“燕山运动”与东亚大陆晚中生代多板块汇聚构造——纪念“燕山运动”90周年

翁文灏先生提出"燕山运动"已经整整90周年,燕山运动对中国大地构造历史研究具有特殊的意义.文章回顾了"燕山运动"提出、发展和构造幕划分沿革历史,介绍与燕山运动相关的构造事件研究的最新成果和进展,重点阐述了中国大陆不同地区对燕山运动的沉积、变形和岩浆响应,进一步梳理了燕山运动幕式演化历史及其动力作用性质,探讨了燕山运动发生的板块动力学背景及其全球构造意义.研究认为,燕山运动是三叠纪东亚大陆雏形形成后的一次重大地质构造事件,起始于中侏罗世(170±5)Ma,先后经历175～136Ma主变形期、135～90Ma主伸展期和89～80Ma的弱挤压变形期等3个主构造运动时期.主变形期包含了北京西山和燕山地区发育的2个地层不整合事件:髫髻山底部不整合和张家口底部不整合,对应于翁文灏先生1928年定义的A幕和B幕.从区域上看,晚中生代燕山运动的启动和发展与古太平洋、新特提斯和蒙古-鄂霍茨克三大构造域洋壳俯冲消减历史和板块汇聚碰撞过程密切相关.晚侏罗世,东亚周邻多板块汇聚形成了3个巨型陆缘汇聚造山系统(北部蒙古-鄂霍茨克碰撞造山带、东部陆缘Cordillera型俯冲增生造山系统、西部班公湖-怒江俯冲碰撞造山系统)以及向陆内变形扩展系统,包括多方向的陆内造山带、鄂尔多斯和四川盆地的环形褶皱山系.陆内变形表现为远离汇聚板块边缘的大规模逆冲-褶皱构造、古老造山带的复活和广泛的岩浆成矿作用.结合古大陆分离-聚合过程的周期演变规律,本文提出晚中生代东亚多板块汇聚可能是未来亚美超大陆的起始点,燕山运动应是亚美超大陆诞生的"第一声啼鸣".     

HONO在γ-Al2O3(110)表面非均相氧化SO2机理的第一性原理研究

为研究亚硝酸(HONO)在γ-Al_2O_3(110)表面非均相氧化SO_2的机理,基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)的第一性原理计算了SO_2和HONO在γ-Al_2O_3(110)表面的吸附机制和氧化机制。结果表明,SO_2以分子的形式吸附在完整或缺陷的γ-Al_2O_3(110)表面,而HONO仅在完整表面上以分子的形式存在。表面氧缺陷的存在不仅会增强SO_2和HONO的吸附强度,而且能诱导HONO在含氧缺陷表面的分解(HONO→NO+·OH)。通过局域态密度(partial density of states,PDOS)和Mulliken电荷布局分析表明,HONO的分解遵循Haber-Weiss机制。当SO_2和HONO共同吸附在氧缺陷表面时,HONO分解产生·OH,氧化SO_2形成HOSO_2团簇分子。该研究不仅有助于理解HONO在矿物氧化物表面氧化SO_2的作用,而且为解释大气硫酸盐气溶胶的形成提供了理论依据。     

新疆觉罗塔格小热泉子组火山岩的时代探讨

新疆东天山觉罗塔格地区广泛分布着石炭系-二叠系火山岩-沉积岩地层,小热泉子组是其中的一套以火山岩为主的地层.前人依据与之接触的底坎尔组中的中石炭世化石,将小热泉子组划为早石炭世.对觉罗塔格南部的小热泉子铜矿的研究,不同学者得出了差别较大的同位素年龄,而北部的小热泉子组目前还没有同位素年龄报道.我们对北部的底坎尔和干沟两地的小热泉子组火山岩进行了锆石SHRIMP测年,得到了271～275 Ma的年龄.这些测年数据与近几年其他学者的数据一致,表明早二叠世的岩浆活动比原来认为的更广,小热泉子组的时代应该属于早二叠世,其他地层单元的时代及其先后关系也需要重新认识.     

台风暴雨型浅层滑坡失稳机理研究

针对台风暴雨耦合作用下浅层滑坡的失稳机理进行研究。在总结福建台风暴雨型滑坡灾害特征的基础上，提出风荷载对斜坡变形失稳的影响机理是通过植被造成坡体开裂，从而影响坡体的入渗规律。应用GeoStudio软件计算台风暴雨入渗条件下裂隙坡体中暂态非饱和渗流场的变化，以及对斜坡稳定性的影响。计算结果表明:裂隙坡体由于在裂隙处形成集中入渗点，雨水的入渗速度大于无裂隙的坡体，坡体达到饱和状态所需要的时间大为缩短。裂隙深度、间距对滑坡稳定系数的影响较大，裂隙深度越大、间距越小，在相同的降雨条件下滑坡的稳定系数越小，滑坡失稳需要的降雨时长越短。裂隙宽度对滑坡稳定性的影响相对较小。      

桐柏杂岩南北边界剪切带的对比以及对桐柏造山带构造格局的制约

桐柏杂岩的南北边界的剪切带分别是殷店-马垅韧性剪切带和晓天-磨子潭韧性剪切带,这两条韧性剪切带内都发育杆状构造,且杆状构造具有层状结构,层与层之间通过一种特殊的滑脱面结合。由于晓天-磨子潭韧性剪切带相对于殷店-马垅剪切带位置明显更靠近商丹断裂带,早期商丹断裂带的活动在岩石中留下的变形痕迹导致了后期晓天-磨子潭韧性剪切带的变形程度要略强于殷店-马垅剪切带。这两条剪切带都是以简单剪切为主的剪切带,变质条件也相似,都属于角闪岩相变质,处于中-下地壳流变层位置。U-Pb同位素测年结果显示,晓天-磨子潭韧性剪切带的活动年龄为171~142Ma,殷店-马垅韧性剪切带的活动年龄为164~137Ma,两条剪切带的主活动期都在中-晚侏罗世,在早白垩世随着岩浆活动的峰期到来慢慢减弱停止。桐柏造山带在印支晚期碰撞挤压背景下的向东挤出不是一个整体的挤出,而是有层次的差异挤出,挤出的同时层与层之间会发生滑动,滑脱面类似滑动的润滑剂,酷似"管状流动"的构造。在晓天-磨子潭韧性剪切带和殷店-马垅韧性剪切带的牵引作用下,整个桐柏造山带由西向东发生管状流动。     

氡(222Rn)在地下水-地表水相互作用中的应用研究进展

地下水-地表水相互作用是水资源管理和地表水生态系统保护中重要的一个环节,氡同位素(²²²Rn)由于其在地下水与地表水中含量差异显著、性质保守、检测难度低,广泛运用于地下水-地表水相互作用的研究当中。本文通过总结分析²²²Rn在不同地表水体(海水、河水、湖水等)中的应用,指出刻画地下水氡浓度的异质性是估算地下水排泄的重点和难点。在估算海底地下水排泄(SGD)时,氡的混合损失项估算不确定、海水氡浓度时空变异性、SGD的多组分特征等可能给估算结果带来较大不确定性;在估算河流地下水排泄时难以确定氡的大气逃逸量;研究人员对氡在示踪地表水补给地下水方面的研究程度相对不足。本文从科学研究和实际生产方面,对²²²Rn的研究应用提出以下潜在方向:(1)降低地下水氡空间变异性对估算地下水排泄量的影响;(2)针对不同水体、不同水文条件,准确刻画氡的大气逃逸量;(3)拓展²²²Rn示踪能够解决的科学问题;(4)将氡质量平衡模型计算与不确定分析相结合,实现软件化。     

论国家地质公园建设

在中国，国家地质公园是指以具有国家级特殊地质科学意义，较高的美学观赏价值的地质遗迹为主体，并融合其它景观与人文景观而构成的一种独特的自然区域。由国家政府行政管理部门组织专家审定后，由国土资源部正式批准授牌的地质公园。从以上的定义来看，对国家地质公园内涵的把握，最重要的是要掌握“地质公园”这一名词的含义，即其由“地质”和“公园”两部分组成。国家地质公园中“地质”一词的内涵，指的是它所特含的“地质遗迹”内容，有别于其他类型的国家公园，从而使地质公园具有特别意义的科研价值和科普宣传价值。而国家地质公园中“公园”的特征，指的是国家地质公园具有一定的范围，需占用一定的土地面积，同时又要承担社会角色并具有经济作用和美学观赏价值。作为广义公园的一种，国家地质公园表现为具有可以满足人们的观赏、休闲等一般功能外，更体现出它自身科研、科普功能，从资源利用角度来看，它又是土地利用和地质资源利用的一种新形式，更是边远贫困山区走可持续发展之路的理想选择。     

冀东马兰峪背斜南翼与西部倾伏端盖层变形特征及其构造意义

燕山中部冀东遵化、迁西、青龙一带以太古宇深变质结晶岩系为核部的东西向构造形迹长期以来被认为是一个复式背斜构造,近年来又有学者提出它是一个中生代变质核杂岩。这2种不同认识涉及到华北克拉通北部中生代区域大地构造演化和稳定克拉通内部大型基底结晶岩系的剥露机制问题。对马兰峪背斜南翼和西部倾伏端盖层岩系开展的详细构造研究表明,变形总体表现为连续的褶皱变形及伴生的逆冲构造;构造样式表现为基底卷入式的厚皮构造与盖层内部软弱岩系控制的薄皮构造共存的特征;变形机制表现为顺层挤压导致的纵弯弯曲和相关的断裂构造;近南北向的缩短率介于16%～27%之间。盖层岩系中未发现变质核杂岩构造模型所预期的系列高角度正断层。基底与盖层不整合面接触带尽管在后期构造变形过程中曾经发生过局部的差异性滑动,但并不是造成大规模构造剥蚀和地壳柱切失的剥离断层。因此,冀东马兰峪背斜不是中生代的变质核杂岩,而是水平挤压背景下基底结晶岩系与盖层共同卷入纵弯褶皱变形的厚皮式褶皱构造。     

海底泉对在海底有限延伸的越流含水层系统中地下水潮汐效应的增强作用

海底泉在滨海地下水排泄过程中起着重要的作用。本文给出了含有一个海底泉的在海底延伸的越流承压含水层系统中地下水水头在海潮作用下波动的近似解析解。该含水层顶底板隔水且向海底延伸有限距离。假设含水层的海底露头被一层隔水层覆盖,海底泉由一个渗透性很好的完全穿透海底含水层硕板的圆柱体渗漏天窗（海底泉孔）来表示。近似解析解中包含了6个参数：承压含水层的海潮传播参数,海底泉孔中心到海岸线的距离,表示泉的圆柱体的等效半径,海底泉孔中心到含水层海底露头处的距离,承压含水层的海潮载荷效率和弱透水层的越流。分析表明,如果海底泉孔中心到海岸线的距离远大于泉孔的等效半径,且海底泉孔中心到含水层海底露头处的距离远大于泉孔的等效半径时,解析解的近似误差可以忽略。然后本文讨论了解析解的两个基本性质,分析了海底泉对海底地下水水头波动的影响。     

天水盆地新近纪伸展构造——来自沉积与构造变形方面的证据

天水盆地位于青藏高原东北缘高海拔挤压隆升区与鄂尔多斯低海拔伸展区的过渡部位,新构造活动强烈。然而,新构造活动对天水盆地的影响尚不清楚。通过对盆地的沉积环境、构造沉降、构造变形等方面的研究,结果显示:1盆地由风成堆积、洪积扇、河湖相与湖泊相沉积组成,代表沉积中心的河湖相与湖泊相沿控盆断裂(西秦岭北缘断裂、西和断裂与礼县-罗家堡断裂)分布;2盆地经历了16~14Ma、9.2~7.4Ma和3.6~2.6Ma三次加速沉降期;3控盆断裂在同沉积期为正断层。沉积中心沿断裂分布、快速沉降事件及生长正断层表明,天水盆地至少在中新世晚期受控于走滑伸展构造,记录了青藏高原向北东方向的构造挤出作用。