基于辐射传输模型的月表铁镁质矿物定量反演:以嫦娥三号着陆区为例

我国嫦娥三号着陆于雨海北部的年轻玄武岩熔岩平原上,该区域的物质成分和矿物组成对于理解月球年轻的火山活动具有重要研究价值。月球全球勘探者(Lunar Prospector,LP)探测的元素数据揭示着陆区附近岩石类型主要为高铁中钛玄武岩(19.5%FeO;5.2%TiO_2)。本研究利用月球矿物绘图仪(Moon Mineralogy Mapper,M~3)获取的嫦娥三号着陆区附近的新鲜撞击坑高光谱数据,采用Hapke辐射传输模型和修正高斯模型(MGM)联合分析,对其年轻月海玄武岩铁镁质矿物进行了定量反演。研究表明该区域玄武岩中矿物组成以单斜辉石矿物为主,存在较高比例的橄榄石。基于光谱库匹配方法和MGM优化分析,我们反演出单斜辉石,斜方辉石,橄榄石和钛铁矿四种矿物的相对体积比为57.6:18.0:15.3:9.1,这一研究结果有待于与嫦娥三号玉兔号月球车上搭栽的红外成像光谱仪数据进行比对,以期从遥感和就位探测两个角度获得对于该地区矿物和岩石类型的全面认识。     

月球南极艾特肯盆地的地质特征:探索月球深部的窗口

月球南极艾特肯盆地(South Pole-Aitken Basin,简称SPA盆地)是月球上规模最大、最古老的撞击盆地,形成于43~39亿年前的前酒海纪。巨大的撞击可能挖掘出下月壳甚至月幔的物质,因此,它是探索月球深部物质组成的重要窗口。本文通过对SPA盆地形貌和构造特征、物质组成及其分布特征,以及形成机制等方面的分析,综述了艾特肯盆地的地质特征,探讨了SPA盆地对探索早期月球形成演化历史的意义。     

中红外光谱在月球探测中的应用

硅酸盐矿物的中红外光谱一般具有明显的CF特征和Reststrahlen吸收带,这些特征都与硅酸盐的组成密切相关,可以作为判别其组成的指示特征。月球表面的主要矿物有辉石、斜长石、钛铁矿和橄榄石,其中除了钛铁矿以外,都属于硅酸盐的范畴。如果充分利用月球表面硅酸盐的红外光谱特征,即CF特征和Reststrahlen吸收带,将可以用于探测VIS-NIR光谱无法完成的探测目标:钙长石、橄榄石、石英和碱性长石等。如果在嫦娥工程的后续探测器(如轨道器、月球车或者软着陆平台)上搭载中红外光谱仪对月表物质进行探测,将有利于成功实现对月球表面的矿物和岩石的精确探测,这也将是我国首次采用中红外光谱探测仪对月球进行系统的矿物与岩石探测。     

东海盆地的变质岩

东海盆地处于欧亚板块和太平洋板块的交接部位,是全球岩石圈结构和动力学机制研究中涉及众多基础问题的关键地区。它的生成及发展对深化中国东南陆缘地区地壳构造演化的认识,且为能源勘查,研究海平面变化,预测自然灾害,保护环境及国土主权均有重大意义。就其构造机制及性质说法不一,有待商榷。该盆地内已钻井30余口,随改革开放以来,局部凹陷对外公开招标,已施工10余口井,涉及变质岩的仅2口井。变质岩为黑云斜长片麻岩类,原岩恢复为变质火成岩(中性侵入岩,包括石英闪长岩及其相关的浅成岩),属吕梁期,原岩经多期变质或混合岩化作用所致,是中国大陆的自然延伸部位。     

东海盆地的地质特征和构造演化

东海盆地属孤后前陆盆地。它的形成应力机制，在中新世末期以前受拉张应力场控制，由西向东依次拉开西部凹陷带和东部凹陷带，形成张性构造。在中新世末期的龙井运动以后，构造应力则主要表现为挤压和剪切性质，凹了争带收敛，出现挤压剪切构造，形成大型的叠瓦构造带和冲断褶皱带。     

月球东海盆地综合解析与撞击初始条件的研究

东海是月球上最年轻的多环撞击盆地,关于其形成机制的研究很多,但成果大都基于正撞击的机制提出的,虽然有部分学者提出东海是斜撞击的,但缺乏具体撞击参数。本文通过多源数据融合,综合分析LRO影像数据、LOLA地形数据、M~3高光谱数据和IIM高光谱数据,对东海地区的地貌特征、物质成分进行了较为系统的解译,发现在东海中央熔融区存在一条与东海撞击方向垂直的中央隆起区域(中央隆起线),其也是中央熔融区粗糙部分与光滑部分的分界线,结合撞击坑成坑理论,认为其可能是撞击过程冲击波作用引起的堆叠作用形成的。同时利用GRAIL数据及对该地区的重力异常的成因进行了分析,认为异常是由于压强、温度及岩石粘度的改变引起局部莫霍面抬升和中央熔融物的形成而出现的,进而估算出熔融物占盆地内物质的25%,约为1.1×10~6km~3。同时,对GRAIL数据的剖面分析结果也支持了本文的斜撞击理论。最后,综合多方面的信息和撞击理论获取东海盆地构造分布图,并根据中央隆起线、溅射物及线性构造的分布特征等,提出东海盆地理论上是由一直径在50~100km的撞击体以10~30km/s的速度自东偏北约20°~30°方向以20°~30°的角度斜撞击月表而形成的。这可为研究更早期的月球撞击坑提供理论参考。     

重矿物聚类分析在物源分析及地层对比中的应用——以东海陆架盆地西湖凹陷平湖地区为例

摘要：通过对重矿物进行Ｒ型、Ｑ型聚类分析,结合沉积学及砂岩矿物成分的研究,认为西湖凹陷平湖区第三系沉积物陆源区母岩类型共３类。其中由重矿物组合反映的母岩包括变质岩和火成岩共２类５型。在平面分布上,平湖地区南、北母岩类型有差别：南部以中性、中酸性火成岩为主,而北部既有各类变质岩又有中基性、酸性火成岩;在纵向演化上,南北也存在较大的差异,表现为充填过程中由于物源变化而反映的不同类型重矿物组合的交替变化。第三系沉积充填过程中物源供应总体方向由西而东,可进一步分为南部古渔山凸起和中北部古海礁凸起物源区。反映物源区或母岩性质变化的Ｑ型聚类分析,作为地层划分与对比的一种辅助方法在实际工作中具有一定的使用价值。     

东海盆地形成的区域地质背景与构造演化特征

东海盆地处于西太平洋俯冲带前缘,是发育在华南克拉通基底之上的,以晚白垩世-新生代沉积为主的新生代盆地.东海盆地性质是在活动大陆边缘减薄陆壳之上的,由于洋-陆俯冲消减所引起的张裂、拉伸作用而形成的弧后裂谷型盆地,是西太平洋众多“沟-弧-盆”体系的一部分.东海盆地陆架外缘隆起控制着东海盆地的演化过程,该地质单元形成于晚白垩世,是陆缘隆起和增生楔的复合体,中新世后由于菲律宾海板块的活动而解体为现今的钓鱼岛隆褶带和琉球隆起.结合对陆架外缘隆起的研究后认为,东海盆地晚白垩世以来的演化历程具有3大构造阶段,即:第一阶段,古新世-中始新世西部坳陷形成发展期;第二阶段,中始新世-渐新世东部坳陷形成发展期,其中,中晚始新世太平洋板块的转向是东、西部坳陷构造迁移的分界点;第三阶段,中新世-全新世,东海盆地进入到菲律宾板块影响时期,原先的构造格局开始分解.      

东海陆架盆地地质结构及构造演化

东海陆架盆地发育于东海大陆架之上,是一个复合型沉积盆地。盆地的西侧是浙闽隆褶带,东侧是钓鱼岛岩浆岩带,盆地从西至东呈现为凹-凸-凹的格局,南北差异明显,总体地质构造格架表现为东西分带、南北分块的特征。该盆地存在元古代的变质基底,是浙闽沿海陆区出露的深变质岩系向东的延伸,这套古老的变质岩系组成了陆架盆地的主要基底。盆地在垂向上表现为明显的多层结构。除古生界地质结构尚待证实外,中生界明显为裂谷型二层结构,新生界为三层结构。盆地结相特征受控于特定的构造演化过程。中生代以前不同性质的地体增生和中生代以来太平洋板块的运动方向不断变化以及印度板块作用造成的地壳蠕散是控制盆地形成和树造演化的主要体制,使盆地构造演化表现为多阶段、多种构造体的明显特征。     

东海陆架盆地构造反转特征及成因机制探讨

通过对东海陆架盆地各二级构造单元内反转构造的梳理与分析,认为盆内新生代反转构造以形态各异的背斜为主,伴有逆断层发育。主要存在瓯江运动(T80)、玉泉运动(T30)、花港运动(T20)和龙井运动(T12)4期构造反转,在时间和空间上具有明显的差异性。在时间演变上：西部坳陷带构造反转从瓯江运动(T80)到花港运动(T20)有相对减弱的趋势,龙井运动(T12)特征不明显;东部坳陷带构造反转从玉泉运动(T30)、花港运动(T20)到龙井运动(T12)有相对增强的趋势。在空间演变上：东部坳陷带西湖凹陷和钓北凹陷龙井运动(T12)构造反转具有显著的自北向南减弱的趋势。东海陆架盆地新生代构造反转强弱分布、迁移演化是太平洋板块与欧亚板块、印度板块与欧亚板块之间汇聚俯冲速率和方向的变化在盆内叠加的局部响应。     

巴音戈壁盆地下白垩统热水沉积岩地球化学特征及成因探讨

巴音戈壁盆地因格井坳陷下白垩统巴音戈壁组热水沉积岩具有独特的沉积构造和矿物组成,本文通过岩石学、矿物学和地球化学的综合研究,详细描述巴音戈壁组湖相热水沉积泥岩特征。研究区泥岩可划分为以下5种类型：网脉状泥岩、斑点状泥岩、块状泥岩、纹层状泥岩和同生变形泥岩。矿物成分主要为白云石、铁白云石、方沸石、钠长石、伊利石和石英, 并且在纵向上表现出明显的规律性,随着深度的增加白云石含量逐渐增加,对应的方沸石含量逐渐降低。泥岩中富集Ca、Mg、Mn等元素,具有LREE富集,HREE亏损,Eu负异常（δCe=0.96～1.06）的特征。碳、氧同位素呈现出δ13CvPDB（2.35‰～5.51‰）偏正,δ18OvPDB（-1.26‰～-10.16‰）偏负的特点,分析结果表明热水沉积岩形成于封闭的咸水湖泊环境,形成温度为36.23～79.9℃,平均值为51.21℃,属于低温“白烟囱”型热水沉积;硫同位素变化范围较大（-34.98‰～24.93‰）,分析结果表明位于喷口附近的黄铁矿受热液影响较大,δ34S值较高,但随着深度的减小,热液的作用降低,微生物作用加强,δ34S值逐渐减小,呈现出热液与微生物共同影响的特征;锶同位素表明热液流体为壳源与幔源混合流体。     

巴音戈壁盆地下白垩统热水沉积岩地球化学特征及成因探讨

巴音戈壁盆地因格井坳陷下白垩统巴音戈壁组热水沉积岩具有独特的沉积构造和矿物组成,本文通过岩石学、矿物学和地球化学的综合研究,详细描述巴音戈壁组湖相热水沉积泥岩特征.研究区泥岩可划分为以下5种类型:网脉状泥岩、斑点状泥岩、块状泥岩、纹层状泥岩和同生变形泥岩.矿物成分主要为白云石、铁白云石、方沸石、钠长石、伊利石和石英,并...     

鄂尔多斯盆地镇泾区块上三叠统延长组砂岩中绿泥石矿物特征

本文对鄂尔多斯盆地镇泾区块上三叠统延长组长8油层组砂岩中绿泥石矿物的类型、赋存状态、形成时间、晶体化学特征及成因机制进行了较为系统的研究.结果表明研究区的绿泥石以铁镁绿泥石和铁斜绿泥石为主,包括陆源碎屑绿泥石、自生绿泥石和蚀变绿泥石3种,自生绿泥石又包括颗粒包膜、孔隙衬里和孔隙充填绿泥石3种,以孔隙衬里绿泥石为主,形成...     

Arsenic mobilization in shallow aquifers of Datong Basin: Hydrochemical and mineralogical evidences

To better understand the sources and mobilization processes responsible for arsenic enrichment in groundwater in the central part of Datong Basin where serious arsenic poisoning cases have been reported, hydrochemical characteristics of the groundwater and the geochemical and mineralogical features of the aquifer sediments were studied. The aqueous arsenic levels are strongly depth-dependent in the study area and the high arsenic concentrations are found at depths between 15 m and 60 m, with a maximum up to 1820 μg/L. The hydrochemical characteristics of high arsenic groundwater from the Datong Basin indicate that the mobilization of arsenic is related to reductive dissolution of Fe oxides/oxyhydroxides and/or desorption from the Fe oxides/oxyhydroxides at high pH (above 8.0). The bulk chemical results of sediments show the arsenic and iron are moderately correlated, suggesting that arsenic is associated with iron-bearing minerals. Results of sequential-extraction experiment show that solid-phase arsenic is similarly distributed among the different pools of reservoir in the aquifer sediments. Strongly adsorbed arsenic and co-precipitated arsenic are its dominant species in the solid-phase. Geochemical studies using chemical analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy on magnetically separated fractions demonstrate that iron oxides/oxyhydroxides with residual magnetite and chlorite, illite, iron oxides/oxyhydroxides-coated quartz and feldspar, and ankerite are the dominant carriers of arsenic in the sediments. The major processes of arsenic mobilization are probably linked to desorption of As from Fe oxides/oxyhydroxides and reductive dissolution of Fe-rich phases in the aquifer sediments under reducing and alkaline conditions.     

鄂尔多斯盆地延长组次生矿物与裂缝形成时限分析

鄂尔多斯盆地延长组发育大量构造裂缝,对于裂缝的形成机理、成因动力学以及与油气成藏关系都已得到了比较系统的研究,但对于裂缝中充填的次生矿物,以及次生矿物与裂缝形成时限之间的关系,尚鲜有研究。本文在次生矿物的矿化作用和成岩作用分析基础之上,应用碳氧同位素和流体包裹体分析方法,结合区域构造热事件以及盆地热演化史,对次生矿物与裂缝形成时限的约束关系进行研究。首先,通过次生矿物的镜下观察分析,获知充填次生矿物的裂缝为张性裂缝,且可判断裂缝扩展方向;根据成岩作用分析,裂缝在形成时间上早于或同期于次生矿物形成时间。其次,根据延长组储层砂岩和裂缝中碳酸盐胶结物的碳氧同位素分析,得知露头中大量被碳酸盐胶结物充填的E-W 和N-S 向裂缝,在形成时间上早于或与碳酸盐脉体同期形成。最后,结合流体包裹体和盆地埋藏热演化史分析,得知盆内地下大量的热液活动主要发生在140～100 Ma 之间（即早白垩世）,也是盆地大规模成岩作用时期。基于上述分析,充填碳酸盐胶结物的E-W 向和N-S 向裂缝组,在形成时间上,应早于或同期于充填次生矿物的形成时间,即在早白垩世或者早白垩世之前形成。     

柴北缘冷湖砂岩型铀矿铀矿物赋存特征及成因机制

冷湖铀矿床是近年来在柴达木盆地北部新发现的具有工业价值的砂岩型铀矿床,为了研究该地区铀矿物的类型、成分特征、赋存形式及铀成矿作用,本文在野外地质调查的基础上,对下侏罗统小煤沟组相关蚀变矿物进行了矿相学、电子探针、背散射电子成像分析.研究发现,冷湖小煤沟组矿石主要包括杂砂岩型及碳质砂岩型两种,整体发育后生蚀变.铀矿物主要...     

Mineralogical and geochemical characteristics of Miocene pelitic sedimentary rocks from the south-western part of the Pannonian Basin System (Croatia): Implications for provenance studies

Fifty-two samples of Miocene pelitic sedimentary rock from outcrops on Medvednica,Moslavacka Gora and Psunj Mts.,and boreholes in the Sava Depression and the Pozega Sub-depression were investigated.These sediments formed in different marine(with normal and reduced salinity),brackish,and freshwater environments,depending on the development stage of the Pannonian Basin System.Carbonate minerals,clay minerals and quartz are the main constituents of all pelitic sedimentary rocks,except in those from Moslavacka Gora Mt in which carbonate minerals are not present.Feldspars,pyrite,opal-CT,and hematite are present as minor constituents in some rocks.Besides calcite,dependent on the sedimentary environment and diagenetic changes,high-magnesium calcite,aragonite,dolomite and ankerite/Cadolomite are also present.Smectite or illite-smectite is the main clay minerals in the samples.Minor constituents,present in almost all samples,are detrital illite and kaolinite.In some samples chlorite is also present in a low amount.Major elements,trace elements and rare earth elements patterns used in provenance analysis show that all analysed samples have a composition similar to the values of the upper continental crust(UCC).The contents of major and trace elements as well as SiO_2/Al_2O_3,K_2O/Al_2O_3,Na_2O/K_2O,Eu/Eu~*,La/Sc,Th/Sc,La/Co Th/Co,Th/Cr,Ce/Ce~* and LREE/HREE ratios,show that the analysed pelitic sedimentary rocks were formed by weathering of different types of mostly acidic(silicic),i.e.felsic rocks.