交叉裂隙岩体裂纹扩展试验及混合有限-离散元数值模拟研究

对预制交叉裂隙岩石试样进行裂纹扩展试验,研究了裂纹萌生、扩展、聚合过程,分析了主裂隙和轴向载荷夹角及主次裂隙夹角对裂纹起裂应力和聚合应力的影响,并用混合有限元-离散元程序,即图形处理器并行化的3D Y-HFDEM代码对试验进行了仿真计算,实现了岩石破坏从连续介质向非连续介质的过渡,对裂纹类及损伤破坏模式进行了识别,捕捉到了试验中难以发现的现象。研究表明：随主裂隙与轴向载荷夹角增加,裂纹聚合区的拉伸裂纹数量增加;裂纹起裂和聚合应力与主裂隙与轴向载荷夹角成正比;主次裂隙夹角增加,岩石的破坏模式由拉伸破坏转为剪切破坏,交叉裂隙加剧岩石破碎程度;主裂隙尖端萌生扩展的拉伸-剪切混合裂缝引起的破坏在岩石破坏中占主导地位,是导致岩体失去承载能力的主控裂纹;混合有限元-离散元仿真软件GPGPU并行化的3D Y-HFDEM IDE在岩石裂纹扩展研究中具有优势,可以捕捉实验室难以发现的损伤断裂类型,可以作为岩石裂纹扩展研究的有力工具。     

新疆博格达山北缘二叠纪中—晚期构造运动的沉积响应

博格达山北缘是准噶尔盆地与天山造山带之间的关键部位,是研究盆山关系的重点区域。博格达山北缘二叠纪中、晚期的构造演化与沉积时空演变关系存在较大争议。本研究通过野外实地勘测、镜下岩石薄片鉴定、粒度分析实验和地震资料解析等方法,针对博格达山北缘东、西部两条剖面—大龙口剖面和井井子沟剖面开展研究,分析其沉积类型和演变过程,解析盆山构造变形和发育特征,探讨构造运动的沉积响应。研究结果表明：瓜德鲁普统乌拉泊组为湖成三角洲相,井井子沟组至红雁池组为湖泊相,乐平统泉子街组为冲积扇—河流相沉积,梧桐沟组和锅底坑组为滨浅湖—三角洲相沉积;研究区可分为两个主要构造层,下构造层以伸展断陷为主要结构,上构造层以前陆冲断为主要构造变形;多期构造活动控制瓜德鲁普统、乐平统沉积演化过程,在挤压构造背景下,瓜德鲁普统的湖泊相转变为乐平统冲积扇—河流相沉积,晚期构造活动趋于稳定,区域进入准平原化作用阶段。     

Cambrian-Early Ordovician intrusive bodies in Dunhuang Block: Records of Paleo-Asian Ocean subduction and implications for regional Early Paleozoic tectonic evolutionSCIEI北大核心CSCD

一直以来,敦煌地块缺少1.6-0.46Ga的地质记录,从而严重制约了对该地块在新元古代和早古生代期间地质构造演化的全面认识。通过1:5万区域地质调查,本次工作在敦煌地块东北缘新发现了寒武纪-早奥陶世小宛山岩体、截山子岩体和小宛南岩体等多个中酸性侵入体,测得其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为517±3Ma、480±3Ma和473±3Ma,由此厘定出敦煌地块目前古生代最古老的侵入岩体及早奥陶世侵入岩体。通过这些岩体的岩石岩相学、岩石地球化学特征、岩石成因及大地构造环境分析,表明它们属于与洋壳俯冲消减作用有关的活动陆缘环境下形成的富钠质I型花岗岩。其中,小宛山花岗闪长质岩体是在低压低温条件下由玄武质地幔楔部分熔融而成,同时受到俯冲流体的强烈交代;截山子岩体和小宛南岩体则是在高压低温富水条件下,由新生镁铁质洋壳发生部分熔融并受到地幔楔强烈混染而形成,虽然它们均属于(类)O型埃达克岩,但其部分熔融的压力及其残留矿物组合不同。上述研究揭示敦煌地块北缘早古生代517Ma就存在俯冲作用,且至少持续了44Myr。结合区域地质资料和以往研究成果,敦煌地块北缘早古生代洋陆转换过程可分为三个阶段:(1)晚震旦世-早寒武世(574-518Ma),敦煌地块北缘被动陆缘演化阶段;(2)寒武纪第二世-早奥陶世(517-471Ma),敦煌地块北缘活动陆缘演化阶段,期间,古亚洲洋南支洋分别向敦煌地块和石板山地块/马鬃山地块发生双向俯冲消减;(3)中奥陶世-早泥盆世(464-412Ma),敦煌地块与石板山地块/马鬃山地块碰撞造山阶段,期间古亚洲洋南支洋闭合。     

Thermal doming-extension metallogenic system of Jiaodong type gold depositsSCIEI北大核心CSCD

胶东型金矿具有独特的成矿特征和成因机制,不同于国际已知金矿类型。为了深化认识控制矿床形成、变化和保存的地质要素及成矿过程,本文综合分析了胶东半岛晚中生代岩浆作用、构造活动和成矿特征及其构造背景,提出该区深部岩浆活动与地壳快速隆升及浅部变质核杂岩、张性断层、断陷盆地等伸展构造,共同控制了以Au为主的矿床成矿系列及成矿演化过程,谓之热隆-伸展成矿系统。阐明了晚中生代岩浆演化过程中的元素变化规律,发现了金矿化蚀变带中的低Ba、Sr含量异常及早白垩世胶东地壳中金丰度的显著变化,揭示了壳幔物质混合和伟德山型花岗岩岩浆活动对金成矿的贡献。认为这一成矿系统形成于古太平洋板块俯冲后撤的后俯冲伸展环境,由于软流圈上涌导致岩石圈地幔性质由富集向亏损转化,从而引起岩浆岩地球化学特征变化,地球化学元素重新调整,幔源含金流体与由重熔下地壳析出的壳源含金流体混合形成富金流体库,并产生贫金花岗岩。大规模岩浆活动为成矿元素的活化、迁移提供了热动力条件,上地壳伸展产生的断裂构造则为成矿元素聚集提供了良好空间。热隆-伸展成矿系统是中国东部晚中生代重要的成矿系统。     

广东莲花山花岗岩体锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

广东莲花山岩体位于莲花山断裂带北部, 由规模巨大的侏罗—白垩纪花岗岩组成。本文对莲花山岩体中部进行了系统的岩石学、地球化学、锆石U-Pb同位素和Lu-Hf同位素研究, 获得片麻状花岗岩、细粒黑云母花岗岩和细-中粒黑云母花岗岩的锆石206Pb/238U年龄分别为(142.5±1.5) Ma(MWSD=3.5, N=30)、(138.9±0.6) Ma(MWSD=1.4, N=30)和(145.5±0.7) Ma(MWSD=1.2, N=28), 表明岩体为晚侏罗至早白垩世岩浆活动的产物。地球化学特征显示岩体为偏铝质-弱过铝质(A/CNK=0.97~1.1)、富碱(K2O+Na2O=6.1 wt%~ 8.1 wt%)、富钾(K2O/Na2O=1.4~1.8), 富集Rb、Th、U、K、Pb, 亏损Ba、Ta、Nb、Sr、P、Ti, 与壳源岩浆特征类似。岩体SiO2含量差异较大(69.5 wt%~80.1 wt%), 高硅样品明显经历一定程度的结晶分异, 属于分异的I型花岗岩。所有样品锆石εHf(t)值均为负值(–4.5 ~ –2.0), 在年龄-εHf(t)图中, 均落入球粒陨石演化线和华夏基底演化线之间, 暗示源岩主要为古老壳源基底物质。在此基础上, 结合区域构造-岩浆记录, 本文认为莲花山花岗岩体的形成与古太平洋板片俯冲后撤(roll back)诱发的弧后扩张作用相关。     

孔兹岩带古元古代中期构造背景：来自卓资地区～2.2Ga紫苏碱长花岗岩的证据

麻粒岩-紫苏花岗岩杂岩在华北克拉通孔兹岩带内分布较广但研究程度较低,本文对孔兹岩带东部卓资地区大什字紫苏碱长花岗岩进行了详细的岩相学、地球化学和地质年代学研究,探讨了其形成时代、岩石成因及构造背景,为孔兹岩带构造演化及孔兹岩系沉积环境提供约束。SHRIMP锆石U-Pb测年结果表明大什字紫苏碱长花岗岩形成于古元古代中期(～2.2Ga),并经历了古元古代晚期构造热事件及～1.89Ga变质作用叠加改造。岩石具有铁质、钙碱性至碱钙性、准铝质至弱过铝质特征,具有较高SiO₂、Na₂O+K₂O、Ga、Zr含量及FeO~T/(FeO~T+MgO)值,低Al₂O₃、CaO、MgO、 Sr、Cr含量及较高的全岩锆石饱和温度(835～887℃,平均860℃),与A型花岗岩指标相近。样品呈现平坦的右倾型稀土元素配分模式和弱的负Eu异常,富集K、Rb、Ba、Zr、Hf,亏损Sr、Nb、Ta、P、Ti。综合研究表明大什字紫苏碱长花岗岩是在弧后伸展背景下幔源岩浆上涌导致英云闪长质、花岗闪长质地壳岩石部分熔...     

中亚造山带东南部晚古生代-早中生代地壳增生和古亚洲洋演化:来自内蒙古东南部林西-东乌旗地区岩浆岩的证据SCIEI北大核心CSCD

本文在系统收集内蒙古林西-东乌旗地区晚古生代-早中生代岩浆岩的年代学、岩石地球化学以及锆石Hf同位素资料基础上,通过分析岩浆岩岩石组合随时空的变化规律,并结合区域地质资料,探讨了中亚造山带东南部洋盆演化和地壳增生等重要地质问题。研究结果表明,二连浩特-贺根山蛇绿岩带南、北两侧晚古生代-早中生代岩浆岩在年代学上显示不同的活动期次,具有不同岩石组合和地球化学特征,指示它们分属于不同的构造岩浆岩带。蛇绿岩带以北晚泥盆世-中二叠世岩浆活动在时间上呈连续分布的特征,并在晚石炭-早二叠世时期达到活动峰值。火成岩构造组合分析表明,晚泥盆世-石炭纪和早-中二叠世岩浆活动分别与二连浩特-贺根山洋盆向乌里雅斯太大陆边缘之下的俯冲和洋盆闭合后俯冲板片断离引起的软流圈上涌造成的区域伸展背景有关。蛇绿岩带以南岩浆活动时间上呈现石炭纪、早-中二叠世、晚二叠世-三叠纪幕式分布特征,各期岩浆活动前锋有随时间向南迁移的趋势。这三期岩浆活动分别与古亚洲洋板片向宝力道岛弧之下的俯冲、板片后撤以及洋盆消失之后古板块的碰撞造山作用有关。锆石Hf同位素分析表明,中亚造山带东南部晚古生代至早中生代时期存在显著的地壳增生;其中二连浩特-贺根山蛇绿岩带以北表现为地壳的垂向增生,以南表现为地壳的侧向增生。     

湖南道县虎子岩碱性玄武岩及其基性捕虏体成因和地质意义

本文在湖南道县虎子岩地区采集了碱性玄武岩、橄榄辉长岩和基性麻粒岩捕虏体。碱性玄武岩的斑晶为橄榄石(10%~15%),岩石K2O含量为2.88%~3.51%,Mg#值为80,具有洋岛玄武岩的微量元素特征,岩石具有富集的氧同位素组成(7.8‰~11.0‰),可能是其上升到地表后由碳酸盐岩组分的加入及后期风化蚀变作用造成的,其相对均一且为负的εNd(t)值和靠近EMⅡ地幔端员的特点,指示了该玄武岩是拉张构造环境下富集地幔部分熔融的产物。橄榄辉长岩具有弱富集的LREE(La/Yb)N=2.5~3.0)、弱的Eu正异常(δEu=1.03~1.06),其Sr-Nd同位素组成更靠近EMⅡ地幔端员,87Sr/86Sr比值、εNd(t)值及Nd模式年龄均高于碱性玄武岩,说明橄榄辉长岩是先形成的上述玄武岩浆在未到达地表之前局部发生结晶作用后形成的。基性麻粒岩捕虏体具较强的正Eu异常(δEu=1.42~4.41),其重稀土元素含量出现明显的分组特征,强烈亏损U、Th和Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素,同时Sr-Nd同位素组成显示其具有壳幔混合的特征。本文结合已有研究结果,探讨了岩浆起源和演化,以及与古太平洋板片俯冲有关的构造环境转换。     

Tectonic inversion events in the western San Jorge Gulf Basin from seismic,borehole and field data

The San Jorge Gulf Basin, located in Central Patagonia, has been interpreted as a Jurassic-Cretaceous rift basin that was later inverted mainly in its western sector. Consequently, the Bernardides System formed as a set of foreland contractional structures that constitute the core of the Patagonian broken foreland, exhuming continental deposits of the Cretaceous Chubut Group, 500 km away from the Pacific trench. In spite of the intense research done in the San Jorge Gulf Basin many aspects remain under discussion, particularly those regarding the age of uplift of the Bernárdides System. In order to unravel the tectonic evolution of the western San Jorge Gulf Basin (Río Mayo Sub-Basin), we analyzed subsurface information (2D and 3D seismic lines and oil wells) located in the western area of the basin and compared this with surface data of the southern Bernárdides System. Based on our interpretation, the western part of the basin could have been uplifted in a series of deformational events that began as early as late Early Cretaceous, related to the initial uplift of the Patagonian broken foreland, during the early stages of South Atlantic opening. Subsequent stages of tectonic reactivation identified in this system have selectively inverted previous extensional structures according to the variable direction of the greatest horizontal stress (σ1) acting at each time.     

西准噶尔萨吾尔地区主要矿床类型及成矿规律

本文基于萨吾尔地区目前发育的主要矿床(点)吐尔库班套铜镍矿点、阔尔真阔腊金铜矿床、布尔克斯岱金矿床、罕哲尕能铜矿床、塔斯特金矿床、黑山头金矿点、那林卡拉铜钼矿点等的研究,分析了区域矿化类型及成矿规律。认为萨吾尔地区矿床成因类型可分为三类,岩浆Cu-Ni硫化物矿床、斑岩型-浅成低温热液型Au-Cu-Mo矿床、与中酸性侵入岩有关的构造蚀变岩型Au矿床。矿化以Au、Cu矿化为主,Cu-Ni、Mo矿化次之。成矿时代分布在中泥盆世、早石炭世、晚石炭世,集中于早石炭世(354~336Ma)。空间上,岩浆Cu-Ni硫化物矿床分布于萨吾尔北部科克森套地区,斑岩型-浅成低温热液型Au-Cu-Mo矿床、与中酸性侵入岩有关的构造蚀变岩型Au矿床主要分布于萨吾尔山南部。成矿构造背景分别对应于区域中泥盆世岛弧环境、早石炭世岛弧环境、晚石炭世碰撞造山后环境。区域成矿规律显示了进一步的找矿潜力:萨吾尔北部科克森套地区发育的镁铁-超镁铁岩体的岩浆Cu-Ni硫化物矿床的找矿潜力;阔尔真阔腊-布尔克斯岱地区斑岩型-浅成低温热液型金铜矿床的找矿潜力;区域晚石炭世-早二叠世斑岩型Cu-Mo矿床的找矿潜力;萨吾尔断裂及其次级断裂控制范围内的Au-Cu找矿潜力。