扬子陆块北缘构造演化新认识：来自原花山群年代学和地球化学的制约

原花山群分布于紧邻南秦岭的扬子陆块北缘大洪山地区,出露于重要的构造部位,是研究其形成时期扬子陆块构造演化及其与南秦岭关系的重要载体,其物质组成、形成时代和构造属性长期存在争论。本文将原花山群解体为花山构造混杂岩和正常的火山—沉积地层（本文所指花山群）两部分来讨论。笔者重新厘定了花山群的沉积时限,有针对性地对有构造背景争议的花山群进行玄武岩地球化学研究,对有时代争议的混杂岩进行锆石U-Pb年代学研究。年代学、地球化学和沉积学综合研究表明,花山群的沉积时限为ca. 830 Ma至ca. 800 Ma,形成于与Rodinia超大陆裂解有关的陆内裂谷盆地。花山构造混杂岩带可能不只是晋宁期的缝合带,而是具有多期物质组成、经历了多期构造叠加的复合型缝合带。结合他人成果,我们提出了扬子陆块与南秦岭从新元古代到早古生代的构造演化新模式。     

扬子陆块北缘花山群:弧后盆地火山-沉积岩系而非蛇绿混杂岩

扬子陆块北缘花山群曾被作为南秦岭古生代勉-略蛇绿岩的东延部分,后又被厘定为新元古代“俯冲增生杂岩”,至今争议甚多.为明确花山群的大地构造含义,了解扬子陆块参与新元古代Rodinia超大陆的演化过程,采用碎屑物源分析、沉积物氧化/还原指标、火成岩构造环境判别、锆石U-Pb定年等方法研究了花山群六房咀组的物质属性与时代.六房咀组的沉积盆地属于氧化条件的边缘海,其中沉积岩的碎屑物包含扬子大陆的稳定砂屑和玄武玻璃质岩屑两组来源,暗示该组火山岩与沉积岩为同期伴生的产物,而非后期构造楔入的岩块.该组玄武岩兼具洋中脊和岛弧的双重地球化学特征,属于弧后盆地玄武岩（BABB）.以锆石U-Pb法测得玄武岩的形成年龄为823.9±5.5 Ma和829.9±6.9 Ma,并获得1 637 Ma、2 670 Ma两组捕获锆石年龄,表明火山通道下部存在古老大陆基底,并非洋中脊环境.花山群六房咀组总体为一套新元古代弧后盆地沉积-火山岩建造,而非古生代或新元古代蛇绿岩混杂岩.新元古代晚期,扬子陆块北缘发生了板块汇聚和俯冲作用,相对于同期的Rodinia超大陆裂解事件存在一定的滞后.      

北大巴山新元古代龙潭河组的源区特征：来自碎屑组成和锆石年代学的证据

沿扬子板块北缘大巴山弧形断裂出露的新元古代龙潭河组主体为一套富火山碎屑沉积岩夹原生火山碎屑岩组合。长期以来,它们以及上覆砂砾岩组合(木座组)(前人认为冰蹟岩)统被解释为扬子板块北缘新元古代陆内裂谷和被动陆缘沉积。龙潭河组岩石组合包括杂砂岩、含砾粗砂岩、砾岩、凝灰质粉砂岩夹(含砾)凝灰岩。砂岩碎屑组成研究表明,龙潭河组碎屑以火山岩岩屑和斜长石为主,少量石英,砾岩砾石主要为玄武岩、玄武安山岩/安山岩。这些特征表明物源区主要出露中、基性火山岩和富火山碎屑沉积岩,少量长英质岩石,源区大地构造背景为岛弧。本文对一套具有近源堆积特征的火山质砾岩进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分析,结果显示锆石具有两组集中年龄群,峰值分别为~770 Ma和~705 Ma,表明源区存在至少两期岩浆活动。龙潭河组砾石、岩屑和锆石较差的磨圆度和分选性共同表明它们为一套近源沉积,碎屑组成表明物源区为~705 Ma岛弧,形成于弧后环境。龙潭河组物源区岛弧构造背景的确定暗示南秦岭造山带北大巴山地区与俯冲相关的岛弧构造体制一直持续到~705 Ma。     

Chronological and geochemical studies of the Middle Neoproterozoic mafic rock and turbidite in the Dahongshan orogenic belt on the northern margin of the Yangtze Block: Implications for the evolution of the back-arc basinSCIEI北大核心CSCD

扬子北缘~820Ma可能记录了从挤压环境向伸展环境的重要转换,是解决扬子新元古代演化争议的关键时间节点。本研究在扬子北缘大洪山造山带圆潭地区识别出一套基性岩和浊积岩组合。其中基性岩全岩Sm-Nd等时线年龄为845Ma±81Ma(MSWD=1.5),浊积岩碎屑锆石年龄谱包括四个主要峰值年龄(~835Ma、~1597Ma、~2002Ma、~2482Ma)和两个次要峰值年龄(~2680Ma、~2934Ma),综合前人研究成果将浊积岩的形成时代约束在835~820Ma。浊积岩与花山群的形成时代一致,应代表花山群的北向延伸。浊积岩的物源来自扬子北缘桐柏-大别地区,不同于前人对花山群的分析结果,指示花山群可能具有多个物源。以上地层碎屑锆石年龄谱和地层层序特征与弧后盆地相似。本研究基性岩样品具有低的SiO_(2)(45.41%~50.29%)、K 2O(0.03%~1.49%),高的TiO_(2)(1.42%~3.03%),和低的U/Th(0.15~0.29)、Th/Zr(0.003~0.011)和Nb/Y(0.059~0.147)以及正的εNd(t)(+1.18~+1.57),类似N-MORB地球化学特征。基性岩来自于软流圈,经历<3%部分熔融而生成,并在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。综合以上分析,本文认为这些基性岩和浊积岩共同构成一套弧后背景环境岩石组合。     

赣东北地区双桥山群碎屑锆石U-Pb年代学研究

双桥山群是赣东北地区重要的岩石单元之一,其年代学研究一直备受关注。本文对赣东北地区双桥山群凝灰质板岩和粉砂质板岩中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb测年分析。碎屑锆石年代学测试结果显示4个主要年龄区间:591～634 Ma(峰值601 Ma)、803～837 Ma(峰值831 Ma)、866～1019 Ma(峰值910 Ma)和 1800 Ma。其中最年轻的碎屑锆石年龄组591～634 Ma峰期601 Ma的年龄,可能限定了双桥山群最大的沉积年龄;而803～837 Ma(峰值831 Ma)指示其物源可能源于江南造山带东段新元古代造山过程的岛弧火山岩; 866～1019 Ma峰期年龄为910 Ma的年龄与皖南-赣东北地区的基性火山岩、火山碎屑岩的形成时代基本一致; 1800 Ma的年龄组与扬子陆块1.8～1.9 Ga锆石年龄相一致。赣东北地区双桥山群碎屑锆石U-Pb测年结果中,出现828 Ma和1800 Ma的碎屑锆石特征年龄峰值,显示它们具有与扬子地块的亲缘性,同时又含有大量的～1.0 Ga碎屑锆石,这些特征年龄相似于格林威尔期的华夏地块,说明在新元古代晚期存在的沉积盆地具有来自扬子和华夏板块的双向物源。     

四川新龙地区甘孜-理塘蛇绿混杂岩带侏罗系地层沉积学、地球化学和年代学研究及其构造背景分析SCIEI北大核心CSCD

甘孜-理塘蛇绿混杂岩带作为扬子板块与中咱地块的碰撞结合带,其对探讨西南“三江”多岛弧盆系构造演化具有重要意义。本文选取四川新龙地区瑞环山组进行沉积学、古生物学、地球化学和同位素年代学研究,限定其沉积时代及物质属性,探讨其沉积构造背景。新龙地区瑞环山组为碳酸盐岩夹碎屑岩岩石组合,其碎屑岩物源区为安山质火山岩及陆缘复理石,母岩构造背景为大洋岛弧环境。瑞环山组灰岩中珊瑚化石主要集中于晚侏罗世-早白垩世。碎屑锆石定年结果表明砂岩中锆石主要来源于扬子板块(435Ma、764Ma、1888Ma峰值)以及甘孜-理塘俯冲增生杂岩(229Ma峰值),锆石最新年龄为196±2Ma,指示其应沉积于早侏罗世之后的残留海盆地。研究结果表明,甘孜-理塘洋在晚三叠世末弧陆碰撞造山之后又经历了侏罗纪残留海阶段,在残留海盆地西侧临近甘孜-理塘俯冲增生杂岩浅海环境中沉积了瑞环山组碳酸盐岩夹碎屑岩建造,至早白垩世全面进入造山隆升阶段。     

共和盆地西缘柔起岗地区变质岩系锆石U-Pb年龄——原岩最老沉积时代及物源研究

共和盆地西缘原划古元古代金水口岩群中发育一套低级变质的灰色绢云石英片岩、绢云石英岩及黑云石英片岩组合,该套变质岩系原岩沉积时代及变质基底构造属性存在争议。本文对采自青海省兴海县柔起岗地区的两件片岩样品开展了系统的岩石学及LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,对其原岩沉积时代、沉积物源及基底构造亲缘性进行了探讨。结果表明,该套片岩两件样品的碎屑锆石U-Pb年龄谱可明显分为新元古代和古元古代两个主年龄谱以及中元古代的两个次年龄谱,新元古代主年龄谱分别为688~908 Ma和711~841 Ma,峰值年龄为788 Ma和780 Ma,古元古代主年龄谱分别为1871~2174 Ma和1832~2194 Ma,峰值年龄为2140 Ma和2072 Ma,中元古代两个次年龄谱分别为1520~1638 Ma和1271~1276 Ma,峰值年龄为1635 Ma和1275 Ma。片岩最小碎屑锆石年龄值688 Ma限定了其原岩的最老沉积时代。塔洞片岩碎屑锆石U-Pb年龄谱特征表明其碎屑物质来源较为复杂,物源主体来自周邻造山带的西秦岭、东昆仑和柴达木盆地北缘构造带的前寒武纪块体,扬子板块对其沉积物源亦有部分贡献,而华北板块没有对其提供沉积物源。更为重要的是,该套片岩锆石U-Pb年龄谱突出显示新元古代早期的构造-岩浆-热事件年龄信息,而没有华北板块典型的1850Ma和2500Ma左右的特征,结合区域资料认为西秦岭源区基底与东昆仑地块、柴达木盆地北缘、祁连地块等一样表现出扬子板块的构造亲缘性,源区基底固结时代为新元古代早期。     

扬子板块西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石U-Pb年龄及其物源示踪

扬子板块西北缘碧口微地块红岩沟地区碧口群火山岩系之上发育有南华—震旦纪沉积盖层,但南华系的沉积时代尚缺乏依据,其物源及构造背景也仍无定论。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,对南华系上部含砾岩系中的长石砂岩进行了碎屑锆石测年研究,结果表明碎屑锆石的年龄可以分为两组:(1)新元古代晚期年龄组(750~800Ma),峰值年龄为795Ma;(2)新元古代早中期年龄组(820~920Ma),该组有明显峰值,峰值年龄为850Ma。碎屑锆石最小年龄组平均年龄为750Ma,即南华系上部含砾岩系沉积时代不老于750Ma,结合地层序列中的层位关系,认为该地层的沉积时代可能为晚南华世。综合研究认为,南华系上部含砾岩系物源具多源性,主要来自扬子板块西北缘碧口微地块内部和南侧后龙门山构造带、汉南-米仓山微地块的新元古代中酸性岩浆岩,北侧勉略构造带出露的岩浆岩可能也为该地层提供了少量的物源,其沉积事件对应于新元古代中晚期(~810Ma)碧口微地块及扬子板块西北缘后碰撞-裂解阶段。     

滇西哀牢山岩群变沉积岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

出露于扬子板块与印支板块之间的哀牢山岩群中包含大量副片麻岩、大理岩、云母片岩和石英岩等变沉积岩,这些岩石对研究扬子板块西南缘构造演化具有重要意义。但有关哀牢山岩群的沉积时代、物质来源以及形成的构造背景等一系列问题长期以来存在着较大争议。本文选取哀牢山岩群内石榴黑云斜长片麻岩、石榴夕线黑云斜长/二长片麻岩和大理岩4件变沉积岩进行了锆石阴极发光和LA-ICP-MS U-Pb年代学研究。哀牢山岩群碎屑锆石具有明显或弱的振荡环带和较高的Th/U比值,指示其岩浆成因。年代学分析结果表明石榴黑云斜长片麻岩记录始新世末-渐新世(36.3~25.0Ma)哀牢山岩群部分熔融-岩浆活动,其余3件变沉积岩碎屑锆石均得到550~450Ma与900~700Ma两组峰值,其中片麻岩与大理岩中最年轻的碎屑锆石峰值分别为452Ma、461Ma和458Ma,指示哀牢山岩群沉积时代应不早于中奥陶世,而非原先认为的古元古代。碎屑锆石年龄分布特征表明哀牢山岩群物源区包含扬子板块西缘新元古代花岗岩和印支板块内泛非期花岗岩,支持前人提出的哀牢山岩群沉积于古特提斯分支洋盆——金沙江-哀牢山-马江洋拉张过程中沉积的观点。     

桐柏山造山带南麓随州群变沉积岩中碎屑锆石的年代学及其地质意义

扬子克拉通北缘的随州——枣阳地区是整个秦岭——桐柏山——大别山——苏鲁造山带及其前陆地区受晚三叠世(印支期)扬子板块向华北板块深俯冲并发生高压——超高压变质作用影响最小的地区,因而扬子克拉通北缘的前寒武纪基底在这里得到了较多的保存。它们不仅为研究扬子克拉通北缘新元古代构造环境提供了难得的样品,也为研究造山带内变质杂岩的原岩性质提供了参照物。出露的前寒武纪基底包括新元古代的变质火山——沉积岩系(随州群)以及大量的超镁铁质——镁铁质岩床群。本文用LA-ICP-MS锆石U-Pb法对随州群中变质沉积岩中的碎屑锆石进行了系统的年代学研究,结果表明:①随州群变质沉积岩中最年轻碎屑锆石的年龄约为720Ma,表明随州群的主要沉积作用应晚于该时间;②年龄介于700～1000Ma时间段的锆石颗粒构成了随州群变质沉积岩中最大的碎屑锆石群体,峰值在800Ma左右,说明新元古代,尤其是新元古代中、晚期形成的岩浆岩是随州群沉积岩最重要的一个物源;③随州群变质沉积岩中也出现了较多1700～2100Ma年龄段的锆石颗粒,说明古元古代中、晚期形成的岩浆岩也是随州群沉积岩的重要物源之一;④随州群沉积岩具有古元古代早期,甚至太古代年龄的碎屑锆石,说明扬子克拉通北缘可能存在层位相当的物源。     

Re-Os同位素体系在蛇绿岩应用研究中的进展

Re-Os不同于由亲石元素构成的同位素体系，在原始上地幔（PUN）部分熔融过程中，母体Re是中等不相容元素，优先进入熔体相，子体Os是强相容元素，富集在残留相中，是研究蛇绿岩的极好示踪剂。在蛇绿岩应用研究中已经取得了4个方面的进展：（1）明确了熔体相的Re／Os和^187Os／^188Os比值高，而残留相的低；（2）铬铁矿中铂族元素矿物（PGM）的Re亏损年龄（TRD）证实了蛇绿岩中复杂的超镁铁岩体是多阶段部分熔融的产物；（3）现代大洋橄榄岩和玄武岩的Re-Os同位素研究表明熔体相和残留相的^187Os／^188Os比值在高于亏损地幔值（DMM）的部分是一致的，而低于DMM的存在不一致性，为研究蛇绿岩中熔体相与残留相是否存在“耦合”关系提供了新的制约因素；（4）揭示了蛇绿岩地幔橄榄岩中含有古大陆岩石圈地幔，这是前所未知的。虽然取得了不少进展，但是由于Re-Os同位素体系用于蛇绿岩研究的时间较短，尚存在一些问题，如显生宙蛇绿岩地幔橄榄岩的定年问题，有待进一步深化研究。     

基于小波的被动声纳降噪研究

基于小波的降噪理论,研究了水下舰船辐射噪声的被动声纳降噪问题。通过对船辐射噪声的建模和仿真,分析对比了不同方法对舰船辐射噪声信号降噪的效果,并利用各种小波基和采用不同阈值条件下对信号进行降噪处理的效果。该研究在分析对比的基础上,进行小波包软阈值去噪并且取得了较好的效果,对被动声纳降噪提供了较好的应用前景。     

基于破坏概率的滑坡稳定性分析

综述了概率分析法的基本原理和实施方法,并运用Monte carlo模拟对滑坡的破坏概率进行了模拟分析。在探讨具体工程实例的基础上,提出了计算机处理滑坡稳定性的程序设计方法。实践表明,滑坡的破坏概率分析是滑坡稳定性评价的有效手段之一。      

基于概率方法的滑坡稳定性分析

本文概述了滑坡破坏概率分析的基本原理.以三峡库区的龙王庙滑坡为例,论述了地下水对滑坡的作用,进行了滑坡的破坏概率分析,分析结果表明,该滑坡在库水位骤降初期有较高的破坏概率,必须进行治理.     

地下水在弱膨胀性土边坡稳定中的影响

地下水是影响边坡稳定一个重要因素,主要体现为内、外两个方面的影响。经常考虑的地下水对边坡地层重度、强度等方面的影响属于内的方面;地下水还可能对边坡岩土体产生如浮托力、静水压力、动水压力、渗透力等附加力属于外的方面。通过对一弱膨胀性土边坡失稳各阶段、各影响因素下的分析,阐述了地下水在弱膨胀性土边坡稳定分析中内、外方面的不利影响。并得出结论：在边坡稳定分析时,仅考虑地下水对地层重度、抗剪强度等指标的影响,其分析结果偏于不安全;尤其是边坡地层为弱膨胀性土时,浸水后强度大幅下降,应采用浸水试验指标进行边坡稳定性复核;其次还应考虑地下水渗流排泄对边坡产生的附加荷载。     

中德合作三江源区和甜水海地区多年冻土退化过程科学考察和研究进展

为准确了解青藏高原多年冻土退化过程及其环境效应,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所和德国海德堡大学环境物理研究所共同组成科研小组,先后对我国三江源区、西昆仑甜水海地区进行了多年冻土退化过程的前期勘察研究工作.首次在人烟稀少的玉树-不冻泉沿线等地建立了3个长期综合观测研究站.在技术手段上,除应用常规的坑探、水土取样、水分现场观测、地面调查外,主要应用了最新的双天线、多回路探地雷达勘测技术,对不同地貌条件下的活动层结构特征、上限附近冻土结构、冷生组构等诸多方面进行了快速勘察,同时还进行了水分场分布规律、盐份迁移过程的初步研究.研究结果表明:地表景观特征对热质迁移规律、地温场具有重要影响;青藏高原新疆甜水海地区的低温(<-4℃)冻土与高原东部和腹地的高温(>-1℃)冻土在地质背景和地下冰发育情况等方面有所区别;甜水海地区生态环境在过去30多年的时间里已发生重大改变:地表植被发生大面积退化,地表普遍发生不同程度盐渍化;在该地区发现大量小型冻胀丘、石环等冰缘现象的存在.探地雷达勘察结果显示,地表地貌单元、植被分布、地表水分条件的变化均对多年冻土上限变化和地下冰的赋存产生重要影响.     

孔隙压力对碳酸盐岩储层声学特性的影响研究

与传统的砂岩、泥岩不同,缝洞型碳酸盐岩具有较强的非均质性及各向异性,因此利用传统的方法对其进行孔隙压力预测尤为困难。利用声学信息进行孔隙压力预测是一种有效的预测方法,研究孔隙压力对碳酸盐岩储层声学特性的影响,具有重要的理论意义和应用价值。通过对孔洞发育程度不同的缝洞型碳酸盐岩进行不同孔隙压力下的声学实验测试,在实验的基础上,分析了不同孔隙流体压力条件下岩心的声波时差、衰减系数、时频特性,得到了孔隙压力与不同类型碳酸盐岩纵横波时差及衰减系数之间的关系;探讨了孔隙压力对不同类型碳酸盐岩纵横波在时域及频域上的影响。此研究为利用声学特性对碳酸盐岩储层孔隙压力预测提供了借鉴。     

洞庭湖萎缩对湖内洪水影响

为了更好地理解湖泊萎缩对湖内洪水过程的影响,在假定洞庭湖将继续萎缩的前提下,通过建立荆江-洞庭湖水动力模型,定量分析洞庭湖萎缩对湖内洪水的影响。研究结果表明,湖内水位及洪峰流量随湖泊面积的萎缩而增加,洪峰水位到达时刻随着湖泊萎缩而提前。若遇1996年型洪水,洞庭湖面积若从目前的2 670 km2减小至1 380 km2时,西洞庭湖及南洞庭湖内最高水位将抬高2.0 m左右,东洞庭湖水位将抬升0.4 m左右,城陵矶站点洪峰水位到达时刻将提前约11 h,洪峰流量增加约4 800 m3/s。因此,若洞庭湖湖泊面积在目前基础上（面积2 670 km2）继续萎缩,湖区特别是西洞庭湖及南洞庭湖将面临更为严峻的洪水灾害。虽然湖泊萎缩对西洞庭湖与南洞庭湖内水面坡降影响较小,但东洞庭湖内水位同时受湖泊萎缩及长江来流的影响,水面坡降发生较大变化,在距离蔡家洲80~110 km（鹿角站附近）河段水面坡降出现大幅增大。     

矿山地质灾害危险性评估中几个问题的商榷

笔者认为,为了合理、有效地开发利用矿产资源,在进行矿山地质灾害危险性评估过程中不要采用“禁采区”,建议采用围护带;在现行“规范”规定的基础上应根据各个矿山的具体情况可适当扩大围护带宽度,但不宜超过30m;在计算煤(矿)层顶板安全厚度的系数取值时,应考虑煤(矿)层倾角和围护等级;只有考虑了这些因素获得的地质灾害危险性评估结论,才具有适用性,才能真正为矿山设计和进行地质灾害防治工作提供科学依据。     

青藏高原东缘活动断裂地质灾害效应研究

活动断裂的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。本文以第四纪以来构造活动最强烈的青藏高原东缘为例,阐述了活动断裂地质灾害效应的主要表现形式,包括:(1)活动断裂对地形地貌和岩体结构的影响;(2)断裂剧烈活动(地震)诱发地质灾害;(3)断裂蠕滑作用对斜坡应力场和稳定性的影响;(4)断裂活动是地质灾害链的源头,为地质灾害提供物源。上述表现形式及灾害成因机理和分布规律是活动构造区地质灾害防治中需要关注的关键问题。根据青藏高原东缘典型地质灾害案例研究提出,内外动力耦合作用成灾机理是未来地质灾害研究方向,将为活动构造区地质灾害早期识别和防灾减灾提供理论依据。