三角剪切断层传播褶皱在祁连山北缘断裂中的应用:以黑河口断层为例

逆冲断层运动学过程研究可为造山作用和盆地演化提供重要的信息。位于青藏高原东北缘的祁连山北缘逆冲断裂（NFT）是一条主要的边界断裂,控制着祁连山晚新生代以来的隆升变形,但对于该断裂系统的运动学过程缺乏研究。甘肃张掖西南莺落峡附近,黑河口断层（祁连山北缘断裂的一部分）穿过红沙沟并导致其阶地面错断和褶皱变形。为了研究该区域褶皱变形特征和断层运动学过程,我们首先在红沙沟区域进行了详细的野外考察并对变形的地层和阶地面进行了测量,然后通过数值模拟方法来验证褶皱模型。红沙沟保存有9级河流阶地,利用差分GPS对阶地面的高程进行了测量,同时在野外测量了部分地层的产状。多处断层剖面表明该区域变形属于基底卷入的构造类型,另外变形的阶地面在近断层处表现出明显的褶皱形态。结合阶地面变形特征以及地层的变形,三角剪切断层传播褶皱模型被初步用于该区域构造变形的解释。模型模拟得到自T5、T6和T7形成以来断层滑动量分别是 44±7m、59±10m和 164±28m;结合T6年代得到自约9万年以来该断层的平均滑动速率为 0.68±0.19mm/a,垂直分量为 0.58±0.13mm/a。根据地层与阶地变形特征,并结合模型模拟结果,我们认为祁连山山前基底断层卷入的构造中,在断层出露地表之前,断层顶端存在一个分散式的三角形变形区,区域的应力状态控制着下伏地层和上覆地貌面的褶皱变形。     

太行山红层磁学性质及古环境意义初探

环境磁学研究磁性矿物特征（磁性矿物类型、含量和颗粒大小）及其转化与环境关系,在不同地质时期古气候和古环境重建中得到广泛应用。本文将磁学方法应用于太行山中元古界红层研究,并从其磁学性质角度初步探讨太行山红层的古环境。对太行山红色石英砂岩和紫红色砂质泥岩样品进行了高温磁学和常温磁学系统测试。结果显示,太行山红层主要以硬磁性的赤铁矿为主,包含少量磁铁矿,部分样品赤铁矿是唯一磁性矿物;磁性颗粒大小以单畴为主;红色石英砂岩不同样品间磁性差别显著,反映沉积环境的不稳定性。紫红色砂质泥岩中的青灰色层表现为顺磁性特征,原因可能是紫红色砂质泥岩中的赤铁矿在后期还原环境下溶解或转化为弱磁性矿物所致,说明紫红色层并非形成于长期的水下还原环境。太行山红层中普遍存在的红色波痕和泥裂说明水环境对其有短暂影响,但是红层及赤铁矿的富集说明其长时间处于氧化环境,推断太行山红层可能形成于高度氧化的陆地环境。     

晚第四纪湖泊演化光释光测年

在过去的20年里,光释光（optically stimulated luminescence,简称OSL）测年技术发展迅速,已经被广泛应用于第四纪沉积物的测年研究中。近年来,以OSL技术为主要定年手段,利用其测年范围大、测年材料（石英和长石）丰富且易于提取等优势,在我国干旱/半干旱区（腾格里沙漠古湖、内蒙古黄旗海等湖泊）开展了一系列晚第四纪湖泊演化和古气候环境变化的研究工作。高水位湖相阶地的OSL测年结果表明,晚更新世高湖面事件发生时间在MIS 5阶段甚至更老,对基于14C数据建立的“MIS 3a大湖期”假说的年代框架提出了质疑;通过东北兴凯湖晚第四纪连续湖泊沉积物的高分辨率OSL和14C测年对比研究,从年代学机理上揭示晚更新世高湖面的年代学争论主要源自14C技术测定较老样品时的局限性,14C测年手段及易造成老于30000年的沉积物年龄的低估;来自青藏高原东北缘的秦王川盆地和东北地区兴凯湖湖岸的风成沉积也记录了MIS 3a阶段可能不存在气候湿润和高湖面事件;另外,通过对白碱湖古湖岸堤的OSL测年,建立了湖面波动过程和全新世区域湿度变化历史,揭示了季风边缘区早中全新世湿润期和中晚全新世以来逐渐干旱化的气候环境变化过程。综上所述,相较于传统的14C技术,OSL测年技术在湖泊沉积物的应用中具有诸多优势和潜力。尽管如此,OSL测年方法在实际应用过程中会遭遇一些会影响测年结果的潜在的技术问题。因而本文也从石英组分的长石污染、沉积物沉积前OSL信号的曝光程度、铀系不平衡和含水量以及宇宙射线对剂量率的动态影响等多方面,综述了水成沉积释光研究中面临的具体问题,并提出了初步解决方案和建议。     

金塔南山河流砾石特征指示的青藏高原东北缘地貌演化

青藏高原的隆升扩展不但塑造了高原及其周边的地貌,影响了气候的变化,而且极大地改造了其周缘的水系格局。其中,河流沉积物最直接地记录了河流演化与水系演变的过程。本研究主要利用河流砾石层的沉积特征分析金塔南山地区水系演化对高原东北缘扩展过程的响应。金塔南山顶面普遍沉积一套磨圆度较好、分选较好的河流砾石层,其砾石岩性主要组分为岩屑砂岩、石英砂岩和硅质岩,在局部地区也存在较多的砾岩和灰岩。祁连山北部主要的7条河流出山口主河道的砾石组分统计结果显示砾石岩性主要组分存在较大差异;河流之间的砾石岩性差异很好的解释了金塔南山顶面砾石岩性组分自东向西的变化。根据对比金塔南山顶面砾石组分和祁连山北部主要的7条河流主河道砾石组分中不同抗风化能力岩性的含量与分布,我们认为金塔南山顶面砾石主要来源于祁连山。对金塔南山顶面砾石ab面的测量发现：东段砾石倾向单一,指示古流向为北;而中西段倾向复杂。总体来说,砾石倾向指示的古水流方向是北向。结合砾石岩性组分与分布以及古流向,认为在金塔南山顶面沉积砾石层时,此处的河流处于摆荡状态且河流之间可能有汇合现象,造成局地砾石ab面指示的古流向与整体流向不一致;而后随着中更新世以来金塔南山的抬升,黑河和北大河下切分别形成正义峡和鸳鸯峡,形成两个相对独立和稳定的水系。     

晚第四纪中国湖泊水量变化及其古环境意义

区域性的湖泊水位能反映有效降水及气候变化, 是重建第四纪降水和地表水量平衡的重要指标之一。根据即将出版的第二版中国古湖泊数据库(Chinese Lake Status Data Base, 简称CLSDB,V.2)提供的80个湖泊水量每千年变化的空间信息, 结合已有的晚第四纪古降水定量重建资料, 可系统分析中国区域3万年以来地表有效湿度变化的空间格局。研究结果表明: 我国西部湖泊从末次冰期间冰阶晚期以来至中全新世均为高湖面, 可能对应于相对较湿润的环境状况, 而晚全新世的低湖面可能表明环境趋干, 推测末次间冰阶晚期的高湖面可能与西风环流和夏季风增强带来大量水汽有关, 冰期内的湿润条件可能与西风带的降水以及低温低蒸发密切相关, 而全新世主要为夏季风降水增加所致; 我国东部地区湖泊末次冰期间冰阶晚期至晚冰期记录点较少, 全新世以来湖泊记录大幅增加, 湖面变化表明全新世早期区域有效降水可能较高, 全新世中期达到最大值, 这可能反映了早中全新世由于北半球夏季太阳辐射增强导致夏季风降水增加的效应; 我国西南地区受西南季风消长控制, 湿润状况的明显改善发生在晚冰期及早全新世, 但该区域不同湖泊差异较大; 我国东北地区湖泊记录始于晚冰期, 且自晚冰期以来至全新世中期均表现为较湿润的地表湿度状况, 显示该地区季风气候机制可能和东部地区有所不同。     

不同模式模拟的降水稳定同位素效应的比较和评估

利用引入水稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E、HadCM3、MUGCM以及iAWBM的模拟数据,分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征,对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与GNIP（Global Network of Isotopes in Precipitation）的实际监测结果之间进行了比较,旨在对稳定同位素大气环流模式的模拟有效性进行评价,改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示,5个模式均很好地再现了全球降水中平均δ18O和平均δ18O季节差的空间分布特征,降水中稳定同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球大气水线GMWL（Global Meteoric Water Line）均被很好地模拟出。比较而言,ECHAM4模拟的降水中的平均δ18O以及δ18O平均季节差的空间分布与GNIP的实际分布最接近,拟合水平也最高;ECHAM4、GISS E、MUGCM和iAWBM再现全球温度效应空间分布的能力较强,拟合水平大致相当;由iAWBM模拟的降水量效应空间分布与实际分布之间的相关性最强,5个模式模拟的与实测的δ18O/P相关系数符号相同的站点数大致位于同一水平;GISS E和iAWBM模拟的全球大气水线与实测的GMWL最接近。     

塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾圆沙三角洲AMS 14C年代学测定及相关历史地理问题刍议

沿横断面对塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾圆沙古城所在的三角洲北部进行了考察,发现残陶器、砍剁木、房屋遗址等古居民遗迹多处,采集到能够反映古代人类活动及自然环境变迁的AMS 14C年龄样品9个并进行测定,结合遥感影像、遗址文物、文献记载和已有工作认为:圆沙古城一带于春秋延续至魏晋的绿洲在战国最为发育;史载的汉代扜弥古国虽在克里雅河尾闾的圆沙、喀拉墩地区均留有遗存,但其主体部分却应位于尾闾上游的于田绿洲一带;《水经注》所载“东径扜弥国北”的塔里木“南河”是否存在,仍需商榷,但历史时期在克里雅河尾闾达理雅博依与塔里木河之间应该不存在一条自西至东的大河。基于年代学对圆沙古城一带古环境及相关历史地理问题的新认识可为塔里木盆地环境演变及人类活动变迁研究提供参考。     

青海岗察岩体多金属矿床成矿流体H、O、S同位素地球化学及成矿学意义

岗察岩体位于秦岭、祁连、昆仑和松潘—甘孜造山带交会部位,属西秦岭成矿区,为秦岭造山带的重要组成部分。运用H、O、S同位素示踪手段对岗察岩体内江里沟、双朋西、谢坑3个矿床的成矿流体进行研究。结果表明,上述3个矿区样品的δ18O（H2O）大部分落在岩浆水范围,因此O同位素具有岩浆水特征,推测3个矿区的流体均来自发生过脱气作用的岩浆,但成矿作用发生在浅部。研究区δ34S值集中在-3.8‰～0.9‰之间,与多数岩浆岩δ34S值的范围-5‰～5‰相近,说明3个矿床的硫均为岩浆来源,即成矿物质主要来源于岩浆。总体δ34S江里沟＞δ34S双朋西＞δ34S谢坑,这种差异可能与岗察岩体岩浆演化有关。3个矿床的δ34S平均值均接近正常地幔硫的范围-1‰～1‰,暗示硫源可能有深源岩浆的参与。     

五台山新太古代绿岩带中高镁安山岩（HMA）的化学特征

采用高镁安山岩（HMA）新的分类方法,描述了五台地区新太古代绿岩带中HMA的化学特征,并与实验的HMA以及自然界中典型的HMA（日本的Chichijima地区HMA和Setouchi地区HMA）进行了对比,显示该区HMA具有与上述HMA类似的化学特征。初步认为五台新太古代HMA产于洋俯冲带的环境,进而表明板块构造理论的适用时间范围可推演到新太古代。     

钇易解石族的端员—钛钇易解石的发现

本矿物为新发现的钇易解石族的端员矿物－钛钇易解石，产于江西省龙南县足洞燕山期中粒白云母花岗岩及其风化壳中。矿物属斜方晶系，常呈板状或短柱状，为天然晶质体，浅黄色，粒度为０．０７５ｍｍ，硬度４．７，比重４．７３，二轴正晶，Ｎｇ＝２．２４８，Ｎｍ＝２．２１２，Ｎｐ＝２．１９４，Ｎｇ－Ｎｐ＝０．０５４，２Ｖ＝７０°。空间群为Ｄ＾１６２ｈ－Ｐｍｎｂ，ａ０＝０．７５０ｎｍ，ｂ０＝１．０９２ｎｍ，Ｃ０＝０．５