地幔转换带中的水及其地球动力学意义

综述了近20年国际上地幔转换带中水的研究进展。前人研究表明,地球深部的水主要以OH-(hy-droxyl)形式存储在名义上无水矿物(NAMs)中。高温高压实验研究表明,地幔转换带中的主要矿物均具有较高的储水能力,且在转换带的温压条件下,其储水能力随着温度的升高而降低,其中瓦兹利石(β-Ol)和林伍德石(γ-Ol)的储水能力为2%～3%,超硅石榴子石(Mj)的储水能力为0.1%左右,据此估算地幔转换带的储水能力约为1.2%～1.91%,是地表水总量的3.9～6.2倍;而转换带除外的上地幔和下地幔主要矿物的含水量或储水能力均小于0.1%,因此与上、下地幔相比,地幔转换带可能是地幔的主要储水库。尽管地幔转换带具有较强的储水能力,但对地幔转换带的实际含水量还存在干、湿两方面的地质和地球物理证据和争议。地幔转换带中的水会对转换带中一系列的过程产生重要影响,当水含量增加时,橄榄石(Ol)向β-Ol、γ-Ol分解以及超硅石榴石的分解反应分别向低压、高压和低压方向迁移,从而由橄榄石向β-Ol和γ-Ol分解两个相变反应界定的转换带宽度也会增加;水还会使地幔深部的部分熔融温度降低,熔体的密度降低;同时,水的加入可以很好地解释地幔岩"pyrolite"模型在410km不连续面处产生的与地震波测量不相符突变,也可以解决全地幔对流模式所不能解释的地幔成分分层问题。因此,深入研究和探讨转换带中的水对地球深部动力学过程的影响,包括中国东部地区受太平洋板块深俯冲作用的影响,均具有重要的约束和研究意义。     

鲁西北西向断裂系与沂沭断裂带晚中生代演化关系及其动力学背景探讨

晚中生代是华北地块构造演化的转折时期。由出露于沂沭断裂带、鲁西地体、鲁东地体的中生代地层、岩浆,结合断裂活动年代学、区域地质等资料分析,可以将沂沭断裂带晚中生代构造演化划分出距今约160Ma、130～110Ma、90～80Ma等3个关键时期,并分别与左行压剪、左行张剪、右行压剪构造活动相对应。晚中生代沂沭断裂带与鲁西北西向断裂系间的几何学、运动学、年代学的共轭匹配关系表明,它们为特定构造动力学背景下形成的一组共轭断裂系。同时对鲁东地体晚中生代构造演化、鲁东北西向断裂系特征,以及沂沭断裂带、北西向断裂系晚中生代构造演化的动力学背景进行探讨。     

秦岭商丹断裂带的构造样式与变形分析

商丹断裂带作为扬子板块与华北板块的缝合带,在秦岭造山带中占据重要的地位。对其进行精细的构造研究,是了解扬子板块与华北板块相互作用过程的关键。研究工作在商丹断裂带东段展开,对该带进行了详细的野外观察、显微构造观察、糜棱岩化过程中温度的估算、有限应变测量、差异应力的计算以及糜棱岩化过程中运动学涡度的计算。变形温压条件指示糜棱岩形成于中-高绿片岩相到低角闪岩相变质条件。差异应力计算结果指示商丹带具备大型构造动力特征。涡度分析表明该断裂带的变形以纯剪切作用占据主导作用,但包含有简单剪切的分量,从而证明了扬子板块与华北板块之间具有以碰撞挤压为主的斜向汇聚方式。     

干湿交替条件下包气带土柱中氮素迁移转化规律实验

干湿交替的回灌方法常被用于解决地面回灌补给地下水的堵塞问题。研究干湿交替条件下地面回灌对地下水的影响对于指导再生水回灌地下水具有重要实际意义。通过室内土柱模拟实验,在入渗强度为10.5 mm/h的条件下,日均进水量3 888 mL;用干湿交替的地面回灌模式持续运行136 d,累计灌入氨氮含量为5 mg/L的模拟再生水23 894 L,研究包气带土柱对氨氮的去除效果及氮素在包气带中的迁移转化规律。研究表明,充分利用包气带的好氧、兼氧和厌氧环境,生物脱氮是地下水回灌过程中脱氮的主要途径。包气带对氨氮的去除机理主要为土壤对氨氮的吸附作用和微生物的降解作用。回灌过程中累积在土颗粒表面的氨氮在干期发生硝化作用,干湿交替会加强氮素在包气带的迁移转化,导致干期后的回灌初期大量硝态氮迁移到饱和带地下水中。     

陕北能源化工基地采煤对地下水资源的影响及对策

陕北能源化工基地侏罗纪煤田是中国煤炭工业战略西移的首选基地,采煤引起的地下水资源及生态环境响应的研究是一个不可逾越的课题。从分析水文地质工程地质条件入手,将煤田区划分为7个水文地质结构类型和5个含水系统,按照排泄基准面进一步将含水系统划分若干地下水流子系统。在经验公式和数值法预测结果的基础上,综合考虑研究区实际,提出了本区能够保障生态、水资源和采煤安全的冒裂带高度为240 m,"三带"安全高度为300 m,并据此将煤采区划分为非导水区、无水导水区、贫水导水区和富水导水区。从水资源的角度提出了"保水采煤"、"煤水共采"和"含水层再造"的煤炭资源开发近期和中远期对策。     

辽宁抚顺地区金矿的次生富集特征及成因分析

抚顺地区金矿氧化带中金的次生富集特征十分明显,可划分为氧化淋滤贫化带、次生富集带、原生带三个带。次生富集带中金的富集原因主要为原生金矿中的金矿物在氧化环境下溶解或形成胶体金,迁移至有利于汇集的还原环境时发生沉淀并富集。     

甘新北山金窝子韧性剪切带型金矿床成因

金窝子金矿床位于中朝_塔里木板块与哈萨克斯坦板块俯冲碰撞带南缘的甘新北山中带东段,受矿源岩系和区域性韧性剪切带的形成和演化的双重控制。下二叠统金窝子组中金元素含量高,又普遍发生浅变质作用和较强烈的构造变形作用,所以金窝子组能够提供成矿物质。区域性构造变形过程中,大规模深层次的韧性剪切变形促使金窝子组中金元素活化迁移,连同SiO2、K、Na等活性组分和岩石中H2O一起,形成含金动力变质热液;当含金热液上升并进入到NEE向低角度逆冲韧脆性断裂中,则发生交代蚀变和矿化,形成蚀变糜棱岩型和网脉型金矿化;而含金热液上升进入到NNW向高角度张性_张扭性脆性断裂中,则发生充填型矿化,形成石英大脉型金矿化。所以金窝子金矿的最主要控矿因素是矿源岩系和韧性剪切带。因此,金窝子金矿床属于韧性剪切带型金矿床,其成矿作用与控矿因素都与韧性剪切带有关。     

冈底斯东段泽当大型钨铜钼矿新发现及走滑型陆缘成矿新认识

冈底斯成矿带以斑岩型铜矿(伴生钼矿)为主体,通常作为"挤压型"陆缘岩浆弧—"碰撞裂谷带"斑岩成矿的典型代表而被广泛关注,但层矽卡岩型钨铜钼矿和斑岩型独立钼矿的勘查和研究却未能引起足够的重视,尤其是层矽卡岩型白钨矿的发现,填补了区带矿种的空白;在雅鲁藏布江缝合带边部发现的隐伏斑岩型钼矿,突破了"挤压型"陆缘成矿认识的传统误区。中国冶金地质总局新近发现的冈底斯东段则当钨铜钼矿,既是一处大型钨铜钼矿详查开发基地,又是一组统一于陆缘走滑断裂构造成矿体制作用的钨、铜、钼矿床组合,称为"泽当矿田"。在NWW向雅鲁藏布江缝合带陆缘走滑断裂作用下,早期(68～40.3Ma)拉分型转换构造——NEE向剥离断层,控制了层矽卡岩型钨铜钼矿的形成;在NEE向冲木达陆缘走滑断裂作用下,晚期(30.26～23.62Ma)推闭型转换构造——NWW向逆冲断层,控制了隐伏斑岩型钼矿的形成。层矽卡岩型矿床形成和改造于68～66Ma和57～40.3Ma,叠加富集于斑岩型矿床的形成阶段——30.26～23.62Ma。     

新疆东准双泉地区与韧-脆性剪切带有关的金矿成矿

[摘要]区域成矿背景分析表明,东准噶尔卡拉麦里地区韧-脆性剪切带形成于陆-陆碰撞体制, 在330 ~265Ma 期间,受挤压伸展体制转换影响,先后经历了韧、脆性构造变形。对与韧-脆性剪切带有 关的金矿石英流体包裹体研究发现,包裹体以气液相为主,均一温度集中在160 ~ 240益,成矿流体盐度 为3. 55 ~4. 5wt%NaCl。成矿流体的氢、氧同位素组成表明成矿流体的水为变质成因水。金属硫化物硫 同位素啄34 S 值为3. 54 ~10. 68译,显然属于混染硫。黄铁矿包裹体氦氩同位素3 He/ 4 He 值为0. 18 ~2. 18 Ra,属幔壳混源。成矿年代学研究表明,双泉金矿成矿时代及控矿构造脆性变形时间为(269依9) Ma ~ (260依4)Ma,金初始富集时间在310Ma 前后,并得到含矿花岗斑岩U-Pb 同位素年龄的支持,该事件在 东准地区均有同位素年龄记录,是区域性的构造岩浆成矿流体热事件。上述资料表明,金矿成矿过程、 成矿流体性质等在时间、空间上严格受韧-脆性剪切构造变形带控制。     

郯庐断裂带南段构造演化与邻区成矿作用——从年代学资料得到的启示

郯庐断裂带为我国东部北北东—北东向岩石圈深大断裂带。在其南段的邻区,分布有胶东金矿区、鲁西铁金矿区以及长江中下游的铁铜(金)成矿带和苏北油气田等矿产。从已获得大量测年资料分析,可将构造—岩浆—成矿事件分为3个阶段:1)早期(800～550 Ma):自元古宙泛古陆裂解和随之而来的加里东期古地震和局部海西期喷流作用,证实地壳运动早已拉开了它的"构造活动序幕",此阶段继承和构建了华北克拉通岩石圈先存的构造薄弱带,从成矿作用而论,此阶段可称为"成矿预备场地";2)主期(1 80～110 Ma):在三叠纪期间,扬子板块和华北板块陆—陆碰撞和中生代西太平洋板块向欧亚板块俯冲等,造就了现今郯庐断裂与分支断裂的构造格架。其中主峰形成时间为140～120 Ma±,在这个阶段广泛有钙碱性系列、富钾高锶钙碱系列、碱性系列岩浆和后期成矿热液,沿着有利构造空间剧烈活动和成矿就位。本区壳幔混熔型和壳源同熔型花岗岩,是地壳减薄和下地壳拆沉、底侵的产物,而不是单一的构造运动的结果。此阶段可称为断裂构造—岩浆活动—成矿作用的鼎盛期;3)晚期(60Ma～现代):沿东西向与北北东向(或北东向)断裂交汇处,存在橄榄玄武岩喷侵,为石油和天然气的形成提供了热源和物源,此期可称其为构造—岩浆活动的衰变期。