长江中下游—大别造山带中生代火山岩特征及成因

中国中东部长江中下游地区和大别造山带广泛发生了中生代岩浆作用,火山岩均集中在中间阶段,时代分别为135~127 Ma和133~125 Ma。长江中下游地区多个中生代火山盆地发育高钾钙碱性系列双峰式火山岩和中基性橄榄安粗岩系列火山岩。这些岩石富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,弱富集Sr-Nd-Hf同位素,具有高放射成因Pb同位素组成,指示地幔源区地壳组分的加入。其中,中基性火山岩起源于富集的岩石圈地幔,受到俯冲大洋板片析出的含水熔体交代,晚阶段的超碱质火山岩起源于类似交代介质交代的软流圈地幔,指示岩浆源区的加深。大别造山带中生代火山岩包括高钾钙碱性系列和超钾质系列,均富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,高度富集Sr-Nd-Hf同位素,具有低放射成因Pb同位素组成,与长江中下游地区差异显著。其中,高钾钙碱性系列火山岩起源于交代富集的岩石圈地幔,交代介质为印支期深俯冲的华南陆壳析出熔体,而晚阶段的超钾质火山岩起源更深,是深俯冲的华南陆壳在高压下,多硅白云母分解产生熔体交代的地幔源区。长江中下游地区幔源火山岩记录了俯冲的古太平洋板块的直接物质贡献,而大别造山带地幔源区记录了印支期俯冲陆壳的信息。两个构造单元火山岩早、晚阶段均表现出岩浆源区的加深,长江中下游地区对应了古太平洋板块的低角度俯冲及俯冲板片的回卷(约130 Ma),而大别造山带在古太平洋板块俯冲回卷的动力学机制下,发生造山带的垮塌和岩石圈的拆沉。     

长江中下游地区九瑞矿集区邓家山花岗闪长斑岩的地球化学与成因研究

邓家山是长江中下游成矿带九瑞矿集区西北部的一处矽卡岩型Cu-Au-Mo矿床.矿区与成矿关系密切的岩体为花岗闪长斑岩.本文通过锆石SHRIMP U-Pb定年确定,该岩体侵位于早白垩世早期(138.2±1.8Ma).常微量元素分析结果表明,邓家山花岗闪长斑岩具有埃达克质岩的地球化学特征,表现为高Sr(＞650×10~(-6))、Ba(＞700×10~(-6)),低Y(＜12×10~(-6)),Yb(＜1×10~(-6)),Nb(＜10×10~(-6)),Ta(＜0.7×10~(-6)),富集轻稀土而强烈亏损重稀土(LREE/HREE=12.2～13.5).邓家山花岗闪长斑岩的~(87)Sr/~(86)Sr,为0.7068～0.7071,ε_(Nd)(t)为-2.7～-2.3,Nd同位素两阶段模式年龄T_(2DM)为1.13Ga～1.15Ga.锆石的Hf同位素分析结果表明,~(176)Ht/~(177)Hf值为0.282475～0.282539,计算的ε_(Hf)(t))值为-5.2～-7.5,Hf同位素两阶段模式年龄T2DM为1.52Ga～1.67Ga.全岩ε_(Nd)(t)与锆石ε_(Hf)(t))之间出现了较为明显的Nd-Hf同位素解耦.根据以上特征,我们认为邓家山花岗闪长斑岩是壳幔相互作用的产物,即增厚下地壳拆沉并部分熔融,岩浆在上升过程中又与地幔橄榄岩发生大规模混染.     

帕米尔高原沙克达拉穹窿变质作用及新生代下地壳演化

帕米尔高原从西到东展布的8个新生代变质穹窿构成帕米尔高原变质地壳的主体,沙克达拉穹窿是其中最大的一个。沙克达拉穹窿变质杂岩中石榴矽线石片麻岩峰期组合(Grt+Ky+Bi+Rt+Pl+Qz)变质作用温压条件为T约810 ℃/P约10 kbar, 石榴石单斜辉石基性麻粒岩峰期组合(Grt+Cpx+Rt+Pl+Qz)变质作用温压条件为T约824 ℃/P约16.3 kbar, 榴闪岩退变较强,其残留峰期组合(Grt+Pl+Hbl+ilm+Qz)变质作用温压条件为T约683 ℃～873 ℃/P约8.6～11.7 kbar。基性麻粒岩变质锆石的U-Pb年龄为19～35 Ma,反映了从晚始新世到早中新世帕米尔高原下地壳加热加厚过程。帕米尔穹窿的变质作用可以与高喜马拉雅结晶岩系类比,在新生代印度亚洲大陆碰撞过程中,帕米尔陆内各地体沿前新生代缝合带的陆内俯冲可能是帕米尔下地壳加厚的主要动因。     

长江下游宁镇地区晚中生代侵入岩：同位素年龄、地球化学特征与成因探讨

发育于长江中下游构造-岩浆-成矿带最东端宁镇地区的晚中生代中酸性-酸性侵入岩以富钠、高Sr和Ba、富集轻稀土元素,强烈亏损重稀土元素为特征,高场强元素Ti、Nb、Ta等表现出显著的负异常,岩石地球化学的总体特征类似于高Sr/Y的埃达克岩。但与长江中下游其他地区的高Sr/Y岩浆岩相比,宁镇地区的这些侵入岩体还表现出低的放射性成因Pb、更低的重稀土元素含量、相对高的MgO、Cr和Ni含量及Mg#值等特征,推测它们的形成过程是由(再)富集的上地幔物质部分熔融形成的岩浆与古老的大陆下地壳物质部分熔融形成的埃达克质岩浆混合,混合岩浆在演化过程中还经历过较强的矿物分离结晶作用以及一定程度的上地壳物质混染。该再富集事件的发生可能与俯冲的古太平洋板块部分熔融所析出的熔体(或流体)交代上覆的地幔楔有关,导致原已富集的陆下岩石圈地幔更进一步富集挥发分以及不相容元素,古老的富集地幔中所累积的放射性成因Sr、Nd同位素被"中和",该作用在长江中下游地区可能仅影响到最东段的宁镇地区,并没有波及到更靠内陆的其他地区。宁镇地区的这些埃达克岩侵位于100~108Ma的早白垩世末期,晚于长江中下游其他地区高Sr/Y岩体长达30Ma左右,其间存在着较长时间的岩浆活动静止期,意味着它们可能形成于不同的动力学背景。后者的形成可能与区内印支期—早燕山期陆内挤压造山后的应力松池,加厚的大陆下地壳及其富集的岩石圈地幔发生拆沉和部分熔融有关,这种发生在长江中下游广大地区的岩石圈减薄事件可能并没有波及到最东段的宁镇地区。而前者可能与早白垩世末期—晚白垩世初期,太平洋板块相对亚洲大陆板块运动方向发生了改变,中国东部大陆边缘进入拉张-裂解的构造环境有关,但其效应在长江中下游地区可能主要影响到了最东段的宁镇地区,其他地区对这次构造变动并没有产生明显的岩浆活动。     

地球深部碳循环与碳酸岩成因研究进展

地球深部碳循环是指地球表层的碳在俯冲带进入地幔深部,然后通过岩浆或者脱气作用再把地幔中的碳释放到地球表层系统中的过程。人类对地球深部碳赋存形式和储量、不同储库的交换方式和交换量尚缺乏清晰认识,近年来随着分析技术的发展和研究的深入,深部碳循环的研究日益丰富。本文总结了地幔中碳赋存状态、地球深部碳储量、碳进出地幔方式及通量、俯冲带碳的行为和碳酸岩成因及成矿方面的研究。地幔中碳赋存形式多样且主要受地球深部压力及氧逸度控制。相平衡实验和热动力学计算发现碳酸盐化榴辉岩在300～600 km发生部分熔融,交代地幔橄榄岩形成碳酸盐化地幔橄榄岩。碳酸盐化地幔橄榄岩的熔融又会形成碳酸岩熔体,这说明俯冲再循环物质可能对碳酸岩的成因起重要作用。碳酸岩是研究深部碳循环的良好载体,其源区特征、岩浆演化过程对示踪碳在地幔和地壳过程中的迁移至关重要。虽然深部碳循环在碳赋存形式、碳储量及通量、俯冲带碳的流变行为和碳酸岩成因对深部碳循环的启示方面已经取得了较大的研究进展,但仍有大量的科学问题亟待解决,如:沉积碳酸盐岩再循环进入地球深部后的行为、俯冲带板片流体地球化学行为、俯冲带流体氧逸度特征等,将来有必要重点开展深入研...     

长江中下游构造带成因与燕山期的大洋俯冲

位于扬子克拉通内部的长江中下游构造带是一个特别的岩石圈构造带,它的成因一直是个谜。前人认为这与晚侏罗世伊佐奈琦洋向亚欧大陆的俯冲有关,但是为什么伊佐奈琦洋俯冲只在长江中下游构造带局部形成深入内陆的铁铜和多金属成矿带?为了解这个问题,必须从华南地区的地球物理数据来分析研究区的岩石圈和软流圈的属性特征,并进行类似构造的全球对比。根据地球物理调查结果可知,长江中下游构造带的地壳主要体现地堑的特征;岩石圈呈现低S波速与高密度,此类浅地幔动力学构造系统与洋中脊向大陆的俯冲模式接近。根据太平洋区域侏罗纪—白垩纪大洋磁异常条带与古地磁研究可以推测,长江中下游构造带与铁铜多金属成矿带的形成原因,应该是伊佐奈琦洋的洋中脊与洋脊三叉连向下扬子克拉通地幔的俯冲。当然,证明这个推测还需要更多的调查数据。     

长江中下游深部构造及其中生代成矿动力学模式

长江中下游地区是中国重要的成矿带之一。本文利用地震、大地电磁数据以及野外地质调查,并结合前人研究的地球物理和岩石地球化学资料,明确了长江中下游地区现今深部构造,系统分析了其成矿动力学演化机制。本区发育有三大断裂体系:大别-苏鲁前陆断裂系、江南-雪峰断裂系和中国东部NE-NNE向走滑断裂系。大别-苏鲁前陆断裂系为一自北向南的叠瓦式逆冲推覆构造,而江南-雪峰断裂系为一自南向北的多级逆冲推滑构造,它们沿来安-望江-阳新-天门一线形成强烈的挤压对冲构造样式。中国东部NE-NNE向走滑断裂系早期主要表现为左行平移走滑并侧向挤压,参与了对冲构造形成过程,只是部分切割其它两个逆冲体系。这三大断裂体系均经历了印支-燕山期穿时递进的构造变形。152~135Ma,古太平洋板块向欧亚大陆俯冲时,板片可能沿着转换断层撕裂并产生底侵体。下地壳在底侵体的烘烤作用下熔融并受到混染,其岩浆在多级逆冲推覆和滑脱构造背景下充分结晶分异形成低镁埃达克岩,于断隆或隆坳过渡带生成铜矿。135~127Ma,长江中下游成矿带深部地幔开始上隆,诱发加厚岩石圈沿着郯庐断裂带局部拆沉,并引发富集地幔上升流。其与残留地壳交代反应,在郯庐断裂带两侧形成高镁埃达克岩。古太平洋板块继续向南西俯冲并发生逆时针旋转,长江中下游地区大多数NNE向断裂已转变为右行走滑,形成右行右阶的走滑拉分盆地。上隆地幔的基性岩浆沿着深切地壳的走滑断裂上升到盆地中,快速冷却形成橄榄玄粗岩岩系,从而在接触带或潜火山岩体顶部分异产生铁矿。     

长江中下游构造带成因与燕山期的大洋俯冲

位于扬子克拉通内部的长江中下游构造带是一个特别的岩石圈构造带,它的成因一直是个谜。前人认为这与晚侏罗世伊佐奈琦洋向亚欧大陆的俯冲有关,但是为什么伊佐奈琦洋俯冲只在长江中下游构造带局部形成深入内陆的铁铜和多金属成矿带？为了解这个问题,必须从华南地区的地球物理数据来分析研究区的岩石圈和软流圈的属性特征,并进行类似构造的全球对比。根据地球物理调查结果可知,长江中下游构造带的地壳主要体现地堑的特征;岩石圈呈现低S波速与高密度,此类浅地幔动力学构造系统与洋中脊向大陆的俯冲模式接近。根据太平洋区域侏罗纪—白垩纪大洋磁异常条带与古地磁研究可以推测,长江中下游构造带与铁铜多金属成矿带的形成原因,应该是伊佐奈琦洋的洋中脊与洋脊三叉连向下扬子克拉通地幔的俯冲。当然,证明这个推测还需要更多的调查数据。     

长江中下游地区的矽卡岩交代柱特征与深部找矿

长江中下游地区是中国东部重要的铁、铜多金属成矿带,主要有矽卡岩型、层控矽卡岩型、斑岩型、矿浆型、玢岩型的铁、铜多金属矿床.在绝大多数金属矿床中广泛分布有钙质矽卡岩,根据矽卡岩交代柱特征可以把矽卡岩交代柱的形成分为三个阶段:首先是岩浆期-矽卡岩阶段,主要由钙铁石榴子石、辉石等矿物组成,其中含有熔融包裹体,均一法平均温度950~1 300℃.因为在熔融包裹体中见有石榴子石、辉石、方解石、硅灰石、石英、钙长石及玻璃和碳酸盐熔体等残留物,成分复杂多变,而且熔融包裹体中辉石和玻璃的化学成分,与邻区的火山岩中的辉石及玻璃相比HgO、CaO高得多,而K2O、Na2O少,两者明显不同,故仍应属于矽卡岩的矿物.该阶段常伴有磁铁矿化及富铁矿浆,形成矿浆型铁矿床.其次为早期碱性交代-矽卡岩阶段和酸性淋滤-矽卡岩阶段,主要为液相包裹体,亦含流-熔融包裹体,均一温度为1 50~580℃之间,根据液相包裹体分析成矿流体为H2O-NaCl-CO2型,成矿作用与沸腾关系密切,此阶段为本区铜、金多金属矿物沉淀期.总体分析,本区金属矿床应属透岩浆流体成矿体系.冬瓜山矽卡岩-斑岩型铜矿床和安庆铜矿床的成矿深度分别已达1 km以上和2.7 km(估算).现今应重视矽卡岩和碱质蚀变(钾化和钠化)的广度和强度,可作为重要的深部找矿标志.     

长江中下游成矿带岩石圈结构与成矿动力学模型——深部探测(SinoProbe)综述

岩石圈结构和深部过程对理解成矿带和大型矿集区的形成十分重要。岩石圈尺度的地球动力学过程将在地壳中留下各种结构的或物质的"痕迹",这些"痕迹"可以通过地球物理的手段去探测。为深入理解长江中下游成矿带形成的深部动力学过程,作者在国家深部探测专项(SinoProbe)和国家自然科学基金重点项目支持下,在长江中下游成矿带开展了综合地球物理探测。方法包括宽频地震、深地震反射、广角反射/折射和大地电磁测深。数据处理和反演结果取得一系列新发现:(1)成矿带上地幔顶部存在低速体,在中心深度300km处有一向SW倾斜的高速体;(2)S波接收函数证实成矿带岩石圈较薄,只有50~70km;横波分裂结果显示,成矿带上地幔各向异性方向和强度与邻区有较大区别,显示平行成矿带(NE-SW向)的上地幔变形和流动;(3)深反射地震揭示成矿带上地壳曾发生强烈挤压变形,以紧闭褶皱、逆冲和推覆为特征;在宁芜火山岩盆地、长江断裂带和郯庐断裂之下出现"鳄鱼嘴"构造,指示上下地壳在挤压变形过程中解耦;深反射地震证实发生过陆内俯冲和叠瓦,并认为是岩石圈增厚和拆沉的主导机制;(4)广角反射和大地电磁反演给出了跨成矿带地壳剖面的速度和电性结构,速度和电阻率分布总体上与构造单元相吻合。本文分析和解释了这些发现的地质意义,并结合近年在长江中下游地区的地球化学研究进展,提出了成矿带地球动力学模型。该模型认为:中、晚侏罗世陆内俯冲、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵和MASH过程造就了长江中下游世界级成矿带的形成。     

长江中下游地区泥盆系-石炭系界面特征分析

长江中下游地区是中国东部重要的铁铜金多金属成矿带。经对比,长江中下游大多数地区的泥盆系五通组与石炭系黄龙组之间有明显的沉积间断,为假整合接触关系。两组岩性差异较大,五通组主要为陆相碎屑沉积,而黄龙组为碳酸盐岩。泥盆系五通组与石炭系黄龙组之间的不整合界面是构造薄弱面,利于成矿元素的聚集,是成矿带内主要的容矿层位,该层位应是今后深部找矿的重要层位。     

长江中游洪水沉积特征与标志初步研究

洪水记录是研究洪水规律的重要依据。通过对1998、1999、2002年长江中游洪水沉积物的系统观察、对比和研究,结果表明,长江中游洪泛沉积在沉积体形状、沉积结构和沉积物成分等方面,具有与正常河道沉积明显不同的特点,可为古洪水事件确定提供可能和依据。根据沉积环境的不同,长江中游洪泛沉积大致可分为3种类型:溃口洪水事件的沉积、滨岸带的洪水沉积和洪水漫滩沉积。进而对各种类型的沉积学特征进行了分析、归纳和总结,初步建立了其识别标志。     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

长江中下游宣城水东地区早白垩世酸性火山岩年代学、地球化学及岩石成因

位于长江中下游的宣城水东地区发育一套酸性火山岩,主要由流纹质角砾岩、流纹岩和珍珠岩组成。本文对该套火山岩进行了详细的锆石U-Pb年代学、主量元素、微量元素以及Nd-Hf同位素研究。LA-ICP MS锆石U-Pb定年结果显示3种岩性的火山岩年龄分别为133.2±0.8、133.4±0.8和131.5±0.9 Ma。主量元素组成上,这套酸性火山岩具高硅(72.51%~81.79%)、富钾(K_2O/Na_2O=2.04~14.93,平均6.72)、贫钙镁(Ca O=0.19%~1.57%,Mg O=0.06%~0.29%)的特征,属于弱过铝质(A/CNK=1.02~1.24)的高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石。微量元素方面,轻重稀土元素分馏明显[(La/Yb)_N=5.43~9.17],具明显的负铕异常(Eu/Eu~*=0.44~0.60),富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、K和Pb等,亏损Ba、Sr、Nb、P和Ti等元素,表现出壳源的特征。全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素组成变化范围相对较小,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i为0.707 3~0.708 8,εNd(t)值为-7.05~-5.56,εHf(t)为-8.6~-1.3。结合区域地质研究成果,认为宣城水东地区酸性火山岩可能是在约135 Ma古太平洋板块俯冲作用之后的伸展-拉伸环境下,由新元古代早期新生地壳重熔而成。     

长江中下游地区水稻田湿地环境的一些认识

长江中下游地区阡陌纵横的大片水稻田和旱地以及附近的湖泊池塘,构成独特的生态环境,称为"水稻田湿地环境",其属人工改造环境.显然,这里曾经有过一次历时很长的"绿色革命."水稻田湿地环境具多种环保功能,但这里动植物的种类比较单一,个体又较孱弱,容易受到破坏,所以营造平原生态林带和防止化学污染,就成为环保工作中的当务之急.     

长江下游区域地温场特征及其能源意义

区域地热特征及深部温度估算对于油气勘探和地热能资源评价和开发利用具有重要意义,长江下游地区是我国东部经济社会高度发达的地区,其能源需求大,区域热状态研究能为该区地热资源评价提供关键约束。通过整合长江下游地区已有的温度数据和实测岩石物性参数,勾勒出该区的现今地温场特征,并进一步估算其1 000~5 000 m埋深处的地层温度。研究表明,长江下游地区现今地温梯度为16~41 ℃/km,且以18~25 ℃/km居多,苏北盆地区呈现高地温梯度。大地热流值为48~80 mW/m²,其均值为60 mW/m²,表现为中等的地热状态,有利于油气和地热能形成。此外,长江下游地区深部地温估算表明,1 000 m埋深处的温度范围为30~54 ℃,2 000 m时温度范围为50~95 ℃,3 000 m时温度范围为65~130 ℃,4 000 m时温度范围为80~170 ℃,5 000 m时温度范围为100~210 ℃。区域深部地温的展布趋势呈NE向,高温区域集中在安徽南部和江苏东北部。结合60 ℃和120 ℃等温线的埋深分布及区域地质、地球化学和地热特征,初步探讨了该区油气与地热资源的有利区带及其相应的开发利用类型。     

长江中下游不同营养水平湖泊水体环境变化特征及机制

选择长江中下游49个湖泊进行不同季节的水体溶解无机氮(DIN)、总氮(TN)、总磷(TP),溶解性无机磷(DIP)以及叶绿素a(Chla)等环境参数分析,开展不同营养水平湖泊水体环境变化特征及生物响应机制研究。结果表明:DIN、TN/TP随TP的变化规律反映了不同营养水平和季节下地球化学作用的影响;氨氮(NH₄-N)、TP、DIP、Chla尤其是NH₄-N的季节性变化规律与营养水平关系密切;TP<0.05 mg/L时,NH₄-N随总磷升高的趋势夏季大于其他季节,TN/TP与硝态氮(NO₃-N)、TN相关性好,营养源组成和氨化作用是主要影响因素;0.05 mg/L4-N随总磷升高的趋势基本相同,TN/TP与亚硝态氮(NO₂-N)、NO₃-N、TN相关好,水生植物利用、氨化和反硝化作用是主要影响因素。TP>0.1 mg/L,冬季NH₄-N随总磷升高的趋势明显大于其他季节,TN/TP在冬季和春季与TN、NO₃-N相关性好,夏季和秋季与TP相关性好,其主要原因在于夏季和秋季水生植物对DIN的利用量、反硝化作用和湖泊内源释放的显著增强。     

三峡水库运行下长江中游典型河段水情变化及趋势预测

以1983-2014年长江中游5个水文站实测水文资料为依据,利用Morlet小波和ARIMA模型等方法,系统分析了三峡水库运行下长江中游典型河段水情变化特征及其未来变化趋势.结果表明：三峡水库运行后,长江中游典型河段流量年际变化不显著,年内月分配较明显的趋于均匀化,这是气候波动与以三峡水库为标志的人类活动综合作用的结果;长江中游典型河段径流变化以18~26 a、8~13 a的周期变化较为明显,周期中心分别为22 a和12 a,并存在更小尺度的周期,三峡水库的运行对典型河段径流大尺度的变化周期影响微弱,对小尺度的变化周期产生了一定的影响;总体上,2014年以后典型河段流量将偏丰,并持续若干年.其中枝城站流量将在2014年以后一段时期呈增大趋势,由偏枯期转为偏丰期,大致持续到2017年;沙市、监利、城陵矶、螺山站流量在2011年由偏枯期转入偏丰期之后,一直呈增大趋势,将于2016年左右达到最大值,之后呈减小趋势,但仍将处于偏丰期,大约持续到2018年.