俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。     

伊犁盆地尼勒克地区中二叠世陆相地层碎屑物源分析及其对西天山构造演化过程的约束

西天山在二叠纪时期的大地构造环境有岛弧成因和大陆裂谷成因两种不同的观点,伊犁盆地尼勒克地区中二叠统陆相红层的研究是解决上述争议的关键之一。该段地层自下而上是一套由冲洪积扇相、河流相、浅湖相和半深湖相组成的湖侵序列。本文综合该套地层的古水流、砾岩砾石成分与砂岩碎屑组分、重矿物组合、碎屑岩地球化学以及石榴子石化学特征等方面的研究,认为尼勒克盆地中二叠统陆相红层的物源复杂多样,包括超镁铁质-镁铁质岩、安山岩、英安岩、流纹岩、矽卡岩、片麻岩、灰岩和碎屑岩等不同岩石类型,记录了西天山造山带的构造剥蚀与再沉积过程。结合下二叠统乌郎组双峰式火山岩以及区域性角度不整合等资料的综合分析,本研究认为尼勒克地区中二叠世盆地形成于造山后伸展的大地构造背景。     

安徽凤阳山区石英岩矿成矿规律分析

凤阳山区石英岩矿床成因类型主要有沉积变质型和沉积型两种,均属层控性矿床。其中沉积变质型石英岩矿是本区主要类型矿床,赋存构造体系为老青山单斜,控矿层位为凤阳群白云山组地层,矿石类型主要为石英岩,其次是石英砂岩、含白云母石英岩等;沉积型石英岩矿赋存构造体系为雷家户-宋集单斜,控矿层位为八公山群伍山组,矿石类型主要为石英砂岩。区内发育的褶皱构造为石英岩矿体提供了广阔的赋存空间,而断裂构造的发育却对矿体分布的连续性造成了不同程度的破坏,对石英岩矿石质量也有一定的影响。     

新疆西南天山阿万达金矿区赋矿围岩物源及形成时代:碎屑锆石U-Pb年代学制约

阿万达金矿位于西南天山造山带内。此次研究在简要总结其矿床地质特征基础上,对与阿万达金矿成矿密切相关的阿克苏群中硅质片岩围岩分别进行了岩石地球化学分析和LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年研究,以期对围岩的沉积环境、物源及形成时代进行讨论。岩石地球化学分析结果显示,阿万达金矿赋矿围岩中硅质片岩的原岩可能为一套成熟度较低的泥岩或砂岩,物源主要为石英岩质沉积物,沉积环境可能处于活动大陆弧内的沉积盆地内。U-Pb定年结果显示,其碎屑锆石定年数据主要形成了加权平均年龄值为405 Ma或406 Ma的年龄峰,其谐和年龄最小峰值即405 Ma可以作为其最大沉积年龄。因此笔者认为阿克苏群中硅质片岩的沉积时代并不是前人所定的长城纪,而是不老于早泥盆世。另外,这一地层的物源组成具有多样性,～405 Ma碎屑锆石占主体,可能与哈尔克山北缘火山弧内的早泥盆世岩浆活动有关;～745Ma的碎屑锆石的出现,表明其物源有少部分来自新元古代岩石;极少数～2.50 Ga的碎屑锆石的出现,反映了华北地台对本地层有物源上的贡献。     

祁连山区多年冻土空间分布模拟

祁连山区位于青藏高原东北边缘,是亚洲水塔重要的组成部分,多年冻土的变化对生态系统和水资源平衡有着重要影响。基于青藏高原第二次综合科学考察、道路勘察钻孔点以及前人所获得的多年冻土下界资料,回归得出祁连山区多年冻土下界统计模型,借助ArcGIS平台在DEM数据的支持下,模拟出祁连山区多年冻土空间分布图。结果表明：祁连山区多年冻土分布的下界具有良好的地带性规律,表现为随经纬度增加而降低的规律;祁连山区多年冻土在空间分布上呈现出以哈拉湖为中心向四周扩散的分布格局;祁连山区总面积约为16.90×10⁴ km²,其中多年冻土面积约为8.03×10⁴ km²,占总面积约47.51%。多年冻土区与季节冻土区之间存在着有不连续多年冻土分布的过渡区,过渡区面积约1.43×10⁴ km²,占总面积约8.46%。     

基岩山区矿坑涌水量预测中“富水系数法”可行性讨论

一些矿产资源勘探和核实报告常常采用所谓“富水系数法”来估算未来矿山开采的矿井涌水量,但该方法是否合理,一直是业内争议的问题。文章以有多年开采历史的煤矿山开采资料为基础,通过对矿井涌水量与煤炭开采量、开采面积、开采深度等的统计分析,探讨了矿井涌水量与上述因素之间的相关关系。研究结果表明,随着矿山开采的延续,矿井涌水量与煤炭资源的开采量之间并不呈简单的“线性关系”,从而得出采用所谓“富水系数法”来估算基岩山区矿山未来开采的矿井涌水量是不合理的结论。     

本溪,中国枫叶之都

本溪市地处辽宁中东部山区,是“八山一水一分田”的山区城市,属北半球中温带半湿润大陆季风气候,雨量充沛,四季分明。自然条件过渡性强,气候生物旅游资源丰富多样,基本类型占全国全部类型的54%,是我国北方植被覆盖率高、动植物类型丰富的独特区域。     

天山北缘河流阶地形成及构造变形定量分析

新生代以来,北天山山前发育了3排冲断褶皱带。新生代晚期一系列河流普遍穿过这3排冲断褶皱带并发育了三级河流阶地。在最新构造活动的影响下,河流阶地普遍发生变形,遭受抬升。利用光释光及14C年代学方法确定了塔西河三级阶地的形成年龄,并实际测量了三级阶地的高程。结果表明吐谷鲁背斜的构造抬升速率在32．85-28．75 ka问为9．50-12．57 mm／a,12-13 ka间为9．67-14．5 mm／a,全新世则增至10．79-23．44mm／a,天山基底的平均隆升速率达到3．39-3．86mm／a。通过对天山最高一级夷平面、野外实测侏罗纪地层高程及天山发育的煤层的相对隆升速率的研究则表明天山自24 Ma以来平均的隆升速率约为0．085-0．146 mm／a。结合对北天山其他主要河流阶地的观察及研究可以看出自晚更新世一全新世以来,天山北缘的最新构造活动具有不断加快的特征。     

地表剥蚀、下地壳流变与造山作用研究进展

岩石圈的流变特性研究已经成为固体地球科学研究中的重要领域,是地球科学新理论、新观点的重要渊源。最近的研究表明,下地壳普遍存在的韧性流是造山作用的重要制约因素。在下地壳物质层流变作用机制的调节下,地表剥蚀作用并不仅仅是传统意义上地表夷平的因素,它还能打破地壳动力学和热力学平衡,引起地壳内物质和结构的重置,进而促成山脉的加剧隆升;地表剥蚀作用的强度既受控于造山带的抬升,也受制于地球外圈层(大气圈、水圈、生物圈)。以天山山脉和喜马拉雅山山脉的隆起、喜马拉雅山山脉的变质作用以及相关的构造活动为例,说明在造山过程中,尽管传统意义上的造山作用与地球内部动力过程,即构造作用有密切联系,但是与构造运动的时空尺度不同,地表剥蚀作用也能够在相对较小的时空尺度内,通过影响和控制造山带下地壳的韧性流动,成为地壳抬升和造山带构造演化的重要动力因素。对地壳的流变特性和变质变形研究是当前地球系统科学研究的一个重要切入点。