古地磁与地球动力学专家朱日祥研究员来所讲学

20 0 2年 8月 1日 ,古地磁与地球动力学专家、中科院地质与地球物理研究所朱日祥研究员应青岛海洋地质研究所之邀 ,来所作了题目为“古地磁与地球动力学”的学术报告。报告分为古地磁学的形成、古地磁原理和受控因素、磁性地层学的发展趋势、地球磁场强度与地球动力学、构造磁学与大陆动力学以及岩石磁学六大部分 ,报告深入浅出 ,既有理论的精辟阐述 ,又有研究实例的印证和思考 ,尤其是将古地磁与地球动力学有机结合的研究方法 ,开拓了地球动力学研究的新领域 ,丰富了“岩石动力学理论”的内涵。报告中特别介绍了磁性地层学发展的 4个分支学…     

环境磁学的进展与展望

环境磁学是近十几个来在古地磁学，地质学与环境科学综合研究的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要研究沉积物关磁性矿物特征，矿物磁学参数及其与环境的关系，地层对比，沉积物源变化，地磁场变化及与气候的关系，磁性太物的形成与转变等。     

西南印度洋中脊岩石地球化学特征及其岩浆作用研究

作为超慢速扩张脊的代表,西南印度洋中脊(SWIR)因其独一无二的地形地貌特征、洋壳结构、洋壳增生机制、岩浆和热液活动以及深部动力学过程,近30年来成为国内外研究的热点区域。基于近年来对SWIR玄武岩、辉长岩及橄榄岩的岩石学和地球化学研究成果总结,重点探讨了沿SWIR轴向(大尺度)以及单个洋脊分段(小尺度)的岩石地球化学变化特征及其影响因素,阐述了SWIR的岩浆供应及洋壳增生模式。其中,在9°～16°E斜向扩张脊,以构造作用为主的洋脊扩张模式导致了更宽的洋壳增生带和显著的地球化学异常;而在50°～51°E脊段,发育了强烈的火山活动,其成因机制包括克洛泽热点与洋中脊相互作用、微热点、古老熔融事件的残留地幔再熔融等几种观点。此外,西南印度洋中脊龙旂热液区(～49.7°E)的最新研究表明,其热液循环路径与拆离断层的发育密不可分,热液流体循环最深可达莫霍面以下6 km。因此,在今后的一段时间,应进一步加强SWIR不同空间尺度地幔源区性质、洋中脊构造与岩浆作用过程、热点-洋中脊相互作用和岩浆-热液活动与成矿等主要科学问题的研究。     

雷琼地区湛江组、北海组的古地磁学研究

对雷琼地区几个剖面的北海组、湛江组地层及其火山熔岩夹层进行了古地磁学研究，对这些火山岩夹层还进行了Ｋ－Ａｒ同位素年代测定。研究结果表明，湛江组地层的剩余磁性以反极性为主，其磁性序列特征类似于松山反极性时中、晚期的地磁场特征；火山岩夹层的剩余磁性特征以及它们的Ｋ－Ａｒ同位素年代测定值则肯定了这些火山岩生成于松山反极性时中、晚期。北海组地层岩石剩余磁性表明，其生成于松山反极性时末期至布容正极性时早期。由古地磁和岩石同位素年代学研究确定了湛江组地层时代为早更新世；北海组地层时代为早更新世晚期至中更新世早期。     

冲绳海槽地壳结构与性质研究进展和新认识

冲绳海槽是张裂于东亚大陆边缘的弧后盆地,对其地壳结构性质的研究具有重要的理论和现实意义。本文在总结冲绳海槽重力场、广角反射/折射地震探测、海底磁异常条带以及火山岩和岩浆作用这4个方面研究成果的基础上,对海槽的地壳结构、地壳性质和所处的构造演化阶段进行了探讨。认为冲绳海槽绝大部分地区地壳厚度大于正常洋壳,应属减薄的陆壳,由裂陷作用形成;但海槽中段和南段中央地堑地壳速度结构与洋壳类似,发育条带状磁异常,且已有大量幔源物质参与了地壳的组成,具备初始扩张作用的特征。对于海槽内是否存在洋壳,仍需进一步调查和研究。     

西太平洋侏罗纪海洋地壳断裂特征及其成因机制*

侏罗纪洋壳为现存最古老的海洋地壳, 残留在地球表面上很少, 目前对于侏罗纪洋壳的断裂特征和构造变形了解很少。本文利用高分辨率的反射地震剖面精细解释了位于西太平洋的侏罗纪洋壳基底、沉积地层和断裂结构, 发现在研究区存在基底断层、沉积断层和垮塌断层三种类型的断裂构造, 并对其走向、倾角、断距等几何参数与变形特征进行了推测和定量研究。研究还发现, 基底断层是洋壳受到板块伸展拉张而产生的, 在后期海底沉积过程中持续发育并错断上覆沉积物, 在海底形成明显的断层陡坎。沉积断层是沉积地层自身重力作用的产物,受到沉积地层岩石性质的控制。垮塌断层是岩浆侵出或者侵入形成海山, 导致洋壳及其上覆沉积局部抬升并向两侧推移, 引起先存的基底断层和沉积断层重新错动产生的。研究区内切断洋壳基底和上覆沉积的活动断层的推测走向大体符合侏罗纪洋壳基底面起伏、重力异常骤变界面以及地磁异常条带等的走向, 表明这些断裂从侏罗纪洋中脊的海底扩张中演变而来, 并且持续活动至今。这些发育在古老洋壳上的断层能够长时间让水进入岩石圈并进入俯冲带及地球内部, 从而促进地球水循环。尽管目前尚未发现这些断裂产生大地震, 但这些断层可能随着板块俯冲而演变成俯冲带地震大断裂, 今后研究应该关注这类断层在靠近海沟之前的演化规律和潜在地震风险。     

磁性矿物还原成岩作用述评

许多海洋－湖泊环境中的沉积物受到还原成岩作用的影响发生磁性颗粒的溶解和自生现象。根据最近二十多年的研究成果,简要介绍了磁性矿物发生还原作用的基本过程、产物和控制因素,成岩作用对沉积物地球化学和磁学特征的改变,成岩自生亚铁磁性铁硫化物的磁学特征以及成岩作用对古地磁和环境磁学记录的影响。     

油气成藏期研究方法

目前可用于确定油气成藏期的方法有多种,各有其优缺点.重点介绍了储层岩石学、流体包裹体分析、油气水界面追溯、油储磁性矿物古地磁学、油田卤水碘同位素及储层矿物沥青等方法的原理,评述了不同方法的有效性与局限性,认为不同方法结合使用可以实现油气成藏期的精确厘定.     

洋中脊与地幔柱热点相互作用研究进展

地表热点是认识地幔柱假说以及地幔柱动力学的窗口,发生在洋脊与热点之间的相互作用则是了解地球上两大动力系统(板块构造和地幔柱)的直接联系的最有利地区。研究洋脊-热点之间的相互作用对于揭示地幔动力学、热点附近洋壳构造的演变以及与热点密切相关的洋中脊处的岩浆热液活动具有重要的意义。在肯定地幔柱假说的基础上,对洋脊-地幔柱(热点)的模拟实验以及三大洋中不同扩张脊与热点相互作用的最新研究作了系统的介绍和评述,指出室内模拟实验以及地质学、岩石学、地球化学和地球物理学(特别是高分辨率的地震技术)的结合研究将是本领域研究的发展趋势。     

东菲律宾海柱样沉积物的磁性特征

对东菲律宾海帕里西维拉海盆西侧F090102柱样进行了系统的古地磁和岩石磁学研究,测量了天然剩磁倾角、磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁、-T曲线等磁学参数,进行了磁性地层的划分对比,识别出松山反极性时内的贾拉米洛和奥都维正极性亚时。对磁学参数及其有关比值的研究发现,岩心磁性矿物以低矫顽力磁铁矿为主,可能含有一定的钛磁铁矿。磁性矿物主要是陆源碎屑成因,岩心底段受到海底火山作用的影响。根据磁学参数随深度的变化将岩心分为3段,各段反映了沉积环境和古气候的变化。     

夏威夷-皇帝海山链成因机制—古地磁学约束

夏威夷-皇帝海山链位于北太平洋中部,是一条自西北至东南延伸的海底火山链,并在47 Ma存在一个方向弯折。厘定这一特征的成因机制和运动学过程,是西太平洋海区软流圈与岩石圈相互作用以及跨圈层物质能量交换的关键科学问题,对于解译东亚大陆动力学演化过程亦具有重要意义。目前对于夏威夷-皇帝海山链47 Ma弯折的机制有两种争论:太平洋板块运动方向改变和热点移动。古地磁学是研究大陆漂移和板块演化的最有效手段之一,其最大优势是可以定量化研究地质历史时期中岩石圈板块的运动学过程。本文首先通过回顾与总结前人对夏威夷-皇帝海山链成因及转向机制的研究,重点探讨古地磁学在该问题上所提供的约束证据,并对存在的关键科学问题进行了梳理和展望。     

塔西南盆地海退时间及其形成机制研究

位于塔里木盆地以西的新特提斯洋的退出过程对认识中亚盆山耦合过程、海陆分布变化引起的干旱化甚至亚洲气候环境的形成演化具有重要意义,一直是亚洲新生代构造与气候研究的重点科学问题。通过在广泛收集新特提斯洋东段的塔西南盆地的相关低温热年代学、地球物理学、沉积学和古地磁年代学等国内外文献的基础上,介绍了西昆仑山、帕米尔高原、塔里木盆地和新特提斯洋的地质背景,分析了塔里木与帕米尔-西昆仑的盆山耦合关系,确定了塔西南盆地最后的海退时间是在晚始新世,分析了海退出现的主要成因,认为构造因素是造成塔西南盆地早—中始新世海退的主要原因。     

近13万年来南沙沉积物中的剩磁记录

对长355 cm的南沙NS93-5钻孔连续取古地磁样品281块,进行沉积物磁性特征的研究。详细的岩石磁学结果表明,沉积物中以低矫顽磁力的磁性矿物为主,剩磁携带者主要是磁铁矿类矿物,但同时存在少量赤铁矿和磁赤铁矿等。钻孔191~206、232~248和292~308 cm记录的剩磁磁倾角出现较小的负值,根据氧同位素地层学和14C测年、火山灰层年龄,计算其对应的沉积年龄分别为65.87~68.7、73.4~80.8和108.4~113.6 kaBP。其中108.4~113.6 kaBP的剩磁异常可能是布莱克(Blake)事件在南沙沉积物中的记录。     

广角反射/折射地震探测揭示的冲绳海槽地壳结构

广角反射/折射地震探测是研究冲绳海槽地壳结构与性质的有效方法。通过收集整理冲绳海槽及邻区广角反射/折射地震研究成果,对冲绳海槽地壳结构性质进行了探讨。结果表明,冲绳海槽地壳厚度较薄,绝大部分地区属于减薄的陆壳,但局部已出现洋壳;海槽北、中、南三段处于不同的构造演化阶段,地壳厚度、结构、减薄方式等存在较大差异;琉球俯冲带不同分段活动特征及构造应力场的不同是造成冲绳海槽地壳结构性质和构造演化南北差异的主要原因;冲绳海槽内洋壳局限于海槽中、南段轴部,在轴部地堑沿走向方向布设OBS测线将有助于进一步确定洋壳的存在。     

北极链接：格陵兰和Ellesmere岛的传说

虽然对洋盆进行了填图,但有必要修订、定量地重建许多地区相关的板块运动,包括北美和格陵兰之间的拉不拉多海和巴芬湾、以及相邻的北极区。拉不拉多海裂离前和张裂史一直存在争议,争议的焦点是盆地和北极洋之间的板块边界,因此需要重建拉不拉多海裂离前至张裂间的构造。格陵兰与Ellesmere块体之间几百公里的倾斜位移,暗示格陵兰是从Ellesmere分离出来的,这显然与加拿大和格陵兰前寒武和古生代地质单元沿Nares海峡井然有序分布、且基本未变形的特征相矛盾,由此我们尝试建立一个格陵兰和邻近地区晚白垩世一三叠纪间的地球动力学模型。基于详细的洋-陆边界分析、磁力、地震、重力反转（地壳厚度）、古地磁资料解释,这个模型是建立在板块构造理论基础上的立体地质观察。     

东海陆架沉积物环境磁学特征及其物源指示意义

对东海陆架69个表层沉积物样品进行了环境磁学测试,并结合重矿物鉴定和粒度分析数据讨论了其磁学特征、影响因素和物源指示意义。结果表明研究区表层沉积物中磁性矿物以磁铁矿为主,同时含有少量的磁赤铁矿和赤铁矿。这一结果与碎屑矿物镜下鉴定结果一致。根据磁学参数S–300(-300m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数)、SIRM/χ(饱和等温剩磁与磁化率之比)及SIRM(饱和等温剩磁),将东海陆架表层沉积物分为三类。第一类沉积物主要分布在西部内陆架及研究区东北部的细粒沉积区,磁性矿物含量较高,亚铁磁性矿物所占比例较小,磁性矿物颗粒细;第二类分布在中外陆架,磁性矿物含量低,亚铁磁性矿物比例相对较高,磁性矿物颗粒粗;第三类沉积物分布在研究区东部部分站位,磁性矿物含量高,亚铁磁性矿物含量也高,磁性矿物颗粒粗。沉积物整体的粒度粗细控制了磁性矿物颗粒的大小,且在以现代细粒沉积物为主的第一类沉积物中,磁性矿物含量与粉砂、黏土含量成正相关关系。S–100-SIRM(-100m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数-饱和等温剩磁)散点图显示,东海陆架大部分区域沉积物磁学特征与长江沉积物一致,表明物质来源于长江;研究区东北部受到黄海沿岸流搬运来的黄河物质的影响磁学性质呈现出黄河物质特征;闽浙沿岸部分站位受到人类活动及瓯江物质的影响。     

现代黄河三角洲北岸YRD-1101孔岩心磁性地层学

对渤海南岸黄河三角洲地区200.30m的YRD-1101钻孔进行了系统的岩石磁学和古地磁学研究。岩石磁学研究表明沉积物中主要载磁矿物是碎屑磁铁矿,部分样品含有少量铁硫化物和赤铁矿;古地磁学研究结果揭示了早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)位于该钻孔123.33m处,同时,发现在松山负极性时记录了不完整的奥尔杜威(Olduvai)正极性亚时(191.78~200.30m);根据沉积速率推测该孔底部200.30m的年代为1.885Ma。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海湾南岸黄河三角洲第四系地层的划分和对比提供了新的依据。     

俯冲带水圈-岩石圈相互作用研究进展与启示

俯冲带系统是研究地球水圈-岩石圈相互作用的天然实验室。俯冲板片所携带的水进入俯冲带系统,显著影响俯冲板片上地幔蛇纹石化程度、岛弧岩浆活动以及俯冲带地震机制等构造动力学过程。沿着环太平洋俯冲带,由主动源地震探测得到的板片含水量结果可以很好地解释区域相关地震观测,同时由被动源地震探测到的上地幔低速异常区域都与俯冲板片断层发育区相一致。多道反射地震探测与数值模拟都揭示了俯冲板块正断层广泛存在,可穿透莫霍面,深度可达海底下至少20 km。俯冲板块正断层为流体进入地壳与上地幔提供了重要通道,导致上地幔蛇纹石化程度达到1.4%,甚至更高。在洋壳俯冲过程中,随着温压增加,在不同深度脱水形成不同性质流体与地幔反应。通过俯冲带流体包裹体和交代成因矿物等的研究发现水岩相互作用广泛存在。本文旨在回顾俯冲板片含水量探测及水岩相互作用研究,简述近年来取得的重要进展以及对将来相关研究的启示。     

洋壳蚀变过程中锂同位素行为研究进展

洋壳自洋中脊形成到俯冲进入地幔之前,与流体（如海水和热液流体）在海底表面及洋壳内部可以发生广泛的水-岩相互作用,通过对洋壳蚀变过程中元素迁移和同位素分馏行为的研究,可以帮助我们认识海底热液循环系统,探究地球表层和深部的物质及能量流通。锂（Li）元素对流体活动敏感,在很多地质过程中（如风化作用、海水及热液蚀变等）同位素分馏显著,因此其含量和同位素比值变化可以记录洋壳蚀变过程中的重要信息。但由于蚀变洋壳的直接测试数据仍很匮乏,已有的Li元素和同位素数据解释存在较大争议,导致关于洋壳蚀变过程中Li元素迁移和同位素分馏的机制尚未达成共识。本文主要汇总了近年来针对大洋钻探获取的基岩岩芯Li同位素行为研究资料,探讨了在玄武岩蚀变和深海橄榄岩蛇纹石化过程中影响Li元素迁移和同位素分馏的主要因素（如蚀变温度、蚀变流体的化学组成、水-岩比值、次生矿物沉淀等）,并进一步提出近期工作可以在以下方面加强：(1)继续完善Li储库和提高分析测试精度;(2)进行不同空间尺度下的Li同位素研究;(3)关注动力学分馏对高温蚀变过程中Li同位素行为的影响;(4)开展Li同位素与其他同位素体系的联用。     

元谋盆地晚新生代地质研究的新进展

“川滇南北构造带中段晚新生代地质研究”项目，从选择最佳地质剖面入手，对元谋盆地茂易－马头山剖面进行了详细的地测量，编录和多学科综合研究。作者对剖面的岩石地层学，生物地层学，磁性地层学，重矿物和岩相古地理的主要特征了简要的总结；并对第四纪下限（Ｎ／Ｑ界限）的各种标志进讨论。在此基础上确定了元谋盆地第四纪下限为２．４８ＭａＢ．Ｐ．左右，并对该盆地第四纪地层进行了划分。作者认为过去对元谋盆地第四纪地层划