三维起伏地形条件下航空瞬变电磁响应特征研究

航空瞬变电磁法以其速度快、成本低、通行性好等的优势能够有效的应用于地质地形条件复杂的地区.目前对于航空瞬变电磁法的研究主要基于平坦地形的理想情况,对于地形效应的研究相对较少,然而实际应用中地形不可避免,若忽略地形影响将对资料解释造成较大的误差,从而制约航空电磁方法的进一步发展.本文基于交错网格的时域有限差分方法对三维起伏地形条件下航空瞬变电磁进行正演模拟,在保证算法准确性的前提下给出大量模型算例.以经典地形模型为例,利用所给方法计算三维正演响应,结果显示起伏对于航空瞬变电磁数据有着显著的影响且影响主要集中在早期.而后,以实际地质资料为基础,构建起伏地形条件下包含多个异常体的三维复杂模型,计算了复杂模型的航空瞬变电磁响应,并给出三维全域视电阻率曲线,从而对地形效应的影响有了更加直观的认知.最后,通过大量模型讨论了地形的尺寸参数、电性参数、飞行轨迹与飞行高度等因素变化对于航空瞬变电磁数据的影响情况,并得出有价值的结论.     

南极普里兹造山带性质及构造变形过程

南极大陆足世界上最古老的大陆之一,是冈瓦纳大陆的重要组成.第一次南极科学考察以来,中国地质科学院一直参加南极研究.目前为止,已有33人次参加了14次南极考察,其中2人进入南极内陆格罗夫山考察.经过几代科学家20多年的努力,取得了一系列成果.传统观点认为,东南极大陆是由太古宙陆核与围绕陆核的元古宙活动带组成,东冈瓦纳大陆在晚元古代格林威尔事件后完成统一大陆的构建.上世纪90年代初,在原属于环东南极格林维尔活动带的不同部位识别出-系列晚新元占-早古生代的泛非期(约500 Ma)构造热事件,对传统的东南极大陆模式提出了挑战.其中,普里兹湾地区泛非构造热事件在最近几年的研究中被中国科学家证明向南延伸到南极内陆的格罗夫山一带,在东南极大陆内部形成了一条泛非期构造带.然而,普里兹带的构造属性一直受到研究者的争论.人们关注的焦点是这条泛非期普里兹构造带到底是一条陆内变形带?还是板块碰撞带?因为这个问题直接关系到东南极大陆的结构与形成时代,更关系到东冈瓦纳大陆形成演化过程的重建.2007年,"南极普里兹带1:50万地质图编制"与"南极埃默里冰架-格罗夫山综合地质调查与研究"课题组对普里兹带研究取得了重要进展:①完成了我国在南极的第一张中比例尺地质图,为普里兹构造带的研究、为探讨冈瓦纳大陆的重建,奠定了新的基础;②格罗夫山地区首次发现高压麻粒岩,根据石榴子石的化学环带和单斜辉石原始成分的恢复获得峰期变质条件为12.9～15.8 kb、810～910℃,减压退变质条件为7.6～10.3 kb、700～760℃,具有顺时针演化的P-T轨迹.SHRIMP锆石U-Pb定年揭示高压变质作用发牛的时代为545～542 Ma.这项成果首次为确认普里兹构造带为碰撞造山带提供了直接的岩石学证据;③普哩兹构造带麻粒岩地体变质作用、花岗岩浆侵位构成的热事件经历了ITD IBC发展轨迹,也是大陆碰撞带的指示标志;④基本上确定了普里兹构造带构造格架与变形序列及演化过程;⑤发现格罗夫山地区大型低角度韧性剪切变形带,变形时代为.530～480 Ma;⑥格罗夫山地区NENNE向延伸的沟谷-纵岭地貌特征是由于晚中生代到新生代区域上蓝伯特裂谷发育过程中形成的.     

黄、东海夏季浮游植物群落特征及其影响因素分析

黄海和东海是西北太平洋重要的边缘海,复杂的海洋环流和丰富的陆源物质输入共同影响着海域环境和生态系统。为了解黄、东海浮游植物群落组成、分布状况及其影响因素,本研究于2015年8—9月期间,通过流式细胞仪和形态学观察等方法,调查了该海域微型真核藻类、微微型真核藻类、聚球藻（Synechococcus）、原绿球藻（Prochlorococcus）以及浮游植物优势种的组成、丰度与分布情况,并基于浮游植物种类和丰度状况进行了聚类分析。结果表明,黄、东海浮游植物群落组成存在明显差别,黄海海域微型浮游植物丰度高于东海,而微微型浮游植物丰度低于东海,原绿球藻主要分布在东海海域。黄、东海海域浮游植物群落组成及分布状况与海域环境特征密切相关。夏季黄海海域相对封闭,受黄海冷水团控制,表层海水中高丰度的微型真核藻类主要出现在冷水团西侧边缘锋面区。东海海域受到长江冲淡水和黑潮水向岸入侵的强烈影响,在长江口邻近海域出现硅藻赤潮,而原绿球藻呈现出自外海向近岸输送的分布态势。相关结果可望为进一步探讨陆源物质输入和邻近大洋对我国近海生态系统的影响及机理提供依据。     

东南极普里兹湾地区超高温变质作用

东南极普里兹湾地区主要包括西福尔丘陵、赖于尔(茹尔)群岛、拉斯曼丘陵、姐妹岛等。普里兹湾地区普遍记录高温-超高温变质作用,在赖于尔(茹尔)群岛地区发育典型超高温变质作用,最近研究表明超高温变质作用可能分布更广,如拉斯曼丘陵、姐妹岛等地区也可能有超高温变质作用的记录。普里兹湾地区超高温变质作用矿物组合多样,该地区的斜方辉石+夕线石、假蓝宝石+石英等矿物组合可以明确指示超高温变质作用,含假蓝宝石但不含石英的矿物组合、尖晶石+石英的矿物组合、含刚玉的矿物组合等也可能指示超高温变质作用,这些组合是否反映超高温条件还需根据具体矿物成分结合可靠温度计及相平衡模拟计算等方法进行精确限定。超高温变质作用的潜在热源不同,可以归为自生热和外来热;其中自生热主要有放射性生热、机械热;外来热主要是深部热源经过热对流、热传导等方式提供。超高温变质作用可能发生在不同构造背景,如洋脊俯冲、弧后盆地、造山带下地壳拆沉等。已有的研究显示普里兹湾地区记录了不同期次构造变质事件,是一个典型的多期变质叠加造山带。最近的研究表明超高温变质作用主要形成于泛非期,但具体时间、演化特征、构造背景以及热源仍存在争议,需进一步研究限定。     

辽北地区克拉通与造山带边界的限定：来自晚古生代—早中生代花岗质岩石锆石Hf同位素证据

华北地块北缘主要由北侧白乃庙弧带和南侧华北克拉通组成,尽管白云鄂博- 多伦- 赤峰- 开原断裂被认为是克拉通与造山带边界,但在辽北地区该断裂带的具体位置并不明确。华北克拉通与白乃庙弧不同的基底属性和演化历史导致了两大构造单元内岩浆岩（主要为中酸性岩石）具有不同的Nd- Hf同位素组成。本文以辽北地区广泛出露的晚古生代—早中生代花岗质岩石为研究对象,通过对其进行年代学和Hf同位素研究,以此来限定辽北地区克拉通与造山带的边界位置。研究结果表明：位于白乃庙弧与华北克拉通北缘之上的石炭纪和二叠纪—早三叠世花岗质岩石锆石Hf同位素组成具有明显差异,具体表现为前者εHf(t)值均为正值且平均地壳模式年龄TCDM普遍小于1. 0 Ga,后者εHf(t)值均为负值且平均地壳模式年龄TCDM普遍大于2. 2 Ga。尽管中三叠世花岗质岩石锆石Hf同位素组成变化范围较大且有少量区域重合,但总体上仍表现出不同的特征。本文通过对比辽北地区石炭纪—中三叠世花岗质岩石锆石Hf同位素组成,结合太古宙—古元古代变质结晶基底岩系的分布范围,初步限定了辽北地区古老克拉通（华北克拉通）与年轻造山带（白乃庙弧）的边界位置：阜新北约60 km—彰武西南部—新民北部—法库南部—铁岭西部—开原东部—清河断裂。     

长英质高级片麻岩中夕线石的形成与变形-变质-深熔作用的关系 —— 以南极拉斯曼丘陵区为例

南极拉斯曼丘陵高级长英质片麻岩的夕线片麻岩中可有两类结构和变质矿物组合均有所不同的两种域,一种含夕线石部分对应于片理组合,另一种对应无夕线石的非片理化组合.岩石的变形尤其是破裂性裂隙的率先出现对于富夕线石部分的形成是必要的.在非破裂性片麻理岩石域中,中-低压/高温条件下黑云斜长片麻岩进变质发展的结果往往是形成Grt+Qtz±Opx组合.这两种不同的变质域的组合与应变分解造成的强应变带和弱应变域相一致.而且,夕线石的形成不是简单的变质早期矿物固相反应的结果,而是反应链上的一部分.其出现是由开放体系中组分的差异迁移造成的,这种差异迁移实际上是碱土金属迁出(淋滤)的过程,与变形相伴的流体活动使得SiO2发生强烈淋滤,残留组分中SiO2活度大为降低,并使长英质组分和镁铁质组分分凝,主要组分大都可以单独富集(集中)、形成复杂的矿物演化和分布.这种演化还可从MgO等碱(土)金属组分的外迁程度差异来理解.随着碱(土)金属丢失程度的减小,依次出现夕线石、石榴子石、斜方辉石和堇青石,或者说,不同的变质或分异阶段形成不同的矿物(组合):变形-变质起始阶段,碱(土)金属组分迁移初期残留形成夕线石,之后为镁(铁)质组分迁移,初期残留不透明钛铁氧化物,晚期残留组分形成堇青石.石榴子石-长英质组合为体系基本封闭情况下的结晶.此外,夕线石的形成往往标志着深熔作用的开始,一旦深熔作用发展完善,夕线石呈准稳定状态或趋于消失.拉斯曼丘陵与夕线石有关的长英质岩石经历了复杂的变形、变质和流体活动变化.     

青藏高原北部柴达木块体晚二叠世古地磁结果及其构造意义

通过对柴达木地块天峻县组合玛地区晚二叠世13个采点的系统古地磁测定,揭示了一组高温特征剩磁分量.实验结果表明,采样剖面获得的晚二叠世古地磁结果具有正、反极性,其特征剩磁方向为:Dg=333.7°,Ig=37.3°,Kg=35.4,N=9,α95 =8.8;Ds=333.9°,Is=41.7°,Ks=69.9,α95 =6.2°,相对应的古地磁极位置为:64.0°N,342.4°E,A95=5.9°,古纬度为24.0°N.这一高温分量通过了倒转检验,我们认为这一高温特征剩磁分量很可能代表了研究区晚二叠世时期的原生特征剩磁.通过对比塔里木地块晚石炭-晚二叠世古地磁结果,发现两块体在晚石炭世存在明显的古纬度差(16.6±9.3°),而在晚二叠世其古纬度差(3.5±5.4°)在古地磁误差范围内并没有明显差别,从构造意义上说,说明柴达木地块在晚二叠世已是塔里木地块的一部分,结合地质资料,认为柴达木地块在晚二叠世时古地理位置处于塔里木地块的南缘或西南缘,这表明柴达木/塔里木地块间的古阿尔金断裂的形成时代不可能早于晚石炭世时,很可能形成于晚二叠世以后.     

早更新世以来青藏高原隆升作用在塔里木盆地腹地的响应

自约55Ma印度-欧亚板块碰撞,青藏高原经历持续挤压,发生多次阶段性隆升作用.晚新生代以来强烈隆升作用不仅造就了青藏高原北部强烈的构造变形效应,还引起了大规模的干旱化.位于塔里木盆地腹地(N38° 40.911′,E80°18.484′)的玛扎塔格褶断带东西向延伸约300km,南缘发育出露连续、完全的早更新世地层,岩性主要以灰黄色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为主,含有薄层粗砂岩及砾岩.本文延展了原来研究剖面,共采集古地磁样品90块共9个采点.系统热退磁结果揭示出了正反极性,高分辨率的磁性地层学及野外磁化率研究确定研究剖面时代约为2.2～0.1Ma,对玛扎塔格整个剖面地层的年龄控制提供了限定.利用MS2磁化率仪对野外剖面现场测量,采集209米695点数据.通过与深海氧同位素比对分析,说明磁化率结果不仅较好揭示了全球气候变化,还精确记录了约1.8Ma、1.2Ma、0.9Ma、0.65Ma等多期构造活动,并且直接证明年龄约0.05Ma的地层发生了较强构造变形.青藏高原早更新世以来隆升过程具有脉冲特征,约0.9Ma的强烈隆升使主体达到冰冻圈,起到的屏障效应使塔里木盆地开始较快速干旱化,同时为黄土高原提供了更多风尘物质和增强了对粉尘的搬运能力,导致巨厚的粗粒上砂岩层L9形成.     

东亚大地构造发展的重要转折

本文根据现实主义原则和现代地质学理论,分析综合了东亚构造地质、古地磁、古生物地理、地质年代学等方面的一些最新研究成果,提出东亚古亚洲洋构造系和古特堤斯构造系向环太平洋主动陆缘的转变最终出现在中侏罗世,著名的燕山运动正是这一重要构造转折的产物。     

南极地质演化及其与冈瓦纳古陆裂解有有关问题

南极大陆位于地球南端。地层自太主界至新生界均有出露，岩浆活动各个时代亦均有发育。南极基底是由前寒武系和寒武－奥陶系构成的双构造层基底；盖层由泥盆系三叠系组成，其中石炭纪末至二叠纪初的冰碛层对研究冈瓦纳古陆的演化具有极为重要的意义。冈瓦纳古陆的裂解，即东冈瓦纳（南极－印度－澳大利亚）与西冈瓦纳（南美－非洲）是在约１５０Ｍａ之前分开的。１３０Ｍａ之前，南大西洋的打开又把西冈瓦纳分割成两块，并导致Ｅｌｌｓｗｏｒｔｈ山与南极半岛及Ｔｈｕｒｓｔｏｎ岛相连形成威德尔古陆。