天津蓟县晚元古代冰碛岩的发现

在对华北板块中北部天津蓟县中、新元古界的研究中发现,在新元古界青白口系景儿峪组之上、早寒武世府君山组之下,发育一套角砾岩,其究竟属于晚元古代还是早寒武世,并没有确切证据。由此推测为晚元古代并将这套地层命名为“西井峪组”。通过对西井峪组角砾岩的野外实测、薄片观察,对角砾岩的沉积特征做了详细的描述,并对其成因及物源进行了分析。结果表明:西井峪组为一套厚155 m的角砾岩,并可根据角砾成分和大小的变化分为九段。这套角砾岩中角砾的成分主要为白云岩,还有少量的燧石及石灰岩;整体呈块状,无层理,无层面;角砾含量80%~90%,杂乱排列,大小混杂,分选差,磨圆差,普遍为棱角状和次棱角状,填隙物主要为白云石泥和粉砂,结构成熟度极低。角砾的母岩主要是中元古界蓟县系雾迷山组,少量来自铁岭组。这套角砾岩属于冰川成因,为典型的冰碛岩。这套冰碛岩的发现对恢复晚元古代地球气候特征具有重要意义,其出现或许与“雪球地球”有关。     

华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的 δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的 δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的 δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的 δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的 δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的 δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其 δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH＜7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的 δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。     

宇地系统场沉积响应范例：蓟县系雾迷山巨旋回层序及节律

燕辽拗拉谷盆地是一个具有全球性对比意义的典型碳酸盐岩盆地。文中提出建立雾迷山亚系和相应统的划分方案,并指出蓟县系雾迷山亚系（MPSSⅡ）时期,属于盆地巨旋回的造礁沉积平衡补偿形成阶段,沉降幅度和沉积厚度巨大,发育有代表不同沉积环境的多种类型叠层石,在层序上构成明显的沉积韵律,并显示出受米兰科维奇周期、小行星云周期和银道面周期控制形成的不同级次的宇地系统沉积旋回韵律。同时,由于山海关古陆的周期性隆升作用,导致由热水硅质形成的燧石层和由红色物源输入形成的不同级次沉积层序,更为宇地系统控制层序的周期性增添了色彩。总之,蓟县系雾迷山期巨旋回是受宇地系统场控制成因的沉积响应的典范。科学探索与实践证明只有建立宇宙观的地球科学领域,才能不断地开拓地球科学研究的新视野。     

天津蓟县长城系串岭沟组混层粘土矿物

为了解天津蓟县长城系串岭沟组地层中混层粘土矿物的组成和结构特征, 利用X射线粉晶衍射(XRD) 和高分辨透射电镜(HRTEM) 对其进行了深入研究.通过对比该区粘土矿物的自然干燥片、Ca离子饱和片、Ca饱和的乙二醇膨胀片、加热到375℃和550℃的乙二醇膨胀片获取的XRD衍射峰, 确定该区混层粘土矿物为伊利石/蒙脱石(I/S) 不规则混层矿物和绿泥石/蒙脱石(Chl/S) 不规则混层矿物.从高分辨透射电镜观察到I/S规则及不规则混层的晶格条纹像以及Chl/S不规则混层的晶格条纹像, 揭示了该区I/S混层和Chl/S混层的层间堆跺结构特征.该研究为蓟县中元古界典型剖面提供了重要的混层粘土矿物的结构信息.      

天津蓟县地区金、钨、钼矿自然重砂与地球化学区域找矿方法效果

结合蓟县地区矿产分布特征,应用1∶20万自然重砂和1∶5万水系沉积物地球化学找矿方法,在蓟县地区金矿、钨矿、钼矿中进行区域找矿方法效果研究。研究其异常分布特征,发掘出了新的找矿信息。研究发现,所圈出的自然重砂和地球化学异常能直接指示相应地质体的含矿性,特定矿物组合的自然重砂异常和区域地球化学异常在某些区域分布上比较吻合,二者均具有找矿指示作用。     

雄安新区岩溶热储钻井地质关键要素分析

基于区域地质、二维地震和131口地热井等资料,分析雄安新区热储热盖层组合、热盖层特征和岩溶热储内幕3个地质关键要素,进行有利区带优选.结果 表明:雄安新区发育2种热储热盖层组合,新近系蓟县系雾迷山组组合,发育于热储顶面埋深小于1500m的容城和牛驼镇凸起;古近系蓟县系雾迷山组组合,发育于热储顶面埋深大于1500m的牛北斜坡.新近系砂岩热盖层成岩作用较弱,热储和热盖层接触不稳定,凸起区埋深为450～700、800～1000m的厚层疏松砂岩层段更易发生井壁失稳坍塌事故.热储内幕具有纵向分层、平面分带特征.潜山岩溶作用控制优质热储的形成,Ⅰ类、Ⅱ类热储主要发育于距雾迷山组顶部不整合面350m范围;地热井取水层段优化厚度由西向东逐渐变小,容城凸起厚度为1000m,牛北斜坡厚度为880m,牛驼镇凸起厚度为500m.容城和牛驼镇凸起周缘热储顶面埋深为1250～1500m区带,热储埋藏适中、储层物性好,热盖层成岩作用强、钻井风险小,是最有利的勘探开发区.该结果可为雄安新区岩溶热储地热井的成功钻探和地热资源的有效开发提供指导.     

辽西蓟县系雾迷山组震积岩的发现及其构造意义

辽西蓟县系雾迷山组发育两层震积岩，分别位于雾迷山组一段的中上部及二段的下部，其表现形式为碳酸盐岩中的振动液化泥晶脉及少量层内褶曲，可视为一个主地震活跃期的两次地震事件，为区内首次发现，填补了区内震积岩的空白。地震事件与大陆板块的开裂与拼接有着直接的联系，本次震积岩的发现，对燕山裂陷槽的开裂与扩张，提供了有利证据，对中朝准地台的板块活动解释起着一定作用。     

华北地台西缘中元古界蓟县系墩子沟群特征及其地质意义

华北地台西缘龙首山中元古界墩子沟群是一套基本没有变质的盖层性质的沉积，根据岩性可划分为三个组：下组以砾岩为主，具底砾岩性质；中组是以灰岩为主的浅海碳酸盐沉积；上组是一套细粒的陆源碎屑岩。其下与古元古界龙首山岩群的角度不整合而代表吕梁运动，与华北地台主体相比缺失长城系和青白口系。墩子沟群分布特征是中组分布广，厚度和岩州都比较稳定，下组的陆源粗碎屑岩东部区域较厚，分选磨圆都比较好，岩相厚度稳定，粒度较细，如金昌的河西堡、永昌的韩母山一带。西部区域厚度薄分选磨圆均差，岩相厚度不稳定，有的部位缺失此组沉积或以很薄的底砾岩产出，如张掖东大山、山丹独峰顶一带。说明当时海侵自东向西侵进，反映出华北地台在蓟县纪中期形成海进，明显向西超覆的特点。墩子沟群虽然变质轻微但变形却十分强烈，其原因一方面内部有滑塌形成的同生角砾岩和层间小褶皱、揉皱等准同生构造，说明当时的地形有一定的坡度；另一方面后期又受到祁连运动的影响所致。     

对华北中元古代海侵初期"河流相"沉积的重新认识:以天津蓟县剖面为例

作为中元古代海侵初期一套厚达400余米的非成熟含砾砂岩地层,常州沟组第一段曾被解释为一套河流相沉积序列.然而,来自于蓟县剖面的实际资料表明需要重新审视前人的解释.在蓟县剖面常州沟组最底部的含细砾粗砂岩中,双向交错层理及冲刷面的频繁发育表明了其具有潮汐作用的沉积特点,这种认识否定了海侵初期大面积发育河流而衍生出的"河侵"...     

天津蓟县孙各庄碱性杂岩体年代学和岩石地球化学特征

通过对天津蓟县孙各庄碱性杂岩体开展系统的主量、稀土和微量元素岩石地球化学研究和高精度的锆石SHRIMP U-Pb测年研究,厘定岩体的形成时代,全面认识该区碱性岩浆活动的性质、物质来源和构造背景,并探讨其重要的地质意义。研究表明:孙各庄碱性杂岩体中正长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为(225.6±1.1)Ma,形成于晚三叠世,为印支期碱性岩浆活动的产物。岩体主要岩石类型为碱性正长岩和正长辉石岩:前者高Al,富碱,贫Ca、Mg和Fe,为铝过饱和岩石;后者富碱,高Ca、Mg、Fe;均属于碱性-强碱性岩石,且相对富K。稀土元素总量高,轻、重稀土元素分馏明显,具极微弱的负Eu异常。微量元素富集大离子亲石元素Sr、Ba和轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm,相对亏损高场强元素Nb、Ta、Hf和Th,正长辉石岩富集过渡族元素Cr、Ni和Co。由此表明:孙各庄碱性杂岩体形成于由挤压向伸展转变的引张型后碰撞构造环境,其岩浆物质来源与富集地幔相关,进而推测华北克拉通北缘早中生代岩石圈地幔具富集性。综合对比研究结果显示,华北克拉通北缘早中生代碱性岩浆活动的时间为238～220Ma。华北克拉通早中生代大规模的碱性岩浆活动可能与华北克拉通的破坏特别是岩石圈减薄具有相同的深部地球动力学背景。可以认为:华北克拉通北缘印支期碱性岩体的侵位时代238～220Ma可能代表华北克拉通岩石圈伸展减薄的起始时间,而且,岩石圈伸展减薄是从华北克拉通北缘西部开始的。