内蒙古东部晚第四纪玛珥式火山的堆积序列及喷发过程研究

随着全球火山研究的深入,地质学家在大多数火山群中均发现了特殊成因的玛珥式火山。以低平火山口和低矮锥体著称的玛珥式火山主要由具有爬升层理、平行层理、大型低角度交错层理等结构构造的基浪堆积物组成,是火山喷发演化过程研究的重要对象。近年来,在内蒙古东部的诺敏河、阿尔山-柴河和阿巴嘎火山群中也先后发现了典型的玛珥式火山及基浪堆积物。本文从野外火山地质特征着手,以火山学与火山地质学理论为指导,结合国内外玛珥式火山的研究成果,对内蒙古东部晚第四纪玛珥式火山的分布、产物和结构构造等火山地质特征进行了归纳总结,将其大致划分为3个喷发期次,分别是以基浪堆积物为主的射汽-岩浆爆发、以降落-溅落堆积物为主的岩浆喷发和以碱性橄榄玄武岩为主的岩浆溢流期次。复合火山的活动时代总体属于晚更新世,其中玛珥式火山的形成时代为晚更新世早中期。通过分析研究区的地层、火山产物和区域断裂构造等地质特征,推断射汽-岩浆爆发的深度较浅,并进一步探讨了玛珥式火山的成因机制,模拟其喷发演化过程,认为玛珥式火山与斯通博利式、夏威夷式等类型火山具有继承性演化关系。     

内蒙古辉腾锡勒草原玛珥式火山口群特征与成因

在内蒙古乌兰察布市辉腾锡勒草原上分布着上百个负地形的玛珥式火山口。它们数量多、分布密集、保存好。它们的主要特征是所有的火山口都是负地形，火山口不存在高出地表的口沿。盖层岩石碎块覆盖在火山口的斜坡和底部，火山口的边缘的小断崖也是盖层岩石。地球物理检查结果表明，被土壤覆盖的下面和火山口的斜坡上的碎块也是盖层岩石。岩芯钻探揭示了至少存在五个岩石破碎带，这表明岩浆流体没有将这些破碎带的块体胶结而是水汽地下爆炸的结果。综合分析认为，岩浆在上升过程中遇到了丰富的含水层，产生了水汽，在遇到阻挡层后积聚能量，导致地下爆炸。地表岩石的崩塌始于中心，并导致周围岩石呈楔形崩塌。较大的玛珥式火山口的形成比小的经历了更多次的爆炸。本研究认为，这些玛珥式火山口形成于同一时代，具有相同的成因。全球对玛珥式火山口的研究表明，喷出的碎屑数量是由水参与岩浆活动的量决定的。然而，对于岩浆遇到丰富水层的情况下，由蒸汽冲撞地层和地下爆炸所形成的玛珥式火山口的研究很少。本文对辉腾锡勒玛珥式火山口的研究是对玛珥式火山口成因研究的贡献。     

中国玛珥湖及其研究意义

随着全球变化研究的深入,科学家们认识到古气候变化除轨道尺度的冰期/间冰期旋回之外还存在年代际-千年尺度的高频变化和突变事件。要认知这些变化,古气候记录的时间分辨率要达到"年-年代际"。因此,寻求时间跨度长、连续性好、信息丰富的高分辨率记录是过去全球变化研究面临的主要任务之一。玛珥湖为火山射汽喷发形成的封闭湖泊,由于其独特的形成机制及水文背景,使其能够提供数万年乃至几十万年连续稳定的沉积记录,是高分辨率古气候、古环境变化研究的重要对象。中国玛珥湖得天独厚,从热带到寒温带均有分布,为系统研究中国不同气候区各种时间尺度古气候变化规律提供了理想材料。本文基于中国玛珥湖的分布及沉积特征,探讨玛珥湖沉积记录能够为古全球变化研究做出怎样的贡献,解决什么科学问题,具体包括以下三个方面的内容:(1)在轨道尺度上,精确定位现代气候在地质历史中的位置是未来最具挑战性的科学问题之一。我国热带地区玛珥湖沉积物跨越了至少4个冰期-间冰期旋回,能够为理解冰期驱动机制、下一次冰期来临、高低纬关联等关键科学问题提供多学科数据;(2)千年尺度古气候变化,其成因可能源于不同的动力学机制,是气候系统对各种外部和内部驱动因子响应的结果,因此千年震荡可能存在明显的时空差异。集成不同气候带的玛珥湖沉积记录将为理解千年震荡规律及其驱动因子做出贡献;(3)年-年代际气候变化是预测未来气候变化的基础,PAGES、IPCC以及PAGES-Asia 2K均将过去2千年来气候变化作为预测未来几十年至百年尺度上重大全球变化的背景,并为此构建全球数据体系,玛珥湖沉积特别是纹层沉积记录能够填补某些地区高分辨率数据的空白。     

玛珥湖与纹泥年代学

火山活动是影响全球变化的重要因素之一，玛珥湖和纹泥年代学是近年来古气候研究的新领域。玛珥湖由于其独特的封闭性及其物化条件，使之成为古环境变迁信息的理想载体。纹泥年代学是高分辨率研究过去全球变化的重要手段。玛珥湖的现存状态可以分为空型、湖型、沼泽型和干枯型。纹泥是某些玛珥湖中比较常见的一种沉积构造，它的形成需要一种精细的平衡。硅藻作为纹泥的一个重要组成部分，对光量、温度和各种无机盐反应敏锐，具有重要的古环境意义。能否制作完好的沉积物薄片是纹泥年代学成功与否的关键，本文对纹泥年代学的具体操作方法做了扼要介绍。中国有广泛的火山分布，其中不乏玛洱湖的存在，对之进行详细研究，不仅可以获得可与黄土、冰芯和深海岩芯相媲美的古气候序列，而且可以解决古气候学中某些难题。     

玛珥湖高分辨率古环境研究的新进展

玛珥湖的形成机制和特点不同于一般的火山口湖,其特有的沉积环境是发育和保存高分辨率气候记录的理想场所。近年来国外的玛珥湖研究在解决一些重要的古气候问题方面显示出巨大潜力。中国玛河湖分布广泛,中国科学院地质研究所最近对湖光岩玛珥湖的研究已经获得了初步成果。加强中国玛珥湖的研究,从不同地区玛珥湖的沉积物中获取高分辨率的气候变化信息,无论是对于研究东亚地区长期气候环境变迁历史,还是短期的人类活动与环境演变的关系,必将会取得非常有意义的成果。     

中国玛珥湖的时空分布与地质特征

自新生代以来 ,在亚洲东部大陆边缘的裂谷系和青藏高原内部及周边地区 ,火山活动频繁发生 ,形成大量火山和火山岩 ,在一些火山区还发育有大小不等、形态不一的玛珥湖 ,其中有的积水 ,有的干枯 ,它们集中分布于雷琼、东北、青藏高原等地区 ,跨越了热带、亚热带、温带和高寒地带。从中新世的山东山旺盆地 ,早更新世东北龙岗地区的龙湾 ,到雷琼地区中晚更新世的田洋、湖光岩等 ,几乎各个时代、各种类型的玛珥和玛珥湖都有 ,玛珥湖中的沉积物从几十米到一二百米厚度不等 ,记录了不同地区、不同时段气候环境演变的历史 ,对全球变化研究有着重要意义。     

玛珥湖与过去全球变化研究

古气候变化突变事件和气候周期的发现将过去全球变化研究推进到了高分辨率的新阶段。玛珥湖在形成和保存高分辨率气候环境记录方面具有独特的优势,玛珥湖研究所取得的重要成果也显示了在过去全球变化研究方面的巨大潜力。简要回顾了玛珥湖的研究历史,从纹层、年代学、多学科多指标综合研究等方面概括了国际玛珥湖沉积与环境研究的若干进展,并介绍了我国在玛珥湖研究方面的发展情况。     

四海龙湾玛珥湖沉积物中碱流质火山灰的来源及其意义

四海龙湾玛珥湖位于东北新生代龙岗火山区内,在玛珥湖沉积物距湖底69-70cm处分离出新鲜的火山灰,根据火山灰产出的层位、原生沉积特征、形貌和碱流质化学成分特征,属于长白山天池火山公元1199-1200年大喷发的产物,这一结果不仅表明天池火山历史时期大喷发的规模比原来估计的还要大,并且为建立千年以来四海龙湾沉积物及古气候演化的时间标尺提供了依据。     

雷州半岛玛珥湖区玄武岩的年代、地球化学特征及其意义

我国南部雷州半岛是亚洲季风影响的核心区,区域内田洋、青桐洋和九斗洋这3个干玛珥湖沉积序列可为揭示低纬地区亚洲季风的轨道尺度变化提供关键证据。查明这些玛珥湖的形成年代、基底玄武岩的地球化学组成及其风化产物特征,为进一步获得沉积序列的年代控制、揭示沉积物替代指标的古气候意义提供了基础。本研究对3个干玛珥湖基底的玄武岩进行了K-Ar测年、地球化学成分和玛珥湖周围风化剖面粘土矿物的测试分析,得出了以下结论：1）田洋玛珥湖湖盆的形成年代为0.73~0.87 Ma,首次报道的青桐洋和九斗洋湖盆的形成时代分别为0.82 Ma和0.81~1.08 Ma,它们均属于早更新世晚期到中更新世早期的石峁岭期火山射气喷发形成的。2）田洋、青桐洋和九斗洋玛珥湖基底玄武岩均属于石英拉斑玄武岩。同一时期喷发的石英拉斑玄武岩广泛分布在玛珥湖的周围,这些玄武岩风化的产物以高岭石、三水铝石以及赤铁矿为主,在降水较为充沛的时期,物理或化学风化的产物随地表径流汇入湖盆,是玛珥湖沉积的主要来源。本研究为正在进行的低纬地区更新世轨道尺度季风降水重建提供了基础。

     

湛江湖光岩玛珥湖中长链烷基二醇类化合物的检出及可能的环境意义

通过对湛江湖光岩玛珥湖现代环境介质(水体和表层沉积物)中的长链烷基二醇类化合物的定性和定量分析,检测出了一系列的长链烷基二醇化合物,包括1,13-C28、1,13-C30、1,14-C30、1,15-C30和1,15-C32.表层水体中1,14-C30相对含量最高,中层水体中1,15-C30相对含量最高,而底层水体中1,13-C30相对含量最高.推测1,14-C30主要来源于硅藻,但也不排除异鞭藻来源.1,13-C28可能同时具有黄绿藻和硅藻来源.1,13-C30、1,15-C30和1,15-C32长链化合物主要来源于黄绿藻(Eustigmatophytes),但也存在其他藻类来源.表层沉积物中长链烷基二醇化合物的分布与中层水体颗粒物各二醇类化合物的分布相似,表明湖光岩玛珥湖沉积物中长链烷基二醇类化合物主要来源于浮游藻类.湖泊水体颗粒物中二醇指数(DIX)同实测的湖泊水体温度具有很强的线性相关性,而表层沉积物中DIX一致,表明湖光岩玛珥湖中二醇指数能够用来作为水体温度的替代性指标.此研究结果为长链烷基二醇类化合物在湖泊古环境重建应用中提供了现代过程证据.     

内蒙古扎鲁特旗呼和哈德地区地球化学异常特征及其找矿意义

内蒙古扎鲁特旗呼和哈德地区水系沉积物测量异常,是一个多元素组合复杂异常,面积大,强度高,各单元素异常均具有较好的浓集中心.尤其Cu、Ag、Pb、Zn、Sn、Bi等元素呈现高度富集.该水系异常基本覆盖了一花岗斑岩体,而且岩体的分布形态与水系异常基本吻合.经对该异常踏勘,发现较强的硅化及孔雀石化、蓝铜矿化、绿泥-绿帘石化及...     

内蒙古东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格地区早—中二叠世华夏植物群的发现及地质意义

内蒙古东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格地区位于贺根山北东42°方向约240km处。在该地区首次发现了早—中二叠世地层(P1-2),其中富含华夏植物群化石,已鉴定出7属11种,可与华北板块同期植物群进行对比,时代确定为早—中二叠世。该发现为进一步认识西伯利亚与华北板块之间缝合线的位置和时间提供了重要的科学依据。据此认为两大板块缝合的时间应在早二叠世之前。     

内蒙古阿尔山中泥盆统石英砂岩大地构造意义

内蒙古阿尔山大石沟中出现一套石英砂岩,其颗粒成分石英占86%～88%,将石英砂岩和现代不同构造环境海底砂的平均碎屑矿物组合模式比较得出石英砂岩物源区为克拉通内陆块,通过QFL和QmFLt判别图解的进一步验证,物源区为克拉通内陆块。     

内蒙古阿巴嘎旗奥陶纪岩体的发现及地质意义

阿巴嘎旗格日敖包岩体位于贺根山断裂带北侧,为一个复式岩体,由石英闪长岩、花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩组成,主体为二长花岗岩。采用LA--MC--ICP--MS 锆石U--Pb 定年方法,获得黑云母二长花岗岩206Pb /238U 年龄为449 ± 3. 0 Ma,形成时代为晚奥陶世。岩石为高钾钙碱性系列,轻稀土富集,微量元素Ba、Sr、Nb、Ta 、P、Ti 亏损,Rb 、Th、U、K、Nd、Zr 等元素富集,表明其形成于活动大陆边缘环境。其形成可能与苏尼特左旗南侧俯冲事件有关。     

内蒙古东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格地区早—中二叠世华夏植物群的发现及地质意义

内蒙古东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格地区位于贺根山北东42°方向约240km处。在该地区首次发现了早—中二叠世地层（P1-2）,其中富含华夏植物群化石,已鉴定出7属11种,可与华北板块同期植物群进行对比,时代确定为早—中二叠世。该发现为进一步认识西伯利亚与华北板块之间缝合线的位置和时间提供了重要的科学依据。据此认为两大板块缝合的时间应在早二叠世之前。     

内蒙古巴林右旗三叠纪化石的新发现

巴林右旗位于内蒙古东部,地处大兴安岭南段。自１９７２年内蒙古区调二队＊＊提出相邻的陶海营子等地存在着三叠纪地层以来,大兴安岭南段三叠系的存在与否就一直有着不同的认识。在内蒙古区调二队（１９８８）进行１／５万地质填图之后,朱儒峰等（１９９２）根据发现的...     

内蒙古巴林右旗地区晚二叠世枕状玄武岩的发现及地质意义

内蒙古中部地区位于中亚造山带东南端,晚古生代古亚洲洋的闭合时间及位置一直存在争论。野外地质调查发现内蒙古巴林右旗地区发育晚古生代枕状玄武岩,为古亚洲洋的构造演化研究提供了重要线索。枕状玄武岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为256.6±2.6 Ma,成岩时代为晚二叠世。枕状玄武岩具低SiO₂(平均48.73%)、TiO₂(平均1.47%)和高Al₂O₃(平均17.17%)特征,显示亚碱性玄武岩和安山岩/玄武岩之间的过渡类型,Mg^#低于幔源岩浆原生岩浆值(68～72)。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线形态微弱右倾,呈近平坦型,与典型的E-MORB型玄武岩稀土元素配分特征相似。枕状玄武岩相对富集大离子亲石元素LILE(Rb、Ba、Th、U等)和微弱富集高场强元素HFSE(Nb、Hf等)。根据前人研究成果,结合枕状玄武岩主量、微量元素、构造环境及同位素年代学特征,认为巴林右旗地区枕状玄武岩类似于俯冲带上盘型(SSZ)蛇绿岩组成成分,是古亚洲洋板块俯冲消减过程中亏损地幔和富集地幔...     

内蒙古黑红山-园包山地区石炭纪火山岩的发现及其地质意义

内蒙古北山造山带北部黑红山-园包山地区新厘定的石炭纪白山组火山岩对研究北山地区晚古生代构造演化具有重要意义.分布于晚古生代额勒根乌兰乌拉蛇绿岩带两侧的石炭纪白山组火山岩无明显差异,该火山岩主要由玄武安山质、安山质、英安质、流纹质火山岩组成,在安山岩、英安质角砾熔岩中分别获得342±5.0 Ma、313±2.9 Ma的L...     

内蒙大青山地区黑云母花岗岩SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

大青山黑云母花岗岩主要由钾长石（45%）、斜长石（15%~25%）、石英（25%）、黑云母（5%~10%）组成。主元素SiO₂含量69.48%~72.40%,K₂O+ Na₂O含量7.74%~9.58%,K₂O＞Na₂O,A/CNK为1.0~1.17,具过铝质-强过铝质花岗岩特征;稀土元素分馏较强,REE配分型式具中等负Eu异常;微量元素在原始地幔（PM）标准化蛛网图上显示Rb、Th、K、Nd相对富集,Nb、Sr、Ti相对亏损,岩石地球化学特征与碰撞花岗岩类似。本文对大青山地区料木山黑云母花岗岩进行高精度锆石SHRIMP U-Pb定年研究,其形成时间为2430±19Ma,可能代表鄂尔多斯陆块与阴山微陆块碰撞造山岩浆热事件年龄。区域上埃达克质岩、赞歧岩、Colcepet花岗岩同位素年龄均为2470~2330Ma, 预示着这一地区在古元古代早期可能已经出现与板块消减相关的陆-陆碰撞造山带。古元古代花岗岩的岩石地球化学和同位素年代学特征表明乌拉山-大青山麻粒岩相带是一条古元古代造山带。