华北晚古生代煤变质演化及煤质预测

华北晚古生代煤具有中部和南部变质程度较高而南部边缘和北部低的特点。这是华北晚古生代经历了3个阶段变质演化的结果。华北地台稳定阶段除个别地区外,深成变质作用使绝大多数晚古生代煤只演化到低变质阶段;地台活化早期叠加的区域岩浆热变质作用造成部分低煤级媒提高到中、高变质阶段;地台活化晚期紫荆关断裂的右旋移动奠定了华北晚古生代煤变质分布的格局。根据岩浆性质、侵入规模等特点将区域岩浆热变质作用划分为3个亚型。区域岩浆热变质煤的分布受燕山期岩浆沿一定方向断续侵入的控制。从成因上阐述区域岩浆热变质作用的主要特点。基于地质因素分析和煤变质作用类型预测华北晚古生代煤级分布,新的预测增加了炼焦煤的储量,且部分已被钻探证实。     

大巴山北缘鲁家坪组变质作用及其对页岩气储层的影响

大巴山北缘下寒武统鲁家坪组具有较好的页岩气发育物质基础,钻探显示了一定的页岩气资源潜力,但页岩含气性非均质性较强。针对鲁家坪组页岩气差异富集问题,以地质调查、钻探、实验测试等资料为基础,深入分析了鲁家坪组变质作用特征及其对页岩储集空间结构的影响。研究揭示,大巴山北缘在强烈的构造活动作用下,普遍发生了区域动力变质作用和区域动力热流变质作用。区域上差异构造作用决定了鲁家坪组页岩变质程度的差异性,部分地区只发生了极低级的动力变质作用;在受到岩浆侵入作用影响的范围(距侵入带约0. 3~1. 5km),主要表现为区域动力热流变质作用,并伴有不同程度的混合岩化,变质程度相对较高。大巴山北缘鲁家坪组储集物性表现为低孔低渗的特征,区域动力热流变质作用导致鲁家坪组物性明显变差,孔隙结构更加细小致密;动力变质并没有对鲁家坪组储集性能造成明显影响,但在动力变质程度较高的区域,往往构造挤压变形强烈、断裂发育、地层破碎,页岩气保存条件破坏严重。因此,针对大巴山北缘鲁家坪组页岩气勘探,需寻找局部动力变质程度较低的构造稳定区。     

南阿尔金木纳布拉克地区石英闪长岩的成因：来自地球化学特征、锆石U- Pb定年和Lu- Hf同位素组成的制约

本文对南阿尔金木纳布拉克地区西侧出露在巴什库尔干岩群的石英闪长岩体进行了详细的岩石学、全岩地球化学、锆石年代学和Lu-Hf同位素分析研究。全岩地球化学显示,石英闪长岩的SiO_2=55.94%～57.38%,具有高的Na_2O/K_2O=1.19～1.60比值、准铝质(A/CNK=0.92～0.95)的特征。稀土元素配分图上,所有样品显示弱或无Eu负异常,轻稀土富集和重稀土相对亏损;在原始地幔标准化微量元素蛛网图上,大部分样品相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素,总体显示壳源型高钾钙碱性-钙碱性系列的准铝质I型花岗岩特征。CL阴极发光图像显示,该石英闪长岩中的锆石晶体多为长柱状,自形程度较好,具有清晰的韵律环带结构,利用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb定年分析,获得其年龄为455.5±1.3Ma,结合锆石的CL图像内部结构特征,推断该年龄为石英闪长岩的结晶年龄。该年龄与南阿尔金高压-超高压岩石的高压麻粒岩相退变质年龄一致,且与南阿尔金早古生代第三期岩浆活动时间(460～451Ma)一致。锆石Hf同位素研究获得该岩石的两阶段模式年龄(1512～1823Ma)和Hf同位素组成[ε_(Hf)(t)=-6.29～-1.35]与南阿尔金同期的～450Ma的早古生代花岗岩一致[t_(DM2 )=1331～1789 Ma,ε_(Hf)(t)=-8.8～-0.4],表明二者源岩的源区具有相似性,主要来自于中元古-古元古地壳物质的重熔再造。在源岩判别图解上,所有样本均落在玄武岩源区附近,推断该石英闪长岩为下地壳玄武岩部分熔融形成。此外,研究区内出露有与该石英闪长岩同时期的超镁铁质岩石,且样品的某些地球化学特征值介于地幔和地壳平均值之间,显示其形成过程中应有幔源岩浆的混入。综合上述研究,推断南阿尔金木纳布拉克地区的石英闪长岩应为南阿尔金俯冲陆壳在折返过程中,由于压力降低导致下地壳玄武岩发生部分熔融并与地幔物质发生混合,后侵入地壳冷却结晶形成。     

桐柏杂岩中印支期变质岩包体的变质作用

桐柏杂岩位于桐柏地区两条印支期高压变质带之间,长期以来被认为是一个前寒武纪变质杂岩体。由于岩石学和年代学研究资料的缺乏,对其构造属性和变质演化过程一直存在着模糊的认识。通过详细的野外地质调查,在桐柏杂岩中发现了含有石榴石的斜长角闪岩和片麻岩包体。对这些包体的变质作用研究发现,其主要矿物虽然受到晚期低温扩散的影响,但变质反应结构并不发育。变质作用温压估算结果显示,这些包体的峰期变质条件达到了高角闪岩相,其T＝560～670℃,p＝0.57～0.90 GPa。年代学资料表明,桐柏杂岩的主体为强烈变形的燕山期花岗岩体,其中变质岩包体的变质时代为印支期。然而,由于在这些变质岩包体中尚未找到高压或超高压变质的证据,它们是印支期高压/超高压岩石的退变产物,还是只经历了中下地壳变质作用影响的中压岩石,尚需今后进一步的探索。     

喜马拉雅造山带中段麻粒岩构造侵位过程中变质变形演化

喜马拉雅造山带中段麻粒岩绝大多数呈透镜状、布丁体等弱应变域断续产出,强应变带围岩往往发育糜棱面理和构造片理。部分麻粒岩经历了强烈的韧性剪切构造变形,形成剪切透镜体,并且明显受韧性剪切带控制,显示成带分布、局部集中的特点。根据矿物组合可将产出的麻粒岩分为4种麻粒岩,其主要组成矿物如斜方辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石以及石榴石等均不同程度地发生扭折、压扁、拉长扭曲、亚颗粒化及边缘强烈动态重结晶等强烈塑性显微构造变形特征。研究分析表明,麻粒岩的产出与重熔花岗岩的侵位及藏南伸展拆离断层活动有关,在喜马拉雅造山带强烈伸展快速抬升造山的绝热降压大陆动力学过程中,下地壳基性麻粒岩以较快的速率上升到地表,而下地壳层流作用、造山带伸展-隆升-造山导致麻粒岩相变质作用。     

太湖冲击坑溅射物的发现及其意义

太湖冲击成因说由来已久,但始终未成定论。近几年在太湖及周边湖泊的淤泥层中发现了许多形态各异的奇石,经多种方法测试研究,确定为太湖冲击坑的溅射物。根据成份,溅射物分为两大类。一类富铁质,以菱铁矿及其胶结的碎屑为主,包括微小球粒、棍状及各种形态的块状和片状体 ;另一类贫铁质,以方解石及其胶结的长英质碎屑为主,碎屑为锐角状的石英晶屑及少量粘土和长英质岩屑。溅射物的大小从厘米级块体到毫米级球粒,再至微米级尘粉都有。溅射物外形多具有旋转扭曲形态及熔壳特征,显示了熔融、塑性- 半塑性特征。这些特征显示其成因经历了冲击震碎、熔融、挖掘抛射、空中飞行,最后溅落在冲击坑及其周围。溅射物的成分反映了太湖靶岩基岩岩性特征。太湖冲击坑溅射物的发现是继太湖诸岛石英砂岩中石英晶体的冲击变质微结构发现之后,又一重大突破。综合其它特征,可以确定太湖为一冲击坑。     

中国大陆科学钻探预先导孔(CCSD-PP2)榴闪岩的地球化学组成及其地质意义

预先导孔(CCSD-PP2) 位于苏鲁高压-超高压变质地体南部的北苏鲁超高压变质表壳剪切叠覆岩片中, 岩心主要由榴闪岩(包括角闪岩)、花岗片麻岩、副片麻岩和榴辉岩组成.镜下鉴定和激光拉曼测试结果表明预先导孔(CCSD-PP2) 第一段榴闪岩的主要矿物为角闪石、石榴石、黑云母和钠长石, 是榴辉岩退变质作用的产物.地球化学数据显示榴闪岩的化学成分与正常型榴辉岩相对应, 稀土元素组成及配分模式与主孔榴辉岩基本相似, 但微量元素特征及在地球化学判别图解上存在一定差异, 说明该段榴闪岩与主孔榴辉岩的原岩虽然都是形成于板内环境玄武岩类, 但它们并不完全相同, 其差异可能是由原岩性质的多样性及榴辉岩退变质过程中流体组分的加入引起的.榴闪岩及其下部花岗片麻岩内锆石中柯石英、绿辉石等矿物包裹体的发现及岩石学和地球化学特征等与主孔花岗片麻岩相似的性质, 以及在接触面附近榴闪岩中的SiO₂含量具有逐渐增高的趋势等, 说明榴闪岩与花岗片麻岩曾一起俯冲到地下深处, 并在折返过程中经历了强烈的退变质作用, 它们之间可能存在一定程度的物质交换.      

Organic thermometry for chondritic parent bodies

A unique spectroscopic feature has been identified in a study of twenty-five different samples of meteoritic insoluble organic matter (IOM) spanning multiple chemical classes, groups, and petrologic types, using carbon X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) spectroscopy. The intensity of this feature, a 1s − σ exciton, appears to provide a precise measure of parent body metamorphism. The intensity of this exciton is also shown to correlate well with a large negative paramagnetic shift observed through solid state ¹³C NMR. Experiments reveal that upon heating primitive IOM is transformed into material that is indistinguishable from that in thermally processed chondrites, including the development of the 1s − σ exciton. A thermo-kinetic expression is derived from the experimental data that allows the intensity of the 1s − σ exciton to be used to estimated the effective temperature integrated over time. A good correlation is observed between the intensity of the 1s − σ exciton and previously published microRaman spectral data. These data provide a self-consistent organic derived temperature scale for the purpose of calibrating Raman based thermometric expressions.     

Evidence of Superposed Metamorphism from the Gokavaram Area, Eastern Ghats Belt, and its Relation with the Kemp Land Coast, East Antarctica

In this paper, we compare the petrological histories of the Kemp Land Coast (east Antarctica), and Gokavaram area (Eastern Ghats), that were supposed to have been juxtaposed. The area around Gokavaram is dominated by different varieties of paragneisses (pelitic, quartzofeldspathic, and calcareous composition) with relatively minor amounts of orthogneisses (mafic, enderbitic, and granitic composition). The rocks were involved in three major phases of deformation, and were finally affected by localised shear movement. On the basis of reaction textures, well preserved in high Mg-Al granulites, and calc-silicate granulites, and geothermobarometric data we deduce a polymetamorphic evolution of the rocks. Following an early M₁ metamorphism culminating at 9.2–9.4 kbar, > 950°C, the rocks cooled nearly isobarically down to 850°C. During a subsequent M₂ metamorphism, near isothermal decompression to 5–6 kbar occurred. This was followed by near isobaric cooling down to 600–650°C. M₃ is a weak amphibolite facies overprint, largely restricted to late shears, which involved hydration as well. Available radiometric data from this area can be interpreted in terms of partial resetting of U-Pb systematics in older sphenes due to M₃ metamorphism at ca. 550 Ma. Despite the absence of sufficient isotopic data on the Eastern Ghats granulites, we document a remarkable similarity in the petrological history of the two supposedly erstwhile neighbours.     

论超高压变质的矿物学标志

近20多年来,对超高压变质的研究日益深入。超高压变质的矿物学标志,已远远超出柯石英一种,结合实验矿物学的成果,发现许多新的矿物标志。 可以归纳为以下3类：（1）矿物的多形转变, 如柯石英和金刚石;（2）超高压矿物的出溶,如K-单斜辉石、majorite-镁铝榴石和高硅榍石;（3）超高压(高压)变质矿物或矿物组合, 如多硅白云母、文石和菱镁矿等。文中介绍了这些矿物学标志的地质学和矿物学特征及应用前景。