麻粒岩相变质作用与花岗岩成因-Ⅱ:变质泥质岩高温-超高温变质相平衡与S型花岗岩成因的定量模拟

高温-超高温变质岩石的矿物组合及组构特点取决于不同的进变熔融反应,不同程度的熔体丢失以及不同程度的退变反应三种过程的综合效应。利用相平衡定量研究方法可以很好地模拟进变熔融反应的类型、P-T条件、熔体含量及其丢失行为、以及熔融过程中熔体与残余物的化学成分变化等,这对探讨高温-超高温变质作用过程以及花岗岩的成因非常重要。对平均泥质岩(APR)进行相平衡模拟表明变质泥质岩在等压(0.8GPa)升温熔融过程中可发生5种熔融反应:饱和流体固相线、白云母脱水熔融、黑云母熔融、钾长石-石榴石熔融和铝铁镁矿物熔融,后两种熔融反应主要发生在超高温条件下。减压过程中发生怎样的熔融反应受减压温度控制:在麻粒岩相(如850℃)减压可发生钾长石熔融、黑云母熔融和钾长石-石榴石熔融反应;在高角闪岩相(如750℃)减压主要发生白云母脱水熔融和钾长石熔融;在超高温麻粒岩相(如950~1000℃)减压主要发生钾长石-石榴石熔融和铝铁镁矿物熔融。熔体成分受熔融反应和P-T条件控制,如在高角闪岩相发生的饱和流体固相线和白云母脱水熔融可形成弱过铝的奥长花岗质和二长花岗质熔体;在麻粒岩相发生的黑云母熔融和钾长石熔融形成的熔体具有强过铝的二长花岗岩成分;在中压超高温发生的钾长石-石榴石熔融和铝铁镁矿物熔融形成强过铝的二长(钾长)花岗岩质熔体,可形成石榴石花岗岩;在低压超高温下发生的铝铁镁矿物熔融可形成堇青石花岗岩。除了极端超高温下的铝铁镁矿物熔融外,其它熔融反应都会使残余物的成分更贫硅,贫Na2O和K2O,富FeO和MgO,但Al2O3和Mg#基本不变。高温-超高温下发生深熔的岩石只记录降温过程形成的固相线组合,但固相线的类型与温度条件取决于熔体的丢失行为。在不丢失熔体或者获得熔体的岩石中,岩石最后只记录流体饱和固相线组合;发生熔体部分丢失的岩石会记录缺流体固相线组合,并且熔体丢失越多,缺流体固相线的温度越高;发生全部流体丢失的岩石可记录岩石所达到的最高温度。因此,在一个麻粒岩相区,甚至一个野外露头上不同部位的岩石记录不同的P-T条件。熔体丢失是导致使麻粒岩相组合在升温过程中发生超高温变质,在降温过程中得以部分保存的重要条件。发生部分熔融的高级变质岩中随着温度升高,熔体含量增加,会发生锆石分解,只有在降温过程中发生锆石结晶,因此,麻粒岩中新生锆石只记录降温过程到固相线及以后的年龄,一般不会记录麻粒岩相峰期时代。对泥质高压麻粒岩来说,如果经历ITD型变质演化,会发生递进减压熔融,变质反应易于达到平衡,但如果减压速度快并使岩石直接抬升到地壳浅部,会出现一些ITD型结构标志,如残留金红石、蓝晶石,或在石榴石周围出现堇青石的反应冠状体等,此时锆石记录的退变质年龄会与峰期变质年龄相差不大(如10~30Myr);但如果泥质高压麻粒岩减压至中、深地壳,受其中有滞留熔体影响易于发育IBC型结构特征,表现为麻粒岩组合被(中压)角闪岩相组合叠加,在泥质岩中出现黑云母+夕线石构成的暗色条带,或者出现退变白云母和含白云母的浅色体。在中、深地壳经历IBC过程的麻粒岩锆石记录的退变质年龄会与峰期年龄相差很大(如~100Myr)。高级变质岩中由于出现熔体使水流体活度降低,麻粒岩作为排除部分熔体的残余物,其水活度更低。从这一角度来说,水活度低是麻粒岩相变质作用的结果,而不是条件。某些麻粒岩区之所以出现多期麻粒岩相变质叠加受流体行为控制。在亚固相线下流体饱和岩石变质熔融作用从饱和水固相线开始,然后依次发生含水矿物的脱水熔融和无水矿物熔融,这一过程中流体是内部缓冲的,在麻粒岩相温度峰期形成一组平衡矿物组合,难以保留峰期之前的信息。而流体不饱和岩石(如已形成的麻粒岩或岩浆侵入体)变质作用受外部注入流体控制,与构造变形密切相关。如果发生两期麻粒岩相变质叠加变质,在强应变域会形成晚期麻粒岩组合;在弱应变域,会出现两期麻粒岩组合,其中晚期矿物表现为反应冠状体或细粒交生体;而在一些应变非常弱的区域,可能只保留早期矿物组合。     

伏牛山世界地质公园宝天曼园区地质遗迹现状及保护对策

宝天曼地质公园是伏牛山世界地质公园的重要园区,其独特的地质遗迹在全国乃至世界上具有重大的科学研究价值,近年来已成为著名的旅游和科普基地。由于对地质遗迹保护和开发重视不足,该地质公园已遭受不同程度的破坏。本文论述了宝天曼园区地质遗迹保护和开发利用现状,认为该园区的主要保护对策为对现有地质遗迹进行清理、复原和建设,使其展现地质构造、地貌景观的科学内涵,形成具有观赏价值的科普景点。     

长江口南槽最大浑浊带潮周期内悬沙变化规律及其影响因素

最大浑浊带水体悬沙时空变化过程是河口沉积动力学研究的核心内容之一。利用2013年6月16—24日在长江口南槽最大浑浊带自小潮至大潮连续9天的逐时定点水文及悬沙观测资料,分析南槽最大浑浊带悬沙垂向变化特征及影响机制,由此加深对长江口最大浑浊带形成及变化的理解。主要结果包括：(1) 南槽最大浑浊带悬沙平均粒径为3.52～18.84 μm。从小潮到大潮、从表层水体到底层水体,悬沙粒径逐渐增大,水体含沙量逐渐增大,含沙量为0.12～2.29 g/L。(2)水体流速呈现自下而上、自小潮到大潮逐渐增大的态势,与悬沙粒径的关联度较好;而水体盐度呈现自上而下、自小潮到大潮逐渐增大的态势,与悬沙含量的关联度较好。(3)南槽最大浑浊带水体悬沙垂向变化涵括两种控制机制：涨落潮作用引起的底沙再悬浮控制水体悬沙约7 h的周期性变化;涨潮流挟带的口外泥沙絮凝形成的絮团在涨潮流和重力作用的影响下引起水体悬沙出现约14 h的周期性变化特征。     

华南东部地幔过渡带顶部低速层中的熔体含量估算

地幔过渡带顶部低速层的成因及性质研究,对于认识地球内部物质运移及地幔对流过程等具有非常重要的动力学意义.最新的地震学研究显示,华南陆块东部地幔过渡带顶部的低速层存在着明显的区域性差异.一般认为,该低速层的形成与脱水引起的部分熔融有关.本文利用部分熔融体系的平衡几何模型,重点分析了熔体成分、位温、二面角和玄武质含量等因素对熔体含量的影响,并结合该低速层的分布特征,估算出研究区的南北两个子区域地幔过渡顶部熔体含量分别为~1.18 vol.%和~2.02 vol.%.这一熔体含量的显著差异可能与太平洋板片多期次俯冲作用的叠加有关.     

数字海洋地质工程建设进展

随着海洋强国战略的不断推进,国家对海洋的重视程度越来越高,数字海洋地质工程全力支撑了海洋地质的信息化建设和服务工作。经过近几年的工作研究,数字海洋地质工程在海洋地质专业节点建设、海洋地质数据资源的积累、海洋地质数据资源的共享和社会化服务方面取得了长足的进步,并积极响应国家对科技创新和科学普及的号召,强化海洋地质信息化的科学技术理论创新,推进信息技术支撑海洋地质科学普及工作,努力践行公益性地质工作的定位,全力服务国土资源中心工作。     

甘肃张掖黑水国西城驿遗址出土木炭指示的树木利用和古环境

在2010年度甘肃张掖市甘州区黑水国西城驿遗址的发掘中,采用筛选法,在灰坑、房址、地层、沟和墓中罐子中共采集了38份木炭样品。对其中大于4mm的656块木炭进行了鉴定,656块木炭分别属于13种木本植物种属,有柽柳（Tamarix chinensis）、柽柳属（Tamarix）、沙棘属（Hippophae）、枸杞属（Lycium）、杨属（Populus）、柳属（Salix）、榆属（Ulmus）、云杉属（Picea）、圆柏属（Sabina）、沙拐枣属（Calligonum）、蒺藜科Zygophyllaceae和2种未鉴定的阔叶树及1枚杏核（apricot pit）。研究表明：柽柳属木材在黑水国西城驿遗址古代人类生活中占有重要地位,古人用柽柳作建筑材料。古代居民有可能采集枸杞属、沙棘属和杏属树木的果实食用,可能用沙拐枣属和蒺藜科树木的枝叶做饲料。研究还表明,黑水国西城驿遗址三期古环境比一期和二期相对干旱。     

智利三联点南部扩张洋脊俯冲区域岩石层热结构的数值模拟

智利三联点（CTJ）位于纳兹卡板块、南极洲板块与南美板块的交界处,由南极洲—纳兹卡板块之间的智利洋脊俯冲到智利海沟而形成.巴塔哥尼亚板片窗的发展是智利洋脊长期扩张俯冲的结果之一.随着纳兹卡板块的不断东向俯冲,纳兹卡板块范围逐渐变小,CTJ同时向北移动.本文采用数值模拟方法,建立了关于洋脊海沟碰撞的简单二维模型,来研究智利三联点南部扩张洋脊俯冲区域岩石层的热结构.模拟结果表明,洋脊的位置、板块相对汇聚速度及上覆大陆板块的存在均对俯冲区域海洋板块的温度结构有着很大影响,并且大陆板块下方海洋板块温度变化最大的位置距洋脊的水平距离与洋脊到板片窗范围的水平距离两者之间具有较好的一致性.同时,当存在两两板块间的相对汇聚时,洋脊右侧大陆板块下表面的温度升高,俯冲带内海洋板块温度接近于地幔温度.纳兹卡板块以7.8 cm·a^-1的速度急速俯冲于南美板块之下的过程中,同时伴随着智利洋脊的持续扩张俯冲,在智利三联点南部,南美板块之下纳兹卡板块的温度因而可以更快地达到地幔软流层的约1300℃温度,并最终消亡于地幔之中.

     

泥河湾盆地鹿角梁发现早更新世动物化石和旧石器

泥河湾盆地有成效的科学开拓已经整一个世纪,它以早更新世化石哺乳动物群而名扬世界,现今又以盛产早更新世旧石器遗址而令人密切关注。泥河湾盆地越来越多的考古发现表明,人类走出非洲不可能晚于200万年前。鹿角梁是泥河湾盆地新发现的一处早更新世旧石器地点,出土石制品34件,包括修理品2件、石片18件、石核5件和断块9件,还有大量哺乳动物的骨骼和牙齿化石,其中草原猛犸象（Mammuthus trogontherii）和裴氏板齿犀（Elasmotherium peii）特别引人瞩目。鹿角梁地点所在层位略高于小长梁遗址层位,推测其年龄接近于1.5 Ma。鹿角梁地点的发现,不仅填补了泥河湾盆地早更新世人类遗址序列的一个缺环,而且也增加了泥河湾动物群的一些不多见的化石材料,为研究草原猛犸象和裴氏板齿犀在中国乃至东亚地区的出现和演化提供了实物证据。

     

底辟热流体上涌的数值模拟及其对早古生代青藏高原柴北缘祁连弧形成的启示

底辟流是研究地球内部物质循环与迁移的重要窗口,其动力学演化过程对于我们认识区域地质构造与演化具有重要意义.本文从热结构力学的角度,建立三组不同的数值模型,研究底辟流上涌的动力学过程,分析底辟流半径、热-结构耦合、岩浆上涌通道对底辟流上涌过程的影响.该研究对认识早古生代祁连弧的形成过程具有重要启示.数值实验结果表明,底辟...     

阿哈湖沉积物-水界面硫酸盐还原作用的微生物及其同位素研究

在湖泊系统中,硫的来源相对单一、稳定,硫在生物地球化学循环过程中硫同位素发生不同程度的分馏。硫酸根的还原作用是湖泊系统中硫循环的重要的一步,根据微生物对其利用途径可分为同化还原作用和异化还原作用,前者产生的分馏很小,而后者则较大。对于缺氧环境,微生物在利用硫酸根作为电子受体时,异化还原作用是最主要的生化反应。本实验试图组合微生物学及同位素学方法来研究厌氧条件下硫酸盐还原过程及其发生机制。