山西地质趣谈(三)(连载)

石灰岩和白云岩都是海相地层中化学沉积岩.现代海水中每公升含钙400毫克,含镁1.35毫克,当它们与溶入水中的CO2结合时,钙就会以方解石CaCO3形式沉淀下来,而镁则以碳酸镁钙[CaMg(CO3)2]即白云石矿物沉积下来.由于海水中Mg很低,所以正常海水沉积中要沉积白云石就很困难了,正常开放水域的海水是难以沉积白云石的,只有在封闭一半封闭的海湾中,受太阳暴晒,海水被剧烈蒸发,海水中钙镁成分在高度浓缩环境下,才可能沉积白云石.因此早古生代的地层中凡属白云岩为主的沉积地层,必定是不正常的泻湖(封闭一半封闭海湾的地理名称)环境.山西寒武系的上部,奥陶系的下部就是这样的沉积环境. 上世纪90年代以前白云岩是用来做钢铁工业中碱性熔剂和耐火材料,如定襄大关山白云石矿是属太原钢铁公司的一个附属企业,白云石被太钢做炉料(每吨钢需白云石13.6～ 59公斤),那时工业要求白云石中MgO达到16％即可开采.     

五台山北麓断裂繁峙段晚第四纪活动性研究

五台山北麓断裂位于山西地堑系北部。本文以五台山北麓断裂繁峙段的地质地貌为研究对象,分别在繁峙县的大峪村和岗里村两地断裂沿线进行了无人机测量。利用三维结构的运动重建技术(Structure from Motion,SfM)进行影像数据处理,得到高精度点云数据,并通过进一步处理获得了分辨率达0.5m的高清断错地貌正射影像(DOM)和数字高程模型(DEM)。通过对典型地区的详细野外调查和挖掘探槽等手段对该段晚第四纪的活动性进行研究,发现断层晚第四纪以来的活动主要是以正倾滑运动为主。同时在五台山北麓断裂沿线的大峪村、岗里村等地进行了断错地貌分析和晚第四纪滑动速率计算,得到约20ka以来的断层垂向滑动速率为0.4—0.6mm/a,近18ka以来该段发生过至少两次古地震事件。古地震事件和滑动速率分析表明,五台山北麓断裂晚第四纪,尤其是全新世以来活动强烈,且不同段落存在明显的活动性差异。     

青藏高原东北缘酒泉盆地的演化特征与宽台山-黑山断裂的性质

宽台山-黑山断裂位于酒泉盆地的北侧，向西与阿尔金走滑断裂相交，其北部为花海-金塔盆地。对酒泉地区白垩纪沉积盆地的研究和对比发现，虽然当时盆地多为断陷盆地，均受东西向伸展构造控制，但宽台山-黑山断裂两侧的盆地具有不同的基底性质和沉积岩石学特征。酒泉盆地、昌马盆地和北祁连褶皱带内的白垩系具有相同的早古生代褶皱基底，并发育有热水喷流沉积和玄武岩夹层，北祁连北缘断裂在白垩纪时尚未开始活动；花海-金塔盆地为前长城系深变质基底，盆地内不发育热水喷流沉积。宽台山-黑山断裂是青藏高原东北缘重要的岩石圈剪切断裂，控制了其南北两侧白垩纪盆地的沉积-构造演化。     

五台山国家地质公园

五台山属太行山支脉,位于山西省东北部的忻州市五台县东北部与繁峙县接壤之处。五台山地跨五台县、代县、繁峙县和河北省的阜平县,北麓陡峭,南麓较缓,海拔624～3058米,相对高差2434米。     

珠江三角洲台山地区硒的地球化学特征

通过对台山地区岩石、土壤、农作物等样品的系统采集,准确测定了它们的硒含量,研究该地区硒的地球化学特征,探讨土壤富硒来源,查明当地富硒农产品的开发利用前景。结果表明,台山地区岩石均含有硒,但含硒量与岩石的岩性及形成的时代密切相关,而在各时代形成的岩石中,上寒武统浅变质水石组岩石含硒量最高。不同岩性含硒量的分布规律为浅变质泥岩→泥质粉砂岩→凝灰岩→花岗岩。台山地区表层土壤硒含量较高,但不同成土母质土壤剖面的硒含量分布存在明显差异,浅变质泥岩母质类剖面硒分布以底部聚积形式显现,砂岩母质类呈表聚现象,花岗岩母质类则以中部淀积层富集为特征。岩浆活动的硒源提供、区域浅变质作用的活化富集及粘土矿物的吸附保留,它们共同作用造成了台山地区土壤丰富的硒含量。在不加入外源硒及未经土壤改良的情况下,台山地区超过40%的农作物硒含量已达到现有的富硒农产品含量标准要求,具有广阔的开发富硒农产品前景。     

五台山区地形雨减少对水资源量的影响

海河流域水资源量减少的原因倍受关注,以五台山地区为例分析地形雨减少对水资源量的影响,分析五台山站与山下周边的5个站点年降水量之比——地形强化因子(R_o)的减少趋势以揭示地形雨的减少;并利用水热耦合平衡方程定量评估地形雨减少对该地区水资源量的影响。结果表明,近50年间R_o减少了0.53(27%),即地形雨大幅度减少;导致南庄水文站控制的五台山地区天然年径流量减少了1.9亿m3/a,占径流总减少量的70%,为多年平均年径流量的26%。中国很多地区的降水观测站网都缺少位于山上的雨量站,难以估计山区地形雨的减少,导致根据降水进行径流计算时,会低估水资源的减少量。     

五台山区太古宙铁建造型金矿成矿流体性质和成因

五台山区铁建造金矿经历初生成矿作用和叠加成矿作用。初生成矿作用形成于变质峰期一,与区域变质作用有关。矿石富含水溶液包裹２体。包裹体均一温度１７１～２５５℃,压力０．１２～０．３１ＧＰａ。流体成分模式Ａｕ－Ｈ２Ｓ＋ＮａＣｌ－ＣＯ２－Ｈ２Ｏ。氢氧同位素具变质水和雨水双重笥,本主要来源于变质热液,受雨水混合。叠加成矿作用可能受岩浆活动影响,矿石富含ＣＯ２包裹体,均一温度３０６～３８５℃,压力０．６～１０     

五台山地区前寒武纪变质岩石的稀土元素地球化学

五台群和滹陀群变沉积-火山岩系，可能发育于岛弧带-不稳定大陆的成岩环境中，是经受区域变质作用的中-低级变质岩石。五台群的石咀亚群和台怀亚群具有太古宙稀土地球化学的基本特征，而滹陀群（包括五台群高丸亚群)则具有后太古宙的稀土元素地球化学特征。     

云南铺台山花岗斑岩的地球化学特征、锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

云南省鹤庆县铺台山花岗斑岩是哀牢山-金沙江碱性岩带北衙-六合地区的一个钾质碱性侵入体。本文对该岩体进行了全岩主、微量元素和锆石SHRIMP U-Pb年龄分析。结果显示铺台山花岗斑岩显示出高钾、富碱的特征,同时具有低全岩Mg^#值(0.20～0.32),低母岩浆温度和岩浆氧逸度,以及较浅的岩浆起源深度。锆石定年结果为～34 Ma,指示岩体侵位时代为始新世。结合前人对该区域碱性侵入岩Pb同位素研究结果和花岗斑岩锆石核部年龄(218～541Ma),认为哀牢山-金沙江地区发生强烈剪切-走滑的过程中,哀牢山-金沙江新生代富碱侵入岩带中的氧化性富钾斑岩体可能与古俯冲带下被扰动的碳酸盐化地幔橄榄岩的部分熔融有关;同时印度板块和欧亚板块碰撞造成哀牢山-金沙江地区的强烈伸展和剪切作用诱发地幔上涌,地幔上涌带来的热量使得深部地壳脱水并产生还原性流体,铺台山花岗斑岩可能就是富钾地壳物质在这些还原性流体的参与下发生减压熔融的产物。     

五台山早元古代高压变质作用研究

根据对原五台群北金刚库组变质作用的深入研究,表明它们经历了三期变质作用,即经历了弧陆碰撞导致的初始的构造埋藏变质作用（M1）以及随后深埋到42km深度的峰期高压变质作用（M2）,压力可达0．8－1．4GPa,随后经历了快速抬升所导致的近等温的降压过程（M3）到0．5－0．7GPa,整个过程为顺时针方向演化的P－T轨迹,与造山带型P－T－t轨迹型式相同。