工程地质理论与理论体系探讨

工程地质学是一门应用性很强的学科,多年来前人也曾在这一学科中提出了诸多的理论.但是这些理论或只应用于某一特定条件,或各种理论之间缺少沟通.本文系统分析研究了前人提出的有关工程地质理论,并在此基础上建立了工程地质学理论体系,同时提出工程地质学的基本思想就是将工程系统与自然系统作最佳程度的耦合.     

江西相山沙洲铀矿床He、Ar同位素特征及其地质意义

江西相山沙洲铀矿床位于中国华南赣杭铀成矿带南西段、华南中生代陆相火山岩带西缘。本次工作系统采集了矿区内成矿期黄铁矿、方解石,开展了稳定同位素和稀有气体同位素研究。研究表明方解石的δ13CV-PDB和δ18OV-SMOW值分别为-3.2‰~-7.4‰,8.5‰~15.2‰,成矿流体中的碳主要源自地幔;黄铁矿样品流体包裹体的n(40Ar)/n(36Ar)值为303~326,n(3He)/n(4He)值为0.193~2.946 Ra;成矿流体的He—Ar同位素组成是地壳流体[n(3He)/n(4He)值较低,n(40Ar)/n(36Ar)值与大气近似]和地幔流体[高n(3He)/n(4He)和n(40Ar)/n(36Ar)值]两端元的不同比例混合产物。     

西大别西北部浒湾变质带榴辉岩的年龄和性质及其对秦岭-大别-苏鲁造山带多期演化的制约

浒湾高压变质带位于大别造山带的西北部,是研究秦岭-大别-苏鲁造山带演化过程和时间的关键地区。我们对产于该高压变质带的三个榴辉岩样品进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素组成分析,以限定榴辉岩相变质作用及原岩形成的时间和原岩性质。苏家河榴辉岩中的变质锆石颗粒具低Th/U值、弱的Eu负异常、较平坦的重稀土(HREE)配分模式,以及低的176Lu/177Hf值。表明这些锆石形成过程中有石榴子石的存在而缺乏斜长石,因此形成于榴辉岩相变质条件。Ti含量温度计计算表明,这些变质锆石的形成温度约为655°C和638°C,与在榴辉岩相变质作用温度条件下形成一致,206Pb/238U年龄加权平均结果为309±4Ma(2σ),代表了榴辉岩相变质作用时间的最佳估计值。胡家湾变质锆石可能形成于前进变质作用阶段,206Pb/238U年龄加权平均值为312±11Ma(2σ),这一结果在误差范围内与苏家河的年龄结果一致。锆石U-Pb年龄和微量元素分析结果表明,榴辉岩核部的锆石属岩浆型,年龄为406±5～420±7Ma(2σ),表明原岩晚于中古生代华北与秦岭地体的碰撞时间。三个榴辉岩样品的锆石颗粒εHf(t)值的变化范围较大(-4.9～21.3)。变质锆石与岩浆锆石的Hf同位素的变化范围相近,少数变质增生边部锆石与核部残留岩浆锆石给出较一致的Hf同位素组成,表明变质增生锆石可能是原岩岩浆锆石溶解再结晶作用的结果,因此保留了原岩的初始Hf同位素组成。高的εHf(t)值表明它们的原岩来自亏损的地幔源区,可能是古特提斯洋壳;而低εHf(t)值则归因于地壳混染作用。少量继承核锆石的出现表明榴辉岩的原岩形成过程中有古老地壳物质的加入。浒湾地区一些榴辉岩具明显的来自扬子板块大陆地壳的年代学和地球化学特征。该区古生代的洋壳和新元古代的陆壳在石炭纪共同经历了榴辉岩相变质作用,表明古生代古特提斯洋壳形成于扬子板块北缘边缘盆地的环境。高压变质作用的陆壳岩石可能在洋壳岩石的折返和保存过程中起到了浮力牵引的作用。扬子和华北克拉通的聚合可能经历了超过200Ma的多阶段过程。     

区域成矿系统模式分析

矿床学发展到今天,许多地质学者都想在全球地学资料基础上建立一个成矿作用的"基础理论",用以统帅各种成矿理论,充分揭示成矿的全过程.并应用这种"基础理论"卓有成效地指导找矿.在这种背景下,产生了"综合成矿论"和"成矿系统论",两者有许多异同之处.笔者将二者综合起来,以地壳运动为纲,地质年代为准绳,一维时间为线索,在"四维空间"中建立普遍适用的区域成矿系统模式,并对这个模式进行了分析.还根据湘西地区的实际地质矿产情况,建立了湘西地区的具体成矿系统模式,用以指导这一地区的成矿预测和找矿工作.     

海拉尔盆地贝尔凹陷储层物性特征及控制因素

贝尔凹陷铜钵庙组-南屯组的储层类型为中-低孔低渗型,存在两个异常高孔隙发育带：第一异常高孔隙带为1 300~1 800 m,第二异常高孔隙带为2 400~2 700 m。异常高孔隙发育带的控制因素为：①火山碎屑物质对孔隙的保存及其溶解形成的次生孔隙;②碎屑颗粒包壳对原生孔隙的保存;③大气水淋滤形成的次生孔隙;④有机酸溶蚀形成的次生孔隙。其中大气水淋滤形成的次生孔隙对异常高孔隙的贡献较小。由于贝尔凹陷内有机质热解产生的有机酸主要溶蚀对象是火山碎屑岩,且火山碎屑岩溶蚀产生的各种阳离子是绿泥石和伊利石的主要组成元素,所以贝尔凹陷异常高孔隙发育的根本控制因素是储层岩石类型的特殊性。     

地幔中EM1端员成因的锂同位素制约

在四个地幔端员(DMM、HIMU、EM1、EM2)中,EM1的成因一直令人困惑。华北克拉通中部(太行山地区)地幔橄榄岩捕虏体的Li同位素组成特征为探讨这一问题提供了新的制约。橄榄岩捕虏体中主要组成矿物(橄榄石、斜方辉石和单斜辉石)的Li同位素组成特征表明,该区的岩石圈地幔中有再循环的、古老的洋壳物质。结合已有的地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd同位素数据,可以推测再循环的古老蚀变洋壳对地幔EM1端员组分的产生有重要的作用。     

金顶超大型铅锌矿床中的地幔流体现实踪迹与壳幔混染叠加成矿机制

通过对金顶超大型铅锌矿床的砂岩型矿石和角砾岩型矿石较为系统的岩相学、电子探针、扫描电镜和能谱分析,初步揭示了黑色不透明物质为赋载成矿物质的主体,其本质为不均匀混溶硫化物和硅酸盐的碳酸盐熔浆快速冷凝的超显微隐晶固体,是地幔流体作用的现实微观踪迹。结合矿石矿物铅同位素组成的壳幔混染渐变特点及流体包裹体稀有气体同位素组成的壳幔混合特征进行的综合研究表明,与富碱岩浆成岩成矿背景相关的地幔流体自身携带成矿物质沿深大断裂向上运移并以交代蚀变引发壳幔混染叠加的方式参与地壳中的成矿作用,这是形成金顶超大型铅锌矿床的重要地球化学机制。     

锡铁山铅锌矿床网脉状蚀变管道相的识别与研究

锡铁山大型铅锌矿床属喷流沉积型,赋存于柴达木盆地北缘早古生代裂陷形成的滩涧山群火山-沉积岩中.矿床中产有非层状和层状两类矿体,其中非层状铅锌矿体呈不规则状产于大理岩中,是锡铁山矿床的主要矿体类型,层状铅锌矿体产于大理岩边部,规模较小.在矿床深部大理岩层上盘滩涧山群b岩组的绿泥石英片岩中,深部整合发育有强烈的钠长石化与硅化,主要呈角砾状和网脉状结构,构成网脉状蚀变带,主要成分包括石英钠长岩、蚀变的绿泥石英片岩以及硅化石英岩等,其连续长大于2 km,宽大于200 m,呈不规则岩筒状.石英钠长岩交代结构普遍,与绿泥石英片岩呈渐变接触关系,广泛发育热水爆破角砾.地质地球化学研究表明,网脉状蚀变岩并非侵入岩或火山岩,而是形成于热水交代作用,代表了喷流沉积系统的管道相,相当于矿体下部供给带.结合容矿大理岩及矿体研究发现,锡铁山矿床发育规模巨大的喷流沉积系统,包括长＞2 km的管道相、大规模的喷流沉积岩-大理岩,以及近喷口相未喷出海底地表的非层状矿体.现已发现的层状矿体与非层状矿体比例的倒置显示出锡铁山矿床仍然存在巨大的铅锌矿找矿潜力.网脉状蚀变带分布于矿体及大理岩的上盘,也表明锡铁山矿区容矿的滩涧山群a和b岩组产状整体发生了倒转,网脉状蚀变岩最初分布于铅锌矿体及大理岩之下.由于网脉状蚀变岩(石英钠长岩)与成矿系统的密切关系,它可作为柴达木盆地北缘滩涧山群中寻找铅锌矿的重要找矿标志.     

地震动力学:震源分布与岩石圈流变特性(英文)

地震震源分布强烈依赖于构造环境的温度和压力条件。震源机制可使大陆地壳脆性-韧性转换带(下部稳定性过渡边界)的温压条件复杂化。该过渡边界伴随速度弱化作用(有震活动)向速度强化作用(无震活动)的转化。在岩石圈流变和壳幔动力学的基础上研究了与板块边界有关的地震活动,包括板缘地震和俯冲板片地震。俯冲带板缘地震的深度分布受约于脆性摩擦动力机制,而摩擦剪切机制不能满意地解释深震活动,包括俯冲板片地震。这是因为深震震源机制可能与高压、高温条件下的固一固相变有关,而用脆性破裂或摩擦作用来解释就不近合理。以理论与实验研究为依据,本文对与震源物理和震源分布有关的岩石圈流变特性进行了较为深入的论述。     

中国东部大陆岩石层壳──幔结构比值R与动力学特征

根据前人和作者最新深部地球物理探测研究成果，完成了中国东部大陆（１０５°Ｅ以东）１°×１°壳－幔结构比值Ｒ（Ｒ＝Ｃ／Ｌ，Ｃ为地壳厚度，Ｌ为岩石层厚度）分布图的编绘．研究了Ｒ值分布与东部大陆岩石层分块、大地构造形态特征；Ｒ值分布与东部大陆地震活动的非均匀性特征；Ｒ值分布的动力学内涵．结果表明：１．Ｒ值等值线特征反映了岩石层块体划分、大地构造形态，Ｒ值特征与岩石层块体划分、大地构造形态有其深部成因上的联系；２．高Ｒ值区对应地震高活动区，因而Ｒ值可作为地震区划、地震危险性评定的定量指标，Ｒ值是地震活动的动力因子．