冰与火之歌——我的冰岛征服史(上)

<正>火山、熔岩、暴雪、冰川,这些本该格格不入的词语却可以同时出现在一个国家之中——冰岛。它是由北美大陆和欧亚大陆板块不断挤压、板块张裂后引起火山喷发、岩浆涌出形成的神奇岛屿,岛上的裂谷至今仍沿西南至东北贯穿全岛,被称作"地球的伤痕"。而近北极圈的高纬度位置,也赋予了它与众不同的气候环境,勾勒出这个星球上最类似月球的地形。这个冬日,我终于踏上了这块魔幻的土地,誓要看尽它银装素裹下的万般风情。     

湖南寒武系第三统混积岩沉积特征与成因探讨

湖南地区寒武系第三统发育大量的混积岩及混积层系,其沉积特征、成因及时空分布,对研究寒武纪中上扬子地区东南缘的沉积环境及碳酸盐台地的形成演化具有重要的意义。本文采用野外观察、微观岩石学分析方法对混积岩时空分布、沉积特征、矿物组分进行了研究,首次系统总结了湖南地区寒武系第三统发育的混积层系类型与组合方式,及其分布的6类不同的岩相分区,并按照成分分类依据划分出4种混积岩类型。研究表明,混积岩分布在湘西北地区及湘中地区,靖州—涟源—隆回—宁乡一线以北的区域。混积层系的沉积特征表明,其形成于受周期性强风浪、风暴作用影响的浅水混积陆棚环境或风暴浪基面以下的深水混积陆棚环境,主要成因为机械成因的相缘渐变沉积混合及事件突变沉积混合。混积陆棚的存在,表明寒武纪第三世时期,中上扬子东南缘湘西北地区不发育台缘相带,未建立起完整的镶边碳酸盐台地模式,而为相对平缓的碳酸盐岩为主的浅海混积陆棚模式,混有碎屑岩沉积物。     

甘肃兰州盆地古近系泥岩的古盐度分析

兰州盆地位于青藏高原东北部,祁连山以东,黄土高原以西,古近纪出露地层为细柳沟组、野狐城组和咸水河组下段。作为青藏高原寒区、东部季风区及西北干旱区的交汇地带,兰州地区新生代环境研究受到越来越多的关注,因此有必要对其沉积环境进行研究。本文通过对兰州盆地黄羊头地区古近系进行分段采样,并对泥岩样品的主量元素、微量元素及X射线衍射进行测定,运用硼法、B/Ga值及Sr/Ba值等方法定量—半定量分析兰州盆地古近系沉积时的古盐度特征,同时结合风化指数CIA值的变化特征,综合分析古近系的沉积环境。研究结果表明兰州盆地古近系细柳沟组、野狐城组及咸水河组下段Adams法古盐度值为9.5‰～14.0‰,平均值为11.8‰;Couch法古盐度值为8.2‰～12.8‰,平均值为10.8‰,为内陆半咸水—淡水湖泊。Adams法古盐度值与B/Ga值具有良好的正相关关系,而Adams古盐度值与Sr/Ba值相关性不明显,主要由于地层中生物对Sr的富集作用,导致Sr/Ba值偏大,表明Sr/Ba值不适用于生物富集地层的古盐度恢复。环境研究认为细柳沟期,气候湿润,以冲积扇沉积为主,水体较浅,盐度值较大;到野狐城中期水体加深,变为湖相沉积,气候温暖湿润,盐度值降低,同时存在明显的干冷气候间隙,该间隙期湖盆蒸发量大于补给量,盐度值升高;从野狐城晚期开始湖盆逐渐萎缩,以滨湖相沉积为主,到韩家井期变为河流相沉积,至甘家滩期再次转为湖相沉积,盐度值先升高后降低,但整体风化程度明显降低,表明从野狐城组晚期开始气候逐渐变冷变干。     

国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状

条带状铁建造(BIFs)主要发育于早前寒武纪时期(3.8~1.8Ga),记录了早期地球演化的重要信息且蕴含丰富的铁矿石资源。本文梳理总结了国内外BIF相关领域的研究认识及存在问题:1统计对比显示,BIF沉积事件与地幔柱、地壳增生等重大地质事件相关;2稀土元素及Nd同位素示踪表明,Fe来源于海水与海底高温热液的混合溶液,其中高温热液与海水比例为1:1000;3 BIFs缺乏负Ce异常且富集重Fe同位素,暗示沉积时古海洋整体处于缺氧环境以避免Fe~(2+)发生氧化;4一些重要科学问题尚未解决,例如Si的主要来源、沉淀机制及条带成因等;5华北克拉通BIFs多形成于约2.54Ga,BIF类型、形成时代与富矿成因等问题有待深入研究。本文认为,加强国内外典型BIFs的对比研究并适当应用现代先进测试技术,有利于探索BIF沉积的精细过程及古老克拉通的早期演化。     

四川盆地西南部第三纪盆地原型及其演化

第三纪是四川盆地大范围陆相沉积历史的最后阶段, 同时又是四川盆地重要的构造定形期.探究该时期原型盆地沉积充填规律与构造演化特征, 是揭示四川盆地形成演化过程, 还原其古地理、古气候演变的关键.在综合利用古地磁、地震、野外露头等资料的基础之上, 从盆-山结合的角度出发, 以地质历史时间为主要线索, 对第三纪原型盆地分阶段、分区域地进行了动态化分析研究.重建了各沉积时期原型盆地构造-古地理格局, 分析了盆地沉积充填规律并复原了不同阶段沉积相带的空间展布特征.主要受周缘山系逆冲推覆作用产生的构造负载和盆地基底构造的影响, 第三纪时期四川盆地沉积范围局限于西南部、南部地区, 以河、湖沉积环境为主, 处于持续地挤压、充填过程而具有萎缩消亡的趋势.现今残余第三系地层由老到新, 主要由名山组、芦山组、大邑砾岩组等地层组成(先后经历了: 受造山带挤压推覆作用和温暖干旱气候等因素影响, 发育湖盆边缘冲积扇和沙漠沉积环境, 处于快速沉降阶段的名山组沉积时期; 以及构造活动相对稳定, 湖盆面积不断减小, 以沙泥质沉积互层为特征的芦山组沉积时期; 和沿山前带由南向北迁移, 以发育大型冲积扇为特征的大邑砾岩组沉积时期).纵观整个第三纪构造演化历史, 反映出四川盆地西南部地区在第三纪时期表现为典型的陆内坳陷沉积盆地性质.同期的大地构造活动和气候变化等因素对原型盆地的形成与演化起到了重要的控制作用, 同时也对该时期盆地古地理格局和沉积充填规律产生了重要影响.     

广西隆安下石炭统都结微生物岩微相特征与沉积环境研究

广西隆安县都结乡发育的微生物岩产于下石炭统都安组中—上部地层,分布广、厚度大,是中国南方早石炭世报道较少的碳酸盐岩建造类型,具有较高的研究价值。该微生物岩以颗粒灰岩和粘结岩为主,生物含量丰富,包括微生物、有孔虫、棘皮类、钙球、腕足等。通过岩相分析,可识别出以下8种微相类型:MF1含亮晶胶结物的泥晶包壳生屑灰岩、MF2含腕足似球粒灰岩、MF3无纹层似球粒颗粒灰岩、MF4集合颗粒灰岩、MF5细密纹层状粘结岩、MF6内碎屑鲕粒灰岩、MF7鲕粒灰岩、MF8白云质鲕粒灰岩。伴随海平面升降变化,都结微生物岩沉积环境先后经历了FZ1台地边缘浅滩相、FZ2开阔台地相与FZ3局限台地相这三种沉积相带之间往复变化的沉积相模式。结合前人基础地质资料,该沉积相模式表明该微生物岩发育于低纬度孤立碳酸盐岩台地浅水环境,并经历了初期、主体时期和消亡期3个发育阶段,海平面虽伴有小幅波动,但整体呈下降趋势。微生物岩发育于晚古生代冰期与谢尔普霍夫生物灭绝事件前夕,该时期南盘江盆地微生物岩的富集与后生动物礁的缺失相耦合,海洋生态系统中生物组成发生显著变化。在此基础上,本文从微生物岩的角度初步探讨了冈瓦纳大陆冰川作用对北半球低纬度地区的影响。     

东海表层沉积物碎屑矿物组合分布特征及其物源环境指示

为进一步明确东海陆架区的沉积物物源及水动力环境,对研究区表层沉积物的碎屑矿物进行了鉴定分析。研究区共鉴定出49种重矿物、8种轻矿物。根据碎屑矿物的组合分布结合矿物形态特征,将东海陆架区划分为三个矿物区,内陆架矿物区、外陆架矿物区及虎皮礁矿物区。内陆架矿物区,动力分选是影响碎屑矿物分布的主要因素,物质来源相对单一,碎屑矿物主要来源于现代长江物质,闽浙沿岸近岸河流的输入,人类活动也对该区的矿物组成产生一定的影响;外陆架矿物区,重矿物分布的主控因素是长期的分选作用,主要是长江物质经后期改造形成,现代长江物质可从内陆架中北部扩散至124.5°E左右,此外外陆架东南部地形的变化也对碎屑矿物的分布起到一定控制作用;虎皮礁矿物区,有来自黄河、长江、火山物质的多重影响,且水动力环境相对复杂。     

塔西台地寒武纪沉积环境演化与海陆耦合

碳酸盐岩台地作为陆地与深海间的过渡带,其沉积记录了海洋和邻近陆地的演化。结合已有的沉积学工作,对塔里木盆地西部台地寒武系碳酸盐岩进行全岩及酸不溶物地球化学研究。塔西台地寒武纪主要发育局限台地、局限-蒸发台地或蒸发台地相沉积。碳酸盐岩的地球化学特征主要受沉积环境和成岩作用影响,对研究区寒武系白云岩来说,其元素组成极易受沉积微相的控制,氧同位素组成则很可能已被成岩作用改造,仅原生、准同生白云岩的Sr/Ba、Fe/Mn和C同位素可反映沉积相演化对应的古盐度、离岸距离等沉积环境特征的变化,酸不溶物化学蚀变指数（CIA值）则指示邻近陆地的化学风化强度与气候特征。寒武纪时期,塔西台地在相对海平面较高时发育局限台地相沉积,以水体盐度较低、沉积环境离岸较远和生物活动相对较弱为特征,陆地化学风化强度适中,气候温暖湿润;在相对海平面较低时发育蒸发台地相沉积,具有水体盐度较高、沉积环境离岸较近和生物活动相对较强等特点,陆地化学风化强烈,气候炎热极端;在相对海平面适中时发育局限-蒸发台地,沉积环境和邻近陆地的特征介于前述二者之间。沉积相演化对应的较长周期的海陆演化可能主要受全球海平面升降及宏观气候变化控制,具体表现为相对海平面升降所导致的海相沉积环境的变化,以及气候变化引起的陆地化学风化强度的变化。寒武纪塔西台地所处区域的海洋-陆地演化具有高度耦合的特征。     

黔北务川丰乐铝土矿床地质特征及沉积环境探讨

丰乐铝土矿床位于黔北务正道铝土矿成矿带的南东端,是近年在铝土矿勘查的空白区新探明的中型矿床。勘查发现矿床中含矿岩系顶部拥有不含或偶含炭质岩系的地质特征,与务正道地区其它铝土矿床存在差异性。微量元素Cr/Ni判别显示了含矿岩系的多物源性,V/Zr及Sr/B揭示该区具有海相―陆相或过渡相―海相的沉积特征。结合前人研究成果综合分析认为,该区沉积环境为受海侵影响的近滨海湖泊―沼泽相环境。     

华北中南部地区石盒子群沉积环境研究新进展

华北地区石盒子群的沉积环境长期以来一致存在较大的争议,大多数研究者认为该时期完全为陆相沉积,也有一些学者在该地层中发现了海相沉积物。本文着重对鲁西、河南等地区石盒子群的奎山砂岩进行岩石学、沉积学、地球化学等指标研究,在该砂岩中发现了冲洗交错层理,并在该砂岩中上部发现了海绿石的存在。通过详细分析奎山砂岩中海绿石的显微特征、元素地球化学特征,并进行比较研究发现,华北地区奎山砂岩中海绿石的化学成分、含量与国内外古代的海相、过渡相海绿石基本一致,推断其为滨浅海富氧环境的产物。华北地区奎山砂岩中发育的沉积构造和所含海绿石的元素地球化学特征,揭示了该时期曾发生过海侵,反映了石盒子群沉积期沉积环境的复杂性。华北地区石盒子群奎山砂岩中上部海相沉积环境的确定,可能改变华北盆地二叠纪以来单纯为陆相沉积的认识,这为精细研究华北地区中晚二叠世的盆地格局、充填演化及恢复古地理景观,提供了新的思路和重要依据。