地壳运动驱动力的探讨——核能与地球演化

本文综合核物理、天文和地质学的最新研究成果,推导出在45亿年前太阳系的全部原始类地行星及其某些卫星(包括地球及月球)上,发生过大规模的、持续的铀、钚链式核裂变,释出了巨大的热能,熔化了整个原始星球。新星球的物质发生了重力分异作用、形成了按密度划分的圈层结构。地球中心是内地核,在高压下压成了固态。铀、钚下沉到内地核顶部停留,继续发生链式核裂变,但改变不了内地核的固态性质。从此处产生的核裂变能,主要以热对流的形式外导。直到前45亿年以后,铀的链式核裂变停止了,只剩下钚的链式核裂变,生成的热能减少了,地球开始冷凝。当熔浆表面温度下降到700~800℃时,较轻的花岗岩质岩浆首先凝固成薄层。它很脆弱、经不起大风浪和潮汐力的冲击,破碎成小块,随着下面对流的玄武岩质熔浆汇集起来,形成大片飘浮物,后来就成为大陸;小片的便成为岛屿。温度逐渐下降,地幔冷凝成固体。温度下降至100℃以下,大气中的水蒸气冷凝成水,下落汇集在地表低凹处,便有了海洋和湖泊。所以海洋底主要分布着玄武岩。从内地核顶部不断产生的核能以"地幔柱"的形式穿过固体地幔,上升至地壳。受坚硬地壳的隔挡、便集中在地壳下构成软流层。当地壳岩石受热软化和可以流动之后,便开始向压力小的方向流动。又受日、月引力和地球自身自转力的作用,软流层的动能又有了增强。这种巨大的能量支配了地壳的升降、褶曲、断裂、变质、岩浆、火山和地震等活动。地球是天体之一,无时不受自然界各种作用力的影响,但支配它演化的主要作用力是核能。本文还简述了核能、核素与太阳系星体演化的关系。     

大兴安岭Cu- Mo- Ag多金属成矿带主要地质成矿特征及潜力分析

大兴安岭成矿带是2008年确定的首批16个重要成矿带之一,随着新的找矿进展和预测成果不断涌现,需要对其开展新一轮研究总结。本文以新的研究成果和找矿突破为基础,通过综合分析,重新厘定大兴安岭成矿带的边界并将其命名为"大兴安岭Cu-Mo-Ag多金属成矿带"。结合区域成矿地质背景的综合研究,在区内划分了5个III级成矿带,初步建立了Cu-Mo-Ag多金属成矿带成矿谱系,并将其主要成矿期归纳为两期:海西期和燕山期;在典型矿床成矿地质特征及潜力评价综合分析的基础上,总结了研究区主要成矿类型为热液型银铅锌矿、斑岩型铜钼矿和接触交代型铁锡多金属矿。结合区域找矿进展和潜力评价最新成果,认为本区Cu、Mo、Ag、Sn、Pb、Zn潜力巨大,为下一步勘查部署的主攻矿种,同时在本区划分了16个远景区,其中10个为重点远景区,6个为远景调查区,对研究区下一步矿产勘查部署工作有一定指导意义。     

阿尔泰-准噶尔北缘铬铁矿- Cu- Au- Pb- Zn- Ni成矿带主要成矿地质特征及潜力分析

阿尔泰-准噶尔北缘铬铁矿-Cu-Ni-Au-Pb-Zn-Ni成矿带是全国重点部署找矿勘查工作的16个重点成矿区带之一,是全球阿尔泰巨型成矿带位于中国境内的一部分。文章根据全国矿产资源潜力评价成果,结合新的成矿理论和找矿进展,对该成矿带的边界进行了新的修定;从大地构造演化历史出发,分析总结了该带区域成矿地质背景和有利成矿地质条件,进一步修订了成矿带的成矿谱系;总结了成矿带内次级成矿单元的成矿特征;对带内矿床的主要成因类型和相应的典型矿床的成矿特征进行了总结;分析了成矿带的资源潜力,并在此基础上,确定了Cr、Mo、Cu、Au、Ni、Pb、Zn、Ag为本带下一步勘查部署的主攻矿种,划分了9个远景区,其中3个为重点远景区,6个为一般远景区。此项工作对本成矿区带内下一步矿产勘查工作部署有着重要指导意义和参考价值。     

长江中下游庐枞火山岩盆地南侧钾质侵入岩带的成因

庐枞火山岩盆地南侧的钾质侵入岩带由正长岩-石英正长岩-正长花岗岩组成,以石英正长岩为主。它们的形成时间介于123"130 Ma之间,峰值约为126 Ma,其中正长岩和石英正长岩的形成时间稍早,而正长花岗岩的形成时间略晚。整个钾质侵入岩带的侵位时间晚于庐枞盆地内的橄榄玄粗质火山作用约4"7 Ma,也是长江中下游地区除最东段的宁镇地区外中生代最晚的岩浆活动产物之一。地球化学上,该钾质侵入岩带以高钾、富碱、富集Rb、Th、U、K等强不相容元素和轻稀土元素、亏损高场强元素Nb、Ta和Ti为特征。它们的母岩浆主要是由富集型上地幔部分熔融形成的,从正长岩经石英正长岩到正长花岗岩的演化主要受矿物的分离结晶作用控制,地壳物质同化所起的影响不大。但与同样来自富集型上地幔部分熔融的庐枞盆地内火山杂岩的母岩浆相比,前者的母岩浆来源深度可能更大些或其中包含了更多来自软流圈地幔的组分。两者的演化路径也完全不同,钾质侵入岩带的母岩浆除经历过高压下的分离结晶作用外,晚期在低压下还经历过长石为主,可能还有黑云母的分离结晶,甚至上地壳物质一定程度的混染作用;而盆地内火山杂岩的母岩浆低压下矿物的分离结晶作用及上地壳物质的混染都不明显。庐枞盆地南缘的富钾侵入岩与盆地内的火山杂岩一样,地球化学上都具有明显的大陆弧的特征,暗示它们的岩浆源区可能形成于俯冲带环境,意味着扬子地块北缘先前(推测为古元古代晚期)曾发生过俯冲作用,上地幔的交代富集可能就与这次的俯冲作用有关。     

鲁中东-苏西北Au- Fe金刚石成矿带特征及资源潜力

随着找矿的深入,在鲁中东-苏西北地区新发现了一批大中型金、铁和金刚石矿床,该区已成为我国重要的矿产资源基地。本文在新的研究成果和认识基础上,通过综合分析,在该地区划分新的重要成矿部署区带,厘定边界并命名为"鲁中东-苏西北Au-Fe金刚石成矿带",初步建立了该成矿带成矿谱系,结果显示成矿带内存在太古宙、元古宙、古生代、中生代以及新生代等5期成矿。区内矿产以金、铁以及金刚石为主,金矿床类型主要有石英脉型、破碎蚀变岩型,铁矿类型主要有沉积变质型和矽卡岩型,金刚石矿主要为岩浆型。结合研究区找矿最新进展和全国矿产资源潜力评价最新成果,认为本区Au、Fe、金刚石资源潜力巨大。在此基础上划分了6处远景区,为进一步实现找矿突破及地质找矿战略部署提供了科学依据。     

青藏高原拉萨地块西部念青唐古拉岩群的地球化学特征及构造意义

拉萨地块西部呈断块状沿狮泉河-申扎-嘉黎蛇绿混杂岩带附近分布的念青唐古拉岩群被认为是前寒武纪变质基底。本文对念青唐古拉岩群进行了系统的岩石学、地球化学、同位素年代学及构造地质学研究。研究结果表明片岩-片麻岩-变粒岩含十字石、石榴子石等特征变质矿物,遵循粒度分异规律,其原岩可能为来自冈瓦纳古陆核北缘中新元古代弧盆体系的活动大陆边缘浊积岩。斜长角闪岩具低硅、高铁镁、富钙的基性岩特征,其原岩为岛弧型基性火山岩。念青唐古拉岩群中的花岗伟晶岩锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为1150±13Ma,具过铝质S型花岗岩地球化学特征,可能为中元古代(1150±13 Ma)以前就开始沉积的念青唐古拉岩群基底岩石通过部分熔融形成。与花岗伟晶岩渐变过渡接触的二云斜长片麻岩第一组变质重结晶锆石U-Pb年龄为701±15 Ma,结合十字石特征变质矿物,暗示了该地区中温高压变质作用的峰期变质,变质程度达角闪岩相;第二组热液流体锆石UPb年龄为301±8.4 Ma,可能与冈瓦纳大陆北缘古特提斯洋演化过程中的岩浆热液作用有关。     

Initiation of large-volume silicic centers in the Yellowstone hotspot track: insights from H<Subscript>2</Subscript>O- and F-rich quartz-hosted rhyolitic melt inclusions in the Arbon Valley Tuff of the Snake River Plain

During the onset of caldera cluster volcanism at a new location in the Snake River Plain (SRP), there is an increase in basalt fluxing into the crust and diverse silicic volcanic products are generated. The SRP contains abundant and compositionally diverse hot, dry, and often low-δ¹⁸O silicic volcanic rocks produced through time during the formation of individual caldera clusters, but more H₂O-rich eruptive products are rare. We report analyses of quartz-hosted melt inclusions from pumice clasts from the upper and lower Arbon Valley Tuff (AVT) to gain insight into the initiation of caldera cluster volcanism. The AVT, a voluminous, caldera-forming rhyolite, represents the commencement of volcanism (10.44 Ma) at the Picabo volcanic field of the Yellowstone hotspot track. This is a normal δ¹⁸O rhyolite consisting of early and late erupted members (lower and upper AVT, respectively) with extremely radiogenic Sr isotopes and unradiogenic Nd isotopes, requiring that ~50 % of the mass of these elements is derived from melts of Archean upper crust. Our data reveal distinctive features of the early erupted lower AVT melt including: variable F concentrations up to 1.4 wt%, homogenous and low Cl concentrations (~0.08 wt%), H₂O contents ranging from 2.3 to 6.4 wt%, CO₂ contents ranging from 79 to 410 ppm, and enrichment of incompatible elements compared to the late erupted AVT, subsequent Picabo rhyolites, SRP rhyolites, and melt inclusions from other metaluminous rhyolites (e.g., Bishop Tuff, Mesa Falls Tuff). We couple melt inclusion data with Ti measurements and cathodoluminescence (CL) imaging of the host quartz phenocrysts to elucidate the petrogenetic evolution of the AVT rhyolitic magma. We observe complex and multistage CL zoning patterns, the most critical being multiple truncations indicative of several dissolution–reprecipitation episodes with bright CL cores (higher Ti) and occasional bright CL rims (higher Ti). We interpret the high H₂O, F, F/Cl, and incompatible trace element concentrations in the context of a model involving melting of Archean crust and mixing of the crustal melt with basaltic differentiates, followed by multiple stages of fractional crystallization, remelting, and melt extraction. This multistage process, which we refer to as distillation, is further supported by the complex CL zoning patterns in quartz. We interpret new Δ¹⁸O(Qz-Mt) isotope measurements, demonstrating a 0.4 ‰ or ~180 °C temperature difference, and strong Sr isotopic and chemical differences between the upper and lower AVT to represent two separate eruptions. Similarities between the AVT and the first caldera-forming eruptions of other caldera clusters in the SRP (Yellowstone, Heise and Bruneau Jarbidge) suggest that the more evolved, lower-temperature, more H₂O-rich rhyolites of the SRP are important in the initiation of a caldera cluster during the onset of plume impingement.     

利用Abel-Poisson径向基函数模型化局部重力场

多种类型高分辨率重力场数据的不断增加,使得在局部范围内精化重力场模型成为了可能。本文采用Abel-Poisson核将重力场量表示成有限个径向基函数线性求和的形式,对局部区域的多种重力场数据进行联合建模。为了提高运算速度,运用了基于自适应精化格网算法的最小均方根误差准则(RMS)来求解径向基函数平均带宽。以南海核心地区为例,联合两种不同类型、不同分辨率的重力场资料(大地水准面起伏6'×6'、重力异常2'×2'),构建了局部区域高分辨率的重力场模型。所建模型表示的重力场参量达到了2'×2'的分辨率,对原始的重力异常数据(2'×2')拟合的符合程度达到±0.8×10-5m/s2。结果表明,利用径向基函数方法进行局部重力场建模,避免了球谐函数建模收敛慢的问题,有效提高了模型表示重力场的分辨率。     

一种多系统组合导航快速选星方法

采用多卫星导航系统组合导航,定位精度和系统可靠性会大幅提升,但导航定位运算量也会成倍增长。为解决多系统组合导航定位精度与实时性之间的矛盾,提出一种新的选星方法。新方法不追求最小GDOP值,而是以满足导航定位精度的GDOP值为前提,结合模糊理论中隶属函数的思想,按卫星在星座中均匀分布为原则进行选星。推导伪距测量的误差模型,分析了GDOP与测量误差之间的关系。北斗、GPS和GLONASS三系统组合导航选星实验结果表明,在不超过3次求解GDOP值的情况下,新方法能以不小于98%的概率得到GDOP≤4。     

K-GM（1，1）模型在岩体变形监测中的应用

传统GM （1,1）模型存在着长期预测效果差、模型精度不高等问题,卡尔曼滤波能够排除建模过程中随机干扰因素,滤波值能够反映更真实的数据情况。为了能更好地提高变形监测的预测精度,基于传统GM （1,1）模型和卡尔曼滤波,提出K‐GM （1,1）模型,利用该模型对岩体变形监测数据进行建模预测,并与传统GM （1,1）模型预测结果进行对比分析,结果表明,K‐GM （1,1）模型具有较高的预测精度,可作为变形监测的一种新方法。