内蒙古大青山地区早前寒武纪变质岩的锆石Hf同位素组成和稀土模式

本文报道了内蒙古大青山地区早前寒武纪变质岩石的锆石Hf同位素和稀土组成。两个古元古代晚期（1.9～2.1 Ga）变质碎屑沉积岩样品中碎屑锆石的(n(176Hf)/n(177Hf))c、tDM1(Hf)和tDM2(Hf)分别为0.281079～0.281502、2548～3000 Ma、2612～3153 Ma和0.280916～0.281451、2533～2717 Ma、2600～3404 Ma; 一个古元古代早期（2.37 Ga）变质辉长岩样品中岩浆锆石的εHf(t)和tDM1(Hf)分别为1.50～6.68和2449～2647 Ma,表明大青山及邻区在新太古代晚期—古元古代早期存在强烈的构造岩浆热事件,既有地幔添加又有壳内再循环作用。三个样品的边部变质锆石εHf(t)、tDM1(Hf)和tDM2(Hf)分别为-9.49～3.91、2201～2686 Ma、2285～2887 Ma;-7.29～-2.42、2350～2540 Ma、2499～2740 Ma和-5.46～-0.53、2319～2507 Ma、2443～2687 Ma,Th/U比值普遍小于01。与核部锆石相比,边部变质锆石tDM2(Hf)变小,Th/U比值和稀土含量降低,但稀土模式十分类似。研究表明,变质锆石增生边的形成及其Hf同位素、稀土和U—Th组成受核部锆石和变质作用的双重制约。变质增生边的形成至少部分与核部锆石溶解以后的再结晶有关,变质流体起了重要作用。     

准噶尔盆地西北缘红山嘴及邻区构造变换带与油气成藏关系

准噶尔盆地西北缘冲断带普遍发育构造变换带,其对沉积和油气成藏有重要的控制作用。通过对红山嘴及其邻区断裂展布与组合方式特征的研究,将该区构造变换带分为横向、纵向变换带两种。研究区沉积体系分布研究和砂体厚度统计表明横向变换带部位为盆缘水系入盆通道,控制了宏观沉积物分布;纵向变换带叠覆区则控制了局部沉积物富集。对油气成藏和构造变换带的匹配关系研究可知冲断席之间的横向变换带是油气最富集的部位,横向断裂在油气运移、成藏过程中起关键作用;冲断席内部纵向变换带则易形成有利圈闭,在局部范围内控制油气聚集。     

中亚成矿域斑岩大规模成矿特征：大地构造背景、流体作用与成矿深部动力学机制

中亚成矿域夹持于西伯利亚、东欧和塔里木-华北克拉通之间,展布范围与全球显生宙大陆地壳生长最典型的增生型造山带——中亚造山带相当,并产出一系列大型—超大型斑岩铜(-金)、斑岩钼及斑岩铜(-钼)矿床。斑岩成矿作用自西向东存在明显差异,可高度概括为具‘西铜东钼、早铜晚钼’特征。基于前寒武纪基底性质、成矿大地构造背景以及斑岩成矿特征方面的系统综合研究,以重要构造线为界,将成矿域进一步划分为三个成矿省:哈萨克斯坦斑岩Cu(-Au-Mo)、蒙古斑岩Cu(-Au)和中国东北斑岩Mo(-Cu)成矿省。哈萨克斯坦成矿省具新太古—古元古代结晶基底;四个大型斑岩Cu矿床形成于早古生代增生造山过程(481~440Ma),而绝大多数矿床为晚石炭世(330~295Ma)集中爆发成矿的产物。古亚洲洋西段,沿我国中天山—伊犁南缘—吉尔吉斯北天山—中哈萨克斯坦—科克切塔夫至成吉思线性展布的古生代岩浆弧与哈萨克斯坦山弯构造共同制约了斑岩成矿作用;增生造山向山弯构造的转换阶段为斑岩集中成矿期。蒙古斑岩成矿省亦具新太古代—早古元古代结晶基底;斑岩成矿作用主要发生在泥盆纪(~370Ma)和三叠纪(~240Ma)两个时期,为图瓦-蒙古山弯构造演化过程中两个局部时段的突发成矿;早期成矿事件与古亚洲洋体系向南戈壁微地块下的俯冲增生造山有关,晚期成矿可能是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用的结果。中国东北斑岩成矿省广泛发育新元古代结晶基底和泛非事件岩石学记录;奥陶纪(482~440Ma)斑岩成矿受控于古亚洲洋早古生代时期俯冲增生作用;而中生代斑岩钼集中爆发成矿则分别受控于古亚洲洋体系后碰撞(~250Ma)、蒙古—鄂霍茨克洋体系同俯冲(248~204Ma)、古太平洋体系同俯冲(195~145Ma)及中国东部岩石圈减薄事件(145~106Ma)不同地球动力学体制。成矿流体方面总体而论,中亚斑岩型矿床热液蚀变遵循经典Lowell and Guibert模式,高氧化性岩浆流体有效出溶造就了大型-超大型斑岩矿床。中亚成矿域斑岩铜矿的成矿斑岩岩石类型与环太平洋域成矿斑岩类似,以钙碱性和高钾钙碱性成分为主,最常见的是石英二长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和花岗岩。成钼矿斑岩比成铜(-金-钼)斑岩更偏酸性,具更高SiO2含量。部分斑岩具埃达克质岩微量元素地球化学特征,另一部分斑岩却有类似正常弧火山岩的特征。虽然现有弧环境斑岩岩浆产生的‘MASH’和‘板片熔融’模型以及‘后碰撞拆沉与新生基性下地壳熔融’模型能够解释中亚成矿域部分斑岩铜矿床成矿的深部机制,但本文新提出‘残余洋中脊俯冲+预富集基性下地壳熔融’模型解释哈萨克斯坦成矿省巴尔喀什—西准噶尔成矿带斑岩铜大规模成矿的深部机制。中亚域斑岩钼成矿与古老地壳或古老岩石圈地幔的熔融无关,而与新生地壳熔融产生长英质岩浆的深部事件存在直接成因联系。西段哈萨克斯坦省新生地壳由古生代古亚洲洋演化过程中弧增生事件形成,而东段中国东北成矿省新生地壳则是新元古代与Rodinia超大陆相关聚合和裂解事件造就的。"新生下地壳部分熔融成钼"模型突破了钼成矿与古老地壳熔融有关的传统认识,能很好地解释全球最大的中国东北钼成矿省的成矿深部动力学机制。     

满洲里新右旗火山岩剖面年代学和地球化学特征

满洲里新巴尔虎右旗地区发育大面积中生代火山岩,通过典型火山岩剖面研究,本文认为该地区火山岩主要为粗面安山岩、粗面岩和流纹岩组合;剖面下、中部粗安岩和流纹岩基质40Ar/39Ar坪年龄分别为162.6±0.7Ma和162.0±0.8Ma,剖面上部粗安岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为149.5±1.7 Ma,表明满洲里新巴尔虎右旗地区火山岩形成于晚侏罗世,并可能存在两次火山喷发旋回,间隔大约10 Ma.地球化学测试表明,该剖面中基性火山岩具有相似的地球化学特征,SiO2含量介于56.23%～61.53%之间,具有较高的Al2O3(15.38%～16.62%)、K2O(2.72%～3.87%)和全碱(6.28～8.79),较低的MgO(0.91%～3.8%)和Mg#(0.10～0.32),为高钾钙碱性火山岩;稀土总量(∑REE)及LREE富集,LREE和HREE分馏较强,Eu异常不明显(δEu=0.72～0.90),富集大离子亲石元素(LILE),而亏损高场强元素(HFSE),尤其强烈亏损Nb和Ta;(87Sr/86Sr)i变化范围为0.705078～0.705811,εNd(t)值变化范围为-0.5～1.3.而剖面中部的流纹岩具有高SiO2(79.88%～80.46%)、相对低MgO(0.04%)、FeO(0.26%)和Al2O3(9.61%～10.17%)的特征,负Eu异常明显(δEu=0.32),富集LILE而亏损HFSE,Sr、Ti、Ba和P强烈亏损,(87Sr/86Sr)i变化范围为0.710044～0.713891,εNd(t)值变化范围为-0.9～-0.7.本区剖面火山岩地球化学特征表明,下部和上部中基性火山岩因具有相似的地球化学特征,本文推测该类火山岩浆源于受早期俯冲洋壳流体交代的地幔楔或亏损地幔,粗面岩为中基性岩浆分离结晶的产物,流纹岩包含了大量的地壳物质,其成因可能与地壳混染或大陆中下地壳重融作用有关.结合前人资料,我们认为满洲里新巴尔虎右旗晚侏罗世火山岩形成于造山后阶段,是岩石圈伸展背景下被早期流体交代的岩石圈地幔发生部分熔融的产物.该区火山岩的形成与晚侏罗世蒙古-鄂霍次克洋闭合-造山后伸展作用有关.     

利用稳定同位素识别黑河流域地上水的补给来源

本文利用稳定同位素(2H和18O)及水化学方法识别黑河流域地下水的补给来源,估算黑河水与地下水的转化数量.研究结果表明,黑河流域地下水的主要补给来自山区出山河流,山前戈壁带是地下水快速补给区,中下游盆地地下水补给来源为引河灌溉和河流侧渗.黑河干流出山河水在张掖以上河段约4.4×108 m3/a渗漏补给地下水,约占出山迳流量的27%.张掖一正义峡河段道地下水向河道平均排泄量为11.4×108 m3/a,占该段河流迳流量的69%.研究成果不仅对黑河流域地下水的开发管理有着重要意义,对我国西北类似的内陆盆地地下水的开发管理有着借鉴意义.     

尼古拉兹圆管沿程水流阻力实验的新发现

关于圆管沿程阻力系数的变化规律至今一直沿用尼古拉兹(Nikuradse)的实验结果。在参考尼古拉兹实验的基础上,采用与其相似的制作工艺,设计并制作了相对粗糙度Δ/d为1/30.89的人工粗糙圆管,开展了不同流速条件下的水流阻力实验,验证了尼古拉兹关于圆管沿程水流阻力随水流流态变化的规律,同时发现尼古拉兹当年在人工粗糙圆管制作过程中采用的"二次刷胶"粘贴砂粒的方法,使得圆管内壁砂粒的实际粗糙度减小,其实验所得的圆管沿程阻力系数偏小。本次圆管沿程阻力系数确定的实验方法能够更准确地获得人工粗糙圆管沿程阻力系数,今后可以据此开展相应的系统实验,对尼古拉兹人工粗糙圆管沿程阻力系数及其变化规律加以修正。     

Mineralogical Characteristics of Exsolved Spinel in the Panzhihua V-Ti Magnetite Deposit, Sichuan: Implications for the Mineralization Process

Spinel exsolution is widespread in titanomagnetite from the Fe-Ti oxide gabbro of the Panzhihua intrusion, Emeishan Large Igneous Province, SW China. However, little research has been conducted into the implications of patterns in the mineralogical characteristics of the spinel for spatial variation in the controls on the exsolution mechanism and, hence, the formation process of the ore deposit. This study selected the Lanjiahuoshan Ore Block in the Panzhihua V-Ti magnetite deposit to explore this issue, systematically studying exsolution textures in the titanomagnetite through petrographic observation and the integrated use of in-situ microanalysis. The results show that the exsolved spinel gradually becomes finer-grained and less abundant from the center to edge and the bottom to top of the ore bodies. Compositionally, there is an inverse correlation between the size of exsolved spinel grains and their Mg# value. In addition, there is compositional zonation in the spinel interiors, with a gradual increase in the Mg content and decrease in Fe content from the core to the rim. The analysis suggests that fractional crystallization of ferrotitanium magma with a high oxygen fugacity in a shallow magma chamber caused compositional differences in the primary magnetite solid solution in different parts of the Panzhihua intrusion. Additionally, the thermal evolution of the magnetite solid solution differed in different parts of orebody, bringing about variations in spinel development. Together, these effects resulted in spatial variation in the abundance, grain size, and morphology of spinel in different parts of the orebody and intrusion that follows an identifiable distribution law. Furthermore, the compositional zonation of exsolved spinels reflects the rapid growth of exsolution features in a high-temperature environment. Thus, the size, morphology, abundance, and composition of spinel exsolution features in titanomagnetite provide a valuable petrogenetic tool for estimating the maturity and formational environment of the deposit.     

安第斯山中段现今地应力测量及地震相关性分析

安第斯山位于纳兹卡洋壳板块和南美板块之间,是全球地震频发区域之一,被誉为地震与活动构造学家的天然实验室。本文利用矿山探矿钻孔,采用水压致裂原位地应力测试技术,首次获取安第斯山中段千米深孔原地应力大小及方向随深度变化规律。结果表明测试深度范围内主应力的量值随深度增加而增大,水平最大、最小主应力及垂向应力量值范围分别为12.38~34.47 MPa,7.97~24.15 MPa和6.81~26.10 MPa,主应力之间的关系为σHσv≥σh,σH/σh比值介于1.43~1.66之间。最大水平主应力方向与震源机制解和地表调查结果基本吻合。以实测地应力资料为基础,利用安德森断层理论及库伦摩擦破裂准则,探讨了震源深度(假定30 km)处的应力状态及断层达到临界破坏时的孔隙压力,结果表明除纳兹卡板块持续俯冲外,高孔隙压力可能是该区地震频发的主要原因。研究结果不仅为该区地震机理研究提供了实测资料,而且对世界应力图数据库具有重要补充价值。     

弹性静力学问题的边界积分形式的数值流形法

传统的数值流形法(NMM)一般均采用区域积分形式。结合边界单元法(BEM),提出了一种边界积分形式的数值流形法。该方法既能发挥NMM的可以灵活选取局部基的优势,又具有BEM降低问题求解维数的特点。针对二维的弹性静力学问题,对3个具有解析解的不同基准算例进行了数值应用,验证了所提方法的有效性和效率。计算结果表明,提高局部基的阶次可有效提高方法的计算精度。     

Quantitative Analysis of Flabellophyton from the Ediacaran Lantian Biota,South China: Application of Geometric Morphometrics in Precambrian Fossil Research

As a more efficient quantitative method for morphological analysis, geometric morphometrics is applied to the flabellate fossils Flabellophyton including Flabellophyton lantianensis and Flabellophyton strigata from Neoproterozoic Ediacaran Lantian biota, South China. Both traditional morphometric analysis (including diverging angle, length, and width distribution) and geometric morphometric analysis [including superposition of normalized area analysis, non-metric multidimensional scaling (n-MDS), Bray-Curtis similarity cluster analysis (CLUSTER) and analysis of similarities (ANOSIM)] were performed. The results indicate there are great interspecific morphological differences between F. lantianensis and F. strigata, in addition to some intraspecific variations within each species. Here we preliminarily suggest that the previously defined Flabellophyton should be subdivided into 2 genera at least: one marked by the dark transverse striated structure, and the other without. This recharacterization and reclassification work still needs further careful observation and comprehensive analysis with large number of flabellate fossils combining morphology, structure, population, and community-ecology study.