Planform of convection with strongly temperature-dependent viscosity

Abstract

This paper experimentally investigates the convective planform near critical in a fluid layer whose temperature-dependent viscosity varies from top to bottom by up to a factor of 1500. Convection occurs in three different planforms: rolls, hexagons and squares. The square planform, which appears only for fluids with viscosity variation greater than about 50, replaces the hexagonal convection pattern as the Rayleigh number increases much above critical. The large amplitude of hexagonal convection with strong viscosity variation precludes studying the hexagon-square transition with perturbation methods of the type used to study the hexagon-roll transitions at smaller viscosity variations.     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群沉积特征*

神农架群(约1400—1000 Ma)发育于扬子克拉通北缘鄂西北地区,自下而上发育有下亚群(大岩坪组、马槽园组、乱石沟组、大窝坑组和矿石山组)、中亚群(台子组、野马河组、温水河组和石槽河组)及上亚群(送子园组和瓦岗溪组)。每亚群均由相对较深水相碎屑岩和浅水碳酸盐岩组成。一系列岩石组合特征、宏微观沉积组构和沉积构造等表明,神农架群发育环潮坪相藻碳酸盐岩、浅海相碎屑岩、台缘浅滩颗粒碳酸盐岩和台缘斜坡砾屑碳酸盐岩等4类沉积组合,形成于远端变陡型缓坡型碳酸盐岩台地背景。环潮坪沉积分布最广,遍布于所有碳酸盐岩地层,不同类型叠层石发育,构成向上变浅沉积序列;进积作用强烈,干裂构造、蒸发岩等常见;沉积相带由浅潮下、潮坪及潮上带组成。浅海碎屑岩沉积组合主要见于台子组及大岩坪组,由砂岩、粉砂岩与泥岩组成,石英砂岩分选和磨圆较好,自生海绿石常见,平行层理、水平—波状层理发育,泥岩中自生黄铁矿发育,总体经历了滨岸浅滩—浅海陆棚—碎屑潮坪—局限台地等的高频变化。台缘浅滩颗粒碳酸盐岩以鲕粒白云岩、砾屑白云岩(及内碎屑白云岩)和斜歪锥、柱状叠层石为特征,主要见于乱石沟组、野马河组;大窝坑组及石槽河组以鲕粒和砂—砾屑白云岩及藻碎屑(团块或凝块石)为特征;大中型板状交错层理、递变—平行层理和冲刷—侵蚀构造普遍,表明浅潮下带强水动力条件环境。台缘斜坡砾屑碳酸盐岩发育在大岩坪组中上部及马槽园组,由滑塌堆积的透镜状、巨厚层状巨—粗—细砾岩和砂岩组成,砾岩成分以白云岩等为主,可见大型交错层理、波痕和侵蚀—冲刷等沉积构造。对神农架群沉积序列、沉积特征及沉积演化过程的研究,为扬子克拉通中元古代晚期的盆地演化与重建、沉积充填过程及地层—沉积对比研究提供了基础资料及依据。     

南黄海辐射沙脊群西洋潮流通道的浅部沉积层序及其形成演化再认识

晚第四纪以来,黄河、长江都曾经江苏中部海岸注入南黄海,河海交互作用形成一系列沉积,全新世海侵后发育岸外辐射沙脊群。沙脊群西北部、由岸滩与沙脊所夹持的西洋潮流通道,位于北侧废黄河三角洲和南侧长江三角洲两大地貌单元间的过渡区,成为揭示不同大河交互作用下的海岸、陆架晚第四纪沉积层序模式的重要窗口。最近通过更多晚第四纪钻孔对比和浅层地震剖面集成研究发现：① 由于混乱的测年结果和陆相硬黏土层对比不当,造成之前基于07SR01孔和Y1孔构建的辐射沙脊群西洋潮流通道浅部沉积（标高−60 m以内）的年代框架有误,其主体应是晚更新世沉积且发育两个沉积旋回,末次冰盛期硬黏土层多被潮流侵蚀而缺失,表层全新世沉积厚度在水下沙脊处基本不足10 m,其余普遍不足5 m,甚至缺失;② 仅在西洋西北段稳定分布的浅层地震单元U3指示了MIS 3古黄河三角洲的南缘,自晚更新世以来西洋所在的江苏中部海岸可能深受古黄河物源的影响,这尚需在西洋西北段的关键位置钻取新孔,并结合已有浅层地震剖面和东南段钻孔来进一步研究证实。提出下一步工作将基于层序地层学方法,通过对已有控制性浅层地震剖面进行地震层序格架的三维可视化、提取地震单元和反射界面的空间分布特征,结合已有及新增控制性钻孔的沉积学和年代学研究,构建可靠年代框架、判识大河物源,并参考邻区钻孔资料,来探明西洋潮流通道的浅部沉积层序,反演其形成演化。     

陕西渭北东部寒武纪-奥陶纪岩相古地理与岩溶水赋存关系

在系统研究大量野外实测剖面和钻孔资料的基础上，认为本区寒武纪-奥陶纪岩相古地理演化可分为3个海侵海退旋回，构成了一套独特的、完整的沉积序列。沉积层的岩溶发育程度与沉积环境密切相关，从开阔海、潮下、高能、滩环境沉积层，到开阔海、低能、间歇高能环境沉积层，再到滨海、潮上、泥云坪和泥灰坪环境沉积层，岩溶发育程度逐渐降低，富水程度逐渐减弱。     

北疆阿尔泰南缘泥盆系浅变质碎屑沉积岩地球化学特征及其形成环境

对于北疆阿尔泰地区泥盆纪所处的大地构造环境,目前仍旧存在不同观点.前人基于阿尔泰南缘泥盆纪火山岩地球化学研究,分别提出了活动大陆边缘和被动大陆边缘裂谷等不同构造观点.阿尔泰造山带南缘的泥盆纪浅变质碎屑沉积岩地球化学研究表明,该套浅变质碎屑沉积岩原岩主要为泥质或砂质沉积岩.尽管不同岩性样品主量元素含量不同,但其化学蚀变指数(CIA)小于75,成分变异指数(ICY)接近或小于1.0,斜长石蚀变指数(PIA)平均70,说明其源区物质比较新鲜,成熟度相对较低,化学风化作用较弱.同样,不同岩性样品微量元素含量差别较大,但表生过程中不活泼的微量元素比值却比较一致,轻稀土(LREE)中度富集(LaN/YbN=2.88～9.90),重稀土(HREE)比较平坦,并伴有明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.45～0.89).绝大多数样品具有高的La/Sc(1～3)、La/Y(0.5～1)和Ti/Zr(10～35),以及较低的Sc/Cr(0.1～0.3)比值,类似于大陆岛弧相关环境碎屑沉积物.在La-Th-Sc和Th-Sc-Zr/10构造环境判别图解中,除一千枚岩样品外,其他所有样品均落入大陆岛弧区.以上地球化学特征明显不同于大洋岛弧和被动陆缘沉积物,说明该套浅变质碎屑沉积岩可能沉积于活动大陆边缘的大陆岛弧相关环境,为认识阿尔泰造山带泥盆纪岛弧增生构造演化过程提供了一个重要证据.     

川南早三叠世砂页岩型铜矿床沉积环境、成矿模式及对峨眉山地幔柱成矿系统的补充

峨眉山地幔柱一直以来是国内外学者的研究热点之一,近年来对峨眉山地幔柱的成矿效应的关注度持续升高,但对提供成矿物源的矿床类型研究较少,特别是对砂页岩型铜矿的研究极少,砂页岩型铜矿稳定分布在沐川西部及西南部的飞仙关组底部,以往开展了大量的勘查工作,取得了较好的找矿成果,但其成矿物质来源还有较大争议。为厘清沐川地区飞仙关组底部砂页岩型铜矿床的富集规律、沉积环境和成因机制,本研究开展了野外实地调查、矿物学、岩相古地理与岩石地球化学等系统性研究,探讨其物源、富集规律、沉积环境,建立了成矿模式。研究结果表明,沐川地区砂页岩型铜矿体产出于早三叠世飞仙关组底部的一套灰绿色细碎屑岩中,主要矿石类型有粉砂质条带黏土岩型铜矿、泥质条带粉砂岩型铜矿、粉砂岩型铜矿和细砂岩型铜矿,矿石矿物以黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿为主;沐川地区飞仙关组底部的沉积相属于有障壁型海岸相潮坪亚相,可识别出潮上泥坪微相、潮间混合坪微相、潮下砂坪微相和潮渠微相4种微相,Cu元素主要富集于粉砂质条带黏土岩和泥质条带粉砂岩等水动力条件较弱的潮间混合坪微相中,铜的富集严格受岩相古地理及沉积相的控制; Cu元素主要来源于峨眉山高钛玄武岩,西部的康滇古陆是主要的物源区;沐川地区飞仙关组底部砂页岩型铜矿属同生沉积型矿床,其成矿模式可分为峨眉山玄武岩喷溢（矿源层形成）阶段、风化剥蚀搬运阶段、沉积富集阶段和成岩保存阶段。上述成果,对西南地区进一步实现战略性矿产找矿突破和补充完善峨眉山地幔柱成矿系统具有重要意义。     

冀西北水晶屯金矿F8断裂带深部定位预测

摘要：以冀西北水晶屯金矿为例,通过对该矿床Ｆ８断裂带成矿地质条件和找矿标志的分析研究,建立起了Ｆ８断裂带的地球化学原生晕模型和灰色系统ＧＭ（１．１）模型,并利用这些模型对其深部合矿性进行了预测．经工程验证,该预测效果是可信的．     

利用长周期面波研究华北地区地壳与上地幔结构的横向非均匀性

本文以太行山为界将华北地区分为东西两部分,东部为河淮块体,西部为鄂尔多斯块体.利用最小二乘法,从混合路径基阶瑞利面波群速度频散提取两块体的纯路径频散,并反演其地壳、上地幔的层状结构.所得结表果明,两块体的面波频散和地壳、上地幔结构存在明显差异.东部的河淮块体地壳较薄,地壳内平均速度比西部的鄂尔多斯块体壳内平均速度约低0.13km/s,壳内20km深度左右出现低速层;而西部的块体壳内速度成层递增,未见低速层出现.两块体上地幔顶部速度均偏低,地幔低速层的埋藏深度基本相同.但西部块体地幔低速层厚,且比东部块体地幔低速层的速度约低0.3km/s.     

页岩气储层的形成条件与储层的地质研究内容

应用沉积学和层序地层学的理论和方法,综合考虑页岩气系统形成的有利条件,结合国内和国外的实例,总结了有利于泥页岩,特别是可作为页岩气储层的富有机质暗色泥页岩形成的时期和沉积环境,认为富有机质暗色泥页岩主要形成在相对海(湖)平面上升时期的海侵(湖侵)体系域,特别是密集段附近的位置;陆相盆地中的湖湾、半深湖—深湖与海相盆地中的半深海—深海盆地、台地边缘深缓坡和半闭塞—闭塞的欠补偿海湾地区是富有机质暗色泥页岩发育的有利地区。通过对美国Barnett等页岩气系统的分析,认为制作暗色泥岩等厚图、TOC等值线图、Ro等值线图、暗色泥岩埋深图等单因素基础地质图件,对其进行叠加综合分析, 对页岩气的勘探具有很好的指导意义。     

塔里木盆地古近纪岩相古地理

古近纪是塔里木盆地由海向陆转化的时期。当时该区的海侵来自研究区西侧的古地中海分支,物源则主要是盆地北部的南天山以及南部的昆仑山,沉积中心在库车坳陷西部以及塔西南坳陷带的西部。古新世-始新世早期（库姆格列木群沉积期）在盆地北部库车坳陷发育砾岩、砂岩、碳酸盐岩及膏盐岩,沉积环境有滨岸、漏湖、潮坪及扇三角洲等,塔西南坳陷以碳酸盐岩和膏岩为特征,从东到西发育开阔台地、近岸局限台地、蒸发盐台地、辫状河三角洲环境等,二者之间即在塔北隆起及北部坳陷带位置为宽阔的古隆起区。始新世晚期-渐新世（苏维依组沉积期）整个盆地以滨浅湖为主,发育粉砂岩与泥岩互层沉积,塔西南坳陷虽然仍发育多个海相层,但海水的影响明显比始新世早期弱,当时主要古地理单元有海湾渴湖、滨浅湖、扇三角洲和辫状河三角洲。总体上,塔里木盆地在古近纪经历了早期以扇三角洲为主的浅水环境到晚期的滨浅湖及海湾溻湖环境,古近纪研究区的古气候以热带-亚热带的干旱气候为主。