塔里木早二叠世大火成岩省

塔里木早二叠世大火成岩省是继峨眉山大火成岩省之后在中国境内确认的又一个大火成岩省,是当前研究的热点和前沿问题.论文系统总结了塔里木大火成岩省近20年研究取得的成果,指出了下一步重点研究领域.塔里木大火成岩省火山岩的残余分布面积大于25万平方公里,最大残余厚度达780 m,大规模玄武岩的喷出发生在290～288 Ma期间,属于快速喷发的大火成岩省岩浆事件.塔里木大火成岩省中最为发育的玄武岩和辉绿岩岩墙的微量元素特征与OIB的特征相似,且以高钛型为主体;但在同位素特征上明显的可以分为两类,柯坪地区玄武岩具有负的εNd值,重稀土值相对较高,来自富集型地幔;塔北玄武岩和辉绿岩具有正的εNd值和相对低的重稀土值,来自亏损型地幔.早二叠世大规模地壳抬升、苦橄岩与大规模岩墙群发育和瓦基里塔格大型钒钛磁铁矿矿床都支持塔里木大火成岩省与地幔柱活动有关.塔里木大火成岩省与中亚地区广泛发育的二叠纪基性和超基性岩浆作用存在着时空联系,它们是代表了一次具有重要地球动力学意义的构造岩浆事件.论文指出了塔里木大火成岩省的深部地质过程、成矿作用、与地幔柱关系、与盆地环境变化和生命演化的关系及其大火成岩省的地球动力学意义等方面研究将是下一阶段的重点研究领域.     

早二叠世塔里木陆块的经度：来自大火成岩省的制约

经度的确定是板块重建的难点. 塔里木盆地下二叠统大规模溢流玄武岩已被确定为大火成岩省, 提供了一次根据大火成岩省来定量确定塔里木陆块早二叠世经度的机遇. 核幔边界约2800 km深处地震波低速带与全球300 Ma以来喷发的大火成岩省之间的关系已得到建立: 恢复喷发位置后, 大火成岩省全部分布在核幔边界低速带的边缘之上, 其中大部分在非洲LLSVP和太平洋LLSVP边缘, 个别在规模较小的LSVPs边缘. 在使用塔里木陆块早二叠世古地磁数据来限定其纬度的基础上, 本文利用上述理论方法, 并联系前人的地质结论, 发现塔里木大火成岩省约290 Ma喷发时的位置最可能为20°N, 60°E. 本文提出, 塔里木大火成岩省与西伯利亚大火成岩省相似, 其喷发时并不在两大LLSVPs的边缘带上, 而最可能与非洲LLSVP东侧附近一个单独的、范围较小的LSVP(20°N, 60°E)相关联, 暗示重建之前的假设"塔里木大火成岩省源自核幔边界"是合理的. 如果塔里木、峨眉山和西伯利亚大火成岩省都源自核幔边界, 上述(20°N, 60°E)位置的获得说明三者都不是同一幔源.     

塔里木早二叠世大火成岩省的成因模式

近20年来,塔里木早二叠世大火成岩省在各类火成岩的空间分布、时间序列、地球化学特征、地幔源区和岩浆演化等方面有了深入的认识,为揭示大火成岩省的成因模式和演化过程奠定了坚实的基础.本文将主要基于塔里木大火成岩省存在的两阶段岩浆产物,结合前期研究基础和前人研究成果,系统论证塔里木早二叠世大火成岩省成因的两阶段熔融模式.模式认为塔里木大火成岩省的形成与地幔柱活动有关,其地幔柱作用形式兼具"巴哈纳型"和"德干型"两种特点,即早期高热的地幔柱引起了岩石圈地幔的低程度部分熔融,后期地幔柱上升绝热减压引起地幔柱自身部分熔融.在早期熔融事件中,地幔柱主要表现为上部岩石圈熔融所需的热供给,后期熔融过程中地幔柱成为熔融发生的主要场所和物质供给源.第一阶段喷发的两类玄武岩具有高~(87)Sr/~(86)Sr、低~(143)Nd/~(144)Nd的同位素特征,富集大离子亲石元素和高场强元素,为富集的大陆岩石圈地幔部分熔融的产物,具有"巴哈纳型"特征;而第二阶段产出的基性-超基性侵入岩具有相对两类玄武岩较低的~(87)Sr/~(86)Sr,较高的~(143)Nd/~(144)Nd比值,为地幔热柱熔融的产物,具有"德干型"特征.其中第一阶段,可细分为Group1和Group2两类玄武岩,Group2玄武岩相对Group1玄武岩具有较低的~(87)Sr/~(86)Sr,较高的~(143)Nd/~(144)Nd比值.Group2玄武岩显示连接Group1玄武岩和第二阶段岩浆作用的过渡类型特征,表明塔里木早二叠世大火成岩省是地幔柱与岩石圈地幔持续相互作用的结果.关于塔里木大火成岩省成因模式的研究有助于增进对塔里木大火成岩省岩浆作用、深部地质过程和地球动力学过程的全面认识,有利于丰富大火成岩省的成因理论和地幔柱活动理论.     

磁异常揭示的峨眉山大火成岩省的深部结构

峨眉山大火成岩省位于中国西南部,在晚二叠纪约260 Ma喷发出巨量的大陆溢流型玄武岩.对于大火成岩省的岩浆喷发,在地下必定有一个相应的大规模岩浆聚集和运移系统.地球物理方法是探测岩石圈内部的有效方式.峨眉山大火成岩省为镁铁质岩浆喷发,由于镁铁质-超镁铁质岩石一般具有强磁性,因此,在喷发结束之后,地下岩浆系统如果被镁铁质岩浆填充,冷却固化成为岩石圈的一部分,很有可能会引起磁异常.本文使用区域磁异常数据来对峨眉山大火成岩省的深部构造进行研究.该区域的磁异常由一系列离散的异常组成,通过3D磁化率反演可以得到磁性体的空间分布.由于磁异常中具有明显的剩磁,直接使用经典的反演方法会有较大误差,我们首先将磁异常转换为弱敏感于磁化方向的磁异常模量,再使用模量数据进行3D反演,得到地下空间内磁异常源的分布.经过分析认为这些离散分布的磁异常源反映了岩石圈内部的镁铁质-超镁铁质侵入体.侵入体的位置可能反映了底侵和内侵的镁铁质岩浆固化形成的侵入体,代表镁铁质岩浆房位置或者岩浆运移的主要通道.     

塔里木大火成岩省柯坪地区早二叠世玄武岩岩石磁学性质研究

石炭-二叠纪时期被认为是全球构造运动机制由古到新的转换期.在这一时期内,塔里木板块内部经历了大规模的岩浆活动,构成了我国境内又一个大火成岩省.综合研究塔里木大火成岩省早二叠世玄武岩中磁性矿物组合类型、特征和粒径,可为进一步明确其快速形成过程提供必要的岩石磁学依据.本文对采自柯坪地区库普库兹满和开派兹雷克组样品进行了系统的岩石磁实验,包括饱和等温剩磁获得曲线、三轴等温剩磁系统热退磁实验、k-T曲线、磁滞回线和一阶反转曲线等.实验结果表明,库普库兹满组和开派兹雷克组样品中以钛磁铁矿和磁铁矿等低矫顽力磁性矿物为主,磁性矿物磁畴类型为SD、PSD与MD颗粒混合.本文结果还显示开派兹雷克组与库普库兹满组样品适宜开展进一步的古强度研究.     

北华北中上元古界烃源岩发育环境及其控制因素

海相烃源岩发育机理问题制约了我国油气勘探产业的发展. 中上元古界洪水庄组、铁岭组和下马岭组是北华北地区重要的烃源岩, 查清其发育环境及其控制因素具有重要的科学理论和油气勘探意义. 基于沉积学(层序地层学)、古生态及沉积地球化学探讨了烃源岩沉积古地理及其发育模式. 研究表明这些烃源岩中有机质富集的主控因素包括适宜的古地理位置、中低纬度区的生物勃发事件、水底缺氧环境、沉积物中磷组分的富集以及粘土矿物在海相碳酸盐有机质富集保存过程中的赋存驻留作用.     

长白山天池火山喷发序列研究

长白山天池火山周边的11个钻孔资料揭示了长白山天池火山的喷发序列和岩浆演化过程.天池火山的喷发序列分为3个旋回:早期旋回喷发于上新世至早更新世,对应着周边地区的造高原喷发,天池火山熔岩盾主体开始形成,岩浆演化顺序是粗面玄武岩到粗面岩;中期旋回是早更新世的玄武岩浆演化到粗面岩和粗安岩(相当于小白山组);晚期旋回是从更新世到全新世,老房子小山组的玄武岩演化到白头山组粗面岩及碱流岩.在粗面质岩浆喷发过程中,有寄生火山的玄武质岩浆伴随喷发.全新世内天池火山千年大喷发主体由碱流质火山碎屑堆积物构成,松散堆积物的钻孔堆积层序表明,天池火山在全新世至少发生过两期巨型造伊格尼姆岩喷发.     

从剖面上晶屑含量变化探讨火山灰流凝灰岩火山爆发的机制

处于重力稳定状态的岩浆房要产生喷发作用,其可能的躯动力有两种,其一是开放体系岩浆房的下部岩浆脉冲补给使岩浆的房体积膨胀,产生可克服上覆围岩强度的超压;其二是封闭岩交房中的结晶作用,导致挥发组分出溶、体积膨胀而产生克服上覆夺强度的超压。本文通过玫丰地区中生代火山灰流相凝灰岩研究认识,这两种可能的火山喷发机制可通过剖面上晶屑含量分的对应变化关系来识别,前者为晶屑含量于递增的喷发韵律,而化学成分无明显变     

闽西南地区早三叠世溪口组深水沉积及其演化

闽西南地区早三叠世溪口组 (T1x)是一套复杂的深水沉积 ,包括浊积岩、砂质等深积岩及外来的孤立滑塌岩块 .深水浊积岩可分为 5种相和 7种亚相 ,分别属于上扇、中扇和下扇环境的 5种相组合 ;砂质等深积岩是改造浊积岩而形成的 ,多以孤立的薄层发育于浊积岩中 ,内部发育典型的牵引流沉积构造 ,但垂向上不构成任何固定的层序如Bouma序列 ,其古水流方向与浊流流向垂直 ;在局部地区 ,于该组中下部发育的一些大的鲕粒灰岩块体 ,是从浅水边缘滑动至深水盆地的 .上述 3类沉积物的时空分布表明 ,早三叠世早期研究区存在完整的由浅海到半深海 -深海的被动陆缘 ,当时的陆坡倾向南东 ,这一时期为海平面上升期 ,海平面的上升及孤立滑塌岩块的发育可能暗示这一时期海域的逐渐收缩和消亡 .     

一种特殊的火山作用形式 ——射汽岩浆喷发作用

高温岩浆在上升过程中遇到地下水或地表水发生水岩相互作用,产生大量水蒸汽导致的爆炸式喷发作用,可称为射汽岩浆喷发作用,是一种较为特殊的火山活动,主要产物为低平火山口和基浪堆积物.国内外许多火山学家对射汽岩浆喷发作用的喷发过程和产物开展了岩相学、沉积学、火山物理学和地球化学综合研究,通过实验、计算机模拟等方法探究了射汽岩浆...     

基于稀疏脉冲反褶积的分频地震层序分析方法及应用

地震数据中低频成分倾向于反映较厚的岩性地层单元,而高频成分倾向于刻画较薄的等时沉积单元,因此地震分频解释有助于精细沉积层序分析.但目前地震沉积学方法中使用频率滤波方法得到的分频剖面中,地层反射信息不全,不是真正意义上的分频地层反射剖面.为此,本文提出了一种基于时变子波稀疏脉冲反褶积的分频地震层序分析方法,目的是为了得到地层信息较全的真分频地层反射剖面.拟合例子中使用本文提出方法得到的分频地层反射剖面与真实情况相差非常小,验证了本文方法的准确性和有效性.对三角洲前积沉积层序的实例分析,可以清楚得到原始地震剖面中无法显示的细层层序,可用于精细层序分析.     

五大连池火山带的火山喷发方式及灾害类型

沿科洛—五大连池—二克山NNW向分布的五大连池火山带上分布了约40座第四纪单成因火山。通过野外地质特征结合火山岩年代学数据分析表明,研究区火山活动分为2期:上新世—早更新世期火山活动主要分布在北部的科洛火山区,以熔岩溢流式喷发为主;中更新世—全新世期火山活动分布在整个火山带,爆破式喷发形成大量火山碎屑锥,溢流式喷发产生结壳熔岩、渣状熔岩与块状熔岩,形成广泛分布的熔岩流。野外调查发现了夏威夷型、斯通博利型与强斯通博利型等岩浆爆破式火山喷发的典型堆积剖面,首次发现并报道研究区射汽岩浆型火山喷发堆积剖面。结合火山活动历史与火山地质特征,分析认为五大连池火山带的火山系统仍有再次活动的潜力。基于火山时空分布与喷发特征,文中对五大连池火山带未来可能喷发的方式和危险区进行评估。如若发生强斯通博利型喷发,将形成高度10km的喷发柱,产生的火山灰一般不会对航空运输产生影响;斯通博利型喷发产生的火山碎屑最远可抛射约1km;夏威夷型喷发及溢流式喷发产生的熔岩流是主要的灾害源,计算得出结壳熔岩运移的距离为3. 0～13. 5km,渣状熔岩运移的距离为2. 9～14. 9km;射汽岩浆型喷发产生的基浪速度可达200～400m/s,运移距离≤10km,是潜在的重要灾害类型,应该引起更多重视,并积极进行防范。     

南黄海Heuksan盆地的地震地层学研究

南黄海中的南HEUKSAN盆地是一个介于矩形到菱形之间、大小大致为32 km×13 km的盆地.这个盆地有两个最厚的沉积中心;一个在盆地西部中央,地震双程到时2.2 s的部位;另一个在盆地东部中央位置.二者之间以中央隆起相隔.盆地的地震剖面可以进一步划分为古生代到三叠纪时期的前地堑相沉积,新生代的地堑充填沉积及中新世到上新世时期的的内凹沉积.地堑充填时期的沉积可以分为两个地震层序A和B.层序A和B又可以进一步划分为3到4个亚层序.在南HEUKSAN盆地利用地震层序学的方法对上始新统地震剖面进行了较为详细的分析.认为古水流大部分是从盆地的西部流入的.因此推断其沉积物源主要来自西北部地区,其次来自于盆地的北部.顶积层为三角洲相.根据反射地震剖面的连续性、振幅和反射频率等在上始新统的地震剖面上划分出4个地震相带.地震相A区主要位于两大沉积中心部位.为三角洲前缘泥砂.相带B位于沉积区的西北边缘为平坦三角洲的沙砾.相带C2沿着南部的盆地边缘断裂带分布,为冲积扇.结论认为:始新统的地震解释剖面表明当时主要为三角洲沉积.主要沉积物来自西北的陆源区和南HEUKSAN盆地的西北部.在盆地的南部边缘,沿着盆地的边界断层发育有冲积扇的沉积环境.     

塔里木盆地石炭-二叠纪异常热演化及其对深部构造-岩浆活动的指示

本文分析了塔里木盆地大量实测镜质体反射率(Ro)数据,显示盆地西北部石炭系与二叠系之间Ro值演化不连续,记录了石炭-二叠纪间发生的构造-热事件,是地层抬升剥蚀和高温热事件共同作用的结果.热史模拟得出盆地在石炭纪末地温梯度开始升高,至~300 Ma达到峰值,分布在4.8~5.6℃/100m之间,早二叠世迅速降低,随后进入缓慢稳定降低阶段.区域上高温热效应空间分布与塔里木大火成岩省的分布范围存在较好的相关性,但早于大规模玄武岩喷发的时间(290—288Ma),且后者热效应范围有限.因此推断这种高温异常是大规模的深部岩浆活动,即深部岩浆房相对长时间热烘烤的结果.该研究结果为塔里木盆地热演化机制及相关热效应提供了新的线索.     

塔里木地台北部寒武纪-奥陶纪层序地层及其与扬子地台和华北地台的对比

以详细的露头层序地层研究为基础,概述了塔里木地台北部寒武纪-奥陶纪的层序地层系统.该系统以不同级别的层序为基本单元所构成,包括35个三级层序,12个超层序,4个超层序组和2个巨层序.同时,结合地震剖面和钻井资料,对其中的重要层序界面特征进行了讨论,并通过生物地层与层序地层相结合的方法,标定了重要层序界面的年龄.通过对塔里木地台寒武纪-奥陶纪层序地层与扬子地台和华北地台同期层序地层的对比研究发现,其间有较好的对应关系.说明寒武纪-奥陶纪时中国三大地台上碳酸盐岩层序的发育主要受控于大区域和全球性的海平面变化.这为在我国三大地台区寒武系-奥陶系中开展以层序地层学为基础的高分辨率年代地层体制研究提供了理论支持.     

东北龙岗火山区孤山屯泥炭中显微火山灰的发现及其意义

孤山屯位于东北龙岗火山区,距离长白山天池火山200km,在沉积物深度40～43cm处发现少量火山灰颗粒,其形态不规则,呈多气泡状、薄板状、尖角状结构,属原生火山灰。电子探针分析结果显示其属于碱流质火山喷发,而不同于龙岗地区第四纪火山活动的特征。通过AMS14C年龄所建立的年龄模式推断孤山屯沉积物深度40～43cm(即发现火山灰的层位)处的年龄应为260～420calaBP,这与史料记载的天池火山公元1702年、1668年和1597年的喷发年龄较接近,而且公元1702年、1668年和1597年主要为碱流质岩浆喷发,与孤山屯沉积物中发现的火山灰的地球化学特征也相吻合,进一步证明孤山屯沉积物深度40～43cm处的少量火山灰应来源于天池火山千年大喷发后的公元1702年、1668年和1597年喷发。关于天池火山公元1702年、1668年和1597年喷发的记录比较少,这3次小规模的喷发发生于天池火山千年大喷发之后,且其喷发物的特征与天池火山千年大喷发的特征比较接近,却亦有不同之处。因此,在对沉积物中火山灰的探寻研究工作中,若发现了来自公元1702年、1668年或1597年的火山灰颗粒,可对其下部地层做更为细致的分样以及火山灰提取工作,这对未来在研究区域寻找长白山天池火山千年大喷发的记录有很大的帮助。如果天池火山大喷发的喷发物在龙岗火山区更多的沉积物中发现,便可在该地区建立非常稳固的火山灰年代地层学框架,为地层对比和追踪火山演化历史提供时间依据,最重要的是多种测年方法的应用可为记录气候环境提供准确的高分辨率时间标尺,而这对于过去全球变化研究亦非常重要。     

晚寒武世早期河北北部柳江盆地发生的强地震

在河北省北部柳江盆地发现了距今5亿年前的地震记录。 震积岩发育在上寒武统崮山组中部。 沉积物变形构造主要有地裂缝、 地震楔、 砂脉、 砂层液化、 包卷层理等。 这些特征沉积构造是地震波作用于潮上—潮间带沉积环境中软沉积物而形成的。 在古沙垄顶部的内碎屑微晶灰岩中有沉积物液化产生扰动层理和流体逃逸形成的砂脉。 显微镜下可见沉积物液化流动显微构造和结构, 如微褶皱、 纹层断错、 液化颗粒等。 水面下在生物礁或沙垄斜坡局部可见重力流形成的包卷层理。 包卷层理核部为浅黄色和紫红色竹叶状灰岩, 中部为浅灰色破碎流化微晶灰岩碎屑, 外部为浅色和紫色内碎屑微晶灰岩。 崮山组的岩性组合和这些软沉积物变形构造表明, 崮山期柳江盆地构造活动剧烈, 沉积环境水深反复变化、 逐步变浅, 伴有地震发生, 估计产生震积岩的古地震的强度为7级左右。 该古地震事件的确定有益于研究地震活动和构造活动规律。     

长白山天池火山气象站期喷发类型研究

全面系统地了解一座活火山的喷发特征与历史,对于预测其未来喷发形式及灾害性具有重要意义.长白山天池火山晚更新世或全新世以来存在3期大规模的喷发活动,天文峰期喷发与千年大喷发皆为典型的大规模的布里尼式爆炸喷发,而气象站期喷发方式却在爆炸式或溢流式的喷发类型上存在着激烈的争论.气象站期喷发物在遥感影像上表现为以气象站为寄生火口,向北流动长约5.4km,形貌上似一条熔岩流,但文中研究认为是小规模的脉冲式爆炸喷发而形成的岩层形态.主要依据为:1)岩石成分为高黏度的酸性岩浆;2)野外露头与剖面的薄层状堆积特征;3)晶屑的棱角状破碎形态;4)岩石的颗粒支撑结构.研究结果表明,气象站期的堆积物是爆炸喷发产生的碎屑物沿山坡以火山灰流的形式快速流动,在高温与高流速的剪切力作用下,火山灰流形成1套薄层状的熔结凝灰岩.因此,长白山天池火山晚更新世或全新世以来3期喷发活动均为爆炸式喷发,而非以前认为的爆炸-溢流-爆炸式喷发.     

白云岩风化剖面的元素地球化学特征及其对上陆壳平均化学组成的意义--以黔北新蒲剖面为例

选择黔北岩溶山地垄岗之上的一个白云岩风化剖面 ,通过元素在剖面演化中的地球化学行为研究 ,建议白云岩就位风化作用可分为两个阶段 :白云岩淋溶残积过程和残积土的演化过程 ;以Al为参比元素 ,获得剖面微量元素中以Ni,Cr,Mo ,W ,Ti为最不活化元素 ;稀土元素在白云岩风化中的地球化学行为与它在别的岩类的化学风化过程中的行为相似 ,同时发现稀土元素之间存在着分异 ;发现了两个稀土元素及其微量元素的富集层 ,推断是由于剖面演化中的环境变化 ,导致风化前缘的下移 ,从而形成两个富集层叠置 .认为白云岩风化剖面中风化程度较强的上部样品的元素含量可代表白云岩形成时区域上陆壳组成的活化元素 ;而不活化元素可用风化程度较低的下部样品的元素含量表示 .同时认为化学沉积的碳酸盐岩中的“不溶物” ,与冰碛物 ,黄土等沉积物一样 ,可提供上陆壳的平均化学组成成分 .     

新疆东准噶尔喀姆斯特地区晚古生代浊积岩沉积构造环境分析

运用岩石学、地球化学方法结合沉积作用分析综合判别东准噶尔喀姆斯特地区晚古生代浊积岩的沉积构造环境．阿拉比也巴斯他乌组碎屑沉积岩的主要碎屑组成包括火山岩和沉积岩岩屑，次要组成包括长石和石英矿物碎屑，表明未切割岛弧占主导的物源属性；砂泥岩系列的地球化学分析表明具有中酸性火成岩的地球化学特征，并表明阿拉比也巴斯他乌组主要形成于分异大洋─大陆边缘岛弧构造环境．同样，卡姆斯特组沉积岩系的地球化学特征和砂岩碎屑组成指示岩浆岛弧占主导，兼有少量俯冲混杂物和基底抬升区的混合物源属性以及分异大陆岛弧的构造环境．沉积作用分析揭示下泥盆统阿拉比也巴斯他乌组和下石炭统卡姆斯特组是两套沉积环境分别为海盐斜坡和海底扇－海底平原的浊积岩序列．综合分析表明，前者是北准噶尔构造带早泥盆世弧后盆地沉积响应的主要记录；后者则主要记录了东准噶尔复合地体早石炭世晚期弧间残余海盆的沉积响应．