白垩纪中期异常地质事件与全球变化

白垩纪中期(125~90 Ma)是地质历史中一个极端温室时期,集中出现一系列异常事件。异常事件是地球系统内各圈层相互耦合的产物,事件相互之间不是孤立的,单个事件引起的全球变化对其他事件起着明显的正/负反馈机制作用。文中基于对白垩纪中期异常事件的深入解剖和分析,包括大规模海底火山事件、大洋缺氧事件、生物异常更替与绝灭、白垩纪超静磁带、大洋红层出现等,在探讨白垩纪中期各个事件特征基础上,重点阐述异常事件所引起的全球变化及其对海洋、气候的影响;提出异常事件之间的相互关联与反馈机制。研究发现,大规模海底火山作用是引起白垩纪中期异常海洋和气候的最根本原因,直接促进大洋缺氧事件、生物绝灭与更替、沉积记录的转变等事件的发生。     

红层软岩微观结构与抗剪强度关系实验分析

红层软岩属于滑坡、崩塌灾害的易发地层,岩石的微观结构特性对其宏观力学强度有着重要影响。对四川省屏山县和云南省绥江县采集的侏罗系红层砂岩、粉砂岩和泥岩样品进行了扫描电镜观察及变角模抗剪强度实验。基于MATLAB数字图像处理技术,提取了红层砂岩、粉砂岩和泥岩的微观结构参量,即孔隙率、颗粒磨圆度、颗粒定向度及欧拉数的量化值,进一步分析了上述各参量和抗剪强度的定量关系。研究结果表明：红层软岩的抗剪强度和孔隙率呈负指数关系,和颗粒磨圆度、定向度呈负相关线性关系,和欧拉数呈正相关线性关系。     

中国北方晚中生代陆相盆地红-黑岩系耦合产出对砂岩型铀矿成矿环境的制约

为研究中国北方陆相盆地红层-黑色岩系对砂岩型铀成矿的制约,文章研究了国内外红-黑岩系与砂岩型铀矿赋存岩层的时空关系,筛选了10万余m岩心钻探资料,选择准噶尔、鄂尔多斯和松辽盆地这3个典型产铀盆地,通过编制盆地钻孔柱状图、典型地区连井剖面图及关键岩层的地球化学测试等方法,对红-黑岩系和砂岩型铀矿的赋存岩层进行了垂向、横向上综合分析与对比。研究发现:北方陆相盆地自西向东铀矿赋存地层的时代由中侏罗世过渡到晚白垩世;晚中生代至少存在6次大规模的富氧红层沉积事件:Ⅰ中侏罗世—晚侏罗世早期(BathonianOxfordian),Ⅱ早白垩世早中期(Berriasian-Barremian),Ⅲ早白垩世中期(Barremian),Ⅳ晚白垩世早期(Cenomanian),Ⅴ晚白垩世中期(Coniacian)和Ⅵ晚白垩世晚期(Campanian)。其中第Ⅰ、Ⅴ和Ⅵ期红层之下沉积了时代相近的黑色层,与之构成"红-黑岩系"的沉积结构,是北方砂岩型铀成矿的3个重要层位。典型盆地内地球化学表明,红层与黑色层的B、Sr和Cu元素含量及Fe~(2+)/Fe~(3+)、B/Ga、Sr/Cu和FeO/MnO比值具有明显的差异,结合黑色岩层中草莓状黄铁矿、碳屑、油斑和红层中碳酸盐岩的发育,认为红层为相对较强氧化环境,黑色层为相对较还原环境。连井剖面资料显示红层、黑色层与砂岩型铀矿空间关系密切,铀矿多产于红层与黑色层之间过渡带上,呈板状矿体赋存于灰色、绿灰色砂岩和细砂岩中。一般红层与黑色层垂向距离超过500 m不利于成矿。晚中生代陆相盆地内耦合产出的黑色岩系和红色岩系是古沉积环境由还原向氧化转变形成的垂向分带,前者为铀矿物质沉淀提供了"障",后者为表生流体溶解铀矿提供了"场"。文章初步提出了红-黑岩系垂向环境变化制约着北方陆相盆地砂岩型铀大规模成矿作用的新认识。这些认识不仅对砂岩型铀矿成矿环境、成矿规律及成矿模式研究具有重要意义,更对目前正在开展的砂岩型铀矿勘查工作具有实践指导意义。     

巴东组紫红色泥岩干湿循环崩解特征试验研究

红层泥岩受水的影响易诱发多种工程地质灾害,开展红层泥岩干湿循环崩解性质的研究具有重要意义。选取三叠系巴东组(T2b4)紫红色泥岩开展室内干湿循环崩解试验,每次干湿循环后筛分试样,通过称量获得各组分质量,并用图像处理技术提取每次筛分后岩石块体的形态特征参数。以此为基础用分形几何、灰色关联理论研究红层泥岩崩解过程中颗粒的分形与形态特征,从而建立评价红层泥岩稳定程度的模型。研究结果表明:巴东组紫红色泥岩室内干湿循环崩解试验中,粒径大于10 mm的块体崩解剧烈,且崩解过程主要集中在前8次循环,经历12次循环后停止;崩解过程中红层泥岩的分布分形维数在前8次循环中增加迅速,与红层泥岩崩解程度的变化规律相对应,随红层泥岩停止崩解而稳定在2.20;各粒组颗粒圆形度与覆盖盒维数的变化特征与红层泥岩崩解程度的变化规律也具有对应关系,随其崩解的停止而逐渐趋于稳定;灰色关联结果表明:崩解过程中红层泥岩圆形度的变化特征能更好地反映其崩解的状态,对工程建设中红层泥岩稳定程度的评价具有一定的指导意义。     

川东红层缓倾岩质滑坡的演化过程及其识别标志探讨

通过对典型案例的调查研究,总结提出了川东缓倾顺层岩质滑坡的变形演化阶段划分理论,并提出不同演化阶段下的识别标志特征。结论表明:（1) 初期短距离启动阶段,斜坡后缘主要表现为深大裂隙;（2) 中期槽谷扩张阶段,斜坡后缘主要表现为沟槽、拉陷槽或者斜坡具有汇水聚集发生剧滑的地形特征,如圈椅状地形、三沟环绕或双沟同源地形、后缘洼地地形等。（3) 大型、特大型顺层岩质滑坡大多为斜坡二次、甚至三次启动滑动的结果,识别古（老) 滑坡是圈定大型、特大型顺层岩质滑坡的重要途径之一。（4) 在地调详查中,应特别注重对斜坡微地貌和后缘拉张破坏区的调查,重点排查初期短距离拉槽启动阶段及中期槽谷扩张阶段的隐伏性斜坡。本研究为区内滑坡的预测预防和大型、顺层岩质滑坡隐患点的判定提供指导。     

西秦岭北缘漳县新生代伸展断陷盆地确定及其地质意义

西秦岭北缘断裂带新生代以来挤压逆冲变形起始于何时?挤压逆冲变形之前是否经历过伸展拉张过程?北缘断裂带北侧的新生代红层盆地到底是类前陆压陷挠曲盆地还是拉张断陷盆地?上述问题对西秦岭新生代盆-山构造格局重建和印度-欧亚板块碰撞汇聚的远程构造响应的时间与方式等科学问题的认识具有重要的地质约束。本文通过对西秦岭北缘构造带内漳县渐新世—中新世含盐红层盆地沉积序列和沉积旋回特征以及盆地边界断裂之间的几何学-运动学关系分析,认为西秦岭北缘构造带内漳县含盐红层盆地具有拉张伸展动力学背景下形成的断陷盆地的地质特征。西秦岭北缘构造带内渐新世—中新世断陷盆地的确定,指示了印度板块与欧亚板块碰撞汇聚而导致的青藏高原构造挤压缩短作用至少在盆地沉积充填阶段尚未扩展到西秦岭北缘及以北地区。而漳县含盐红层盆地沉积地层褶皱缩短变形以及之后角度不整合在漳县含盐红层盆地之的上新统韩家沟粗砾岩,可能记录了西秦岭北缘由伸展边界向挤压缩短逆冲边界的转换过程。因此,青藏高原东北缘真正成为青藏高原体系组成部分是在上新世的漳县含盐红层盆地封闭-构造反转之后。这一认识对地学界长期以来认为印度板块与欧亚板块碰撞汇聚而导致的高原隆升和构造挤压早在渐新世就已经波及西秦岭北缘的观点提出了挑战。     

红层地下水开发的经济技术条件

按照一般水文地质调查评价的标准,通常认为红层弱含水岩组中的地下水不具有开采利用价值。根据农村生活需水量小和红层含水层富水性普遍弱但分布广泛的特点,依据勘查示范项目的数据并结合前人已有的成果,重点探讨了红层地下水富水等级的划分和开发利用的经济技术条件,更新了红层地下水资源的价值观,使红层地下水开发具有普遍适用性、技术可行性及经济合理性,对解决红层地区的干旱缺水困难具有重要而普遍的意义。     

红层软岩结构特征与工程评价初探

通过研究红层软岩风化程度、完整性、饱和单轴抗压强度、结构灵敏性、分散性、胶结系数、崩解性、不同尺度结构类型等工程参数与岩土体结构的关系,提出了岩土"结构稳定性"的工程概念与分析思路,初步建立了由结构类型、风化系数、完整性系数、坚硬程度、崩解模式、结构灵敏度、分散度、胶结系数等工程参数组成的红层岩土结构稳定性综合判别标准,将红层岩土分为结构稳定性强、结构稳定性中等、结构稳定性差三类,为理解红层岩土工程性能、工程安全设计等提供了参考。     

红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究

相似模型试验是研究红层软岩工程性质的重要手段之一,其试验结果的可靠性依赖于相似材料的正确选择与合理配比。针对红层软岩遇水极易软化的特性,在传统相似材料配比基础上添加生石灰,采用正交设计方法开展了相似材料配比试验,以骨料中铁粉与钡粉质量比例、铁粉与钡粉总质量中铁粉的质量比例、石膏质量、生石灰质量为4个因素,每个因素设置了5个取值水平,共制作25组、610个试样。每组试样均测试了其软化系数、密度、无侧限单轴抗压强度、抗拉强度及黏聚力与内摩擦角等物理力学参数,并研究了这些参数随上述4个因素取值水平的不同而变化的规律。最后,基于上述结果,配制了3种典型的软岩相似材料,并分别开展了真实软岩材料的饱水软化平行对比试验。研究结果表明：（1）根据配比方案所配相似材料物理力学参数可基本满足软岩相似模型试验的要求;（2）相似材料物理力学参数变化规律明显,便于通过调节其配比模拟不同软岩材料;（3）三组对比试验中相似材料饱水软化系数与真实软岩具有较高吻合度。     

伊宁盆地的“红层”与找煤方向

伊宁盆地是新疆主要聚煤盆地之一,预测煤炭资源总量2178.8亿t。通过对含煤盆地岩石地层分析,发现研究区发育三套红层,即三叠系小泉沟群（T2-3xq）红层,侏罗系水西沟群（J1-2sh）红层及古近系红层,三套红层分属于两个构造层。根据红层与煤系地层的关系分析,认为古近系红层覆盖区最有可能发现隐伏的整装大煤田。查清红层的层序,对指导找煤及加速进行煤田地质勘查有着重要意义。