大洋岛弧的前世今生

根据板块构造理论,板块的边界是地质作用最为强烈的地区,因而它们是当今固体地球科学研究的重点。依据应力性质的不同,地球上板块的边界类型有扩张的洋中脊、汇聚的俯冲带和调节板块运动差异的转换断层三种。就汇聚型板块边界而言,它又可进一步划分为洋-洋俯冲的大洋或洋内岛弧带(Intra-oceanic arc)、洋-陆俯冲的安第斯型活动大陆边缘带和陆-陆接触的大陆碰撞带三种。相对而言,大洋岛弧的研究程度最低。传统认为最典型的大洋岛弧——日本诸岛,已不再被认为是洋-洋俯冲的产物,因为已有研究显示它是从亚洲大陆裂解的碎块。根据目前的调查,现今的大洋岛弧主要集中在西太平洋地区,以太平洋与菲律宾板块间的Izu-Bonin-Mariana弧和太平洋-澳大利亚间的西南太平洋岛弧为代表。大洋岛弧研究的最重要问题是,洋洋之间如何产生了俯冲。目前多倾向于认为:大洋中的转换断层可使不同时代的大洋岩石圈相互接触,在这种情况下,较老的岩石圈由于冷却时间较长而密度相对较大,因而可下沉而俯冲到较年轻的岩石圈之下。这一模型也被誉为蛇绿岩形成的初始俯冲定律(Subduction Initial Rule,简称SIR)。但存在的问题是,目前全球还没发现有转换断层转变为俯冲带的实例。更何况,全球大洋中发育如此众多的转换断层,但为何只在西太平洋发育大洋岛弧?本文通过对资料的总结还发现,这些大洋岛弧基本都是从亚洲或者澳大利亚大陆东部边缘裂解的碎块,只是后期的弧后扩张作用使裂解的碎块发生强烈的改造,形成具有类似大洋岩石圈的特点。目前提出的洋-洋自发形成俯冲带的模型并没有理论基础,也没有实际地质事实的支持。但在加勒比海、斯科舍海和阿留申地区,大洋岛弧的出现与洋底高原诱发的俯冲带跃迁或俯冲极性反转有关。因此,板块构造理论中的洋洋初始俯冲模式需要进一步资料的验证。     

全新世安塞剖面的磁学特征变化历史及其受控因子分析

黄土高原黄土是第四纪古气候研究的主要对象之一,磁化率是黄土古气候研究的主要代用指标。然而,黄土地层磁学特征的主控因子依然存在争论。本文选取黄土高原中部的安塞黄土剖面为研究对象,对地层进行系统的磁学特征分析。安塞剖面在早全新世至中全新世早期(~10000~8500a)黄土层中磁性矿物含量较低且呈递增趋势,中全新世(8000~3000a)古土壤层中磁性矿物含量较高,在中全新世中期(7000~5000a)达到最高随后呈递减趋势,晚全新世(3000a以来)黄土层中磁性矿物含量很低并呈递减趋势。此外,地层的磁学特征表现出3次快速变化:6500a前后,地层中磁性矿物含量迅速增加;4500a前后和2700a前后,地层中磁性矿物含量快速降低。通过与全新世降水和气温等气候因子对比发现降水量是控制安塞剖面中次生强磁性矿物含量变化的关键性气候因子,低温并不能增加地层中强磁性矿物含量,而高温则可能限制地层中强磁性矿物的形成。土壤中强磁性矿物含量变化对气候好转响应迟缓,对气候恶化响应迅速。     

模拟水源地开采法在岩溶水系统开采资源评价中的应用─—以丹河岩溶水系统为例

由于大规模开发岩溶地下水,出现了多个水源地之间互相干扰、保泉洪水互相矛盾等诸多环境问题。如何在这种复杂情况下科学地评价开采资源已成为亟待解决的问题。本文通过对丹河岩溶地下水系统岩溶水文地质条件的分析、概化,提出了模拟水源地开采法,即在二维数值法评价数学模型上叠加一系列的模拟开采水源地,在多种约束条件下进行岩溶地下水系统开采方案的优化,是一种经济效益显著的水资源评价方法。      

高分辨率采区地震勘探在新庄煤矿的应用成果

通过对新庄煤矿采区地震勘探经验的总结,证明采区地震勘探具有投资省、周期短、勘探精度高等优点,是一种良好的地质勘探手段,基本解决了影响煤炭生产的两大主要问题：中小构造及煤层赋存形态问题,对煤炭的生产、安全具有重大的指导意义。通过生产实践证明,采区地震勘探能取得良好的地质效果及巨大的经济效益,具有良好的应用前景。     

基于小波变换与神经网络的石羊河流域夏季地温预测模型研究

地温变化在气候反馈效应中起着重要作用, 理解地温及其与影响因素之间的时空关系对预测全球温度变化至关重要。利用1998 - 2017年石羊河流域的逐日常规气象观测资料, 采用小波分析结合BP（Back Propagation）神经网络构建了石羊河流域夏季地温预报模型, 结果表明： 日平均地温预测效果在不同站点均为最佳, 其中预测值和观测值的相关系数均大于0.87, 3 ℃以内的预测概率均大于84%。其中, 民勤地区地温预测效果最好, 预测值和观测值的相关系数达到0.91, 3 ℃以内的预测概率达到86%。日最高地温的预测值与观测值的相关系数高于0.8, 但误差平方和、 标准差较大。永昌地区日最高地温的模拟效果最好, 3 ℃以内的预测概率达到83%。日最低地温的预测与观测值的平均相关系数高于0.66, 3 ℃以内的预报概率高于83%, 但预测值略低。其中, 武威地区日最低地温的预测效果最好, 预测值与观测值的相关系数为0.72, 3 ℃以内的预测概率达到94%。研究成果可为有效弥补干旱、 半干旱区地温观测资料缺失和探讨其与局地气候的关系提供一些参考。     

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.     

吉林中部晚三叠世和早侏罗世两期铝质A型花岗岩的厘定及对吉黑东部构造格局的制约

高精度同位素年代学和岩石学、元素地球化学研究结果表明,吉林省中部地区存在晚三叠世和早侏罗世两期铝质A型花岗岩。其中三道河正长花岗岩的锆石LA ICPMS年龄为(216±3) Ma,形成于晚三叠世,受控于华北板块和其北侧板块在晚二叠世—早三叠世沿西拉木伦河—长春—延吉缝合带碰撞拼合后的岩石圈伸展作用,标志古亚洲洋构造域的演化结束。天桥岗碱长花岗岩的锆石SHRIMP和TIMS年龄分别为(182±3) Ma和(188±4) Ma,全岩Rb Sr等时线年龄为(185±4) Ma,形成于早侏罗世,可能是与佳木斯板块和松嫩—张广才岭板块在早侏罗世早期沿嘉荫—牡丹江缝合带碰撞拼合有关的伸展作用的产物。这次板块碰撞作用很有可能标志着东北地区东部此时已经开始进入滨太平洋构造域的演化阶段。更详细的研究显示,两期A型花岗岩岩浆都来源于年轻的基性玄武质下地壳的部分熔融,岩浆经历了分离结晶作用。     

狼毒种群小尺度空间分布格局及空间关联性研究

空间分布格局、空间关联性对尺度具有较强的依赖性,种群在不同的尺度上往往表现出多种空间分布格局和空间关联性。在黑河上游高寒退化草地,采用点格局分析方法,研究了小尺度上狼毒(Stellera chamaejasme)种群的分布格局和空间关联性。结果表明:小尺度上随着种群的发育,狼毒种群的空间分布格局由聚集分布逐渐向随机分布过渡;两个形体大小程度越接近的种群之间,空间关联性越有可能表现为正关联,随着种群的共同发育,空间关联性逐渐向不显著过渡,形体大小差异程度越大,则越有可能表现为负关联,而较大尺度上空间关联性趋于复杂化。种群个体之间的相互庇护促使狼毒个体的数量不断增长,并通过种内竞争使斑块不断扩张,狼毒种群合作与竞争机制的相互转变实现了种群的扩散。     

高温高压下岩石弹性波速特征及其在深部地质研究中的意义

本文收集、整理、研究了７０年代以来的高温高压下岩石的Ｖｐ，Ｖｓ，Ｖｐ／Ｖｓ，Ｖｐ各向异性等实验资料后得出：（１）低压下岩石Ｖｐ的急剧变化是由岩石中裂纹与孔隙等引起的；（２）温度升高可增大由岩石组构引起的Ｖｐ各向异性的变化率；（３）同种岩石在不同的大地构造环境中具有不同的波速值与变化规律；（４）Ｖｐ在高地温区随温度先降低而后升高，其原因是由矿物相变造成的，与地壳中低速带的性质相当。文章最后讨论了实测波速转换为岩石类型时实验研究岩石波速的意义。