华北克拉通的组成及其变质演化

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。     

东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据

东昆仑造山带在三叠纪不仅是一个重要的构造-岩浆带,也是一个对于国民经济非常重要的多金属成矿带.该区在三叠纪形成了大量与成矿有关的花岗岩,它们之间的联系、与区域构造运动的关系目前尚未明确.在莫河下拉银多金属矿花岗斑岩岩相学、地球化学和锆石年代学的研究基础上,总结了东昆仑地区三叠纪与成矿有关花岗岩的基本特征,并探讨了它们的演化规律.结果表明:(1) 东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩年龄为250~200 Ma,具有一个由低K系列-中K钙碱性系列向高K系列-钾玄岩系列过渡的明显趋势,240~200 Ma,A/NK比值由2.00降到1.00;(2)(87Sr/86Sr)_i为0.710~0.715,ε_Nd(t)值为-0.6~0.0,ε_Hf(t)主要集中在-5~1,峰值为-2~-1,表明东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩物质主要来源于古老的地壳物质,同时有少量的幔源物质加入;(3) 东昆仑地区在240 Ma进入后造山阶段,出现大规模的钙碱性花岗岩,220 Ma之后花岗岩大量减少,210~204 Ma出现的花岗岩以碱性A型花岗岩为主,标志着碰撞造山结束进入到板内裂解阶段.      

新疆西准噶尔玛依勒山地区阔依塔斯杂岩体地球化学特征及锆石U-Pb年龄

新疆西准噶尔北部广泛发育中酸性侵入岩,其形成时代为晚石炭世—早二叠世,岩石类型为辉石闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩。阔依塔斯杂岩体的形成年龄为(297±2)Ma,Si O2为52.40%~67.53%;高Al2O3,14.92%~17.85%;里特曼指数(δ)小于3.3,介于1.47~1.98;富钠贫钾,K2O/Na2O为0.15~0.49;铁高而镁低,Fe OT/Mg O为1.01~1.69。其稀土配分模式右倾,轻重稀土分馏明显,具有微弱铕正异常。地球化学和年代学特征表明:岩体形成于后碰撞演化的晚期阶段,这一时间早于东准噶尔后碰撞的时间(二叠纪末)。该杂岩体主体可能为幔源岩浆底侵镁铁质下地壳,导致发生部分熔融的产物。     

浮托安装进船过程中护舷碰撞力实测研究

浮托安装法广泛应用于大型组块海上安装。导管架平台上部组块浮托安装进船过程中,风、浪、流引起的浮托驳船横向运动造成浮托驳船与导管架桩腿的碰撞,碰撞力可能会对导管架结构造成损伤。陆丰7-2上部组块浮托安装中,为了监测碰撞力大小,设计了碰撞力海上监测系统。通过在导管架外侧四个桩腿上安装光纤光栅应变传感器对碰撞过程中导管架桩腿进行应力监测,进而计算碰撞力。对碰撞过程,载荷作用位置、方向进行简化,并对载荷大小及垂向作用位置对计算的影响进行了研究。结构分析模型简化后,测点von-Mises应力与碰撞力大小成正比,对导管架整体结构建模计算并取局部结构计算比例系数,结合应力实测数据计算出进船过程中驳船对导管架桩腿碰撞力。     

青藏高原中-南部新生代构造演化的热年代学制约

青藏高原新生代以来的隆升过程及特征长期以来广存争议.岩体中不同单矿物所记录的中低温热年代学信息适用于揭示较新年代地质体的隆升过程,可以为之提供有效制约.在青藏高原部分岩浆岩与变质岩露头区原位采集15块样品,利用锆石与磷灰石裂变径迹等热年代学结果为青藏高原中生代末期以来的隆升过程提供约束.其中,所获10块样品的锆石裂变径迹数据年龄范围为182~33 Ma,分别记录了渐新世之前青藏高原内不同块体间相互碰撞及高原内不同地区的构造热事件.特别是沿雅鲁藏布江缝合带分布的3个样品,锆石裂变径迹年龄结果一致显示始新世末期-渐新世早期该带存在一期显著的构造热事件.该构造热事件暗示在约36~33 Ma沿雅江缝合带发生过强烈的陆-陆硬碰撞.所获14块样品的磷灰石裂变径迹年龄范围为70.4~5.0 Ma,综合热史反演结果显示青藏高原南部中新世中晚期以来存在整体性隆升,特别是从上新世开始隆升速率显著加快.磷灰石裂变径迹年龄在空间分布上具有向高原东南部变年轻的趋势,表明青藏高原东南部在上新世以来的构造隆升较其他地区要强烈,暗示印度-亚洲板块碰撞驱动机制对该时期的高原隆升具有控制作用.此外,青藏高原中部在白垩纪末期-始新世可能即已隆升至相当高度,此后至今保持了相当低的剥蚀速率.      

冀东-辽西太古宙火成岩岩石组合和动力学意义

冀东-辽西地区是华北克拉通北部出露面积最大的太古宙变质基底区.经过岩石组合填图和综合研究,将其太古宙变质火成岩分为2.64~2.60 Ga MORB型拉斑玄武质火山岩、2.61~2.52 Ga拉斑玄武质-钙碱性变质火山岩、2.52~2.50 Ga浅变质钙碱性火山岩组合和2.54~2.50 Ga英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩、2.54~2.51 Ga闪长质-石英闪长质-英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩、2.54~2.51 Ga紫苏花岗闪长质-紫苏花岗质岩石、2.57~2.52 Ga闪长质-石英二长闪长质-花岗闪长质-二长花岗质片麻岩和2.53~2.51 Ga弱片麻状到块状二长花岗质-正长花岗质深成侵入体岩石组合.这些岩石组合从东北部的辽西阜新到西南部的遵化马兰峪地区呈现出条带状时-空分布特征.变质作用研究揭示了青龙-上营-洒河桥-马兰峪为高压麻粒岩带,记录了ITD型PTt轨迹,与NNW-NW向SSE-SE方向逆冲推覆构造相伴生;而三屯营-太平寨高温麻粒岩带,记录了IBC型PTt轨迹,与锦州-兴城-安子岭-界岭口-太平寨-三屯营伸展-底劈构造带相伴生.综合分析表明冀东-辽西太古宙晚期的构造-岩浆活动形成于热造山带型俯冲-弧后伸展到碰撞隆升的侧向增生动力学过程.      

滇西芦子园远程矽卡岩Pb-Zn-Fe(Cu)多金属矿床流体包裹体初探及矿床成因探讨

滇西镇康芦子园是"三江"成矿带保山地块内迄今发现的唯一超大型Pb-Zn-Fe(Cu)多金属矿床,是区内系列同类层控热液铅锌矿床的典型代表。矿体呈似层状、脉状及透镜状产于寒武系碳酸盐岩建造的矽卡岩和大理岩层间破碎带,矿石构造以条带状、浸染状和脉状-网脉状为主要特征;围岩蚀变复杂、分带明显,由下至上依次为石榴子石-透辉石-透闪石-阳起石化带→绿泥石-绿帘石-阳起石-蔷薇辉石化带→碳酸盐-大理岩化带。矿床成矿流体从早期到晚期经历了多个矿化阶段。本文选取了该矿床早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、石英硫化物阶段和石英碳酸盐阶段的多种脉石矿物及闪锌矿进行了系统的流体包裹体研究。结果显示,早矽卡岩阶段发育微溶CO_2富液相和纯液相水溶液包裹体,并含大量K~+、Na~+、Ca~(2+)、F~-和Cl~-和少量SO_4~(2-),气相成分主要为H_2O、CO_2及少量CH_4和N_2,包裹体均一温度为233.6~315.6℃,盐度为10.6%~17.6%NaCleqv;晚矽卡岩阶段发育含CO_2和子矿物三相包裹体,均一温度214.9~388.0℃,盐度5.9%~16.4%NaCleqv;石英硫化物阶段发育含CO_2的水溶液包裹体,气相成分为CH_4、H_2O和少量CO_2,均一温度150.0~285.0℃,盐度为2.5%~13.8%NaCleqv;石英碳酸盐阶段为单一成分的水溶液包裹体,均一温度为105.0~187.5℃,盐度为0.5%~12.3%NaCleqv。结合H-O同位素研究表明,成矿流体最初来源于具中高温、中高盐度、高K、Na,富CO_2、Cl、F等特征的深部岩浆热液,在石英硫化物阶段开始有大气降水混入,演化为中阶段中低温、低盐度、贫CO_2的热液流体,至成矿晚阶段转化为以大气降水占主导。该矿床成矿环境的改变、流体混合以及流体的沸腾作用可能是导致成矿物质富集沉淀的重要机制。综合矿床地质特征、成矿流体包裹体和HO同位素研究认为,该矿床为与陆陆碰撞造山和深部隐伏岩体有关的远程矽卡岩成矿系统。     

新疆东准噶尔后碰撞花岗岩成因的实验研究

新疆东准噶尔地区发育大面积的后碰撞花岗岩,依据其地球化学特征可以分为Ⅰ型花岗岩和A型花岗岩.为了探讨这些花岗岩的成因,我们以研究区内卡拉麦里蛇绿岩套基性岩(蚀变玄武岩、辉长岩)和代表沉积物的东准噶尔泥质岩的混合物(基性岩:泥质岩质量比9:1)为初始物,开展了高温高压条件下的部分熔融实验研究.结果 表明,90％蚀变玄武岩+10％沉积物的混合物在925℃、1.0 GPa、加水量0％～4％条件下部分熔融形成了准铝质花岗闪长质熔体,与熔体共存的矿物主要为角闪石,熔体具有低SiO2、A/CNK,高A12O3、FeO*、CaO的特征,在成分上与研究区内后碰撞Ⅰ型花岗岩类似;而90％辉长岩+10％沉积物的混合物在相同条件下加水量2％～4％部分熔融形成了弱过铝质英云闪长质熔体,与熔体共存的矿物相为角闪石,熔体具有低SiO2,高A12O3、FeO*、CaO、A/CNK的特征,与研究区内后碰撞Ⅰ型花岗岩存在着明显的差异.因此,东准噶尔地区Ⅰ型花岗岩岩浆可能是蚀变玄武岩加沉积物在上述实验条件下部分熔融所形成,而高SiO2含量的A型花岗岩岩浆不能在上述实验条件下通过部分熔融形成.     

新疆萨吾尔地区两类花岗岩Nd、Sr、Pb、O同位素特征

新疆西准噶尔萨吾尔地区森塔斯岩体和沃肯萨拉岩体为I型花岗岩,侵入于早石炭世末,具有偏碱性特点,形成于后碰撞阶段的伸展期或挤压—伸展转变期;阔依塔斯岩体和恰其海岩体为A2型花岗岩,侵入于早二叠世初,形成于后碰撞阶段伸展期张性构造环境中。I型花岗岩和A型花岗岩的Nd、Sr、Pb同位素特征相似,显示出幔源特征,它们是同源岩浆不同演化阶段的产物。两类花岗岩在O同位素以及稀土元素特征上存在明显差异。西准噶尔萨吾尔地区I型花岗岩(森塔斯岩体和沃肯萨拉岩体)以及A型花岗岩(阔依塔斯岩体和恰其海岩体)的发育,进一步证实了晚古生代区内地壳的垂向增生作用。对比研究表明,可以将西准噶尔萨吾尔地区的A型花岗岩归入东准噶尔乌伦古富碱火成岩带。     

青藏高原隆升及其环境效应

“青藏高原形成演化及其环境资源效应”项目选择青藏高原为典型地区,特别注意高原与毗邻地区的联系,以从全球尺度探讨高原的各种过程,目标集中在大陆碰撞过程和高原隆升过程,以过程为主线贯通碰撞机制、环境变化和资源分布规律的研究;时间上着重新生代以来,在不同精细时间尺度上定量地描述碰撞和隆升的动态过程及环境变化。运用地球科学、生命科学、环境科学及各学科之间有机交叉、综合研究的方法,开展大陆碰撞动力学、环境变化、现代表生过程及各圈层相互作用等重大理论问题的研究,为青藏高原地区的资源开发和环境调控提供科学依据。按照统观全局、突出重点的原则,项目主要研究内容包括以下4个方面：大陆岩石圈碰撞过程及其成矿效应;高原隆升过程与东亚气候环境变化;青藏高原现代表生过程及相互作用机理;青藏高原区域系统相互作用的综合研究。在完成研究计划任务的基础上,项目取得如下的突出研究成果和创新性进展：印度大陆与欧亚大陆初始碰撞时限;青藏高原南北缘山盆岩石圈尺度的构造关系;青藏高原整合构造模型与成矿成藏评价;新生代高原北部重大的构造变形隆升事件序列;高原周边环境变化事件及高原隆升对亚洲季风发展变化的影响;高分辨率气候动态过程及变化趋势;高原主要生态系统碳过程对气候变化的响应;高原气候变化及冰冻圈变化与预测;高原土地覆被变化、恢复整治及管理。