南祁连党河南山地区拐杖山岩群玄武岩年代学、地球化学及其构造环境

【研究目的】前人在南祁连志留纪巴龙贡噶尔组中解体出新元古代拐杖山岩群,对该群中玄武岩的年龄、成因与成岩构造环境的研究是厘清南祁连地区构造演化的重要手段。【研究方法】本文基于LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和全岩地球化学分析等方法研究拐杖山岩群火山岩的形成年代、地球化学特征及地质意义。【研究结果】锆石U-Pb定年结果显示,玄武岩喷发年龄为(786.6±5.8)Ma,表明拐杖山岩群形成于新元古代早期。岩石地球化学分析结果表明,玄武岩SiO_(2)含量在48.09%~50.97%,高TiO_(2)(1.34%~2.55%),低MgO(5.78%~7.11%),显示亚碱性拉斑玄武岩特征。岩石轻、重稀土分异明显((La/Yb)_(N)=3.76~4.51),无明显Eu异常(δEu=0.80~1.05),大离子亲石元素Ba、Th、U相对富集,Pb强富集,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。【结论】岩石地球化学特征暗示拐杖山岩群玄武岩是遭受陆壳物质混染的地幔源区玄武岩,该火山岩形成于大陆裂谷环境,响应了全球新元古代Rodinia超大陆裂解事件。

北祁连冷龙岭地区上奥陶统扣门子组的时代归属——来自牙形石的证据

本文首次报道了北祁连冷龙岭地区上奥陶统扣门子组牙形石,共识别鉴定出牙形石5属,9种,其中3个未定种,根据牙形石的分布规律,建立了1个牙形石组合:Aphelognathus grandis-Panderodus gracilis组合。笔者通过对研究区牙形石组合与国内外其他地区相同层位的牙形石带对比,并结合扣门子组其它古生物化石资料,将北祁连冷龙岭地区扣门子组的时代重新厘定为晚奥陶世桑比期—赫南特期中期,相当于中国地层年表的艾家山期晚期—钱塘江期中期。

甘肃北山大豁落地区牙形刺化石的发现及其对白云山组时代的限定

甘肃北山大豁落地区出露的白云山组是一套板岩、砂岩、砂砾岩、砾岩,局部夹灰岩的一套碎屑岩组合,由于缺乏地层学依据而被划归奥陶纪锡林柯博组(硅质岩为主,夹灰岩、砂岩、砂砾岩组合的一套浅海相沉积)。通过野外路线地质调查和剖面实测,在白云山组灰岩夹层中获得了保存较好的牙形刺化石,分别为大围刺Periodon grandis、原潘德尔刺(未定种)Protopanderodus sp.、镰箭(未定种)Drepanoistodus sp.、刺形刺(未定种)Spinodus sp.、小剑刺(未定种)Scabbardella sp.,将该套岩石组合时代限定为晚奥陶世。综合岩石组合特征、沉积层序与沉积相分析,认为白云山组形成于山前前陆盆地环境,预示着在晚奥陶世北山地区已进入初始造山阶段,为完善北山地层格架提供重要依据。

中祁连元古代皋兰岩群的解体:古元古代变质事件与早-中寒武世大陆裂谷作用

中祁连东段元古代皋兰岩群是一套变质程度极不均一的变质岩系,本次工作根据变质程度将其重新划分为北部的低绿片岩相与南部的高绿片岩相(局部低角闪岩相)两个岩石单元。两者分别具有不同的岩相学、锆石U-Pb年代学和岩石地球化学特征,并以韧性剪切带相隔。低绿片岩相岩石单元中玄武岩和流纹岩的成岩年龄为502.5±3Ma、500.8±3Ma和507.8±4Ma,表明其形成时代为早-中寒武世;高绿片岩相(局部低角闪岩相)岩石单元中的斜长角闪岩变质锆石的U-Pb年龄为1873±10Ma,暗示其形成于古元古代中-晚期中祁连地块基底形成阶段,该岩石单元是中祁连地块对哥伦比亚超大陆聚合事件的物质记录。结合年代学、岩石组合以及区域资料,将低绿片岩相岩石单元从皋兰岩群中解体出来,划归北祁连寒武纪黑茨沟组。岩石地球化学分析显示,新解体出来的黑茨沟组双峰式火山岩形成于大陆裂谷环境,其中玄武质岩浆可能来自软流圈地幔,在上涌过程中受到轻微的地壳混染;流纹岩主要由玄武质岩浆结晶分异而来,并且有少量地壳物质的加入。综合分析祁连山地区原特提斯洋开启时限研究成果,认为新元古代晚期至早古生代早期北祁连地区的裂解作用乃至大洋化过程并非同步进行,而是呈现出西早东晚的特征。

甘肃北山地区“牛圈子蛇绿岩”属性再研究

牛圈子蛇绿岩被认为是甘肃北山构造单元划分的重要依据,但是其蛇绿岩属性的真实性一直没有得到有效的验证。本次研究工作通过1∶5万地质调查和剖面研究,查明其岩石组合、接触关系及野外产出特征;通过对辉长岩岩石地球化学测试与分析,讨论其形成的大地构造背景。研究认为原划牛圈子蛇绿岩岩石组合缺失严重、火山熔岩极不发育、缺失超基性岩、没有混杂堆积特征,没有“岩块+基质”的物质组成样式,也没有深海沉积的记录;同时,辉长岩具有明显壳幔混源的岩石地球化学特征,与N-MORB和OIB的微量元素特征差异较大。综合研究认为前人划分的牛圈子蛇绿岩可能不是典型的蛇绿岩。

甘肃北山地区芦草沟富闪深成岩的成因

富闪深成岩是一类罕见的岩石类型,角闪石含量很高,矿物组合十分罕见,对岩浆作用和地球动力学过程具有敏感的指示意义。本文对甘肃北山地区首次发现的芦草沟二叠纪富闪深成岩开展野外调查、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、全岩主量和微量元素地球化学分析,结果表明,岩石的SiO_(2)含量为45.43%~51.84%,Na_(2)O含量为2.76%~3.98%,K_(2)O含量为0.18%~0.59%,Al_(2)O_(3)含量为16.59%~20.58%,MgO含量为4.18%~6.34%,显示贫钾富钠的特征;岩石的微量元素组成显示富集大离子亲石元素Rb、Ba、U等,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf,Eu异常不明显(δEu=0.81~1.46)。锆石U-Pb年龄为286.7±2.5 Ma,即形成于早二叠世。结合区域地质背景,认为芦草沟富闪深成岩是俯冲碰撞环境壳幔相互作用的产物,而中亚造山带大范围发育中晚二叠世花岗岩是碰撞后构造岩浆事件的产物,暗示北山地区的古亚洲洋在中二叠世才完全消亡,进入陆内演化阶段。

南祁连党河南山地区巴龙贡噶尔组的解体与岩石地层单位厘定——来自岩石学与年代学的证据

南祁连党河南山地区分布一套变形较强的区域低温动力变质岩系,前人将其划归为巴龙贡噶尔组。通过对该套地层开展岩石学、同位素年代学及地层对比研究,发现其明显区别于典型的巴龙贡噶尔组,将该地层重新厘定为拐杖山组。该组岩石由片岩段与火山岩段组成,构造变形强烈,片岩段原岩为成熟度较低的杂砂岩与岩屑砂岩,火山岩段则以中基性火山岩与火山碎屑岩为主,总体表现为火山-沉积建造特征。在火山岩段获得玄武安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为734±8.5Ma,确定其形成时代为新元古代。地层对比结果显示,研究区拐杖山组在南祁连地区出露较好,分布广泛。在沉积环境上,拐杖山组的物源与沉积建造均指示其具有大陆裂谷盆地特征,是对Rodinia超大陆裂解事件的沉积响应。因此,拐杖山组的发现与确立为正确建立祁连陆块地层格架、研究祁连山构造演化提供了重要依据。

南祁连西北缘肃北红庙沟地区早奥陶世花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

笔者对南祁连西北缘红庙沟地区发育的黑云二长花岗岩体进行了精细的年代学和地球化学研究。LA-ICP-MS测定结果表明,黑云二长花岗岩加权平均年龄为(479.7±3.4)Ma(MSWD=0.047),岩体侵位时代为早奥陶世。在地球化学组成上,黑云二长花岗岩表现为过铝质(A/CNK=0.96~1.04)的Ⅰ型花岗岩特征,稀土元素总量相对较低(∑REE=67.55×10^-6~83.07×10^-6),轻稀土相对富集,具Eu负异常;富集Rb、Ba和K等大离子亲石元素,亏损Sr和高场强元素(Nb、Ti、P),显示弧岩浆特征。综合研究表明,本区早奥陶世黑云二长花岗岩是南祁连洋向祁连陆块俯冲过程中引起岛弧岩浆活动而形成的产物,记录了该时期重要的板块构造运动事件,为认识南祁连造山带的构造演化提供了有益资料和重要依据。

南祁连党河南山地区新元古代拐杖山岩群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

传统认为志留系巴龙贡噶尔组广泛分布于南祁连地区,近年来在其中解体出了新元古代拐杖山岩群,对其开展锆石年龄研究对了解该地层的沉积时代、物源性质以及与邻近板块的亲缘性具有重要意义。本文选取党河南山地区拐杖山组岩群中的黑云斜长石英片岩和石英片岩,进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年并讨论其地质意义。实验结果表明:由下及上碎屑锆石样品的U-Pb测年的最大沉积年龄分别为-794Ma、-746Ma和-713Ma,表明该变质地层至少沉积于-794Ma之后,在-740Ma时期伴有火山活动,并且部分地层可能沉积于-713Ma以后,时代应划归为新元古代。样品碎屑锆石以867-700Ma年龄区间最为集中,表明全吉地块与中祁连地块的基底岩系可能作为源区为拐杖山岩群提供了碎屑物质,同时响应了Rodinia超大陆裂解事件。通过与全吉地块、中祁连地块、柴达木地块、华北板块、澳大利亚板块以及扬子板块的碎屑锆石频谱对比,南祁连地区与其周缘地块以及扬子板块在元古宙时期显示了较好的亲缘关系,但其物源主要来自全吉地块与中祁连地块,而与扬子地块关联较小。

甘肃省肃南县西水地区奥陶纪硅质岩地球化学特征及其形成环境

北祁连奥陶系阴沟群硅质岩对该地区的沉积环境和构造背景具有重要的指示意义,目前多认为其形成于大陆边缘环境。北祁连西水地区奥陶系阴沟群中的硅质岩w(SiO_2)值、Si/Al值、Al/(Al+Fe+Mn)值、Fe/Ti值、(Fe+Mn)/Ti值、w(∑REE)值等地球化学特征均指示硅质岩为热水沉积成因;Al_2O_3/(Al_2O_3+Fe_2O_3)值、U/Th值、Ti/V值、(La/Ce)_N值、δCe值指示其形成于大陆边缘环境;w(Al_2O_3)值与w(MgO)值、U/Th值、Al_2O_3/TiO_2值均反映硅质岩在形成过程中受到了陆源碎屑的影响;Al_2O_3、TiO_2、Cr、Rb、Ba、Zr质量分数特征及稀土元素配分模式表明硅质岩的形成与岛弧以及弧后盆地有关。综合分析与奥陶系硅质岩伴生的火山岩岩石组合特征以及区域构造演化背景,认为西水地区奥陶系阴沟群硅质岩应属大陆边缘背景下,其弧后盆地靠近岛弧一侧的产物。这为进一步细化研究北祁连奥陶纪沟-弧-盆体系的空间格局提供了重要的沉积学依据。

甘肃北山中泥盆世哈尔特尔德勒花岗岩体的地球化学特征及其构造意义

牛圈子哈尔特尔德勒岩体具有高硅(Si>72.2%)、高碱(AR=2.9~5.1,K2O=3.86%~5.49%,Na2O=3.04%~3.83%)和高FeOT/MgO值(3.29~13.47)、低Al_2O_3(11.48%~13.42%)、贫CaO(0.57%~2.27%)和MgO(0.14%~0.78%)、低FeO T(1.33%~2.34%)的特征,A/NK值为1.43~1.77,A/CNK值为1.35~1.4,为过铝质高钾钙碱性花岗岩。ΣREE较高,LREE略富集((La/Yb)N=4.9~16),轻重稀土元素分馏不明显,Eu负异常明显(δEu=0.12~0.21);相对富集Rb、K、Pb等大离子亲石元素,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti,Eu,并弱亏损Ta、Nb等元素;同时具有与地壳更为接近的Nb/Ta与Nd/Th值,显示了A(A2)型花岗岩的特征。LA-ICP-MS锆石定年获得哈尔特尔德勒岩体的206Pb/238U年龄为371.7±2.9 Ma,代表该岩体的形成年龄,表明其为中泥盆世岩浆活动的产物。结合区域构造演化以及与区域同时代A型花岗岩的对比显示,该岩体形成于后碰撞伸展环境。

等温挤压变形量对TiB+TiC增强钛基复合材料组织和室温力学性能的影响

塑性变形在提高原位自生非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)强度的同时可改善塑性,但高的屈强比使其变形工艺非常敏感,压缩了适合变形的工艺区间,加大了变形加工难度。为此,提出了钛基复合材料(TMCs)等温挤压方法并成功制备出强塑性匹配较好的颗粒增强TMCs,研究了挤压变形量对其微观组织演化及综合性能变化规律的影响。结果表明,挤压过程中增强体TiB晶须和TiC颗粒断裂并实现二次分布,使TMCs中增强体分布得到合理有效控制,当挤压比从7增大到10时,TiB晶须长径比明显减小,但随后趋于稳定。随着变形量增加,α相内发生连续动态再结晶,形成与片层厚度相当的沿着原始片层呈竹节排布的细小等轴晶粒。从力学性能测试结果可知,在温度较低的两相区(985℃)进行等温热挤压变形,DRTMCs强度可达1 111 MPa,延伸率为15.7%,实现了较好的强塑性匹配。

用铅强化钛合金的探讨

探讨铅在钛合金中的强化效果。由于铅和钛在密度、蒸汽压、熔点方面相差太大 ,因此带来真空熔炼含铅钛合金十分困难。因此至今尚无人对含铅钛合金的强化效果进行研究。笔者由于基本解决了这一难题 。

甘蒙北山志留纪公婆泉群火山岩的地球化学及其对岩石成因和构造环境的制约

北山早古生代火山岩发育,其中尤以志留纪火山岩出露最为广泛。本文选择对志留纪公婆泉群火山岩的地球化学特征以及Sr-Nd同位素进行系统研究。结果显示:志留纪公婆泉群火山岩除东七一山矿南样品主要落入钙碱系列外,其余各处大多数属拉斑系列。公婆泉群火山岩均表现为轻稀土富集、重稀土亏损型,伊哈托里火山岩相对于东七一山矿南、大狐狸山、四顶黑山以及双沟山北等地的火山岩而言,轻重稀土分馏程度较低。公婆泉群火山岩的大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Ba等显示一定程度的富集,高场强元素(HFSE)如Ta、Nb、Ti等相对亏损(尤其是伊哈托里火山岩),显示了与俯冲有关的火山岩特征。样品的εNd(t)值较高且集中,均为正值,而(^(87)Sr/^(86)Sr)t值则较低(0.70340~0.70519),部分样品Sr同位素比值明显增高的主要原因是源区中俯冲洋壳变质脱水流体的加入。研究表明北山志留纪公婆泉群火山岩的岩浆源区应为受俯冲洋壳板片沉积物流体及板片熔体双重交代的楔形亏损地幔源区。结合区域构造演化分析,认为北山北部伊哈托里火山岩与北山中部火山岩的构造环境存在明显差异,前者形成于岛弧环境,后者则形成于大陆边缘弧。

黔北务正道地区铝土矿稀土元素地球化学特征

选取新模向斜的一个钻孔剖面,对铝土矿的矿物组成及稀土元素地球化学特征进行了研究。铝土矿矿石矿物以一水硬铝石为主,另有少量一水软铝石。其次为高岭石、绿泥石等黏土矿物,以及少量重矿物。此外,在含矿岩系近底部还发现有富集Ce元素的矿物氟菱钙铈矿[Ce2Ca(CO3)3F2]。从剖面顶部至底部,铝土矿中稀土元素含量呈逐渐增加的趋势,且稀土元素参数LaN/YbN、LaN/SmN和GdN/YbN的数值均随深度逐渐增大。说明从剖面顶部至底部,稀土元素的淋滤迁出逐渐减弱,且稀土元素间存在一定的分异。稀土元素间的分异可能由不同的含稀土元素矿物抗风化淋滤差异所致。铝土矿稀土元素配分模式表现为LREE明显富集、MREE中等-弱富集、HREE相对平坦的特征,且具有明显的正Ce异常。δCe异常值随深度增加逐渐减小,接近含矿岩系底部,δCe异常值再次增大。含矿岩系上部的Ce异常是由氧化条件下Ce3+向Ce4+转变并形成方铈矿(CeO2)所致。随着深度的增加,含矿岩系的氧化性逐渐减弱,从而δCe异常值逐渐减小。接近含矿岩系底部,由于氟菱钙铈矿[Ce2Ca(CO3)3F2]的形成,导致δCe异常值再次增大。氟菱钙铈矿的沉淀可通过氟化物络合物(CeF2+或CeCO3F0)与Ca2+和HCO3-发生反应来完成。

北山造山带古生代蛇绿混杂岩研究现状及进展

蛇绿混杂岩带作为造山带最重要的组成部分之一,其形成和就位过程与区域造山事件密切相关。通过系统梳理北山造山带蛇绿混杂岩的研究现状及存在问题,认为在北山造山带内卷入的4条蛇绿混杂岩带中,红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带为形成时代最古老的蛇绿岩,代表了北山洋盆最早于早寒武世即已开启,北山地区发育的洋盆最晚可能于二叠纪闭合,构造属性研究表明,已发现的各蛇绿混杂岩带单独作为一级构造单元划分的证据依然不足。以客观表达目标地质体为主的北山各蛇绿岩带的地质调查程度制约了蛇绿岩的识别、形成、就位时代、各洋盆之间演化关系及构造属性等问题的研究,建议未来区内的深入研究及解决热点问题时应采取如下关键手段:开展各蛇绿混杂岩带大比例尺的精细基础地质调查工作。

黔北务正道地区铝土矿形成环境的古盐度识别

通过对黔北务川—正安—道真铝土矿中的B、Sr、Ba、V、Zr及其生物标志化合物的分析,对务正道地区铝土矿沉积环境的古盐度进行了研究。结果表明,铝土矿的沉积受到海洋环境的影响,主要形成于半咸水-淡水环境中。沉积环境为半封闭海湾,海侵使成矿区低盐度水体变为半咸水或咸水,随后陆地淡水输入等淡化作用将半咸水或咸水淡化,淡化的程度与范围取决于淡化时间的长短,经淡化后的水体在下一轮海侵中再次被咸化,水体的古盐度随海平面升降在淡水-咸水之间循环。

黔北务正道地区铝土矿沉积特征及分布规律

通过对黔北务正道地区铝土矿矿石的结构特征、空间分布、古地理资料综合研究认为:不同自然类型的铝土矿指示不同的沉积环境,致密状与半土状铝土矿的沉积过程与黏土岩类似,形成于半封闭海湾的低能环境,碎屑状与豆鲕状铝土矿形成于相对高能的滨岸湿地环境。铝土矿的空间分布与粒级有关,碎屑状与豆鲕状铝土矿围绕半封闭海湾分布,在南部新模向斜、张家院向斜、安厂向斜一线占较大优势。致密状铝土矿在全区广泛分布,由南向西北方向,致密状与半土状铝土矿所占比重皆增加。铝土矿沉积后,受到淋滤作用影响,促使矿石品质变好。

鄂尔多斯盆地东北部下侏罗统富县组底部石英砂岩成因与物源

鄂尔多斯盆地东北部富县组底部发育一套石英砂岩,对其形成原因存在不同的认识。为了查明石英砂岩的成因及其物质来源,利用沉积学、岩石学、岩石地球化学等方法进行了研究。结果表明,富县组石英砂岩具有吉尔伯特型三角洲典型的“三层结构”,属湖泊扇三角洲相。石英砂岩的矿物组成以石英和高岭石占绝对优势,石英多为单晶石英,高岭石呈碎片状和折扇状,可能为原始沉积时带入。碎屑组分与岩石地球化学结果显示,其物源为盆地内部隆起提供的富石英质沉积岩。结合区域地质背景,推断印支期延长组顶部长石砂岩风化蚀变形成的富含石英与高岭石的源区物质是富县组底部石英砂岩形成的关键,此类型石英砂岩的形成与不整合面上强烈的风化剥蚀作用有关,且与高岭石土矿床紧密伴生,有可能作为识别不整合面存在的新证据。

加工工艺对Ti5553合金等温锻件力学性能和显微组织的影响

主要研究加工工艺对不同成分的Ti5553合金等温锻件力学性能和显微组织的影响,并讨论了未来新型航空部件对该类型高强度和高断裂韧性钛合金材料的需求。结果表明,不同的加工工艺可使Ti5553合金能获得不同级别的力学性能。