印度与欧亚大陆碰撞时限的古地磁研究进展与问题

古地磁学在限定印度—欧亚板块碰撞时限的研究中扮演着重要的角色。然而受磁倾角浅化、地球磁场长期变以及重磁化等诸多因素影响,不同时期获得的古地磁数据质量参差不齐,造成其限定的印度—欧亚大陆碰撞时限从65到20多百万年不等。本文针对这一现状,通过对拉萨陆块和特提斯喜马拉雅已有的晚白垩世—古近纪古地磁数据开展严格的可靠性评判,共筛选出10条有效数据（其中拉萨陆块9条、特提斯喜马拉雅1条）,获得以下认识：① 拉萨陆块晚白垩世期间基本稳定在10°~16°N,在始新世晚期—渐新世早期位于21.8+2.5/-2.3°N;② 特提斯喜马拉雅在晚白垩世中期位于约34.2+4.4/-5.0°S,并与印度板块有基本一致的古纬度;③ 对于用来限定碰撞时限的晚白垩世晚期—始新世早期的古地磁结果,经评判分析,认为至少到目前为止,在明确磁倾角浅化及浅化程度、地球磁场长期变是否被平均掉和剩磁的原生性及重磁化程度等问题之前,还缺乏真正有效的古地磁数据。因此,总体来说,现有的古地磁数据在限定拉萨陆块与特提斯喜马拉雅碰撞时限的精确度方面,还有很大的提升空间,亟待针对存在争议的岩石地层单元开展更详细的磁学和非磁学相结合的综合研究进行验证,并在更多地区获得高质量的古地磁数据（尤其是晚白垩世晚期—古近纪）。此外,考虑到两个陆块呈近东西向的巨型狭长条带,其地质时期的展布方向会显著影响东、西部的古纬度,今后的相关古地磁研究应尽量分东、西部不同区域开展。     

板块运动的机制与动力来源学术争鸣

目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略--板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。 研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。 在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。 在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是：大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。     

高位落石作用下不同缓冲层与钢筋混凝土板组合结构动力响应

2008年“5.12”汶川特大地震诱发了大量的震裂山体危岩崩塌灾害。这类危岩发育位置高、冲击能量大,存在主动加固措施难以实施且被动防护网防护能级不足的问题,为此在汶川、芦山、九寨沟地震灾区逐渐广泛使用桩板拦石墙结构用于防治高位崩塌落石,取得了非常好的效果,但同时也存在部分桩板拦石墙墙后因未设缓冲层或挂废旧轮胎而被落石直接撞击并损毁的现象。为避免落石直接与此类钢筋混凝土（RC）板碰撞造成刚性破坏,工程上常采用就地开挖的碎石土、砂土作为缓冲层以减缓落石冲击力,为研究冲击作用下不同类型缓冲层消能效果及RC板的动力响应特征,基于室外搭建的落石冲击试验平台,开展了不同缓冲层及其相互组合的系列落石冲击试验。结果表明,总厚度相同前提下,EPS泡沫-砂土组合缓冲层的消能效果最优,其次为碎石土,砂最差。与其他两种缓冲层消能方式相比,落石锤与组合缓冲层碰撞过程中发生多次反弹且接触时长远大于其他两种;相同的冲击工况下,EPS中心位置压溃并下陷,且产生大量辐射状宽大裂缝;组合缓冲层能够有效减小RC板的跨中位移,在3,5,7 m冲击高度下,比砂作为缓冲层时跨中位移减小了37%~46%。在R4落石锤冲击下,RC板跨中位移显著增加且产生明显塑性位移,随冲击能量增大跨中裂缝自下而上延伸,RC板最终破坏时表现为典型的弯曲破坏特征。     

九寨沟景区熊猫海上游右岸危岩发育特征及失稳机理分析

"8.8"九寨沟地震诱发大量崩塌、滑坡地质灾害。熊猫海上游右岸边坡产生大规模崩塌落石,堵塞景区道路,部分掉落熊猫海。震后斜坡仍存在部分危岩,稳定性较差,严重制约了景区恢复运行。本文通过野外调查、数值模拟等手段,分析该危岩的影响因素及失稳模式,失稳模式为滑移式。基于极限平衡法和二维离散元UDEC 6.0模拟对典型工况下危岩的稳定性计算,表明天然工况下危岩稳定;暴雨工况上部临空面附近及中部凹腔部位会发生少量落石掉块,整体仍处于稳定状态;地震作用下,潜在破裂区上部拉裂及下部剪切裂隙构成贯通破裂面而整体失稳。     

烃源岩—流体相互作用模拟实验研究

为了探讨烃源岩与孔隙流体之间相互作用过程和机理以及有机酸的生成及其影响因素,我们开展了烃源岩-流体相互作用模拟实验研究。实验结果表明：Ⅱ型干酪根形成有机酸的能力大于Ⅰ型干酪根,水的矿化度对有机酸的形成影响甚微,随着温度升高,流体中有机酸的含量也随之增大。pH值对有机酸形成的影响非常明显,中性和碱性条件更有利于生成有机酸。其中乙酸的形成有利于碳酸盐矿物的溶解,而草酸的形成不利于碳酸盐的溶解。温度对烃源岩的影响与烃源岩的矿物组成有很大的关系,对于富碳酸盐烃源岩,Ca、Mg、Na三元素在水中的溶解量,与温度呈反相关的关系,对于贫碳酸盐烃源岩,与反应温度之间则呈现出正相关的关系。而无论碳酸盐含量高低,Si在溶液中的含量都会随着温度的升高而增大。酸性溶液对烃源岩的溶解能力最强,无论原始反应溶液的酸碱性,反应结果都最终趋于弱碱性。流体的含盐量对烃源岩中Mg的溶解影响差异较大,低盐度的流体有利于Mg溶解。     

大庆长垣以西地区扶余油层次生孔隙预测

为了在普遍低孔、低渗的背景下寻找次生孔隙发育的储层,在次生孔隙形成机制分析和储层成岩作用研究的基础上,结合考虑影响次生孔隙形成的多种因素,对大庆长垣以西地区扶余油层次生孔隙发育区进行预测。研究表明,该地区次生孔隙的形成主要受青山口组下排有机酸和碳酸的影响,且受到断层的控制和超压的影响,次生孔隙主要分布在齐家地区和龙虎泡阶地等凹陷周边区域,在西部斜坡区亦发育由大气水淋滤所形成的次生孔隙。在次生孔隙发育区,若发育岩性圈闭或构造圈闭,则为有利的油气聚集场所。      

东准噶尔库布苏南岩体中闪长质包体特征及地质意义

新疆东准噶尔卡拉麦里地区库布苏南晚古生代后碰撞准铝质过铝质花岗闪长岩体中广泛发育大量的暗色微粒闪长质包体.岩石学、矿物学、主量元素和微量元素地球化学研究表明,包体在地球化学特征上表现为与寄主花岗岩既相互联系又受其制约.库布苏南花岗闪长岩体具有低锶初始比值I(Sr)和正εNd(t)值,表明花岗岩的来源有地幔物质参与,而大量发育的暗色微粒闪长质包体是壳幔岩浆混合作用最直接的证据,微粒包体是基性源岩部分熔融作用形成的残余体.与准噶尔碱性花岗岩一样,载荷包体的准铝质过铝质花岗岩是晚古生代后碰撞阶段构造岩浆活动的岩石类型之一,其形成和演化标志了准噶尔地区后碰撞幔源岩浆底侵作用导致大陆地壳垂向生长的过程.     

地质系统的复杂性—地质科学的基本问题(Ⅰ)

笔者根据其所提出的“地质作用与时空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念将地质科学的学科体系划分为地球物质的成分与结构、地质作用、地质学场与地质系统的演化等四大基本领域, 它与9个重大基础地质问题以及与其相关的基础理论问题相对应(表 2).笔者将其已发表的地质科学的复杂性理论“地质作用的临界过程动力学——地质系统在混沌边缘分形生长”应用于研究9个重大基础地质问题, 着重对于其中所包含的主要基础理论问题的实质及其理论与研究方法作较深入而简要的剖析.目的是通过将地质系统的复杂性作为地质科学的基本问题的新视角对古老而常新的地质科学进行再认识, 将重大基础地质问题的研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次, 并实现地质科学向精确科学的跨越, 取得突破性进展      

防风化喷涂技术在鲁村煤矿回风暗斜井的应用

基于煤巷锚网支护巷道受矿井潮湿环境影响出现的金属网锈蚀断裂、煤壁片帮、巷道失修等实际情况,使用方案比较的方法,分析了喷射混凝土封闭工艺和灰浆喷涂工艺优缺点,进而确定采用防风化喷涂技术进行施工。经实际应用,防风化喷涂技术对鲁村煤矿回风暗斜井的煤壁等四周围岩和锚杆、金属网起到了良好的封闭和防风化效果。保证了巷道正常的回风、行人需要,延长了巷道的服务期限。     

云南中三叠世罗平生物群产出地层的 地球化学特征和沉积环境

为了研究安尼期罗平生物群产出地层的沉积环境,从云南罗平地区关岭组二段大凹子精测剖面采集50件样品进行了主量、稀土、微量元素分析。分析结果表明,所有灰岩样品的K、Na含量较低,Mg/Ca比值也较低,反映罗平地区在中三叠世安尼期为温暖潮湿的气候条件;Sr/Ba比值(1.22~68.96,平均值为24.35)较高,m值(=100×MgO/Al2O3)为27.22~27400,平均值达到1432,稀土元素较低的Y/Ho比值,表现出平缓或者微弱的LREE亏损,以及与近岸河口沉积物相似的稀土配分曲线特征,指示其属于近岸的碳酸盐台地内部盆地沉积。从剖面底部到顶部,Al、K、V、Ti和P等元素含量以及Co/Ti、Ni/Ti比值具有多个变化旋回,反映海平面升降变化频繁,总体发生了两次较大规模的海平面相对上升活动。所有样品的V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co、U/Th等元素比值、δU、lg(Ce/Ce*)等参数值都较高,反映沉积水体为相对低能、缺氧的环境。氧化还原敏感元素V、U、Co、Ni、Zn和Cr等呈现出锯齿状曲线特征,表明水体并不完全处于缺氧环境,而是随着海平面周期性升降活动,底部水体表现为间歇性缺氧。结合地球化学及地层学资料,认为中三叠世安尼期罗平地区处于温暖潮湿、还原、低能的离岸较近台内盆地,这一时期海平面升降频繁,底部水体为间歇性缺氧环境。