青藏高原东南缘大凉山新生代隆升建造过程——多封闭系统低温热年代学与热模型限制

长波长、低起伏度大凉山构造带新生代隆升剥露与建造过程是解译青藏高原东向扩展过程的关键核心地区之一.本文基于大凉山构造带喜德剖面和沐川剖面9件样品的多封闭系统低温热年代学年龄(即磷灰石(U-Th)/He(AHe)、磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe))定年,揭示出多封闭系统热年代学年龄与古岩性柱深度具有明显的正相关性,即伴随古岩性柱深度增大,多封闭系统热年代学年龄明显减小.喜徳剖面多封闭系统低温热年代学AHe、AFT和ZHe年龄值分别为7-9 Ma、14-22 Ma和25-38 Ma;沐川剖面多封闭系统低温热年代学AHe和AFT年龄值分别为10-26 Ma、23-85 Ma, ZHe年龄值为未完全退火年龄.多封闭系统热年代学和QTQt热史模拟揭示,大凉山构造带喜徳和沐川剖面岩性柱所有样品都经历大致相似的三阶段热演化过程,尤其是晚新生代快速隆升剥露阶段(30-20 Ma以来),其平均剥露速率分别为~0.15 mm·a-1和~0.20 mm·a-1,抬升剥露量分别为~3.0 km和~1.5 km.结合区域低温热年代学特征的大凉山构造带地表隆升动力学模型,揭示出重力均衡作用下地壳缩短与剥露作用(即构造隆升剥露机制)控制形成了现今大凉山造山带长波长、低起伏和高海拔地貌建造过程.     

青藏高原隆升的非线性动态有限元仿真研究

根据青藏高原的地质特征建立分析模型，采用3维动态有限元方法，在计算仿真板块速度场的基础上，计算在青藏高原的隆升过程中该地区地壳岩石的等效应力和位移随时间的变化，计算仿真得到的速度场与1998年GPS观测的速度场吻合良好；与过去一贯的假设相反，计算结果反映出地壳应力场不是静态的，而是此起彼伏，不断变化的，应力值最大且变化最剧烈的地区在克什米尔地区、鄂尔多斯地区和鲜水河－小江断裂带，与地震多发区域吻合。     

北极多年冻土区埋地输气管道周边温度场数值分析

以北极规划输气管道工程为依托,建立埋地管道与冻土热交换相互作用数值计算模型,探究了埋地管道在连续多年冻土区、非连续多年冻土区和季节冻土区内,按照不同操作温度(5、-1和-5℃)运行情况下管道周围冻土温度演化过程.计算结果表明:同一区域不同管温对冻土上限值影响差异较大,尤其是在非连续多年冻土区,无论管道是正温输送还是负温输送,由于管道的运营,极大地影响了冻土上限值.5℃正温管道将导致冻土上限下降1～3倍管径;-1℃和-5℃负温管道将有助于提高冻土人为上限.建议在连续多年冻土区管道采用-1℃输送温度;在非连续多年冻土区冬季采用-1℃输送温度,夏季可以是正温,接近环境大气温度,但全年输气平均温度要小于0℃;在季节冻土区,若按照负温输送,反而容易引起管基土冻胀,建议输气温度不作特别控制,与温带地区管道类似,正温输送.希望能够为北极多年冻土区天然气管道建设提供新的思路.     

准噶尔盆地南缘新生代沉积物碎屑锆石记录的天山隆升剥蚀过程

通过对准噶尔盆地南缘有精确古地磁年代控制的金沟河剖面新生代沉积物中7个砂岩样品碎屑锆石的U Pb LA ICP MS测年分析,确定安集海河组（28~23.3 Ma）和沙湾组（23.3~17.5 Ma）的砂岩样品碎屑锆石年龄主要集中在261~328 Ma（P-C）,塔西河组（17.5~13.2 Ma）样品的年龄主要集中在234~311 Ma（T-C）和369~403 Ma（D-S）,独山子组（13.2~6.0 Ma）和西域组（6.0~1 Ma）样品的年龄主要集中在264~333 Ma。经与流域内岩石地层的分布相对比,揭示至少在晚渐新世开始中天山已经隆升并剥蚀为盆地提供物源,从约中新世早期开始北天山的南缘开始隆升,加入物源供给区,从约中新世中晚期开始北天山开始明显隆升,并逐步阻碍了中天山的物源供给,成为物源的主要供给区。天山的这种逐步向北的隆升剥蚀过程,反映了印度欧亚板块碰撞的远程效应。     

大陆座冲作用及青藏高原周缘造山带的崛起

青藏高原周缘造山带于新生代时崛起,周缘造山带中古老变质地体的折返与３种挤出任出作用方式有关：喜马拉雅“逆冲－伸展”型挤出,祁连山“反向逆冲”型挤出和阿尔金“逆冲－转换”型挤出。据地质与地球物理综合研究推测,造山带的折返与周缘大陆岩石圈向内的俯冲作用有关;印度板块岩圈向北俯冲至雅鲁藏布江缝合带下的２００ｋｍ处,西伯利亚板块往地低角度插入祁连山４０ｋｍ以下,塔里木地块沿阿尔金北缘逆冲断层呈铲式往南俯冲     

青藏高原东缘的地壳流及动力过程

黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制,是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体,已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用,本文用密集的被动源宽频带地震台的观测数据,反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比.研究表明,川西及滇西北高原的中地壳内普遍存在低速层,而高泊松比的地壳只分布在川西北地区.位于中地壳的黏滞性地壳流从青藏高原腹地羌塘高原流出,自北西向南东流入青藏高原东缘.这些黏滞性地壳流带动了上地壳块体水平移动,当它们受到刚强的四川盆地及华南地块阻挡时将发生分层作用,地壳流将分为二或更多分支不同方向的分流,向上的一支地壳流将对上地壳产生挤压,引起地面隆升,向下的一支地壳流将使莫霍面下沉加厚下地壳.黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂发生强烈地震活动,地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.

     

Structure,Timing, and Mechanism of the Pliocene and Late Miocene Uplift Process of the Ailao Shan-Diancang Shan,SE Tibet,China

The uplift of the Ailao Shan-Diancang Shan(ASDS) along the Ailao Shan-Red River(ASRR) shear zone is an important geological event in the southeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau tectonic domain in the Late Cenozoic,and it preserves important information on the structures,exhumational history and tectonic evolution of the ASRR shear zone.The uplift structural mode and uplift timing of the ASDS is currently an important scientific topic for understanding the ASDS formation and late stage movements and evolution of the ASRR shear zone.The formation of the ASDS has been widely considered to be the consequence of the strike-slip movements of the ASRR shear zone.However,the shaping of geomorphic units is generally direct results of the latest tectonic activities.In this study,we investigated the timing and uplift structural mechanism of the ASDS and provided the following lines of supportive evidence.Firstly,the primary tectonic foliation of the ASDS shows significant characteristic variations,with steeply dipping tectonic foliation developed on the east side of the ASDS and the relatively horizontal foliation on the west side.Secondly,from northeast to southwest direction,the deformation and metamorphism gradually weakened and this zone can be further divided into three different metamorphic degree belts.Thirdly,the contact relationship between the ASDS and the Chuxiong basin-Erhai lake is a normal fault contact which can be found on the east side of the ASDS.40Ar/39 Argeochronology suggests that the Diancang Shan had experienced a fast cooling event during 3–4 Ma.The apatite fission track testing method gives the age of 6.6–10.7 Ma in the Diancang Shan and 4.6–8.4 Ma in the Ailao Shan,respectively.Therefore the uplift of the ASDS can be explained by tilted block mode in which the east side was uplifted much higher than the west side,and it is not main reason of the shearing movements of the ASRR shear zone.The most recent uplift stages of the ASDS happened in the Pliocene(3–4 Ma) and Late Miocene(6–10 Ma).     

青藏高原古近纪-新近纪隆升与沉积盆地分布耦合

根据在高原及邻区近7年完成的1∶250000地质填图资料, 划分出青藏高原及邻区古近系-新近系残留盆地共92个.沉积范围大且序列完整的盆地分布在高原周缘和腹地.在高原的南、北和东缘, 沿区域性大断裂带分布许多走滑拉分盆地.古新世—始新世海相地层仅分布在藏南和新疆叶城地区.藏南半深海-深海沉积沿江孜-萨嘎-郭雅拉-桑麦一线分布, 其海水东浅西深, 西部为活动型, 反映新特提斯洋闭合的时间从东向西变新, 地壳抬升首先开始于东侧.晚白垩世隆起区主要分布在研究区东北部, 高原总体地貌格局为东北高, 西南低.古新世—始新世出现了腾冲-班戈、库牙克-格尔木新的隆起带, 西昆仑隆起带向东拓展, 祁连隆起带加宽, 松潘-甘孜隆起区范围向东有所萎缩.渐新世期间, 冈底斯和喜马拉雅带掘起, 昆仑-阿尔金-祁连的进一步隆起, 造成了整个高原的周缘为山系、而腹地为盆的宏观地貌格局.中-上新世期间, 冈底斯和喜马拉雅带、喀喇昆仑-西昆仑地区进一步较大幅度隆起;高原从渐新世及其以前的东高西低格局, 经历了中新世—上新世全区的不均衡隆升和拗陷, 最终在上新世末铸就了西高东低的地貌格局, 青藏做为一个统一的高原发生了重大的地貌反转事件.青藏高原新生代的隆升过程以多阶段、不均匀、非等速为特征, 具有强烈的时空差异性.      

冻土区天然气水合物钻井泥浆冷却系统设计及关键参数计算

泥浆冷却技术是天然气水合物钻探的关键技术之一,低温泥浆可以抑制天然气水合物在钻进和提钻过程中分解,有利于钻获水合物实物样品。新型天然气水合物钻井泥浆冷却系统主要包括载冷剂制冷器、翅片管式换热器、温度监测与记录和防冻装置4部分。制冷机组采用变频启动,减小了野外施工中配套发电机的功率,大幅度降低油料消耗;翅片管式换热器中泥浆与载冷剂对流换热,换热面积大,换热效率高;温度监测与记录装置对4个关键节点的温度进行监测和记录,同时防冻装置可防止泥浆在换热器中结冰堵塞,影响正常使用。运用传热学和流体力学理论对泥浆与载冷剂对流换热过程进行计算,在满足制冷要求的前提下,换热器换热面积是10.58 m2,管路压力损失为0.34 MPa。