内蒙古西乌珠穆沁旗地区中生代中酸性火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄和地球化学特征

西乌旗地区处于大兴安岭南部,广泛分布中生代火山岩。中生代火山岩中性岩组SHRIMP锆石U-Pb年龄为163Ma±2Ma,为岩浆上侵结晶的年龄;研究区南区下营子地区查干诺尔组流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为144.2Ma±1.4Ma,表明西乌旗地区晚中生代火山岩形成时代为晚侏罗世—早白垩世。在TAS图中,中性岩样品数据点落入粗面岩区,属碱性岩系列,REE分馏明显,LILE富集,Nb、Ta等元素亏损,Eu异常不明显,具有正高εNd(t)值,推断粗面岩是由地幔的碱性、过碱性岩浆经过分离结晶过程形成的;流纹岩属高钾钙碱性岩系列,REE分馏明显,部分LILE富集,Ba、Sr和HFSE强烈亏损,推测该岩石由相对较浅的中下地壳物质部分熔融形成并具有A2型花岗岩的特征。综合研究并结合前人的资料,认为从晚侏罗世(163Ma)开始,西乌旗所在大兴安岭地区已经处于伸展构造环境。

柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹，了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化，从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟，得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745～790℃，大于2．8～3．0GPa（M1），后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670～770℃，1．6～2．2GPa，M2），与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征，而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征，二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明．锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的，而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。

内蒙古大青山基底晚中生代以来的差异隆升-剥蚀过程及其构造意义——来自磷灰石裂变径迹低温热年代学的约束

地形地貌和沉积学研究表明,在内蒙古大青山地区发生过早白垩世晚期、晚白垩世和新生代三期隆升-剥蚀事件,但在大青山北部前寒武纪基底岩石中,磷灰石裂变径迹研究仅识别出晚白垩世早期和中新世以来等两期隆升-剥蚀事件。为了探讨大青山南部晚中生代以来的隆升-剥蚀过程,本文报道了6件古元古代花岗岩样品的AFT结果。这6件样品的最大高差约700m,AFT年龄介于119±8~79±5Ma之间,AFT年龄与高程之间无显著关联。平均封闭径迹长度在13.2±2.2~11.8±1.8μm之间,呈单峰负偏斜的分布特征。热史模拟结果显示,晚中生代以来,大青山南部基底岩石的隆升-剥蚀过程中存在3期重要事件:早白垩世晚期(约120~110Ma)、晚白垩世早期(约100~90Ma)和新生代以来(约34~15Ma以来)。结合区域构造、沉积和地形地貌资料,并对比南部和北部基底岩石样品的AFT结果,早白垩世晚期(约120~110Ma)事件时间上与韧性剪切带的隆升-剥蚀过程相当,很可能具有相同的构造成因;晚白垩世早期(约100~90Ma)事件很可能是阴山-燕山陆内造山带整体隆升-剥蚀的结果;新生代以来(约34~15Ma以来)的事件很可能反映了南侧山前正断层的活动,且南部基底新生代以来的隆升-剥蚀事件很可能稍早于北部基底,暗示北侧山前正断层启动时间稍晚于南侧山前正断层。通过对比分析北山、北大山、狼山、内蒙古高原中部、燕山及大兴安岭等地的资料,大青山早白垩世晚期快速隆升-剥蚀事件很可能主要与蒙古-鄂霍茨克洋闭合造山后的垮塌有关;晚白垩世早期快速隆升-剥蚀事件很可能受太平洋板块俯冲的影响所致;而新生代以来的快速隆升-剥蚀事件则是印度-欧亚板块碰撞的远程效应。

南蒙古巴音苏赫图矿区英安岩地球化学特征及其构造意义

在南蒙古巴音苏赫图矿区古生代地层中新发现一套火山岩,其Rb-Sr同位素年龄为409±19Ma,与前人划分的地层年代(志留纪-泥盆纪)较吻合。英安岩的SiO_2含量为63.23%~73.36%,Al_2O_3含量为10.25%~15.56%。英安岩轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,具有较强的负Eu异常。岩石学和地球化学综合研究表明,该套火山岩基本同期同源演化,且岩性变化较小,以流纹岩-英安岩类为主。根据钾含量,该套火山岩为中钾钙碱性系列。英安岩落在靠近盆岭构造域的位置,显示出略亏损的特征,与原始地幔PM端元接近。推测该套火山岩形成于古亚洲洋闭合过程中的岛弧环境,表明火山岩形成时古亚洲洋可能还没有闭合。

藏南错那淡色花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄、岩石地球化学及其地质意义

藏南错那淡色花岗岩位于喜马拉雅造山带的东部。对其进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年,结果显示,结晶年龄为17.7±0.3Ma,代表中新世的地壳深熔作用。淡色花岗岩样品具有高的Si O2(74.46%~75.57%)、Al2O3(14.07%~14.64%)和K2O(4.19%~4.85%)含量,高的K2O/Na2O值(1.09~1.31)和A/CNK值(1.15~1.25),富集Rb、Th和U,亏损Ba、Nb、Sr、Zr等元素,显示高的Rb/Sr值(17.75~29.50)和强烈的负Eu异常(δEu=0.18~0.26),属于壳源成因的高钾钙碱性过铝质S型花岗岩。样品具有高的Isr值(0.78982~0.79276)和低的εNd(t)值(-19.5^-18.2),可与大喜马拉雅结晶杂岩(GHC)中的变泥质岩对比,暗示其来自变泥质岩的部分熔融。样品的Isr值较高,而Sr浓度较低,且随着Ba浓度的增加,Rb/Sr值逐渐降低,表明淡色花岗岩是无水条件下白云母部分熔融的产物,部分熔融可能与藏南拆离系(STDS)伸展拆离导致的构造减压有关。错那淡色花岗岩的形成反映了地壳伸展减薄背景下,构造减压导致的中下地壳中含水矿物脱水熔融,并沿STDS上升侵位的动力学过程。

黔北下寒武统黑色岩系的沉积环境与地球化学响应

下寒武统黑色岩系在我国华北、华南及塔里木盆地等广泛发育,但富有机质泥页岩的分布特征及其控制因素未有定论。本文对黔北地区下寒武统牛蹄塘组(及同时期地层)不同沉积相带典型剖面中的富有机质泥页岩及其上下层位进行了地球化学分析,识别出寒武纪早期不同沉积相带氧化还原环境的明显差异。台内凹陷相主要岩性为黑色页岩,底部为不等厚的薄层磷块岩和硅质岩或硅磷质结核,沉积的黑色页岩厚度大,有机质丰度高,V、Ni、Mo、U等微量元素显著富集,反映了贫氧-缺氧环境,以及短暂动态的硫化环境,Mo/TOC反映了其为局限盆地特征;上斜坡相为贫氧到氧化的沉积环境,但更多地是表现为氧化的沉积环境,其中牛蹄塘期存在局部的硫化环境,沉积的黑色页岩厚度小,但有机质丰度最高,V、Ni、Mo、U等微量元素的富集程度较低;盆地相为黑色硅质岩与富有机质的黑色硅质页岩间互沉积,同期沉积厚度较小,有机质丰度相对较低,V和U的富集程度大于台内凹陷相,而Ni和Mo的富集程度则低于台内凹陷相,指示了缺氧环境,期间伴随有贫氧和短暂的氧化环境存在,且可能存在局部的硫化环境,Mo/TOC反映了中等的局限程度。总的来说,黔北下寒武统黑色岩系的有机质丰度、厚度以及微量元素富集程度等特征主要受控于不同的氧化还原环境。

江西卧龙谷花岗岩和铜厂花岗闪长斑岩的地球化学特征及成因——对赣东北地区铜矿成矿地质背景的制约

赣东北地区是江南造山带东北段重要的多金属成矿区。卧龙谷花岗岩体是典型的非铜矿成矿花岗岩体,由二长花岗岩组成,其LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析揭示其岩浆结晶年龄为133 Ma±1Ma,形成于早白垩世。这些岩石表现出高的初始87Sr/86Sr比值(0.716079-0.719392)和较低的εNd(t)(-6.51--5.14)值,指示其岩浆起源于壳源变质沉积岩部分熔融。铜厂花岗闪长斑岩体是典型的铜矿成矿花岗岩体,主要由花岗闪长斑岩组成,形成于中侏罗世(171Ma±3Ma),表现出很低的初始87Sr/86Sr比值(0.704403-0.704475)、较高的εNd(t)(-1.14-+1.80)和高的Mg#值(28-53),指示铜厂花岗闪长斑岩体可能为俯冲板片和俯冲沉积物部分熔融的产物,并受到幔源物质污染。通过非铜矿成矿卧龙谷花岗岩和成矿的铜厂花岗闪长斑岩的对比,分析中生代花岗质岩浆作用对成矿地质背景的制约,为区域斑岩型铜矿找矿提供找矿标志和基础地质背景资料。

皮羌走滑断裂控制构造裂缝发育的力学机制模拟

在深入探讨皮羌走滑断裂对构造裂缝控制作用的基础上,应用ANSYS有限元方法,模拟区域差应力、走滑断裂宽度和走向等因素影响下构造裂缝分布发育的规律。模拟结果表明,构造裂缝带宽随区域差应力增大呈线性增大,随断裂带宽度增大呈线性减小,随断裂走向与区域差应力夹角增大呈线性减小;施加的区域差应力值是影响构造裂缝发育的主要因素。

天然黑钨矿可见光催化活性的实验研究

天然半导体矿物具有优良的日光催化特性。本研究选取天然钨酸盐作为研究对象,对武鸣、栗木、崇义3个不同矿区的天然黑钨矿进行了矿物学及光催化实验探究。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针微区分析对天然样品的结构与成分进行分析,鉴定其主要矿物相为黑钨矿(Fe,Mn)[WO4],从武鸣、栗木到崇义矿区,Fe/Mn摩尔分数比从7.1、0.9到0.3依次降低。利用紫外可见漫反射测得武鸣、栗木、崇义地区样品禁带宽度分别为1.5、1.6和1.7eV,说明其具有良好的可见光响应。在pH为7的条件下用质量浓度为1g/L的样品对5mg/L的有机染料亚甲基蓝(MB)进行光催化实验(含0.01mol/L H2O2 ),结果表明武鸣地区黑钨矿实验组降解MB的效果最佳,3h后其效率分别是栗木、崇义地区样品的1.1倍和1.6倍。电子顺磁共振谱检测结果显示,反应过程中均产生氧化性羟自由基(·OH),其中效果最好的武鸣黑钨矿产生的·OH信号更强;不同自由基捕获实验证明·OH在光催化反应过程中起主要作用。进一步选取武鸣黑钨矿开展光催化降解机制研究,实验结果显示:光照下黑钨矿与H2O2共存的实验组对MB的脱色降解率可达99%(3h),只有黑钨矿的对照组降解7%的MB,只有H2O2 的对照组降解31%的MB;黑暗条件下,同时添加黑钨矿与H2O2的对照组对MB的去除率为34%。不同H2O2 浓度条件下黑钨矿降解MB符合准一级动力学方程,说明降解过程与催化剂含量无关,H2O2 更多的是充当电子受体。分析认为,不同产地黑钨矿日光催化效率与矿物铁含量呈正相关,与禁带宽度呈负相关,推测其反应机理是光催化与芬顿反应协同产生的·OH将MB氧化降解。本研究为开发利用天然矿物治理环境污染提出了新方法。

北半球陆壳现今构造应力场分布模式——基于有限元分析

北半球大陆现今地貌形态是板块作用的产物,其动力学机制相当复杂,而目前尚无统一的应力分布模式。采用三维弹性有限元模型,综合考虑构造边界与地壳结构的影响,并以震源机制解作为验证手段,正演出北半球陆壳现今构造应力场。结果显示,板块边界力对区域构造应力场起主导作用,而地壳深部莫霍面与均衡面的深度差会伴生垂向构造力使局部地区应力性质发生改变。受地壳结构的影响,板块的汇聚边界、转换边界仍可存在高张应力值,地壳内部构造活动强烈地区往往差应力值较大。北半球现今地应力场是地壳长期演化的一个瞬时状态,三维弹性球壳模型模拟结果可靠,可以作为北半球陆壳构造应力场分析的定量参考模型。

华北板块北缘古大洋闭合时间的限定--来自四子王旗西后壕子同碰撞花岗岩的证据

位于华北板块北缘四子王旗北部的西后壕子花岗岩体的CamecaIMS-1280-SIMS锆石U—Pb年龄为266Ma±2Ma。该岩体主要由二长花岗岩组成，以出现大量颗粒较大的白云母为特征，具有较高的SiO2含量（75．21％-76．69％），A／CNK值多大于1．1，CIPW标准矿物中刚玉的含量也都高于1％。在球粒陨石标准化稀土元素配分图解上，Eu具有强烈的负异常（δEu=0．03～0．11），REE呈现出明显的M型四分组效应，部分微量元素也表现出non-CHARAC的性质。在原始地幔标准化微量元素配分图上，元素Ba、Nb、sr和Ti相对亏损，Cs、Rb、Th和Pb相对富集。在构造环境判别图解中，所有样品均落入同碰撞花岗岩区域。结合区域地质背景及以上特征，西后壕子岩体应为强过铝质的高分异S型花岗岩，形成于二叠纪晚期的陆一陆碰撞环境中。270-260Ma期间，四子王旗地区发育EW向的碰撞花岗岩带，限定华北板块与南蒙古微大陆沿索伦缝合带的闭合时间为二叠纪晚期。

内蒙古达茂旗花岗岩类LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

对内蒙古达茂旗北部构造单元的巴特敖包岛弧带2个花岗闪长岩岩体样品和南部构造单元一个花岗岩岩体的2件样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年。北部构造单元采自2个花岗闪长岩岩体的样品锆石206Pb/238U年龄分别为468Ma±2Ma和452Ma±3Ma,代表了这2个岩体的侵位时间,表明古亚洲洋向华北克拉通之下俯冲不晚于468Ma±2Ma;南部构造单元采自同一花岗岩岩体的2件样品获得的锆石206Pb/238U年龄分别为268Ma±2Ma和264Ma±2Ma,和该单元西部岩体已有的锆石年龄相符。这为华北克拉通北缘岩浆作用研究提供了新的年代学证据。

塔里木盆地满西—阿瓦提地区二叠系火山岩空间展布与主控因素

火山岩的空间展布与厚度变化是火山岩油气藏及其下伏地层油气藏勘探开发的关键。通过岩性—测井—地震综合识别模板的建立,以钻井为基础,综合测井解释和地震解释成果,对塔里木盆地满西—阿瓦提地区二叠系各期次火山岩的空间展布及其主控因素进行了研究。研究发现该地区存在4个岩浆作用阶段,即喷发初期火山碎屑岩阶段、玄武岩喷发阶段、流纹岩喷发阶段和喷发后期凝灰岩阶段。基于大量测井数据优选的综合测井识别模板可以精细识别出玄武岩、基性熔结凝灰岩、流纹岩、酸性熔结凝灰岩、空落相凝灰岩、砂岩和泥岩。空间展布精细刻画结果显示,研究区玄武岩广泛分布,由西向东厚度逐渐减薄,流纹岩局限分布,平面上厚度差异巨大,空落相凝灰岩广泛发育,由南向北厚度逐渐减薄。火山岩岩性、火山喷发过程和古地貌特征3个主控因素决定了各期次火山岩不同的叠置方式与发育模式。满西—阿瓦提地区二叠系火山岩具备成藏条件,空间展布研究对优质储层预测及进一步勘探开发具有指导意义。