青海格尔木驼路沟喷流沉积型钴(金)矿床的黄铁矿Re-Os定年

青海驼路沟矿床是新近发现的中国西北首例独立大型喷流沉积型钴(金)矿床,赋矿岩石为富钠的热水沉积岩——石英钠长石岩。利用Re-Os同位素体系(ICP-MS方法)对不同类型矿石中的7件黄铁矿样品进行了定年,结果表明尽管它们的Re(0.122×10-9~8.988×10-9)和Os(0.00313×10-9~0.05366×10-9)的含量很低,但在两种相关图解上分别得到432±23Ma和442±17Ma较好等时线年龄。该Re-Os定年结果不仅进一步厘定区域纳赤台群地层的主体时代为早古生代,而且为确定东昆仑造山带晚奥陶世板块裂解及成矿作用提供了新的重要证据,对深入认识区域成矿规律和探讨地质构造演化具重要意义。     

滇西北红山晚白垩世花岗斑岩型Cu-Mo成矿系统及其大地构造学意义

红山铜多金属矿床位于滇西北中甸红山一带,其一直被认为是印支期夕卡岩型矿床。新的研究结果表明红山矿区存在两个成矿系统:1与印支期石英二长斑岩有关的夕卡岩型铜多金属成矿系统,其典型矿床是与石榴子石夕卡岩伴生的含铜磁铁矿体与磁黄铁矿体;2与花岗斑岩有关的斑岩型Cu-Mo-Pb-Zn成矿系统,其包括地表喷溢沉积成因的含铁钙硅质岩、可能为流体通道相的Cu-Mo多金属石英网脉与大脉、充填于岩溶洞穴中的层状Pb-Zn矿体、花岗斑岩内部的浸染状Cu-Mo矿化、及岩体外接触带夕卡岩型多金属矿床。含矿石英脉6个辉钼矿样品Re-Os模式年龄介于75.46~78.46Ma之间,等时线年龄为77Ma,红山矿区花岗斑岩型Cu-Mo矿床形成时代为晚白垩世。红山矿区晚白垩世花岗斑岩及其伴生斑岩型Cu-Mo矿床和大规模流体活动是滇西地区晚白垩世区域构造-流体-成矿体系的一部分,其形成与印度—亚洲大陆碰撞有关,据此可推断印度—亚洲大陆的碰撞作用及其伴生的大规模成矿作用在77Ma就已开始。红山矿区晚白垩世斑岩型Cu-Mo矿床成矿系统的厘定对于斑岩型矿床成矿流体结构模型和区域成矿与构造学的研究具重要的启示意义。     

中国岩矿分析测试研究进展与展望(2011-2020)

本文回顾并综述了2011-2020年间我国在岩石与矿物分析测试领域的主要研究进展,包括元素含量分析、放射性成因同位素和非传统稳定同位素分析、地质样品前处理技术、岩矿标准物质研制和定值、主流分析仪器及关键部件研发等.近十年来,我国学者在上述领域取得了大量原创性研究成果,开发出部分达到国际领先水平的岩矿分析新技术和新方法,...     

基于连续-离散单元法的汶川地震动力学二维自发破裂全周期模拟研究

首先利用地震地质调查、地震剖面探测结果对汶川地震的发震断层几何形态及周边块体介质参数进行约束,建立了3个包含有不同主断层的龙门山断裂带二维黏弹性有限元模型;然后基于连续-离散单元法对汶川地震的孕育与发生进行了全周期模拟,包括震间应力积累阶段、同震应力释放阶段及震后恢复调整阶段。模型对比研究结果表明,龙门山断裂带中由于断层几何结构及断层面剪切应力与正应力的综合作用,使得最先达到断层破裂准则阈值的灌县-江油断层率先破裂,初始破裂在深度15~20km处,破裂进一步传导至映秀-北川断层;同时由于灌县-江油断层与映秀-北川断层的破裂导致系统内应力大幅度降低,使得灌县-江油断层不具备产生同震破裂的应力条件。然而,尽管汶川-茂汶断层上的应力水平与汶川地震前相比有所减弱,但仍积累了较高的震间应力,可能预示其在汶川地震后具有较高的地震危险性。模拟结果还表明,铲型逆冲断层系统的深部断层破裂能够推动浅部高倾角区域发生被动破裂,因而其发震断层的倾角上限很可能比传统认识的大。     

尼泊尔M_W7.8地震InSAR同震形变场及断层滑动分布

采用DInSAR技术和欧空局2014年新发射的Sentinel-1A/IW数据,获取了2015年4月25日尼泊尔M_W7.8地震的InSAR同震形变场.所用InSAR数据扫描范围东西长约500 km,南北宽约250 km,覆盖了整个变形区域,揭示了形变场的全貌及其空间连续变化形态.此次地震造成的地表形变场总体呈现为中部宽两端窄的纺锤形,从震中向东偏南约20°方向延伸,主要形变区东西长约160 km,南北宽约110 km,由规模较大的南部隆升区和规模较小的北部沉降区组成,南部最大LOS向隆升量达1.1 m,北部最大LOS向沉降量约在0.55 m.在隆升和沉降区之间干涉纹图连续变化,没有出现由于形变梯度过大或地表破裂而导致的失相干现象,表明地震断层未破裂到地表.基于InSAR形变场和部分GPS观测数据,利用弹性半空间低倾角单一断层面模型进行了滑动分布单独反演和联合反演,三种反演结果均显示出一个明显的位于主震震中以东的滑动分布集中区,向外围衰减很快,主要滑动发生于地下7~23 km的深度范围内.InSAR单独反演的破裂范围,特别是东西向破裂长度大于GPS单独反演的破裂长度,而InSAR单独反演的最大滑动量则低于GPS单独反演的滑动量.因此认为联合反演结果更为可靠.联合反演的破裂面长约150 km,沿断层倾向宽约70 km,最大滑移量达到4.39 m,矩震级为M_W7.84,与之前用地震波数据和GPS数据反演的结果一致.     

高频GPS和强震仪数据在汶川地震参数快速确定中的初步应用

高频GPS可以实时获取地表位移数据,在地震学中有十分重要的现实应用,比如快速获取震中、震级、地震烈度甚至震源破裂过程.本文以汶川地震为例,首先利用近场7个GPS台站数据反演震中位置,由于高频GPS和测震学确认的震相不一致,两种震中结果相距约15.7 km.然后对高频GPS和强震动数据进行了比较分析,我们的统计结果表明,尽管由于工作原理不同,高频GPS数据中的地震动峰值与强震记录相比存在明显差异,但是高频GPS记录的PGA、PGV和PGD同样可以作为计算地震烈度的指标.进而,使用SMBLOC程序对强震记录进行事后的基线偏移校正,得到与实时高频GPS精度相当的地表位移序列.最后,采用移动平均窗口对这些位移数据作平滑,基于最速下降法和OKADA模型,对汶川地震断层破裂的过程进行了回溯性准实时反演.结果表明,汶川地震主断层由西南向东北方向破裂,以14∶28∶04为基准,在震后20 s提供初始震级M_W7.0,震后70 s震级稳定在M_W7.8,但断层仍在破裂,在震后159 s根据位移波形判断事件基本结束.研究表明,实时地表位移数据可以快速准确获取强震震级和破裂方向,从而使得高频GPS将对现有地震预警系统提供很好的补充.     

过渡相煤系泥页岩纳米级孔隙结构非均质性表征及主控因素——以淮南煤田二叠系为例

纳米级孔隙是煤系页岩气赋存的重要场所,具有很强的非均质性。为了研究海陆过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性,对淮南煤田二叠系山西组和下石盒子组泥页岩钻孔岩芯样品进行总有机碳、镜质体反射率、全岩和黏土X射线衍射分析、场发射扫描电镜及低温液氮吸附实验,获得泥页岩有机地球化学、矿物组分、孔隙结构参数,采用孔隙结构相对偏差、FHH分形模型来评价储层孔隙结构非均质性及主控因素。结果表明:储层孔隙类型以黏土矿物片层间的平行板状孔、狭缝状孔及粒间的锥状孔为主,孔隙尺度主要为介孔,其次为微孔和宏孔;孔隙结构具显著分段分形特征,由于与煤储层高度相似而划分为渗透孔隙(r7.5nm)和吸附孔隙(r≤7.5nm),渗透孔隙复杂程度强于吸附孔隙;微孔越发育,孔容越小,比表面积越大,分形维数越大,孔隙结构越复杂,非均质性越强;过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性主要受控于不同沉积环境及成岩演化下矿物组分差异,随着黏土矿物含量的增加和脆性矿物含量的减小而增大;与下石盒子组相比,山西组黏土矿物含量更低,导致分形维数较低,孔隙结构复杂程度偏弱,比表面积和平均孔径的相对偏差较小,孔隙分布较均匀,非均质性相对弱,对页岩气的储存、解吸和扩散更有利,可考虑优先开采。     

两万年来岷江汶川古堰塞湖事件研究

位于构造活动频繁的高山峡谷地区,常发生滑坡堵江,进而形成堰塞湖。堰塞湖对河流自然演化及人类文明发展均有着重要影响,非稳态堰塞湖形成蓄水后往往进一步溃决引发特大洪水,致使下游河道严重冲刷并导致大规模基础设施破坏,而稳态堰塞湖会抬高上游侵蚀基准面,抑制上游河床下切,改变河流纵剖面形态。对于古堰塞湖事件的研究不仅可以更好地理解现代堰塞湖灾害,也可指示地质历史上的极端气候事件与构造运动事件。经野外考察,在青藏高原东缘,岷江上游汶川芤山发现古堰塞坝残留体,以及对应的上游湖相沉积物和下游溃坝特大洪水沉积物,标志着堰塞湖形成—稳定—溃决过程。研究表明,该堰塞湖形成于1.4万年前,初期发生小部分漫顶溃决,后稳定存在近万年,由于地震作用,距今3.8～6.9 ka间溃决消失。深入研究这类地区古堰塞湖形成与溃决,对该地区河流地貌演化研究、现代堰塞湖风险、特大滑坡灾害链防治和理解古人类文明的发展与消亡,均有着重要的指导意义。     

倒数第二次间冰期以来黄河下游冲洪积物释光年代及其古气候意义

黄河下游沿岸黄土中沉积的冲洪积物,记录了当时水文和气候变化过程。目前对于黄河流域冲洪积事件的判别和水文重建研究多集中于中游和上游,下游地区冲洪积物研究较少。在鲁中山地北麓和黄河下游南岸之间的黄土沉积中,普遍保存着典型的冲洪积物,选择4个代表性剖面的10个释光样品(小章庄剖面约635 cm厚,采集4个释光样品;直东峪剖面约450 cm厚,采集2个释光样品;九龙峪剖面约290 cm厚,采集2个释光样品;陶峪村剖面约350 cm厚,采集2个释光样品),采用石英单片再生剂量法(SAR)或钾长石红外后红外释光测年法(pIR₂₀₀ IR₂₉₀)进行释光年代学研究,释光测年结果与野外地层顺序基本一致。根据冲洪积层沉积时代划分为间冰期(248～196 ka、 110～73 ka)沉积、冰期-间冰期转换时期(177～94 ka、 142～94 ka)沉积和冰期(26～18 ka)沉积,表明强降水事件在间冰期和冰期-间冰期过渡的气候转换期多发,特别是110～94 ka时段内。研究结果与中国各地多种载体所记录的气候变化过程相互佐证,进一步说明研究区水文、气候变化过...     

云南哀牢山金矿带大坪金矿铂族元素(PGE)和Re-Os同位素地球化学及其矿床成因意义

采用镍硫火试金ICP-MS法和Carius管溶矿与ICP-MS联合测定法分析了云南大坪金矿各类金矿石和主要围岩的PGE和矿石矿物的Re-Os同位素组成,结果显示各类金矿石的ΣPGE变化较大,为(3.91~61.64)×10-9,平均25.93×10-9,与该区喜马拉雅期煌斑岩脉(22.19×10-9)相当,而高于加里东期闪长岩围岩((2.79~4.75)×10-9);金矿石Pt/Pt均低于1,为0.01~0.9,平均0.249,接近煌斑岩(0.45),而远低于闪长岩围岩的(1.38~1.57)。金矿石的球粒陨石标准化曲线显示明显的Pt和Ir负异常和Ru与Rh正异常,相似于煌斑岩脉的PGE配分模式,而明显区别于闪长岩围岩,显示大坪金矿成矿与幔源煌斑岩等基性岩脉的侵入有关,成矿物质主要不是来自闪长岩。PGE元素比值显示该区煌斑岩脉可能是由经历了基性岩浆抽提和交代作用形成的亏损地幔部分熔融产生的,其原始岩浆中S已达到饱和。大坪金矿矿石矿物的Re/Os比值均>1,为6.36~121.67,γOs(t)均为高正值,为290.21~810.24,平均492.92,187Os/188Os(t)为0.495~1.154,远高于金矿形成时(距今约33.55Ma)球粒陨石187Os/188Os的初始比值(0.12679),显示该矿成矿过程中有来自地壳的高放射性成因187Os的加入。PGE和Re-Os同位素组成显示大坪金矿的成因与该区新生代以来强烈的壳幔相互作用有关,其成矿流体主要来自地幔排气形成的深源地幔流体和下地壳脱水形成的富CO2流体,韧性剪切带提供了流体运移和汇聚的通道,深源流体与闪长岩之间的水/岩反应和沸腾作用导致物理化学条件的改变和矿质沉淀。大坪金矿属于典型的剪切带控制的深源热液型金矿。