松辽盆地南部基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年

为了限定松辽盆地基底的形成时代，本文对松辽盆地南部7个基底花岗质岩石进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究。锆石的阴极发光图像显示，7个基底花岗质岩石中的锆石均呈自形晶，且具有典型的岩浆生长振荡环带。测年结果表明，位于西部斜坡区洮6井 (T6-1)石英闪长岩形成于236±3Ma；位于东南隆起区北部榆参1（YC1-1）井下部（2126m）闪长岩形成于319±1Ma，其中有364±3Ma的捕获锆石，其上部（1994m）钾长花岗岩 (YC1-2) 形成于361±2 Ma；位于东南隆起区南部十屋断陷内秦2井（Q2-1）、松南121井(SN121)、松南122井(SN122)和松南72井(SN72)基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为161±5Ma、165±2Ma、165±1Ma和161±4Ma。统计结果表明，中侏罗世花岗质岩石构成了基底花岗岩的主体，同时基底中发育有海西期和印支期岩浆活动。这暗示松辽盆地是在中生代中侏罗世造山作用之后发展起来的中生代晚期陆内或陆缘裂谷盆地。     

高黎贡剪切带变形花岗质岩石中的长石细粒化和岩石流动特性

以高黎贡剪切带中发育的变形花岗质岩石为研究对象,主要通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、阴极发光仪(CL)和电子背散射衍射(EBSD)对其显微构造、组构以及矿物成分进行了精细的测试分析,重点针对岩石中的长石细粒化和流体制约因素进行了深入讨论.研究结果表明:(1)高黎贡剪切带中的变形花岗质岩石随糜棱岩化程度的增强,呈现出两个明显的端元变形岩石类型,即Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩和Ⅱ型-条带状超糜棱岩.(2)在Ⅰ型和Ⅱ型岩石中,主要矿物组合均为钾长石、斜长石、石英、黑云母和(或)白云母.然而其中Ⅰ型岩中矿物的成分含量为:钾长石(残斑为主)斜长石石英±黑云母;Ⅱ型岩中矿物的成分含量为:细粒化的斜长石钾长石石英±黑云母.(3) EBSD组构结果显示无论是Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩,还是Ⅱ型-条带状超糜棱岩,条带状石英在Y轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,表示以柱面a滑移系发育为主;而Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中的石英单颗粒在X轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,指示了柱面c滑移系.(4)Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中分布的钾长石矿物变形是以(100)[010]滑移系的发育占主导地位的位错蠕变动态重结晶,斜长石矿物呈现较弱的EBSD组构,表现出颗粒边界为主的滑移超塑性流动特征.值得注意的是从Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩到Ⅱ型-条带状超糜棱岩中,变形长石残斑主要为钾长石.在角闪岩相剪切变形过程中钾长石呈现出明显细粒化以及矿物相、矿物成分和结构的转变,表现为钾长石矿物残斑被细粒化斜长石和石英颗粒取代并伴随着流体作用.钾长石残斑的强烈细粒化进一步形成高应变局部化的超糜棱岩和整个岩石的超塑性流动.     

安徽省大别山东段中生代高钾花岗质岩石及其地质意义

大别山东段存在中生代高钾花岗质侵入岩,它们可分为３个超单元：１）姚河超单元以石英二长岩为主,呈北西向带状分布,有明显片麻理,发育暗色包体,时代为１７４ Ｍａ;２）彭河超单元以石英二长岩和花岗岩为主,成分变化范围宽,野外分布广泛,块状构造,有大量包体,时代为 １２５～１２７ Ｍａ; ３）黄柏超单元均为花岗岩,块状构造,基本不含暗色包体,时代为 １１１～ １２０ Ｍａ． ３类岩体在地球化学特征上也均不相同．它们记录了大别造山带在区域变质作用之后到环太平洋构造域叠加（１７４～１１１ Ｍａ）之间的造山演化历史．     

冀东太古宙麻粒岩及下地壳分层的讨论

本文提出冀东太古宙麻粒岩可划分为无角闪石或黑云母的辉石亚相和含角闪石或黑云母的角闪石亚相,基于平衡的矿物组合估计的压力和温度,辉石亚相和角闪石亚相分别为800—850℃,9—11kbar,700—750℃,7—9kbar。由麻粒岩亚相推导的冀东下地壳由二层构成,下部层(30—37公里)为辉石亚相,上部层(23—30公里)为角闪石亚相,它与地球物理资料相符合     

华北太古宙长英质岩石的地震波速度及其在地壳中的位置.

研究了两项内容:① 在室温高压和高温高压条件下,华北地区长英质结晶岩的压缩波速度;② 在常压和石英-相变温度下,长英质岩石的加热声发射．结果表明:在相同的温压条件下,长英质结晶岩的波速明显低于基性岩,而与变质相的关系不大;含石英岩石的波速曲线具有与其它任何岩石不同的曲线形态,显示了-相反应峰;在常压下加热岩石至石英相变点时,长英质深变质岩和岩浆花岗岩产生声发射,另一种交代成因的花岗岩不产生声发射．其地质意义表明:结合其它地学资料解释了华北克拉通区的地壳组成,阐明了石英和石英的存在空间;说明了新生代构造沉降区下地壳岩石中石英的-相变以及角闪石和黑云母的脱水熔融是沉降区和隆起区间断裂活动（张性断裂）和地震活动的动力．      

松辽盆地南部基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年:对盆地基底形成时代的制约

为了限定松辽盆地基底的形成时代,对松辽盆地南部7个基底花岗质岩石进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究.锆石的阴极发光图像显示,7个基底花岗质岩石中的锆石均呈自形晶,且具有典型的岩浆生长振荡环带.测年结果表明,位于西部斜坡区洮6井(T6-1)石英闪长岩形成于(236±3)Ma;位于东南隆起区北部榆参1#(YC1-1)井下部(2126 m)闪长岩形成于(319±1)Ma,其中有(364±3)Ma的捕获锆石,其上部(1994 m)钾长花岗岩(YC1-2)形成于(361±2)Ma;位于东南隆起区南部十屋断陷内秦2井(Q2-1)、松南121井(SN121)、松南122井(SN122)和松南72井(SN72)基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为(161±5),(165±2),(165±1)和(161±4)Ma.统计结果表明,中侏罗世花岗质岩石构成了基底花岗岩的主体,同时基底中发育有海西期和印支期岩浆活动.这暗示松辽盆地是在中生代中侏罗世造山作用之后发展起来的中生代晚期陆内或陆缘裂谷盆地.     

冀东陆壳岩石在高温高压下波速的实验研究

实验选取了冀东陆壳的上、中、下地壳主要岩石类型在高温高压条件下进行了波速测定.实验的最高温度约为600℃,压力达到700MPa.在压力600MPa 条件下测定的上地壳黑云母变粒岩的V_p 为6.00—6.06km/s;中地壳黑云母片麻岩的V_p 为6.75为km/s,斜长角闪岩的V_p 为6.92km/s(?)下地壳麻粒岩的V_p 增加到7.28km/s.波速的变化主要依赖于陆壳的化学组成和变质程度.冀东的上、中地壳化学组成比较接近,相当于中酸性,但变质相分属于绿片岩相和角闪岩相,它们在V_p 上的差异主要与岩石的变质程度有关.下地壳为中性(?)基性成分属麻粒岩相,V_p 的增大,特别是其下部的高V_p(7.5—7.6km/s),既依赖于变质程度,又依赖于化学组成.波速测定的实验支持了我们1988年提出的该区陆壳结构的岩石学模型.     

鲁西上峪辉长-闪长岩的成因：年代学与岩石地球化学证据

对鲁西上峪辉长闪长岩进行了系统的年代学与地球化学研究,以便对其成因以及中生代岩石圈地幔的性质给予制约．研究表明,鲁西上峪岩体是由一套辉长闪长岩类岩石构成．锆石呈自形一半自形晶,且具有较高的Th/U比值（1．23～2．87）,意味着岩浆成因．对两个辉长闪长岩中锆石进行的LA-ICP—MSU-Pb定年结果（加权平均年龄）分别为（129±1）和（134±2）Ma,这表明该岩体的形成时代为早白垩世．除早期堆积体外（QT-19）,该类岩石的SiO2和MgO含量分别介于50．12％～56．37％和3．52％～6．37％之间;且以高Mg^#（0．54～0．63）、富Na（Na20／K20大于1）、高Cr（73×10^-6～217×10^-6）、Ni（34×10^-6-241×10^-6）为特征．该类岩石强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素、明显亏损高场强元素,^87St／^86Sr（t）值和εNd（t）值分别变化于0．70962～0．71081和-16．60— -13．04之间．结合鲁西铁铜沟、金岭高镁闪长岩和方城、费县玄武岩及其中地幔包体的特征,认为上峪辉长闪长岩的原始岩浆起源于受陆壳物质强烈改造的富集型上地幔．鲁西早白垩世高镁闪长岩Sr-Nd—Pb同位素的空间变化——即自南东向北西方向。^87St／^86Sr（t）值降低、εNd（t）值升高、^207Pb/^204Pb和^208Pb/^204Pb初始比值的降低——与扬子克拉通沿北西方向俯冲于华北克拉通之下的构造模式相吻合．     

地震断层带流体作用的岩石物理和地球化学响应:以龙门山断裂花岗质破裂带为例

正地壳断层带中存在大量流体。流体的存在会对断层带的物质组成及力学性质产生重要影响。流体不仅会与断层岩发生反应生成摩擦系数低的粘土等层状硅酸盐矿物,而且流体也可能被封闭产生高压导致断层弱化。断层岩记录了断层带流体作用的相关信息。为了研究映秀—北川断层带内流体的作用过程、水-岩反应与粘土矿物的富集规律以及流体对断层演化和滑动过程的影响,我们在2008年汶川地震的发震断层——映秀—北川断层出露于金河磷     

鲁西太古宙表壳岩的成因及其对地壳演化的制约

绿岩带是主要形成于太古宙的表壳岩系,下部由大量超基性-基性火山岩构成,上部中-酸性火山-沉积岩逐渐增加.以绿岩带为代表的太古宙表壳岩系占克拉通总体的~30%,记录了早期地球岩浆活动和表生环境的丰富信息,是揭示地壳形成和演化规律的重要研究对象.鲁西是华北克拉通太古宙表壳岩保留较好的地区之一,其主体形成于~2.7和~2.5Ga两个时期,早期表壳岩由泰山岩群下部变科马提岩-玄武岩、少量变碎屑沉积岩和孟家屯岩组变基性岩和变碎屑沉积岩组成,原岩记录的火山岩浆作用与地幔柱有关,反映鲁西在新太古代早期地壳形成具有垂向增生的特点.晚期表壳岩由泰山岩群上部变长英质火山沉积岩、变碎屑沉积岩与少量BIF和济宁岩群变长英质火山岩、变碎屑沉积岩和大规模BIF组成,其中泰山岩群变火山沉积岩的地球化学组成与现代岛弧环境产出的钙碱性岩系类似,指示鲁西的大陆地壳在新太古代晚期可能已发生一定规模的水平运动;鲁西七星台地区变碎屑沉积岩和周围混合岩浅色脉体记录区域高角闪岩相变质-深熔作用的时代可限定在2.53~2.50Ga,与大规模壳熔花岗岩的形成时代一致,标志鲁西在新太古代末已形成统一的陆壳基底.     

华北克拉通北缘包头东正长岩的成因:来自岩石矿物学和地球化学的证据

包头东正长岩位于内蒙古包头市东,阴山南麓,是华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带最西端的岩体.本文对此岩体进行了锆石U-Pb年代学、矿物化学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素的研究,讨论了其成因及源区地幔性质.岩体由霞石辉石正长岩和碱性长石正长岩组成,锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为(214.7±1.1)Ma,为晚三叠世岩浆活动的产物.单斜辉石(从核部到边部,成分由透辉石向霓石-普通辉石演化),黑云母,正长石和霞石是岩体主要组成矿物.岩体稀土总量较高,稀土配分模式为右倾,无明显铕异常;相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr和Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta和Ti);具有富集的Sr-Nd同位素组成,初始~(87)Sr/~(86)Sr为0.7061~0.7067,εNd(t)值为–9.0~–11.2.矿物学和地球化学数据揭示包头东正长岩属于硅不饱和钾质-超钾质碱性岩岩浆系列,高CaO、Fe_2O_3、K_2O、Na_2O含量,低SiO_2含量,富水,高温,高氧逸度;岩体起源于位于石榴石稳定区富含金云母的古老,富集岩石圈地幔.包括包头东正长岩在内的华北克拉通北缘三叠纪钾质碱性岩带的发育,揭示华北克拉通北缘下覆岩石圈地幔受到了来自古亚洲洋俯冲板片(及上覆沉积物)流体/熔体的交代改造;晚三叠世,华北克拉通北缘已经进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

基于岩石成因的测井地质属性研究方法

测井曲线是多成因的产物.从测量成因看,它与测井仪器的原理密不可分;从测量对象看,它与地质背景相互关联;从井眼环境看,它也包含井眼条件的变化信息.由此可见,测井曲线本身就是地球物理、地质及工程等多因素的响应纠缠体,其中,每一种因素,因其测井响应的成因条件完全不同,它只会按自身固有模式变化.前人对于测井曲线的仪器成因研究较系统,因此,基于仪器原理的测井评价方法也比较成功,但对于地质背景与测井曲线的成因关系识别一直缺乏有效方法,致使测井曲线本身内含的地质信号难以得到有效利用.根据地质成因的某一固有机理,推测或在测井曲线上寻找与该固有机理相吻合的共性变化,是研究测井曲线内含地质属性的一个可能途径,岩石成因就是一个值得探索的切入点.研究表明,岩石成因的主要差别在于形成条件不同,岩石形成条件是决定测井曲线内含地质专属性特征的要因之一.本文分别从成岩时期、成岩物质、成岩温度、沉积相、成岩相及物性特征等多个岩石成因条件的差异,讨论了岩石成因条件的差异与测井地质属性识别的关系.     

地震复杂性成因的数值模拟

以最简单的弹簧滑块模型为理论基础,由完全确定性的动力学公式出发,采用细胞自动机技术,研究模拟地震序列时、空、强复杂性的成因。当中公有非线性动力学因素时,模拟序列的时空强特征十分复杂,当引入弹性结构的不均匀性,模拟大事件的空间和强度特征明显受控于断层的不均匀性。由模拟结果推测认为地震的复杂性是由于地球的不均匀性和断层破裂的非线性动力学相互作用而引起的。     

长英质岩石的流变学特征及其影响因素

在总结岩石变形机制与岩石流变学实验进展的基础上,讨论了岩石流变学数据的重复性。虽然高温高压流变学实验积累了大量的数据,但中、上地壳长英质岩石和早期获得的石英集合体的流变实验数据重复性比较差,而近年来发表的石英、长石的流变学实验数据重复性相对较好。虽然利用经验理论模型,根据端元组分可以拟合两相矿物集合体的流变律,但并不能满足定量确定复杂组分和特殊流变性的长英质岩石流变参数的需要。因此,利用长英质岩石流变参数估计大陆地壳流变强度剖面时,即使在相同地温和应变速率条件下,给出的流变曲线、脆-塑性转化带深度也有一定差别,还需要通过大量实验给出更精细的长英质岩石流变学实验数据。根据近年来流变学实验研究的新进展,讨论了在实验室条件下影响长英质岩石流变的各种因素,重点分析了流体、岩石成分、样品粒度和组构对流变的影响。微量结构水对岩石流变有显著的弱化作用,而熔体对流变的影响与熔体含量和分布相关,只有熔体呈薄膜状湿润颗粒边界时,熔体的弱化作用才显著。成分对岩石流变的影响不仅体现在样品的应力指数等流变参数的变化方面,还体现在样品从半脆性变形向塑性变形的转化温度方面。粒度主要影响岩石的变形机制,其中,细粒样品在扩散蠕变域具有应力与粒度线性负相关特性,是理想的应力计,可以用来定量确定韧性剪切带的流变强度;而在位错蠕变域,应力与粒度没有依存关系,这为将实验室条件得出的流变数据外推估计地壳流变提供了重要依据。组构和各向异性是地壳中岩石存在的普遍现象,但关于层状组构对多相矿物组成的岩石流变影响的研究非常少,需要通过新的实验来深入研究。     

太阳轨道运动长周期性韵律的成因

太阳轨道运动具有双世纪(约200年)和哈尔斯塔(约2500年)长周期规律.这两个周期可以通过行星会合指数方程获得.根据图像获知,这两个太阳轨道运动周期都是由太阳最基本的22年轨道运动周期集合而成.太阳轨道运动的22年周期和太阳活动的22年磁周期是一一对应的.本文通过行星会合指数图像与太阳轨道运动角动量变率(Jose,1965)图像和树木年轮-珊瑚综合指标所指代的太阳活动图像(Charvátová,2000)的比对,以及对太阳轨道运动角动量与太阳自转角动量呈负相关关系的分析,认为太阳的自转运动规律决定着太阳自身的活动规律.从而得出,行星会合指数不但可以指代太阳的轨道运动规律,同时也可指代太阳的活动规律.     

岩石摩擦弱化及失稳序列的数值模拟

通过基于“瞬间闭锁”假定的多滑块-弹簧模型对摩擦滑动进行模拟,讨论了强度分布不均匀性及系统刚度构成对整个系统稳定性的影响.通过图示平均剪应力和平均位移的关系,对断层模型随错动的演化作了清晰的描述.结果表明:(1)均匀的滑动面及外部系统刚度较小的情况(这相当于高压条件下形成的光滑剪切破裂面的情况)易于发生粘-滑振荡.(2)随着错动次数的不断增加,错动的空间分布向不均匀方向发展,从而使平均应力降减小,系统整体趋向稳定,即断层活动历史越长越趋向稳定.(3)由于导入了具有负刚度效果的力和位移组合控制,通常加载方式条件下只能产生不稳定的过程可以转变为一个平均效果上的准静态弱化过程,类似于滑动弱化过程.     

岩石物理的理论模拟和数值实验新方法

当代物理实验科学和计算机科学技术的巨大进步为岩石物理的理论和实验研究开辟了新的领域.在细胞自动机基础上发展起来的格子气自动机和格子玻尔滋曼方法就是这种技术进步的产物.本文讨论了格子气自动机的发展及其应用于研究多孔岩石微观孔隙结构对宏观导电特性影响的新方法. 我们开发的模拟多孔岩石导电特性的数值实验新方法，提供了一种可深入到从微观孔隙结构这个尺度上来考察具有复杂孔隙结构的，孔隙度小于10%的低孔、低渗岩石的宏观导电特性及其影响因素.研究表明:Archie 系数m,n并不是传统上的意义，研究各种不同条件下F-、I-Sw关系，结果显示非阿尔奇现象与孔隙介质中孔隙、骨架和流体的混合导电网络有关，得出新的饱和度计算公式.同时还研究了泥质含量和分布、电阻率各向异性对宏观导电特性的影响，提出适用于电阻率各向异性地层的F-、I-Sw的关系.本文最后探讨了应用格子气自动机和格子玻尔滋曼方法进行岩心渗流和核磁共振数值实验的新方法及其发展前景.     

饱和多相流体岩石电性的格子气模拟

利用计算机建立具有不同骨架颗粒形状和不同孔隙度的孔隙介质模型,采用格子气自动机方法模拟孔隙介质在油水饱和度不同的情况下电的传输特性,揭示了流体饱和度与介质电阻率之间呈现非阿尔奇现象的本质原因. 本文发现饱和度指数是饱和度和孔隙度的函数,反映了孔隙介质导电路径的复杂程度随饱和度变化而变化的情况,而不是传统地认为饱和度指数是流体分布状态的反映. 并得到新的饱和度计算公式. 以某油田为例,将计算的饱和度结果与实际岩芯实验的结果作对比,说明新公式的有效性.     

变形岩石磁性各向异性及其应变相关性的模拟

本文介绍处于弱磁场中的磁性砂岩人工样品,在三种应变作用下磁化率各向异性特征的研究结果.结果表明,磁化率椭球与应变椭球之间,显示了密切的相关性.文中并对上述情况下,磁化率各向异性特征及剩磁特征,从机理上进行了分析.