北大别造山后伸展期中-下地壳流动形式数值模拟研究

造山后伸展过程中,深部地壳的变形形式反映深部岩石圈的构造活动方式,是造山后伸展深部动力学研究的主要内容。本次工作以大别造山带造山后伸展变形构造为研究对象,在详细的构造观察和组构分析基础上,以实际变形组构为约束开展数值模拟,系统地研究伸展变形构造在垂向剖面上岩石变形机制的空间分布,进而揭示大别造山带造山后伸展过程中深部地壳的变形形式。野外观察表明,北大别穹隆边缘区域拉伸线理优选方位显著,而到穹隆中部拉伸线理定向性减弱,再到穹隆核部线理定向性有所增强。运动学上,北大别穹隆内呈现了一致的上盘向NW的剪切指向。以此为约束的数值模拟研究表明,大别造山带造山后伸展期中-下地壳流动方式总体上是介于透入性简单剪切形式与纯剪切形式之间的组合形式;垂直剖面上呈现为由上、下边界向中心简单剪切分量显著降低,中-下地壳流变带中部以纯剪切变形为主。我们用造山带加厚地壳的韧性垮塌和深俯冲的太平洋板块"后撤"来解释其动力学来源。     

陕西岐山蓟县系碳氧同位素特征及其古环境意义

陕西岐山二郎沟蓟县系剖面位于华北克拉通南缘,发育一套浅海相碳酸盐岩,自下而上出露龙家园组和巡检司组。两个岩组共采集、测试了碳、氧同位素样品184件,结果显示δ13 C值落在-1.747‰～1.144‰之间,总体上较稳定,平均值为-0.523‰;δ~(18)O值整体在-8.662‰～-2.540‰之间,大部分落在-5.5‰至-3‰,平均值为-4.469‰,低幅高频振荡。碳同位素旋回性较明显,可以进一步划分出4个旋回。碳、氧同位素曲线与燕山地区蓟县系已有研究结果相似性较高,其中,巡检司组近顶部出现的约为2‰的负偏事件,可大致对应于蓟县剖面雾迷山组顶部至洪水庄组的负偏事件。碳同位素的升降趋势及藻类数量(叠层石)丰度变化表明当时海平面在不断变化。此外,二郎沟剖面研究结果还与俄罗斯南乌拉尔阿孜瓦尔组以及加拿大霍恩比湾群的碳、氧同位素曲线也颇为相近,符合全球中元古代碳同位素组成特别稳定的特征,是对全球统一的古海洋背景的响应。     

西藏班戈县保吉乡嘎热扎地中——晚三叠世珊瑚化石的发现及意义

在西藏班戈县保吉乡嘎热扎地发现了一套碎屑岩和灰岩互层的地层,产珊瑚和苔藓虫化石。珊瑚化石共计7属3种及4未定种,分别为Procyclolites zizaensis Deng&Zhang,Chondrocoenia?sp.,Parastraeomorpha?sp.,Pamiroseris?sp.,Astraeomorpha multisepta Melnikova,Volzeia sublaevis(Laube&Volz),Radiophyllia?sp.,时代为中-晚三叠世。该套地层的发现表明,措勤盆地存在中-晚三叠世地层,为该地区的古地理研究提供了地层古生物学证据。     

高拱坝施工初-中期导流风险模型及应用

面向工程设计阶段,采用高拱坝施工动态仿真技术获取施工初-中期挡水度汛面貌数据,综合考虑水文、水力随机性因素,构建高拱坝施工初-中期导流风险模型,提出采用Monte Carlo方法耦合挡水度汛面貌数据和主要随机因素进行风险模型求解的方法。基于风险分析原理提出了导流洞设计的风险判别方法,给出导流洞尺寸设计优化的数学模型和具体步骤。通过金沙江上游某高拱坝工程案例分析的结果表明:所提风险模型及求解方法是适用的、有效的,该模型能够得到整个施工初-中期导流风险率,较为客观地反映高拱坝施工中期度汛可能存在的两种挡水情况,克服了初期导流风险模型的局限性;施工中期导流风险率随导流洞尺寸增大而减小,导流洞尺寸设计的可行方案集存在界限,即优化方案。研究成果可为高拱坝施工导流的风险决策和设计优化提供理论支撑。     

扬子地台西南缘朱家坝辉绿岩地球化学特征及其地质意义

近年来在扬子西缘大量的早—中元古代岩浆岩证据显示扬子地台内形成的断陷盆地及早中元古代岩浆岩与全球性的Columbia超大陆裂解事件有着密不可分的联系。这种联系主要表现在区内早中元古代的岩浆岩地球化学特征上。为了探讨武定裂陷槽朱家坝辉绿岩的地球化学特征及其意义,以12块朱家坝辉绿岩的地球化学分析数据为基础,在分析了其主微量和稀土元素的特征之后发现朱家坝辉绿岩w(SiO_2)为44.16%～48.08%,w(K_2O+Na_2O)为3.54%～4.26%,在化学成分上属于钙碱性岩石;其稀土元素的总量为183.1×10^-6～206.91×10^-6,LREE/HREE=1.44～1.96,表明在其形成过程中发生了明显的地壳混然或者是岩浆分异作用,其化学成分基本可以反映出岩浆源区的化学组成特征。基于此,对朱家坝辉绿岩进行了源区性质、构造环境和可能的成因机制探讨,认为朱家坝辉绿岩形成于拉张环境之中,很有可能是在昆阳裂谷形成初期形成,其岩浆来源于较富集的地幔源区,形成过程中几乎没有地壳物质参与。     

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

鄂尔多斯盆地基底结构及早期沉积盖层演化

鄂尔多斯盆地基底主要形成于太古宙—古元古代,岩石组成极为复杂,大多经历了较强的区域变质作用,变质程度一般达到了(高)角闪岩相—麻粒岩相,属变质程度较深的区域变质岩系,主要是各种片岩、片麻岩及变粒岩、石英岩、大理石及花岗片麻岩等;基底结构具有较为明显的分区特征,可划分为北部、西北部及中南部三个大区,走向总体以北东向为主;从演化过程来看,鄂尔多斯盆地基底是华北克拉通形成过程中的太古宙微陆块之一,古元古代末可能是其与华北拼合为一体的关键时期。早期沉积盖层主要经历了长城纪陆内裂陷、蓟县纪边部沉降、青白口纪—南华纪整体隆升和震旦纪边缘拗陷4个演化阶段,沉积环境总体以海相为主,晚期局部具陆相特征,不同时期的沉积物特征有较大差异,可能主要受构造、气候环境的共同制约;早期沉积盖层整体上受基底结构和构造控制明显,越早期影响越大;盆地西南边缘一直是最活跃的构造沉降区,基底构造所处位置特殊可能是其最主要的原因。     

河北沧县台拱带中、低温地热资源ORC发电与综合梯级利用

京津冀地热资源梯级综合开发利用(献县)科研基地大地构造位置位于华北平原沧县台拱带之献县断凸,利用其地下蓟县系岩溶裂隙热储层热水开展中低温地热发电与综合梯级利用研究。地热发电装机容量280 kW,采用ORC向心透平膨胀技术,系统工质为R245fa。分别于2018年2月4—6日(冬季)、2018年3月6—16日(春季)进行两次试运行,累计发电时长274h,累计发电量36956kWh,平均发电效率9.1%,最高10.4%。发电效率高于我国已有中低温地热发电项目,在目前国际中低温ORC地热发电项目中处于较高水平。试运行期间发电机组整体运行效果较好且运行稳定,冬季地热发电机组运行效果好于春季。科研基地建设完成后,将进行发电、供暖、地热生态园三级利用,按照90～95/25℃的地热水热能潜力,综合发电供暖两级利用计算能源综合利用率将达70%～76%。     

青藏滇缅印尼歹字型构造再认识

青藏滇缅印尼歹字型自中新世中期澳大利亚板块与东南亚大陆开始碰撞逐渐形成。上新世早期演化成为具有统一形变、运动和动力体系的构造。其与澳大利亚以及西南太平洋地区的连环式旋卷构造是一个构造整体,可以归入一个构造体系。探索认识这一巨型构造体系因其与青藏高原构造地貌的演变,全球大洋温盐环流的重大调整密切相关。其导致了区域乃至影响了全球的气候环境剧变。认识李四光教授的科学思想和构造体系需要沿着其思想脉络,从更广阔的范围和科学发展的前沿思考和探索。      

鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区石峡谷剖面中奥陶统克里摩里组下段等深流深水水道沉积

鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区中奥陶统克里摩里组下段以深灰色薄—中层石灰岩夹灰黑色极薄层泥岩为特征,石灰岩单层略显透镜状且基本未受后期成岩作用改造,其中石峡谷剖面垂向上特征变化明显,是研究该组沉积过程的理想剖面。本次研究在详细的野外观察基础上,依据岩石特征和沉积构造进一步确认克里摩里组深水斜坡沉积背景和等深流沉积,同时详细研究了薄—中层石灰岩的充填特征和形态特征,探讨其水动力特征和沉积机制。结果表明: (1)在粉晶石灰岩和灰泥石灰岩中,晶粒呈散点状分布,粉晶之间为灰泥充填,同时岩层内部具有不均一性,粗粉晶、细粉晶和灰泥呈相间分布;(2)石灰岩主要发育和单层内粒度(方解石晶粒)变化有关的沉积构造,包括具有双向递变特征的粒序层、条带状构造和水平层—均匀层—水平层序列;(3)石灰岩层中透镜体发育,包括薄层中的小型连续透镜体、中层(一般小于30^cm)中的长透镜体以及由多个石灰岩层组成的透镜体,后者侧向上尖灭于页岩或地形高处,其内部单个岩层可呈对称性尖灭;(4)剖面上发育单层石灰岩厚度向上变薄的垂向序列以及由该序列组成的石灰岩叠置层。结合已有研究成果认为: 克里摩里组下段薄—中层石灰岩沉积于深水底流发育环境,其水动力具有低速、弱—强—弱周期变化和空间上受限的特征,应为等深流水道沉积,其沉积机制可分为3个阶段,即等深流作用前的清水钙质沉积、等深流作用期间对沉积物的改造和等深流作用后的浑水泥质沉积。