GPS定位技术在福建地壳形变监测中的应用

随着GPS观测及数据处理技术的发展,GPS定位技术在地球动力学方面的应用越来广泛,本文介绍国内外利用GPS定位技术在地球动力学方面的应用现状,着重介绍了GPS精密定位技术在福建地壳形变监测方面的应用现状和取得的初步成果。     

浅析福建地倾斜潮汐因子γ及其组合动态特征

本文计算了福建自1992年至2004年以来的地倾斜EW和NS两分量的固体潮潮汐因子,并进行动态组合,绘制组合动态三种特征量:ΔγEW ΔγNS(表征扩容)、ΔγEW-ΔγNS(表征剪切应变)、ΔγEW/ΔγNS(表征介质各向异性)的时序曲线图,并进行固体潮特征分析,寻找中、强地震发生前远场块体和近场块体地倾斜突变性形变异常与之对应关系。结果表明:在福建沿海,海潮是决定倾斜固体潮特征的主要因素;福建发生5级上的中强地震、台湾发生7级以上强烈地震时,福建地倾斜固体潮潮汐因子及其动态组合特征存在明显的渐进式突变性形变异常现象,异常量和异常持续时间与震级和震中距有较好的对应关系。     

全球冥古宙的研究进展和存在问题

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。     

东北帕米尔中新世中下地壳物质的折返过程：公格尔西滑脱剪切带的构造变形与年代学证据

公格尔西滑脱剪切带位于东北帕米尔公格尔片麻岩穹窿西缘。通过我们详细的野外观测、显微构造观察、石英电子背散射衍射(EBSD)测试以及锆石U-Pb测年,对公格尔西滑脱剪切带的几何学、运动学特征及其形成演化时限进行了研究。公格尔西滑脱剪切带糜棱岩中大量的石榴子石、矽线石和蓝晶石等表明其为高级变质产物。S/C组构、旋转碎斑及不对称褶皱等变形现象说明剪切带上盘向W或SW低角度剪切的运动特征。高级变质糜棱岩和浅色岩脉记录约20 Ma的206 U-238Pb锆石年龄,说明公格尔西滑脱剪切带初始形成于早中新世。结合前人研究成果,我们认为公格尔西滑脱剪切带曾是狭长的帕米尔中下地壳滑脱带的最北段。由于新生代印度亚洲大陆碰撞以后印度板块仍持续向N俯冲推进,帕米尔地壳由S向N开始增厚,进变质作用最初发生于南帕米尔,约20 Ma时到达北帕米尔。东北帕米尔中下地壳物质开始折返于中新世中期。而直到6~4 Ma,东北帕米尔公格尔地区开始快速隆起,此时公格尔新生代高级变质岩才快速折返。     

北祁连的形成与演化历史：来自河流沉积物地球化学及其碎屑锆石U Pb年龄、Hf同位素组成的证据

通过对发源于北祁连造山带北段、中段、南段河流沉积物地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成的系统研究,确定河流沙、泥沙质微量元素平均组成与大陆上地壳平均值基本一致。一般沙质成分由于石英的稀释作用使其微量元素含量稍低于大陆上地壳平均值,泥沙质成分的微量元素含量一般稍高于大陆上地壳均值。北祁连造山带河流碎屑沉积物As、Sb、Cu、Zn等元素的平均含量明显高于大陆上地壳的平均含量,可能指示北祁连硫化物矿床成矿具有良好的前景。河流碎屑沉积物Sm-Nd同位素组成得到的Nd亏损地幔模式年龄为1.89~1.12Ga,平均为1.68Ga;北段、中段河流沙质部分的Nd同位素亏损地幔模式年龄比相对较细的泥沙质部分的老,说明河流近源古老地壳基底组分更多;而南段的部分河流则相反,说明近源有更多的新生地壳组分。锆石U-Pb年龄结果表明,北祁连造山带最强的岩浆作用发生于新元古代—晚古生代早期(650~400Ma),此期间形成的锆石占全部锆石的31%,它们主要记录了北祁连洋壳的俯冲消减、陆-陆碰撞及碰撞后的壳内岩浆作用过程。太古宙古老基底组分在北祁连造山带存在,但所占比例极低,它们可能以碎屑组分存在于古元古代的北大河岩群等变质基底中。新太古代到古元古代(2700~1700Ma)期间形成的锆石占全部锆石的~34%,此期间是北祁连基底的主要形成阶段。古元古代末到新元古代(1700~650Ma)期间形成的锆石占全部锆石的17%,它们可能代表着古祁连洋盆的主要形成阶段。锆石Hf同位素组成确定的北祁连由亏损地幔增生物质到地壳主要发生于3.2~2.0Ga、2.0~1.0Ga这两个时间段,650Ma以后基本没有增生地壳组分的加入。不同地段河流碎屑锆石U-Pb年龄有些差别,北段的北大河中最老基底组分所占比例最高,而南段河流中的古老基底组分比例相对较低,印证了古祁连洋是从东南向西北拉开的过程,西北段在俯冲消减及碰撞过程中有较多古老地壳基底组分的参与。晚古生代晚期—三叠纪期间北祁连仍存在较弱的岩浆作用。由Nd同位素比值与Nd含量、Na_2O/K_2O比值之间的关系进一步证明北祁连河流沉积物是最古老的基底长英质组分、较老的基底镁铁质组分或其熔融产物、古祁连洋壳镁铁质组分或其熔融产物三者混合的产物。     

广义残差地形模型及其在局部重力场逼近中的应用

研究了残差地形模型中的非调和性问题,比较了基于棱柱体和球冠体的积分模型,提出了基于球冠体积分的广义残差地形模型。以泊松小波径向基函数为构造基函数,结合广义残差地形模型,融合多源实测重力数据构建了局部区域重力场模型。研究结果表明:基于棱柱体积分的残差地形模型精度较低,在山区可能引入毫伽级以上的误差,建议采用更为接近真实地形表面的球冠体积分模型。相比于原始的残差地形模型,基于球冠体积分的广义残差地形模型能更为精确地逼近局部重力场模型中地形因素引起的高频效应。     

浅水多波束系统SONIC 2024在码头测深中的应用

文中介绍浅水多波束系统SONIC 2024的技术优点,从姿态参数校正、潮汐改正、声速改正、测线滤波及曲面滤波等方面探讨多波束数据处理的关键技术。以码头实测数据验证该系统在水深测量应用中的便捷性和可靠性。     

皖南晚中生代花岗闪长岩地球化学:成岩成矿制约

皖南地区是铜、钼、金多金属成矿区,成矿与晚中生代花岗闪长岩类关系密切。近十年来,皖南花岗闪长岩的成因仍然存在分歧。本次报道了皖南花岗闪长岩全岩主、微量元素和锆石原位元素数据。皖南花岗闪长岩(Si O2=64.3%~70.8%)为高钾钙碱性、过铝质岩石,具有相似的埃达克岩特征:高Si O2、Sr/Y(17.1)和(La/Yb)N(14.9)比值,低Yb(1.72×10-6)和Y(18.4×10-6)含量。它们也具有较低Al2O3和Cr(3.40×10-6~10.0×10-6)含量、低Mg#(0.34~0.42)和Nb/Ta(9.6~13.3)值,高K2O和Ba(404×10-6)含量,高K2O/Na2O(0.89~1.55)、Th/La(0.27~0.51)和Th/U(2.79~7.49)比值。锆石原位地球化学特征显示其岩浆源区为低温(锆石Ti-in-zircon温度均值674℃)和高氧逸度(lgfO2集中在-21.4~-9.18,均值-16.4;锆石Ce4+/Ce3+平均值276)的陆壳。这些特征说明皖南花岗闪长岩可能起源于较年轻的加厚下地壳的部分熔融,并经历了斜长石、钾长石和铁镁矿物等结晶分异作用。它们可能形成于与古太平洋板块俯冲密切相关的大陆活动边缘弧至弧后拉张构造转换背景。本区大规模Cu、Mo、Au成矿作用与岩浆的高氧逸度密切相关,而锆石Ce4+/Ce3+可作为矿床勘探一个有效的指标。     

高密度电法的地形影响和地形改正探讨

本文通过对高密度电法(温纳α装置)受地形影响的研究与分析,通过地形二维空间数据假设,建立视电阻率异常数据处理正反演模型计算公式,得出带地形的二维联合改正方法能够有效消除地形影响。并结合《2015年乌蒙山区(贵州毕节)1∶5万水文地质环境地质调查》项目物探工作研究实例,对高密度剖面的视电阻率数据进行地形改正前后结果对比分析,与瞬变电磁法成果资料进行对比,经部分钻探结果对比,充分证明了高密度电法的地形改正方法的有效性,将以往的根据视电阻率异常分布特征点进行经验性定孔改变成以异常中心为目标的理论性定孔。为提高高密度电法在山区找水命中率,提供了例证。     

考虑地球曲率影响的重力中间层校正计算及其精度分析

介绍一种考虑地球曲率影响的“球冠模型” 重力中间层校正算法,并通过不同算例对比该算法与以往“圆柱体模型”算法之间的差值。结果表明,其差值的数量级最大可达0.4 mGal。