近红外反射光谱学在岩石矿物研究中的应用Ⅱ.快速测定地质样品中有机质

利用偏最小二乘法回归的多变量校正方式,建立了应用近红外反射光谱学方法无损快速测定各种地质样品中有机质的模型.设计了多重散射光校正、标准正常变量转换及导数光谱,扣除额外基线和重叠信号的影响,分离出与有机质含量有关的光谱信息.大多数地质样品的有机质近红外反射光谱估算结果与化学法符合.     

基于超熵理论的泥石流危险性模糊综合评判

泥石流灾害往往造成巨大经济损失,但由于其影响因素众多,如何合理进行危险性评判一直是研究的焦点问题.本文以研究项目为依托,选择泥石流流域沟谷的纵剖面形态指数作为流域的地貌特征指标,用超熵理论量化泥石流流域地貌系统的稳定性与演化趋势,并借助于模糊综合评判手段,对泥石流危险性进行评价.评判结果表明:该方法的评价结果与实际较为接近,为泥石流流域系统的演化趋势预测以及危险性等级划分提供了良好的分析方法.     

辽西义县晚白垩世大兴庄组流纹岩的地球化学特征及其成因

辽西义县晚白垩世大兴庄组流纹岩具有埃达克质火山岩的特征.这些流纹岩SiO₂≥68.62%、Al₂O₃≥14.40%、MgO < 1.2%(Mg# < 0.45)、Sr＞360μg/g、Yb < 1.1μg/g、Y < 12μg/g、La/Yb＞40、Sr/Y≥39和Nb/Ta＞17.5;轻稀土元素富集, 重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta、Ti)明显亏损, 轻重稀土元素强烈分馏, 具有弱的负铕异常; Nd、Sr同位素具有较低的143Nd/144Nd(0.511376~0.511441, ε_Nd(t)=-23.45~-22.16)和适中的87Sr/86Sr(0.7073~0.7074, ε_Sr(t)=32.38~32.8)比值, 具有富集地幔端员(EMI)特点.这些特征表明, 大兴庄组流纹质岩浆起源于较厚下地壳榴辉岩部分融熔, 也说明中生代晚期局部仍残留较厚的下地壳, 这为进一步理解燕山造山带中生代到新生代岩石圈减薄提供了重要信息.      

Partial Melting and Counterclockwise P T Path of Subducted Oceanic Crust (Sierra del Convento Melange, Cuba)

Partial melting of subducted oceanic crust has been identifiedin the Sierra del Convento mélange (Cuba). This serpentinite-matrixmélange contains blocks of mid-ocean ridge basalt (MORB)-derivedplagioclase-lacking epidote ± garnet amphibolite intimatelyassociated with peraluminous trondhjemitic–tonalitic rocks.Field relations, major element bulk-rock compositions, mineralassemblages, peak metamorphic conditions (c. 750°C, 14–16kbar), experimental evidence, and theoretical phase relationssupport formation of the trondhjemitic–tonalitic rocksby wet melting of subducted amphibolites. Phase relations andmass-balance calculations indicate eutectic- and peritectic-likemelting reactions characterized by large stoichiometric coefficientsof reactant plagioclase and suggest that this phase was completelyconsumed upon melting. The magmatic assemblages of the trondhjemitic–tonaliticmelts, consisting of plagioclase, quartz, epidote, ±paragonite, ± pargasite, and ± kyanite, crystallizedat depth (14–15 kbar). The peraluminous composition ofthe melts is consistent with experimental evidence, explainsthe presence of magmatic paragonite and (relict) kyanite, andplaces important constraints on the interpretation of slab-derivedmagmatic rocks. Calculated P–T conditions indicate counterclockwiseP–T paths during exhumation, when retrograde blueschist-faciesoverprints, composed of combinations of omphacite, glaucophane,actinolite, tremolite, paragonite, lawsonite, albite, (clino)zoisite,chlorite, pumpellyite and phengite, were formed in the amphibolitesand trondhjemites. Partial melting of subducted oceanic crustin eastern Cuba is unique in the Caribbean realm and has importantconsequences for the plate-tectonic interpretation of the region,as it supports a scenario of onset of subduction of a youngoceanic lithosphere during the early Cretaceous (c. 120 Ma).The counterclockwise P–T paths were caused by ensuingexhumation during continued subduction. KEY WORDS: amphibolite; Cuba; exhumation; partial melting; trondhjemite; subduction     

玄武岩浆起源和演化的一些基本概念以及对中国东部中-新生代基性火山岩成因的新思路

以全球大地构造为背景讨论了玄武岩浆起源和演化的一些基本概念.这些概念的正确理解有助于合理解释各种环境中火成岩的形成机制,也有助于依据野外岩石组合来判别古构造环境.在此基础上结合已有资料和观察,对中国东部中生代岩石圈减薄及中-新生代基性火山岩成因提出了一些新解释.这些解释与地质观察相吻合,且符合基本的物理学原理.虽然中国东部基性火山活动可称为"板内"火山活动,但它实际上是板块构造的特殊产物.中国东部中生代岩石圈减薄是其下部被改造为软流层的缘故.这种改造是加水"软化"所致.水则源于中国东部地幔过渡带(410～660 km)内古太平洋(或其前身)俯冲板块脱水作用.其将岩石圈底部改造为软流层的过程,实际上就是岩石圈减薄的过程.因为软流层是地幔对流的重要部分,而大陆岩石圈则不直接参与地幔对流.中生代玄武岩具有εNd＜0的特征,说明其源于新近改造而成的软流层,亦即原古老岩石圈之底部.中国大陆北北东-南南西向的海拔梯度突变界线与东-西部重力异常,陆壳厚度变化,以及地幔地震波速变化梯度吻合.因此可将北北东-南南西向梯度线称为"东-西梯度界".该界东-西海拔高差(西部高原与东部丘陵平原),陆壳厚度差异(西部厚而东部薄)和100～150 km的深度范围地幔地震波速差异(西部快而东部慢),均受控于上地幔重力均衡原理.这表明西部高原岩石圈厚度＞150～200 km,而东部丘陵平原岩石圈厚度＜80km."遥远"的西太平洋俯冲带具有自然的地幔楔吸引作用.此吸引作用可引起中国东部"新生"软流层东流.软流层东流必将引起西部高原底部软流层的东向补给(流动).这一过程必然导致东移软流层的减压,即从西部的深源(岩石圈深度＞150～200 km处)到东部的浅源(岩石圈深度～80km处).东移软流层的减压分熔可合理解释具有软流圈地球化学特征(εNd＞0)的新生代中国东部基性火山活动及玄武岩的成因.这些对中国东部中-新生代地质过程的解释,将为更加细致的,以岩石学和地球化学为主的讨论所验证.     

火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部碳循环的意义

火成碳酸岩是地表出露较少的幔源岩石之一。实验岩石学研究表明碳酸盐化的橄榄岩和循环的地壳物质(如碳酸盐化榴辉岩或泥质岩)的低程度(<1%)部分熔融均可以产生碳酸岩质的熔体,其中碳酸盐化泥质岩具有最低的熔融温度且更加富碱质、CO2和不相容元素;富CO2的霞石质等硅酸盐岩浆也可以通过不混溶或分离结晶作用产生碳酸岩,用于解释碳酸岩在空间中常与碱性硅酸岩的共生关系。由于碳酸岩熔体具有极低的粘度和高的活性,形成后在上升过程中会将二辉橄榄岩转变为异剥橄榄岩,是引起地幔交代作用和地幔地球化学不均一性的重要介质之一。实验表明在俯冲作用过程中,大多数的碳酸盐在位于岛弧之下的含水熔融并不分解而是被带入到深部地幔并且稳定存在,含碳地幔的熔融又会形成碳酸岩质的熔体,这说明俯冲循环物质可能对碳酸岩的成因也起着重要的作用。然而,对于碳酸岩的初始熔体成分、岩浆演化、地幔交代作用、成矿特征以及碳从地球深部返回到地表的途径和过程等都存在着很大的争议。我国火成碳酸岩出露相对较多,分布广泛,因此,加强我国碳酸岩以及伴生硅酸岩的成因研究,同时开展与碳酸岩相关的实验岩石学工作,不仅可以检验现有的成因理论,而且有助于提高我国对火成碳酸岩的研究水平;由于其特殊的成因背景,还可为许多存在很大争议的重大地质事件提供新的科学依据。     

江西兴国县偏酸性地下水研究现状

兴国县浅层地下水为各城镇和农村的主要饮用水源,浅层地下水中酸性地下水(p H6.5)分布范围占全区面积的1/2,区域地下水酸化现象较为明显,已成为该地区安全用水问题之一。中国地质调查局根据原国土资源部的统一部署,于2017年启动了兴国水文地质调查工作。基于768组地下水现场水质测试和80组相关水化学分析资料,本文研究了兴国县偏酸性地下水的分布特征及其影响因素。结果发现:pH6.5的偏酸性地下水分布普遍,主要分布于花岗岩类裂隙水中,地下水pH值受当地酸雨影响明显,与酸性土壤分布吻合,与含水介质类型密切相关,随地下水位埋深的增加,pH值增大。本研究对正确认识偏酸性地下水分布特征与影响因素,促进城镇农村居民安全用水,为预防地下水酸化污染具有重要意义。     

上地幔流体的性质和作用——从女山幔源二辉橄榄岩捕虏体获得的证据

玄武岩浆从地幔深处挟带上来的超镁铁质捕虏体含有地幔流体的直接证据,它们对于阐明地幔深部地质作用(部分熔融作用、地幔交代作用)的机制十分重要。女山幔源二辉橄榄岩的研究结果表明,初始的地幔流体除富含CO_2外,尚含有H_2O和少量CO、CH_4、SO_2、C1、F。地幔中的初始流体(挥发组分)在源部是溶解于地幔橄揽岩的高压固体矿物相中,它们在地幔上隆减压时出溶,形成细小的最早期流体包裹体。这些自由流体相在一定部应聚集,使得地幔固相线(和液相线)下降,引起上地幔发生减压部分熔融。初始的部分熔融主要发生于矿物边界,以单斜辉石最易遭受,形成矿物边缘的海绵状部分熔融带。当地幔剪切流动时,初始的部分熔融体珠滴联合成大的珠滴,并开始渗透,在变形橄榄岩中相连成脉状网络,晚期含C0_2岩浆包裹体及填隙玻璃即为其代表。由于剪裂作用,熔体(和流体)压裂开上覆橄榄岩,产生岩墙状通道,并在上地幔的某些低压区聚集成岩浆库。流体和熔体均为地幔交代作用的介质。在流体参与下,上地幔低度部分熔融产生的熔体将高度富集不相容元素。这些熔体和流体与亏损地幔间的相互作用,可以带来不相容元素重大的局部富集。当流体(和熔体)中H_2O浓度低时,仅发生隐交代作用;当H_2O浓度较高时,部分熔融程度也较高,相应有含水相(如角闪石等)成核,出现矿物交代作用。     

“麦莎”远距离台风暴雨的排熵指数分析

对2005年8月5日山东省一次远距离台风暴雨过程进行了诊断分析。从引起远距离台风暴雨的几个因素,分析此次山东地区强降水过程与台风“麦莎”及中纬度西风带系统的关系,判别台风暴雨的类型;应用耗散结构理论,分析了排熵指数与远距离台风暴雨区的关系。结果表明：该次暴雨过程是在远距离台风（0509号“麦莎”台风）和西风槽相互作用下产生的;非纬向的高、低空急流对本次暴雨过程起着重要作用;负熵变区（IRE〈0）对应着暴雨区,负熵变区的汇合反映远距离台风暴雨的落区,排熵指数对远距离台风暴雨分析预报有一定的指示作用。     

台风运动内在随机性的研究

本文用差分方法，对决定性的正压涡度方程实施了四组数值积分。根据模式输出量，求得了台风中心移速的一维序列和二维序列。计算了移速序列的关联维数和Ｋ熵。结果表明模式大气中台风中心的移动具有内在随机性。最后讨论了局域热源和基流对台风移动路径随机性和可预测性的影响。