现阶段地壳构造分区及其成因的初步探讨

近年来获得的大量地球物理资料以及地球深部构造作用的动力学条件的初步研究结果,提供了从构造力学观点考虑深部地质特征,进行地壳构造研究的一种新的可能。据此,我们拟在本文内对现阶段地壳构造分区问题做初步的探讨。地壳构造的分区应由其组成成分、结构和形变分析入手,进而结合对构造作用影响的深度和广度以及构造运动过程的分析进行探讨。     

河南鹤壁地区地幔包体特征及内部NAMs的含水量研究

地幔包体作为研究岩石圈深部过程的直接对象,其内部"名义无水矿物"(NAMs)的地球化学和含水量特征,以及所在的地质背景、产出位置等为揭示岩石圈地幔演化提供了重要途径。河南鹤壁位于华北活化克拉通与稳定克拉通之间的过渡带上,区内出露的超基性、基性岩体中含有丰富的地幔包体,为研究过渡带中上地幔的温、压条件及含水量特征等提供了重要的窗口。本文通过EMPA和Micro-FTIR手段,对地幔包体中NAMs的主量元素和红外吸收光谱进行观测,利用各种地质温压计以及Beer-Lamber含水量分析方法对这些数据进行处理,得到了不同深度来源的地幔包体当时所处的温、压条件,地球化学属性以及内部NAMs所对应的含水量等信息,为研究鹤壁地区与世界各地不同地质背景下NAMs的含水量差别以及NAMs的含水量与地球化学元素之间的相关性提供了重要线索。     

深部探测揭示壳幔结构及其资源能源效应——“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑特邀主编寄语

地球深部结构变化、物质以及能量交换等地球动力学过程,是地球系统最主要的动力来源,诱发地表地貌变化、剥蚀、沉积作用和环境变迁,以及地震、滑坡等自然灾害,控制化石能源和地热等自然资源的分布,是理解成山、成盆、成岩、成矿、成藏和致灾等过程成因机制的核心。为探索中国大陆深部结构和资源能源效应,在党中央“向地球深部进军”的号召下,中国地质调查局于2016年开始设立了深部地质调查工程。工程以抢占大陆基础地质研究国际制高点,引领深部地质研究前沿为宗旨,选择我国资源、能源重要基地,重大地质边界和关键构造单元,开展了地球物理为主的深部探测和综合研究。获取了华南陆块等重要地质单元岩石圈精细结构,研究了班公湖—怒江缝合带重大地质边界性质及空间展布,在松辽盆地、西北盆山结合带等地发现和提取了一批与深部成矿、成藏和清洁能源有关信息。为进一步推动地质调查向深部进军,促进从二维地表地质调查到三维空间地质调查的转变,《地球学报》组织了“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑。本专辑集中报道了深部地质调查近三年取得的部分阶段性进展和成果,主要聚焦深部地质调查在揭示地球深部结构,及其对浅部构造和资源能源的控制,服务地球深部探...     

地质流体热力学性质的蒙特卡罗模拟

地质流体的热力学性质对研究它们在各种地质作用中的地球化学行为起着十分重要的作用。研究地质流体的传统方法有实验方法和经验、半经验模型方法。这些方法的应用范围一般只能涵盖整个地球温压条件中极为有限的区间。新兴的计算机模拟提供了研究地质流体的第三条途径 ,即通过“计算机实验”的方法 ,模拟极限温压条件下地质流体系统的热力学特性和微观性质。与传统方法相比它有优越性 ,且越来越受到地球化学家们的重视。蒙特卡罗法是流体计算机模拟的主要方法和手段之一 ,吉布斯系综法的提出 ,又显示出用蒙特卡罗法在研究物质相平衡和相变特性方面特有的能力。近来 ,人们把蒙特卡罗法应用于地质流体的研究 ,已取得了一些可喜的成果。但是 ,目前在地质研究中蒙特卡罗模拟大部分还局限于相对简单的系统 ,对于成分较复杂的系统 (特别是含水混合物 )的研究还有许多工作要做     

深部找铀及湘南-桂北地区深部找铀潜景分析

概述了国内外深部找矿的研究成果,指出深部找矿是当今发展的趋势。国内外重大矿产的成功发掘,其深度均在千米以上,铀矿化垂向分布深度可达4 km以上。综合介绍了国内外勘查深大矿床的特点和条件,认为岩石-构造条件是深部矿化定位的重要因素,复式岩体、成矿系统的垂向变化、构造地球物理-地球化学异常模型是深部找矿的关键依据。综述了中国南方湘南—桂北地区深部找铀的有利地质构造条件和潜力,成矿流体是该区铀矿化的根源,白垩—第三纪重大地质事件是该区深部铀成矿的重要前提,重大地质事件引发的NE-NNE,NW向深大断裂及断陷盆地是铀矿化赋存的重要场所和勘查靶区。在已知铀矿田、成矿带勘查范围基础上,在该区进行深部探索将会获得重大突破。探讨了湘南—桂北地区深部找铀的勘查思路和方法。     

青藏高原的形成和演化机制

青藏高原是地球上最高大和最雄伟的年青隆起区。对于它的形成和演化机制,一直是国内外地质和地球物理学者注意的问题之一。 近十年来,人们认为青藏高原的形成是由于相距千里之遥的印度板块向北漂移并与欧亚板块碰撞的结果。然而,根据作者对喀喇昆仑和喜马拉雅等地的野外考察及其深部地球物理资料的研究,提出青藏高原原来是一个统一的前震旦纪陆壳区,后经震旦纪以来多次的拉开和挤压碰撞而形成的新观点。这种拉开和挤压的运动方式,是深部鳗隆和慢拗的分异作用引起的。     

高温水基钻井液研究及应用进展

向地球深部进军是我国必须要解决的战略性科技问题,深部钻探是精准探测地球深部的直接手段。随着探测地球深度的增加,深部钻探工程面临着更加复杂的高温高压钻进环境,对高温钻井液的性能提出了更高的要求。近年来,高温钻井液取得了快速发展,国外的高温钻井液抗温能力已超过260℃,而国内高温钻井液技术也在加速发展,目前仍以“三磺”、“聚磺”体系为主,抗高温能力在240℃左右。本文在对比国内外高温水基钻井液进展的基础上,分析总结了国内外主流高温处理剂及高温水基钻井液的种类、功能与工程应用情况,探讨了其在工程应用中存在的问题以及未来的技术发展方向等。提出了未来国内深部钻探高温钻井液面临的关键问题及优先发展方向,主要有研制与优化耐260℃以上高温的处理剂与钻井液体系、开发配套耐高温仪器与系统、控制经济成本以及保护生态环境等方面,将为我国未来实施的万米深地钻探工程奠定技术基础。     

塔里木盆地西克尔中奥陶统礁滩相储层成岩特征与系统划分

通过对塔里木盆地西克尔地区中奥陶统生物礁滩成岩作用方式、成岩演化序列和相对应的地质作用产物、组合及稀土元素和碳、氧、锶稳定同位素地球化学特征综合研究,按"水文体制"将生物礁滩地层划分为不同成岩阶段的近地表海水-海源地层水、大气淡水、温压水和油田卤水4个成岩系统。各成岩系统流体来源、性质、水-岩石相互作用过程及其对储层的影响各不相同,其中与储层发育密切相关的成岩体系和成岩方式主要为:古表生期大气水成岩系统的岩溶作用、再埋藏成岩阶段温压水成岩系统和油田卤水成岩系统的深部溶蚀和各期构造破裂作用。     

造山带榴辉岩的变质作用P-T-t轨迹研究进展

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重要课题,也是揭示造山带构造演化的一个重要途径。造山带榴辉岩作为高压-超高压变质岩中的一类典型代表,常保留多个变质阶段的矿物组合,较完整地记录了造山带演化的关键信息,是反演P-T-t轨迹的理想样品。根据详细的岩相学观察和矿物成分分析,能识别出榴辉岩不同变质阶段的矿物组合。在此基础上,选取合适的地质温压计或采用相平衡模拟,可获得岩石相应变质阶段的温压条件(P-T)。如何获得多阶段变质年龄(t)和如何匹配变质作用的温压条件和年龄信息,是反演榴辉岩P-T-t轨迹的两个关键问题。本文针对榴辉岩中的锆石、金红石、榍石和褐帘石这四个适用于U-Pb定年的副矿物,从结晶条件和封闭温度等角度评估它们可能记录的年龄信息。结果表明,受限于结晶的温压条件或结晶后的改造作用,单种矿物定年难以获得多阶段年龄,一些实际研究中需要采用多种矿物或多个同位素体系实施定年分析。对于将副矿物从岩石中分选出...     

根据汪清橄榄岩包体推导上地幔流变学状态初步研究

运用幔源橄榄岩包体的辉石地质温度计、地质压力计、橄榄石变形显微构造地质应力计以及橄榄石的高温流动律实验资料,计算上地幔的流变学参数是近年来探索上地幔流变学状态的一条新的途径,也是在地球物理手段之外研究上地幔状态的一个值得注意的进展^[1-4]。     

大陆深部地壳研究中的地质──地球化学方法概述

迄今为止，地球物理方法一直是研究深部地壳结构的重要方法，这种方法主要是利用岩石的物理性质来推测深部地壳的物质组成，地壳的分层及分层界面性质。随着近年来研究发现许多依据地球物理资料和地表地质确定的深度超过1500m即定目标都未得到深钻或超深钻的证实（肖庆辉，1993），这种结果在地学界引起很大反响。从另一个意义上，由地球物理方法确定的地壳仅反映其终态，而对复杂的地壳演化方面尚显不足。深钻和超深钻方法近年来已成为探测深部地完结构的一种重要方法，它可以直观的研究深部地壳的岩浆作用、构造作用、成矿作用，也是研究…     

河南桐柏刘山岩铜锌矿带深部找矿前景分析

刘山岩铜锌矿带位于东秦岭造山带之北秦岭褶皱带核部。矿体赋存于硅质—钠长石岩层中。自矿体中心向边缘存在黄铁矿—黄铜矿—方铅矿—重晶石—石英的相对矿物分带。经矿带物化探资料的综合研究认为,深部及外围有较大的找矿空间。文章从地质背景、成矿作用及地球物理、地球化学特征分析入手,对深部找矿前景作出了判断,以期为在刘山岩矿带及攻深找盲有所突破。     

"深部地质作用及战略性关键矿产"专辑特邀主编寄语 ——深部过程与地表响应

"向地球深部进军是我们必须解决的战略科学问题"是习近平总书记提出的重要论断,也是国家对地学工作者提出的新要求.深部地质作用地球行星作为载体在太阳恒星系统及其更大尺度空间综合作用的结果.从短周期的月球-地球作用的潮汐,到地球-太阳作用的四季更替,再到较大尺度的冰期-间冰期更替,乃至更大周期,无一不影响到地球自身,诸如膨胀-收缩,海平面升降,活火山爆发与宁静,成灾-成矿/成藏,生存环境的毁灭与再造,深刻地影响着我们地球家园的生态环境.战略性关键矿产多受控于深部地质作用.金刚石产在金伯利岩-钾镁煌斑岩-橄榄玄武岩中,新能源矿产铀矿产于深源断裂控制的火山岩或砂岩中,锂-铷-铯和铌-钽-锆-铪等稀有金属多产于深源流体控制的伟晶岩中,金、银、铂族元素、钴、铼等稀贵金属多受控于深源流体,稀土元素多产于深源的碳酸岩-碱性杂岩中.这些矿产大多数对于新兴产业是必不可少的原料.同时,深部地质作用及其浅部产物是人类认识地核-地幔物质组成的窗口.战略性关键矿产历史性地将深部地质作用研究的重任交给地学工作者.近年来,多家科研单位、高等院校和地勘单位对深部地质作用及相关的战略性关键矿产开展了地质调查和科学研究,在金伯利岩、钾镁煌斑岩、玄武岩等深部地质作用和金刚石、贵金属、铀矿、稀土稀有稀散矿产等成矿作用等方面取得了一系列新进展.为了更好地推动深部地质作用和战略性关键矿产相关的学术研究和应用转化应用,服务国家需求,《地球学报》组织了"深部地质作用及战略性关键矿产"专辑,服务于深部探测和战略性关键矿产(金刚石、铀矿、稀土-稀有-稀散-稀贵金属)相关研究和勘查工作的专家、学者.     

高温高压条件下深部煤层气吸附行为

为了对深部煤层吸附特性进行分析,以鄂尔多斯盆地东部主要煤层为对象,展开 4 组不同温度条件下煤样的高压等 温吸附实验。从温度、压力、煤级等地质要素方面入手,研究较高温压条件下煤样的吸附特征。同时,通过对比分析各地 质因素对吸附行为的影响,比较深部煤层吸附行为与浅部煤层吸附行为的差异性。结果表明:深部煤层的吸附特性主要受 温度、压力的控制;高温条件下煤样对 CH4 的吸附量大大减少,且煤级、煤岩显微组分、灰分产率以及水分含量对吸附性 能的影响已明显小于浅部煤层,温度、压力成为控制吸附量的决定因素。在 100°C条件下,吸附量到达某一压力后随着压 力的增大煤样吸附量下降,分析认为由于在此温压下,随着压力的增加,吸附相与游离相气体的密度差逐渐减小,超临界 吸附已不再符合 Langmuir 等温吸附模型。     

潘集矿区深部现今地温场特征及其构造控制

潘集矿区深部勘查区是淮南煤田未来主要的接替资源地,但煤炭深部开采必然会面临严峻的地热地质问题,而前人对该区的研究多局限于浅层地温资料的预测评价,制约了对深部地热条件的认识。为此,此次依据潘集矿区深部最新的地面钻孔井温测井数据,结合浅层地温和井下巷道岩温测试等相关地质资料,研究该区现今地温场特征,并从多方面分析地质构造对该区地温场的控制作用。研究成果表明,在垂向上地温与深度呈较好的正相关关系,地温梯度整体上随深度的增加而递减;平面上地温梯度介于20.9~36.2℃/km之间,平均值为26.7℃/km,总体上呈由潘集背斜核部向两翼和外围逐渐降低的趋势。该区现今地温场主要受潘集背斜的构造控制,导水断层也是该区局部地温异常的主要原因之一,岩浆岩的放射性生热作用也在一定程度上影响煤系岩层的生热结构。     

从构造运动谈地质年代表的划分方案

地球的发展进入“地质时期”以来,岩石圈(首先是地壳)、大气圈、水圈和生物圈等外部圈层,相继形成并在内外动力作用下不断演化。这种演化过程,以不同程度和不同形式保留在不同时期形成的地质体上。我们正是通过对具体地质体的研究,从中抽象出它们形成的相对顺序和时限概念,逐步建立起地质年代表。因此,随着研究的深入,地质年代表也将不断被补充和修正。一般说来,前寒武纪地层受后期改造较强烈,地质年代表的这一部分就有着较大的分歧和争论,世界各地的地质学家提出过多种划分方案。     

地质作用中的流体形成演化及成矿作用

许多事实已证明地壳和地球深部存在大量的流体，它在所有地质过程中都扮演了重要角色。文章围绕岩浆、伟晶岩、变质作用及沉积盆地流体的形成机制、地质过程中流体作用以及流体研究中存在的问题等方面展开了讨论，提出地壳构造、岩浆作用与流体有着密切的关系。流体研究不但可以揭示地壳乃至地球深部的各种作用，系统剖析流体形成演化与成矿关系，而且对研究地幔对流、地球不同圈层流体的交换方式等均具有重要的理论和实际意义。     

论深部地质研究中的变质地质学方法

深部地质研究通常与地球物理相联系。实际上，地球物物理方法所确定的仅仅是地球内部的不均匀层及壳幔界面的几何形状和地球物理参数。解释壳幔成分，各个不同层面物质的物理状态，性质及已经或正在进行的地质作用应是变质学的一项重要任务。因此，深部地质研究应是地－地球物理综合调查研究的迂程。近十上来，深部地质研究迅猛发展。全球地学断面（ＧＧＴ）测量和深部大陆科学钻探构成当前深部地质研究的两个重要发展方向，代表了当     

名义上无水矿物的原位高温分子光谱

名义上无水矿物(NAMs)是深部地球的主要物相,是构成深部地球最主要的水储库。过去的几十年里,人们对地球深部水的分布及其对矿物乃至岩石系统的宏观效应的认识取得了长足进展,但是对水效应微观机制的关注较为欠缺。分子光谱是联系固体宏观性质和微观过程的重要手段,而且原位高温分子光谱实验能够直接测量矿物在地球深部温度下的电子吸收、分子振动和转动。本文按照波谱频率的高低,主要介绍了原位高温分子光谱在研究名义上无水矿物中的应用:研究地幔的辐射传热,地球深部温度下NAMs中水的状态,以及地幔的热力学性质。旨在让更多的学者能够在分子级尺度上认识深部地球性质和动力学过程。     

福建沿海地区地震与深部构造关系的研究

本文论述了福建沿海地区区域活动构造、深部构造与地震的关系。区域活动构造是深部构造的表部体现,而活动构造的活动方式与强度的体现形式之一就是产生地震,它们三者之间具有内在伴生的关系。了解一个区域的深部构造特点只有借助于地质及一些地球物理方法来综合确定。经分析,本区域地有生的真正原因具有特殊的大地构造背景和岩石圈动力学环境。