古高梁河演变及其与古蓟城的关系

古高梁河对北京城的选址和发展起到了重要作用。以往研究者对古高梁河的名称界定不一致,古河道的年代和规模也比较模糊。借助多年来实地考察的成果,选取古高梁河沿线的典型剖面,用~(14)C、光释光、热释光等测年方式,结合地貌学、考古学和历史地理学的方法,确定古河道的年代,以此近似地复原古高梁河的演变和分布特征。通过以上分析,得出以下结论:(1)古高梁河的称呼比"三海大河"的称呼更恰当,表达全新世中晚期由石景山经"三海"到亦庄的永定河故道。(2)古高梁河河道发育的年代上限在5000—4000a BP,下限应在西汉末年至东汉初年。(3)古高梁河规模比古清河和古水小。(4)古蓟城的选址与古高梁河密切相关,古蓟城选址于古高梁河与古水故道之间的高地之上,是古高梁河要津上的城池。     

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。     

冥古宙的地层学属性:了解地球形成初期古地理背景和演变历史的重要线索*

在现行的前寒武纪地质年代表中,由于太古宙底界没有得到很好的定义,只是被粗略地置于大约4000,Ma,因此也造成了一个没有得到较好定义的“冥古宙”。2个重要的发现促使学者们对冥古宙的地层学属性进行修订:(1)在西澳大利亚Jack山脉太古宙砾岩中发现了真正古老的锆石晶体,其不仅可将地层时代延伸到4404,Ma,而且包含了有关地球早期环境条件较为丰富的信息; (2)在加拿大北部发现了大约4030,Ma的Acasta片麻岩。根据这些发现,并结合月球和陨石的测年数据,就产生了大量有关太阳系和地球早期历史的新知识,包括太阳系与地球的形成、初生地球时期的重要变化及其物质记录和生命的起源及早期进化,这成为修订冥古宙地层学属性的重要基础。修订后的冥古宙代表了地球演变历史的最早时段,即从太阳系和地球在T0=4567,Ma的形成,一直延续到地球上最古老岩石的出现(4030,Ma)。冥古宙还可被进一步划分为2个代:(1)“混沌代”(4567,Ma—4404±8,Ma);(2)“杰克山代”或“锆石代”(4404±8,Ma—4030,Ma)。由于没有保存相应的地层记录,因此冥古宙顶界(4030,Ma)与底界(4567,Ma)的年龄值,仅为一个计时性的年代界限。上述这个被赋予了明确地层学属性的冥古宙,不仅代表了前寒武纪地层学研究的一个重要进展,而且也为深入了解地球早期演变历史提供了许多重要的理念。     

沉积相的一些术语定义的评论

近年来,在《古地理学报》(中文版和英文版)的已刊文章和来稿中,一些作者把岩石或岩石类型称作“微相”或“岩相”,把岩石薄片中的微观特征称作“微相”,把岩石的宏观特征称作“宏观相”。笔者曾写过2篇中文的短文《主编的话——岩石不是微相》和《主编的话——岩石不是岩相》,刊于《古地理学报》(中文版)中。但是此二文尚未引起国内外广大读者的关注。还有,在20世纪80年代,一些中国沉积学家根据野外露头和钻井岩心的岩石宏观特征,提出了“亚相”和“微相”。这个“微相”的定义与外国沉积学家在20世纪40年代根据岩石的显微镜下微观特征提出的“微相”的定义完全不同。这些问题屡屡出现从而迫使笔者,作为《古地理学报》(中文版和英文版)的主编,应该遵循“百花齐放和百家争鸣”的方针,再写出1篇中文及英文兼有的新文章,即《沉积相的一些术语定义的评论》(A review on the definitions of terms of sedimentary facies),把沉积相的一些术语,如“相”、“沉积相”、“岩相”、两种“微相”、“宏观相”、“亚相”等术语的定义讲清楚,并把此文同时在《古地理学报》(中文版和英文版)中刊出。希此文能引起国内外广大读者的关注,并撰写文章和参与这些问题讨论及争鸣,争取逐步得到一些共识,从而促进沉积学和古地理学的进步与发展。     

“黔中隆起”和贵州晚古生代古地理演化及其对铝土矿的控矿作用*

早古生代的区域隆升形成的古地貌和晚古生代海平面变化明显控制了贵州晚古生代古地理与古地貌的演化,“黔中隆起”表现尤为明显。然而对“黔中隆起”的形成时间及演化存在较大争议,限制了对贵州铝土矿的沉积古地理与古地理演化史的认识。通过野外踏勘、资料收集和整理,建立了贵州晚寒武世至二叠纪数个重要地质历史时期的古地理图,对“黔中”隆起的形成时间、演化等进行了再认识,揭示其与贵州铝土矿成矿的耦合关系。寒武纪至早志留世早—中期,“黔中隆起”北缘缺失与之相关的古陆边缘相沉积,黔中地区大规模的隆起时间应以下志留统韩家店组潮坪相沉积的出现作为开始。在“黔中隆起”的显著影响下,黔中和遵义地区经历长期而强烈的风化剥蚀,于早石炭世分别形成喀斯特洼地和漏斗、峡谷地貌,为九架炉组含铝岩系的形成提供了物质条件和成矿场所,并在晚古生代冰盖消长带来的海平面和气候变化的影响下,通过强烈的淋滤作用形成铝土矿。黔北务正道地区经历了长期的风化剥蚀后,在海平面高频变化下形成有利于下二叠统大竹园组铝土矿形成的滨岸湿地环境和洼地地貌。贵州早二叠世的铝土矿与晚古生代冰期具有更明显的耦合关系。     

南海北部古河流演变对欧亚大陆东南缘早新生代古地理再造的启示

欧亚大陆东南缘早新生代古地理演变包含了华南沿海中生代山脉的逐步消减与南海的逐步扩张形成等重大事件。南海北部始新统—下中新统“源-汇”路径研究发现,南海沉积物物源在该时期发生了巨大改变。在始新世和早渐新世,源自南海西部古隆起的“昆—莺—琼”河流系统向南海东部地区输送了大量沉积物,包括珠二坳陷在内的南海北部南侧大部分地区受南海西部物源的控制,仅在珠一坳陷接受来自华南大陆珠江的沉积物;晚渐新世,南海西部物源逐步被北部珠江物源取代;到早中新世,珠江来源沉积物全面越过番禺低凸起进入珠二坳陷,大量来自华南内陆的沉积物被珠江运输至南海盆地,“昆—莺—琼”古河流进一步萎缩,仅在南海西部琼东南盆地分布,并且由西向东沉积物源区昆嵩地块逐渐被海南岛取代。南海西部自晚中新世以来发育的中央峡谷正是该古河流的残余。南海新生代早期“昆—莺—琼”河流系统的发现及珠江演变过程的构建,对于深刻认识该地区新生代早期古地理特征、整个欧亚大陆东南缘的古地貌重建以及盆地的油气勘探均具有重要意义。     

论古地理图

古地理图是地质历史时期和人类历史时期自然地理特征的图示,是古地理学研究的最重要的成果。笔者作为《古地理学报》中文版及英文版的主编,针对近年来这两个期刊的来稿及刊登的文章中的一些问题,也涉及其他文章和著作中的一些相关的问题,结合笔者自己长期从事古地理学研究及编制古地理图的实践,写出了本文。其主要内容包括编制古地理图的资料,编制古地理图的方法问题,“单因素分析多因素综合作图法——定量岩相古地理学方法论”即“四步成图法”,古地理图中各古地理单位的命名,古地理图中各古地理单位的说明,古地理图及古地理学文章和著作的理论意义和生产意义的说明,古地理图及古地理学文章和著作的评价标准,自我评价,对作者、读者和社会负责等。敬请广大读者批评指正。     

鄂尔多斯盆地四大古隆起演化及其油气控藏意义的差异*

鄂尔多斯盆地在地质历史上曾存在中央古隆起、乌兰格尔古隆起、渭河古隆起及乌审旗古隆起4个主要的隆起构造。作者通过沉积地层分布及构造演化过程剖析等方法,系统分析了4大古隆起构造演化的差异性及其对油气成藏控制作用的差异,并首次提出“渭河古隆起”的概念。研究表明,4大古隆起分别形成于不同的地质时代和区域构造环境,并经历了不同的演化过程: 中央古隆起形成于早古生代拉伸构造环境,在印支期发生构造反转而转化为坳陷沉降区; 乌兰格尔古隆起则是自盆地基底形成以来就已存在的长期继承性隆起,但在白垩纪及新生代发生差异隆升—沉降而分化为现今构造的不同单元; 渭河古隆起形成于白垩纪的区域挤压构造环境,也是在新生代发生差异隆升—沉降而分化为今构造的不同单元; 乌审旗古隆起是前寒武纪即已存在的古地形高地,早古生代并无进一步的发展,因而仅是在寒武纪海侵沉积时突显、奥陶纪开始沉积后即快速消隐。古隆起的控藏差异主要表现为: (1)古生代及之前形成的古隆起对盆地油气成藏多具有控相、控储及控制源—储配置等积极作用,且后期“由隆转坳”的古隆起对油气的成藏演化极为有利; (2)白垩纪以来的较晚期隆起对油气成藏总体以破坏性作用为主,尤以对古生界天然气藏的影响最为显著。     

鄂尔多斯盆地四大古隆起演化及其油气控藏意义的差异*

鄂尔多斯盆地在地质历史上曾存在中央古隆起、乌兰格尔古隆起、渭河古隆起及乌审旗古隆起4个主要的隆起构造。作者通过沉积地层分布及构造演化过程剖析等方法,系统分析了4大古隆起构造演化的差异性及其对油气成藏控制作用的差异,并首次提出“渭河古隆起”的概念。研究表明,4大古隆起分别形成于不同的地质时代和区域构造环境,并经历了不同的演化过程: 中央古隆起形成于早古生代拉伸构造环境,在印支期发生构造反转而转化为坳陷沉降区; 乌兰格尔古隆起则是自盆地基底形成以来就已存在的长期继承性隆起,但在白垩纪及新生代发生差异隆升—沉降而分化为现今构造的不同单元; 渭河古隆起形成于白垩纪的区域挤压构造环境,也是在新生代发生差异隆升—沉降而分化为今构造的不同单元; 乌审旗古隆起是前寒武纪即已存在的古地形高地,早古生代并无进一步的发展,因而仅是在寒武纪海侵沉积时突显、奥陶纪开始沉积后即快速消隐。古隆起的控藏差异主要表现为: (1)古生代及之前形成的古隆起对盆地油气成藏多具有控相、控储及控制源—储配置等积极作用,且后期“由隆转坳”的古隆起对油气的成藏演化极为有利; (2)白垩纪以来的较晚期隆起对油气成藏总体以破坏性作用为主,尤以对古生界天然气藏的影响最为显著。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系沉积特征与天然气成藏潜力

鄂尔多斯中东部地区奥陶系马家沟组发育巨厚的碳酸盐岩与膏盐岩交互的沉积体系,但对其沉积发育的规律性及其内部天然气成藏聚集的基本地质特征尚未形成明确的认识。通过对奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩体系形成时的构造与古地理背景、沉积特征、储层发育、烃源供给及圈闭聚集等方面的分析,形成新的观点与地质认识:(1)受盐洼周边古隆起影响,奥陶系碳酸盐岩-膏盐岩共生体系形成于与外部广海周期性隔绝的局限海蒸发环境,导致其岩性“相控”与“层控”分布特征极为显著;(2)首次提出“非层状沉积分异”的概念,并认为它是控制奥陶系内幕“溶孔型”储层发育的决定性因素;(3)受区域岩性相变及后期构造反转的控制,奥陶系盐下层系具有形成大区域分布的岩性圈闭体系的有利条件;(4)盐下层系虽自身的海相烃源岩生烃潜力有限,但由于燕山期东部构造抬升与西侧上古生界煤系烃源“供烃窗口”及膏盐封盖层区域性连续分布等要素密切配合,仍具有规模供烃、大区带成藏的潜力。     

汉江下游河流渗滤系统原生劣质地下水分布特征及影响因素研究

江汉平原原生劣质地下水问题日趋严重,地下水中砷、亚铁、锰、铵态氮含量严重超标,对居民生产生活和饮用水安全造成了不利影响,但相关研究仍较为薄弱。以汉江下游典型河流渗滤系统为研究对象,对研究区内距离汉江5 km及主要支流2 km范围内的地下水样品的水化学成分及原生劣质组分进行测试分析,旨在查明江汉下游河流渗滤系统原生劣质地下水的分布特征,并探讨其主要影响因素。结果显示:平面上,地下水原生劣质组分呈高度空间异质性,相邻的采样点浓度可能相差很大,极大值点多出现在河流拐弯处;垂向上,地下水中As、Fe²⁺、Mn、NH₄-N高值多出现在20 m左右的深度;强烈的还原环境、中性pH值和富含有机质是该层地下水富集原生劣质组分的主要原因;河流渗滤通过改变地下水的氧化还原条件、酸碱条件和有机质含量影响河流渗滤系统原生劣质地下水的分布。     

滹沱河古河道剖面粒度参数特征及沉积环境

滹沱河平原段从20世纪70年代中期开始,河道常年干涸断流,两岸土地沙化,河流生态系统遭到严重破坏。开展滹沱河浅埋古河道研究,对于研究区水文生态环境的可持续发展具有重要意义。在高密度取样和详细测年数据的基础上,应用沉积物粒度频率分布曲线和概率累积曲线分析方法,结合剖面岩性特征,对滹沱河古河道剖面(GCA)进行沉积相分析,讨论了研究区3万年以来的沉积环境变化过程。结果表明：GCA剖面地层由两个沉积阶段组成,以1 060 cm为界;下段为29.4～26.9 ka B.P.(1 240～1 060 cm)期间,研究区以浅湖沼相沉积环境为主,后期转变为河漫滩相沉积环境,水动力条件弱;上段为26.9 ka B.P.至今(1 060～0 cm),发育了河床-心滩相沉积组合,共同构成一个较完整的辫状河道沉积序列,水动力条件强且变化大。     

长江中下游成矿带铁-铜成矿系统结构的地球物理探测: 综合分析

成矿系统是在深部过程驱动下形成的、具有自组织的能量及物质迁移-汇聚系统。系统在形成和演化过程中,在岩石圈不同尺度上留下“痕迹”,这种“痕迹”可以通过地球物理、地球化学和遥感等方法进行探测或观测。文章尝试在成矿系统理论框架下,对近10多年来在长江中下游成矿带进行的多尺度地球物理、地球化学探测结果进行分析,识别典型陆内成矿系统“源区”“通道”“场所”的地球物理、地球化学“痕迹”,尝试构建陆内成矿系统的空间结构模型。主要结论有:(1)长江中下游晚中生代的大规模铁、铜多金属成矿作用是一个完整的成矿系统。该系统包括3个子系统,分别为与高钾钙碱性岩浆岩有关的夕卡岩-斑岩成矿子系统、与橄榄安粗岩有关的陆相火山岩铁(硫)成矿子系统和与碱性岩有关的铜-金(铀)成矿子系统。(2)成矿系统的“源区”来自富集地幔的熔融、底侵,并在壳/幔边界与下地壳物质的混合,具有多级分布特点。幔源岩浆与地壳物质混合的比例决定了成矿金属的类型。(3)成矿带发育的“鳄鱼嘴”构造是铁铜成矿系统的主干“通道”。成矿系统“末端”矿质沉淀的“场所”主要受近地表褶皱、断裂、层间滑脱断层,以及由它们形成的断裂(裂隙)网络控制。(4)区域磁异常、放射性和地球化学异常是成矿系统残留“痕迹”的响应和“标识”。通过分析不同尺度的“标识”特征,可以深入认识成矿系统的空间结构,并可用于深部成矿预测。     

Late Quaternary dynamics of the Tisza River: Evidence of climatic and tectonic controls

The focus of this study is to understand a dramatic avulsion event on the Tisza River. During the Late Pleistocene the river course switched by about 80 km from the east to west of the Great Hungarian Plain (GHP) through the Záhony bend to its present meander belt. The aim of this study is to date this Záhony avulsion: based upon radiocarbon and pollen samples from six cores in the Polgár study area, situated in the west of the GHP at the middle course of the Tisza River. In addition, a grain size composition and heavy mineral analysis has been performed. The results of these analyses reveal a sequence of paleochannels and have been plotted on a high-resolution digital elevation model, illustrating the paleochannel form and age relationships.

The study suggests that the age of this major avulsion event is significantly older than it was previously supposed. Instead of 10 to 11 ka it is, according to our new data, 16–18 ka, and definitely predates the Last Glacial Maximum (LGM). The river cut into the previous, contiguous surface and formed at least one climatic terrace, then drifted gradually westward as a response to a tilt or the differential subsidence of tectonic origin.     

川藏铁路沿线西藏察雅县瓦约村古河道特殊地貌演化分析*

瓦约村隶属于西藏昌都市察雅县,通过遥感解译可直观地观察到其特殊的河流地貌: “离堆山”与环状负地形。据调查,负地形内发现了典型的河流相沉积,确定为古河道地貌类型。另外,在古河道下河口发现了特殊的河湖交汇相沉积,表明历史上曾发生过堵江事件,为河流改道原因提供线索;同时推断当时的河流环境极其动荡,存在数次洪水期和间歇期,可能与末次冰期有关。结合遥感解译及地质背景,最终得出澜沧江瓦约村段河流演化模式。由于瓦约村位于中国川藏铁路规划沿线,工程地质意义重大,研究成果对于保障铁路工程的顺利进行及工程安全具有重要意义。     

准噶尔盆地东部中二叠统平地泉组具“斑状”结构热水喷流沉积岩的成因及地质意义*

准噶尔盆地东部中二叠统平地泉组(相当于芦草沟组)发育一套陆内裂谷背景下的湖泊相砂岩、泥岩、灰岩、白云岩、凝灰岩互层以及它们的过渡岩石,是区内最主要的烃源岩和储集层。近年来,在帐北断褶带、石树沟凹陷和吉木萨尔凹陷中二叠统平地泉组暗色泥岩、泥晶白云岩中发现了一类特殊的沉积岩,该类岩石发育类似火山岩的斑状结构。“斑晶”主要为粗晶白云石、方解石、黄铁矿及方沸石等,在岩心标本上呈“树枝状”或“雪花状”散布于基质中;基质则主要由泥晶白云石或泥质沉积物构成,富含有机质,发育水平层理及小型变形层理等。岩石学和矿物学分析表明,“斑晶”往往为粗晶方解石或白云石的集合体,也常见黄铁矿、方沸石与碳酸盐矿物共生,“斑晶”方解石发育环带,而白云石未见明显环带。电子探针分析表明“斑晶”方解石具有低镁、低铁及锶分布不均匀的特点,而“斑晶”白云石(FeO含量介于7.272%~11.086%之间)与“基质”泥晶白云石(FeO含量为1.027%)相比具有明显富铁的特点。流体包裹体分析表明“斑晶”方解石均一温度平均为180.68,℃,“斑晶”白云石均一温度平均为320.95,℃。这种特殊 “斑状”白云岩和“斑状”泥质岩很可能是湖底热液喷流作用的结果。当湖水沿深大断裂下渗至地下深处,与围岩发生物质交换并被加热后再沿断裂返回地表喷涌而出,热液流体携带的离子达到过饱和后就会析出方解石、白云石及黄铁矿等集合体,随热液的喷涌作用上升并破碎散落于湖底细粒沉积物内。“斑状”白云岩的发现对新疆北部中二叠统热水喷流沉积作用及该区油气的成因研究具有重要的意义。     

环境变化对长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”始发港变迁的影响*

“北方海上丝绸之路”作为中国古代与东亚各国进行贸易往来的重要海上通道,促进了宋元时期海上丝绸之路的大发展并成就了明朝大航海的辉煌,研究其始发港的变迁与原因对“海上丝绸之路研究体系”的完善和“21世纪海上丝绸之路”的建设具有重要意义,但目前鲜有研究。基于古代典籍、地方志和历史地图的记载,结合前人对历史时期中国环境变化的认识,对隋唐至明清时期长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”主要始发港的变迁与原因进行研究。结果表明: (1)隋唐—明清时期中国长江三角洲地区先后兴起了3个“北方海上丝绸之路”主要始发港,扬州港盛于隋唐,上海港盛于唐宋,明州港(今宁波港)盛于宋元; (2)气候变冷引起的北方少数民族南犯,中原地区经济和政治中心南迁,北方海上丝绸之路的始发港由登州(今蓬莱)迁到了长江三角洲地区; (3)随泥沙堆积,雁形式沙洲发育,河口分汊东伸南移,长江河口海岸由喇叭形的河口湾演化为三角洲,这是引起始发港由扬州港向东迁往上海港、乃至明州港的根本原因; (4)长江河口沙洲的发育,引起了长江扬州港段和上海港段水系的变化,使得2个港作为始发港时,港口的具体位置不断地随河势变化而调整; (5)对外贸易政策的变化亦对始发港的兴衰与变迁起到一定的促进或阻碍作用。     

滹沱河中游河道带150 ka以来沉积环境演化及其对气候变化的响应

古河道记载了地质历史时期区域水系结构和沉积环境的演变信息,对复原古环境、水系变迁规律等具有重要理论意义。依托滹沱河冲洪积扇扇中古河道带上的一个第四纪钻孔（L2）,基于详细的岩性特征、粒度参数和光释光年龄数据,文章深入分析了古河道发育的期次和时段,探讨了滹沱河中游古河道带150 ka以来的沉积环境演变过程及其对气候变化的响应。结果表明：研究区150 ka以来的沉积环境演化主要表现为三期古河道发育期与两期河流稳定期的交替,与深海氧同位素阶段及其指示的气候冷暖变化有很好的对应关系。其中三期古河道发育期分别对应于深海氧同位素第2、4、6阶段及其指示的气候冷期,两期河流稳定期对应于深海氧同位素第3、5阶段及其指示的气候暖期。第三期古河道（118~151 ka）是由距今150 ka的共和运动引起的构造抬升与倒数第二次冰期冷干气候的共同作用形成;第二期古河道（36~76 ka）是区域间歇性构造抬升与气候变化共同作用的结果;而第一期古河道（5~26 ka）则是末次盛冰期气候变化的产物。