印欧大陆碰撞前亚洲大陆南缘古位置再研究:林周盆地上白垩统红层的古地磁新结果

拉萨地块林周盆地白垩系红层的古地磁数据一直都有较大争议.过去认为磁倾角变浅可能是造成这些分歧的主要原因.我们在林周盆地设兴组背斜两翼进行了系统的古地磁采样,15个采样点的特征剩磁分量在倾斜校正和倾伏褶皱校正后平均方向为D=339.3°,I=22.9°(α_(95)=5.1°).特征剩磁分量在大约69%展开时获得最大集中,表明其为同褶皱重磁化;此时平均方向为D=339.1°,I=27.3°(α_(95)=4.1°),对应的古地磁极为65.4°N,327.5°E(A_(95)=3.5°),参考点29.3°N/88.5°E的古纬度为15.0°N±3.5°.薄片镜下分析显示赤铁矿为次生矿物,岩石磁组构(AMS)也表现为过渡型构造变形组构.样品的特征剩磁方向应为重磁化的结果,E/I(elongation vs inclination)校正法显示特征剩磁方向并没有发生倾角变浅.根据区域构造,重磁化时代约为72.4±1.8 Ma到64.4±0.6 Ma.综合考虑拉萨地块东西部的古地磁数据以及地震层析成像资料后我们认为,碰撞前拉萨地块大约呈NW-SE向准线性分布,并处于~10°N-15.0°N;自~70 Ma以来,拉萨地块与稳定欧亚大陆之间至少存在1200±400 km(11.1°±3.5°)的南北向构造缩短量;印度大陆与欧亚大陆的碰撞不应晚于55 Ma.     

等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用

等温剩磁各向异性是一种新的磁组构研究方法 .与非滞后剩磁各向异性的参数一样 ,等温剩磁各向异性的参数直接与岩石中的携磁矿物颗粒形状有关 ,它直接反映了岩石形成与压实作用下携磁矿物的变形和变位 .利用等温剩磁各向异性技术 ,有可能对磁倾角偏低进行有效的校正 .本文介绍了等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用 ,并以塔里木盆地库车拗陷的苏维依组红色砂岩的实验为实例 ,获得磁倾角校正值 ,与理想的欧亚板块磁倾角值十分吻合     

川滇地块西部差异性旋转的构造意义:青藏高原东南缘白垩纪红层古地磁学新证据

印度—欧亚板块碰撞以来青藏高原内部及其周缘地区经历了复杂的构造演化,复杂构造变形区的复合构造使得古地磁的数据解释究竟代表区域的构造旋转还是只能反映局部的构造变形一直是备受关注的问题.本文通过采集川滇地块西缘渔泡江断裂东侧三岔河地区白垩纪红层古地磁样品,揭示采样区差异性旋转并探讨川滇地块西部自中新世以来的构造演化规律.前人的地质调查表明川滇地块渔泡江断裂东侧上白垩统赵家店组地层发育倾伏褶皱.三岔河剖面以三岔河镇为界分为南北两段,三岔河南段剖面高温剩磁分量平均方向在倾斜校正后Ds=29.3°,Is=45.7°,ks=54.3,α95=6.6°,倾伏地层产状校正后Ds=30.6°,Is=46.6°,ks=69.3,α95=5.8°;而三岔河北侧剖面高温剩磁分量平均方向在倾斜校正后Ds=350.4°,Is=42.1°,ks=69.4,α95=9.2°,倾伏地层产状校正后Ds=347.4°,Is=41.9°,ks=96.6,α95=7.8°;两组高温剩磁分量均通过了褶皱检验,表明其获得于褶皱形成之前.相对于东亚稳定区80Ma古地磁极,三岔河南侧剖面发生了20.5°±4.8°的顺时针构造旋转量,与楚雄盆地核部之间不存在差异性旋转;但三岔河镇以北剖面却发生了22.7°±6.6°的逆时针旋转.综合分析川滇地块内部的古地磁数据表明自中新世以来川滇地块南部楚雄盆地经历了约20°的顺时针构造旋转,而三岔河镇北侧经历了约20°逆时针旋转.进一步分析表明三岔河北侧剖面相对于南侧剖面经历了约40°的逆时针旋转,可能由于研究区的滑脱构造导致岩石薄弱层拆离滑脱所引起.     

黑龙江省饶河枕状玄武岩古地磁学研究及其构造意义

蛇绿岩中枕状玄武岩的古地磁学研究可为古海洋的恢复与演化提供定量化依据.黑龙江省饶河地区中侏罗世枕状玄武岩的岩石学、岩石磁学研究表明,该岩石具备水下喷出特点,发育辉长结构,载磁矿物为磁铁矿.17个采点181块样品的热退磁实验表明,中侏罗世枕状玄武岩记录了高温分量和中温分量,前者为熔岩喷发记录的原生剩磁方向,平均方向D/I=59.4°/46.3°,α95=6.8°,对应的极位置为40.3°N,224.6°E,A95=7°;后者可能为晚侏罗世—早白垩世岩浆热事件的叠加,平均方向D/I=55.4°/60.6°,α95=3.9°,对应的极位置为50.8°N,210.6°E,A95=5.2°.综合考虑区域地质背景,将这一结果与邻区同时代的古地磁数据对比,推测在中侏罗世之前,在饶河杂岩与佳木斯地体之间存在一定规模的海域,与现今日本海相似;早白垩世时期,该海域封闭,饶河杂岩与华北、西伯利亚板块在动力学上已成为整体.     

基于剩磁各向异性方法对华北下三叠统红层磁倾角浅化效应的研究

本文报道利用岩石剩磁组构对华北下三叠统红层进行磁倾角浅化效应的进一步识别与校正研究结果.首先,采用45°等温剩磁各向异性方法,即通过沿与样品原始水平面(即层面)呈45°夹角方向施加磁化场获得等温剩磁,并进行逐步热退磁,获得平行于层面和垂直于层面的等温剩磁分量随外加磁场和热退磁温度的变化趋势,计算获得浅化因子f=0.70.其次,应用高场等温剩磁各向异性方法,结合峰值为100 mT的交变退磁和120℃热退磁处理,分离获得碎屑赤铁矿对剩磁各向异性的贡献;由直接测量获得的单颗粒碎屑赤铁矿的各向异性度(a=1.35),计算获得f=0.59.该结果与前人对刘家沟组红层进行E/I法磁倾角浅化校正的结果(f=0.60)具有很好的一致性;表明华北下三叠统刘家沟组红层磁倾角浅化效应显著,其浅化因子为f=0.59;高场等温剩磁各向异性方法是红层磁倾角浅化校正的最有效方法.同时,如果有足够的独立样品数,且特征剩磁来自于单一剖面或有证据表明多条采样剖面之间未发生显著的相对运动,E/I法对红层磁倾角浅化因子的估计也是可信的.     

青藏高原拉萨块体北缘晚白垩世竟柱山组红层古地磁学研究及其构造意义

作为亚洲大陆晚白垩世时的最南缘,拉萨块体古纬度对研究印度—亚洲大陆碰撞过程具有重要意义.本文对采自拉萨块体北缘晚白垩世竟柱山组红层35个采点415块定向样品进行了详细的古地磁研究.岩石磁学结果显示样品中主要载磁矿物为赤铁矿.通过逐步热退磁可从22个采点中获得一组稳定的高温分量方向,同沉积校正后该方向在95%和99%置信区间内均通过了McElhinny和McFadden褶皱检验,表明该方向(D_c=335.6°,I_c=31.2°,k_c=52.8,α₉₅=4.3°)应为原生剩磁,其对应的古地磁极为63.3°N,329.4°E,A₉₅=3.6°.等温剩磁各向异性分析显示拉萨块体北部尼玛和班戈地区晚白垩世竟柱山组红层中可能并不存在磁倾角浅化现象.结合前人的研究成果限定了拉萨块体晚白垩世古纬度为16.6±2.1°N(参考点31.8°N,87.7°E),晚白垩世以来青藏高原北部可能发生了960±400 km的南北向构造缩短.     

帕米尔东北缘晚新生代旋转运动新证据

为进一步研究帕米尔东北缘晚新生代演化特征,在塔里木盆地西部英吉沙背斜上新世地层中采集了11个采点共111块古地磁样品.对样品进行系统热退磁测定,揭示了一组高温特征剩磁分量,获得了采样剖面的上新世古地磁极.特征剩磁方向为:Dg=342.4°,Ig=59.2°,κg=32.3,α95=8.6°;Ds=352.4°,Is=49.9°,κs=59.1,α95=6.3°,相对应的古地磁极位置为:79.7°N,295.9°E,dp=5.6°,dm=8.4°,α95=6.9°.这一高温分量通过了倒转检验,代表了研究区上新世时期的原生特征剩磁.通过对英吉沙背斜周缘断裂及形成的大地构造背景分析,结合其地貌特征、GPS数据,认为英吉沙背斜在开始形成至今经历了明显的逆时针构造旋转,该旋转同晚新生代以来帕米尔东北缘喀什凹陷发生刚性构造旋转运动有着密切的关系.     

羌北地块中-晚侏罗世雁石坪群古地磁新结果

本文报道青藏高原羌北地区中-晚侏罗世雁石坪群古地磁新结果.对采自青海省格尔木市唐古拉山乡雁石坪剖面(33.6°N, 92.1°E)11个灰岩采点(118块)和10个碎屑岩采点(99块)定向样品系统古地磁学研究表明,大部分样品的退磁曲线具有双分量特征.低温分量方向在地理坐标系下较为集中,应该为地层褶皱之后的黏滞剩磁.高温特征剩磁分量方向可分为两类:(1)索瓦组(J₃s)和布曲组(J₂b)灰岩,以磁铁矿为主要载磁矿物,高温特征剩磁分量(D_s=355.7°,I_s=42.1°,k=58.2,α₉₅=6°)可通过99%置信度的褶皱检验.(2)雪山组(J₂x)和雀莫错组(J₂q)碎屑岩,以赤铁矿、磁铁矿为主要载磁矿物,高温特征剩磁分量(D_s=3.3°,I_s=28.9°,k=30.7,α₉₅=8.9°)可通过95%置信度的倒转检验和99%置信度的褶皱检验.两组分量都应该是岩石形成时的原生剩磁信息.碎屑岩组的磁倾角比灰岩组偏低13°左右,其剩磁方向很可能存在着与压实作用相关的剩磁倾角变浅的状况.本文取灰岩组平均磁化方向作为雁石坪群的原生剩磁分量,获得羌北地区雁石坪群古磁极位置:80.0°N,295.2°E(dp/dm=7.4/4.5).古地磁结果表明,羌北-昌都地区晚石炭-晚二叠世期间位于南纬中低纬度地区,早三叠世以后开始大规模北向漂移,至中-晚侏罗世已到达24.3°N.其快速北向运动主要发生在早三叠至早侏罗世期间(3500 km左右),与现今位置相比中晚侏罗世之后的北向迁移总量为900 km左右.     

中国西南思茅地体中部白垩纪古地磁结果及陆内地壳变形特征

对我国西南地区思茅地体中部巍山和五印地区白垩纪地层进行了详细的岩石磁学和古地磁研究,获得了两个地区的高温剩磁分量并通过了褶皱检验.巍山剖面特征剩磁方向为Ds=64.3°,Is=48.5°,k=54.6,α95=4.7°;五印剖面特征剩磁方向为Ds=15.4°,Is=44.8°,k=212.0,α95=4.6°.通过思茅地体磁偏角变化与兰坪—思茅褶皱带构造线迹变化的相关性分析,确定思茅地体内部差异性旋转变形受控于思茅地体弧形构造带的形成和演化.通过青藏高原东南缘走滑断裂带活动年代分析,确定兰坪—思茅褶皱带蜂腰构造部位形成于两期构造事件,早期构造变形与东喜马拉雅构造结北北东向挤压缩进有关,后期构造变形与川滇微地块发生顺时针旋转时南向挤出运动有关.以华南板块稳定区白垩纪古地磁极为参考极,计算得出巍山和五印相对于华南板块分别发生了10.5°±6.0°和3.8°±4.9°的南向运移量.通过选取思茅地体内部构造形态较稳定的巍山和普洱地区白垩纪古地磁极为参考极,计算得出五印相对于巍山和普洱分别发生了3.4°±5.0°和3.1°±5.4°的北向纬向运移,表明五印和和巍山之间自印亚碰撞以来经历了较大规模的北向地壳缩短变形作用.     

塔里木地块库车坳陷早白垩世古地磁结果及磁倾角偏低的成因探讨

运用主成分分离及线性区段等方法 ,使早白垩世样品明显分离出二组磁组分 .叠加剩磁为喜山期重磁化 ,特征剩磁明显偏离现代地磁场方向 ,经倾斜校正后 ,有很好的一致性并通过了倒转检验 ,给出塔里木地块库车坳陷早白垩世巴西盖组古地磁新数据 .综合已有的古地磁结果 ,获得了塔里木地块早白垩世平均剩磁方向及平均古地磁极 ,阐明了塔里木地块早白垩世磁倾角明显偏低这一现象 .分析导致磁倾角偏低的诸多因素 ,认为压实作用可能是导致磁倾角偏低的重要因素之一 .     

Low temperature magnetic properties of titanomagnetites

New measurements of high field magnetisation (I_s), remanence (I_s), and coercive force (H_c) are presented between 4 and 300 K for x = 0.4, 0.5, 0.6 and 0.8 (Fe_3−xTi_xO₄). For x = 0.4 a pronounced minimum is found at T100 K and for X = 0.5 and 0.6 broad minima occur around T200 K, apparently coinciding with the temperature for K₁0. The magnetic properties below T60 K ar complex and were found to be significantly changed by cooling in the presence of a high magnetic field. With no applied field during cooling, a distinct decrease in I_s is observed for T60 K, at which temperature there is a peak in the value of I_rs. The effe cooling is to eliminate the sharp decrease in I_s, reduce H_c and to increase I_rs below 60 K to a value the peak value, giving essentially a square hysteresis loop. The results are interpreted in terms of a form of crystallographic phase transition coupled to the magnetisation direction, possibly by the magnetostriction. Square hysteresis loops in ferrites have been explained by the presence of Jahn-Teller ions and, in the present case, the low temperature of the observed effect may be a consequence of the weak Fe²⁺ Jahn-Teller ion coupled to other effects such as spin-lattice coupling.

Details of this work can be found in Schmidbauer, E. and Readman, P.W., 1982. Low temperature magnetic properties of Ti-rich Fe---Ti spinels. J. Magn. Magn. Mat., 27: 114–118. A paper reporting further work on Fe_2.4Ti0.6O0.4 is in preparation.     

震级变异系数与地震序列类型、 性质的统计物理特征和早期判定方法的研究

根据G-R公式和非线性动力学观点, 在分析不同类型地震序列震级分布细结构基础上, 提出用震级变异系数δ_m、 b值和震级熵H(m)、 马尔柯夫链理论值h和信息量维数D₁等统计量, 来综合描述和界定不同类型、 性质的地震序列; 同时对截止震级问题、 b值、 平均震级m、 h和D₁等统计物理含义进行了探讨。 认为δ_m、 b值和H(m)及其与理论指数分布的震级熵H(∞)的差值ΔH(m)相结合将有助于区分前震序列、 前兆性震群和各种不同类型(主-余震型、 震群型、 孤立型)地震序列, 并且可以对这些类型进行早期判断。     

Timing of rotational motion of Southwest Japan inferred from paleomagnetism

Paleomagnetic field directions for the period younger than 35 Ma are obtained from igneous rocks distributed in the San'in district, Inner Zone of Southwest Japan. The remanent magnetization of samples between 30 and 35 Ma old are fairly well grouped with a mean direction of D = 65.9°, I = 48.6°, and ₉₅ = 6.5°. This result establishes that Southwest Japan rotated clockwise 56 ± 12° during the past 30 m.y. A declination value of about 60° is observed in the rocks of 28 Ma ( D = 52.2°, I = 33.5°) and 21 Ma (D = 69.9°, I = 49.5°). Comparing this with results from dacitic rocks with an age of 15 Ma in other areas of Southwest Japan suggests that rotational motion did not occur possibly until 15 Ma. These results require that the rotation of Southwest Japan occurred just after the Shikoku Basin had been created.     

Preservation of reactive organic matter in marine sediments

It is generally assumed that the reactivity of organic matter and the amount preserved in sedimentary deposits necessarily increases with total sedimentation rate. In some environments, such as deltas, where supply of unreactive terrigenous debris may vary independently of reactive organic matter input, the amount of reactive organic material preserved can in fact theoretically correlate either directly or inversely with sedimentation rate. The amount preserved can be shown quantitatively by transport-reaction models to depend on (1) the relative importance of electron acceptor concentration in the overlying water, (2) advection during sedimentation, (3) dilution by sedimentation, (4) solute diffusion, (5) initial flux of organic matter, and (6) the magnitudes of reaction rate constants. Both single reaction rate constant and multiple reaction rate constant models suggest that, at steady state, maximum preservation with respect to a given oxidant occurs when D_sk = w², where D_s = whole sediment diffusion coefficient of the electron acceptor, k = first-order rate constant of the dominant organic fraction, and w = sedimentation rate. This is the likely basis for the reported correlation between average reactivity, k, of carbon in a deposit, percent carbon preservation, and w^1.5–w². Because of the variety of factors which determine these relationships, such correlations are probably valid only within specific classes of depositional environments.     

鲁科一井上白垩统沉积岩岩石磁学和天然剩磁分析:兼论利用剩磁方向恢复钻孔岩芯原始方位的可行性

本文对"鲁科一井"(CCSD-LK-Ⅰ)768.9~1112.3m之间的上白垩统沉积岩样品进行了岩石磁学、磁化率各向异性(AMS)以及天然剩磁组分的研究.在此基础上,分析了利用特征剩磁(ChRM)和黏滞剩磁(VRM)方向恢复岩芯原始方位的可行性.三轴等温剩磁热退磁曲线、磁滞回线、反向场退磁曲线、一阶反转曲线等岩石磁学测量结果表明,沉积岩的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿.335块样品的AMS测量结果表明磁化率椭球主轴的最大轴K1和中间轴K2与水平面夹角较小,最小轴K3接近垂直于水平面分布,说明沉积岩保留了原始沉积磁组构特征.系统热退磁实验表明,多数样品在25~350℃和500~690℃温度段分别获得VRM和ChRM分量.利用ChRM偏角方向,并考虑构造旋转量校正,对VRM偏角方向进行恢复,Fisher统计得到DVRM=-1.3°,IVRM=59.6°,与当地现代地磁场方向(D=-6.7°,I=53.9°)基本一致.用ChRM偏角方向对磁化率主轴K1偏角方向进行校正,校正的结果为:D_(ch_K1)=349.2°,I_(ch_K1)=-0.7°.本文研究结果对于地质勘探中利用古地磁学方法恢复钻孔岩芯原始方位具有一定参考意义.     

高宽比对剪切型配筋砌块砌体剪力墙耗能能力的影响

为了研究高宽比对配筋砌块砌体剪力墙耗能能力的影响,确定墙体的耗能参数。利用6片高宽比H/h为1.57、1.14和0.71的足尺全灌芯配筋砌块砌体剪力墙拟静力试验,通过计算墙体的耗散能（累积和单圈）、等效粘滞阻尼比ζ_eq、能量耗散系数ψ和功比指数I_w四个参数,来分析发生剪切型破坏模式墙体的耗能能力。研究结果表明:H/h对墙体的耗能能力影响较大,随着墙体变形的增大,H/h越小墙体的耗散能增长越迅速,墙体的延性越差;当H/h=1.14时,能量耗散系数ψ较低,等效粘滞阻尼比ζ_eq较小,约为7%~10%,墙体的耗能能力较差;当H/h=0.71时,ψ较高,ζ_eq较大,约为14%~15%,墙体的耗能能力较好;随着位移的增大,功比指数I_w逐渐增大,当位移较小时I_w几乎呈线性增长,当位移较大时I_w呈非线性增长,H/h=1.14墙体的I_w增长相对缓慢。可见:对于发生剪切型破坏模式的配筋砌块砌体剪力墙,H/h接近1时耗能能力较差,在工程中尽量避免采用。     

Understanding the effect of a static driving shear stress on the liquefaction resistance of medium dense granular soils

The influence of a driving static shear stress on the liquefaction resistance of medium dense granular soils is investigated. A laboratory study of the behavior of five sands (percentage of silt varying between 2 and 42%, and D₅₀ varying between 0.55 and 0.09 mm) was undertaken. These five sands were sampled from the foundations of two dams in Quebec (Canada). Sixty cyclic direct simple shear (DSS) tests were performed with and without a driving static shear stress. Relative densities D_r varied between 60 and 70%, and static shear stress ratios =τ_st/σ′_vc varied between 0.2 and 0.6. The presence of static shear stress increased the cyclic strength of these soils. A relation between and K() factor giving the effect of preshearing on cyclic shear resistance is obtained. The mechanical competence is examined as a function of D₅₀ and percentage of fines. The observed dilatancy yielded rather cyclic mobility than liquefaction.