剥蚀型汇聚板块边缘大地震成因机理研究:来自国际综合大洋钻探344航次的报告

旨在探究剥蚀型汇聚板块边缘大地震成因机理的国际综合大洋钻探(IODP)344航次于2012年10月23日至12月11日在中美洲地震频发的哥斯达黎加西部海域实施钻探。介绍了钻探区域的大地构造特征、该航次的主要科学目标、执行情况、所取得的初步成果以及对航次后研究工作的展望等。航次后更多深入细致的研究工作正在进行中,所取得的研究成果将集中在2014年南京召开的航次后学术研讨会上汇报、交流、集成、总结,从而提升对剥蚀型汇聚板块边缘大地震起源机理的认识。     

江西相山铀矿田地貌剥蚀特征及其控矿意义——磷灰石裂变径迹证据

本文以数字高程(DEM)地貌特征分析为基础,采用磷灰石裂变径迹测试和温度-时间反演模拟研究,分析江西相山铀矿田铀成矿后剥蚀程度的差异性,结合已知矿床的成矿特征,探讨地貌剥蚀程度与矿体保存之间的关系,为区域找矿提供指导.通过DEM合成图像和水系分布特征,表明相山铀矿田是一个遭受中等侵蚀的地貌区,相山主峰南北和东西侧地貌侵蚀差异特征明显.统计分析表明,已经发现的铀矿床、点的分布与次级火山机构关系密切,相山南部的次火山机构剥蚀较深,西部次火山机构剥蚀相对弱,而北部和西北部则处于中等剥蚀程度.磷灰石裂变径迹测试结果表明,相山铀矿田的南部和东部开始剥蚀的时间早于西部,但晚于相山主峰的剥蚀.利用磷灰石的裂变径迹长度和温度参数,进一步开展了温度-时间的反演模拟研究,结果显示相山西部快速隆升发生于40~60 Ma之间,相山南部和东部的快速隆升发生于60~75 Ma之间,相山主峰的快速隆升发生于75~100 Ma之间,表明相山主峰、相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀.结合现今区域地质体出露特征及铀矿化蚀变类型的空间展布规律、成矿深度的估算等,推测相山铀矿田东部和南部剥蚀程度较深,早期可能形成的中低温铀矿体被剥蚀殆尽;北部剥蚀程度中等,地表出露了形成深度稍深的碱交代蚀变矿床;而西部剥蚀程度较低,地表发育浅部低温成矿的酸交代蚀变铀矿床.据此推断,相山铀矿田的西部深部具有很好的找矿潜力.     

"三元剥蚀"与路南石林发育

石林是一种稀有的喀斯特地貌景观,其发育演化有其独特的过程。本文提出了石林发育的"三元剥蚀"机制,通过对土下溶蚀速率、表土剥蚀速率与(石)柱顶剥蚀速率三者不同组合的分析,讨论了石林发育的方向与趋势,并对当前路南石林发育的阶段和方向进行了具体研究。研究表明,作为石林增长拔高源动力的土下溶蚀强度的影响范围是有限的,其下限约在土下10m处,而真正能促使石林快速发育的深度是在土下2m以内。在现代自然条件下,路南石林顶部的剥蚀降低速度为10.4mm/ka,土下的溶蚀加深速度为26.17 mm/ka,石林的实际高度仍以15.77mm/ka的速度在拔高;表土剥蚀速度为650mm/ka,石林的可见高度现正以639.6mm/ka的速度增加,土壤正以623.83mm/ka的速度快速变薄,表明虽然目前石林的可见高度仍在增加,但其发育的最佳时期已经过去。     

模拟酸雨对乐山大佛基岩影响及其防治对策

在酸雨的作用下,大佛砂岩的风化剥蚀作用更加强烈,为定量研究酸雨对乐山大佛基岩的影响,搜集了乐山大佛基岩和乐山酸雨成分资料,进行了模拟酸雨试验。研究表明,乐山大佛原本新鲜的基岩,在长期的风化剥蚀作用下,由外到内形成了粉末层—硬壳层—风化层—新鲜基岩层的表层层次结构。这种层次模式是由岩石表面逐渐向岩石内部发展的。乐山大佛基岩,在最近30a酸雨的作用下,风化剥蚀作用强烈,平均速率在(0.2g/h·m2)左右,被剥蚀厚度约2cm,并提出了相应的防治对策。     

龙门山构造带晚新生代剥蚀作用与均衡隆升的地表过程研究

基于SRTM DEM数据,以青藏高原东缘龙门山地区为研究区域,本文通过条带状剖面分析、古地形面(残余面)恢复以及弹性挠曲模拟等研究手段,计算了青藏高原东缘龙门山地区晚新生代地壳均衡隆升与地表剥蚀之间的定量关系,探讨了龙门山地区表面剥蚀作用与均衡隆升作用之间的地表响应过程,从而为研究青藏高原东缘龙门山地区晚新生代以来的剥蚀—成山作用的隆升机制提供定量依据。研究表明:(1)晚新生代以来龙门山的地表剥蚀量为(0.74～1.14)×105km3;(2)大量的地表剥蚀作用驱动了青藏高原东缘龙门山的地壳均衡反弹,使龙门山隆升了近2 km;(3)龙门山地区地表剥蚀量和均衡隆升量具有空间匹配性,岷山断块及龙门山中、南段的均衡隆升量高于青藏高原东缘其它区域,反映了晚新生代以来龙门山地区在不同分段内差异化的构造地貌形态及与剥蚀—隆升相关的地表过程。(4)龙门山的隆升是多期、多种隆升机制叠加的产物,其隆升过程具有历史性和复合性。均衡隆升和剥蚀作用在相似的时间尺度上和空间尺度上控制着龙门山地貌的形成,约束了青藏高原东缘龙门山的隆升机制。     

河流铀同位素的控制机理及其对风化限制理论的启示意义

经典风化限制理论认为,当剥蚀速度较低时,岩石在风化带的存留时间长,表现为一致性完全风化,化学风化通量受新鲜岩石的供应限制,与剥蚀速度成正比,即为"供应限制";当剥蚀速度较高时,岩石充分暴露,风化强度低,化学风化通量受温度、降水量等动力学因子限制,即为"动力学限制"。供应限制是构造抬升影响硅酸盐风化吸收大气CO_2进而改变气候的关键。动力学限制形成了化学风化通量与大气CO_2含量之间的负反馈,是维持构造时间尺度地球宜居性和碳循环平衡的关键。但是,风化限制理论模型并未得到充分实证。本文将介绍利用流域溶解态铀同位素证明风化限制理论的原理与研究进展。全球数据总结发现,流域铀同位素与物理剥蚀速率之间在整体上呈现U形函数关系,可用经典风化限制理论解释。但河流的铀同位素还受岩性、气候、地貌等其他因素的影响。利用已知风化年代的单一岩性流域是河流铀同位素验证风化限制理论的重要途径。     

巴江流域演变与路南石林发育耦合分析

本文分析了巴江喀斯特流域的水系、地貌结构特征,通过多次野外调研,探讨了石林的形态及其在巴江流域内的空间分布特征。研究表明石林主要发育在二叠系的栖霞组、茅口组灰岩上,岩性和地层的差异对石林的形状有较大影响;石林的分布在地貌部位上并无明显的选择性,在洼地、斜坡及山顶均可发育,但石林的形态和高度在三种地貌部位间有明显的变化规律;以路南群为中心,往北、东方向距路南群越远,石林的高度有逐渐减小的趋势,同时石柱间的距离也越来越大,由簇状石林向分离程度很好的单个石柱变化;天生桥为一地貌裂点,石林的形态和分布特征在其上、下也表现出明显的差异。同时,根据石林发育的“三元剥蚀”机制,结合路南地区的水文、地质、地貌演化史,作者进一步分析了路南石林发育和巴江流域演变之间的内在联系,并把路南石林的发育划分为三个时期,即路南古湖期、石林遍生期和流域回春期。作者认为,石林的出现和大范围分布并非偶然,而是巴江流域演变到一定阶段的产物。     

激光焦平面变化对LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的影响

元素分馏是影响LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的重要因素之一,通常利用标样进行校正。激光聚焦位置变化会引起剥蚀坑形貌及U-Pb分馏的改变,标样和样品聚焦条件不一致将导致标样难以准确校正样品,并最终影响定年结果的准确性,但影响的程度、机制及可容忍范围目前尚不清楚。为此,文章以91500为标样、GJ-1为样品,详细研究了聚焦偏离30μm范围内剥蚀标样与样品锆石的剥蚀坑形貌变化以及由此导致的U-Pb定年误差。实验表明,在距离锆石表面30μm范围内,标样和样品焦平面同步变化时,二者U-Pb分馏形式及程度基本一致,激光焦平面偏离所引起的样品年龄与TIMS推荐值的偏差小于1%;当二者聚焦不同步时,标样与样品的U-Pb分馏差别显著,年龄偏差最大可超过3%。激光聚焦不同步导致的标样与样品剥蚀坑纵横比差异是引起年龄误差的根本原因,激光焦平面偏离锆石表面超过15μm,剥蚀坑坑口明显变大,纵横比减小,U-Pb分馏形式及程度发生改变。通过预剥蚀锆石,观察剥蚀坑轮廓,使激光焦平面在距离锆石样品表面15μm范围内,可确保标样与样品剥蚀坑形貌及U-Pb分馏状态一致,提高LA-ICPMS定年的准确度。     

南海东部马尼拉俯冲带的地壳结构和俯冲过程

全球汇聚板块边缘是产生8级以上大地震和破坏性海啸的地方,一直以来是全球科学家关注的焦点和热点区域。马尼拉俯冲带位于南海东部,也是许多地震、海啸和活火山活跃的区域。本文依据以往穿过马尼拉俯冲带的多条多道反射地震测线和海底地震仪剖面数据,分析了马尼拉俯冲带海沟沉积物充填厚度变化、增生楔宽度变化、海底变形特征以及地壳速度结构变化,提出马尼拉俯冲带具有明显的分段特征,分为北吕宋区段、海山链区段和南部西吕宋区段。不同区段的俯冲过程明显不同,提出俯冲增生和俯冲剥蚀(构造剥蚀)两种机制分别控制了该俯冲带的南、北区段。北段主要受到俯冲增生机制的控制,在海沟和弧前盆地之间形成巨大的增生楔构造,在南海北部大陆边缘10~15km厚的减薄陆壳不断俯冲作用下,引起许多与俯冲有关的地震活动和构造变形。南段海山链区段海底地形复杂和粗糙,在俯冲增生、剥蚀或构造剥蚀的联合控制下,5~6km厚大洋板块不断俯冲形成较小的增生楔结构,部分沉积物可能随着板块的俯冲被拖曳到板块边界的深部。     

四川盆地西北地区热流史及烃源岩演化

根据四川盆地西北地区镜质体反射率数据(Ro)进行的埋藏史和热史恢复结果表明:该地区中生界与新生界之间不整合面的剥蚀量在1000～2500 m之间.该区在晚二叠世初期达到最高古热流,研究区南部最高古热流达～100 mW/m2,研究区北部为～70 mW/m2.从晚二叠世初到现今古热流持续降低,在～220 Ma时古热流平均为～54 mW/m2.下二叠统烃源岩在二叠纪末达到生油门限.研究区南部,下二叠统及下伏古生代烃源岩短时间内经历了超高古地温,因此具有一次性生烃且生烃时代久远(中二叠世之前)的特点,研究区北部的中、下二叠统和下伏古生代烃源岩存在二次或多次生烃.上二叠统烃源岩在三叠纪达到生油门限并进入生油高峰(成熟早期),之后在侏罗纪和白垩纪又有两次生烃过程.三叠系烃源岩的演化特征与上二叠统相似.