海南岛抱板杂岩记录的多期构造热事件:锆石和独居石U-Pb年代学的制约

抱板杂岩(抱板群)是海南岛目前已发现的最古老前寒武纪结晶基底,记录了多期构造热事件,是研究海南岛大地构造属性的重要窗口。本文通过对海南岛冲卒岭地区抱板杂岩变质沉积岩、变质基性岩和伟晶岩脉的锆石和独居石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,来确定抱板杂岩所经历的多期构造热事件及其所代表的构造意义。研究结果显示,抱板杂岩主要由中元古代变质沉积岩、花岗质片麻岩和变质基性岩组成,经历了中元古代晚期-新元古代早期(1.3~0.9Ga)、早古生代(470~440Ma)、三叠纪(~230Ma)等多期构造热事件的改造。中元古代晚期-新元古代早期构造热事件与罗迪尼亚超大陆的汇聚有关;早古生代构造热事件与东冈瓦纳古陆北缘的增生造山作用有关;三叠纪构造热事件是印支陆块与华南陆块碰撞拼合的远程响应。综合上述研究成果和区域对比分析,认为海南岛与印支陆块具有相似的前寒武纪结晶基底和多期构造热事件的记录,表明二者具有明显的亲缘关系。

华北克拉通东北缘改造:来自吉林辉南地区构造热事件的古地磁记录

华北克拉通东北缘处于构造运动活跃地区,古地磁研究可为构造演化和岩浆热事件提供依据。笔者在吉林辉南地区中寒武统32个采点共采集246块样品进行了岩石学、岩石磁学及系统热退磁实验。古地磁实验表明,徐庄组砂质泥岩主要磁性矿物是赤铁矿和磁铁矿,张夏组灰岩主要磁性矿物是颗粒较小的磁铁矿和黄铁矿,且均发生了重磁化,并记录了稳定的中温分量,前者中温分量地理坐标平均方向为D/I=10.9°/50.8°,α_(95)=11.7°,对应的极位置为76°N,264.6°E,A_(95)=13°,与早白垩世岩浆活动记录的古地磁极位置一致;后者中温分量地理坐标平均方向为D/I=29.1°/59.0°,α_(95)=6.5°,对应的极位置为68°N,213.7°E,A_(95)=8.4°,与第四纪火山岩记录的古地磁极位置一致。综合区域地质背景分析,早白垩世—第四纪,吉林辉南及邻区古地磁记录的2次较为强烈的构造热事件,以及因敦化-密山断裂带左旋走滑运动造成的北向运移形成的古纬度差,一定程度上对华北克拉通东北缘起到双重改造作用。

中国夏季复合干热事件的时空演变规律及其与气候模态的关系

在全球变暖的背景下,复合干热事件即干旱和高温同时发生的频率、强度和范围不断增加,造成了严重的自然灾害和社会经济损失。然而,在中国这样一个气候和地形条件复杂的区域,复合干热事件的演变特征尚不清晰,其背后的潜在驱动机制也有待研究。为了更好地理解和应对复合干热事件,基于标准化干热指数(Standardized Dry and Hot Index,SDHI)研究了1961-2015年中国夏季复合干热事件的时空变化规律,对比分析了不同地区复合干热事件的频率和强度变化,并通过小波相干和多元线性回归等相关性分析方法探究了复合干热事件与同期大尺度气候模态之间的关系。研究结果表明:中国夏季复合干热事件的频率和强度均呈现出增加趋势,气温升高主导了复合干热事件严重程度的增加;厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)和大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)与SDHI主要呈负相关关系,而太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)与SDHI主要呈正相关关系;东北、华南和西南地区的复合干热事件受AMO影响明显,而西北和华北地区的复合干热事件主要受NAO影响;除华东和华中地区以外,4个气候模态的协同作用对复合干热事件的贡献率均超过了15%。研究结果可为应对气候变化,提高灾害防御能力,降低风险损失提供重要参考和科学依据。

利用有限元热应力计算方法对热事件月震成因的探讨

在前人工作的基础上,考虑月表向内吸收的太阳光照热量和向外释放的月球热辐射热量,以及与温度、深度相关的月壤热力学参数的非线性,开发了适合研究月壤温度、变形和热应力时空演化的热弹性耦合有限元并行程序,利用4组有限元模型研究不同的月壤特征厚度对月表温度、变形和热应力时空演化的影响。计算结果表明,月表月壤温度呈现1个月球日(29.5个地球日)的周期性变化,赤道月表的温度在100~385 K之间变化,变化幅度随深度增加指数衰减,影响深度约达50 cm。温度的周期性变化引起月表垂直位移也呈现上升和下降的周期性变化,以及月表水平正应力的挤压和拉张的周期性变化。总体而言,水平应力白昼是挤压,夜晚是拉张,其中拉应力增长速率最快的时刻是18:00,拉应力最大的时刻是06:00。月壤特征厚度对温度、水平正应力的时空分布的影响较大。热应力的量级有可能达到月表岩土抗张强度,张应力增长最快和幅值最大时段与观测到的月球浅表热事件发生的早晚频度较高相吻合。

复合干热事件阈值划分及驱动因素分析

本研究立足现有复合干热事件文献,从其阈值划分和驱动因素方面,分析当前复合干热事件领域的研究成果和局限性,研究表明:目前基于历史数据对复合干热事件阈值、相关性、危险性分析方面的分析结果较多,但对不同空间尺度和时间尺度的事件定义方式尚难统一,而基于日尺度模式模拟数据的分析尚不完善,即对未来复合干热事件的预测分析还需要进一步的探究。

青藏高原复合干热事件及其对植被的影响

基于Copula函数联合标准化降水指数(SPI)和标准化地表温度指数(SLTI),构建了复合干热事件指数(CDHI)用于评价青藏高原复合干热事件,分析了2000—2019年夏季干旱和高温的时空变化特征,探究了降水和地表温度对复合干热事件的相对贡献度及不同植被对复合干热事件的响应程度。结果表明:SPI与SLTI拟合效果最好的函数为Gaussian Copula函数,CDHI与标准化增强型植被指数(SEVI)拟合效果最好的函数也为Gaussian Copula函数;青藏高原夏季干热情况有轻微加重的趋势,4种植被类型中草地和林地的干热情况加重,干热情况在空间上呈现北部减缓、南部加重的趋势;SLTI持续增大是复合干热事件严重程度加重的主要原因,农田的SPI、SLTI对CDHI变化的相对贡献度差值最大,分别为0.71和0.29;东北部的植被生长易受复合干热事件影响,农田对复合干热事件最为敏感。

塔里木盆地东南缘(阿尔金山)“变质基底”记录的多期构造热事件:锆石U-Pb年代学的制约

塔里木盆地东南缘的阿尔金山被认为是塔里木克拉通变质基底的主要出露地区之一。本文通过阿尔金山北坡不整合在太古代-古元古代变质基底之上的安南坝群中的碎屑岩和中南阿尔金中深变质岩石(原定为阿尔金岩群)的锆石U-Pb年代学研究,来确定塔里木盆地东南缘变质基底的性质及所经历的多期构造热历史。研究结果显示,塔里木盆地东南缘的安南坝群中含砾砂岩的碎屑锆石年龄集中在1.92Ga左右,少量在2.0～2.4Ga,表明其碎屑物质主要来源于下伏的太古代-早元古代米兰岩群和相关的深成侵入体。在中阿尔金地块和南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的深变质岩石中,锆石U-Pb年代学数据表明其记录有新元古代早期(920～940Ma)、新元古代晚期(760Ma左右)和早古生代(450～500Ma)三期构造热事件,新元古代早期的构造热事件与塔里木(或晋宁)造山作用有关,它普遍存在于塔里木盆地周缘的和南中国地块(扬子克拉通)的变质基底岩石中,与Rodinia超级大陆汇聚相关;新元古代晚期的构造热事件也同样广泛存在于塔里木盆地周缘和扬子克拉通之中,被认为与Rodinia超大陆的裂解作用有关。因此,在新元古代时期,阿尔金的地质演化历史与扬子克拉通非常相似,而与华北则有很大的不同,锆石U-Pb测定还表明中南阿尔金的深变质岩石普遍遭受了早古生代的变质作用的改造,显示它们普遍卷入了早古生代的碰撞造山事件之中,成为早古生代碰撞造山带的组成部分。

燕山期构造热事件对太原西山煤层气高产富集影响

太原西山煤田是位于沁水盆地西北侧的一个石炭—二叠系煤田,在燕山期发生的岩浆侵入事件在该 煤田形成了异常的古地热场,使煤级在短暂地质时限内迅速增高。该煤田煤层经历了两次生气过程,在第二次生 烃过程中完成了主要生气历程,构造热事件大大提高了煤层生气量,从而给煤层气的富集创造了有利气源条件;同 时中生代地热场具有大地热流量高和瞬时性的特点,形成了大量岩浆诱发成因的煤层割理,提高了煤层的渗透率, 使该地区煤层气资源具有很大的勘探潜力。

阿拉善变质基底古元古代晚期的构造热事件

阿拉善地块可分为太古宙的叠布斯格杂岩(岩群)、古元古代的巴彦乌拉山杂岩(岩组)和古-中元古代的阿拉善杂岩(岩群)、波罗斯坦庙片麻杂岩和毕级格台片麻杂岩。太古宙的叠布斯格岩群和片麻岩中的锆石记录了1926Ma和1802Ma的变质事件年龄,角闪石记录了1918Ma的变质事件年龄,斜长石记录了1722Ma的冷却年龄。同时,在波罗斯坦庙变形的片麻状杂岩中的锆石记录了1839Ma的岩浆事件年龄。该区古元古代晚期的构造热事件,可初步将划分为2000～1900Ma的早期事件和1850～1800Ma的晚期事件,并在时间和特点上与大青山-集宁-大同一带变质地体中广泛发育古元古代晚期的岩浆-变质事件非常相似,进而表明,华北克拉通西部陆块中的古元古代晚期造山带(孔兹岩带)向西可延伸到阿拉善东部地区。

沁水盆地中生代构造热事件发生时期的确定

对沁水盆地构造变动、古地热梯度、古大地热流、裂变径迹年龄、岩浆活动及热液活动等分析资料研究表明,沁水盆地在中生代晚期存在一期强烈的构造热事件,主要发生在距今100～150Ma,主峰值为130～140Ma.沁水盆地石炭系-二叠系煤层热演化程度主要受中生代晚期异常地温场控制,在此基础上,深成变质作用和区域岩浆热变质作用是造成沁水盆地石炭系-二叠系煤层变质程度分带性及差异性的原因.沁水盆地构造热事件的存在及发生时间的确定表明,华北地台中生代以来岩石圈减薄的西界至少可推到沁水盆地以西地区.沁水盆地石炭系-二叠系煤层生烃高峰期受中生代晚期构造热事件控制,煤层生烃高峰期在晚侏罗世-早白垩世,新生代中新世以来发生大规模抬升冷却,地层温度降低,石炭系-二叠系煤层生烃过程停止.

区域构造热事件对高煤阶煤层气富集的控制

中国高煤阶含煤盆地经历了多期构造活动影响，使高煤阶煤层气藏具有其独特的复杂性。通过对沁水盆地高煤阶煤层气藏的实例进行剖析，从煤层的热演化程度，煤系地层的方解石脉、石英脉体中的包裹体温度和压力，磷灰石、锆石的裂变径迹古地温分析，中生代火成岩的同位素年龄，岩浆活动产生的大地热流值方面证明了构造热事件的存在。结合煤岩的热解实验分析发现，构造热事件过程中产生的高温、高压的环境促使煤层的生烃，提高了煤层的吸附能力，使沁水盆地煤层的含气量比美国同期形成的黑勇士盆地煤层含气量高5～13m^3／t，岩浆侵入产生的温度变化是沁水盆地煤层气含气量欠饱和的原因之一，高温高压的地层环境改善了煤层的物性。

沁水盆地中生代晚期构造热事件

在沁水盆地中，通过镜质体反射率、包裹体测温和裂变径迹等方法恢复得到的古地温和古地温梯度有较好的一致性。沁参１井的古地温梯度达每百米４７３～６１０℃，古大地热流在８２～１０６ｍＷ／ｍ２之间。这样高的古地温梯度肯定与构造热事件有关。经分析，沁水盆地Ｒｏ值在纵向剖面不存在错断现象，在平面分布上与中生代晚期的盆地形态相一致，并且Ｒｏ高值分布区与岩浆活动有关；盆地内岩体同位素年龄大都在９５３４～１６６４５Ｍａ之间，周边地区岩浆活动带中的５００多个同位素年龄的最大丰度值也介于１２４～１５３Ｍａ之间。这些都说明这次构造热事件发生在晚侏罗世至早白垩世。

甘肃北山地区同位素定年与构造岩浆热事件

在面积约100000Km^2的甘肃北山地区,共搜集同位素年龄数据216个,其中22个是本次测定的。依据这些资料做了年龄频谱图和地质环境一岩浆热事件综合示意图,从这些结果中可以得出以下看法:1.哈萨克斯坦板块的东端前寒武纪褶皱基底以微大陆的形式延入了本区,即本区有两大构造单元—塔里木板块和哈萨克斯坦板块。2.虽然有30多属燕山期的表现年龄,但从年龄频谱的骤然下落和野外复查表明,这些是后期岩脉和矿脉的年龄,而不是大规模岩浆活动的记录,即本区没有燕山期的大规模的岩浆活动。3.从加里东到印支期的每一构造岩浆旋回中,岩浆活动似有滞后现象,甚至延至下一个旋回,很可能这种滞后具有普遍意义。4.在每一构造单元内,大陆边缘区、过渡壳区和海洋区的喷发、侵入及变质作用也不尽相同。海洋区内喷发作用强于侵入和变质作用,而大陆边缘区侵入作用强于变质和喷发作用。

胶东望儿山金矿床构造-热事件时序:野外地质证据

望儿山金矿床是位于山东招远-莱州金矿区西部焦家金矿田内的一个大型金矿床,矿区内断裂构造发育,总体走向为NNE-NE,其控制了矿区蚀变带的展布;矿床由石英脉型矿体和蚀变岩型矿体组成,两者均严格受断裂构造的控制。通过对望儿山金矿床的野外地质考察,根据野外观察到的构造性质、切割关系以及地质体的穿插关系认为矿区内构造-热事件时序为:①黑云母花岗岩→②花岗伟晶岩脉→③早期钾长花岗岩脉→④近EW向右行正断层和煌斑岩脉→⑤主干断裂(F1、F5、F5’)、黑云母花岗岩的热液蚀变和晚期钾长花岗岩脉→⑥近SN向逆断层、NE向平行正断层系和石英硫化物脉→⑦NW和NE向成矿后断裂以及F1、F5、F5’断裂发生左行逆断;成矿时序为:①花岗伟晶岩脉成矿→②钾长花岗岩脉成矿→③蚀变岩型矿体形成→④石英脉型矿体形成。

中天山东段中元古代晚期—古生代构造-热事件:SHRIMP锆石年代学证据

星星峡杂岩是中天山构造带东段出露的最老岩石,主要岩性为斜长角闪岩和各种副变质岩,并被中—新元古代花岗片麻岩和古生代片麻岩所侵位。文中利用SHRIMP定年方法,对星星峡杂岩的一个片岩和侵入其中的一个花岗片麻岩样品进行了锆石U-Pb测年。其中片岩样品中的碎屑锆石给出1800、1530和1200Ma3组大约年龄,表明其源区不仅包括古元古代和中元古代早期还含有中元古代晚期的地壳物质。在这些碎屑锆石中,最年轻的年龄为(1189±65)Ma,与该区中元古代大约1200Ma岛弧岩浆活动相近,可代表其沉积时的最大年龄。同时获得约910和470Ma的两组较年轻年龄;前者解释为变质年龄,后者为岩浆扰动年龄,与花岗质片麻岩样品的侵位时代相一致。中天山构造带东段的中元古代晚期岩浆(大约1200Ma)和变质作用(大约910Ma)的发生时间与华南、南极洲东部、澳大利亚南部和北美西南部所报道的格林维尔期增生-造山事件在时间上接近,表明中天山构造带东段与Rodinia超大陆的汇聚过程密切相关。

青藏高原北部中—新生代构造-热事件:来自柴西碎屑磷灰石裂变径迹的制约

柴西地区堆积了巨厚的新生界,不仅赋存有青海油田,且因紧邻阿尔金断裂和昆北断裂而蕴藏丰富的盆山耦合信息。对碎屑磷灰石的裂变径迹测试结果进行分析研究后认为,自渐新世以来,研究区经历了早期(32～3Ma或4Ma)的压陷-抬升和晚期(<3Ma或4Ma)的快速整体挤压-隆升2个时期。进一步的分析表明:柴西及其周缘山地从晚白垩世以来发生多阶段构造-热演化过程,即晚中生代(116～68Ma)、中生代—新生代之交(约68～62Ma)、始新世早中期(54～44Ma)、始新世晚期(约36Ma)、渐新世早期(约30Ma)、中新世(约22、16、12Ma)以及晚新生代(3Ma或4Ma、约1Ma)等阶段;同时揭示,在约28.4、19.52、14.21、8.76Ma时仅发生快速抬升,而在约30、21.8、16.38、7.38Ma时发生了强烈的挤压、盆缘掀斜、抬升剥蚀,对应于柴西地区逆冲断裂的多次逆冲叠覆活动。

山东胶东矿集区燕山期构造热事件与金矿成矿耦合探讨

中生代胶东地区有2次重要的碰撞造山事件,印支造山作用主要表现为扬子板块向华北板块俯冲,形成苏鲁高压—超高压变质带,同造山花岗岩及后造山高碱正长岩;燕山造山作用的大陆动力学环境起源于中亚-特提斯构造域向滨太平洋构造域转化和太平洋板块的俯冲,在胶东地区表现为3次造山和2次伸展。本文基于汇集的71个SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄,并参考前人已有划分方案,提出胶东地区燕山期花岗岩年代格架:160～150Ma玲珑-昆嵛山花岗岩侵位,130～126Ma郭家岭花岗闪长岩形成,120～110Ma伟德山花岗闪长岩-花岗岩侵位,110～100Ma崂山A型晶洞过碱性碱长花岗岩侵位,代表燕山运动的结束;区内3期金矿成矿事件(150Ma、120～110Ma和100Ma～90Ma)则与玲珑、郭家岭和伟德山岩体的构造-岩浆热事件相耦合。胶东地区构造-岩浆事件和金矿成矿作用受控于特提斯、古亚洲洋和太平洋3大构造域的相互作用,金矿形成的动力学背景是中生代构造体制转折和岩石圈减薄,起因与太平洋板块向华北板块的俯冲机制有关。

岩浆热事件对煤层变质程度和吸附-解吸特性的影响

为研究岩浆侵入热事件对煤层变质程度和吸附-解吸特性的作用机制,采用理论分析、实验室测定和现场验证的方法,对比分析了淮北矿区海孜井田岩浆岩侵入区和邻近临涣井田未受岩浆影响的煤层多元物性参数变化规律和孔隙特征,系统研究了采集煤样的等温吸附与吸附平衡条件下瓦斯解吸过程,揭示了岩浆岩床下伏煤层瓦斯赋存特征。结果表明：海孜井田岩浆热演化作用使煤层变质程度显著增加,煤层挥发分降低,岩浆岩覆盖区域煤层的最大镜质组反射率梯度为0.53%/100 m,远大于深成变质作用。岩浆热演化区孔径0.4~0.7 nm之间的微孔极为发育,其发育程度是未受岩浆岩覆盖区煤样的数倍,且越靠近岩浆岩的煤层,微孔发育程度越明显。岩浆热演化区内煤体的吸附能力增强,吸附瓦斯量增大,煤体的瓦斯放散初速度变大,初期解吸速度快且解吸总量大。由于岩浆岩床对下伏煤层的热变质和封存作用,易造成下伏各煤层的瓦斯压力和瓦斯含量增高,煤层的突出危险性增加。

胶北～2.5Ga岩浆热事件的锆石Hf同位素特征及其对地壳演化的指示意义

位于华北克拉通东缘的胶北地体,被普遍认为是胶-辽-吉带的西南组成部分,经历了多期岩浆-变质热事件,而晚太古宙末期约2.5Ga的岩浆事件是该区最强的岩浆事件;为了确定该期岩浆热事件的性质,本文选取2件形成于约2.5Ga的英云闪长质片麻岩及花岗质片麻岩开展锆石Hf同位素测试分析;总计69个锆石Hf同位素分析点的结果显示,它们均具有正的εHf(t)值,在10.71到3.0之间,平均为6.02,两阶段锆石Hf模式年龄主要分布于2.6～2.9Ga之间,平均为2747Ma,明显大于锆石的207Pb/206Pb年龄,表明约2.5Ga的TTG及花岗质片麻岩主要源于2.6～2.9Ga新生地壳的重熔或再造;另外,一些锆石具有极正的εHf(t)值,它们的锆石Hf模式年龄与U-Pb年龄相近,这暗示在约2.5Ga有亏损地幔物质加入地壳,并发生了即时重熔;根据本次研究获得的锆石Hf同位素数据,结合前人的Nd同位素结果,我们认为胶北地体内约2.5Ga的岩浆活动可能主要表现为与地幔岩浆低侵作用有关的新生地壳的重熔或再造,约2.9Ga和2.7～2.8Ga是胶北地体地壳生长的两个时期,并且与华北克拉通大部分地区一样,2.7～2.8Ga是胶北地体新生地壳形成最重要的时期。

煤化作用与构造-热事件的耦合效应研究——盆地动力学过程的地质记录

煤是一种对温度、压力等地质环境因素特别敏感的有机岩。煤化作用实质上是煤与外界进行能量和物质交换的一个开放系统。地质历史演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤发生一系列物理、化学、结构和构造变化,煤中有机组分和无机组分在各种地质营力作用下迁移、分异和改造,从而影响煤层现今赋存状况、煤化程度和煤质特征,在一定程度上记录了沉积盆地动力学过程的地质信息。文中介绍了国内外在煤化作用与构造-热事件的耦合效应方面的研究进展,讨论了存在的问题,提出了重点研究课题。