Geochemical Constraints on the Origin of Banded Iron Formation‐Hosted Iron Ore from the Archaean Ntem Complex (Congo Craton) in the Meyomessi Area,Southern Cameroon

Banded iron formations (BIFs) are the most significant source of iron in the world. In this study, we report petrographic and geochemical data of the BIF from the Meyomessi area in the Ntem Complex, southern Cameroon, and discuss their genesis and the iron enrichment process. Field investigations and petrography have revealed that the studied BIF samples are hard; compact; weakly weathered; and composed of magnetite, subordinate quartz, and geothite. The geochemical composition of the whole rock reveals that iron and silica represent more than 98 wt% of the average composition, whereas Al₂O₃, TiO₂, and high‐field strength elements (HFSE) contents are very low, similar to detritus‐free marine chemical precipitates. The total iron (TFe) contents range from 48.71 to 65.32 wt % (average of 53.29 wt %) and, together with the low concentrations of deleterious elements (0.19 wt % P on average), are consistent with medium‐grade iron ores by global standards. This interpretation is confirmed by the SiO₂/Fe₂O_3total versus (MgO + CaO + MnO)/Fe₂O_3total discrimination plot in which most of the Meyomessi BIF samples fall in the field of medium‐grade siliceous ore. Only one sample (MGT94) plots in the high‐grade magnetite–geothite ore domain. The high Fe/Ti (376.36), Fe/Al (99.90), and Si/Al (29.26) ratios of the sample are consistent with significant hydrothermal components. The rare earth elements (REE) contents of the studied BIF samples are very low (∑REE: 0.81–1.47 ppm), and the Post‐Archaean Australian Shale (PAAS)‐normalized patterns display weak positive Eu anomalies (Eu/Eu*: 1.15–1.33), suggesting a syngenetic low‐temperature hydrothermal solutions, similar to other BIF worldwide. However, the Meyomessi BIFs show high Fe contents when compared to the other BIFs. This indicates an epigenetic mineralization process affected the Meyomessi BIF. From the above results and based on the field and analytical data, we propose that the genetic model of iron ores at the Meyomessi area involves two stages of the enrichment process, hypogene enrichment of BIF protore by metamorphic and magmatic fluids followed by supergene alteration as indicated by the presence of goethite in the rocks.     

肥东杂岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义——兼论下扬子地区新元古代岩浆活动历史

近年来在下扬子西缘地区厘定的一系列新元古代火成岩,为认识该区扬子板块新元古代岩浆活动历史与规律提供了窗口。结合本次与前人锆石U-Pb年代学数据,指示下扬子地区张八岭群、肥东杂岩与董岭杂岩内变火成岩的原岩时限分别为767~748 Ma、812~745 Ma和829~754 Ma。这些新元古代火成岩分别是峰期为750 Ma、800 Ma和825 Ma岩浆活动的产物。下扬子地区峰期为825 Ma的岩浆活动只出现在靠近江南造山带的南部。锆石年代学信息显示,下扬子地区还发生过峰期为840 Ma、2010 Ma和2454 Ma岩浆活动,但缺失1000~860 Ma的岩浆活动。通过区域对比表明,攀西—汉南弧没有延入下扬子地区。下扬子地区南部受到峰期为840 Ma的弧岩浆活动的影响。扬子板块上峰期为825 Ma的岩浆活动及早阶段的南华裂谷应是江南造山带后造山伸展的产物;而峰期为800 Ma和750 Ma的岩浆活动与相应的南华裂谷扩展,代表了Rodinia超大陆裂解的全面影响。     

关于巴罗式变质带的最新研究及其对研究秦岭杂岩的意义

本文对苏格兰高地Grampian造山运动中产生的经典巴罗变质带进行了讨论,重点介绍了近年来关于其变质作用的特征及发生机制认识方面的重大变化。强调巴罗变质作用仅发生在整个造山运动过程中的部分时段,纪录了短暂的加热过程,时空上与区域内大规模的双峰式岩浆活动有关。经典的巴罗变质系列并非形成于地壳增厚及其热弛豫,而是代表了中地壳内大规模的接触变质作用。参考经典地区的变质特征,对发育巴罗式变质作用的秦岭杂岩进行了初步对比分析,指出其中与夕线石有关的变质P-T-t轨迹可能是等压冷却过程,而不是等温降压的顺时针演化模式。秦岭杂岩的变质作用时间仍需要进一步准确厘定。结合其它相关地质特征的分析和对比,得出如下推论:巴罗式变质带发育地区的变质作用、混合岩与花岗岩均属于同一动力系统作用的结果,花岗质岩体不是变质作用的原因;基性岩浆可能提供了巴罗式变质作用发生所需要的热能,但不是必要条件;巴罗式变质作用可以发生在正常地壳厚度情况下,不是碰撞构造的标志;伴随热异常的变形过程中产生了变质带的梯度分布(巴罗式变质带)和一些花岗岩,形成类似于底辟的冲起构造。     

塔里木板块东北缘坡北杂岩体矿物成分和铂族元素特征:对硫化物熔离和构造环境的约束

坡北杂岩体位于塔里木板块东北缘北山裂谷带,主要由橄榄岩相、单辉辉石岩相、二辉岩相、辉长岩相、苏长岩相和辉长苏长岩相组成。坡一岩体中硫化物矿体赋存于超镁铁质岩中,而坡东岩体中硫化物矿体赋存于辉长苏长岩相中。坡一和坡东岩体不同岩相中单斜辉石的MgO和CaO含量、斜长石的An值和SiO_2含量连续变化且呈负相关,说明二者可能是同一原始岩浆分离结晶的产物。根据前人计算的原始岩浆成分,我们利用MELTS软件模拟了坡北杂岩体的分离结晶过程。结果表明矿物结晶顺序为:橄榄石→橄榄石+单斜辉石→橄榄石+单斜辉石+斜长石→单斜辉石+斜长石+斜方辉石,与岩相观察一致。坡北杂岩体原始岩浆经过20%分离结晶达到S饱和而发生早期硫化物熔离,形成坡一岩体中矿体。因此,在利用具有最高Fo值(90.9mol%)的橄榄石成分进行的模拟中,坡一岩体早期结晶的纯橄榄岩中橄榄石成分与分离结晶趋势线一致,而斜长橄榄岩中橄榄石成分低于趋势线,可能形成于早期硫化物熔离之后。随后岩浆中S再一次不饱和,但坡一岩体橄榄单辉辉石岩和辉长岩中橄榄石Fo和Ni含量在分离结晶趋势线之下,同时坡东岩体不含矿岩石中铂族元素总量主要在8.9×10~(-9)～29.0×10~(-9)之间,且相对于Ni和Cu明显亏损,说明在岩浆分离结晶晚期再次发生硫化物熔离,而且可能是地壳混染引起的,并形成了坡东岩体中的硫化物矿体。坡东岩体橄榄二辉岩和橄榄辉长苏长岩中橄榄石Fo值(74.5mol%～81.0mol%)较低,但变化范围较大,且Fo和Ni呈负相关关系,这可能是由于橄榄石和硫化物熔体在不平衡状态下发生成分交换造成的。坡北杂岩体超镁铁质岩石中单斜辉石Ti O2含量为0.21%～0.83%,阳离子中呈四次配位的Al(AlZ)为0.8mol%～7.8mol%,与裂谷环境堆晶岩中单斜辉石成分相似。因此,坡北杂岩体可能形成于和塔里木二叠纪地幔柱活动相关的裂谷环境。然而,超镁铁质岩石全岩Nd同位素指示其来源于亏损地幔,并不是地幔柱物质熔融的直接产物。纯橄榄岩和异剥橄榄岩La/Sm,Sm/Yb和La/Yb比值指示其源区为尖晶石二辉橄榄岩地幔。因此,坡北杂岩体源区应为浅部以尖晶石二辉橄榄岩为主的亏损岩石圈地幔,地幔柱在源区部分熔融过程中提供了大量的热。     

滇西澜沧岩群碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义

虽然前人对澜沧岩群做了大量的研究,但缺乏同位素年代学方面的研究。此次研究针对澜沧江南段菖蒲塘-大田山地区澜沧岩群绢白云母石英片岩进行碎屑锆石U-Pb定年,为澜沧岩群的形成时代增添年代学证据。极大多数(129粒)锆石阴极发光(CL)图像显示其有明显的结晶振荡环带,指示其为岩浆成因的碎屑锆石,129粒碎屑锆石具有多组峰值年龄,最年轻一组年龄加权平均值为452±26Ma,表明澜沧岩群最早沉积时限不早于452±26Ma;极少数(1粒)锆石具弱阴极发光,缺乏内部结构特点,认为其为变质重结晶锆石,变质结晶锆石U-Pb年龄为255±3Ma,与前人研究所得澜沧岩群变质时代基本吻合。综合分析,澜沧岩群的沉积时限不早于452±26Ma,在二叠纪末期可能发生变质作用。     

华北克拉通南部太古宙大陆地壳的生长和演化

太古宙约占地球已有演化历史的三分之一强,这一时期涉及到大陆地壳起源、陆壳的巨量生长和稳定以及板块构造作用的启动、建立等诸多最根本的全球性重大地质事件。太古宙岩石在华北克拉通南部的涑水、登封、太华、霍邱和五河等杂岩中广泛出露,这为解析上述重大科学问题提供难得的素材。近十年来,在华北克拉通南部古生代-中生代火山岩或早前寒武纪变沉积岩中陆续发现冥古宙-古太古代的捕获/碎屑锆石,暗示南部地块依然尚存地球形成最初期的陆壳物质。根据华北克拉通南部太古宙岩石年龄统计结果显示有2850~2700Ma和2580~2480Ma两个突出年龄区间,对应的峰值年龄分别为~2.76Ga和~2.52Ga。其中~2.76Ga的岩石主要出露于南部的鲁山、霍邱、五河和中条山地区。此外,在华北克拉通诸多地区,诸如怀安、阜平、五台、中条等地区的花岗质片麻岩和变质沉积岩中也均发现年龄为~2.76Ga的碎屑锆石或者继承锆石,暗示华北克拉通2.85~2.70Ga岩石的分布似乎比现今出露范围更为广泛。与整个华北克拉通类似,2.58~2.48Ga岩石亦在克拉通南部广泛分布,尤其是嵩箕地区的登封杂岩几乎全部是由新太古代晚期的岩石组成。~2.52Ga是华北克拉通南部,乃至整个克拉通太古宙地壳演化最突出、最重要的岩浆-构造事件,明显有别于全球其它诸多典型克拉通。已有的同位素资料研究表明华北克拉通南部,乃至整个克拉通在太古宙经历了两期明显的地壳生长事件:一期发生在2.85~2.70Ga左右,以形成于此时期的涑水杂岩中花岗质岩石和鲁山太华片麻岩系中深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在2.58~2.48Ga,以登封杂岩、涑水杂岩以及小秦岭地区太华杂岩中~2.52Ga各类花岗质岩石和变基性岩为代表。华北克拉通正是经过这两期陆壳巨量生长事件之后完成初始的克拉通化。我们在登封杂岩中识别出形成于俯冲汇聚环境的TTG质片麻岩、类似于赞岐岩的变闪长岩和具有N-MORB地球化学特征的变基性火山岩,提出其构成"新太古代构造混杂岩",标志着新太古代末期具有现代体制的板块构造在华北克拉通南部已经开始启动。最近,在登封杂岩中识别出的新太古代双变质带也支持上述观点。     

北京“623”大暴雨的强降水超级单体特征和成因研究

本文利用雷达、加密地面自动站等高时空分辨率的观测资料,结合NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测等资料,对2011年6月23日发生在北京城区的极端强降水事件开展了细致的观测和诊断分析。结果表明,这次极端强降水事件,主要是由向东南移动的东北—西南走向的飑线右端的强降水超级单体（High Precipitation Supercell,简称HPS）造成的,这是目前已有文献记载的中国发生纬度最高的HPS。HPS在移动方向的右后侧和右前侧均有明显的“V”型入流,这不同于已有HPS模型,表明中、低层干冷空气和低层暖湿气流特征显著。在环境条件方面,存在对流层低层逆温层,其能量存储盖作用使得雷暴具有爆发性增强的潜势,但该逆温层是在08:00～14:00（北京时,下同）的6小时内形成的,对业务预报极具挑战性。相对其他大气层结热动力参数, 风暴相对螺旋度和粗理查逊数在14:00较08:00显著增大,对HPS的发生具有一定指示作用。高空偏西风急流和低层偏东风活动显著,使得北京地区的水平风垂直切变增强,形成上干下湿的对流不稳定以及次级环流圈。高空急流造成强烈的相当位温差动平流,促进对流不稳定度发展加强。结合复杂地形作用,在北京西部100 m地形高度线附近形成显著的平原暖湿空气与山地干冷空气的干湿分界线以及风场辐合线。水汽供应主要源自低层偏东风和本地水汽积累。当飑线从西北方向侵入北京并向东南方向移动时,在北部山区,由于条件不足,雷暴没有显著发展加强;然而,在西部山区,在湖面、城市热岛、低层偏东风、冷池出流共同作用下,加之其他有利的环境条件,飑线右端雷暴强烈发展加强,特别是当经过100 m地形高度线附近时发展成为HPS,进而造成石景山区模式口站的大暴雨中心。     

高原涡和西南涡影响的两次四川暴雨过程的对比分析

为了进一步研究高原涡、西南涡对西南地区暴雨的影响,本文用中国气象局自动站与CMORPH降水数据融合的逐时降水资料、国家卫星气象中心的逐时FY-2E卫星的云顶亮温（TBB）资料、欧洲气象资料中心（ERA-interim）的再分析资料,通过天气学诊断分析方法以及拉格朗日轨迹模式HYSPLITv4.9,对发生在四川盆地的有高原涡东移影响西南涡发展引发暴雨的两次过程进行对比分析,发现:（1）两次暴雨过程的降水强度和分布有明显区别,并且TBB活动特征显示在过程一中有MCC（Mesoscale Convective Complex）的产生和发展,过程二则没有。（2）对于过程一,500 hPa上,高原涡逐渐减弱为高原槽并伸展到四川盆地上空,850 hPa上,在鞍型场附近有MCC的产生和发展,200 hPa上,高原涡在南亚高压北部偏西风急流下方的强辐散区内,位于南亚高压东南侧急流区下方稳定少动,偏东风急流北部有辐散中心,有利于西南涡的加强。对于过程二,500 hPa高原涡东移在四川盆地上空与西南涡耦合,形成一个稳定且深厚的系统,这也是过程二的暴雨强度比过程一强的最主要原因。200 hPa上,四川盆地始终位于南亚高压东侧的西北气流中,“抽吸作用”明显。（3）在过程一中,位涡逐渐东传且位涡增加的地方对应强降水区与MCC发展区,反映了暴雨和位涡的发展基本一致。在过程二中,中层位涡高值区从高原上东移并下传至盆地上空,两涡耦合使得上下层打通,位涡值比耦合之前单独的两涡强度更强。 MCC产生的必要条件是中层大气要有强正涡度、强辐合和强上升运动,在未产生MCC前,过程一与过程二在盆地上空的动力条件甚至是相反的;从热力条件看,过程一中有明显的干冷空气入侵,增强不稳定条件,有利于MCC的产生并引发强降水;另一方面,本文也应证了二阶位涡的水平分布与暴雨落区有较好的对应关系。（4）通过拉格朗日方法的水汽轨迹追踪模式和聚类分析方法分析可得两次暴雨过程的水汽输送源地和通道也有明显区别,过程一主要有两条水汽通道,通道一来自阿拉伯海和孟加拉湾洋面的底层,通道二来自四川南部750 m以下高度;而过程二的主要水汽输送通道有三条,通道一来自西方地中海、黑海和里海上空1500～2500 m高度附近,通道二来自阿拉伯海和印度洋的底层,通道三的水汽从孟加拉湾低层绕过云贵高原直接输送到四川盆地。     

延庆-张家口地区复杂地形冬季山谷风特征分析

基于2016年12月—2017年2月和2017年12月—2018年2月两年冬季的近地面自动气象站逐时观测数据以及张家口探空数据分析延庆-张家口一带（包括张家口崇礼、赤城、海坨、小五台山区,延怀、怀涿、洋河、蔚县盆地以及北京延庆、昌平、怀柔部分平原地区）复杂地形的风场精细化时、空分布特征,揭示不同复杂地形下局地风场的时、空变化规律,加深对复杂地形动力、热力作用对近地面风场影响的认识,为冬季山区风场预报以及复杂地形数值模式改进提供参考。结果表明:晴朗小风天风持续性作为矢量平均风速和标量平均风速的比值,可以作为研究风场变化规律的重要参数。根据风持续性的日变化特征,可以将研究区域内所有站点分为10种类型,分别代表不同局地地形特征的影响,风持续与风向变化的相关也很强。研究区域主要有3种类型的地形风:斜坡风、峡谷风以及较大尺度的山区平原风。不同地形特征下的风场、风持续性存在明显不同的日变化特征,山风和谷风相互转化的时间也不同,山区最早,盆地次之,平原区最晚;山风时段持续时间较谷风时段长,风速小;晴朗小风天实测风反映了实际风场的特征,而排除环境背景风场,弱化地形动力作用后整个冬季的局地风作为理论山谷风,更能反映热力作用下的山谷风特征。      

北京山区与平原冬季近地面风的精细观测特征

利用2009—2018年冬季北京地区200多个自动气象站逐时10 m风速、风向观测数据,分典型区域（山区、山区与平原过渡区、平原区、城区）研究北京地区冬季近地面风的精细特征,并使用有完整记录的2 a（2017和2018年）冬季延庆高山区不同海拔高度10 m风逐时观测数据,多视角分析高山区不同海拔高度近地面风的特征和成因,以深刻认识北京地区复杂地形条件下冬季近地面风的特征和规律。结果表明:（1）北京地区冬季近地面平均风受西部北部地形、城市下垫面粗糙度和冷空气活动共同影响,平均风速沿地形梯度分布,山区高平原低,平原中又以城区风速最小;盛行西北风和北风,在城区东、西两侧盛行风出现扰流,在山区和过渡区一些地方还存在与局地地形环境明显关联的其他盛行风向。（2）4个典型区域冬季近地面风速日变化均表现为白天风速大于夜间,午间风速最大的“峰强谷平”单峰特征,这一特征的稳定性在城区高、山区低。（3）4个区域冬季弱风（< 1 m/s）频率为31%—42%,城区较高、山区较低;强风（> 10.8 m/s）频次则是山区多、城区少,强风风向主要表现为偏西—偏北,与冷空气活动密切关联;城区、平原区和过渡区偏南风频率均为极小,暗示北京“山区—平原”风模态在冬季是“隐式”的、不易被直接观测到。（4）近地面风的水平尺度代表范围在延庆高山区高海拔处明显大于低海拔处,海拔1500 m附近（平均的边界层顶高度）是延庆高山近地面风速日变化特征的“分水岭”,低于该海拔高度时近地面风速日变化表现为前述“峰强谷平”单峰特征,而高于该海拔高度时近地面风速日变化则呈现相反特征,即夜间大白天小、午间最小的“峰平谷深”特征,这是由边界层湍流活动的日变化及伴随的低层自由大气动量向边界层内下传所致。（5）延庆高山近地面风速大体上随观测高度而增大,高海拔站点日平均风速数倍于低海拔站点。白天—前半夜,海拔约2000 m的站点冬季盛行偏西风,风向变化不大,但风速为2—12 m/s;1000 m左右的低海拔站则风速比较稳定（< 6 m/s）,风向从午间至傍晚相对多变。