华北板块北缘中段含铁变质岩系的时代和构造环境初探

内蒙北部苏尼特右旗以北二道井、哈拉干和红格尔地区的含铁变质岩系中变质基性火山岩Ｓｍ－Ｎｄ全岩等时线年龄为１５１１±７６Ｍａ，这表明该岩系属中元古代而不是以往推测的早古生代，等时线的εＮｄ（ｔ）值为＋６．３±１．７，属亏损型地幔源区岩相学分析表明它形成于规模不大，具中等水深和较弱水动力条件的较封闭海域。据上述特征推测，华北板块北缘中曾存在中元古代初动型火山陆缘。     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

南海东北陆缘的地壳速度结构及其构造意义:来自广角地震剖面的约束

南海东北部深部地壳结构蕴含着南海陆缘伸展张裂过程的重要信息。在南海东北陆缘布设的一条广角地震测线(DP13)沿NW-SE方向依次穿过东沙隆起和台西南盆地。本文利用射线追踪和正演走时拟合软件RayInvr构建地壳纵波速度结构,模型表明：沉积层速度1.6～4.6 km/s,厚度0.5～3.8 km,横向分布不均匀,沉积基底起伏剧烈;莫霍面埋藏深度由陆架区的25.5 km急剧减小到陆坡下方的13 km,随后向下陆坡远端增深至16 km;陆架处东沙隆起下方地壳厚度从～25 km减薄到～21 km,下陆坡远端地壳厚约10～13 km,地壳拉张因子分别为1.3～1.5和2.6～3.1,表现为轻微和中等减薄;陆坡区台西南盆地内地壳厚度从17 km急剧减薄至7～8 km,地壳拉张因子高达4.6,呈超伸展减薄;地壳厚度由陆向海非单调减薄,地壳伸展具有明显的空间差异性;陆架-上陆坡和下陆坡下地壳底部发现两个相对孤立的不连续高速体,速度分别为7.0～7.5 km/s和7.0～7.3 km/s,厚度分别3～5 km和1～3 km,前者位于古太平洋俯冲带前缘,几乎与南海东北部高磁异常重叠,推测由中生代古太平洋板...     

Cenozoic geodynamic evolution of the Andaman–Sumatra subduction margin: Current understanding

The Andaman–Sumatra margin displays a unique set‐up of extensional subduction–accretion complexes, which are the Java Trench, a tectonic (outer arc) prism, a sliver plate, a forearc, oceanic rises, inner‐arc volcanoes, and an extensional back‐arc with active spreading. Existing knowledge is reviewed in this paper, and some new data on the surface and subsurface signatures for operative geotectonics of this margin is analyzed. Subduction‐related deformation along the trench has been operating either continuously or intermittently since the Cretaceous. The oblique subduction has initiated strike–slip motion in the northern Sumatra–Andaman sector, and has formed a sliver plate between the subduction zone and a complex, right‐lateral fault system. The sliver fault, initiated in the Eocene, extended through the outer‐arc ridge offshore from Sumatra, and continued through the Andaman Sea connecting the Sagaing Fault in the north. Dominance of regional plate dynamics over simple subduction‐related accretionary processes led to the development and evolution of sedimentary basins of widely varied tectonic character along this margin. A number of north–south‐trending dismembered ophiolite slices of Cretaceous age, occurring at different structural levels with Eocene trench‐slope sediments, were uplifted and emplaced by a series of east‐dipping thrusts to shape the outer‐arc prism. North–south and east–west strike–slip faults controlled the subsidence, resulting in the development of a forearc basins and record Oligocene to Miocene–Pliocene sedimentation within mixed siliciclastic–carbonate systems. The opening of the Andaman Sea back‐arc occurred in two phases: an early (～11 Ma) stretching and rifting, followed by spreading since 4–5 Ma. The history of inner‐arc volcanic activity in the Andaman region extends to the early Miocene, and since the Miocene arc volcanism has been associated with an evolution from felsic to basaltic composition.     

山东郯城麦坡中更新世地震事件记录*

山东郯城麦坡被命名为典型地震活动断层遗址,其最醒目的标志是郯庐断裂带主干断层(F₂)东盘的紫灰色下白垩统逆冲到断层西盘的红棕色第四系之上且界线截然。野外调查和试验分析表明,郯城麦坡第四系于泉组中发育液化砂涌管、液化砂脉、震裂缝充填构造和同沉积断层等地震引发的软沉积物变形构造——地震事件记录。根据软沉积物变形构造的砂质黏土光释光测年分析,推断这些软沉积物变形构造所记录的地震事件属郯庐断裂带主干断层F₂在中更新世晚期发生的强构造与地震活动。这些地震事件记录为研究郯庐断裂带新构造运动与地震活动提供了新资料,也丰富了该地震活动断层遗址的内涵。     

小兴安岭-张广才岭地区晚古生代至中生代花岗岩的成因及其地质意义

中国东北地区显生宙花岗岩的成因一直是中亚造山带东段研究的热点之一,尤其是小兴安岭-张广才岭地区的花岗岩其成因及形成的大地构造背景一直存在较大争议。本文新获得小兴安岭-张广才岭铁力和依兰地区的二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为188±1 Ma和257±3 Ma。地球化学数据显示,两地区的二长花岗岩均为Ⅰ型花岗岩并且富集大离子亲石元素(Th和U等)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb和Ta等)和重稀土元素具有弧岩浆岩的地球化学特征。锆石Hf同位素数据显示,铁力地区二长花岗岩的岩浆源区可能来自于中新元古代的下地壳部分熔融。综合前人在小兴安岭-张广才岭地区已发表的花岗岩类岩石的地质年代学和地球化学数据,初步推测小兴安岭-张广才岭地区在晚古生代至中生代期间处于活动大陆边缘环境。同时,小兴安岭-张广才岭地区晚古生代至中生代的岩浆岩具有自东向西形成时代逐渐变年轻的趋势,这可能是由于东侧的牡丹江洋在晚古生代至中生代期间俯冲角度逐渐变缓造成的。     

四川盆地南部地区新生代隆升剥露研究——低温热年代学证据

本文通过背斜褶皱变形与低温热年代学年龄(磷灰石和锆石(U-Th)/He、磷灰石裂变径迹)端元模型研究,约束低起伏度、低斜率地貌特征的四川盆地南部地区新生代隆升剥露过程.四川盆地南部沐川和桑木场背斜地区新生代渐新世-中新世发生了相似的快速隆升剥露过程(速率为~0.1 mm/a、现今地表剥蚀厚度1.0~2.0 km),反映出盆地克拉通基底对区域均一性快速抬升冷却过程的控制作用.川南沐川地区磷灰石(U-Th)/He年龄值为~10—28.6 Ma, 样品年龄与古深度具有明显的线性关系,揭示新生代~10—30 Ma以速率为0.12±0.02 mm/a的稳态隆升剥露过程.桑木场背斜地区磷灰石裂变径迹年龄为~36—52 Ma,古深度空间上样品AFT年龄变化不明显(~50 Ma)、且具有相似的径迹长度(~12.0 μm).磷灰石裂变径迹热演化史模拟表明桑木场地区经历三个阶段热演化过程:埋深增温阶段(~80 Ma以前)、缓慢抬升冷却阶段(80—20 Ma)和快速隆升剥露阶段(~20 Ma—现今),新生代隆升剥露速率大致分别为~0.025 mm/a和~0.1 mm/a.新生代青藏高原大规模地壳物质东向运动与四川盆地克拉通基底挤压,受板缘边界主断裂带差异性构造特征控制造就了青藏高原东缘不同的边界地貌特征.     

海洋透光率仪的设计及其在初级生产力研究中的应用

海洋浮游植物光合作用固碳在全球碳循环中扮演着极为重要的角色, 获取不同光衰减对应的海水深度, 对于采集水样用于海洋初级生产力的研究具有重要意义。本研究于国际上首次开发了无缆便携式海洋透光率仪, 特殊的光学结构设计和光谱滤光技术使得光谱响应在波段400~700nm范围内超过了同类海洋传感器, 特定光衰减下对应的深度误差小于0.5m。将本设备应用于南海中尺度涡旋初级生产力的研究中, 在采样率和自动化方面验证了仪器的便携性; 通过对涡旋中初级生产力的空间分布规律进行分析, 检验了仪器数据结果的可靠性。海洋透光率仪在价格、准确性、可靠度和操作的便携性上具有不可比拟的优势, 将在未来海洋生态环境的研究中发挥重要作用。     

中国北方晚中生代陆相盆地红-黑岩系耦合产出对砂岩型铀矿成矿环境的制约

为研究中国北方陆相盆地红层-黑色岩系对砂岩型铀成矿的制约,文章研究了国内外红-黑岩系与砂岩型铀矿赋存岩层的时空关系,筛选了10万余m岩心钻探资料,选择准噶尔、鄂尔多斯和松辽盆地这3个典型产铀盆地,通过编制盆地钻孔柱状图、典型地区连井剖面图及关键岩层的地球化学测试等方法,对红-黑岩系和砂岩型铀矿的赋存岩层进行了垂向、横向上综合分析与对比。研究发现:北方陆相盆地自西向东铀矿赋存地层的时代由中侏罗世过渡到晚白垩世;晚中生代至少存在6次大规模的富氧红层沉积事件:Ⅰ中侏罗世—晚侏罗世早期(BathonianOxfordian),Ⅱ早白垩世早中期(Berriasian-Barremian),Ⅲ早白垩世中期(Barremian),Ⅳ晚白垩世早期(Cenomanian),Ⅴ晚白垩世中期(Coniacian)和Ⅵ晚白垩世晚期(Campanian)。其中第Ⅰ、Ⅴ和Ⅵ期红层之下沉积了时代相近的黑色层,与之构成"红-黑岩系"的沉积结构,是北方砂岩型铀成矿的3个重要层位。典型盆地内地球化学表明,红层与黑色层的B、Sr和Cu元素含量及Fe~(2+)/Fe~(3+)、B/Ga、Sr/Cu和FeO/MnO比值具有明显的差异,结合黑色岩层中草莓状黄铁矿、碳屑、油斑和红层中碳酸盐岩的发育,认为红层为相对较强氧化环境,黑色层为相对较还原环境。连井剖面资料显示红层、黑色层与砂岩型铀矿空间关系密切,铀矿多产于红层与黑色层之间过渡带上,呈板状矿体赋存于灰色、绿灰色砂岩和细砂岩中。一般红层与黑色层垂向距离超过500 m不利于成矿。晚中生代陆相盆地内耦合产出的黑色岩系和红色岩系是古沉积环境由还原向氧化转变形成的垂向分带,前者为铀矿物质沉淀提供了"障",后者为表生流体溶解铀矿提供了"场"。文章初步提出了红-黑岩系垂向环境变化制约着北方陆相盆地砂岩型铀大规模成矿作用的新认识。这些认识不仅对砂岩型铀矿成矿环境、成矿规律及成矿模式研究具有重要意义,更对目前正在开展的砂岩型铀矿勘查工作具有实践指导意义。     

东亚南北地震带大震活动性研究

根据中国南北地震带与青藏-印尼“歹”字型构造带在成因上的联系，提出东亚南北地震带的观点，认为该地震带包含蒙古、中国西部、缅甸和印尼苏门答腊地区。研究了该带大地震活动的同步性、主体活动区的有序转移、大地震之间的多次相关迁移与重复等特征，并划分出了该带的5个大震活跃幕：1887-1912年、1913-1937年、1938-1957年、1958-1976年、1977-2005年。苏门答腊2004年12月26日8．7级和2005年3月29日8．5级巨震标志着该地震带最近一次以主体活动区南移到苏门答腊为特征的活跃时段即将结束。尽管未来一、两年内地震带的中部存在发生7级地震的有利时段，但结合强震图像异常指标反映的孕震状况分析，未来7级地震危险区尚不明朗。