现今的地幔流动及其与板块构造的相互作用:从观测证据得到的推论

地震波速度结构层析成像和地震各向异性分析,是推测现今地幔流动的主要观测依据．从已有研究结果看,全球尺度的地幔流动的两个主要边界驱动力是顶部的冷却和底部的加热,地幔的密度和粘度控制流动速率．沿海沟由消减板带动的地幔下沉,和沿热点下面幔柱及洋中脊的地幔上升,是地幔垂直向流动的表现．GPS等测量显示的全球板块运动在一定条件下反映地幔顶部的水平流动．地幔柱可能有不同的根源深度,沿幔柱上升的地幔流在200—350km深度转变为水平流动．消减带附近有复杂的地幔流动格局,表明局部构造条件对地幔流动的影响．大陆下一般出现两个地幔各向异性层,较深的可能反映地幔流动,并与大陆根的状态有关．在不同构造环境下,地幔流动与板块构造之间有不同形态的相互作用关系,它可能驱动板块运动,也可能对板块运动产生阻力。     

地球的历史:核-幔磨理论

论述了一个旨在统一板块构造学说和地幔柱学说的地球动力学理论。尽管这个理论基于两个不寻常的假设,它也许揭示了一个系统的地球演化动力学模型。该理论认为：地球的内核是—磁铁,内核的铁磁性已被观察到的地震波速度各向异性所证实。因为由地球和类木行星之间的磁相互作用所引起的扭力矩始终作用于地球的内核,内核象一个旋转发动机,每时每刻趋于改变地球的自转速度和自转轴位置,而地幔的惯性试图阻止地球自转的变化。这两者之间的相互作用导致了流体外核的形成、玄武岩浆的产生、洋壳的形成、以及内核和地幔之间的差异旋转运动。由于核-幔差异旋转运动,位于核-幔边界的岩石被逐步研磨成玄武岩岩浆。洋中脊系统被解释成巨大的岩墙系统,生根于核-幔边界层中某些主岩浆房。该理论认为：全球构造运动的驱动力来自外部空间,无论是洋壳或陆壳中的构造运动均是地球表面的扩散现象,它受地球的背景辐射和地壳中的物质分布两方面因素影响。其中地球两极方向的差异背景辐射决定了洋中脊系统在地球表面的分布样式和全球构造运动模式。目前,地球遭受着较强的向南极之上的背景辐射和相对较弱的向北极之上的背景辐射。由这种极向的差异背景辐射所引起的吹力驱动着大陆朝北漂移,并导致了地球的梨状形态、以及张性变形发育于南半球和压性变形发育于北半球。这种不对称的地球变形产生了当前颇具特征的洋中脊分布样式(因为洋中脊作为扩张中心始终是沿着垂直于最小应力方向发育),并因此决定了现在的海底扩张方式。整个地球历史可分：第一阶段(27亿年之前)以没有洋壳为特征;第二阶段(自27亿年至22．5亿年)以形成洋壳为特征;第三阶段(22．5亿年之后)以陆壳生长为特征。     

大陆伸展构造综述

简述了大陆伸展构造的研究历史,并从基本概念、构造样式、变形机制和动力背景等方面对大陆伸展构造进行了综述.伸展是大陆构造一种主要类型,并以正断层为主形成多种构造样式,如地堑、裂谷、拆离断层和变质核杂岩等.大陆伸展的变形机制包括纯剪切、简单剪切及分层剪切模式,并由此产生对称与非对称构造.大陆伸展构造的地表表现形式主要为裂谷或变质核杂岩,两者的形成主要取决于岩石圈的流变学结构.大陆伸展的动力学背景主要包括地幔柱上涌、俯冲板片反转与俯冲带后撤、增厚地壳的重力垮塌以及走滑体系的派生拉张等.     

郑州地下水均衡试验场的改建工程——试验介质的选择与试验土柱建造

郑州地下水均衡试验场的改建,是中国地质环境监测院主持的国家地下水监测工程中地下水均衡试验场的改建项目之一。在均衡试验场的改建中试验土柱构建是一个核心问题,涉及到两个方面:试验介质的选择与试验筒装填。据河南省地质地貌特征,分为五地貌单元:黄河北冲积平原、黄河南冲积平原、淮河冲积平原、南阳盆地、豫西黄土丘陵。结合野外调查,概化出了五个地貌单元的岩性与不同岩层的叠置关系,并通过典型地段勘查对岩性及结构的代表性进行论证,以此确定五分区各类岩性的采样地点,为试验土柱构建奠定了地质基础。试验筒的总长达90 m,按设计要求将试验土样装入试验筒。制定小柱体模拟沉降试验,求得按设计要求装填土样之沉降系数,作为试验土样装填试验筒厚度的计算依据。试验土柱装填完成后,对其进行沉降观测,确认沉降趋稳且不影响试验土柱传感器安装时,试验柱才算构建完成。郑州地下水均衡试验场改建共建造25个试验柱,试验柱的高度分别包含1 m、2 m、3 m、5 m、7 m等五个不同高度,每个高度又包含黄河北冲积平原、黄河南冲积平原、淮河冲积平原、豫西黄土丘陵、南阳盆地等五个区域包气带。     

镍基和钠基蒙脱石的热处理对比研究

研究了钠基蒙脱石吸附Ni^2+后以及产物经过500℃热处理后的结构变化,采用了X射线荧光光谱术(XRF)、粉末X射线衍射术(XRD)、电子顺磁共振谱术(ESR)、傅里叶变换红外吸收光谱术(FTIR)以及拓展X射线吸收精细结构谱术(EXAFS)等分析手段测试了固体产物的特征,并利用电感耦合等离子体原子发射光谱术(ICP-AES)分析了吸附残余液的化学组成。吸附残余液的化学分析结果表明,溶液中Ni^2+的量显著降低,同时又检测到一定量的Na^+、Mg^2+等离子,且XRD结果也证实蒙脱石层间域发生Ni^2+的交换吸附。EXAFS和ESR的结果进一步表明吸附反应后Ni^2+以[Ni(H2O)6]^2+的形式存在于蒙脱石的层间域,样品经过500℃加热后产物的XRD和FTIR结果均显示出现类滑石相产物。     

皖赣交界地区历口群岩石组成及其对造山后超大陆裂解的指示意义

历口群是一套沉积-火山岩地层,分布于皖赣交界地区祁门—潜口—歙县断裂带以北,是江南造山带东段新元古代上部浅变质基底。历口群邓家组夹层玄武岩与铺岭组玄武岩具有大陆弧型玄武岩的REE配分模式((La/Yb)N=2.97~4.47)和微量元素模式。邓家组夹层玄武岩与铺岭组玄武岩的里特曼指数分别为0.029~2.203和4.304~6.538,表明两者是同期不同阶段的产物。历口群邓家组、铺岭组、小安里组界面清晰,形成过程连续,应该合并为一个组,仍称为邓家组,铺岭组作为邓家组上段,小安里组作为邓家组顶段。历口群邓家组中段上部夹层玄武岩用LA-ICP-MS法测得的锆石U-Pb年龄为(804.2±7.4)Ma。原位锆石Lu-Hf同位素结果表明玄武岩锆石的初始176Hf/177Hf比值为0.281 837~0.282 076,εHf(t)为-15.9^-7.0,二阶段模式年龄(tDM2)为2.16~2.68 Ga,意味着岩浆源区受到了地壳物质的强烈混染,代表着裂解中期阶段结束,岩浆活动发展至地表。历口群的沉积特征表明,江南造山带东段的新元古代裂谷盆地属于被动型裂谷盆地,俯冲板块的回撤为其主导因素,Rodinia地幔柱活动对大地构造的演化有明显影响,裂解的形成是板块活动与地幔柱活动相互作用的结果。     

热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响

膨润土的热稳定性及其热处理过程中微结构和性能的变化直接影响着膨润土在矿物材料领域的应用,因此研究热处理过程中膨润土成分结构的演化以及表面性质的变化具有重要意义。目前对膨润土的研究多集中在钠化改型、有机化改性以及改型改性后的结构和性能方面,而对膨润土热处理过程中的微观结构和物化性能变化研究有待加强。本文以新疆柯尔碱膨润土为研究对象,在不同温度下进行热处理,利用X射线荧光光谱法分析原土的化学成分,通过同步热分析、X射线衍射、红外光谱以及扫描电镜等技术对热处理产物进行了物相分析和结构表征,并研究了比表面积、吸蓝量及胶质价在升温过程中的变化特征。结果表明:随着热处理温度的升高,柯尔碱膨润土的比表面积逐渐减少,物相组成和结构都发生了很大变化。加热到600℃后,膨润土的吸蓝量和胶质价急剧下降,其主要成分蒙脱石八面体片中的羟基开始脱出,层状结构发生破坏;800℃后蒙脱石相已经消失;1000℃时产生新的矿相——堇青石,粉末颗粒出现熔融现象;1200℃后转变为方石英相,颗粒基本完全熔融,重结晶现象明显。研究认为,600℃时柯尔碱膨润土的膨胀性和分散性基本丧失,矿物物化性能失效。     

四川盆地中二叠世栖霞期—茅口期岩相古地理特征及其地球动力学机制探讨

通过对野外露头剖面、岩心、钻测井资料与区域地震大剖面资料的综合分析,以岩石地层划分中的段为研究单元,编制了四川盆地栖霞期—茅口期6张岩相古地理图,详细剖析了岩相古地理特征及其时空演化,并系统讨论了其地球动力学机制。研究表明,四川盆地中二叠世栖霞期—茅口期总体为一套碳酸盐岩台地沉积,古地理格局总体上表现为西南高、北东低,由西南向北东依次发育局限台地相、开阔台地相、陆棚相。岩相古地理环境受峨眉地幔柱、海平面升降变化综合作用的影响,其演化具有明显的继承性和阶段性。栖霞期早期以开阔台地相为主,华蓥山—云阳、安边—宜宾—营昌一带发育深水陆棚;栖霞期晚期的海退作用造就了早期陆棚的萎缩和生屑滩的大面积发育。栖霞期,围绕深水陆棚的台地边缘高部位区域以及沿彭州—江油—广元地区是台缘滩大面积发育的区域。茅口期早期受峨眉地幔柱隆升而在外缘形成张性作用带和全球性海泛事件的双重影响,成为台棚分异的重要时期,发育多个深水陆棚;随后,因峨眉地幔柱持续、快速隆升及其诱发隐伏基底断裂的复活作用,海平面快速下降,早期陆棚持续萎缩,茅口期中-晚期成为了碳酸盐岩滩相储层发育的主要时期,围绕深水陆棚的台地边缘地形较高部位发育大量生屑滩,是四川盆地中二叠统天然气勘探的重要目标。     

超级克拉通盆地发育的构造背景及其形成模式探讨

克拉通盆地是所有盆地类型中最稳定、最长寿的盆地,也是地壳和地幔长期垂向变形最重要的地质记录。地史上面积最大的克拉通盆地(超级克拉通盆地)原型面积常超过200×10^4 km^2,对探讨克拉通盆地成因演化具有重要的代表性意义。目前世界各地的研究可以识别出10余个不同时期的超级克拉通盆地。本文根据超级克拉通盆地基底性质、盆地发育的超大陆构造演化背景及其构造特征,将超级克拉通盆地划分为A型盆地和B型盆地两种类型,它们分别以西西伯利亚盆地和刚果盆地为代表。A型盆地形成于超大陆裂解之前至初始裂解的背景下,基底为前期造山带,为短波长盆地。盆地形态不规则性强,内部均一性相对较低,克拉通盆地边缘可能渐变为弧后盆地或前陆盆地。B型盆地形成于超大陆裂解末期(即下一个超大陆汇聚之初),基底为古克拉通陆块,为长波长盆地,盆地多呈对称的宽缓碟型。A型盆地处于短期活动的热地幔柱之上,伴随早期裂谷作用及其随后的热衰减成盆;B型盆地常处于热点和地貌高地之间的部位,盆地沉降长期受地幔持续缓慢下沉控制。