Provenance Study of Fe–Ti Oxide Minerals in the Quaternary Sediments in Yichang Area and Its Implication of Formation Time of the Yangtze Three Gorges, China

The Three Gorges are considered to be critical to understand the formation of Yangtze River. Recent research results suggest that the Yangtze Three Gorges was created during the Quaternary but the exact time is debatable. Fe–Ti oxide minerals are seldom used to study sediment provenance, expecially using scanning electron microscopy(SEM), and energy dispersive spectrometer(EDS). In this study, the provenance of Quaternary sediments in Yichang area, which is located to the east of the Yangtze Three Gorges, was investigated by using SEM and EDS to research Fe–Ti oxides. The Panzhihua vanadium titanomagnetite and Emeishan basalt outcrop are located to the west of the Three Gorges. Further, the materials from them are observed in the Quaternary sediments of Yichang area. Fe–Ti oxide minerals from the Huangling granite are observed in the Yunchi and Shanxiyao Formations, which were formed before 0.75 Ma B.P., whereas Fe–Ti oxide minerals from the Huangling granite, Panzhihua vanadium titanomagnetite, and Emeishan basalt are observed in the riverbed and fifth-terrace sediments of the Yangtze River, which were formed after 0.73 Ma B.P.. Thus, we can infer that the Three Gorges formed after the deposition of the Shanxi Formation and before the fifth-terrace; i.e., 0.75–0.73 Ma B.P..     

内蒙古狼山巴音前达门地区黑云斜长片麻岩年代学研究及板块归属

内蒙古西部狼山地区的构造归属争议较大,一直以来没有直接证据证明狼山地区属于华北陆块。本文对内蒙古狼山巴音前达门地区(含石榴子石)黑云斜长片麻岩进行了年代学研究,利用LA- ICP- MS方法进行U- Pb同位素测年,所测试锆石均为岩浆锆石,锆石年龄为1946±9 Ma和1940±12 Ma,代表其原岩的形成年龄,说明狼山地区存在古元古代晚期岩浆作用。从锆石Hf同位素来看,εHf(t) 从-1.3~6.4,其Hf同位素源区既有当时华北克拉通基底物质,又有地幔的贡献,2442Ma的模式年龄指示源岩来源于早元古代地壳增生事件,可能与华北克拉通基底的形成有关。这进一步表明狼山地区同华北陆块中部地区一样,该地区存在有早元古代岩体。对宝音图群碎屑锆石的研究同样说明了狼山地区宝音图群与华北克拉通更具亲缘性,狼山地区在构造属性上可能属于华北陆块一部分。     

沾化凹陷孤岛西部斜坡带沙三段重力流沉积特征与源-汇体系

以岩芯观察、粒度分析、薄片鉴定、测井资料和地震资料解释等为主要手段,研究渤海湾盆地沾化凹陷孤岛西部斜坡带沙三段主要沉积物重力流类型及其沉积特征,探讨不同触发机制下的沉积物重力流演化过程和构造活动对重力流沉积过程及砂体展布的控制,总结源-汇耦合体系,建立斜坡带重力流砂体发育模式。结果表明:研究区沙三段沉积时期发育异重流、碎屑流、浊流、液化流和滑动-滑塌五种沉积物重力流,具有洪水型和滑塌型两种触发机制,流体演变总体处于碎屑流向浊流演化的早期阶段,推测研究区以北深水区仍发育碎屑流沉积且开始广泛发育浊流沉积。构造作用对研究区沙三段流体性质与演化、同生变形构造和重力流成因砂体的发育与分布具有明显的控制作用。总体上,研究区具有断槽沟谷、断裂坡折、断裂走向斜坡及缓坡沟谷等4种主要的源-汇耦合体系。纵向上,研究区沙三段自下而上由（半）深湖、近岸水下扇、滑塌扇沉积演变为滨浅湖、辫状河三角洲以及扇三角洲沉积;平面上,研究区东部主要发育来自孤岛凸起的扇三角洲前缘和近岸水下扇,西部主要发育来自陈家庄凸起的辫状河三角洲前缘,中部主要发育串珠状滑塌扇体。     

华北克拉通新太古代板块俯冲作用:来自山西云中山地区变质高镁火成岩组合的证据

在华北克拉通中部的山西云中山地区,新太古代花岗闪长质片麻岩中存在一些超镁铁质岩-镁铁质岩块及由斜长角闪岩、角闪变粒岩、石英岩和石榴夕线黑云片岩等岩石类型构成的变质表壳岩残片,其中的超镁铁质-镁铁质岩、斜长角闪岩和角闪变粒岩构成一套高镁火成岩组合。超镁铁质岩已变质为橄榄绿泥阳起片岩等岩石类型,呈变余斑状结构,橄榄石斑晶仍有保存;岩石SiO_2含量为39.22%～44.99%,Al_2O_3为8.82%～13.47%,Mg O为19.24%～22.13%,Na_2O+K_2O=0.71%～1.11%,CaO为5.75%～8.42%;Al_2O_3/TiO_2=14.8～17.4,CaO/Al_2O_3=0.60～0.84;化学成分上与科马提岩有一定的相似性。与之紧密伴生的斜长角闪岩也具有高镁特征,Mg O含量为11.28%～15.09%,铝、硅和碱质均偏低,具正铕异常,显示堆晶辉长岩的特征。非高镁斜长角闪岩有相对高的铝、硅和碱质,其原岩应为钙碱性玄武岩。角闪变粒岩样品的SiO_2含量为54.21%～55.71%,Al_2O_3为14.24%～15.49%,Mg O为6.26%～8.28%,Fe OT/Mg O=1.11～1.58,高钠低钾,Na_2O+K_2O=3.7%～4.78%,Na_2O/K_2O=5.15%～13.13,Mg#=53.0～61.5,属于高镁安山岩。由超镁铁质质岩-斜长角闪岩-角闪变粒岩构成的变质高镁火山岩组合具有钙碱性系列趋势。超镁铁质岩稀土元素含量总量较低,具有轻稀土富集和重稀土亏损的稀土型式;斜长角闪岩与超镁铁质岩比较,除富集大离子亲石元素和Cr、Ni明显较低外,具有相似的微量元素图谱形态。三种岩石类型在微量元素蛛网图上均显示出Ta、Nb、Ti负异常和Pb正异常。野外产状和岩石地球化学特征表明超镁铁质岩和高镁斜长角闪岩属于阿拉斯加型杂岩体,角闪变粒岩属于赞岐岩质高镁安山岩。在Zr/Nb-Nb/Th和Nb/Y-Zr/Y构造环境判别图解上显示出与俯冲相关的演化趋势,在Hf-Th-Ta、Nb/La-(La/Sm)N和Th/Yb-Nb/Yb图解上也落在岛弧钙碱性岩石区域。以上特征表明高镁火成岩组合形成于与板块俯冲相关的岛弧构造背景。野外地质关系和锆石U-Pb年龄限定高镁火成岩组合形成时代在～2.5Ga。云中山地区阿拉斯加型镁铁质-超镁铁质杂岩与赞岐岩质高镁安山岩共生,表明该地区存在新太古代的板块俯冲作用,为太古宙存在板块构造机制提供了新证据。     

江西李公岭花岗闪长岩锆石U-Pb定年及找矿前景

为探究江西李公岭花岗闪长岩的成岩时代和成矿前景,对李公岭地区的花岗闪长岩及其中发育的隐爆角砾岩筒中的花岗闪长(斑)岩角砾岩块分别进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。测年结果表明,李公岭花岗闪长岩(150.6±1.1)Ma和隐爆角砾岩筒中的花岗闪长(斑)岩岩块(151.0±1.3)Ma基本为同时形成,时代为晚侏罗世。李公岭花岗闪长岩和李公岭角砾岩筒中的花岗闪长(斑)岩的形成时代与区内发育的阳储岭W-Mo矿的成岩成矿时代基本一致,以及隐爆角砾岩筒和周围的网脉状石英脉的存在,表明李公岭地区当时可能存在一个岩浆热液活动中心,且该热液活动可能与江南古陆东北缘燕山晚期大规模W-Mo成矿作用有关,暗示李公岭岩体周围具有较大的W-Mo找矿前景。     

黔北地区奥陶纪—志留纪之交黑色页岩地球化学特征及意义——以贵州道真道页1井为例

奥陶纪—志留纪之交是华南被动大陆边缘盆地向前陆盆地演化的重要转折时期,形成广泛分布的五峰组—龙马溪组黑色页岩。为进一步探讨该套黑色页岩的形成背景,以黔北地区道页1井为例,开展沉积序列和地球化学研究。研究结果表明:五峰组及龙马溪组底部主要为硅质碳质页岩,夹多层斑脱岩,U/Th为0.2～2.90,V/Cr为1.18～14.34,Ni/Co为2.31～11.59,TOC为0.68%～5.91%,平均3.76%,稀土配分曲线为平坦型,δEu以弱正异常为主、个别为弱负异常;龙马溪上部及新滩组主要由泥岩及钙质泥岩组成,U/Th为0.16～0.23,V/Cr为0.88～1.79,Ni/Co为1.77～3.91,TOC为0.1%～0.84%,δEu以明显负异常为主,表现出低斜率右倾型稀土配分曲线。以上特征表明五峰组及龙马溪组底部形成于间歇性缺氧的还原环境,龙马溪组上部及新滩组为富氧环境。结合斑脱岩的分布特征综合分析认为,五峰组及龙马溪组底部页岩是汇聚背景下前陆盆地早期沉积的产物,强烈火山作用给大陆边缘海带来营养元素,刺激初级生产力的增加,造成水体迅速缺氧,可能是造成同期海底缺氧的主要诱因。     

准噶尔盆地南缘西段中、上侏罗统沉积演化及控制因素分析

针对准噶尔盆地南缘中、上侏罗统沉积体系演化控制因素不清、沉积模式不明等问题,通过对多条露头剖面精细解剖、详尽写实沉积特征描述等手段,分析了其垂向序列、砂体叠置方式、水动力条件、沉积体系演化及控制因素。研究表明准南中、上侏罗统自下而上分别发育辫状河沉积、曲流河沉积和扇三角洲沉积,古气候与构造造成的水动力条件的变化是控制这种沉积演化的主要因素。其中头屯河组底部发育辫状河沉积,古气候温暖湿润,形成堆叠型砂体叠置方式;中部发育辫-曲转换沉积,古气候开始初步干旱,形成紧密叠置型砂体;上部发育曲流河沉积,降雨量较少古气候干旱,形成孤立河道型砂体。齐古组发育季节性曲流河沉积,古气候较为干旱,在湿润期降雨量较充足时发育侧向迁移型砂体,干旱期则发育侧向连片型砂体。喀拉扎组发育扇三角洲沉积,古气候整体炎热干旱,构造活动剧烈,碎屑水道在扇三角洲平原构成垂向切割型砂体,而前缘水下分流河道则构成侧向切割型砂体。     

微生物-CMC无固相钻井液固壁作用与机理初探

松散破碎性地层孔壁失稳一直是困扰钻探工程界的难题之一,增强该类地层的胶结性,提高其力学性能是有效解决孔壁失稳的技术关键。本文将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术与CMC无固相钻井液相结合,构建微生物-CMC无固相钻井液体系。通过岩心浸泡实验、X射线衍射实验（XRD）以及扫描电镜分析两种微观分析手段对微生物-CMC无固相钻井液的固壁作用与机理进行了初探。结果表明：微生物-CMC无固相钻井液对松散破碎性地层具有较明显的加固作用,且作用时间越长,初始菌种浓度越高,钙源浓度越大,固壁效果越好。在固壁过程中,微生物随钻井液渗透进入试样内部,在松散颗粒之间诱导生成碳酸钙晶体,填充孔隙空间,将松散颗粒胶结成整体,并具有一定的力学强度,从而达到加固孔壁的目的。本研究结果为解决松散破碎性地层孔壁失稳提供了新的钻井液技术方案。     

黔西北峨眉山玄武岩顶部Fe-Al岩系钪、铌、稀土分布特征与富集规律

在黔西北峨眉山玄武岩顶部与上覆宣威组(P3x)/龙潭组(P3l)不整合接触界面附近,常分布一套Fe-Al岩系,近年发现其中Sc、Nb和REE等关键金属富集特征显著,对这套铁铝岩系中Sc、Nb、REE的分布特征、富集规律和赋存形式研究.结果表明:1)Fe-Al岩系中富集的Sc、Nb和REE等关键金属,多数已达到综合利用标准,具有较好成矿前景;2)宣威组(P3x)Fe-Al岩系中,Sc、Nb和REE分布均匀、差异较小,Sc主要富集于下部,Nb主要富集于上部,REE主要富集于中下部,主要赋存岩性分别为含凝灰质铁质粘土岩、豆鲕状铝土质粘土岩和铝质粘土岩;3)龙潭组(P3l)Fe-Al岩系中,Sc主要分布于中部和南西部,Nb和REE主要分布于北部、南西部,Sc主要富集于下部,Nb和REE主要富集于上部及上覆煤系地层底部,主要赋存岩性分别为凝灰质粘土岩、植物屑粘土岩和碳质粘土岩;4)Sc和Nb主要以类质同象形式呈分散状态赋存于粘土矿物、独居石、金红石等中,REE以离子吸附态、类质同象和独立矿物等多种赋存;5)Sc、Nb,REE富集经历了风化作用初始富集,后期成岩改造作用再次富集过程,此外,还与Fe-Al岩系完整性有关.     

冷空气强风在大型城市中的精细结构和形成机制

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s?1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。