共和盆地壳内部分熔融层存在的地球物理证据与干热岩资源区域性热源分析

新生代以来,共和盆地及其周缘造山带无火山、岩浆活动,印支期隐伏花岗岩体岩浆余热与放射性元素衰变生热等难以构成共和盆地干热岩资源的主要热源,而共和盆地又为一高温地热异常盆地.目前已基本探明了共和县恰卜恰与贵德县热水泉干热岩体2处,圈定出干热岩勘查目标靶区16处.区域重力和区域航磁调查、区域天然地震成像、盆地尺度天然地震背景噪声层析成像勘查,以及超高分辨率重力异常、电阻率与Rayleigh波群相速度线性反演结果均表明共和盆地下伏发育有壳内部分熔融层,进而构成地处板内环境、高热流区共和盆地干热岩资源的区域性热源.盆地尺度MT勘查结果表明,共和盆地西盆地壳内部分熔融层埋深15~35 km,东西向长约41 km,南北向宽约34 km,厚度2~12 km.综合分析认为,该部分熔融层熔融程度最高可达4%~7%,15 km深处温度约为574℃,主体位于贵南南山推覆体系与共和准推覆体系深部主拆离滑脱推覆界面之下,兴海大型复合推覆体系主拆离滑脱推覆界面之上.挽近地质时期深构相、多层次、近水平展布的韧性拆离滑脱推覆构造界面的连续动态剪切摩擦生热,可能是部分熔融层形成的主要因素.      

淮南-溧阳大地电磁剖面与地质结构分析

研究跨长江中下游成矿带宽频大地电磁测深剖面得出,华北板块与扬子板块的电性差异明显,二者以张八岭隆起为界线,其西侧为合肥沉积盆地,主体电阻率较低。合肥盆地上地壳深度约12km,电阻率约50~500Ω·m,为相对高阻,中下地壳为大片低电阻率,约10~20Ω·m,推测与高温、含盐度、结晶水有关。电性莫霍面深度约34~38km。在张八岭隆起以东,扬子板块导电性较差,电阻率较高,约500~5000Ω·m,主要原因与火山岩侵入活动和中生代灰岩出露地表有关;宁芜盆地和溧阳盆地上地壳电阻率相对较低,中下地壳电阻率较高;溧阳盆地电性莫霍面明显,深度约30~32km;宁芜盆地之下电性莫霍面不明显,可能与岩体侵入有关。宁芜盆地成矿带与燕山期多期次火山侵入活动密切相关,大量富含金属离子的岩浆和热液沿地层界面或断层裂隙上涌,并与沉积围岩发生强烈矿化作用,最终形成了铁、铜、银等多金属矿床。     

基于重力剖面的长白山天池火山地壳岩浆囊建模

长白山天池火山是中国最具潜在喷发危险的多成因复式火山,在近2000年来,曾经发生过世界上最大规模的喷发。为了进一步研究长白山天池火山的潜在危险,有必要研究火山的岩浆囊位置和分布。为此,在长白山天池火山开展了一条南北方向的重力剖面测量。结合前人工作,如地震勘探P波速度反演和大地电磁测深（MT）电阻率反演,以及地质信息,采用人机交互的形式,建立了一条长约150km的密度模型。从建模结果图中可以发现：（1）长白山天池下方存在地壳岩浆囊;（2）长白山天池北坡地壳存在一个高阻、低密度体,深度在7~15km,距离天池2~10km,可能是富含气体的岩浆囊;（3）在南坡和北坡大约3km深度处普遍存在一个岩浆岩层;（4）在天池下存在一个已经塌陷堵塞的火山颈。     

青海省共和县恰卜恰干热岩体地热地质特征

基于地热地质、综合地球物理勘查成果等布孔依据,实施的GR1干热岩勘探孔位于共和县恰卜恰干热岩体中南部,是迄今我国钻遇地层温度最高的干热岩勘探孔,为我国首个EGS示范工程与科研试验平台建设奠定了基础。GR1孔测温结果表明,2500 m深处温度为150℃,进入干热岩段;终孔深度3705 m处的井底温度为236℃。2500~3705 m井段平均地温梯度为71.4℃/km,高于另3眼干热岩勘探孔;2800~3705 m井段地温梯度大于80℃/km,属中等品质以上干热岩。综合地球物理勘查与4眼干热岩勘探孔钻探结果表明,该干热岩体埋深2104.31~2500 m,面积246.90 km²;干热岩资源评价结果表明,3~5 km深度范围,100年内的潜在发电装机容量为3805.74 MW,以2%的采收率计,装机容量为76.11 MW;3~6 km潜在装机容量为7788.26 MW,以2%的采收率计,装机容量为155.77MW;3~7 km潜在装机容量为13639.25 MW,以2%的采收率计,装机容量为272.79 MW。     

新疆天宇铜镍矿区瞬变电磁特征研究

为总结新疆东天山地区与基性-超基性岩体有关的岩浆型硫化物铜镍矿床地球物理特征(电性),在天宇铜镍矿区开展了TEM方法试验研究,通过TEM试验数据,初步总结了地面瞬变电磁法TEM响应、时间常数、电阻率等参数在矿体、断裂、岩体等地质体的特征规律。试验结果表明,硫化物铜镍矿体的TEM响应曲线晚期衰减缓慢,双对数坐标下,斜率约为1.3~1.5,平均视时间常数约为0.5 ms,背景地层TEM曲线晚期衰减较快,斜率约为2.7,平均视时间常数约为0.23 ms。反演电阻率图中含矿岩体呈明显低阻反应,电阻率低于200Ω·m,背景地层呈高阻,反演电阻率值大于500Ω·m,断裂分布在高低阻过渡带上。瞬变电磁法在硫化物铜镍矿床应用效果良好,能够为该种类型矿床的勘查提供一定的参考。     

青海共和盆地东北部干热岩岩浆侵位结晶条件及深部结构初探

秦岭、祁连、昆仑造山带结合处的共和盆地记录了复杂的构造、岩浆、变质和沉积作用事件,是研究青藏高原北部构造-岩浆演化的关键地区。近年来,共和盆地花岗岩类高温干热岩的发现使得该区成为新型地热资源的战略基地。然而,有关干热岩原岩的组成、侵位时代、结晶温压及其时空分布等特征仍不清楚,制约着干热岩地热能勘查开采及该区构造-热演化历史的认识。本文以共和盆地东北部恰卜恰地区3口干热岩钻井岩芯和野外露头样品为基础,结合区域地质调查资料,开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学和矿物温压计研究。研究发现,该区干热岩主要由花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩等花岗岩类组成,偶见闪长岩包体。电子探针分析显示,样品中多数角闪石为铁角闪石。角闪石-斜长石矿物对温压计研究表明,岩体的结晶压力属于中低压（1.91~3.52kbar）,温度为中低温（681~693℃）,其岩浆结晶深度约在7.2~13.2km。锆石Ti饱和温度计分析表明,该区岩浆结晶温度主要为643~804℃,而恰卜恰北部的沟后杂岩体相较干热岩钻井岩芯钻揭的杂岩体具有更高的结晶温度。锆石U-Pb年代学分析表明,共和盆地东北部恰卜恰地区干热岩原岩形成时间主要为243~236Ma和225~210Ma两个时期,存在不同时期、不同源区的侵入,与印支期青藏高原北部古特提斯洋盆的俯冲消减相关。之后,共和干热岩经历了至少4.2km的隆升剥露。结合前人多种地球物理研究资料,构建了该区深部四层结构构造剖面,干热岩热源可能与地幔上涌、中下地壳存在局部熔融体有关,且受多条隐伏断裂的影响,盆地基底下的干热岩地热藏具有分区性。     

CSAMT法在东岗铜、铁矿勘查中的应用

以CSAMT法在东岗铜、铁矿勘查为例,结合地质及物性资料,圈定了岩体的分布情况,为下一步地质工作及钻孔布置提供了可靠的物探依据。经过钻孔及重力资料的验证,确定了研究区的铜、铁矿主要产于角砾岩中,铁矿一般位于低电阻率中心地带,电阻率在20Ω·m以下,而铜矿位于相对低电阻率地带,电阻率在20~80Ω·m之间。     

激电中梯和激电测深在吉林和龙市石马洞钼矿的应用

为了在吉林东部覆盖较厚地区寻找深部隐伏矿体,在和龙市石马洞钼矿勘查中利用中间梯度装置激发极化法扫面,发现了极化率为2.00%～5.18%、电阻率≤2 000Ω.m的高极化率低阻异常。异常体上对称四极装置激电测深结果表明：11勘查线极化体顶面埋深15～30 m,底面埋深〉500 m;经钻探工程验证,钼矿体的形态、产状、顶...     

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。     

北秦岭四方台基性-超基性杂岩锆石 LA-ICP-MS年代学研究

四方台杂岩体是北秦岭沿商-丹带出露的基性-超基性杂岩体中最大的一个,出露面积约40 km2,由超基性-基性-中性岩石组成,侵入到丹凤群中。对四方台杂岩体中辉长岩锆石进行LA-ICP-MS微区定年研究,获得岩体的成岩时代为460±29 Ma。获得的32个测点可明显地分为400~500 Ma、700~900 Ma、1 800~2 600 Ma和2 700~2 918 Ma这4个时段,可能分别代表了北秦岭造山带不同地质时期的构造-岩浆事件的时代信息。其中400~500Ma与北秦岭地区表现强烈的加里东运动时限一致,而700~900 Ma则可能与830~740 Ma中国中西部地区响应积极的、造成Rodinia超大陆裂解的地幔柱活动有关。     

Geochemical fingerprint of the primary magma composition in the marine tephras originated from the Baegdusan and Ulleung volcanoes

The intraplate Baegdusan (Changbai) and Ulleung volcanoes located on the border of China, North Korea, and East/Japan Sea, respectively, have been explained by appeals to both hotspots and asthenospheric mantle upwelling (wet plume) caused by the stagnant Pacific plate. To understand the origin of the Baegdusan and Ulleung volcanism, we performed geochemical analyses on the tephra deposits in the East/Japan Sea basins originating from the Baegdusan and Ulleung volcanoes. The volcanic glass in the tephra from the Baegdusan and Ulleung volcanoes ranged from alkaline trachyte to peralkaline rhyolite and from phonolite to trachyte, respectively. The tephra from the two intraplate volcanoes showed highly enriched incompatible elements, such as Tb, Nb, Hf, and Ta, distinct from those of the ordinary arc volcanoes of the Japanese islands. The straddle distribution of the Th/Yb and Ta/Yb ratios of the tephra deposits from the Baegdusan volcano may originate from the alkali basaltic magma resulting from mixing between the wet plume from the stagnant Pacific plate in the transition zone and the overlying shallow asthenospheric mantle. In contrast, the deposits from the Ulleung volcano show a minor contribution of the stagnant slab to the basaltic magma, implying either partial melting of a more enriched mantle, smaller degrees of partial melting of a garnet-bearing mantle source, or a combination of both processes as the magma genesis. Our study indicated that the Baegdusan and Ulleung volcanoes have different magma sources and evolutionary histories.     

火山资源述评

火山喷发是地球上的一种重要景观。它把地幔和地壳物质喷出地表,改变和影响环境,同时形成重要的矿产、地热和旅游等资源。本从三个方面评述了火山资源问题。     

五大连池老黑山、火烧山的火山喷发特征

从野外调查及火山喷发观测记录入手, 结合国内外火山研究的新进展, 在火山成因类型、喷发方式及喷发前兆等方面讨论了五大连池老黑山、火烧山的火山喷发特征。指出老黑山、火烧山的火山成因类型属于单成因火山, 喷发方式不是简单的中心式喷发, 而是经历了裂隙式喷发后转为中心式喷发。通过火山喷发观测记录的分析及与国外火山对比, 揭示出此次火山喷发是有前兆的, 其前兆特征对监测预报未来火山喷发有借鉴意义。     

长白山火山历史上最大火山爆发火山碎屑物层序与分布

长白山火山历史时期规模最大的火山喷发发生在1199~1200年。这次大爆发分为两次普林尼（Plinian）式喷发:第一次（早期）喷发称赤峰期,第二次（晚期）喷发称园池期。赤峰期喷发模式为：普林尼式喷发柱（赤峰空落浮岩层）—火山碎屑流（长白火山碎屑流层）—火山泥流（二道白河火山泥流层）,主要由火山碎屑流诱发火山泥流;园池期火山喷发模式为：普林尼式喷发柱（园池空落浮岩火山灰层）—火山碎屑流（冰场火山碎屑流层）。两次普林尼式喷发空落火山碎屑物总量约120 km³,长白火山碎屑流层总量约8 km³,冰场火山碎屑流层总量约0.5 km³,火山泥流堆积总量约为2 km³。主要论述了这次大爆发的火山喷发碎屑堆积物的层序和分布。     

High-K basaltic trachyandesite xenoliths in pyroclastic deposits from the Bezymianny volcano (Kamchatka)

Bezymianny is an active andesitic volcano of the Klyuchevskaya group, and its eruptive products are xenolith- and enclave-bearing basaltic andesites and dacites. Here we report the first occurrence of clinopyroxene-plagioclase high-potassium basaltic trachyandesite xenoliths (51.84-53.00 wt.% SiO₂, 0.45-1.95 wt.% K₂O) crystallized in the temperature range 1120-840 °C in products of modern eruptions (2007, 2011, 2012). Basaltic trachyandesite differ systematically in petrologic and geochemical characteristics from all previously studied rocks from the Bezymianny volcano. They correspond to the clinopyroxene-plagioclase porphyry rocks from the foot of the Tolbachik volcanoes.     

云南腾冲黑空山、马鞍山和打莺山火山粗安岩显微结构特征及其火山学意义

火山喷发物记录了岩浆的整个活动历史,对火山喷发物的研究可以了解大量的岩浆活动特征信息。本文对腾冲火山区的三座全新世火山——黑空山、马鞍山和打莺山火山熔岩进行了详细的研究,包括熔岩和斑晶的成分、显微结构特征和斑晶的晶体大小分布(CSD)分析。研究发现,黑空山、马鞍山和打莺山火山熔岩以粗安岩为主,三座火山粗安岩中的斑晶成分范围接近,但它们的显微结构特征具有一定的差异,反映了不同的岩浆环境,推测来自不同的岩浆囊。黑空山粗安岩中斜长石斑晶的CSD曲线呈微上凹形,反映了小规模的岩浆混合作用。马鞍山和打莺山粗安岩的微斑晶CSD曲线呈很好的线性关系,说明微斑晶形成时的环境相对稳定,推测这些微斑晶是在岩浆上升过程中,停留在地壳的某处并形成一个小型的岩浆囊后受围岩的冷却作用形成。根据以上的分析,认为腾冲火山区下在横向和纵向上均至少存在两个岩浆囊。     

长白山天池火山造伊格尼姆岩喷发及气候效应

长白山天池火山属新生代多成因中央式火山。火山喷发活动经历了早更新世造盾喷发、中－晚更新世造锥喷发和近代造伊格尼姆岩喷发三个阶段。造伊格尼姆岩喷发时布里尼喷发柱高度曾达２５ｋｍ，伞状云顶部高度达３５ｋｍ。初始喷发温度为７８０℃，喷发速度３００ｍｓ－１。岩浆质量喷发率为１０８．３６ｋｇｓ－１，释放能量１．３４３６×１０１９Ｊ。喷发持续时间为四天半到十四天之间。高速流动的伊格尼姆岩最大流速１７０ｍｓ－１，流体前锋定位时仍保持了５０ｍｓ－１的运动速度。天池火山１２１５±１５Ａ．Ｄ．喷发物释放出了５×１０１０ｋｇ卤素元素和２×１０１０ｋｇ的Ｓ。喷发后导致了强烈的持续７年左右的“火山冬天效应”。在欧亚大陆中部地区最大降温幅度超过２．２５℃。     

火山学述评

火山学研究有了长足的进步。笔者总结近些年全球火山学研究各个方面的成果,包括对火山基本概念的新的认识、火山机构、火山的各种分类、火山岩石学和地球化学、火山岩相学、评估火山爆发大小的火山爆发指数、岩石和地球化学分类、各种常量和微量元素区分图、活火山分布与板块构造理论的关系、活火山给人类带来的灾害与利益和活火山的监测、曾经的火山活动与生物毁灭、单成因火山研究等。火山—构造是未来火山学研究的一个方向,通过火山与构造关系的研究以揭示火山的分布和地球的演化。火山喷出的岩浆是其通过地下以岩墙或管道形式为通道运移到地表的结果。中朝边境上的长白山的位置是个特例,应当值得深入的研究。中国分布有许多新生代火山,它们是否为单成因火山、这些火山在成分上是否有演化规律、它们的分布与大地构造的关系等都有待深入和系统的研究。     

火山学述评

火山学研究有了长足的进步。本文总结近些年全球火山学研究各个方面的成果,包括对火山基本概念的新的认识、火山机构、火山的各种分类、火山岩石学和地球化学、火山岩相学、评估火山爆发大小的火山爆发指数、岩石和地球化学分类、各种常量和微量元素区分图、活火山分布与板块构造理论的关系、活火山给人类带来的灾害与利益和活火山的监测、曾经的火山活动与生物毁灭、单成因火山研究等。火山—构造是未来火山学研究的一个方向,通过火山与构造关系的研究以揭示火山的分布和地球的演化。火山喷出的岩浆是其通过地下以岩墙或管道形式为通道运移到地表的结果。中朝边境上的长白山的位置是个特例,应当值得深入的研究。中国分布有许多新生代火山,它们是否为单成因火山、这些火山在成分上是否有演化规律、它们的分布与大地构造的关系等都有待深入和系统的研究。     

五大连池老黑山、火烧山火山岩屑崩落堆积的发现及其喷发历史和模式的重塑

黑龙江五大连池世界地质公园的老黑山、火烧山火山岩屑崩落(debris-avalanche)形成小丘状沉积.老黑山火山西面、东面和东南面有数十座小丘,火烧山火山北面和东北面也有数十座小丘.最大的小丘高约17m,基座直径50m以上.最远的小丘距火山2km.小丘为崩落堆积的岩块相,由巨大的崩落岩块组成.崩落岩块为灰紫色玄武质...