“深时”（Deep Time）研究与沉积学

近百年来全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化,人类文明的发展迫切要求我们对这种变化的发展趋势及其环境与资源效应有更加深入的了解。仅仅对现代和第四纪气候研究是有局限性的,全面了解地球表层及气候系统需要研究整个地质历史时期地球表层系统的发展演化。基于这样一种需求,从沉积记录研究前第四纪地质历史时期的地球古气候变化及重大地质事件,并为未来气候预测提供依据的“深时”（Deep Time）研究计划在国际地球科学界逐渐形成。“深时”研究将聚焦地球气候系统中的重大科学问题,通过地质历史时期极端气候事件探讨气候变化的极限和速率、大气成分和大洋成分变化、大气环流和大洋环流以及生物圈、固体地球与太阳的联系等,最终揭示地球气候系统与地球系统的联系。“深时”研究将通过解译、定年和模拟的基本方法,发展完善大陆科学钻探项目,获得保存良好、高分辨率的沉积记录是重中之重。可以预见,“深时”研究将与“深空”（Deep Space）、“深海”（Deep Sea）和“深部”（Deep Interior）研究计划一样,成为未来国际和国内地球科学重大研究领域。同时,在开展“深时”研究过程中,沉积学也将扮演核心学科的角色发挥重要的作用。     

“白垩纪温室世界的快速环境/气候变化:海洋陆地相互作用与松辽盆地大陆科学深钻计划”国际研讨会

2007年2月，由我国学者领衔申请的IGCP555（白垩纪温室世界快速环境／气候变化：海洋-陆地作用）项目在联合国教科文组织（UNESCO）和国际地科联（IUGS）所属的国际地球科学计划（IGCP）执行局第35届会议上得到批准；2007年4月，由我国学者领衔申请的又一国际地学项目——国际大陆科学钻探国际研讨会项目（白垩纪松辽盆地大陆科学深钻计划）又得到国际大陆钻探计划（ICDP）执行委员会的批准。此两项目的成功立项是我国在国际白垩纪研究科学领域取得的又一突破。     

古里雅浅孔冰芯所记录的夏季风盛行时δ~(18)O与海温以及与500hPa高度场的关系

青藏高原古里雅冰帽浅孔冰芯中 (δ18O) max代表该区夏季风盛行时的温度状况 ,它与全球海温(SST)、北半球 5 0 0hPa高度之间的相关关系被分析 .对冰芯中 (δ18O) max产生重要影响的海洋相关区均位于海洋的洋流区或洋流汇合区 .它们分别在赤道东太平洋、太平洋西风漂流、东印度洋热池、莫桑比克海流、北大西洋海流、加那利海流和大西洋赤道海流 .其中位于低纬度海洋相关区的SST与冰芯中δ18Omax呈负相关关系 ,即当这些海区的SST升高 (或降低 )时 ,古里雅冰帽浅孔冰芯中 (δ18O) max减小 (或增大 ) .位于中纬度海洋相关区的SST与冰芯中 (δ18O) max呈正相关关系 ,即当这些海区的SST升高 (或降低 )时 ,古里雅冰帽浅孔冰芯中 (δ18O) max增大 (或减小 ) ;对 (δ18O) max产生重要影响的 5 0 0hPa高度上的相关区分别位于中低纬度大洋上的副热带高压区和巴尔喀什湖长波槽区 .这些相关区的高度均与冰芯中 (δ18O) max存在显著的负相关关系 ,即当这些相关区的高度值增加 (或降低 )时 ,冰芯中(δ18O) max减小 (或增大 ) .其影响机制表现为不同水汽来源向古里雅地区输送的差异 .欧洲脊和贝加尔湖脊的强度与 (δ18O) max存在显著的正相关关系 ,即当高压脊加强 (或减弱 )时 ,冰芯中 (δ18O) max增大(或减小 ) .它们对     

Deep Continental Scientific Drilling Engineering Project in Songliao Basin: progress in Earth Science research

The Songke No.2 well (eastern hole) (referred to as Well SK-2), one of the “two wells and four holes” of the Deep Continental Scientific Drilling Engineering Project in the Songliao Basin, is in Anda City, Heilongjiang Province, and was officially completed on May 26, 2018. The scientific goals of Well SK-2 cover four aspects: paleoclimate research, resource and energy exploration, primary geological research, and development of deep earth exploration techniques. Since the official commencement of drilling in 2014, the Well SK-2 scientific drilling engineering team has organized and implemented drilling for coring, in situ logging, chemical analysis of core elements, and deep structural exploration around the well. Currently, the following preliminary scientific research progress has been made: 4334.81 m in situ core data has been obtained; the centimeter-level high-resolution characterization of the most complete and continuous Cretaceous continental strata ever unearthed has been completed, and the standard profile of continental strata has been initially established; the unconventional natural gas resources and basin-type hot dry rocks in the deep Songliao Basin were found to have good prospects for exploration and development; the climatic evolutionary history of the Cretaceous continental strata was rebuilt for the first time, covering hundreds of thousands to millions of years, and the major events of Cretaceous climate fluctuations have been discovered; all these reveal strong evidence for the subduction and aggregation of paleo-ocean plates, providing a theoretical basis for the re-recognition of the genesis of the Songliao Basin and for deep earth oil and gas exploration. The implementation of the Deep Continental Scientific Drilling Engineering Project in the Songliao Basin is of great significance for exploring the mysteries of the Earth and solving major problems such as those related to the deep energy environment. It is a solid step along the road of “going deep into the Earth”.     

松辽盆地西缘早白垩世伸展事件：流纹岩锆石U Pb年龄、地球化学研究

为研究松辽盆地西缘大兴安岭早白垩世火山岩的构造属性,对研究区内流纹岩开展锆石U-Pb测年和地球化学测定。锆石U-Pb定年结果显示,流纹岩形成于131.6±0.6~123.9±1.7Ma,属早白垩世。主量元素分析表明,流纹岩具高硅(SiO_2=69.08%~79.58%)、富碱(K_2O+Na_2O=5.93%~9.76%,平均为8.14),富钾(K_2O/Na_2O大于1.0,平均为2.14)、贫钙镁(平均CaO为0.60、MgO为0.27)和高FeOT/MgO(平均为6.77)比值的特征,属过铝质(A/CNK=1.35~1.78)高钾钙碱性—钾玄武岩系列岩石。据微量元素地球化学特征将其划分为两组:Ⅰ组流纹岩稀土元素总量较高(∑REE介于149.04×10~(-6)~213.18×10~(-6)之间,平均为172.35×10~(-6)),轻稀土元素(LREE)富集、轻重稀土元素分馏较强[(La/Yb)_N=4.89~11.87,平均为7.75)],中等—弱负铕异常(δEu=0.54~0.88,平均为0.70),配分曲线右倾模式,强烈富集大离子亲石元素(LILE)Rb,Ba,Th,K和亏损高场强元素(HFSE)_Nb,Ta,P和Ti;Ⅱ组流纹岩以稀土总量(∑REE平均为142.60×10~(-6))相对较低,具相对较强的负铕异常(δEu=0.05~0.46,平均为0.27),配分曲线相对较平缓以及Ba,Sr,P,Ti元素的强烈亏损与Ⅰ组流纹岩相区别,两组流纹岩地球化学成分相关性较好,二者均有低的Sr(206×10~(-6))和高Yb(大于2)含量,具壳源和造山后花岗岩的特征。结合最新资料及本文研究成果,初步认为研究区流纹岩为地壳部分熔融的产物,之后经历强烈的矿物分离结晶作用,与蒙古—鄂霍次克造山后伸展作用有关。     

松辽盆地南部北带基底岩浆岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

采用高分辨率二次离子探针(SHRIMPⅡ)定年技术对松辽盆地南部北带两件岩浆岩样品进行了详细分析,结果表明:蚀变安山岩的形成年龄为(368±7)Ma;而二长花岗岩的岩浆侵入年龄为(331±8)Ma.松辽盆地南部基底至少由两期组成:早前寒武纪[(1 839±7)Ma]变质结晶基底和晚古生代火山岩及同期侵入岩基底.认为研究区北带可能不存在大规模的前寒武纪结晶基底.     

U-Pb定年体系特点和分析方法解析

地球科学即研究地球和天体形成和演化的学科,而地质作用的时间是地球科学研究的首要问题。放射性同位素体系定年是地质研究中获得绝对年龄的基本方法,其中U-Pb体系定年是目前固体地球科学年代学研究中应用最广的方法。应用U-Pb体系进行年代学研究,需要考虑几方面的因素,如测试对象是否适宜该体系定年、哪种技术手段更适宜本次研究目的、定年结果的置信度如何、能否在同一分析点上增加其他信息等。本文试图从U-Pb定年体系的原理、特点、技术手段出发,总结如何根据原理选择或判断适宜测试对象、测试方法和对结果的评估等,以期对非同位素地质年代学专业的研究者有所帮助。     

Progress of Deep Geological Survey Project under the China Geological Survey

Serving as a way to understand the material composition, structure, and dynamic process of the Earth’s interior, deep earth exploration is driven by not only mankind’s pursuit of natural mysteries but also mankind’s basic need to obtain resources and guarantee economic and social development. The first phase of deep earth exploration of China (SinoProbe) was carried out from 2008 to 2016 and tremendous results were achieved. In 2016, the China Geological Survey launched a Deep Geological Survey Project (also referred to as the Project) to continuously explore the deep Earth. Focusing on the national energy resources strategy, the Belt and Road Initiative, and major basic issues of the geological survey, the Project was carried out in Songliao Basin (an important energy base in China) and major geological boundaries and tectonic units including Qilian Mountains-Tianshan Mountains and Qinzhou-Hangzhou juncture belt. The purpose of it is to reveal the process, structure, and forming patterns of the deep ore deposits and petroleum reservoirs, clarify the evolutionary pattem and controlling factors of Mesozoic environmental climate, and discover deep fine structures of key orogens, basins, and mountains by comprehensive geophysical exploration and scientific drilling. Great achievements have been obtained after more than three years of efforts, including a cumulative 1552 km of deep seismic reflection profiles and magnetotelluric profiles, an ultra-deep continental scientific drilling well, a scientific drilling pilot hole, and a magnetotelluric array and a portable broadband seismic array, both of which cover South China. Moreover, significant progress has been made in ultra-deep drilling technology, deep oil and gas discovery in Songliao Basin, and basic geological issues of Qilian Orogen and Qinzhou-Hangzhou juncture belt in South China, greatly accelerating the deep earth exploration in China and further consolidating China’s position as a power in deep earth exploration.     

松辽盆地姚家组-嫩江组地层层序及沉积演化

松辽盆地姚家组-嫩江组是晚白垩世形成的一套完整的水进-水退沉积旋回,分为2个二级层序,6个三级层序,持续时间约4Ma。嫩江组二段最大湖泛期在底部形成了盆地范围内稳定分布的油页岩,其不仅是层序及地层对比的标准界面,而且是重要的烃源岩层和盖层。姚家组与嫩江组一段是水进期大型退积型三角洲沉积,嫩江组三段是水退期大型湖泊与快速进积大型三角洲沉积。嫩江组在水进期长轴物源方向发育大型重力流水道及末端浊积扇,水道延伸距离64km,最大宽度600m;在水退初期短轴方向发育滑塌浊积扇,扇体有复合式和单体式,滑塌最小古坡度为5%~12‰,表面均发育弧状滑塌波纹,波纹密度4~10条/km,最小滑移距离2~10km。     

松辽盆地白垩纪青山口阶的同位素地层标志及其与海相Cenomanian阶的对比

本研究利用大庆油田在松辽盆地中部的岩心样品进行了青山口组有机碳稳定同位素的测试,通过化学地层和生物地层研究提出了青山口阶的顶底标志。在青山口组底部同位素值最低,为- 32 .2‰,与介形虫Cypridea elliptica的消失界面吻合。同位素值随后迅速上升,形成底界之上的第一个峰值,为- 2 8.1‰。随后的4个峰值自下而上分别是- 2 8‰、- 2 7.8‰、- 2 7.3‰和- 2 6 .6‰,相间的低峰值一般处于- 30‰～- 2 9‰左右。最为重要的是,有机碳稳定同位素值在青山口组顶部出现一个明显的异常,由- 2 9.5‰急剧升为- 2 3.1‰,随后又迅速降为- 30 .12‰,形成一个明显的正向峰值。这一正向偏移的位置与介形类Cypridea panda和Triangulicyprisfusiformis的消失界面基本吻合,并与全球Cenom anian- Turonian界线稳定同位素事件表现一致。据此,将这一稳定同位素正向偏移确定为青山口阶顶界的化学标志。通过这一标志可以将青山口阶的顶界与海相Cenom anian阶顶界进行对比。研究结果表明,化学地层标志是陆相与海相地层的对比的渠道。青山口阶的有机碳稳定同位素值具有全球一致的意义,与我国西藏南部海相地层,乃至全球重要地区Cenomanian- Turonian阶稳定同位素界线均具有可比性。     

松辽盆地大陆深部科学钻探2号井完井暨学术研讨现场会召开

正2018年5月26日,自然资源部中国地质调查局在黑龙江省安达市松科二井工程现场召开大陆科学钻探工程(松科二井)完井暨学术研讨现场会。中国地质学会常务副理事长兼秘书长、自然资源部中国地质调查局副局长、松科二井工程领导小组组长李金发宣布松辽盆地大陆深部科学钻探工     

松辽盆地火山岩相地震特征及其与控陷断裂的关系

在松辽盆地营城组火山岩中识别出5相15亚相。控陷断裂控制火山岩相分布,火山喷发中心沿大断裂呈串珠状分布。靠近深断裂一侧从下到上相序为喷溢相-侵出相/火山通道相,远离深断裂一侧相序为喷溢相-爆发相-喷溢相或火山沉积相;横向上相序为火山通道/侵出相-喷溢相-爆发相-火山沉积相。喷溢相呈席状披盖或丘状,中弱振幅,中频,连续性中-差,见断续波状反射,横向宽约6～10 km,纵向厚约200～400 m。爆发相呈楔状或透镜状、中强振幅、中低频、连续性差-中,横向宽约6～8 km,纵向厚约100～200 m。而火山通道相和侵出相呈(陡)丘状、中强振幅、低频、杂乱反射,仅分布在火山口附近,横向宽多小于2 km,纵向厚约100～200 m。火山沉积相呈上超充填,中强振幅,中频,连续性好,分布在低洼地区,横向宽约4～7 km,纵向厚约50～150 m。     

松辽盆地大陆深部科学钻探地球科学研究进展

松辽盆地大陆深部科学钻探工程"两井四孔"之一的松科二井东孔(简称松科二井),位于黑龙江省安达市境内,于2018年5月26日正式完井。松科二井的科学目标涵盖古气候研究、资源能源探索、基础地质研究和发展深部探测技术四个方面。自2014年正式开钻以来,松科二井科学钻探工程组织实施了钻井取芯、原位测井、岩芯元素化学分析以及井周边深部结构探测等工作,目前已取得初步科研进展:获取长4134.81 m原位岩芯资料,完成了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,初步建立起陆相地层标准剖面;发现了松辽盆地深部非常规天然气资源与盆地型干热岩良好的勘探开发前景;首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,并发现白垩纪气候波动重大事件;揭示了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论依据。松辽盆地大陆深部科学钻探工程的实施,对探索地球奥秘、解决深部能源环境等重大问题,具有重要意义,是"向地球深部进军"道路上迈出的坚实一步。