碱金属离子及碱溶液对膨润土性能影响的研究进展

基于前人有关膨润土在碱性环境下的室内试验和数值模拟的研究结果 ,重点阐述了碱金属离子及碱溶液对膨润土矿物成分、微观结构、膨胀性和渗透性等方面的影响,讨论了温度、pH值与溶液浓度等对上述过程的影响。碱金属离子及碱性溶液不仅可交换膨润土中蒙脱石层间阳离子,而且可溶解膨润土中的蒙脱石,生成非膨胀性矿物,并随着温度和pH值升高,蒙脱石被溶解程度增加,从而导致了膨润土膨胀力减小,且随着温度、溶液浓度及pH值的增加,膨胀力削弱程度加强;同时,膨润土与碱金属离子及碱溶液接触时孔隙增多,进而渗透性增强,随着温度和溶液浓度增加,渗透性也明显增强。数值模拟可实现膨润土与碱性溶液长期接触时发生的矿物成分及渗透性变化的预测。高温、不同pH值的低碱性溶液及其耦合作用对膨润土的矿物化学成分、微观结构、膨胀力和渗透性的影响及机理研究应该是今后研究的重点。     

变质核杂岩的定义、类型及构造背景

伸展变质核杂岩(mcc)的基本特征包括:(1)缓倾至中等倾角的具有大规模位移的(几十千米)区域至准区域性延伸的主拆离断层;(2)与断层相关的糜棱片岩和片麻岩下盘(包括可能出露更深层次的非糜棱化结晶岩);(3)上盘上地壳基底岩和/或表壳岩层.关键的一点是,所有变质核杂岩是沿地壳深部(大于10～15 km)大型拆离断层大规模地壳伸展和地壳切除(缺失)的产物.我们认为,地壳剖面无大规模缺失的以基底为核的穹隆状杂岩不是一般构造定义上公认的变质核杂岩.变质核杂岩形成于同缩短期和缩短期后的多种构造环境中.由于前期或同期的缩短作用,变质核杂岩似乎都发育在地壳强烈增厚的区域.绝大多数(但显然并非全部)变质核杂岩都与岩浆作用有密切的时空关系.变质核杂岩起控制作用的拆离断层一般生根于中地壳或直接位于石英变为晶质塑性的韧脆性转化带下的深处,但有些拆离断层切穿大部或整个地壳.大多数变质核杂岩总体上具有不对称或简单剪切的构造几何特征,但有些变质核杂岩呈现较为对称的边界拆离断层.     

青藏东缘马关地幔岩包体的岩石学与矿物学研究

对青藏东缘新生代马关地区高钾岩系中地幔岩包体的岩石学和矿物化学成分的研究表明:马关地幔岩包体属尖晶石相橄榄岩,岩石类型主要为尖晶石二辉橄榄岩,矿物组合为橄榄石(O l) 斜方辉石(O px) 单斜辉石(Cpx) 尖晶石(Sp l),含极少量金云母和角闪石。橄榄石以贵橄榄石为主,部分为镁橄榄石,其Fo值为89.72~90.47,M g#值为89.75~90.51;斜方辉石的En分子为88.00~89.59,M g#值为90.21~91.16,C r#值为3.31~6.23;单斜辉石主要为透辉石,少量为顽透辉石,成分上表现为高C a(wC aO=18.71%~20.78%)、高A l(wA l2O3=6.00%~7.30%)、高M g#值(89.93~91.57)和低C r#值(5.13~8.74);尖晶石为铬尖晶石,其w(C r2O3)为7.62%~12.88%。矿物化学成分指示:马关尖晶石二辉橄榄岩包体属A型包体,为低度熔融后的大陆地幔橄榄岩。温压估算表明,马关尖晶石相二辉橄榄岩包体的平衡温压分别为900℃~1 150℃和1.29 GPa~2.20 GPa(相当于地下深度45 km~71 km),其上地幔地温曲线与大洋地温曲线一致,显示马关地区岩石圈地幔具有很高的热流值,暗示青藏东缘及邻区于0~16 M a期间有热的软流圈地幔上涌,地幔上涌在构造上的响应即是青藏东缘乃至整个东亚地区区域性岩石圈的东-西向伸展。     

长江三峡库区全新世环境考古研究进展

充分利用长江三峡工程文物抢救性发掘的宝贵机会,通过对重庆市忠县中坝遗址、丰都县玉溪遗址等典型遗址和神农架大九湖泥炭地层环境考古研究,摸索出了一套利用年代学、沉积学、重矿物组分鉴定、锆石形态统计、地球化学和环境磁学方法辨别考古遗址地层中古洪水沉积的方法;建立了该区地表孢粉-气候的转换函数,并将其用于对神农架大九湖泥炭地层的研究,弄清了该区全新世以来环境演变的背景,并将自然沉积地层环境演变记录与典型考古遗址地层古洪水事件作了对比分析。遗址时空分布研究表明:长江三峡库区旧石器时代至宋代677处遗址时空分布总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的,遗址多沿江河分布,且在河流交汇处呈聚集状态,这与人类多选择河流1～2级阶地为生、河流交汇处鱼类资源丰富有关。研究表明:中坝遗址能延续5000a的原因一方面与其盐业遗址的属性有关,另一方面与其长期具有良好生态环境有关。从该遗址T0202探方出土近20万件动物骨骼的分类统计证明了这一点。7.6kaBP以来,水位在吴淞高程147.024m以上的古洪水至少在玉溪遗址T0403探方中留下了16次沉积记录。神农架大九湖297cm厚的泥炭及其148个孢粉样品和10个AMS14C测年数据表明,该泥炭地层为本项目提供了理想的全新世自然环境演变背景,尤其8.2kaBP前后的降温事件很明显,6.7～4.2kaBP为中全新世最适宜期,4.2kaBP前后由暖湿转为凉干,3.5～0.9kaBP季风降水整体较弱,0.9kaBP前后转为较凉湿。根据对中坝和玉溪两处遗址地层的研究,在8.2～6.7kaBP期间出现有10个古洪水层;在6.7～4.2kaBP全新世最适宜期遗址地层中出现有8个古洪水层;在3.5～0.9kaBP降水减少的时期,中坝遗址中仅出现2个洪水层(即西周时期的37-1和战国早期的第21层);在0.9kaBP以来降水较多的时期,中坝遗址中存在3个洪水层(即宋代中期的11C-1层、清代的5-1层和1981年的2B-2层)。这表明,8.2～6.7kaBP的洪水在三峡地区次数是最多的,6.7～4.2kaBP的洪水数量次之。长江三峡库区的这一古洪水发生规律或许可以解释长江中游的江汉平原在7.8～5.1kaBP期间遗址数量偏少的原因。     

“西南河流源区径流变化和适应性利用”重大研究计划进展综述

西南河流源区是中国的水资源战略储备区,但其未来水资源演变趋势不明,为厘清气候变化下的径流变化规律以开展适应性利用,国家自然科学基金委于2015年启动了“西南河流源区径流变化和适应性利用”重大研究计划,本文对重大研究计划的总体情况和主要进展进行综述。重大研究计划实施以来取得了一系列研究成果:构建了西南河流源区天空地一体化监测体系,有效提升了西南河流源区的监测能力;创新了高原寒区径流水源组成的多元综合解析方法,揭示了高原寒区典型径流水源的形成机理及气候驱动下流域下垫面与水文系统的协同变化机理;创建了综合冰雪冻土寒区水文过程和示踪过程的分布式同位素水文模型,揭示了雅鲁藏布江径流变化的历史规律和未来趋势;提出了河流全物质通量概念,开展了大量取样检测,揭示了高原河流生源物质循环及生物响应规律,量化了澜沧江梯级水库运行的环境累积效应;发展了多目标互馈系统理论,从水量、水能、水质3个方面创新了梯级水库适应性利用技术,为西南水电消纳、澜沧江-湄公河水资源合作等国家重大需求提供了支撑。     

辽东本溪林家组属于中三叠世之锆石、古生物和地层证据

林家组出露于辽宁东部本溪林家崴子一带.自小林贞一1942年记载以来,其时代一直有很大的争议.争议跨度从第三系到上二叠统.20世纪80年代初,张武等依据动植物化石和地层对比,提出了林家组属于中三叠世的观点.由于林家组产出的植物化石十分复杂,既有古生代,又有中生代分子,且没有锆石年龄证据,故林家组时代仍然存疑.近年来,在林家组底部找到了变质凝灰质粉砂岩,其中有很多锆石.根据30颗保存较好锆石测年结果,发现4颗最年轻锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U平均年龄是239.5±4.1 Ma.另外,最近前甸子地区林家组发现了少林肋木（Pleuromeia shaolinii）.因此尽管林家植物群存在二叠纪和三叠纪均有分布的重要植物,但结合锆石定年、地层对比、岩性特征、平行不整合接触关系、三叠纪代表植物及中三叠世到早白垩世均有分布的昆虫索德蠊属来综合分析,可以确认林家组确实属于中三叠世.     

塔里木盆地下奥陶统蓬莱坝组白云岩成因及储层主控因素分析——以巴楚大班塔格剖面为例

寒武系-下奥陶统白云岩是塔里木盆地非常重要的勘探接替领域,但由于白云岩埋藏深度大,勘探和研究程度低,目前的认识程度无法满足勘探的需求,尤其是白云岩储层成因和分布的认识。本文以巴楚地区大班塔格剖面蓬莱组白云岩的精细解剖为例,测制解剖剖面9条,采集样品195块,系统的开展了岩石薄片、物性及地球化学特征分析,取得了两个方面的新的认识。1)是塔里木盆地蓬莱坝组发育粉晶、细晶、中晶和粗晶四种白云岩,主要形成于早-中埋藏期与海源流体有关的白云石化作用中,局部受到热液改造,其晶粒大小与原岩结构的粗细及孔隙空间的大小有关,原岩结构粗,形成的白云石晶粒就粗,原岩孔隙空间大,白云石晶粒就大。2)是白云岩储层的分布具成层性和旋回性,孔隙发育段总体位于向上变浅旋回的顶部,与高频旋回的暴露面有关,其载体以细-粗晶白云岩为主,孔隙主体来自原岩孔隙的继承和再调整,少量来自埋藏(热液)溶蚀作用,而并不是传统观点所认为的白云石化作用建造孔隙,这一认识对塔里木盆地深层白云岩有效储层预测具重要的指导意义。     

克拉玛依侏罗纪玄武岩地球化学特征及其壳幔作用过程研究

新疆北部中新生代岩石圈深部过程一直备受关注但研究较少。在详细的野外地质和室内岩相学的研究基础上,对西准噶尔克拉玛依侏罗纪玄武岩开展了全岩主元素、微量元素和Sr-Nd同位素以及锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析。这些玄武岩与下伏下石炭统太勒古拉组地层呈角度不整合接触关系,具有明显柱状节理、块状构造、斑状结构,斑晶主要由富Ca斜长石、普通辉石和橄榄石组成,部分含有菱铁矿,基质为间粒间隐结构。玄武岩属于碱性玄武岩系列(σ=3.87~4.68),强烈富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、K等)和轻稀土元素,没有Eu的负异常(δEu=1.02~1.06),具有相对较低的正εNd(t)值(+2.95~+3.02)和较高的(87Sr/86Sr)i值(0.7048~0.7049),暗示其具有与OIB型源区相似但较为亏损的源区特征。这些玄武岩可能来源于80 km以下深处的石榴石二辉橄榄岩的低程度部分熔融作用。玄武岩中获得锆石的U-Pb谐和年龄为(357.3±5.1)Ma,这一年龄与围岩太勒古拉组的时代相当,指示这些锆石主要来自早期岩浆作用。与晚古生代岛弧及后碰撞基性火山岩不同,侏罗纪玄武岩形成于相对稳定的板内构造环境,其地幔源区亏损程度不及晚古生代火山岩源区。这样的源区可能与俯冲下沉洋壳和拆层岩石圈发生变质重熔形成富集熔体并不断交代亏损地幔有关。     

藏北南羌塘盆地曲瑞恰乃地区中侏罗世色哇组、莎巧木组、布曲组的生物地层特征

对藏北南羌塘盆地曲瑞恰乃地区的晚三叠世-侏罗纪地层进行了研究,自下而上划分为晚三叠世日干配错群,晚三叠世～早侏罗世索布查组,早侏罗世曲色组,中侏罗世色哇组、莎巧木组、布曲组、夏里组和晚侏罗世索瓦组。其中,对中侏罗世色哇组、莎巧木组、布曲组生物地层的研究为本文的主要内容,研究成果为该区中侏罗世地层层序的建立和详细对比提供了重要的依据。     

天然火山作用探测华北下地壳组成、结构及其形成过程

与中上地壳相比，对下地壳组成、结构的认识受限于样品的获取，然而天然火山作用携带的下地壳捕虏体可以为了解下地壳提供关键样品。华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一，显生宙以来的火山作用携带有丰富的下地壳捕虏体，为探测华北下地壳组成、结构及其形成过程提供了可能。通过对这些捕虏体定深、定性及定年的综合研究，构建了以信阳，莒南，汉诺坝和女山等典型地区为代表的下地壳组成、结构剖面模型。这些剖面表明，华北克拉通下地壳具有分层的特点，且上老下新，暗示可能与底侵作用有关。其中捕虏体的锆石U- Pb年龄和Hf同位素的研究，揭示了该克拉通下地壳复杂的形成与演化过程：最古老的组成部分可能老至~4. 0 Ga冥古宙，此后经历了3. 80~3. 65 Ga古太古代的再造作用，2. 8~2. 5 Ga 新太古代和2. 3~1. 8 Ga 古元古代的增生与再造共存，同时还经历了显生宙以来包括462~220 Ma，140~90 Ma和47~45 Ma的增生与再造事件。