大别山高压?超高压片麻岩核?边结构锆石成因探讨*

大别山高压?超高压片麻岩中的锆石在阴极发光(CL)显示核?边结构：韵律环带的岩浆锆石核,较强发光的变质边。本文对核?边结构的锆石进行了包裹体、微区U?Pb年龄和微量元素研究。结果表明变质边由两种不同的机制形成：变质重结晶和变质增生。变质重结晶锆石的U?Pb年龄和稀土总量逐渐降低,稀土配分模式不变。变质增生锆石比变质重结晶锆石具有更低Th/U比值,重稀土严重亏损,Eu负异常不明显,低的Nb、Ta含量。     

锆石成因矿物学与锆石微区定年综述

锆石是岩浆岩、变质岩和石英脉型金矿床中的一种常见副矿物,对锆石成因类型的准确判断是正确理解锆石U-Pb年龄意义的关键.本文中笔者对不同成因类型锆石的判别标志及年龄意义进行系统的总结,并认为将锆石的阴极发光图像(CL)、背散射电子图像(BSE)、痕量元素组成及矿物包裹体特征的研究相结合是进行锆石成因鉴定的有效方法.近年来同位素质谱技术的发展使得人们对同一锆石颗粒内部不同成因类型的锆石晶域进行原位年龄测定成为可能.通过微区原位定年技术,能够给出有关寄主岩石的地质演化历史等重要信息,这可以为地质过程的精细年代学格架的建立提供有效的证据.来自不同类型岩石中的锆石可能经历了Pb的扩散丢失作用、晶格损伤导致的蜕晶化作用以及变质重结晶作用.这些过程对锆石计时的准确性和有效性带来了不同程度的影响.为了对测定锆石年龄的地质意义进行合理解释,在进行锆石U-Pb定年前,必需对锆石进行成因矿物学和矿物内部结构的深入研究,特别是阴极发光和背散射电子成像研究,通过内部结构特征确定锆石的成因类型和形成环境.笔者认为,组成单一的岩浆锆石是理想的U-Pb定年对象,变质重结晶锆石域常是重结晶锆石和继承晶质锆石的混合区,容易给出混合年龄,只有变质增生锆石和完全变质重结晶锆石才能给出准确的变质时代,而从继承锆石中鉴别出的热液锆石可以获得可靠的流体活动时间.     

超高压变质岩的放射性同位素体系及年代学方法

深刻理解同位素在超高压变质及退变质过程中的地球化学行为对获得超高压变质岩准确并有明确意义的年龄值是非常重要的。对 Sm-Nd,Rb-Sr 同位素体系,只有变质矿物同位素体系达到平衡才能给出精确有意义的等时线年龄。研究表明,与副变质岩互层的细粒榴辉岩的高压变质矿物之间,或者强退变质岩石的退变质矿物之间,其 Nd,Sr 同位素可以达到平衡;然而高压变质矿物与退变质矿物之间 Nd,Sr 同位素不平衡。由于全岩样品总是含有数量不等的退变质矿物,因此石榴石 全岩 Sm-Nd 法或多硅白云母 全岩 Rh-Sr 法将有可能给出无地质意义的年龄。通常低温榴辉岩的高压变质矿物之间存在Nd 同位素不平衡。超高压变质岩多硅白云母所含过剩 Ar 主要源于榴辉岩原岩中角闪石在变质分解时释放出来的放射成因 Ar。因此,不含榴辉岩的花岗片麻岩多硅白云母基本不含过剩 Ar。对变质锆石成因的准确判断是正确理解锆石 U-Ph 年龄意义的关键。本文对不同成因锆石的判别标志及年龄意义做了总结,并指出将阴极发光图形,锆石痕量元素组成及矿物包裹体鉴定相结合是进行锆石成因鉴定的有效方法。高压变质或退变质增生锆石组成单一,是理想变质定年对象。然而变质重结晶锆石域常是重结晶锆石和继承晶质锆石的混合区,因而给出混合年龄。只有完全变质重结晶锆石才能给出准确变质时代。     

山西代县金红石矿床中锆石的内部特征和矿物包裹体研究及其地质意义

对山西代县洪塘矿区富含红色和黑色两种金红石的直闪岩进行岩相观察和矿物成分分析,并就其中锆石在阴极发光下的外部形态、内部结构及矿物包裹体进行研究.所分选出的锆石按其颗粒上的相对位置、形态、阴极发光图像、SHRIMP年龄值以及内部矿物包裹体划分为复杂锆石和单成因锆石,其中复杂锆石由核部、幔部和边部锆石三类锆石组成.第1类锆石无环带,部分边缘可见溶蚀痕迹,为继承锆石.内部包裹富锾矿物组合顽火辉石+金云母,与寄主岩石的组合明显不同,反映其可能是寄主岩石形成之前保留于锆石中的原岩矿物并源于地幔.第Ⅱ类锆石为半自形-自形晶,环带较宽且清晰,推测为高级变质锆石.其内矿物包裹体主要为直闪石,其次为钙铁辉石(?),反映其形成于角闪岩相,与寄主岩石的矿物组合可能一致.第Ⅲ类锆石主要位于增生边,阴极发光亮度高,推测为流体改造的变质锆石.第Ⅳ类单成因锆石多呈自形,阴极发光下较暗,生长环带规则且较窄.矿物包裹体有钠长石+石英+白云母,对应中压绿片岩相,其形成温度和压力低于寄主岩石,它与第Ⅲ类锆石可能是在同一期后期事件中形成.结合岩相学研究结果,认为该区金红石矿床之原岩可能是岩浆岩,后期经历了至少两期构造热事件,早期热事件可能导致了锆石内U-Th-Pb体系的重置.以上研究结果表明经历复杂变质作用的变质岩中锆石内部矿物包裹体的研究分析还是探讨寄主岩石成因及所经历地质事件的有效手段.     

大别山双河超高压榴辉岩中变质锆石；离子探针和微区结构研究

对南大别双河超高压岩板榴辉岩中锆石进行了阴极发光、喇曼光谱、U- Pb和氧同位素离子探针微区分析。发现大部分锆石具有核边结构 ,其核和边有明显不同的 U ,Th,Pb含量、Th/ U比、2 0 6 Pb/ 2 38U年龄和δ1 8O值。锆石边部具有变质锆石的结构和化学特征 ,核部具有岩浆锆石向变质锆石变化的过渡特征。 17个点 U - Pb同位素分析中大多数为不一致年龄 ,由 14个正向不一致点所构成的不一致线与一致曲线的上、下交点年龄分别为 2 4 89± 2 5和 2 4 8± 16 Ma,它们代表了榴辉岩原岩形成时间和前进变质至峰期变质过程中原岩岩浆锆石重结晶和变质增生作用的时间 ,大别山变质锆石的成因是复杂的 ,它既可以是变质新生锆石 ,呈独立的颗粒或原岩岩浆锆石的增生边 ,也可以是由原岩锆石在固相或流体存在下的重结晶作用形成。不同程度的重结晶作用是超高压条件下双河榴辉岩原岩岩浆锆石发生的主要的物理化学变化 ,它导致锆石中 U、Th、Pb和Th/ U比的降低和岩浆振荡环带的消退     

北苏鲁威海地区超基性岩的原岩形成时代和超高压变质时代

超基性岩是苏鲁超高压变质地体中一类特殊且十分重要的岩石类型,它们通常呈规模不一的块状、条带状或不规则透镜状 (体) 赋存于区域大面积出露的花岗质片麻岩中。锆石中矿物包体激光拉曼测试、阴极发光图像分析和不同性质锆石LA-ICP-MS U-Pb定年等综合研究结果表明,北苏鲁威海地区含橄榄石辉石岩 (样品W1和W2) 中锆石的成因十分复杂,可进一步划分3种不同类型锆石。其中第一类锆石呈自形-半自形晶,阴极发光图像显示清晰的岩浆结晶环带,矿物包体主要为Ol+Cpx+Ap, 记录的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄为1835~1845Ma,应代表含橄榄石辉石岩的原岩形成时代;第二类为变质重结晶锆石,呈半自形-他形晶,阴极发光图像显示模糊的岩浆结晶环带,矿物包体与第一类完全一致,记录的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄变化范围大,为250~784Ma之间,表明部分继承性岩浆结晶锆石明显受到后期岩浆-变质热事件的影响而发生不完全重结晶和Pb丢失,进而使其记录的年龄相对偏新;第三类锆石呈他形晶,为典型的变质锆石,阴极发光图像十分均匀,矿物包体相对少见,主要为Grt+Cpx,记录的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为230~234Ma, 且与苏鲁地体榴辉岩及其围岩中含柯石英锆石微区记录的超高压变质年龄 (225~235Ma) 十分一致,应代表含橄榄石辉石岩的峰期超高压变质时代。超基性岩中超高压变质锆石的准确识别表明苏鲁地体在峰期超高压变质阶段的确存在流体,流体的存在对超高压变质锆石的形成起着至关重要的作用。该项研究不仅准确厘定北苏鲁威海地区超基性岩的原岩形成时代和超高压变质时代,而且对于深入探讨苏鲁-大别超高压地体流体行为、演化规律及其水-岩相互作用机理具有重要的科学意义。     

阴极发光仪在变质岩和花岗岩类岩石中的应用

利用阴极发光仪对一些前寒武纪变质岩(河北,内蒙等地)和西藏及其它地区的后寒武变质岩,以及不同时代和成因的花岗岩类岩石的样品进行了观察。阴极发光与某些过渡元素的含量有关,可以揭示岩石的构造,间接地反映矿物化学成分的特点。本文介绍了阴极发光在变质岩和花岗岩类岩石的以下几个方面的应用:1) 间接地确定变质级;2) 揭示原岩的变余构造,3) 鉴别细粒和发光矿物;4) 研究矿物之间的反应;5) 重建变形构造。     

变质锆石成因的岩相学研究——高级变质岩U-Pb年龄解释的基本依据

岩相学在研究高级变质岩 (含深熔片麻岩 )的锆石中起着重要的作用 ,其内容主要包括锆石的形貌和表面特征 ,锆石在岩石中的赋存状态 ,与主晶的关系和内部结构等方面。基于大别山地区的一些榴辉岩相岩石、麻粒岩相岩石和片麻状花岗质岩石中锆石的研究 ,阐述了继承锆石、变质锆石、深熔锆石、变质增生、深熔增生和后期流体改造的基本岩相学特征。结合大别山地区的 4个实例 ,说明了高级变质岩中锆石的岩相学研究方法和步骤 ,并初步提出了高级变质岩锆石U -Pb年龄解释的岩相学标志。     

中-浅正变质岩锆石SHRIMP法与TIMS法测年结果不一致处理——以滇东南南温河花岗岩为例

变质岩中的锆石大多遭受变质热事件的改造,但中-浅变质岩一般不甚发育新生锆石或变质增生边,不易通过现有的锆石测年技术获得该岩石的变质年龄。中-浅正变质岩的锆石为岩浆锆石与变质增生锆石的混合物,其U-Pb同位素组成可以采用二端元混合模式来表达。利用同位素稀释法(TIMS)可以获得混合锆石U-Pb年龄及对应的同位素组成;结合CL等内部结构分析,利用离子探针法(SHRIMP)可以获得岩浆锆石U-Pb年龄及对应的同位素组成,进而推算出变质增生锆石U-Pb年龄对应的同位素组成。在对滇东南南温河花岗岩锆石U-Pb年代学的研究中,我们发现同一样品的SHRIMP与TIMS U-Pb法测年结果不一致,根据上式推算出后期主变质年龄约为230 Ma,与前人利用其它测年方法获得的结果基本一致,符合研究区主变质期为印支期的区域地质背景。该方法为中-浅正变质岩年代学研究提供了一种新思路。     

大别山变质岩锆石微区稀土元素和Th,U特征

对进行过微区U-Pb定年和阴极发光成像研究的大别山辛店榴辉岩、双河榴辉岩、黄镇榴辉岩和双河硬玉石英岩中锆石,进行了微区核部与边部稀土元素测定.结合U-Pb年龄和CL图象,探讨了超高压变质过程中稀土元素从原岩锆石到变质锆石的变化.结果表明,原岩锆石和变质锆石有很不相同的稀土元素含量,它取决于变质锆石是由变质重结晶还是变质增生作用形成及形成时间.一般说来,边部变质锆石比原岩锆石亏损稀土元素,特别是重稀土,并且有更低的Th/U比.变质锆石的稀土元素和Th/U比可以为变质锆石形成时的物理化学环境和变质锆石成因提供重要信息.     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土体再压缩变形规律的试验研究

结合大量不同土性土体的回弹再压缩试验、模型试验,提出再加荷比、再压缩比率的概念,并在此基础上得出了土体再压缩变形的基本规律：当再加荷量为卸荷量的20%时,土样产生的再压缩变形量已接近回弹变形量的40%~50%;当再加荷量为卸荷量的80%时,再压缩变形量与回弹变形量大致相等,则此时回弹变形完全被压缩;当再加荷量与卸荷量相等时,再压缩变形量大于回弹变形量,且再压缩变形的增大程度与土性有关。可见在土样的再压缩过程中,在初始阶段再压缩变形增长速率较大,之后增长速率随着加荷量的增加反而逐渐降低。由此得出土体的再压缩变形发展规律为两阶段线性规律,这一规律具有工程实用意义：基底以下土体的回弹再压缩变形对于减小主群楼之间的差异沉降是一种有利因素;再压缩变形的发展规律为建筑物基底以下土体的回弹再压缩变形而产生的沉降计算提供了依据     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。