北阿尔金早古生代同碰撞花岗质岩浆记录及其对增生造山过程的启示

本文对出露在北阿尔金的喀腊大湾似斑状花岗岩、沟口泉似斑状二长花岗岩、卓尔布拉克花岗岩和木孜萨依白云母花岗岩进行了详细的岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究.地球化学特征显示喀腊大湾似斑状花岗岩具有高硅和钠,低铁、镁和钙的特征,铝饱和指数(A/CNK)为1.03～1.04,属弱过铝质I-S过渡型花岗岩...     

北阿尔金喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩 SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

喀腊大湾位于北阿尔金中东段,为北东向阿尔金断裂与东西向阿尔金北缘断裂所夹持,区内遍布中酸性侵入岩。笔者选取喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩岩体为研究对象来反演喀腊大湾地区构造演化。岩石地球化学数据表明,岩体为高钾钙碱性I型花岗岩,可能是下地壳中钾和高钾变质玄武岩在高压条件下部分熔融形成的。4337高地北花岗闪长岩岩体锆石 SHRIMP U-Pb年龄为(494.4 ± 5.5)Ma,表明其为晚寒武世岩浆活动的产物。结合岩体的地球化学、微量元素构造环境判别图解、年代学和区域地质背景的特征,判定其形成于与俯冲有关的活动陆缘(大陆弧)构造环境。同时,结合前人对喀腊大湾地区岩浆岩的研究,认为该区在早古生代发育一条活动陆缘(大陆弧)岩浆岩带,指示北阿尔金局限洋盆在晚寒武世早中奥陶世向南俯冲在中阿尔金地块之下。通过对比北阿尔金东西段报道的中酸性侵入岩年龄数据,认为北阿尔金局限洋盆西段经历了更长时间的俯冲,整体呈东早西晚的剪刀状闭合。     

阿尔金山喀腊大湾地区中酸性侵入岩SHRIMP年龄及其意义

阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,该区广泛发育中酸性侵入岩,前人将其确定为晚古生代。本文运用锆石SHRIMPU-Pb方法对该区的中酸性侵入岩进行测年,获得413～514Ma的年龄,确认喀腊大湾地区早古生代岩浆活动的存在。结合前人其他方法测年数据和红柳沟一带(喀腊大湾以西180km)中酸性侵入岩的SHRIMP测年资料和蛇绿岩的时代,将阿尔金山东段喀腊大湾地区中酸性岩浆活动划分为碰撞前岩浆活动(520～500Ma)、碰撞期岩浆活动(490～470Ma)和碰撞后岩浆活动(440～410Ma)三个阶段。     

北阿尔金早古生代构造体制转换的时限:来自花岗岩的证据

北阿尔金造山带中的阿北花岗岩体出露于喀腊大湾与阿尔金北缘断裂交叉部位的东南侧,主要由黑云母二长花岗岩和似斑状二长花岗岩组成,二者岩石地球化学特征较为相似。锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明黑云母二长花岗岩结晶年龄为427.3±5.7 Ma。阿北花岗岩体具有以下地球化学特征:1高SiO_2(68.68%~72.83%)、高碱(Na_2O+K_2O=6.52%~7.91%,Na2OK_2O)、准铝质(A/CNK≈1);2高Sr和LREE,低Y(10μg/g)和Yb(1μg/g);3高Sr/Y值(40);4非常弱甚至没有Eu负异常。这些特征表明阿北花岗岩体形成于加厚的镁铁质下地壳部分熔融,其源区残留了大量的石榴子石而不含斜长石;同时,岩浆在上升的过程中经历了分离结晶作用。结合前人研究成果,在440~420 Ma北阿尔金造山带中残留有加厚的镁铁质下地壳,而在420 Ma之后发生了广泛的下地壳拆离与减薄。也就是说,北阿尔金造山带构造体制转换的时限为440~420 Ma,伴随着阿北花岗岩体的侵位。     

阿尔金山北缘喀腊大湾地区早古生代中酸性侵入岩岩石地球化学特征及构造意义

喀腊大湾地区位于阿尔金山脉东北缘,当地早古生代时期构造环境复杂并且伴随剧烈的花岗质岩浆活动.通过对区域内早古生代中酸性侵入岩5个岩体（大平沟岩体、阿北银铅矿岩体、阿北岩体、4337北花岗岩体、喀腊大湾南岩体）的岩石学、岩相学、地球化学特征研究,探讨早古生代区域重大构造事件和构造环境.南部的喀腊大湾南岩体表现低钾性质,其余4个岩体样本为中高钾钙碱性中酸性岩,并且有向高钾演变的趋势,铝饱和指数在1.0~1.1之间,数据统计和分析大部分样品具有I型花岗岩特征,少部分显示了I型向S型过渡的性质,代表了洋壳-陆壳活动性大陆边缘的环境.结合喀腊大湾周边地质背景,本地区应该是阿尔金古洋壳和塔里木地块南北向碰撞作用的火山岛弧区域.     

阿尔金断裂带东段古生代花岗岩浆作用及其大陆动力学意义

造山带花岗岩浆作用一直是地学的重要研究方向, 它记录了地球动力学深部过程的信息, 开展深入的研究工作可以更好的了解板块汇聚环境的陆壳生长和再造以及壳幔之间的相互作用。北祁连造山带是一典型的早古生代造山带, 先后经历了洋盆的打开到闭合, 敦煌地块则是主要由前寒武纪TTG片麻岩和变质表壳岩组成。北祁连造山带和敦煌地块分别位于阿尔金断裂带东段的东南侧和西北侧, 且均出露有大面积的古生代花岗岩体。本文以阿尔金主断裂两侧产出的花岗岩类为研究对象, 涉及北祁连造山带中的赵家庄二长花岗岩, 石包城复式岩体(花岗岩、正长花岗岩和花岗闪长岩)和红柳河花岗岩, 敦煌地块中的党河水库花岗闪长岩、沙枣园二长花岗岩、安盆沟复式岩体(正长花岗岩和花岗岩)以及小草湖似斑状花岗岩。通过对上述花岗岩体的岩相学、锆石U-Pb年代学、地球化学和锆石Hf同位素的研究, 取得了新的认识:     

内蒙古狼山地区浩日格山二长花岗岩的地球化学特征、LA- ICP- MS锆石U- Pb定年及Hf同位素组成

内蒙古狼山地区浩日格山岩体位于中亚造山带南缘及华北北缘的结合位置,对其进行系统的岩石地球化学探讨有助于加深对中亚造山带晚古生代—早中生代构造- 岩浆演化及地球动力学背景的认识。该岩体主体岩性为二长花岗岩,可进一步划分为二云母二长花岗岩及斑状黑云母二长花岗岩,LA- ICP- MS锆石U- Pb测年分别获得二者的206Pb/238U加权平均年龄为244.9±1.6Ma及230.2±1.5Ma,指示其形成于三叠纪早—中期。地球化学分析结果表明,浩日格山二长花岗岩SiO2含量介于72.58%~74.42%之间,K2O含量为4.06%~5.82%,Na2O含量为3.08%~3.88%,Al2O3含量为13.39%~14.55%,具有高钾钙碱性和过铝质特征。岩石稀土总量较低,轻稀土相对富集,重稀土相对亏损,具有较明显的负铕异常。岩体富集Rb、U、Hf;亏损Ba、Nb、Ta、Ti和Zr,显示出高分异花岗岩的特点。锆石Hf同位素分析结果显示：εHf(t)值总体为负值,并且与华北北缘三叠纪花岗岩εHf(t)值基本一致,表明源区主要为华北古老地壳。对浩日格山二长花岗岩的研究表明狼山地区在三叠纪早—中期为后碰撞构造环境,可能与古亚洲洋的最终闭合关系密切。     

南阿尔金茫崖地区花岗岩类锆石SHRIMPU-Pb定年、Lu-Hf同位素特征及岩石成因

南阿尔金茫崖地区早古生代花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明,阿克提山花岗岩为264±1Ma,柴水沟花岗岩分别为404±5Ma、406±4Ma,其中的辉绿岩为454±4Ma,常春沟花岗岩分别为411±5Ma、406±3Ma,茫崖镇北石英闪长岩为466±5Ma,阿卡龙山花岗岩为469±6Ma。锆石Lu-Hf同位素分析表明,εHf(t)值大多数为正值,少数继承性锆石为负值,反映了它们的源岩以新生地壳为主,同时,也混有少量的古大陆壳的成分。结合区域地质特征和各岩体的岩石地球化学特征,将南阿尔金茫崖地区早古生代花岗质岩浆活动划分为3期,第一期(465~469Ma)岩石组合为石英闪长岩+花岗闪长岩+花岗岩,具有岛弧火成岩的地球化学属性,其形成可能与洋壳的俯冲作用有关;第二期(404~411Ma)岩石组合为花岗闪长岩+二长花岗岩+正长花岗岩,具有A型花岗岩的地球化学特征,可能与板块碰撞后造山带块体均衡调整有关,第三期(264Ma)岩石组合为石英闪长岩+二长花岗岩+正长花岗岩,也具有I型花岗岩的特征,可能与阿尔金断裂的活动有关。     

阿尔金北缘脆-韧性剪切带内变形闪长岩的年代学、地球化学特征及其对北阿尔金早古生代构造演化的指示

阿尔金北缘脆-韧性剪切带是北阿尔金地区一条重要的构造边界,对其形成时代及剪切特征进行深入的研究有利于加深对北阿尔金地区早古生代构造格局与构造演化的认识。本文在喀腊大湾地区发现了一套卷入该脆-韧性剪切带内的变形闪长岩,对其开展了详细的野外地质调查、显微构造观察、地球化学及其年代学研究。野外观察该变形闪长岩发育片麻状面理及拉伸线理,线理的倾向为114°~137°,倾角为25°~43°;面理产状为走向98°~120°,倾向SW,倾角60°~75°,与脆-韧性剪切带延伸方向一致。显微构造观察显示变形闪长岩发育有云母鱼和S-C组构,并可见角闪石残斑被错断,显示出右行剪切的指向。地球化学特征研究表明变形闪长岩的Si O2为57.59%~62.39%,全碱(Na2O+K2O)为4.79%~5.29%,具有较高的Mg O(3.10%~4.04%)、Mg#值(49.9~51.2),铝饱和指数(A/CNK)为0.81~0.89,属准铝质钙碱性岩石,具有I型花岗岩特征。样品富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、K)、轻稀土(LREE)和活泼不相容元素(Th、U),而相对亏损重稀土(HREE)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti),具有弱的Eu负异常(δEu=0.75~0.84),与岛弧岩浆岩类似。岩石成因研究表明岩体应形成于与洋壳俯冲有关的活动大陆边缘岛弧环境,其岩浆应来源于俯冲板片流体交代地幔楔诱发的部分熔融,并在岩浆上升过程中混染了上地壳物质或/和在俯冲过程混入了俯冲沉积物。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析,获得206Pb/238U加权平均年龄为478.1±2.1Ma(MSWD=0.27),代表了变形闪长岩的结晶年龄,这不仅表明北阿尔金洋在早奥陶世已处于俯冲消减阶段,而且限定了阿尔金北缘脆-韧性剪切带形成时代的下限。结合区域地质资料和本项目组以往对变形闪长岩体东北侧出露的未变形似斑状二长花岗岩和黑云母二长花岗岩(即阿北岩体,锆石SHRIMP U-Pb年龄为413±5Ma~427.3±5.7Ma)的研究,推测阿尔金北缘脆-韧性剪切带的形成时代应介于早奥陶世至晚志留世早期之间,这一年龄范围与北阿尔金洋闭合的时代具有良好的一致性。因此,笔者认为阿尔金北缘脆-韧性剪切带可能是塔里木板块和阿中地块斜向碰撞汇聚事件的构造响应。     

北山造山带南部早古生代构造演化：来自花岗岩的约束

北山造山带是中亚造山带的重要组成部分,处于天山造山带和索仑缝合带之间的关键构造位置,对认识中亚造山带的构造演化和古亚洲洋的最终闭合具有重要意义。本文选择北山造山带南部早古生代桥湾糜棱岩化花岗岩和金塔钾长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素和地球化学研究。结果表明,桥湾糜棱岩化花岗岩和金塔钾长花岗岩均形成于~430Ma,岩浆结晶锆石的二阶段Hf模式年龄分别为2.14~2.37Ga和1.32~1.72Ga。样品中含有少量继承锆石,继承锆石的Hf同位素特征与北山南部新元古代花岗质片麻岩类似。在地球化学组成上,两者均具有高的SiO2含量(73.18%~75.00%),弱过铝质,富集Rb、U、K等元素,亏损Ba、Nb、Ta、和Sr、P、Ti等元素的特点,类似于北山南部其它早古生代钾长花岗岩。它们的岩浆均起源于北山南部古老地壳基底的部分熔融,金塔钾长花岗岩可能还有幔源岩浆或新生下地壳的贡献。这同时也暗示了北山南部石板山地块与敦煌地块具有显著不同的地壳基底组成。结合敦煌地块早古生代高压麻粒岩的研究结果,我们认为北山南部早古生代岩浆活动可能与敦煌地块向北山南部石板山地块的碰撞、俯冲作用有关,反映了中亚造山带南缘的北山造山带在早古生代经历了造山带中微陆块与周缘克拉通碰撞拼贴的造山事件。     

南秦岭下地壳组成及岩石圈的拆离俯冲作用

根据新提供的Pb同位素组成及岩石地球化学研究成果，本文进一步证实了位于北秦岭北界的明港地区发育的早中生代安山玄武质火山角砾岩岩筒所携带的下地壳捕虏体属于南秦岭。所恢复的南秦岭下地壳剖面自下而上为：底侵成因的变辉长岩-基性麻粒岩(其中含有榴辉岩及辉石岩的透镜体)-酸性麻粒岩。秦岭造山带总体的岩石因模型为：南秦岭(扬子块体)向北拆离俯冲，北秦岭地壳向华北仰冲，华北岩石因呈楔状插入秦岭造山带，拆离面约在中、下地壳之间。南秦岭俯冲岩片延伸的范围在平面上有可能达到400km。     

青藏高原综合观测研究站的回顾与展望

中国科学院青藏高原综合观测研究站从１９８８年建站到１９９８年以来,在各个方面均取得了长足的发展,横向生产性项目的开展和完成不仅解决了部队和地方的实际问题,而且缓和了观测研究站在运行过程中所面临的经费严重不足的问题,同时也为我所冻土专业研究人员提供了在生产中实践的机会,在基础理论研究方面,承担了国家攀登计划项目,国家基金项目,中国科学院重点项目和中国科学院冰冻圈专项项目等的研究工作,在多年冻土变化,     

铀钍的地球化学及对地壳演化和生物进化的影响

本文论述了在含挥发份和贫挥发份条件下Ｕ、Ｔｈ的迁移行为及其对地球和行星演化的影响,并阐述了造成地球独特地质演化历史的原因。提出了Ｕ、Ｔｈ在地球中的迁移模式以及该模式对地壳形成、演化的控制作用和对生物发展演化的可能影响。     

Wavelets and the Generalization of the Variogram

The experimental variogram computed in the usual way by the method of moments and the Haar wavelet transform are similar in that they filter data and yield informative summaries that may be interpreted. The variogram filters out constant values; wavelets can filter variation at several spatial scales and thereby provide a richer repertoire for analysis and demand no assumptions other than that of finite variance. This paper compares the two functions, identifying that part of the Haar wavelet transform that gives it its advantages. It goes on to show that the generalized variogram of order k=1, 2, and 3 filters linear, quadratic, and cubic polynomials from the data, respectively, which correspond with more complex wavelets in Daubechies's family. The additional filter coefficients of the latter can reveal features of the data that are not evident in its usual form. Three examples in which data recorded at regular intervals on transects are analyzed illustrate the extended form of the variogram. The apparent periodicity of gilgais in Australia seems to be accentuated as filter coefficients are added, but otherwise the analysis provides no new insight. Analysis of hyerpsectral data with a strong linear trend showed that the wavelet-based variograms filtered it out. Adding filter coefficients in the analysis of the topsoil across the Jurassic scarplands of England changed the upper bound of the variogram; it then resembled the within-class variogram computed by the method of moments. To elucidate these results, we simulated several series of data to represent a random process with values fluctuating about a mean, data with long-range linear trend, data with local trend, and data with stepped transitions. The results suggest that the wavelet variogram can filter out the effects of long-range trend, but not local trend, and of transitions from one class to another, as across boundaries.     

共和盆地层状地貌系统与青藏高原隆升及黄河发育

利用卫星遥感影像,结合实地调查和测年结果,对共和盆地层状地貌系统进行了解译、分析。研究表明,共和盆地层状地貌系统由山麓剥蚀面、洪积扇面、盆地面以及黄河阶地面构成,其空间结构、物质组成对发生于早更新世早期的青藏运动C幕和中更新世末期的共和运动反映清晰。青藏运动C幕使青藏高原主夷平面在高原差异性隆升中彻底解体,垂直变形量高达1700m。共和运动使黄河在0.11Ma进入共和盆地,其后黄河平均以3.5mm/a的侵蚀速率下切盆地,同时在盆地边部的山前古冲洪积扇以大致相近的速率被抬升,最终导致高差在2000m左右的层状地貌系统的出现。     

从榴辉岩与围岩的关系论苏鲁榴辉岩的形成与折返

位于华北和扬子两板块碰撞带中的苏鲁榴辉岩形成的温压条件不但是超高压，而且是高温。榴辉岩的PTt轨迹表明其为陆-陆磁撞俯冲带的产物。榴辉岩的区域性围岩花岗质片麻岩为新元古代同碰撞期花岗岩，榴辉岩及其他直接围岩皆呈包体存在于其中，并见新元古代花岗岩呈脉状侵入榴辉岩包体中。区域性围岩新元古代花岗岩的锆石中发现有柯石英、绿辉石等包裹体，表明新元古代花岗岩的组成物质也经受过超高压变质作用，且榴辉岩与围岩新元古代花岗岩的锆石U-Pb体系同位素年龄基本相同。但新元古代花岗岩所记录的变质作用和变形作用期次（或阶段）却少于榴辉岩。椐上述可得如下推断：超高压榴辉岩与新元古代花岗岩岩浆是同时在碰撞带底部（俯冲板块前部）形成的；榴辉岩的第一折返阶段是由新元古代花岗岩岩浆携带上升的，其第二折返阶段是和新元古代花岗岩一起由逆冲及区域性隆起而上升，遭受剥蚀。     

南海的形成演化与新特提斯在南海的重新活化

南海位于印度板块、欧亚板块和太平洋板块之间,是世界上最大的边缘海,其构造位置处于太平洋构造域和特提斯构造域,地质构造复杂.关于南海形成演化的动力学机制存在有多种不同观点,其中最重要的一个观点是印度板块与欧亚板块的碰撞致使华南地块和印支地块地幔物质沿东南方向蠕动,从而导致南海的海底扩张.从特提斯的演化规律,以及新特提斯的闭合过程来看,南海并不是特提斯洋的残留海,而是新特提斯在闭合过程中配合印度板块与欧亚板块碰撞导致华南地块和印支地块地幔物质东南方向蠕动的动力学机制下,在南海重新活化的结果.     

Principles of spatial organization and evolution of the biosphere and the noosphere

In his last lifetime essay, “A Few Words about the Noosphere”, Academician V.I. Vernadsky (1944) wrote that all living organisms on the planet, including man, are integral to the biosphere of the Earth, its material and energy structure and cannot be physically independent of it even for a minute. However, the substrate that generates all living beings and is no less tightly bound to the biosphere has always been characterized by a significant geochemical heterogeneity, traced both in the vertical and in the lateral structure of all geospheres.

The present work is devoted to three most important aspects of modern geochemistry and biogeochemistry:

• — evolution of the ecological and geochemical state of the environment under conditions of a virgin (anthropogenically untouched) biosphere;
• — structural features of the geochemical organization of the modern noosphere;
• — specificity of the interaction of living matter with the environment under increasing anthropogenic load.

On the basis of theoretical concepts of biogeochemistry and geochemical ecology, formulated in the works of V.I. Vernadsky, A.P. Vinogradov, A.E. Fersman, B.B. Polynov, A.I. Perel’man, M.A. Glazovskaya, V.V. Kovalsky, E. Odum, B. Commoner, E.I. Kolchinskii and others, the author puts forward a hypothesis that there exist two qualitatively different stages in the evolution of the biosphere.The first stage is recognized as the period of natural evolution of the biosphere during which it evolves successively into a more complex and more biogeochemically specialized object. In the course of the geological time, this constantly results, on the one hand, in an increase in species diversity and the perfection of individual species, and, on the other hand, to directed improvement and a greater differentiation of the geochemical conditions of the environment. At this stage, the evolution of all systems of the biosphere that were controlled by the mechanisms of self-organization and self-regulation resulted in the establishment of a dynamic equilibrium, which was responsible for the cycling of all essential chemical elements and therefore providing ecologically optimal geochemical conditions in all ecological niches and for all species and biocenoses inhabiting the biosphere at any given moment.The beginning of the second stage is related to the appearance of reason and qualitative changes in the biosphere caused by the goal-directed activity of the human mind, as an entirely new geological force that appeared to be able not only to disrupt the functioning of natural mechanisms of self-regulation and selforganization, but also to transform the environment in the intersts of a single biological species, Homo sapiens. A direct consequence of this change was the uncontrolled transformation of the natural environment, during which the primary structure (geochemical background) created in the course of billions of years was eventually superimposed by a qualitatively new layer of anthropogenically-derived chemical elements and compounds, thus building an interference pattern of a new geochemical field with which practically all modern living organisms are now forced to interact.An outstanding feature of the new evolutionary stage of the natural environment, called by Vernadsky the noosphere, is that biogeochemical changes at this stage proceed at a rate which exceeds that required for the living matter to adapt to these changes. The result is the disruption of the existing parameters of the biological cycle, leading to the emergence of a significant number of endemic diseases of geochemical nature.The proposed approach was used to prove the anthropogenic genesis of existing geochemical endemic diseases and explain the mechanisms of their appearance. In addition, this approach allowed us to develop a new methodology for mapping zones of ecological and geochemical risk and noticeably simplify the procedure of monitoring distribution and prevention of all diseases of geochemical nature.