晚泥盆世古土壤的辨识及其发生学特征

运用野外形态观察、元素地球化学和磁学相结合的方法对新近发现的甘肃东部地区晚泥盆世古土壤剖面进行了辨识和分析,从而得出:1)该套地层中残留有原土壤发生过程的痕迹,如根迹、浅褐色晕圈状根迹,原生石膏层,红色古土壤层内富含成壤钙结核及结核层。同时,可见圆顶柱状结构、次棱角块状结构等古土壤特有的结构类型,这些特征表明该套地层为古土壤。2)古土壤发生层次明显。可识别出红色淀积层(B层)和灰绿色母质层(C层)。B层磁化率向上增强,常量及微量元素Al_2O_3、Fe_2O_3、K_2O、Sr含量及Al_2O_3/SiO_2比值向下减少,Zr、Ti向下富集,以及风化指数CIA向下增加。磁化率及元素含量和比值特征反映了B层古土壤的风化成壤程度向下增强。3)依据发生学特征初步判断古土壤的类型主要为始成土、旱成土和变性土,反映了当时较干旱的气候条件。晚泥盆世沉积地层中古土壤层的发现对指示重大地质事件和研究环境变化方面有着重要的地学意义。

北祁连西段双龙镁铁质-超镁铁质岩地球化学特征及构造意义

北祁连西段双龙一带出露的镁铁质-超镁铁质岩主要由蛇纹石化二辉橄榄岩、辉长岩、辉绿岩及玄武岩组成,这些岩石单元与构造卷入的前寒武纪变质岩系和深海沉积的硅质岩一起构成蛇绿混杂岩带。辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为464±2 Ma(MSWD=1.3)。Zr/TiO_2-Nb/Y图解显示辉绿岩为拉斑玄武岩系列,玄武岩为碱性系列,两者均具有低的MgO和相容元素Cr、Ni含量,指示在岩浆作用过程中发生过橄榄石、辉石的分离结晶作用。球粒陨石标准化稀土元素配分模式图显示,辉绿岩呈平坦型,(La/Yb)_N=1.35~1.45,无Eu异常(δEu=1.0~1.1),以及Lu/Yb(~0.15)、Zr/Y(~2.5)、Y/Tb(~39)比值等均类似于N-MORB;但它们又相对富集Ba、Sr,亏损Nb、Ta、Pb,以及Nb/U(~21)、Zr/Nb(~16)、Th/Ta(~5.7)比值则显示了岛弧玄武岩或弧后盆地玄武岩的特征,推测辉绿岩应源于受俯冲流体交代的尖晶石二辉橄榄岩部分熔融的产物。玄武岩地球化学特征明显不同于辉绿岩,表现为相对富集LREE,~8.48,轻微负Eu异常(δEu=0.91),以及Zr/Y(~8)、Y/Tb(~30)、Ta/Yb(~0.6)、Th/Yb(~2.5)比值等类似于OIB,指示玄武岩应源于富集地幔部分熔融的产物,但岩石又表现出富集Rb、Ba、Th、U、Pb、Sr、Zr、Hf,亏损Nb、Ta、Ti、P,以及Th/Ta(~4.8)、Zr/Nb(~14)、Nb/Yb(~10)、Nb/U(~11)比值又具有岛弧或弧后盆地玄武岩的亲缘性,显示了玄武岩应源于地幔深部流体交代的石榴石二辉橄榄岩或尖晶石+石榴石二辉橄榄岩部分熔融的产物,表明早古生代北祁连古大洋在俯冲闭合过程中具有洋岛或海底高原的增生作用。结合区域地质背景,利用全球大数据建立的构造判别图解综合研究认为,北祁连西段熬油沟-玉石沟-双龙-小龙孔-卡瓦-东沟等镁铁质-超镁铁质岩共同构成一条重要的SSZ型蛇绿岩带,为北祁连古大洋向南俯冲形成的弧后盆地的残留体。

洋岛和洋底高原玄武岩数据挖掘:地球化学特征及其与MORB的对比

本文集合了GEOROC和PetDB两个数据库的资料,对全球洋岛玄武岩(Ocean Island Basalt,OIB)和洋底高原玄武岩(Ocean Plateau Basalt,OPB)数据进行分析研究。OIB和OPB是板内岩浆活动的产物,其形成一般与地幔柱(热点)有关。OPB通常指示地幔柱的头部,温度相对较低;OIB代表地幔柱的尾部,温度较高。我们对OIB的数据研究表明,OIB中的不相容元素并非像先前认为的那么富集,在构造判别图中,OIB和洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt,MORB)有很大一部分是重叠的,揭示OIB源区既有强烈富集不相容元素的,也有明显亏损的,甚至还有强烈亏损类似岛弧玄武岩(Island Arc Basalt,IAB)的。OPB是指发育在海洋和大陆边缘的来自地幔的巨量玄武岩,虽然与OIB同属于板内环境,但OPB的地球化学性质更接近富集型洋中脊玄武岩(Enrich Mid Ocean Ridge Basalt,E-MORB),可能具有OIB和MORB之间过渡的特征。研究表明,OIB和OPB的源区除了来自下地幔以外(地幔柱),部分可能来自上地幔,有些还可能与板块消减带物质的再循环作用有关。因此,OIB和OPB的成因不可能只用地幔柱一种模式予以解释,还应当考虑板块活动中其他因素(洋壳再循环、古老陆壳再循环、消减带物质以及水的加入,部分熔融程度、岩浆混合作用、不同地幔端元混合等)的影响。

塔里木盆地东部晚更新世中期湖相沉积物粒度特征及古环境意义

首先阐述地质地理背景及样品采集,之后,运用光释光(OSL)测年方法和粒度测试分析,对新疆塔里木盆地东部孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物进行样品采集测试,获取6个光释光年代数据,在此基础上,通过数据分析LX02剖面粒度整体情况,重建了(72~51)ka B.P.研究区的气候变化过程,以此明确塔里木盆地东部晚更新世中期湖相沉积物粒度特征及古环境意义。

阿拉善北部杭乌拉地区早二叠世火山岩地球化学、Nd-Hf同位素特征及其构造意义

位于阿拉善恩格尔乌苏蛇绿岩带北侧的珠斯楞-杭乌拉构造带,分布较完整的早二叠世方山口组火山岩,对解析阿拉善地块晚古生代晚期的构造演化具有重要意义。方山口组以灰绿色安山岩、安山质角砾熔岩为主,局部含集块。安山岩SiO 2含量为54.23%~60.81%,Al2O 3为13.67%~15.96%,MgO为4.26%~5.76%,Mg^#值为42~50;Na2O含量(2.21%~3.48%)与K2O(2.51%~3.49%)相当,具较高的TFe2O 3(7.98%~11.24%),低的CaO(2.52%~3.36%)和TiO 2(0.75%~1.32%),为过铝质钙碱性安山岩;安山岩在稀土元素球粒陨石标准化配分图上,轻稀土元素略富集,(La/Yb)N=3.73~9.86,具负Eu异常(δEu=0.52~0.75);在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,富集Rb、K,亏损Nb、Ta、Ti等;变化范围非常大的εNd(t)(-4.3^-14.2)、εHf(t)(-19.8^+1.4)。上述特征表明,安山岩属于壳幔物质混合的产物,形成于板内裂谷环境。结合区域地质背景研究资料,进一步指出,恩格尔乌苏蛇绿岩带所代表的大洋在晚石炭世之前已经闭合;晚石炭世-早二叠世北山-阿拉善-内蒙古中部地区已进入板内构造岩浆-沉积阶段。

中祁连西段石板墩堆晶岩的地球化学特征及构造意义

石板墩堆晶岩位于中祁连地块西段党河断裂带北侧,主要由橄榄岩、蛇纹石化橄辉岩和辉长岩组成,具有多旋回、多韵律层的产出特征。辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(486.5±3.3)Ma。岩石地球化学结果显示,蛇纹石化橄辉岩和辉长岩配分型式十分相似,具有富集大离子亲石元素、亏损高场强元素、LREE相对富集、HREE平坦型分布以及正Eu异常(Eu/Eu*=0.97~3.04)的特点。研究结果表明,蛇纹石化橄辉岩、辉长岩为同源岩浆作用的产物,源区为被俯冲流体交代过的软流圈地幔,形成于火山弧环境,是在岩浆作用过程中不断发生堆晶作用,并在堆晶之后再次泵入混合大量新的玄武岩浆反复进行所形成。结合区域大地构造背景,认为中祁连西段是早古生代早期在残留的微陆块基础上形成的一个火山弧增生杂岩地体。

北祁连西段熬油沟组玄武岩地球化学特征及构造意义

北祁连造山带是一典型的板块缝合带,其中镶嵌着众多大小不一的由前震旦系变质岩系组成微陆壳残块,为解析北祁连前造山构造过程提供了重要的研究载体。北祁连西段卡瓦—祁青一带分布有较为完整的中元古界长城系朱龙关群熬油沟组火山岩—碎屑岩—碳酸盐岩建造。岩石地球化学研究表明,熬油沟组玄武岩主量元素含量变化较为稳定,具高K_2O(4.27%~6.07%),TFe_2O_3(10.49%~13.01%),Ti O_2(1.96%~2.90%)以及中等的Mg O(5.37%~6.71%,Mg~#48~51),Ca O(2.57%~5.51%),为钾玄碱性玄武岩。岩石Cr和Ni含量随着Mg~#降低而减小、Ca O与Ca O/Al_2O_3呈正相关,明显富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),轻微正Eu异常,高含量的高场强元素(Nb,Ta,Ti),以及元素对Gd/Yb(2.5~3.0),Zr/Y(8.6~10.2),Ta/Yb(0.96~1.23),Ti/Yb(5 074~6 021),Zr/Yb(81~97),Ce/Nb(1.87),Zr/Nb(6.41)值均揭示了熬油沟组玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)地球化学特征。结合区域地质背景研究表明,熬油沟组碱性玄武岩源于类似于OIB的深部富集地幔,在岩浆作用过程中发生过橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用以及一定程度的大陆地壳物质的混染作用,形成于大陆裂谷背景,并认为其是对中元古代Columbia超大陆裂解的响应,进一步为中元古代华北克拉通裂解与Columbia超大陆裂解事件的关系提供了重要的岩石学证据。

基于BP神经网络的稳定湖相和风成沉积物粒度数据表征方法

沉积物的形成受到多种地质因素的综合控制。通过粒度分析可判别沉积物的成因类型,推断其形成的沉积环境,解释环境演变;而沉积物的粒度组分除了受到原岩的控制外,还受到机械沉积作用的影响难以准确预测。运用人工神经网络对稳定湖相沉积物和风沉积物的粒度参数进行研究,将沉积物的4个粒度参数作为网络模型的输入变量,在对168个浙闽沿海迎风岸风成老红砂样品和282个苏贝淖湖滨湖泊沉积物样品所对应的粒度参数进行数据样本训练之后,获得了基于BP神经网络的稳定湖相和风沉积物预测模型。然后利用448个大树摆鱼湖相沉积物粒度参数样本和100个兰州榆中黄土风沉积物粒度参数样本作为测试样本对该模型进行了测试和验证,结果显示模型的可靠性较好,能够对沉积物的形成环境做出正确的判断。