第四纪两类千年尺度气候振荡现象及机理研究

千年尺度气候突变事件是第四纪冰期普遍存在的气候现象。这些事件可以被分为两类,一类为Dansgaard-Oeschger Event (DO事件),另一类为海因里希(Heinrich Stadial,HS)事件,后者有时也被认为是一种特殊的DO事件,因此也被称为 HS-DO事件。HS事件期间北大西洋冰架的融化一般对应DO振荡的冷相位,这与通常认为的冰架在较冷气候下体积增加并不相符。这两类事件在北大西洋重建数据中表现得最为明显,但其气候影响具有全球性。由于没有显著的外强迫驱动这两类气候突变事件,自20世纪90年代首次被确认以来,HS-DO事件一直是古气候界关注的重点,且人们对其触发机理仍没有定论。本文基于目前对这两类千年事件的研究现状,集中总结了目前已有的可反映千年事件的重建数据,利用已有的模拟工作,重点回顾了现有的机制理论,评述了目前研究DO事件以及HS-DO事件的局限性,并对其后续工作,尤其是模拟部分,进行了展望。     

Late Quaternary tephrostratigraphy and pollen stratigraphy of Uwa Formation,Shikoku Island,SW Japan: Reconsidering the MIS 11 super-interglacial horizon

We investigated a late Quaternary terrestrial sedimentary sequence (Uwa Formation) in core IC2, from a site adjacent to that of the reported core IC on NW Shikoku Island, SW Japan, and developed its tephra and pollen stratigraphy to refine the age model of the formation. First, we identified 19 horizons with high glass shard concentrations in the IC2 core sediments as possible tephras or cryptotephras, and correlated them with reported tephras on the basis of the major- and trace-element compositions of their glass shards. All correlated widespread tephras and cryptotephras were products of volcanoes in the Kyushu volcanic zone (Aso, Kakuto, Aira, Ata, and Kikai calderas). Second, we confirmed the presence in core IC2 of two pollen zones dominated by Quercus subgen. Cyclobalanopsis, which is an indicator of very warm interglacial vegetation. In the Japanese Islands, these two vegetation zones have usually been considered to characterize marine isotopic stages (MISs) 1 and 11. A previous study of the Uwa Formation correlated the upper pollen zone to MIS 1, but the lower zone was not correlated to MIS 11; rather, it was inferred to be older than MIS 12 because it was stratigraphically below the “Oda” tephra (equivalent to a distal Kasamori 5 [Ks5] tephra [MIS 12]). In this study, however, noting that the Naruohama-IV tephra (Nh-IV; MIS 10d) and Ks5 cannot be distinguished by their shard chemistries, we inferred that the suggested “Oda” tephra actually correlates to Nh-IV, rather than to the Ks5 tephra. By re-assigning the “Oda” tephra to Nh-IV, we could correlate the underlying Quercus subgen. Cyclobalanopsis-abundant zone to MIS 11 and, consequently, a pair of pollen zones indicating cool and warm conditions below the MIS 11 pollen zone to MISs 12 and 13, respectively. The resulting age model whereby tephra and pollen constraints are integrated showed a roughly constant sedimentation rate from MIS 13, without any long-term gaps; further, our MIS 13 horizon in core IC2 corresponds to the reported 1 Ma tephra horizon in core IC. Therefore, these findings represent a dramatic change in the Uwa Formation age model and validate the Uwa Formation as one of the most useful terrestrial archives of Quaternary tephrostratigraphy and paleoclimatic fluctuation in SW Japan.     

塔中地区良里塔格组海平面变化对高频层序和沉积演化的控制

【研究目的】碳酸盐岩地层易受海平面变化影响而发育高频层序,但是反映海平面变化的地化指标的精度不足,导致高频层序对海平面振荡的响应认识不够深入,高频海平面变化对台地边缘礁滩沉积的高频层序和沉积演化的控制尚不明确。【研究方法】论文研究选取塔里木盆地塔中地区某钻井的上奥陶统良里塔格组连续取心资料,通过密集取样开展微相分析和碳、氧同位素测试分析。【研究结果】该井良里塔格组中上部发育7种微相类型,沉积演化分析表明良里塔格组沉积中—晚期,沉积环境由潮坪向生物礁-颗粒滩再到较深水的开阔台地演化。碳、氧同位素测试显示δ¹³C为0.5993‰~1.6228‰（均值1.139‰）,δ¹⁸O值为-8.3608‰~-5.1452‰（均值为-6.790‰）;δ¹³C和δ¹⁸O的振荡变化与微相变化和沉积旋回对应良好。古海洋条件分析表明,良里塔格组沉积时期气候温热,礁、滩体发育层段样品的古温度值最高,代表着高的碳酸盐产率;Z值所反映的古盐度在底部潮坪沉积段最高,在高频旋回的顶部古盐度均明显减小,指示可能存在大气淡水的影响。与塔北地区南缘和巴楚地区的δ¹³C和δ¹⁸O存在一定差异,主要受控于沉积环境和古水深。【结论】良里塔格组中—上部存在至少3个完整的海平面升降变化周期,内部又包括至少2个次级周期;不同级别的海平面振荡主要受古气候变化驱动,并控制了高频层序的发育。海平面先缓慢上升再持续稳定或小规模振荡,是连续厚层的生物碎屑和砂屑颗粒滩沉积发育的有利条件;良里塔格组沉积晚期海平面快速上升,沉积环境向滩间洼地和较深水的开阔台地转变。在高频层序顶部海平面的小规模下降导致的早期岩溶作用是礁滩体储层质量改善的重要因素。     

基于生命周期评价的铜尾渣资源化利用环境效益——以制取蒸压砖为例

我国每年产生的铜尾渣超过1 500万吨,持续堆存会造成严重的环境危害,而资源化处理则通常能够充分利用铜渣当中的资源并一定程度上降低环境危害。通过生命周期评价方法,对铜尾渣资源化利用制取蒸压砖并副产铜精矿、铁精矿和重介质的工艺过程的环境影响进行了分析。结果表明,该技术方案最主要的环境影响为人体毒性(33 886 kg 1,4-二氯苯当量 /资源化1 000吨铜尾渣);水泥生产阶段环境负荷最高,在7种环境影响类别中均有最高的贡献;贡献最明显的关键物质为氮氧化物,其对富营养化、酸化、光化学污染贡献占比分别为94.1%、42.0%和24.3%。将生产蒸压砖和副产的铜精矿、铁精矿、重介质所避免的环境影响纳入考虑范围之后,发现该铜尾渣资源化方案能够取得明显的环境效益。     

江西城门山铜矿床伴生稀散金属矿化特征及其地质意义北大核心CSCD

江西城门山铜矿床通过开展深边部找矿勘查,发现其探明的伴生稀散金属资源量达到大型甚至超大型规模,其中碲、铊、镉、硒等稀散金属已综合回收利用,但研究程度还很低。本文收集整理城门山矿床的编录及化验资料,总结该矿床稀散金属的矿化特征和空间分布规律,并探讨稀散金属富集机理和控制因素。结果表明,城门山矿床的稀散元素多倾向于富集在似层状硫化物型矿石中,赋存状态以独立稀散金属矿物和赋存于黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿等硫化物晶格为主,具有随金属硫化物总量变化而变化的空间分带特征。矿石中的w(Cd)与w(Zn)具明显的正相关性(R^(2)=0.65),其他稀散元素的含量与Cu多呈弱正相关性。本文提出碲与铊与似层状硫化物矿石密切相关,镉的超常富集主要与锌的成矿作用有关,它们在热液流体萃取、运移、沉淀过程中元素分离相对较少,岩浆结晶分异导致热液流体中铟含量降低,铼主要赋存在辉钼矿中,与幔源物质参与密切相关。同时,还建立了城门山含稀散金属铜矿床的成矿模式。     

赣南西华山成矿花岗岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素特征及其地质意义北大核心CSCD

赣南西华山钨矿是与侏罗纪花岗岩有关的大型石英脉型矿床,也是我国南岭成矿带赣南地区典型的钨矿床。本文选取西华山钨矿成矿花岗岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年、微量元素和Hf同位素分析,旨在揭示花岗岩的形成时间并推断岩石成因及其对成矿的指示。锆石U-Pb测年结果表明,西华山中粒黑云母花岗岩锆石206 Pb/238 U加权平均年龄为154.8±6.0 Ma。锆石形态、激光拉曼和地球化学特征表明,该花岗岩受到岩浆热液的影响。锆石的176 Yb/177 Hf和176 Lu/177 Hf比值较高,表明源岩浆有强烈的流体出溶作用。西华山黑云母花岗岩的εHf(t)变化范围较小,呈明显负值(-12.8~-10.8),且集中在华夏地块古老基底范畴内,指示其形成于古老地壳物质的部分熔融。     

甘肃白银厂铜多金属矿田地球化学场特征及信息提取

甘肃白银厂铜多金属硫化物矿田位于北祁连造山带东段,近年来面临严重的资源枯竭危险。通过对区内的构造地球化学测量数据进行多元统计、指数累加等方法的分析,进一步探讨了矿田内地球化学场分布特征,提取更多的找矿预测地球化学信息;研究发现矿田内主要的成矿元素分布受岩性及构造的双重控制,具有明显的北西向成带、北东向成串的特征,矿田中部和外围具有不同的地球化学异常场特征。构造地球化学测量的主要指示元素为 Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、K、W等。根据地球化学场分布特征分析认为拉牌沟地区赋矿酸性火山岩向北侧伏,其深部具有一定的找矿前景。基于特征因子得分推断出矿田内具有北东向、北北东向、北东东向、北西向4组规模较大的断裂构造21条,最晚期形成的北西向次级断裂F15-F21是主要的控矿构造。已知的古火山喷口位于W-Au-Mn-Fe-Ti-V-Ba-K-S因子得分小于-0.7的负异常中心内,据此厘定出11个中心喷发口和5个火山喷发中心,已知的矿床位于火山喷发中心内或各火山中心喷发口的结合部。本研究为该矿田开展找矿预测工作提供了有利的地球化学找矿信息。     

甘肃厂坝-李家沟超大型铅锌矿床成矿金属来源——来自闪锌矿原位S-Pb和Zn同位素证据

甘肃厂坝-李家沟铅锌矿床位于西秦岭多金属成矿带内的西成矿集区,为矿集区内重要的超大型铅锌矿床。矿体赋存在中泥盆统安家岔组的白云石化大理岩及石英片岩中,其成因认识一直存在争议,主要分歧集中在是同生还是后生。文章对不同成矿阶段的闪锌矿,采用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定Zn同位素组成、采用激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)原位微区分析技术测定S、Pb同位素组成,示踪成矿物质来源,并分析矿物沉淀机制,为深入理解矿床成因提供新的精细证据。研究结果显示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个成矿阶段闪锌矿的δ⁶⁶Zn分别为0.08‰~0.29‰,平均0.20‰;0.19‰~0.37‰,平均0.30‰;0.36‰~0.37‰,平均0.37‰。其中,Ⅰ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅰ值为20.9‰~26.1‰,平均24.4‰;Ⅱ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅱ值为12.2‰~21.9‰,平均19.1‰;Ⅲ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅲ值为18.2‰~24.7‰,平均21.5‰。3个阶段的矿石矿物Pb同位素组成变化不大,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.922~18.013,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.567~15.647,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.990~38.266。δ⁶⁶Zn同位素值显示,成矿金属早期来源于围岩海相碳酸盐岩,由于混合了岩浆热液或者是瑞利分馏作用,在成矿作用中后期δ⁶⁶Zn同位素逐渐上升。δ³⁴S同位素值显示,早期硫源主要为地层中的硫酸盐,中后期的δ³⁴S同位素值降低,可能是成矿流体中岩浆热液中的S^2-成分逐渐增多导致,闪锌矿为硫酸盐通过TSR反应沉淀成矿。Pb同位素指示成矿物质来源于上地壳,并混入了部分古老的变质基底的成分。笔者研究发现,厂坝-李家沟铅锌矿的成矿机制为不同来源的流体混合,随着pH值、成矿流体的温度发生变化而沉淀成矿。     

滇东南都龙Sn-Zn多金属矿床交生硫化物微区主量元素、硫同位素特征及成因研究

都龙Sn-Zn多金属矿床位于滇东南老君山锡锌钨多金属成矿区南部,是中国3大锡石硫化物矿床之一。该矿床发育闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿密切共生结构,即硫化物交生结构。文章利用电子探针和LA-MC-ICP-MS对具有交生结构的闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿和毒砂进行了微区主量元素和硫同位素测试,以期明确其成因及硫的来源。主量元素测试结果显示,闪锌矿中的w(Zn)为52.23%~57.22%,w(S)为33.06%~36.10%,w(Fe)为9.92%~12.24%,w(Cu)为0.11%~0.30%;黄铜矿中的w(Cu)为33.95%~35.08%,w(S)为33.49%~35.27%,w(Fe)为30.74%~31.41%,w(Zn)为0.04%~1.50%;磁黄铁矿中的w(Fe)为49.30%~51.94%,w(S)为38.36%~39.69%,w(Zn)为9.35%~11.01%,w(Cu)为0.05%~0.15%。磁黄铁矿和黄铜矿包裹体边部和核部成分均一,且投影点全部落在固溶体出溶区域,说明都龙矿床交生闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿是固溶体分离成因。原位S同位素分析结果显示,闪锌矿的δ³⁴S为0.9‰~3.2‰,磁黄铁矿的δ³⁴S为0.6‰~2.1‰,毒砂的δ³⁴S为2.9‰~4.2‰,黄铜矿的δ³⁴S为0.6‰~2.8‰,均显示为岩浆来源特征。主量元素温度计估算的闪锌矿-黄铜矿的形成温度介于285~394℃,指示该矿床主要硫化物形成于中高温阶段。     

粤东铁坑坳铁锡多金属矿床锆石及锡石U-Pb年代学、Nd-Hf同位素特征及其意义

铁坑坳铁锡多金属矿床位于粤东莲花山断裂带西部,矿区出露的花岗岩类主要有粗粒二长花岗岩和花岗闪长斑岩,花岗质岩石与碳酸盐岩的接触带中发育铁锡多金属矿化。该矿区的成岩成矿时代尚不明确,成矿与哪一种岩体具有成因上的联系也不清楚。文章选择与铁锡多金属矿体相关的花岗岩类的锆石和块状矿石中的锡石,首次开展LA-ICP-MS U-Pb定年和Nd-Hf同位素研究。结果表明：粗粒二长花岗岩和花岗闪长斑岩的锆石U-Pb年龄分别为（132±1） Ma （n=24,MSWD=0.78）和（94±1） Ma （n=25,MSWD=1.80）;块状矿石中锡石U-Pb年龄为（130±3） Ma （n=36,MSWD=0.62）,成矿时代与粗粒二长花岗岩形成时代基本一致,均形成于早白垩世;粗粒二长花岗岩的锆石ε_Hf （t）变化于-4.9~-0.1,平均值为-2.8,地壳Hf模式年龄T_DMC=1192~1497 Ma,平均值为1366 Ma,全岩ε_Nd （t）值介于-8.8~-8.7,Nd同位素二阶段模式年龄T_DM2变化于1630~1642 Ma;花岗闪长斑岩的锆石ε_Hf （t）变化于-5.7~-2.9,平均值为-4.4,地壳Hf模式年龄T_DMC=1342~1523 Ma,平均值为1440 Ma,全岩ε_Nd （t）值介于-5.4~-4.9,Nd同位素二阶段模式年龄T_DM2变化于1291~1332 Ma。Nd-Hf同位素综合研究表明,粗粒二长花岗岩的源区物质主要来自于中元古代地壳,有少量幔源组分或新生地壳的加入,花岗闪长斑岩的源区物质中幔源组分或新生地壳的混入比例高于粗粒二长花岗岩。