再论台湾造山带构造格架与演化过程SCIEI北大核心CSCD

台湾造山带是中新世晚期以来相邻菲律宾海板块往北西方向移动,导致北吕宋岛弧系统及弧前增生楔与欧亚大陆边缘斜碰撞形成的。目前该造山带仍在活动,虽然规模很小,但形成了多数大型碰撞造山带中的所有构造单元,是研究年轻造山系统的理想野外实验室,为理解西太平洋弧-陆碰撞过程和边缘海演化提供了一个独特的窗口。本文总结了二十一世纪以来对台湾造山带的诸多研究进展,讨论了其构造单元划分及演化过程。我们将台湾造山带重新划分为6个构造单元,由西至东分依次为:(1)西部前陆盆地;(2)中央山脉褶皱逆冲带;(3)太鲁阁带;(4)玉里-利吉蛇绿混杂岩带;(5)纵谷磨拉石盆地;(6)海岸山脉岛弧系统。其中,西部前陆盆地为6.5Ma以来伴随台湾造山带的隆升剥蚀形成沉积盆地。中央山脉褶皱逆冲带为新生代(57~5.3Ma)欧亚大陆东缘伸展盆地沉积物由于弧-陆碰撞受褶皱、逆冲及变质作用改造形成的。太鲁阁带是造山带中的古老陆块,主要记录中生代古太平洋俯冲在欧亚大陆活动边缘形成的岩浆、沉积和变质岩作用。玉里-利吉蛇绿混杂岩带和海岸山脉岛弧系统分别为中新世中期(~18Ma)以来南中国海板块向菲律宾海板块之下俯冲形成的岛弧和弧前增生楔,其中玉里混杂岩中有典型低温高压变质作用记录,变质年龄为11~9Ma;岛弧火山作用的主要时限为9.2~4.2Ma。纵谷磨拉石盆地记录1.1Ma以来的山间盆地沉积。台湾造山带的构造演化可划分为4个阶段:(a)古太平洋板块俯冲与欧亚大陆边缘增生阶段(200~60Ma);(b)欧亚大陆东缘伸展和南中国海扩张阶段(60~18Ma);(c)南中国海俯冲阶段(18~4Ma);(d)弧-陆碰撞阶段(<6Ma)。台湾弧-陆碰撞造山带是一个特殊案例,其弧-陆碰撞并不伴随着弧-陆之间的洋盆消亡,而是由于北吕宋岛弧及弧前增生楔伴随菲律宾海板块运动向西北方走滑,仰冲到欧亚大陆边缘,形成现今的台湾造山带。     

胶东前垂柳金矿区花岗岩锆石U-Pb年代学和地球化学特征及其地质意义

前垂柳金矿为胶东胶莱盆地东北缘地区新发现的金矿床,推断其金资源量为13.5 t,金矿体主要赋存于厚大的构造-蚀变带内。主控矿构造-蚀变带上盘岩石为牧牛山岩体二长花岗岩和荆山群地层,下盘岩石为鹊山岩体糜棱岩化二长花岗岩。构造-蚀变带上下两种花岗岩在变质程度、矿物组合方面存在明显差异,为深入研究两类花岗岩的成因类型及其与金成矿的关系,选取岩心中的两类花岗岩作为研究对象,进行了详细的锆石U-Pb年代学和岩石地球化学、锆石Hf同位素研究。牧牛山岩体二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(1 844.1±4.4) Ma,说明其形成于古元古代造山纪;二长花岗岩具有高的SiO₂、Y、Yb含量,较低的MgO、Sr含量和Sr/Y比值,同时具有明显Eu负异常(δEu=0.30~0.48),表现为钙碱性、强过铝质板内花岗岩特征;锆石ε_Hf(t)大部分为负值(变化范围-9.5~3.0),但两颗锆石ε_Hf(t)为正值(0.2和3.0),对应的两阶段Hf模式年龄介于2 492~3 083 Ma之间,指示二长花岗岩是由古老的加厚下地壳熔融形成。鹊山岩体糜棱岩化二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(154.6±1.5) Ma,表明其侵位时代为晚侏罗世,与区域上著名的玲珑岩体、昆嵛山岩体属同期产物。糜棱岩化二长花岗岩全岩地球化学分析显示其具有较高的SiO₂含量,高Sr含量和Sr/Y比值,低MgO、Y和Yb值,以及显著的Eu正异常(δEu=1.61~2.20),属高钾钙碱性、过铝质花岗岩,其地球化学特征与典型的埃达克岩特征类似,具有活动大陆边缘火成岩特点;锆石ε_Hf(t)均为负值(变化范围为-26.6~-14.1),对应的两阶段Hf模式年龄介于2 681~3 860 Ma之间,表明花岗岩可能由古老的多期次加厚下地壳熔融形成,与太平洋板块俯冲导致地壳增厚和地壳重熔有关。上述研究表明两种花岗岩在成岩时代、岩石地球化学特征、构造背景等方面存在显著差异,牧牛山岩体不是鹊山岩体的组成部分。两种花岗岩与主控矿构造空间上关系密切,但时间上与金成矿时间相距较远,因此两种花岗岩与金成矿没有直接成因关系。控矿构造三层结构与鹊山变质核杂岩地质特征一致;前垂柳金矿的发现表明鹊山变质核杂岩周边广泛分布的韧性剪切带和低角度主拆离断层是该区金矿勘查的理想部位,该区找矿潜力十分巨大。     

低阻页岩电阻率主控因素研究

龙马溪组页岩是现阶段国内勘探的主要层位之一。川南扬子地区下古生界的龙马溪组气层存在低电阻率特征,仅从测井响应上很难与水层区别。为此,在现有常规测井、钻井取心、生产动态等资料的基础上,结合大量铸体薄片、QEMSCAN和X全岩衍射等岩心分析实验,对该地区低阻气层的成因机制进行了深入研究,结果表明:川南扬子地区下古生界的龙马溪组低阻气层的主控因素有3个:黏土矿物的附加导电性、过成熟有机质完全石墨化和有机质纹层分布形式。实际应用结果表明:研究区低阻气层的成因为发育的有机质纹层和有机质部分石墨化,即页岩气储层表现为低阻往往都是多种因素相互叠加、相互影响造成的,在分析时需要根据不同地区、不同层段分析相应地质、测井和岩心资料,并且需要利用上下层段对比和邻井对比等方法判断储层低阻的主控因素。     

低阻页岩电阻率主控因素研究

龙马溪组页岩是现阶段国内勘探的主要层位之一。川南扬子地区下古生界的龙马溪组气层存在低电阻率特征,仅从测井响应上很难与水层区别。为此,在现有常规测井、钻井取心、生产动态等资料的基础上,结合大量铸体薄片、QEMSCAN和X全岩衍射等岩心分析实验,对该地区低阻气层的成因机制进行了深入研究,结果表明:川南扬子地区下古生界的龙马溪组低阻气层的主控因素有3个:黏土矿物的附加导电性、过成熟有机质完全石墨化和有机质纹层分布形式。实际应用结果表明:研究区低阻气层的成因为发育的有机质纹层和有机质部分石墨化,即页岩气储层表现为低阻往往都是多种因素相互叠加、相互影响造成的,在分析时需要根据不同地区、不同层段分析相应地质、测井和岩心资料,并且需要利用上下层段对比和邻井对比等方法判断储层低阻的主控因素。     

利用X射线粉晶衍射和电感耦合等离子体质谱法研究江西西华山钨矿床中黑钨矿的矿物学特征及指示意义

目前针对江西大型黑钨矿石英脉型钨矿床西华山的黑钨矿矿物学特征及指示意义研究较少。本文利用X射线粉晶衍射分析和电感耦合等离子体质谱分析技术对黑钨矿晶体结构、化学成分特征及空间变化规律开展研究。获得黑钨矿晶胞参数为a0=0.477 nm,b0=0.573 nm,c0=0.498 nm,β=90°21',属于锰钨铁矿,与前人得出的黑钨矿晶胞参数略有不同,代表不同元素对铁锰的类质同象替代。主要化学成分WO3、Fe O、Mn O的含量在空间上具有一定的变化规律,反映了成矿物质的运移特征。微量元素Sc、Y、Nb、Ta在垂向含量变化大,说明矿液运移具有复杂性。稀土总量ΣREEs较高(397.16×10-6~1071.11×10-6),具有强烈的Eu负异常,具重稀土富集左倾的"躺椅式"球粒陨石标准化配分模式。将西华山、盘古山、淘锡坑、大吉山4个典型矿床的黑钨矿稀土元素特征进行对比,反映产在花岗岩内接触带的黑钨矿的稀土总量(ΣREEs)相对最高,分馏最明显;产在花岗岩内及其外接触带的黑钨矿的稀土总量(ΣREEs)相对较低,分馏程度最不明显;而产在花岗岩外接触带的黑钨矿的稀土总量(ΣREEs)有高有低,分馏程度有强有弱。因此,黑钨矿的化学成分变化特征,可以有效地指示成矿物质空间运移特征、物质来源和矿床成因。     

桂北苗儿山地区高岭印支期花岗岩及石英脉型钨成矿作用

高岭石英脉型钨矿床位于桂北苗儿山—越城岭岩体南部,根据花岗岩中含有斑晶与否,将其与矿关系密切的花岗岩分为两种:一种为中细粒似斑状二云母花岗岩,一种为中细粒二云母花岗岩;岩石地球化学表明,成矿花岗岩具有高硅、准铝—弱过铝、高分异S型特征。岩体稀土总量中等—偏低,富集轻稀土、Cs、Rb、Th、U、Pb元素,相对亏损重稀土、Ba、Sr和Ti元素;利用锆石LA-ICP-MS U-Pb原位定年方法,对两种花岗岩中的锆石进行了定年分析,获得侵位年龄分别为224.9±1.4、220.2±1.6Ma,该数据为印支期岩浆活动的产物。除此之外,本文首次对高岭石英脉型钨矿的白钨矿石进行了Sm-Nd同位素分析,获得了钨成矿年龄为212±20Ma,数据表明钨成矿作用也发生在印支期,这再一次证实了南岭西部的苗儿山与越城岭地区存在较广泛的印支期成岩与成矿作用。对钨矿石的镜下和电子探针背散射图像的详细研究表明,高岭钨矿经历了两个主要的成矿阶段:(1)黑钨矿—白钨矿—石英阶段,(2)白钨矿(黑钨矿)—硫化物—石英阶段。白钨矿εNd(t)=-8.88~-9.39,为负值,这与成矿母岩属S型花岗岩相吻合,它们都属于古老壳源物质重熔作用的产物,而形成白钨矿的物质,则来自于重熔型花岗岩岩浆高度分异演化形成的富含成矿元素的成矿流体。     

龙门山冲断带分段机理研究

前陆冲断带具有巨大的油气勘探潜力,构造分段性控制油气分布。龙门山冲断带构造分段特征明显,但对分段性的形成机理缺乏深入研究。总结前人砂箱模拟实验成果认为:盆地基底差异和推覆带附近刚性体分布的差异,是造成冲断带构造分段的主要原因。龙门山前川西古拗拉谷的发现,为盆地基底存在差异提供了有利证据,古拗拉谷两侧发育大邑古隆起、江油——老关庙古隆起,在后期逆冲推覆过程中形成阻挡。通过对龙门山推覆带基底特征和刚性地体进行分析,结合前人模拟实验结果,明确提出龙门山冲断带构造分段机理:龙门山北段构造的形成是以碧口地块为动力,龙门山初始裂谷边缘古隆起形成阻挡,在古隆起上方形成冲断带;中段以彭灌杂岩体[彭县——灌县(都江堰)杂岩体]传递动力,在川西古拗拉谷坳陷部位,刚性体挤入盆地内部,印支期——喜马拉雅期,古坳陷部位继承性地发展为川西前陆盆地;南段以宝兴杂岩体传递动力,在大邑古隆起上方形成冲断带。     

非洲东北部阿拉伯-努比亚地盾(ANS)构造演化与金成矿作用

阿拉伯-努比亚地盾(Arabian Nubian Shield,简称ANS)是900~550Ma期间冈瓦纳超大陆汇聚过程中形成的增生造山带,这一造山过程也被称为是泛非造山运动。它记录了一个长期的造山演化历史,经历了从大洋俯冲、岛弧形成及弧后的岩浆作用到大陆板块碰撞地体的拼合,再到新生地壳的逃逸构造、走滑剪切、张性断裂一系列的构造演化过程。这个演化可以分为四个阶段:(1)洋盆形成阶段(870~800 Ma);(2)洋壳俯冲阶段(800~670 Ma);(3)造山阶段(750~550 Ma);(4)后造山阶段(550 Ma~三叠纪),其中后三个阶段都有金的富集成矿作用。洋壳俯冲阶段的金矿化主要赋存在Algoma型含铁建造层(BIF)、凝灰质变质碎屑岩,以及火山成因的块状硫化物矿床内。造山阶段的主要金矿化类型为含金石英-碳酸盐脉状金矿化、与斑岩铜矿化有关的金矿化,以及与辉长岩类岩体有关的含金石英脉状矿化。与后造山阶段有关的金矿化以少量浸染状、网脉状并伴有Sn-W-Ta-Nb矿化的石英脉为特征。目前在ANS中发现了大量金矿床或矿点,它们具有各种不同的成因类型。根据构造背景及赋矿围岩,ANS原生金矿化可以划分为三类:(1)与火山沉积序列有关的金矿化,包括VMS型、浅成热液型;(2)空间分布上与碳酸盐化蛇绿岩带相关的金矿化;(3)与后造山或造山晚期闪长岩-花岗岩岩体或次火山岩有关的金矿化。     

山西高家山铝土矿稀土元素地球化学特征及意义

山西沁源县高家山铝土矿床是山西省地质调查院于2013年发现的大型铝土矿床。本文通过对高家山铝土矿的研究,分析并研究铝土矿样品的稀土元素含量和地球化学特征,探讨稀土元素对于本区铝土矿成因和环境的指示意义。研究表明:该区铝土矿体的ΣREE总量较大,轻稀土元素相对富集,具有明显的Eu负异常;利用稀土元素图解大致反映出底板碳酸盐岩是本区铝土矿床的主要物质来源,铝土矿形成于被动大陆边缘地带海相或海陆过渡相环境。ΣREE与Al2O3含量相关性不大。本区矿床稀土元素含量达到或超过综合利用标准,具有巨大的潜在经济价值。     

低软化点防塌减阻剂研究及在复杂地层中的应用

为解决现有沥青类防塌剂软化点高及较低温度条件下润滑性差等问题,采用沥青及石油树脂等为主要原料,研制出软化点30℃~60℃可调的防塌减阻剂GFT。室内性能评价表明,GFT具有胶体稳定性好、软化点低、乳液粒径小及润滑能力强等特点,而且与冲洗液配伍性强,不会明显增加冲洗液的粘度,并能有效地降低冲洗液的滤失量。在淡水膨润土基浆中加入1%软化点为46℃的防塌减阻剂,基浆的润滑系数降低率达69%。经在山东及安徽等地多个复杂地层钻孔中现场应用,证明了防塌减阻剂GFT对松散破碎地层、见水易分散地层及硬碎地层具有良好的护壁效果,同时能较好地降低钻具扭矩及摩擦阻力。