敦密断裂带白垩纪两期重要的变形事件

本文报道了敦密断裂带糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果和大规模走滑-逆冲断裂的几何学、运动学特征及其形成时代,以便揭示断裂带两期变形事件的构造属性。黑龙江省密山市花岗质糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar加权平均年龄为132.2±1.2Ma,它是敦密断裂带经历伸展事件的冷却年龄,也是东北亚大陆边缘在早白垩世Hauterivian期-Albian期发生强烈区域伸展作用的产物。密山市至辽宁省清原县系列大型走滑-逆冲断层和断层相关褶皱揭示出在晚白垩世晚期-末期发生右旋走滑-逆冲事件,该事件规模大,影响范围广,导致整个断裂带遭受到强烈改造,形成对冲式断裂系统。将研究区走滑-逆冲断裂与山东省郯庐断裂带中段挤压构造对比,认为郯庐断裂带北段和中段在晚白垩世末期都发生了强烈的走滑-逆冲事件,它们具有相同的构造特征和构造属性。     

Tectonic and sedimentary basin evolution of the eastern Bangong–Nujiang zone (Tibet): a Reading cycle

The ophiolite-bearing Bangong-Nujiang zone (BNZ) traversing central Tibet from east to west separates the Qiangtang block in the north from the Lhasa block in the south. Their stratigraphic development indicates that both blocks once formed a continuous continental platform until the Late Triassic. Following Late Paleozoic-Triassic rifting, ocean crust formed between both blocks during the Late Triassic creating the Dongqiao-Naqu basin (DNB) among other basins (Yu et al. 1991). The analysis of the rift flank sequences reveals that rifting was dominated by transtension. The basin was shortened by post-Mid-Cretaceous transpression. Thus, the overall basin evolution represents a Reading cycle despite some active margin processes which gave this cycle a special imprint. Major basin parts were preserved despite transpressional shortening suggesting that the eastern BNZ represents a remnant basin. Our understanding of the DNB solves the prior problem of viewing the BNZ as a Mid-Late Jurassic collisional suture although typical collision-related deformation, thickening, mountain building, as well as related molasse formation are lacking. Our model also explains the scattered linear ophiolite distribution by local transpression of remnant oceanic basin floor without having to consider problematic long range ophiolite thrusting.     

松辽盆地东南隆起区白垩系嫩江组一段沉积相、旋回及其与松科1井的对比

对松辽盆地东南隆起区嫩江组剖面进行厘米级刻画,分析其为一套深湖相与滨浅湖交互相沉积。在滨浅湖交互相沉积段,水体频繁波动,且波动幅度大。根据颜色、岩性将嫩江组一段地层划分为34个米级旋回,Fischer图解分析将米级旋回归并为11个五级旋回和2个四级旋回。剖面中发育的介形虫灰岩、白云岩结核和火山灰层在松科1井嫩江组一段连续取心中都有响应;剖面和井的Fischer图解对比发现,第15个旋回开始到第25个旋回结束,松辽盆地沉积中心向西北方向迁移,且可能伴随着盆地东缘的抬升运动。     

松辽盆地青山口组震积岩的特征、成因及其构造-火山事件

中国大陆科学钻探松科1井南孔青山口组二、三段岩心中发育有4段深水震积岩,赋存在青二段底部到青三段底部的深湖砂岩薄夹层中。标志性震积构造有阶梯状断层、震裂缝、角砾状构造、重荷构造、砂球-砂枕构造(假结核)、液化扭曲变形构造、肠状构造、液化砂岩脉、假泥裂,均属同生-准同生期的软沉积变形构造,缺少震浊积岩表明是原地震积岩。青山口组震积岩展示了震积岩的一个发育模式和沉积序列,该序列由地震作用强烈时期发育的液化变形下部单元和地震作用衰减时期发育的塑性变形上部单元构成。松科1井南孔青山口组中火山物质与火山灰夹层共生。在金6井、金65井相当层位有橄榄粗安岩、火山角砾岩发育,乾124井、乾109井有玄武岩发育,这些井均位于孙吴-双辽超壳断裂一线,表明在青山口期有构造-火山事件的发生,震积岩是构造-火山事件引发的地震在深水环境中的记录。松辽盆地青山口期有构造-火山事件的发生,显示坳陷阶段也存在相当规模的断裂活动和火山喷发。     

辽河盆地东部凹陷新生代伸展-走滑构造作用及断裂构造特征

基于最新的三维地震资料处理与地震剖面解释、地震相干切片分析和平衡剖面恢复等方法,对辽河盆地东部凹陷所发育的断裂几何形态、盆地演化过程和走滑构造平面特征进行研究,并结合区域板块构造活动背景,分析其对郯庐断裂带新生代时期活动的响应.结果表明:辽河盆地东部凹陷为伸展和走滑两期构造变形叠加的产物,是具有"下断上坳"双层结构的裂谷型盆地.盆地演化过程经历了强烈断陷期(Es3)、区域隆升期(Es2)、断坳转化期(初始走滑期)(Es1)、坳陷沉降期(强烈走滑期)(Ed)和构造反转期(Ng-现今)5个演化阶段.研究区主要发育正断层、逆断层、走滑正断层和走滑逆断层4种断层类型,经伸展间歇期和后期区域挤压作用,发育两期正反转构造.盆地经历的走滑运动过程可细化为初始走滑(Es1),强烈走滑(Ed)和衰减走滑(Ng)3个阶段.     

南海构造格局及其演化

依据重磁资料在南海及其邻区识别出17条深大断裂和10个重磁异常区.据此并结合其他地质资料,在南海及其邻区划分出7个地质结构不同的构造单元.早白垩世南海地区曾形成过统一的基底,新生代时统一的南海基底发生肢解,这一个肢解过程经历了两个在时空上接踵发生、交叠作用的构造事件.第一个构造事件为巽他地块与华夏古陆之间古南海的萎缩、闭合和地块碰撞;第二个构造事件为南沙地块裂离华夏古陆并向巽他地块增生,且伴随新南海的持续扩张,直至中中新世.区域构造演化控制了南海沉积盆地呈"北三南三、东西两竖"格局分布,进而控制了油气富集区的分布.     

松辽盆地青山口组橄榄粗安岩：40Ar/39Ar年龄、地球化学及其成盆、成烃和成藏意义

在松辽盆地上白垩统青山口组二段湖相泥岩中识别出橄榄粗安岩夹层,高精度⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄t_p=88.0±0.3Ma,属晚白垩世Coniacian阶。岩石具玻基少斑斑状结构,斑晶为橄榄石、辉石和斜长石。岩石富钠、富铝、富轻稀土（∑LREE/∑HREE=8.0~9.7）和U、Th、Pb、Rb、Sr、Ba等不相容的大离子亲石元素,Rb/Sr比高、Sm/Nd比低,δEu =0.95~1.36,高镁（Mg^#=0.61~0.64）,高氧化度（Ox^o=0.62~0.68）,低分异指数（MDI=3.4~5.3）。MgO/Al₂O₃和标准矿物压力计算得到岩浆源区深度大于60km。岩浆源于富集型地幔,属板内火山岩,是成盆过程中裂谷作用发育到最大深切割期的产物。火山活动热效应及其高区域地温场有利于成烃,造成局部类礁相环境形成的大量生物灰岩沉积是重要烃源岩,火山岩之下的牵引构造、之上的差异压实局部高部位以及其周围的浊积体是成藏有利部位。     

中国沉积学发展战略:沉积学相关实验室及设备现状与展望

通过国内外资料调研和1950年以来我国相关实验室的考证,研究我国沉积学相关实验室及其仪器设备的历史和现状,揭示存在问题,提出相关建议。数据主要源于三方面,包括国内外数据库6个,国内外沉积学相关实验室官方网站102个以及国内外搜索引擎5个。对访问和调研结果进行统计分析,研究我国沉积学相关实验室及仪器设备的种类、数量及其地区和年代分布,并与国外相关实验室进行对比分析,探索我国沉积学的发展历程、现状和存在问题,并据此展望我国沉积学的未来发展趋势。结果显示,我国沉积学发展经历了1950—1980年的起步阶段,1980—2010年的快速发展阶段,以及2010年以来的稳步提升阶段。作为研究陆表岩石—水—大气—生物相互作用的过程、结果和机制的专门学科,沉积学与资源、环境、全球变化等人类面临的重大挑战都密切相关。我国的沉积学研究长期以来,一直是化石能源与沉积矿产、海洋过程与资源、区域环境和可持续发展等,事关国计民生的相关基础科学研究的重要组成部分。然而,从分析结果看,作为一个重要的地学基础学科,我国沉积学目前面临着以下问题:1）迄今全国还没有一个专门化的沉积学实验室;2）专门用于沉积学研究的实验仪器和设备很少;3）目前与沉积学相关的实验室分布过于集中,实验室与所研究的对象（自然界典型的沉积过程）相互脱离的现象日趋明显且不断加剧。由此可见,一方面我国的沉积学在国民经济和社会发展中发挥着重要的基础研究作用,另一方面相关支撑条件又相对薄弱且存在理论与实际相脱离的趋势。这些问题无疑将会阻碍我国沉积学未来的健康发展。通过此次“中国沉积学发展战略”调研,进一步摸清了家底、理清了问题、看到了不足,希望在此与同行分享我们的调研成果,同时更希望引起相关专家和管理部门的注意,在条件允许时能够不失时机地解决影响我国沉积学发展的上述瓶颈问题。     

长白山天池火山千年大喷发期后火山泥石流沉积特征及其源-汇响应关系

源于长白山天池地区的火山泥石流沉积可分为粗碎屑岩块(岩屑)泥石流和细碎屑浮岩泥石流,它们沿二道白河和松花江水系搬运的路径为从距天池火山口40km的三合水电站经过丰满大坝(360km)和吉林市(380km)到小白旗屯(450km),形成广泛的沉积区域。这两类火山泥石流的沉积成因有两种解释:一是形成于千年大喷发同期,是由一次性洪水事件搬运和沉积形成的;二是形成于千年大喷发期后经过多次搬运和沉积的产物。两个模式的共同问题是都没有考虑天池当时是否有水及其蓄水过程。后一模式在某种程度上,还回避了导致岩屑与浮岩两类泥石流频繁互层的沉积物源和水动力条件以及二者的转换机制,而这恰恰是关于泥石流沉积成因的基本要素。通过重新研究火山泥石流经典剖面(位于天池西北57.73km的水田村),作者发现本区火山泥石流沉积存在明显的物源剥蚀区与沉积堆积区的反剖面关系。即无论是粒径32～500mm的粗碎屑还是0.0625～16mm的细碎屑,成分自下而上(或沉积早期到晚期)呈现规律性变化:剖面下部的碎屑成分以浮岩为主(浮岩在物源区位于顶部),向上粗面岩和玄武岩明显增多(在源区它们位于浮岩之下),而沉积序列上部的碎屑成分是在物源区处于较深层位的岩脉辉绿岩和基底流纹岩。整个序列碎屑成分的沉积分异特征明显。沉积构造和岩相组合特征显示,该火山泥石流剖面的下部和上部碎屑粒度细、分选较好、成层性好、水平状层理发育,主要表现为环境较为稳定的以地面径流为主的河流相和末端扇相背景沉积;中部粒度粗、成层性差、主要表现为突发性洪水作用导致的洪积相事件沉积。沉积序列中频繁出现的冲刷面构造指示水流强度曾出现周期性的快速增加。自下而上冲刷面规模由小变大再变小,指示水流强度由弱变强再变弱。为了探讨天池的积水条件和蓄水过程,作者基于达西定律和质量守恒原理,模拟计算降水量、蒸发量、地表径流量、火山机构整体的平均渗透率和天池积水速率之间的关系。结果显示,当天池火山机构平均渗透率高于6m D(毫达西)时,天池地区降水量减蒸发量即使高达2000mm/y,水亦会全部渗流而出,因此天池不存在积水环境。当降水量减蒸发量小于1500mm/y时,则天池火山体平均渗透率需要小于4m D,天池才可能在200年之内集满现今的水量。当天池降水量减蒸发量小于1000mm/y时,天池火山体平均渗透率需要小于2.5m D,天池才可能在200年之内集满现今的水量。将水田村火山泥石流沉积序列与天池蓄水过程计算结果加以对比,我们提出本区火山泥石流沉积序列的另一种成因解释:(1)这是形成于千年大喷发之后的以地面径流或河流为主的背景沉积与洪水导致的突发性事件沉积互层的序列;上部和下部的细碎屑层主要表现为背景沉积,中部的粗碎屑岩块泥石流主要表现为洪流事件沉积。(2)下部的背景沉积可能对应于天池千年大喷发之后的持续积水过程,时间可能不少于200年;而上部的背景沉积则对应于本区的水系和地貌逐渐稳定并接近于现今条件的稳定型河流沉积。结合天池北坡和西坡古老树木年轮指示的沙松冷杉生长年代(公元1749-1768)同时考虑松柏类植物对水系和地貌稳定性较为敏感等因素,推测上部沉积环境趋于稳定的时间应该不晚于公元十八世纪初。     

松辽盆地白垩纪火山期后热液活动的岩石地球化学和年代学及其地质意义

在松辽盆地东南隆起区营城组标准剖面营三段古火山口附近识别出岩浆期后热液活动的地质记录。岩石学特征表现为隐爆角砾岩,即,原有的近火山口相岩石(原岩)被高压流体炸碎形成原地角砾、之后又被灌入的富含矿物质"岩汁"胶结形成的原地角砾岩。采集隐爆角砾岩及其上覆和下伏三个层位共10个样品进行地球化学和年代学对比研究,包括两套4个对应的原岩和岩汁、下伏4个玄武粗安岩和上覆2个流纹岩。原岩高精度~(39)Ar/~(40)Ar坪年龄113.4±0.7Ma;岩汁为含铁酸性流体的隐晶质析出物,其~(39)Ar/~(40)Ar坪年龄112.9±19.6Ma;二者的年龄差反映岩浆主期与期后热液活动的时代间隔(1Ma之内)。10个样品的共性是:(1)稀土总量中-高(∑REE=81×10~(-6)～202×10~(-6))且轻重稀土分异明显((La/Yb)_N=4.91～11.45);(2)MORB标准化蛛网图上P和部分不相容元素(Cs、Th、La和Zr)正异常,而另一部分不相容元素(Sr和Pb)负异常。整体表现为双峰式裂谷火山岩特点。主要差别在于:(1)铕和钡表现为两种情况,下伏玄武粗安岩和隐爆角砾岩中的粗面岩具正异常,而隐爆角砾岩中的流纹岩和岩汁及其上覆的流纹岩具负异常;(2)只有2个岩汁样品显示K负异常,其它8个岩石样品均为K正异常;(3)下伏玄武粗安岩(4个样)显弱的Ti正异常且Rb/Sr比低(0.04～0.05),而其它6个样品为Ti负异常且Rb/Sr比高(0.62～2.83),其中的2个岩汁样品Ti负异常最强。岩汁与其下伏粗面质原岩差别显著,而与其上覆流纹岩(SHRIMP年龄110.6Ma)的地化特征相似(见正文)。该火山期后热液活动是深源热流体萃取壳源物并沿古火山通道(构造薄弱带)运移到近地表的,可能是后续流纹质火山活动的先驱。这种高压的岩浆期后热液导致围岩炸裂、发生角砾岩化、形成大量角砾间孔和裂缝。这是造成火山口-近火山口相带成为优质储层的重要因素。该类火山岩储层改善作用早于烃类运移,可构成有利于成藏的时空配置。与该期热液活动相伴生的深源天然气早于上覆圈闭的形成,因此对成藏没有贡献。