敦煌造山带岩石-构造组合特征及其构造环境

敦煌地区位于北山造山带和祁连造山带之间,对其大地构造属性长期以来多存争议。对敦煌地区三危山—红柳峡一带的岩石-构造组合进行了研究,包括三危山—红柳峡北部地区和红柳峡南部地区2个构造单元。三危山—红柳峡北部地区,表现为变形强烈的变沉积岩以基质形式包裹不同类型、不同年龄的岩块和不同岩性的岩片相互堆叠,整体显示混杂带“blocksin-matrix”的岩石-构造组合特征。红柳峡南部地区,岩石的变质程度向南逐渐降低,北侧主要为云母石英片岩和长英质片麻岩组合,南端出露晚石炭世含煤岩系与碳酸盐岩沉积组合,可能形成于陆缘滨海环境,且被斜长角闪岩推覆体所覆盖;该区由北向南构造形式依次表现为倾向北的强剪切带→双冲构造→逆冲叠瓦扇,且变形强度呈逐渐减弱趋势,表现出前陆褶皱冲断带的岩石-构造组合特征。据此认为,敦煌地区自北向南存在三危山-红柳峡北部混杂带和红柳峡南部前陆褶皱冲断带两个大地构造单元,碰撞作用应发生于晚石炭世之后。     

基于行星际磁场阿尔芬特性的星载磁通门磁强计在轨标定新方法

准确的磁场测量对深入研究空间等离子体环境具有重要意义.星载磁通门磁强计的磁补偿随时间缓慢变化, 因此, 需要对其进行常规的在轨标定.现有的在轨标定方法都依赖于磁扰动或磁结构事件的筛选, 导致标定结果的频次受限于事件的筛选, 且差的事件还会增大计算误差.为此, 本文研发出一种不依赖于磁场事件筛选的在轨标定新方法.根据行星际磁场强度的取值范围, 我们可建构一个磁补偿取值空间.不同的磁补偿值会影响行星际磁场的阿尔芬特性; 于是, 我们通过在磁补偿空间中找到使被调整之后的行星际磁场的阿尔芬特性最强的点作为磁补偿值的最优解.测试结果表明, 我们的新方法可以利用1~4 h时长的行星际磁场数据获得误差小于0.1 nT的标定结果.

     

顶部电离层Pc3压缩波的波动特征

基于2014年至2017年SWARM三颗卫星四年的磁场观测数据,我们挑选出Pc3压缩波事件,研究了顶部电离层Pc3压缩波活动强度的磁纬-磁地方时分布、随磁地方时变化的季节特征以及地理经纬度分布,并进一步分析了Pc3压缩波发生频次的分布特征.结果表明,中高纬和低纬的Pc3压缩波可能存在不同的激发机制.中高纬地区的扰动强度随高度衰减,且高纬地区几乎所有地方时都可以观测到Pc3压缩波,可能主要是由入射的阿尔芬波与电离层相互作用产生;而低纬地区扰动强度没有明显的高度依赖性且主要发生日侧,可能主要是上游波以快模波的形式直接传播到电离层所致.同时,该研究结果给出了入射阿尔芬波和电离层相互作用耦合产生Pc3压缩波理论模型的观测证据.     

慢太阳风中的小冕洞风和阿尔芬波

慢太阳风的起源是一个困扰空间物理领域多年的问题,一些研究人员认为慢太阳风中阿尔芬度比较高的部分起源于小冕洞或者是冕洞的边界,不过另外一些研究者发现高阿尔芬度慢太阳风在成分上和低阿尔芬度的慢太阳风并无显著差别.最近的一项研究中发现的慢太阳风中的小冕洞风并没有特别高的阿尔芬度.我们利用一个简单的二维太阳风模型计算了阿尔芬波和小冕洞风的传播;计算结果显示,由于阿尔芬波的传播特性,从小冕洞出发的等离子体和阿尔芬波动在传播到1AU的过程中会发生分离,形成了低阿尔芬度的小冕洞风和高阿尔芬度的普通慢风.这个结果定性地解释了慢太阳风中观测到的小冕洞风和高阿尔芬度慢风的特性,也为解开慢太阳风的起源之谜提供了新的思路.

     

板内扭压造山机制

据中国大陆板块内部构造特征提出两种扭压造山机制：（１） 扭压滑脱褶皱造山作用;（２） 扭压斜滑断裂岩浆造山作用。前者以扬子板块内的武陵山台褶带为例,后者以华北板块内的太行山断裂岩浆带为例。扭压滑脱褶皱造山作用表现为沉积盖层呈隔档式及隔槽式褶皱;结晶基底呈大型隆起和拗折,莫霍面下降,从而使地壳增厚,构成造山带。值得注意的是,这类滑脱褶皱带的整体形状呈Ｓ状展布,其中的次级褶皱呈雁行状斜列,表明这类造山带的形成除受水平挤压作用外,还伴有左行剪切作用。扭压斜滑断裂岩浆造山作用表现为沿断裂带有一系列花岗质深成岩体展布。这些断裂不仅深切地幔,而且导致下地壳局部融熔形成花岗岩浆,驱动岩浆斜向上升,并控制岩体侵位。与此同时地壳在平面上缩短,垂向上增厚,构成造山带。上述两种造山作用一致表明,东亚大陆在中生代时曾相对太平洋板块向南滑移     

洋板块地层学的概念、模式、组成及失序变化*

着重介绍了洋板块地层的概念、模式、组成及失序变化特征。造山带混杂岩和大陆边缘增生复合体是经历俯冲碰撞消亡后的古洋沉积记录,利用微体古生物地层学和同位素年代学方法可以重建造山带混杂岩和大陆边缘增生复合体的原始地层。洋板块地层(学)是用来描述沉淀在洋壳基底之上的沉积岩和火成岩序列的术语,其开始于洋中脊形成,终止于该洋中脊被移入到汇聚边缘增生楔。从造山带混杂岩中重建的古大洋地层的基本组成大体相似,但因大洋岩石圈的岩浆背景不同,造成不同时期和不同类型的洋板块地层组成也会有差异。在前人研究成果的基础上, 笔者通过对不同类型洋板块地层进行分类,介绍了如何从经历碰撞造山过程的增生造山带进行洋板块地层的重建。引入“洋板块地层学”概念的主要目的在于通过对因俯冲增生而消亡的具有洋壳基底的构造洋盆和边缘海盆地的地层单元进行重建,恢复已消失洋的地层组成单元,这对造山带地层解析、造山带构造古地理恢复、重大构造变革期古地理学研究和板块重建等都将起到积极的促进作用。     

金沙江缝合带弯岛湖蛇绿混杂岩带的岩石地球化学特征及其构造背景

弯岛湖蛇绿混杂岩带是金沙江缝合带西段的重要组成部分。蛇绿岩混杂于上三叠统变质碎屑岩夹变质火山岩中,成份主要为镁铁质-超镁铁质杂岩,岩石类型有变质橄榄岩、变质堆晶质辉长岩及其伴生的岛弧型花岗岩系。岩石化学及地球化学特征表明:蛇绿岩主要为低Ti(岛弧-弧后)型、富集型洋中脊(E-MORB)拉斑玄武岩;与之共(伴)生的基性喷出岩、辉绿岩脉属板内洋岛型裂谷型碱性玄武岩及其过渡类型系列。在变质辉长岩获得全岩Sm-Nd等时线年龄值为232±11Ma,代表了镁铁质-超镁铁质杂岩的形成年龄,可能为洋壳初始俯冲变质的时间。在蛇绿岩上覆的硅质岩中发现有中三叠世拉丁晚期至晚三叠世卡宁早期的放射虫化石,表明弯岛湖镁铁质-超镁铁质杂岩可能形成于中三叠世多岛洋盆或弧后盆地构造环境。     

山脉与造山带及有关问题讨论

正确处理山脉和造山带之间的关系,是深刻理解和准确把握板块构造理论的内涵本质和理论体系的基础和前提。最伟大的创新必然是建立在最深刻的继承基础之上。本文详细回顾了从山脉到造山带的研究历史,梳理了两者的关系,并在此基础上简单总结了一些目前造山带研究中的共性问题。山脉的研究历史,从形态描述和隆升成因探索的形貌学研究阶段,到内部构造、形成机制的研究和普适性成因的探索,伴随了现代地质学从诞生到槽台学说并最终形成板块构造理论的整个过程。板块构造理论对造山带做出了更为明确的限定,明确了山脉研究中构造地质学的任务和对象。山脉是地貌学/地理学名词,强调的是现时形态和形貌特征,关键是具有一定的高程和陡坡,它可以形成于引张、挤压、剪切等不同的水平应力作用下,也可以形成于垂向应力作用范畴的地幔柱、地外体冲击作用等。然而,造山带是汇聚板块边缘大地构造作用形成的带状地质体,是地质学名词,强调的是动态过程,包括俯冲造山带和碰撞造山带,关键是具有汇聚板块边缘的岩石-构造组合。山脉和造山带是既有交集,又彼此不可包容的两个概念。文中最后列举的一些造山带研究中容易混淆和误解的问题,以及有些不太清晰的概念,亦有征求同行评议、建议之意。

     

西藏中部中仓地区玄武岩锆石U-Pb年龄与岩石地球化学特征：对狮泉河-纳木错弧后洋盆演化的制约

狮泉河-纳木错混杂带的构造属性和演化时限一直存在较大的争议,其研究对认识青藏高原早期形成与演化具有重要的意义。对西藏中仓蛇绿混杂岩中发育的玄武岩端元进行了系统的岩石学、地质年代学和地球化学研究,以揭示其形成时代、岩石成因及构造意义。中仓玄武岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为115.7±2.0 Ma,与区域上辉长岩的形成时代一致。玄武岩整体具有相对平坦的球粒陨石标准化稀土元素配分曲线,与洋中脊玄武岩相似,且显示Th的富集和Nb、Ta的亏损。研究认为,中仓玄武岩起源于受俯冲沉积物改造的尖晶石橄榄岩地幔部分熔融,形成于弧后扩张脊环境。结合区域上同时期辉长岩的研究结果,认为狮泉河-纳木错混杂带是中生代弧后洋盆消亡的残迹,是班公湖-怒江洋南向俯冲,引发弧后拉张的产物。     

准噶尔—天山—北山蛇绿岩:对中亚造山带西南缘洋陆格局演化的制约

准噶尔、天山和北山52个蛇绿岩的地质特征、地球化学性质和同位素年代学资料系统集成研究表明它们可以分为14条蛇绿(混杂)岩带。绝大多数蛇绿岩呈"岩块+基质"的混杂岩型式沿重要断裂带(构造线)线状分布,少数蛇绿岩以构造岩片叠置方式面状产出。混杂岩的基质有蛇纹岩(碳酸盐化蛇纹岩)和糜棱岩化细碎屑岩两类,岩块既有地幔橄榄岩、基性杂岩和基性火山岩等蛇绿岩组分,也有其它非蛇绿岩组分岩石。堆晶岩出露局限,典型席状岩墙群没有发育。这些蛇绿岩可归类为SSZ(Supra-Subduction Zone)和MORB(Mid-Ocean Ridge)两种类型,前者玄武岩具大离子亲石元素(LILE)富集和高场强元素(HFS)亏损特征,后者不显示该特点;洋岛玄武岩(OIB)既可出现在SSZ型蛇绿混杂岩中,也可为MORB型的组成部分;SSZ型蛇绿混杂岩辉长岩和玄武岩比MORB型具有相对更富集的Sr-Nd同位素组成,但部分形成于弧后(间)盆地的SSZ型蛇绿岩与MORB型一致,具有近亏损地幔的Sr-Nd同位素组成。已确认的最老蛇绿岩为西准噶尔572 Ma玛依勒,次之为北山542~527 Ma月牙山—洗肠井和西准噶尔531 Ma唐巴勒,最年轻蛇绿岩为325 Ma北天山巴音沟和321 Ma北山芨芨台子。根据蛇绿岩证据,结合近年来中亚造山带古地磁、岩浆岩、高压—超高压变质岩和构造地质方面的进展,可以推断埃迪卡拉纪末期—早寒武世,古亚洲洋已达到一定规模宽度,发育洋岛和洋内弧;早古生代时期,多岛洋格局发育至鼎盛期,一系列弧地体分别归属哈萨克斯坦微陆块周缘的科克切塔夫—天山—北山线性弧、成吉思弧、巴尔喀什—西准噶尔弧体系和西伯利亚南部大陆边缘弧体系;晚古生代时期,古亚洲洋于石炭纪末期闭合,增生杂岩和弧地体组成哈萨克斯坦拼贴体系和蒙古拼贴体系两个巨型山弯构造。