天山山脉剥露程度与矿产保存关系初探

成矿后含矿地质体的剥露程度与矿体的保存关系是矿床学研究的疑难问题之一.利用中酸性侵入岩体的出露程度, 结合磷灰石裂变径迹测试结果及现今发现的矿产展布特征, 探讨天山山脉剥露程度与内生金属矿产保存之间的关系, 进而为区域找矿提供理论指导.统计结果表明, 北天山西段的依连哈比尕尔山、中段的博格达山和西南天山山脉皆缺乏大面积分布的深成侵入岩, 已经发现的内生金属矿产较少, 且以中低温的矿床为主; 北天山南部的觉罗塔格地区、中天山和南天山东段都大面积出露中酸性岩体, 已经发现了大量大型-超大型规模内生金属矿床, 以中高温成矿为特征; 综合分析已有的磷灰石裂变径迹测年结果统计显示, 北天山西段的依连哈比尕山、中段的博格达山和西南天山中生代晚期开始隆升, 新生代25 Ma以来隆升强烈; 北天山南部、中天山以及南天山东段山脉从侏罗纪早期就已经开始隆升而接受剥蚀, 新生代隆升较弱.结合现今山脉的地质背景、内生金属矿产展布特征、山脉隆升时间及其现今地貌特征推测, 北天山西段的依连哈比尕山、中段的博格达山和西南天山山脉由于剥蚀时间短, 因而其剥蚀程度相对较低, 地表仍出露表壳的沉积-火山岩系, 以中酸性侵入岩体为代表的深成岩体由于剥蚀量不够而还没有出露于地表, 地表出露低温的内生金属矿产; 北天山南部、中天山以及南天山东段山脉开始隆升时间早, 新生代隆升弱, 因而总体上剥蚀量、剥蚀程度大, 表壳岩系已经剥蚀殆尽, 广泛出露深成侵入岩体, 与中酸性岩体侵位有关的中高温矿产广泛展布.为此, 进一步指出了在天山山脉不同构造分区内应该着重寻找不同类型、不同成矿温度的内生金属矿产, 推测西南天山具有较好的找矿远景空间, 并认为山体剥露程度的差异是造成所谓"大矿不过国界"的主要原因之一.      

西天山山脉多期次隆升-剥露的裂变径迹证据

磷灰石的裂变径迹法已经广泛地应用于限定山脉的隆升剥露历史研究。天山山脉的隆升历史一直存在争议,西天山山脉的构造隆升研究则相对更为缺乏。野外系统采集三个横穿西天山察汗乌苏山剖面的花岗岩、火山岩等样品,挑选磷灰石开展了裂变径迹测试分析工作。测试结果表明,西天山可能存在多期次的构造隆升事件;进一步利用实测的磷灰石裂变径迹年龄数据和径迹长度,开展了磷灰石的温度时间反演模拟研究。模拟结果结合区域性的地质资料分析推断,西天山山脉自中生代以来存在4个阶段构造隆升剥露事件,分别为:三叠纪末—早侏罗纪(220～180Ma)、侏罗纪中期(170～140Ma)、白垩纪中期(110～80Ma)和晚新生代(24Ma以来)。     

龙门山冲断隆升及其走向差异的裂变径迹证据

大量的低温年代学研究用来讨论龙门山晚新生代的隆升,但很少涉及其走向差异和中生代隆升。本文分别沿龙门山北、中、南段3条剖面进行了锆石和磷灰石裂变径迹测试,结合已有的热年代学数据,以期揭示整个中-新生代期间龙门山隆升历史及其时空变化。中生代以来,龙门山主要有印支期(约200 Ma)、早白垩世末(约100 Ma)、早新生代(65～30 Ma)以及晚中新世(15～9 Ma)等或快或慢的冷却事件,总体上经历了中生代至早新生代的缓慢冷却和晚新生代快速冷却2个阶段,快速剥露开始于15～9 Ma,剥蚀速率由早期的0.1 mm/a增加到0.15～0.3 mm/a左右,局部可达0.9 mm/a左右。走向上,龙门山北段相对偏小的锆石裂变径迹年龄和相对偏大的磷灰石裂变径迹年龄反映其在中生代较中、南段隆升更快,而裂变径迹年龄总体上从北段向中、南段减小,表明中、南段在新生代发生了更快的隆升。倾向上,多种热年代学数据显示新生代期间在北川断裂和彭灌断裂两侧存在明显的差异剥露,这种差异在中、南段表现比北段更为突出。龙门山晚新生代快速隆升和剥露是青藏高原区域隆升背景上叠加的冲断活动所致,而非下地壳流动驱动。     

中－新生代龙门山的差异隆升

通过对采自龙门山南段、中段和北段花岗岩与砂岩样品中的磷灰石、锆石的裂变径迹年龄的分析,发现中生代以来龙门山的隆升在走向上存在分段性,在近东西方向上存在分带性。从松潘－甘孜褶皱带→龙门山冲断带→川西前陆盆地：松潘－甘孜褶皱带整体发生区域隆升,裂变径迹年龄与高程呈正相关关系;在龙门山冲断带,裂变径迹年龄与高程呈负相关关系或无关,说明冲断层在隆升过程中起主导作用;在川西前陆盆地,样品随埋深发生部分或全部退火。茂县－汶川断裂两侧锆石裂变径迹年龄差异明显而磷灰石裂变径迹年龄无明显差异,显示茂县－汶川断裂以西地区在38～10 Ma发生过更为快速的隆升;北川断裂两侧磷灰石裂变径迹年龄差异明显,表明北川断裂以西地区在10～0 Ma发生过快速隆升。从走向上看,从龙门山北段向南段,锆石裂变径迹年龄呈逐渐增大的趋势,这可能意味着印支末期或燕山早期,龙门山北段发生了更快的隆升;而磷灰石裂变径迹年龄总体上从龙门山北段向中段和南段呈递减趋势,反映新生代期间龙门山中、南段隆升更快。     

西天山白垩纪隆升-剥露的裂变径迹证据

白垩纪的隆升-剥露事件在新疆不同构造单元广泛发育。本文主要是通过磷灰石裂变径迹测年技术,结合温度-时间热模拟反演的研究,探讨西天山北段和中段白垩纪的隆升-剥露过程。17个样品分别采自西天山北段的博罗科鲁山、依连哈比尔尕山以及西天山中段的独库公路附近的花岗岩体。裂变径迹测试结果显示,样品的径迹年龄介于45.4±3.2~81.6±4.9 Ma,平均径迹长度介于12.62±0.17~13.53±0.14μm之间。进一步根据温度-时间的模拟结果推断,西天山北段和中段在晚白垩世都经历了快速隆升-剥露过程。在时间上,西天山北段样品记录的快速隆升的时间主要集中在50~70 Ma之间,西天山中段样品记录的快速隆升时间集中在70~90Ma之间。结合相应的地质证据,认为从晚白垩世开始,西天山地区开始出现差异性的隆升剥露过程,伊犁盆地从早中白垩世隆升剥蚀状态转变为晚白垩世接受沉积,其两侧山脉继续处于快速隆升剥蚀的状态。导致这种隆升-剥露事件的动力学机制是受多因素综合控制的,印亚碰撞的远程效应可能是该期事件的主要动力来源,但天山不同地段的热-流变性质的差异性及不同块体之间的相互作用是导致差异性隆升-剥蚀的主要因素。     

中新生代南北天山差异性抬升历史的磷灰石裂变径迹证据

堆积于天山山前坳陷内部的巨厚新生代地层不仅记录所在沉积区的热历史信息,还记录了物源区的信息。本文选择天山南北两侧山前坳陷中3条地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试和部分样品的热历史模拟分析,来揭示上新世以来天山在南北方向上隆升过程的差异性。采样剖面的选取较前人更加靠近前陆盆地方向,样品所在地层年代更新。结果显示,东秋里塔格背斜剖面中的样品记录了中天山、南天山和背斜区分别在55~65Ma、20~25Ma和5Ma经历了构造隆升。玛纳斯背斜剖面中的样品记录了北天山的三次构造隆升事件分别发生于55~65Ma、20~25Ma和5Ma,其中距今5Ma为玛纳斯背斜带起始隆升的时代。结合前人在相同区域的研究成果,分析得出天山的不同部分经历了不同的构造演化历史,自150Ma以来经历了三期差异性隆升。中生代时期(150~125Ma)表现为山体整体抬升,中生代晚期-新生代早期(100~50Ma)北天山明显早于南天山开始构造隆升,新生代以来(~50Ma)的构造运动以向前陆盆地方向扩展为特征,而隆升起始时间南北差异变小。虽然在南北方向上天山山体隆起时间上存在明显的差异,但是中新生代以来山体物源区的剥蚀速率大体相同。因此,隆升起始时间与隆升量之间并不存在必然的定量关系。天山的不同块体具有不同的构造演化历史的事实提示在研究大范围构造隆升作用时,应将构造作用作为一个过程来对待。变形在传递的过程中,在时间和空间上存在一定的滞后现象。     

中、新生代天山隆升过程及其与准噶尔、阿尔泰山比较研究

根据穿越天山地质剖面观察、系统裂变径迹(FT)测年年龄与热演化模拟结果分析,并综合前人研究结果,天山陆内造山带中、新生代主要经历2次明显的隆升事件,分别为晚侏罗世—早白垩世和中新世以来(25~0Ma)。从天山地区磷灰石FT年龄结果来看,主要记录了早期隆升年龄,但热演化模拟结果显示普遍经历了中新世以来的快速隆升。在天山北缘从盆山边缘的近25Ma开始隆升到前缘带的现今活动,表明天山陆内造山带在隆升的同时还逐渐“增生”扩展。系统研究和分析表明,东西准噶尔和阿尔泰地区则主要记录了晚中生代以来的持续隆升过程,新生代构造活动不明显或强度相对天山要弱。上述事实表明,天山及其中亚地区新生代的陆内活动是受喜马拉雅碰撞与青藏高原隆升的影响,具有向北渐弱的特征。     

东天山地区中—新生代隆升-剥露过程:来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对西天山及邻区以及阿尔金断裂带进行了大量中—新生代隆升-剥露的研究工作,但对东天山地区的研究工作很少。天山造山带中—新生代期间的隆升-剥露过程是否具有均一性,目前仍没有确切的认识。为了获得东天山地区中生代以来的隆升-剥露信息,对吐哈盆地东南缘雅满苏地区磷灰石裂变径迹进行了研究。研究表明,在不同构造位置采集的花岗岩、砂岩、火山岩样品年龄集中分布在81~53Ma,样品年龄记录了东天山地区晚白垩世—古新世发生的冷却事件。磷灰石裂变径迹平均长度为13.60~14.36μm,接近于磷灰石初始径迹长度约14.5μm,表明径迹形成后没有发生过明显的退火作用。根据地温梯度计算得到东天山晚白垩世以来的平均隆升速率约为4.31×10-2 mm/a。进一步的热史模拟表明,晚白垩世—古新世(80~50Ma)期间东天山地区经历了一次隆升-剥露事件;始新世以后(50 Ma),东天山地区地壳处于稳定状态,东天山隆起带现在的构造面貌基本继承了中生代的特征。     

秭归盆地中新生代构造-热演化的裂变径迹约束

通过磷灰石裂变径迹年龄的测定以及时间-温度热历史的反演,揭示了秭归盆地中新生代构造-热演化过程。结果表明:秭归盆地自120 Ma左右开始缓慢隆升,主要经历了3个强烈的隆升阶段:(1)晚白垩世100~80 Ma开始强烈隆升,是燕山期造山运动在该地区作用的结果,也可能是黄陵背斜晚白垩世强烈抬升向西延伸的响应;(2)晚始新世40 Ma的强烈隆升,可能是印度板块和亚欧板块碰撞初期作用的远程响应;(3)中新世中期到末期10~5 Ma的强烈隆升,是青藏高原东部边界向东扩展及亚洲季风气候变化的响应。秭归盆地内部自白垩纪以来一直隆升剥蚀,展现出与盆地边缘构造-热演化的差异。通过与黄陵背斜东部的当阳盆地构造-热事件的对比,暗示了黄陵背斜在晚白垩世已隆升剥露至地表,分割了两个盆地。晚侏罗世—早白垩世,秦岭大规模挤压变形逆冲推覆构造作用使得米仓山—汉南隆起和黄陵背斜地区成为中上扬子地区磷灰石裂变径迹年龄相对最大的区域,江南—雪峰陆内造山作用向西北方向的扩展使得湘鄂西地区向川东地区磷灰石裂变径迹年龄具有整体变年轻的趋势。晚白垩世以来太平洋板块俯冲挤压效应使得川东褶皱带周缘及川东北磷灰石裂变径迹年龄自南东向北西方向减小,江汉盆地、当阳盆地及龙泉山以西记录的年轻的磷灰石裂变径迹年龄则与青藏高原隆升及其向南东方向构造逃逸的挤压作用和亚洲季风等气候变化的影响有关。     

西天山隆升-剥露过程初步研究

天山造山带是在古生代造山基础上,在新生代由于印亚碰撞的远程效应而陆内再造成山。本文主要用磷灰石裂变径迹测年分析来限定西天山的隆升-剥露过程。野外系统采集西天山山脉及其伊犁盆地钻孔中的样品,挑选磷灰石进行了裂变径迹测试分析工作,着重开展了磷灰石的温度-时间反演模拟研究。根据温度-时间模拟结果推断,西天山在中新生代期间共发生了3期次的快速冷却作用,分别为早侏罗纪(200～180Ma)、白垩纪中期(115～95Ma)和新生代期间(24Ma以来);根据样品位置分析表明,西天山的隆升-剥露作用并不均一,开始于侏罗纪早期的山脉抬升范围有限,仅局限于中天山;白垩纪中期(115～95Ma),整个西天山山脉和伊犁盆地一起发生整体的抬升和剥露;新生代24Ma以来,西天山的山体块体抬升与山间盆地的断陷同时发育。     

再论祁连—北秦岭接合部位晚古生代前地层划分

依据造山带的大地构造环境、物质基础及形成时代、变质程度 ,并通过与祁连、北秦岭地层的对比 ,将祁连—北秦岭接合部位晚古生代前的地层划分为古元古界秦岭群、中元古界陇山群、震旦系—奥陶系的李子园群、葫芦河群、陈家河群 ,并建议将它们列入甘肃地层之中。     

深埋隧道地震动力响应的复反应分析

复反应法是用来分析地震动力作用下岩土体动力性质的有限元方法之一。这种方法的主要特点是引入复模量概念, 使材料的阻尼比与频率无关, 这样能更好的模拟岩土体的动力性能。本文结合在建的某公路深埋隧道, 分析了隧址区山体的地震动作用特点, 探讨了隧道埋深与地震作用强度之间的关系。     

新生代构造运动与泰山形成

通过对泰山新生代构造运动各种表现特征的分析,概括了泰山新生代构造运动的基本特征,并指出泰山新生代构造运动是在中生代泰山断凸起的基础上,泰山山前断裂北盘于新生代发生掀斜隆起的上升运动。泰山作为一个年轻的断块山,其年龄仅３０Ｍａ左右。     

吐鲁番火焰山地质遗迹特征与形成机制

吐鲁番火焰山地质遗迹以其独特的地貌、干热的气候、浓厚的西域文化,吸引着国内外游客参观旅游.通过调查分析总结,火焰山地质遗迹的形成机制与地层、地质构造、外动力等相关.     

北大巴山区鲁家坪组的厘定

根据鲁家坪组的岩性、岩相和变质程度的变化以及区域分布特征,原定义所包含的岩石内容过于庞大,混淆了岩石地层单位和年代地层单位。通过对鲁家坪组的命名地点和标准剖面所在地——北大巴山南部的陕西紫阳县鲁家坪村的鲁家坪剖面及其他剖面的详细研究,原鲁家坪组按岩性可分为三段,下段以白云岩为主;中段以厚层硅质岩为主,中段下部的硅质岩中夹磷质白云岩和灰岩,其中产小壳化石Archaeooidessp.、Protohertinasp.、Chan-celloriasp.和Hyolithids,中段上部的硅质岩中夹多层毒重石或重晶石矿层以及砂炭(石煤)和火山岩层,即以硅质岩类为主;上段以黑灰色(风化后为浅灰色)含硅炭板岩和泥灰质含炭板岩为主。根据原鲁家坪组各段岩层的岩性、岩相、岩层层序、厚度和分布范围等,原鲁家坪组的下部的厚层状灰质白云岩和硅质白云岩等与原鲁家坪组中部的厚层硅质岩及硅质板岩,以及上部的板岩和千枚岩和页岩的岩性和岩相差别较大,应从原鲁家坪组划出,暂仍称为灯影组,与三峡地区的灯影组可对比;原鲁家坪组的中上部为鲁家坪组的主体,仍称鲁家坪组。厘定后的鲁家坪组与扬子地台的下寒武统的筇竹寺组(云南)、牛蹄塘组(贵州)和宽川铺组(陕南宁强)可以对比,而与后者的主要区别在于后者的下部以黑色页岩为主、硅质岩岩层薄,而鲁家坪组下部的硅质岩特别发育,厚度大,常常夹有毒重石矿层、砂炭和火山岩等。     

米仓山构造带的应变与涡度分析

米仓山构造带东西向的断裂逆冲兼左旋走滑,西段的韧性变形较强,东段脆性为主。北东向三个主断裂带由北而南逆冲兼左行剪切,早期可能发生脆韧性变形,后期叠加了脆性变形。前震旦系基底岩系变形特征主要表现为透入性流变,碎斑结构和糜棱结构发育,镶嵌构造、S-C组构、带状构造、眼球构造为主,局部偶见"δ"和"σ"旋转碎斑以及矿物鱼。石英颗粒以亚颗粒旋转动态重结晶为主。显微特征反映岩石变形温度相当于绿片岩相。利用Fry法测定石英颗粒三维应变应变强度集中在1.35～1.60之间,显示出从北到南逐渐增强的趋势。Flinn指数K和Nadei-Hossack图解均表明应变类型为近似平面应变的拉长型。运动学涡度分析表明米仓山应变以简单剪切变形作用为主,具有由南向北递增趋势。     

新疆喀喇昆仑山奥陶纪几种三叶虫

喀喇昆仑山基本上属于地质空白区.1982年新疆地质矿产局区调大队四分队所采获的三叶虫等化石,描述了9属9种,其中5个新种,3个未定种,化石组合可以分为三个化石带:3.Lituites带;2.Ptychopyge-Chislioceras-Dideroceras带;1.Psilocephalina-Yinjiangia带.属于扬子型动物群.     

秦岭的大地构造演化

一项中瑞合作研究成果表明,中国秦岭属碰撞型造山带。秦岭是在中生代造山运动早期由华北大陆板块与扬子大陆板块碰撞而成。原存于两大板块之间的古特提斯洋在泥盆纪时即已开始消减,仅部分洋壳残余于碰撞混杂岩中。     

宁夏山区建设中的岩土工程问题

近年来 ,随着工业和旅游业的发展 ,在宁夏 ,特别是宁南低山黄土丘陵区及银川西侧的贺兰山区 ,一些不适于建筑的山坡、谷地 ,也成为建筑场地 ,随着也带来一系列与环境保护、岩土工程有密切关系的问题 ,如不慎重对待 ,妥善解决 ,必将产生十分严重的后果 ,阻碍山区建设的进一步发展。     

庐山冰川现象之观察

庐山第四纪冰川遗迹,首由著名地质学家李四光教授于1931年发现,并以专著“冰期之庐山”于1947年公布于世。此文发表后,赞称与反对者均有人在。1983年8月,作者在庐山疗养期间,从庐山地貌及其演化观点,对此问题进行了观察,草成本文以示支持李师的冰川观点。文成之后,未遑发表,现值李师百年诞辰之际,特以此文纪念恩师培养之情。