆起及巴楚古斜坡等组成的、具有复杂古构造地貌的大型古隆起一古斜坡带,总体由西向东倾没;可划分出高隆带、断隆平台、古隆边缘斜坡或坡折带、陆棚斜坡或低凸起带、陆架坡折带及深海盆地或平原等古地貌单元．它们对沉积古地理的发育具有重要控制作用,古隆起边缘斜坡．坡折带往往控制着构成重要储层的台缘礁、滩等高能沉积相带的发育和分布．晚奥陶世晚期盆地东南缘强烈隆起,塔中古隆起东段随之隆升并由东向西掀斜,形成由东向西倾沿的鼻状古隆起带．早志留世和晚泥盆至早石炭世盆地中北部的古构造地貌由原来的东低西高转为北东高、西南低;可划分出强烈剥蚀高隆带、古隆边缘斜坡带、坳陷边缘缓斜坡带及坳陷带等古构造地貌单元．构造隆起末期沿古隆起边缘斜坡至坳陷边缘发育的低位及海侵体系域可形成重要的储集体．古隆起地貌与盆内多个不整合的分布样式具有密切关系．从古隆起区向坳陷区可划分出高隆区的不整合复合带、古隆起斜坡边缘的削蚀不整合三角带和超覆不整合三角带、古斜坡与坳陷区过渡的微角度或平行不整合带以及坳陷内的整合带．削蚀不整合和上超不整合三角带可形成重要的地层圈闭,是有利的大型岩性地层油气藏的发育带．     

柴达木盆地东部晚海西-印支期剥蚀量与隆升历史--多种古温标与沉积学证据的制约

柴达木盆地东部周缘造山带内保存有较完整的晚古生代-早中生代沉积记录,但盆地内至今仍未发现二叠系-三叠系.为探讨柴东地区二叠纪-三叠纪有无沉积及隆升历史等关键地质问题,本文首先利用古温标法恢复晚海西-印支期剥蚀量,随后,通过物源分析法获得印支期柴东北缘隆升的沉积学证据.结果表明,印支运动前,柴东地区残留石炭系顶界面埋深普遍超过2500m,晚海西-印支期剥蚀量为2100~4300m,剥蚀量从南往北逐渐减小.柴东地区曾沉积了2000~3000m的二叠系-三叠系,随后被整体剥蚀.晚二叠世以来,随着古特提斯洋往北俯冲,盆地周缘开始隆升.早三叠世柴东北缘经历了一次快速隆升,先期的多套沉积地层与结晶基底被迅速剥蚀并为宗务隆南缘的隆务河群砾岩沉积提供物源.中三叠世海水往北和往东退出研究区.晚三叠世,松潘-甘孜地体强烈碰撞挤压使得东昆仑-柴达木地体下地壳显著缩短和增厚,柴东地区被整体抬升,并且形成了南高北低的古地貌格局,在古气候与水系作用下,二叠系-三叠系与部分石炭系被全部剥蚀并搬运至宗务隆、南祁连及松潘-甘孜一带.     

浙东沿海新元古代地层的发现及其意义

在浙东沿海大片中生代火山岩覆盖区的永嘉县枫林镇附近、地层时代原定为上侏罗统茶湾组（Ｊ３ｃ）或下白垩统馆头组（Ｋ１ｇ）的一套沉积地层中,首次发现较为丰富的、曾产于中国某些地区新元古界的俄罗斯陆台与西伯利亚陆台上里菲及文德系中的微古植物化古。据此,该地层时代应属于新元古代。从而为研究渐东沿海基底构造了重要而可靠的窗口。     

藏东南郎杰学群是印度大陆北缘原地沉积而非外来地体——来自同时代浅海相曲龙贡巴组沉积物源的证据

郎杰学群是西藏特提斯喜马拉雅东段一个特殊的地质体.它在构造位置上属于特提斯喜马拉雅(北带),但却与典型的特提斯喜马拉雅岩石存在显著的物源差异.由于郎杰学群与其他特提斯喜马拉雅地层均为断层接触关系,关于它的大地构造属性和沉积模式一直存在争议.部分学者认为郎杰学群最初沉积于印度北缘,属于特提斯喜马拉雅沉积体系的一部分;而另一部分研究者认为它是一个独立的地质体,在印度-亚洲大陆汇聚过程中拼贴至印度北缘.本次工作对特提斯喜马拉雅南带(浅海相)与郎杰学群同时代的地层开展了详细的沉积学和物源区研究工作,拟通过物源特征对比限定郎杰学群的古地理归属.研究发现,特提斯喜马拉雅南带曲龙贡巴组存在晚古生代-早中生代的特征碎屑锆石U-Pb年龄峰(约400～200Ma),而且砂岩中含有丰富的酸性火山岩岩屑(10～30%)和少量斜长石(1～6%),这些物源特征与郎杰学群一致.由于曲龙贡巴组确定属于特提斯喜马拉雅地体,它与郎杰学群一致的物源特征证实后者亦为印度大陆边缘原地沉积,并非外来地质体.由于印度北缘缺乏晚古生代-早中生代的岩浆活动,郎杰学群、曲龙贡巴组的火山岩岩屑和晚古生代-早中生代碎屑锆石可能来自于冈瓦纳大陆东南缘与古太平洋俯冲有关的岩浆弧.曲龙贡巴组沉积于晚三叠世早期土隆群泻湖相灰岩之上,又迅速被三叠纪末期德日荣组滨岸相石英砂岩所覆盖.曲龙贡巴组、郎杰学群及相关沉积体系在晚三叠世中期短暂的出现明显受区域构造作用控制,冈瓦纳大陆北缘晚三叠世的裂解事件很可能是其主要控制因素.     

塔里木盆地西缘西域组的底界、时代、成因与变形过程的初步研究

通过对塔里木盆地西缘代表性剖面的岩石地层和磁性地层研究,以多重地层划分概念为指导,讨论了西域组地层的内涵、外延及变形过程。西域组为一套冲洪积扇相深灰色巨厚层块状砾岩堆积。与下伏阿图什组河流相苍棕色粉砂岩、泥岩层呈整合接触。西域组的顶、底界均具有穿时特征,其地质年龄在不同地点是不一致的。与阿图什组相比,西域组的古水流方向、沉积物源、沉积相和沉积速率均发生了明显变化,这一变化及大面积西域砾岩的出现,代表了后陆的强烈隆升和剥蚀,但此时前陆盆地则未发生明显构造变形,以强烈沉陷和沉积为主。阿图什组一西域组的强烈褶皱变形即西域运动的起止时间及变形强度在塔里木盆地不同地点可能是不同的,在盆地西北缘的博古孜河约为1．6～1．0Ma B．P．,盆地北缘的库车河剖面约为2．58～1．5Ma B．P．,盆地西南缘的叶城剖面约为3．6～1．3Ma B．P．。这表明塔里木盆地南北缘的晚新生代构造变形在时空上可能存在不均一性。     

中亚地区晚古生代腕足动物古生物地理与构造古地理的协同演化

在早泥盆世、早石炭世、晚石炭世、早二叠世、中二叠世等腕足动物古生物地理区划研究基础上,通过对比分析,揭示了中亚地区晚古生代腕足动物古生物地理与构造古地理的协同演化关系,既较为合理解释了此地此时腕足动物古生物地理形成的机制,又为此地此时洋、陆位置及其配置关系研究提供了依据.