滦河三角洲南部MT04孔磁性地层研究及其构造与气候耦合关系的探讨

对滦河三角洲南部孔深383m的MT04孔进行了详细的岩石磁学和古地磁研究,结果显示:1)孔深0~90m和244~383m沉积物携磁矿物主要为磁铁矿,90~244m沉积物携磁矿物主要为赤铁矿;2)基于208个样品(28个交变样品,180个热退样品)分离出的特征剩磁,建立了钻孔的磁性地层,并与标准极性年表相对比。结果显示,MT04孔记录了Mammoth负极性亚时(C2An.2r)至Brunhes正极性时(Cln)之间的沉积,钻孔M/B界限埋深122.4m,G/M界限埋深为327.2m,钻孔底部年龄约为3.2Ma,而钻孔上更新统底界埋深为83m。MT04孔包括3个沉积阶段:Ⅰ阶段为1.0~3.2Ma,沉积速率平均为92m/Ma,湖相地层为主,为构造稳定期,气候控制了MT04孔的沉积环境和速率;Ⅱ阶段为0.8~1.0Ma,为构造活动期,沉积物以细砂为主,且多为入湖河流和富有机质的粉砂;Ⅲ阶段为0~0.8Ma,构造和气候变化双重作用控制沉积过程,MIS 5阶段T3阶地形成之后河流下切,研究区沉积约30m厚连续砂层,且部分层位受海侵影响形成潮控河流;MIS 3阶段滦河东流并入青龙河入海,在此沉积约15m厚连续砂层;MIS 1阶段滦河摆动至此入海形成典型的两期沙坝-澙湖海岸。     

渤海湾西岸沧县隆起中更新世地层间断

渤海湾西岸天津平原南部静海区400 m深CGZ5孔、大港区500 m深TPZ1孔岩心的岩石地层、磁性地层、~(14)C测年、微体古生物研究表明,2个钻孔底部分别进入到定年3.6 Ma的高斯(Gauss)正极性带和定年4.5 Ma的吉尔伯特(Gilbert)极性带上部;位于西侧沧县隆起的CGZ5孔2.58 Ma古地磁M/G(松山/高斯,Matuyama/Gauss)极性带界线位于225 m,位于东部黄骅坳陷西斜坡的TPZ1孔该界线位于208 m;0.78 Ma的B/M(布容/松山,Brunhes/Matuyama)极性带界线分别位于55 m和68.6 m。结合微体化石分析、3期海侵地层的确定以及岩石地层特征,可判断CGZ5孔和TPZ1孔上更新统底板分别位于55 m和63.4 m。依据末次盛冰期低水位域潴育化黏土层位,确定全新统分别厚14.8 m和16.5 m。上述2孔之间的黄骅坳陷板桥主凹陷中CQJ4孔,B/M和M/G界线分别位于74 m和340 m。西部CGZ5孔显现整个中更新统缺失,东部TPZ1孔中更新统仅厚5.3 m。推测这一地层间断可能是由于渤海海盆在中更新世初期发生快速断陷,在河流到海盆的高差加大的背景下,河流输送物大部流入海盆,海盆边缘的沧县隆起和相邻的滨海平原发生了过路作用。在"源到汇"古地理状况变迁过程中形成的东部大平原,中更新世的沉积动力学背景需要进一步研究。     

渤海湾西岸沧县隆起中更新世地层间断*

渤海湾西岸天津平原南部静海区400m深CGZ5孔、大港区500m深TPZ1孔岩心的岩石地层、磁性地层、¹⁴C测年、微体古生物研究表明,2个钻孔底部分别进入到定年3.6Ma的高斯(Gauss)正极性带和定年4.5Ma的吉尔伯特(Gilbert)极性带上部;位于西侧沧县隆起的CGZ5孔2.58Ma古地磁M/G(松山/高斯,Matuyama/Gauss)极性带界线位于225m,位于东部黄骅坳陷西斜坡的TPZ1孔该界线位于208m;0.78Ma的B/M(布容/松山,Brunhes/Matuyama)极性带界线分别位于55m和68.6m。结合微体化石分析、3期海侵地层的确定以及岩石地层特征,可判断CGZ5孔和TPZ1孔上更新统底板分别位于55m 和63.4m。依据末次盛冰期低水位域潴育化黏土层位,确定全新统分别厚14.8m和16.5m。上述2孔之间的黄骅坳陷板桥主凹陷中CQJ4孔,B/M和M/G界线分别位于74m和340m。西部CGZ5孔显现整个中更新统缺失,东部TPZ1孔中更新统仅厚5.3m。推测这一地层间断可能是由于渤海海盆在中更新世初期发生快速断陷,在河流到海盆的高差加大的背景下,河流输送物大部流入海盆,海盆边缘的沧县隆起和相邻的滨海平原发生了过路作用。在“源到汇”古地理状况变迁过程中形成的东部大平原,中更新世的沉积动力学背景需要进一步研究。     

渤海湾北岸Bg10孔磁性地层研究及其构造意义

对渤海湾北岸孔深600m的Bg10孔进行了详细的沉积学和古地磁研究,划分了39个沉积单元;基于516个样品(60个交变样品,456个热退样品)分离出的特征剩磁,建立了钻孔的磁性地层,并与标准极性年表相对比,确定正极性N1、N2、N3、N4、N5、N6和N7分别对应C1n、C1r.1n、C2n、C2r.1n、C2An.1n、C2An.2n和C2An.3n,R1、R2、R3、R4、R5和R6分别对应C1r.1r、C1r.2r+C1r.3r、C2r.1r、C2r.2r、C2An.1r和C2An.2r。钻孔B/M界限埋深162.3m,M/G界限埋深为475.8m,钻孔底部位于C2An.3n内,其年龄应小于3.596Ma。Bg10孔包括3个沉积阶段:Ⅰ阶段为3.3~3.6Ma,沉积速率略大于130m/Ma,为构造活动期,唐县期夷平面结束后,盆地沉降和山体隆升的差异增大,并与西部地区的青藏运动A幕相对应;Ⅱ阶段为1.9~3.3Ma,沉积速率为112m/Ma,为盆地的填充过程,气候变化控制沉积过程,但沧县隆起和黄骅坳陷之间沉降仍有差异。Ⅲ阶段为0~1.9Ma,沉积速率为202m/Ma,约在1.0~1.2Ma发生一期构造活动,与西部地区的昆黄运动时代大体相当。1.0Ma以来,沉积过程受构造和气候变化双重影响,沧县隆起和黄骅坳陷之间仍有差异沉降。唐山-邢台断裂带可能在1.9Ma之后活动性增强,并和张家口-蓬莱断裂带在沧县隆起上的交汇区域形成一个次级凹陷。     

渤海海峡BHS01孔沉积物磁性地层学研究

磁性地层学研究是建立渤海地区第四纪沉积序列地层年代框架的主要技术手段之一。通过对渤海海峡地区BHS01孔(孔深121.3 m)进行详细的磁性地层学研究,结果表明:BHS01孔岩心记录了布容(Brunhes)正极性时至松山(Matuyama)负极性时底部,包括贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)正极性亚时。早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)深度位于该钻孔的46.4 m处。根据沉积速率,推测钻孔底部121.3 m处的年龄约2.25 Ma。综合沉积物的岩性、磁性及沉积速率变化特征,将BHS01孔沉积物记录的区域沉积过程自下而上划分为3个阶段:阶段Ⅰ(2.25～1.46 Ma)以河流相沉积为主;阶段Ⅱ(1.46～0.78 Ma)为稳定的湖泊相沉积;阶段Ⅲ(0.78～0 Ma)发育海陆交互相沉积。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海海峡及邻区第四纪地层的划分对比和沉积演化过程提供了新的依据。     

河北平原廊固凹陷ACX03孔晚上新世以来地层与沉积*

基于河北平原廊固凹陷东北部ACX03孔(深300.0 m)浅部¹⁴C年龄和磁性地层,建立钻孔第四纪地层格架,依据ACX03孔岩心沉积物、测井曲线和微体古生物特征划分沉积层段并分析沉积环境。研究结果表明: ACX03孔B/M(布容/松山)、M/G(松山/高斯)极性界线分别位于83.8 m、220.2 m,孔底年龄约3.2 Ma,划分13个沉积层段。上新统(220.2~300.0 m)为河道、河漫滩夹湖泊沉积,下更新统(85.2~220.2 m)为河道、湖泊、河漫滩沉积,中更新统(61.5~85.2 m)为分支河道夹河漫滩及河间洼地—湖沼沉积,上更新统(23.2~61.5 m)为河漫滩、分支河道沉积,全新统(0~23.2 m)为泛滥平原、河曲—牛轭湖沉积。对比ACX03孔与邻近钻孔第四纪地层认为,河北平原廊坊—固安一带早更新世差异性沉降最强,之后一直到全新世越来越弱。     

河北平原廊固凹陷ACX03孔晚上新世以来地层与沉积

基于河北平原廊固凹陷东北部ACX03孔(深300.0 m)浅部14C年龄和磁性地层,建立钻孔第四纪地层格架,依据ACX03孔岩心沉积物、测井曲线和微体古生物特征划分沉积层段并分析沉积环境。研究结果表明:ACX03孔B/M (布容/松山)、M/G (松山/高斯)极性界线分别位于83.8 m、220.2 m,孔底年龄约3.2 Ma,划分13个沉积层段。上新统(220.2～300.0 m)为河道、河漫滩夹湖泊沉积,下更新统(85.2～220.2 m)为河道、湖泊、河漫滩沉积,中更新统(61.5～85.2 m)为分支河道夹河漫滩及河间洼地—湖沼沉积,上更新统(23.2～61.5 m)为河漫滩、分支河道沉积,全新统(0～23.2 m)为泛滥平原、河曲—牛轭湖沉积。对比ACX03孔与邻近钻孔第四纪地层认为,河北平原廊坊—固安一带早更新世差异性沉降最强,之后一直到全新世越来越弱。     

永定河形成时代研究

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通过对永定河冲洪积物的研究发现,永定河形成前后的沉积环境明显不同。钻探资料表明永定河形成前本地区沉积环境主要为湖泊相,当时湖水宁静,沉积物主要为泥岩和粉砂。永定河形成时洪水裹携大量碎屑形成巨厚的泥石流堆积,沉积环境为冲洪积相,主要为砂砾石、砂、粉砂和粘土互层,形成巨大的冲洪积扇。通过新5孔钻孔岩芯273块古地磁样品的系统剩磁测试,获得了该钻孔岩芯的古地磁极性序列,对比国际地磁极性年表,认为该钻孔岩芯剖面 0～96.59m以正极性带为主,对应布容正极性时,其地质时代为0～0.78Ma;  96.59～246.79m则以反极性带为主,对应松山反极性时,其地质时代为0.78～2.58Ma;  246.79～413.64m以正极性带为主,则对应高斯正极性时,其地质时代为2.58～3.58Ma,属于新近纪上新世。研究推测永定河最早的沉积物为上新世形成,距今3.33～3.58Ma。
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珠江口盆地深水区晚中新世以来构造沉降与似海底反射（BSR）分布的关系*

2007年中国在南海北部神狐海域通过钻探首次获得天然气水合物样品,证实了珠江口盆地深水区是水合物富集区。通过对珠江口盆地深水区构造沉降史的定量模拟研究,发现晚中新世以来区内构造沉降总体上具有由北向南、自西向东逐渐变快的演化趋势;从晚中新世到更新世,盆地深水区经历了构造沉降作用由弱到强的变化过程：晚中新世(11.6～5.3 Ma),平均构造沉降速率为67 m/Ma;上新世(5.3～1.8 Ma),平均构造沉降速率为68 m/Ma;至更新世(1.8～0 Ma),平均构造沉降速率为73 m/Ma。而造成这些变化的主因是发生在中中新世末-晚中新世末的东沙运动和发生在上新世-更新世早期的台湾运动。东沙运动（10～5 Ma）使盆地在升降过程中发生块断升降,隆起剥蚀,自东向西运动强度和构造变形逐渐减弱,使得盆地深水区持续稳定沉降;台湾运动（3 Ma）彻底改变了盆地深水区的构造格局,因重力均衡调整盆地深水区继续沉降,越往南沉降越大。将似海底反射（BSR）发育区与沉降速率平面图进行叠合分析,发现80％以上的BSR分布趋于构造沉降速率值主要在75～125 m/Ma之间、沉降速率变化迅速的隆坳接合带区域。     

北京平原区南部PGZ01孔第四纪地层划分及其环境意义*

对北京平原区南部大兴榆垡镇420m 深的PGZ01孔岩心进行了岩石地层、磁性地层、¹⁴C测年、介形类组合和孢粉组合研究。结果表明:(1)Matuyama(松山)/Gauss(高斯)和Brunhes(布容)/Matuyama(松山)极性界线分别位于280m和78.35m处,钻孔底部已经进入Gauss正极性带;取280m处Matuyama/Gauss极性界线作为第四系下限,显示可能的永定河泥石流-冲积扇在第四纪之前即到达了北京平原南部,但是华北平原上新统标志岩石地层单元--厚层棕红色黏土在Olduvai(奥尔都维)极性亚带之上即已出现。(2)结合AMS¹⁴C测年,尝试将约60m以上地层的氧化-还原状况,与对古季风影响反映灵敏的沿海平原钻孔同样深度地层进行对比,继而确定上更新统和全新统的底界深度分别位于56.60m和18.95m。(3)MIS5(海洋同位素阶段)以来的特征沉积物,与沿海平原钻孔地层有很好的可比性,同时也有8~4ka期间史前大洪水的影响。本研究为廊(坊)固(安)凹陷西北边缘区第四纪地层划分对比、古地理环境演化、活动断裂以及区域差异构造沉降研究,提供了重要的年代地层格架,对理解晚更新世以来古季风变化的环境效应有重要的启迪。     

渤海湾盆地中北部沉降史分析及裂后期异常沉降分离

为了探究渤海湾盆地新生代沉降过程与西太平洋板块俯冲过程的对应关系,作者收集整理27口钻孔和1条地震地质 剖面数据,并运用回剥技术和应变速率反演方法,模拟出渤海湾盆地中北部裂陷期地壳应变速率变化,分离出裂后期异常 沉降。模拟获得裂陷期地壳应变速率曲线具有明显的三次大的波动,可指示三次构造沉降事件：裂陷Ⅰ幕（60~42 Ma）,对 应于渤海湾盆地孔店组-沙四段沉积过程,平均构造沉降速率为4.6 m/Ma;裂陷Ⅱ幕（42~36 Ma）,对应沙三段-沙二段沉 积过程,平均构造沉降速率为5.5~30.5 m/Ma;裂陷Ⅲ幕（36~24.6 Ma）,对应于沙一段-东营组沉积过程,平均构造沉降速 率为14.7~54.7 m/Ma。研究区内裂后期观测构造沉降与模拟的理论值存在明显的差异,即存在异常沉降。盆地北部异常沉 降值在100~200 m,中部渤海海域异常沉降值在500~700 m,裂后期异常沉降向海域增大。作者推测渤海湾盆地裂后异常沉 降主要是太平洋板块俯冲诱发的深部地幔物质流动导致向下拖拽力引起的。因此,渤海湾盆地中异常沉降可能是一种动力 沉降。     

第四纪以来天津北部燕山隆升与山前盆地的形成*

文中报道了天津市北部燕山山前地带共4个高岩心采取率钻孔的沉积学、地层学、年代学和微体古生物综合研究。420个热退磁样品的磁倾角曲线显示,具147 m厚松散地层的标准孔Z3孔下部地层属于2.58 Ma的松山(Matuyama)极性带。随着地壳沉降,只是从早更新世,冲积扇侧缘泥质沉积物才开始充填了底砾岩层之上的沉积空间,形成广义的山前盆地中的泛滥平原;与传统上视为上新统特征沉积的红棕色黏土类似的亮黄橙-黄橙色-亮红棕色黏土,延续出现到早更新世中期,当时区域沉降中心位于距离山前断裂不足4 km处。0.78 Ma以来的布容(Brunhes)极性带厚57.8 m。谨慎地依据120 ka的布莱克(Blake)亚时确定上更新统后,可见中更新统大部缺失,与天津市区沧县隆起和北京永定河冲积平原南部所见此时的地层间断十分相近。3个钻孔的7个¹⁴C测年数据证实,距离山前断裂不足2 km的钻孔45 ka以来的地层最厚达41 m;显示自MIS3初始期,沉降中心向北迁移更靠近山前断裂,且在构造断裂作用下形成了新的狭义的山前盆地。研究区可见15 ka富有机质黏土及上覆泥炭,表明末次冰消期开始的气候转暖首先影响到华北平原山前地区。此项工作为研究晚新生代以来“源到汇”过程中渤海湾西岸的沉降提供了一个基准点。     

New paleomagnetic constraints on rift basin evolution in the northern Himalaya mountains

The late Cenozoic sediments in the rift basins in the northern Himalaya Mountains document important information about the uplift and deformation of the most active tectonic region in the Tibetan Plateau. However, these sediments have not been precisely dated, hindering our ability to address the basin development and termination associated with a series of uplifts in the southern Tibetan Plateau. Here, we report a detailed magnetostratigraphic study on the fluvio - lacustrine sedimentary sequence of the Dati Formation bearing abundant Hipparion forstenae fossils in the Dati Basin in the northern frontal region of the Himalaya Mountains. The 195 m – thick section yielded six normal and seven reversed polarity zones that correlate well with Chrons C3An.1r to C4r.2r of the geomagnetic polarity time scale, constraining the section age to ~8.6 – ~6.2 Ma. Together with the magnetostratigraphic results from other rift basins in the region, these results indicate that the horizons bearing the Hipparion fossils were deposited during the age interval of 7.1–6.5 Ma in the northern Himalaya Mountains. The regional tectonic activity and comprehensive magnetostratigraphic and sedimentologic comparisons suggest that the evolution of the rift basins in the northern Himalaya Mountains has involved three major stages since the late Cenozoic, i.e., (1) ~10.0–8.0 Ma, onset of the basins with fan delta facies; (2) ~8.0–3.0 Ma, expansion of the basins with mainly lacustrine facies; (3) ~3.0–1.7 Ma, shrinking and termination of the basins with alluvial fans. The basin evolutionary history indicates an accelerated tectonic uplift of the Himalaya Mountains at ~10.0 Ma, and two deformational events at ~3.0 Ma and at ~1.7 Ma.     

渤海湾西岸BZ1钻孔的磁性地层学研究

文章对位于渤海湾西岸黄骅坳陷内的BZ1钻孔进行了详细的磁性地层学研究。结果表明,204.51m的岩芯记录了布容正向极性时(Brunhes)、贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)极性亚时,钻孔底部年龄约为2.21Ma。本项研究结果为该区约2.21Ma以来的古环境和相关研究提供了可靠的地层年代框架。与沧县隆起区的BZ2钻孔地层结果对比表明,两个构造单元的沉积物厚度在布容期以来差异较大,即在此期间黄骅坳陷相对沧县隆起下沉40余米,表明1Ma前后发生的新构造运动导致黄骅坳陷区构造下沉速率显著增加。     

^Ar／^39Ar Dating of Deformation Events and Reconstruction of Exhumation of Ultrahigh—Pressure Metamorphic Rocks in Donghai,East China

Abstract Recent investigations reveal that the ultrahigh‐pressure metamorphic (UHPM) rocks in the Donghai region of East China underwent ductile and transitional ductile‐brittle structural events during their exhumation. The earlier ductile deformation took place under the condition of amphibolite facies and the later transitional ductile‐brittle deformation under the condition of greenschist facies. The hanging walls moved southeastward during both of these two events. The ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating of muscovites from muscovite‐plagioclase schists in the Haizhou phosphorous mine, which are structurally overlain by UHPM rocks, yields a plateau age of 218.0±2.9 Ma and isochron age of 219.8Ma, indicating that the earlier event of the ampibolite‐facies deformation probably took place about 220 Ma ago. The ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating of oriented amphiboles parallel to the movement direction of the hanging wall on a decollement plane yields a plateau age of 213.1 ± 0.3 Ma and isochron age of 213.4±4.1 Ma, probably representing the age of the later event. The dating of pegmatitic biotites and K‐feldspars near the decollement plane from the eastern Fangshan area yield plateau ages of 203.4±0.3 Ma, 203.6±0.4 Ma and 204.8±2.2 Ma, and isochron ages of 204.0±2.0 Ma, 200.6±3.1 Ma and 204.0±5.0 Ma, respectively, implying that the rocks in the studied area had not been cooled down to closing temperature of the dated biotites and K‐feldspars until the beginning of the Jurassic (about 204 Ma). The integration of these data with previous chronological ages on the ultrahigh‐pressure metamorphism lead to a new inference on the exhumation of the UHPM rocks. The UHPM rocks in the area were exhumed at the rate of 3–4 km/Ma from the mantle (about 80–100 km below the earth's surface at about 240 Ma) to the lower crust (at the depth of about 20‐30km at 220 Ma), and at the rate of 1–2 km/Ma to the middle crust (at the depth of about 15 km at 213 Ma), and then at the rate of less than 1 km/Ma to the upper crust about 10 km deep at about 204 Ma.     

Provenance of zircon xenocrysts in the Neoproterozoic Brauna Kimberlite Field,São Francisco Craton,Brazil: Evidence for a thick Palaeoproterozoic lithosphere beneath the Serrinha block

The 642 Ma-old Brauna Kimberlite Field is located on the northeastern sector of the São Francisco Craton (Serrinha block) and is one of the rare Neoproterozoic kimberlitic events in South America. Zircon xenocrysts from the volumetric most important kimberlite pipes Brauna 03, Brauna 07 and Brauna 04 were used as a tool to identify different components of the lithosphere beneath the northeast region of the São Francisco craton. A composite kimberlite sample of eight representative and different drill holes and three samples of the host rocks (Nordestina granodiorite) were sampled for SHRIMP geochronology. The results were compared with precise U–Pb age data for the regional rocks, i.e. the Archaean basement and the Palaeoproterozoic Rio Itapicuru greenstone belt. Samples from the Nordestina granodiorite gave three different ages: 2155 Ma in the western part of the batholith, 2139 Ma in its central part, and 2132 Ma in its eastern part. Zircon ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ages of the Brauna kimberlite zircon grains spread over the timespan 2107–2223 Ma and indicate four age groups at 2105 ± 3 Ma, 2138 ± 7 Ma, 2166 ± 5 Ma, and 2198 ± 4 Ma. Source rocks for the three former age groups can be found in the Rio Itapicuru greenstone belt, including zircon xenocrysts from the Nordestina granodiorite, whereas the latter age group has not yet been reported in the Serrinha block. The new zircon ages show that only rocks of the Palaeoproterozoic Rio Itapicuru greenstone belt and of a hidden 2.17–2.20 Ga crust were sampled by the kimberlite magma during its ascent through the lithosphere. It is proposed that there is none or a few Archaean crust beneath the kimberlite emplacement area, hence implying a thick Palaeoproterozoic lithosphere for this portion of the São Francisco craton.     

泥河湾古湖的形成机制及其与早期古人类生存环境的关系

泥河湾盆地位于汾渭裂谷系的东北端,是裂谷系的重要组成部分。古近纪初恒山－大同一带发育软流圈上涌柱,导致岩浆喷发和地壳变薄,距今25～24Ma,阳原-石匣一带开始沉陷形成盆地,北侧出现伸展造山带。受到挤压作用使盆地内地壳缩短并在盆地南侧形成台地。上新世末至早更新世为盆地沉陷最盛时期,泥河湾古湖形成。距今2．0～0．8Ma,该地区为温和的温带气候环境,有的时段为亚热带气候,同时火山喷发的火山灰和风成沉积为盆地土壤提供了丰富矿物质养分,湖泊周边地区动植物繁盛,为早期古人类在此栖息提供了必要的条件。该裂谷型盆地是适于早期古人类生存和发展的地区,泥河湾盆地将是我国最有可能发现早期古人类化石的地点。