晚三叠世龙门山前陆盆地早期(卡尼期)碳酸盐缓坡和海绵礁的淹没过程与动力机制

晚三叠世龙门山前陆盆地分布于扬子克拉通西缘,属于印支期造山楔构造负载驱动的挠曲型前渊凹陷.其中卡尼期马鞍塘组是分布于底部不整合面之上的第一套地层单元,记录了前缘隆起边缘碳酸盐缓坡和海绵礁的构建和淹没过程.据钻孔揭示马鞍塘组的最大厚度超过250m,显示为西北厚东南薄的楔形结构,从北西向南东依次分布了深水盆地、碳酸盐缓坡和海绵礁和浅水滨岸带等沉积物类型.其中碳酸盐缓坡和海绵礁分布于前陆盆地的远端,呈面向西的条带状展布,其走向线与龙门山冲断带的走向大致平行.碳酸盐缓坡和海绵礁的厚度介于30～100m之间,由北西向南东变薄.在垂向上,马鞍塘组由3部分构成,下部为鲕粒滩和生物碎屑滩,中部为海绵礁,上部为黑色页岩,显示为向上变细、变深的沉积序列.在Li et al.(2003)盆地模拟的基础上,本次对卡尼期前陆盆地的沉降速率、沉积速率、海绵礁生长速率、相对海平面上升速率进行了定量计算,其中沉降速率为0.10mm·a-1、沉积速率为0.04mm·a-1、海绵礁生长速率为0.03mm·a-1、相对海平面上升速率介于0.01mm·a-1～0.05mm · a-1之间.研究结果表明:在卡尼期早期,相对海平面处于初始上升阶段,相对海平面上升速率较小,盆地处于欠补偿状态,沉积了碳酸盐缓坡型鲕粒滩和生物碎屑滩;在卡尼期中期,相对海平面上升速率等于海绵礁生长速率,海绵礁持续保持垂直向上的生长状态,形成了高度达100余米的塔礁;在卡尼期晚期,相对海平面上升速率大于海绵礁生长速率,礁顶的水深逐步变大,导致礁体被淹溺致死,从而在卡尼期形成了鲕粒灰岩滩-生物碎屑滩-海绵礁灰岩-页岩的向上变细、变深的沉积序列,显示了前陆盆地早期碳酸盐缓坡和海绵礁生长并被淹没的特有模式.本次研究成果表明龙门山前陆盆地的底部不整合面和碳酸盐缓坡、海绵礁的淹没过程是扬子板块西缘印支期造山楔逆冲构造负载的挠曲变形的产物,显示了在卡尼期松潘-甘孜残留洋盆的迅速闭合和造山楔构造负载向扬子板块的推进过程.     

北京永定河谷中元古界雾迷山组软沉积物变形与古地震发生频率

北京地区中元古界雾迷山组是太古界至中生界中出露面积最广、沉积厚度最大的地层单元,岩性以白云岩为主,其次为硅化白云岩。雾迷山组层序稳定,形成于相对广阔、持续且稳定沉降的浅水沉积环境。在永定河流域自庄户洼村溯河而上直至珍珠湖景区,在不同层位的雾迷山组露头中集中发现了多个期次、不同规模、由古地震引发的软沉积物变形构造,包括液化变形（液化混插、底辟、液化脉及液化卷曲层理等）、挤压变形（紧密褶皱、板刺状角砾和丘—槽构造等）、拉伸变形（环状层、拉伸布丁）以及脆性变形（地裂缝、层间断层和震裂岩）。文中对这些软沉积物变形的分布和表面特征做了系统描述,对典型的液化变形、挤压变形及拉伸变形的形成机制从形态学上进行了计算机模拟。结合该区的构造背景和前人研究资料,认为该区雾迷山组沉积期古地震系沿中元古代燕辽裂陷槽轴部的断裂活动触发的;根据软沉积物变形的出现频率,对古地震发生频率（地震周期）进行了初步估算,约为3.2至2万年。     

水与火的激荡——汤加火山的故事

<正>2022年1月15日17时10分,南太平洋一个很小的岛国汤加发生了一次超级震撼的海下火山爆发,大量的火山渣、火山灰和巨量的水气从洪阿汤加-洪阿哈帕伊岛附近的火山口冲天而起,瞬间喷射到高空,几十分钟内就形成一个由火山灰和水气为主的直径达500千米、主体高度超过30千米、最高达到58千米的伞状云团,包括汤加主岛在内的多个岛屿完全笼罩在令人恐怖的火山灰云之中。主爆发一个小时后,     

甘肃张掖地区白垩系风成砂岩沉积序列! 祁连山白垩纪隆升的沉积学响应

白垩纪祁连山隆升过程及其沉积学响应的研究,对认识青藏高原的形成及其环境效应具有重要意义。受控于祁连山隆升过程的甘肃张掖地区下白垩统,包括赤金堡组、下沟组和中沟组,其基本特征是：（1）分布局限而且厚度上千米的赤金堡组,主要由旋回性发育的“冲积扇（或洪积扇—辫状河—滨湖相风成沙丘”序列所组成,形成一种反映了“雨影效应”的粗碎屑岩序列;（2）下沟组总体为一套红层沉积,在盆地边缘发育更多的风成沙丘,可能代表了与祁连山更加快速隆升相对应的更加强烈的“雨影效应”时期的产物;（3）中沟组,从冲积体系演变为一个分布广泛的湖泊沉积体系,总体上属于潮湿气候背景下未受到“雨影效应”影响的产物,与祁连山均衡抬升存在成因联系;（4）研究区上白垩统总体缺失,可能与祁连山的卸载过程产生的山前地壳均衡反弹存在关联。因此,从赤金堡组到下沟组的风成砂岩序列、特殊的沉积相构成及其演化序列,不但成为窥视早白垩世祁连山隆升过程的物质记录,而且为早白垩世东亚大气环流格局的重建提供了另外一个重要的物质记录。     

印支期龙门山造山楔推进作用与前陆型礁滩迁移过程研究

马鞍塘期龙门山前陆盆地是印支期造山楔加载于扬子地台西缘而形成的挠曲前陆盆地。根据地表露头、钻孔剖面和地震反射剖面资料,本文通过分析前陆盆地早期前陆缓坡型鲕粒滩-硅质海绵礁组合在时间和空间上的迁移规律,标定了卡尼期龙门山造山楔的推进速率。结果表明:卡尼期马鞍塘组是分布于底部不整合面之上的第一套地层单元,在垂向上前陆型鲕粒滩-硅质海绵礁组合显示为鲕粒灰岩滩-生物碎屑滩-硅质海绵礁灰岩-泥页岩的向上变细的沉积序列,记录了前缘隆起边缘碳酸盐缓坡和海绵礁的构建和淹没过程,反映了在相对海平面的持续上升中鲕粒滩-硅质海绵礁被淹没致死的过程。在横向上,盆地结构显示为西厚东薄,并向西倾斜的不对称盆地,由西向东依次分布了深水盆地、碳酸盐缓坡和海绵礁和浅水滨岸带等沉积物类型,显示了从龙门山造山楔向前陆一侧具有泥页岩向鲕粒滩-硅质海绵礁的变化特征。其中鲕粒滩-硅质海绵礁丘组合发育于15～30m深度的前陆同斜缓坡上,呈面向西的条带状展布,其走向线与龙门山冲断带的走向大致平行。并可将其划分为7个鲕粒滩-硅质海绵礁相带,表明卡尼期硅质海绵礁丘和滩沿底部不整合面向南东方向的前陆缓坡超覆,其超覆线和相带的走向与龙门山冲断带的走向平行,显示了7条硅质海绵礁丘和滩是随着相对海平上升过程而向南东方向的前陆缓坡超覆过程中逐次形成的。卡尼期硅质海绵礁迁移速率为18mm·yr-1,其与龙门山造山楔推进速率(15mm·yr-1)基本一致,表明印支期龙门山逆冲楔推进速率与前陆鲕粒滩-硅质海绵礁丘迁移速率具有明显的耦合关系。据此,本次提出了龙门山前陆盆地早期前陆型碳酸盐缓坡和硅质海绵礁的迁移模式,其形成的过程为:龙门山造山楔于卡尼期初始构造负载于扬子板块西缘,导致了前陆地区的挠曲沉降,形成了前陆盆地,驱动了相对海平面的持续上升,前陆盆地处于欠补偿状态,当相对海平面上升速率与硅质海绵礁生长速率相同时,在15～30m深度的前陆同斜缓坡上发育了鲕粒滩-硅质海绵礁丘组合,随着龙门山造山楔不断地的向前陆地区推进,前陆盆地内相对海平面持续上升,逐次在前陆缓坡上15～30m深度的的位置开启了新的硅质海绵礁群的生长窗,形成了本区卡尼期7条带状展布的鲕粒滩-硅质海绵礁丘组合。因此,硅质海绵礁的淹没过程和迁移过程是龙门山造山楔向扬子克拉通推进过程的沉积响应,显示了在卡尼期-诺利期松潘-甘孜残留洋盆的迅速闭合和逆冲楔构造负载向扬子板块推进的动力学过程。     

黏性沉积物中的古地震触变流动变形*

粒径小于0.005mm的饱和淤泥和黏土等对地震和外力扰动产生的敏感变化特性被称为触变性。地震触发的软沉积物流动变形构造包括液化流动变形与触变流动变形两大类,前者多指沙层和碳酸盐沉积物的液化流动变形,后者指饱和的泥质沉积物触变流动变形。在地层剖面中,饱和淤泥、淤泥质土、黏土、硅泥(胶体)、碳酸盐灰泥等黏性沉积物的触变流动变形构造广布,它们多与沙层等的液化变形构成复合变形构造,但中外地质学家对触变流动变形构造注意较少,往往把它们笼统解释为液化流动构造。近年来地震触发饱和淤泥的触变流动变形现象逐渐引起地质学家的关注。作者对国内多个地层剖面中地震触发的饱和淤泥流动变形记录进行了描述和成因解释,并按照触变流动变形的方向性归纳出4类模式,即①向上流动、②向下流动、③同时向上及向下流动和④近水平方向流动,希望引起从事软沉积物变形和古地震研究的地质学家的关注。     

中国大陆科学钻探岩心扫描图像数据库及共享

中国大陆科学钻探工程科钻一井是世界上正在进行的所有科学钻探项目中唯一进行连续取心并且深度超过5000m的科学钻探项目, 共获取岩心4400余m.扫描岩心图像为国际大陆科学钻探项目中数据量最大的数据库.随着后期取样分析及研究工作的全面展开, 大部分岩心或被分解或已经不复存在.岩心扫描图像逐渐成为最直接最有效的信息源之一.为充分利用岩心扫描图像, 在原DIS系统基础上, 用微软公司的ACCESS2003建立了岩心扫描图像数据库, 并采取静态与动态网页相结合的ASP和VB技术, 开发了友好的查询程序和用户界面, 将8000余幅100余Gb的图像数据进行高效系统的管理并通过互联网实现了社会共享.一年多的试运行表明, 运用新的信息技术可以长久有效地保存岩心的原始信息, 提高对岩心进行科研工作的效率.      

甘肃古浪河口群粗碎屑岩系的层序地层序列： 祁连山白垩纪隆升的沉积学响应

受控于白垩纪时期的祁连山隆升过程,在甘肃省河西走廊地区形成了一系列的陆相盆地,在这些盆地中堆积了厚度上千米的下白垩统,其中,特别的沉积相序列所构成的沉积层序,不但代表了"非常规体系域"概念框架下较为典型的陆相层序样式,而且对认识和了解青藏高原的形成及其环境效应具有重要意义。甘肃省古浪十八里铺剖面的河口群,沉积在早白垩世兰州盆地的西北边缘,其地层学特征和沉积学属性成为白垩纪时期祁连山隆升过程的沉积学响应,主要包括以下几个方面:①河口群下部为一套紫色色调的粗碎屑岩系所构成,可以进一步划分为3个三级层序,这些层序的低可容纳空间体系域为冲积扇砾岩和辫状河沉积所组成,高可容纳空间体系域主要为湖泊相沉积所构成;②河口群上部总体为一套红层沉积,可以进一步划分为两个三级层序,层序的低可容纳空间体系域为冲积扇或洪积扇砾岩与辫状河沉积所组成,高可容纳空间体系域为滨湖相风成沙岩和干旱湖泊相泥岩所构成;③河口群的层序地层学列,总体上从潮湿气候背景下的粗碎屑序列演变到干旱气候条件下的红层序列,尤其是其上部红层序列中的风成砂岩的发育及其所表征的"雨影效应"的影响,进一步说明古浪地区河口群的堆积作用过程与白垩纪祁连山隆升过程存在密切的成因联系。因此,古浪地区下白垩统河口群粗碎屑岩系的层序地层学列,特殊的沉积相构成及其演化序列,不但成为窥视早白垩世祁连山隆升过程的物质记录,而且为早白垩世东亚大气环流格局重建提供了一个重要的物质记录。     

鄂尔多斯南缘中奥陶统中的滑塌构造及其地震成因

奥陶系赵老峪组主要出露于鄂尔多斯盆地南缘的陕西富平地区,该组地层主体为深水相的薄层灰岩和页岩状极薄层灰岩,期间夹有大量的滑塌构造和异常角砾灰岩。作者对属于中奥陶统的赵老峪组1~4段地层中的滑塌构造进行了专题调查,在近30个层位中发现了典型的、规模不等的滑塌褶皱变形和滑塌角砾岩。这些滑塌体主要由强烈褶皱变形的灰岩和角砾灰岩组成,与上下岩层之间界线截然。大部分滑塌(砾岩)层厚度稳定,分布范围较大。根据滑塌构造的形态和成分特征、非滑塌软沉积物变形构造的特点以及前人成果,认为赵老峪组中的滑塌构造和滑塌砾岩的最直接触发因素不是风暴、潮汐等盆地内部的因素,而是构造活动(包括火山活动)引发的地震,每一个滑塌变形层对应一次较大的地震事件。赵老峪组地震成因的滑塌层的大量发育,说明其形成期间,盆地周边的构造活动非常强烈。并进一步推论赵老峪组中的没有明显滑塌变形的异常角砾灰岩很可能也是由地震触发的滑塌形成的颗粒流或浊流的产物。     

国际大陆科学钻探（ICDP）进展

直接进入地球内部观察研究地球的成分、结构构造和各种地质作用是人类的长期梦想,就目前人类的科学技术条件,人们还不可能直接钻入地下进行实地取样与观察。科学钻探是获取地球深部物质、了解地球内部信息的最直接、最有效、最可靠的方法。国际大陆科学钻探计划成立以来,已经在许多领域取得了重要成果,发表了大量的文章。本文对科学钻探的发展过程、大陆科学钻探的意义、国际大陆科学钻探委员会成立的背景与建立过程、组织结构、立项程序、立项准则以及研究领域做了简要概述。对国际大陆科学钻探近年来在气候变化与全球环境、陨石撞击坑及撞击过程研究、地球生物圈、火山系统和热流机制、地幔柱和大洋裂谷、活动断裂、汇聚板块边界和碰撞带、自然资源等主要研究领域的重要进展做了综述,重点介绍了日本的云仙火山钻探项目、美国夏威夷火山科学钻探和圣安德列斯断裂深部观测计划的主要进展。概括和总结了中国实施的3个国际大陆科学钻探项目所取得的成果进展和中国的大陆科学钻探事业近期的主要活动。