淮南顾北矿F104断层两侧岩溶水化学形成机制及导隔水性评价

利用断层两盘岩溶水化学特征判断其导隔水性对于我国华北型煤田水害防治具有十分重要的实践意义。以顾北矿F₁₀₄断层两侧太原组岩溶地下水为研究对象,在分析断层两盘水文地质条件基础上,采用Piper三线图、离子组合比和主成分法,分析了主要组分来源及水-岩作用差异性,并采用PHREEQC软件对岩溶地下水进行反向水化学模拟。结果表明:南北区岩溶水均存在方解石和白云石的溶解和沉淀现象,南区阳离子交换吸附和脱硫酸作用程度强于北区,而北区黄铁矿氧化和岩盐溶解作用较南区明显,南北两区水化学环境及水-岩作用存在显著差异,进而推断F₁₀₄断层具有较好的阻水性,且影响了其两侧的氧化-还原环境及温度差异,控制着地下水径流方向和水-岩作用程度。      

华北克拉通北缘显生宙四次底侵作用及其构造-岩浆活动与深部背景

通过对华北克拉通北缘显生宙四次(P₁,T₃,J₁,K₁)底侵作用的研究,将华北克拉通的活化与岩石圈深部地幔物质的底辟体上涌联系起来。不同阶段底侵作用在岩浆来源深度、与构造格局关系、对地壳垂向增生的贡献、幔源物质脉动式上涌等方面的差异与变化,显示它们是一个分阶段连续热演化的深部过程,其动力学机制是深部的高热流和地幔物质的向上运移。对应于地幔物质上涌,必然存在同期的地幔底辟体隆起的岩石圈结构变化。通过对华北中生代盆山系形成机制的讨论,认为该区高分辨率面波层析成像所显示的地幔底辟体上涌的特征可以反映中生代岩石圈底侵作用的深部背景。     

古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化: 来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据*

条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态; 但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化; 结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF 强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。     

华北克拉通南缘石炭系本溪组铁-铝黏土矿物质来源: 以河南三门峡大安铝黏土矿床为例*

华北克拉通在中奥陶世至晚石炭世期间一直出露地表,经历了长期的风化作用,形成大规模的铁-铝黏土矿,其成矿物源一直是研究的热点,尤其是本溪组底部铁矿和铁质黏土矿与上部铝黏土矿是否为同一来源尚未查清。本研究选取克拉通南缘大安铝黏土矿床作为研究对象,展开微区矿物及元素地球化学组成分析,进一步探讨铁-铝黏土矿物质来源。大安矿床内含矿岩系自下而上包括铁质黏土岩、铝土矿、铝质黏土矿;局部喀斯特高地缺失铝土矿,铝质黏土矿直接覆盖于铁质黏土岩之上。铁质黏土岩在洼地以菱铁矿、黄铁矿和伊利石为主,在隆起区以赤铁矿、伊利石和高岭石为主。铝土矿以硬水铝石、伊利石和锐钛矿为主;铝质黏土矿主要矿物为伊利石。矿物微区分析在黏土矿底部发现大量的碳化硅和少量自然硅、硅铁矿、铬铁矿;区域对比揭示北秦岭造山带内商丹缝合带和二郎坪群中的蛇绿岩为铝黏土矿形成提供了成矿物质。本溪组底部铁质黏土与上部铝黏土矿稳定元素比率(例如Zr/TiO₂、Hf/TiO₂、Nb/TiO₂、Ta/TiO₂)存在明显差异,揭示二者为不同来源: 底部铁质黏土岩和铁矿层为底板碳酸盐岩原地风化的产物;而上部铝黏土矿是异地搬运物,北秦岭造山带在晚石炭世的整体抬升为华北铝黏土矿形成提供了重要的成矿物质。     

华北克拉通怀安杂岩中～2.03 Ga变质石榴花岗岩的成因其对古元古代裂谷事件的制约

本文报道了怀安杂岩中的董家沟变质石榴花岗岩岩体的地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素数据。变质石榴花岗岩高SiO_2、富K_2O+Na_2O,低CaO、MgO和TiO_2;富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,具有明显的负铕异常;同时亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,高Zr+Nb+Ce+Y含量和10 000*Ga/Al比值,具有A型花岗岩特征。通过锆石LAMC-ICPMS U-Pb定年,获得岩石形成年龄为2 031±21 Ma,并遭受1 837±12 Ma变质作用改造。变质石榴花岗岩的锆石Hf同位素分析表明,核部岩浆锆石ε_(Hf)(t)值为-0.47～+5.51,绝大部分为正值,且二阶段模式年龄T_(DM2)主要介于2 505～2 658 Ma,与围岩TTG片麻岩年龄相近,表明其来源于新太古代TTG岩石的部分熔融。华北克拉通中部造山带广泛分布古元古代中期(2.2～2.0 Ga)A型花岗岩,且同时期存在大量幔源基性岩墙侵位,指示该期岩浆活动形成于伸展的构造体制下,可能与华北克拉通内部(晋冀地块)裂谷活动有关。古元古代俯冲造山启动时限应小于2.0 Ga。     

康滇古陆西侧志留系龙马溪组红—黑转换特征 ——以宁蒗大槽子剖面为例

中上扬子区康滇古陆以东的志留系龙马溪组无"红层"发育,但在康滇古陆西侧的盐源—丽江地区,龙马溪组底部却发育有"红层"(为厚约2 m的紫红色硅质泥页岩)。为了明确该套"红层"的成因及地质意义,以盐源—丽江地区的宁蒗大槽子剖面为例,从岩性、岩相及岩石地球化学等方面,对龙马溪组下部"红层"到上部"黑层"的红—黑转换特征进行了研究。结果表明:①龙马溪组下部"红层"中含Fe~(3+),且无有机碳存在,推测这是"红层"致红的原因;②"红层"与"黑层"中稀土元素特征相似,但微量元素特征差异较大,尤其是"红层"中Co的含量均值高出"黑层"9倍以上,而"黑层"中Mo的含量均值高出"红层"9倍以上;③龙马溪组下部"红层"至上部"黑层",整体上是从相对富氧的氧化沉积环境转变为相对缺氧的还原沉积环境,也是沉积水体逐渐由浅变深的过程,这是红-黑转换的主控因素;④龙马溪组从下部"红层"转换至上部"黑层",其间构造背景均为活动大陆边缘环境,不同于康滇古陆以东的稳定大陆边缘背景。     

华北克拉通西部块体北缘及邻区地壳厚度与泊松比分布特征

收集了2010—2011年华北克拉通西部块体北缘及邻区布设的36个流动地震台和2009—2016年内蒙古自治区数字地震台网17个宽频带固定地震台站的远震事件波形数据, 采用接收函数H-κ算法分析获得了53个基岩台站下方的地壳厚度和泊松比结果。 此外, 结合已有的81个台站的研究成果, 给出华北克拉通西部块体北缘及邻区地壳厚度与泊松比分布特征。 综合分析认为, 研究区地壳厚度在整体上呈现自东向西渐变的特征, 最厚的地方出现在华北克拉通西端的阿拉善地块(～48.7±3.0 km)。 研究区平均泊松比为0.27, 泊松比高值异常出现在河套断陷带, 意味着可能具有较高的地壳温度或者存在壳内部分熔融。 研究区内不同构造单元呈现出显著的地壳厚度和泊松比分布特征的差异性, 意味着在华北克拉通构造演化过程中, 不同地区经历了不同的地壳改造过程。     

《华北地震科学》征稿简则

一、《华北地震科学》是河北省地震局主办的地震科学综合性学术季刊。每季末出版。主要刊登地震学具有创新性的研究成果,也登载与地震研究有关的地球物理、地震地质、地震工程等方面的学术论文及与地震科学有关的实验、观测、考察、问题讨论等方面的论文。     

《华北地震科学》征稿简则

一、《华北地震科学》是河北省地震局主办的地震科学综合性学术季刊。每季末出版。主要刊登地震学具有创新性的研究成果,也登载与地震研究有关的地球物理、地震地质、地震工程等方面的学术论文及与地震科学有关的实验、观测、考察、问题讨论等方面的论文。