国际大洋钻探科学数据的现状、特征及其汇编的科学意义

国际大洋钻探50余年来已执行297个航次,累计采集长度超过4×105 m的岩芯,同时获取大量观测数据.然而,这些岩芯样品测试和观测数据却以多源、异构的形式散布在不同文献和数据库中,无法做到广泛共享和高效利用.通过系统调研国际大洋钻探各阶段的航次报告、数据库以及学术论著等资料,理清了数据分布、数据载体及数据类型等现状.认为大洋钻探科学数据包括船上数据和航次后数据两大部分,共在表、图、文中包含了钻井取芯、岩石地层特征、沉积学、矿物学、古生物学、地层学、地球化学、构造地质学和地球物理学等15类近200项数据类型.研究发现国际大洋钻探现有数据体系具有层次清晰、时空属性明确、来源简单又复杂、存储格式多样、类型一致又多样等特征,是地球科学领域典型的科学大数据.开展国际大洋钻探科学数据的汇编除可实现数据快速获取外,也具有重要的科学意义,不仅有潜力解决海洋生物演化、全球物质循环、古海洋与古气候、深海矿产资源评价等方面的重大科学问题,还能为推动地球科学研究范式的变革做出积极贡献.最后,就国际大洋钻探科学数据统一格式和汇编建库这一关键步骤提出了具体建议.     

阿尔金断裂东段红柳峡早白垩世晚期岩浆事件及其区域构造意义

阿尔金断裂东段红柳峡火山岩及其周缘火山岩的岩石学、锆石成因岩相学及LA-ICP-MS U-Pb年代学对比研究显示,样品中存在两种锆石类型。一种为来自火山颈中心相样品的长柱状岩浆锆石,加权平均年龄为(109.0±1.6)Ma,属于早白垩世晚期,代表了红柳峡火山颈形成的年龄。另一种为来自火山颈周缘两个玄武岩样品的次圆或椭圆状继承锆石,且绝大部分具有核、幔结构,其U-Pb年龄分布在(138±2)~(2 376±74)Ma,展现了复杂的年龄峰值。这些继承锆石均为玄武岩浆上升过程中从下白垩统及更早地层捕获而来,它们的峰值年龄密切响应了阿尔金断裂早白垩世晚期及更早期复杂的多期岩浆及构造事件。部分年龄峰值与南阿尔金地体古生代花岗岩年龄的吻合显示阿尔金地体曾经与祁连陆块连接在一起。     

内蒙古贺根山蛇绿岩中玄武岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

贺根山蛇绿岩（套）中发育有气孔杏仁状玄武岩,为蛇绿岩套的组成部分。通过对其锆石U-Pb测年,其加权平均年龄为395.9 Ma±3.0 Ma,结合区域地质背景,认为贺根山蛇绿岩（套）形成时代为中泥盆世—早石炭世。玄武岩为亚碱性系列,具有LREE亏损、类似N-MORB的稀土配分模式,同时具备大洋玄武岩和岛弧玄武岩特征,认为贺根山蛇绿岩（套）应形成于弧后盆地;通过与现代典型Mariana洋内弧后盆地和Okinawa陆缘弧后盆地的玄武岩以及同属中亚造山带的新疆库尔提洋内弧后盆地蛇绿岩对比,发现贺根山玄武岩同Mariana玄武岩和库尔提蛇绿岩更加类似,由此认为贺根山蛇绿岩（套）很可能形成于洋内弧后盆地环境,而非大陆边缘弧后盆地环境。     

东昆仑西段夏日哈木榴辉岩原岩属性及陆(弧)陆碰撞

东昆仑西段夏日哈木榴辉岩呈透镜状分布于古元古代金水口群中,榴辉岩的SiO_2含量47.4%~50.78%,Mg#值为40~62,表明其原岩为分异程度较高的基性岩,属于拉斑玄武岩系列。基于岩石Nb的含量,将夏日哈木榴辉岩分为两类——富Nb型榴辉岩(Nb7×10~(-6))和正常榴辉岩(Nb7×10~(-6))。富Nb型榴辉岩具有贫SiO_2、MgO、Al_2O_3,富集FeOt、TiO_2的特点;稀土元素配分曲线具有右倾的OIB特点,与古生代富Nb玄武岩和Seki玄武岩微量元素特征类似;微量元素具有弱的Nb、Ta、Ti的负异常,与古生代富Nb玄武岩特征类似。正常榴辉岩具有贫FeOt、TiO_2,富集SiO_2、MgO、Al_2O_3的特点;稀土元素配分曲线具有弱右倾的E-MORB特点,微量元素具有弱的Nb、Ta、P的负异常,U、Sr的正异常,类似于Okinawa板内弧后盆地玄武岩微量元素特征。富Nb型榴辉岩的εNd(0)和εNd(t=571Ma)值分别为0~4.55、-0.88~7.26,正常榴辉岩的εNd(0)和εNd(t=571Ma)值分别为2.2~5.19、3.17~6.22,两者均位于加里东HP-UHP变质带和大别-苏鲁HP-UHP变质带榴辉岩Sm-Nd同位素组成范围内。在微量元素图解上,样品显示具有地壳混染的趋势。由此可知,夏日哈木榴辉岩的原岩可能是具有陆内弧后盆地玄武岩性质的岩石,源区受到俯冲板片熔体的改造,岩浆过程中同化混染一定量的下地壳。根据现有的年代学资料,夏日哈木榴辉岩峰期变质可能发生在晚奥陶世—志留纪。夏日哈木榴辉岩可能是在弧后盆地消亡过程中,弧陆发生俯冲碰撞的结果。     

蚀变洋壳玄武岩俯冲过程中含碳矿物相变质演化及脱碳作用的研究

俯冲作用是连接地表系统和地球深部系统的最为关键的地质过程,其对研究地球深部碳循环具有重要的意义。俯冲洋壳岩石圈中的碳主要存储在沉积物、蚀变洋壳玄武岩以及蛇纹岩中。俯冲变质作用过程含碳岩石的变质演化控制着其中含碳矿物相的转变及碳迁移过程。本文选取了蚀变洋壳玄武岩进行相平衡模拟,来研究其含碳矿物相的变质演化过程。计算结果表明,变质玄武岩体系中的碳酸盐矿物之间的转变反应除了受压力控制之外,还受到温度和体系中铁含量的影响。随着压力的升高蚀变玄武岩中碳酸盐矿物会发生方解石/文石-白云石-菱镁矿的转变,但在高压/超高压条件下,温度的升高可以使菱镁矿转变成白云石。碳酸盐矿物中的铁含量受到体系中铁含量的影响,白云石和菱镁矿中的铁含量随着体系中铁含量的增加而增加。在水不饱和条件下,洋壳不管是沿着低温还是高温地热梯度线俯冲到岛弧深度,蚀变玄武岩体系几乎都不发生脱碳作用。然而在水饱和条件下,当洋壳沿着高温以及哥斯达黎加地热梯度线俯冲到岛弧深度时,蚀变玄武岩体系中的碳几乎可以全部脱出去。蚀变玄武岩体系中水含量的增加可以促进体系的脱碳作用。     

祁连造山带东段中寒武世深沟组中-基性火山岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造环境

拉脊山构造带南东端磨沟地区出露一套变安山岩夹片理化变玄武岩组合,其原岩分别为亚碱性拉斑系列安山岩和玄武岩。研究表明,变安山岩锆石U-Pb年龄为503.1±6.6Ma,形成于中寒武世。玄武岩稀土元素总量为93.40×10~(-6)～135.39×10~(-6),(La/Yb)_N值为2.76～3.64,δEu为0.87～1.00,微量元素蛛网图具有不相容元素富集特征,没有明显的Nb、Ta负异常,与板内火山岩特征相似。安山岩稀土元素总量低于玄武岩,而微量元素蛛网图具有富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等特征。岩石成因研究表明,玄武岩没有经历显著的地壳混染,为软流圈地幔石榴子石+尖晶石二辉橄榄岩低程度部分熔融的产物,而安山岩为地壳部分熔融的产物。构造环境判别表明,深沟组火山岩形成于大陆裂谷环境,表明祁连地块中部的拉脊山构造带南东端可能没有发育成熟的洋盆系统,随后在南祁连洋早古生代俯冲消减过程中以裂谷型岩石圈碎片的方式构造侵位于中祁连地块南缘。     

内蒙古兵图金矿外围地、物、化综合勘查方法的找矿效果

内蒙古集宁察右后旗兵图矿区外围位于三合明——伊胡赛铁、金、钨成矿带中东段,地表大部玄武岩覆盖,区域成矿条件、控矿因素及地球物理特征等研究成果表明矿体主要分布在东西向构造破碎带内及片麻岩与大理岩的接触带部位。通过本次地质规律研究及综合地质工作对成矿模型和找矿标志进行了探讨,在玄武岩覆盖区圈定了矿致异常,钻探揭示在265.7m~265.9m见品位1.64g/t的金矿化体和弱铜矿化显示,取得了良好的找矿效果。     

石油天然气藏幔汁加氢和碱交代成因的再认识

油气成因问题争论已有多年。本文在过去的无机成因论的基础上,现在再增加一些自己工作和国内外新进展进一步论证石油天然气藏的热液作用成因。此热液是地幔流体(HACONS简称幔汁)在玄武岩事件中沿盆地底部深断裂上涌减压降温的相变产物,通过加氢和碱交代作用形成油气矿藏。     

准噶尔盆地周缘蛇绿混杂岩中洋岛玄武岩的识别:地幔柱的产物?

地处中亚造山带西南缘的准噶尔盆地周缘发育多条蛇绿混杂岩带。初步研究表明,在西准噶尔克拉玛依,东准噶尔卡拉麦里及北天山巴音沟蛇绿混杂岩中除典型蛇绿岩组合之外,还存在海山或大洋岛屿岩石组合,即玄武岩、灰岩、泥岩和硅质岩。这些玄武岩属于碱性玄武岩系列,具有高TiO_2和TFeO,低MgO,强烈富集轻稀土元素特征,无明显Nb、Ta负异常,与日喀则及夏威夷洋岛玄武岩地球化学特征极为相似,可能形成于大洋板内的海山或洋底高原,认为其成因与地幔柱相关,表明在古亚洲洋演化过程中,不仅是洋内俯冲系统,还伴有地幔柱活动。     

寻找消失的大陆

已发表的大量海洋地质、地球物理调查和海底钻探文献资料表明,现今大西洋、印度洋、太平洋的不同部位——海底高原、深海平原、海沟、转换断层以至大洋中脊都可以找到大陆残块或大陆壳的痕迹。值得注意的是,大洋盆地中已经发现的大陆残块,在全球磁异常图上,大多位于南美洲、非洲、欧洲、南极洲、大洋洲的大陆磁异常带向相邻大洋盆地延伸部分,二者互相印证。这说明,具有大陆磁异常特征的这部分大洋盆地的基底具有大陆壳的性质,这是否意味着现代大洋的相当一部分深海盆地并不是以典型的大洋地壳,而是以大陆属性的地壳为基底的。然而,在世界地质图上,这些深海盆地的底多被以海底磁异常条带为基础的海底扩张模型解释为白垩纪的大洋地壳。这就不得不使我们对根据Vine—Matthews假说建立的海底扩张模型产生质疑。基于上述事实,我们认为,在大地构造研究中,不仅要在各时代的造山带中寻找消失的大洋,而且要在各个时期的海洋中寻找消失的大陆,才能更准确地进行古构造一古地理再造,还原各地史时期大地构造的真实面貌。我们认为,大陆经裂谷作用转化为大洋,大洋经造山作用转化为大陆的过程中,必然存在着地球各层圈之间,特别是壳幔之间的物理、化学作用。因此,大地构造研究必须从全球整体出发,注意物质水平运动的同时,还要更加注意研究壳与幔、幔与核,以及壳、幔、核的不同层次之间能量的转换和物质转化过程,才能对大陆与大洋的形成和演化过程作出正确的判断。