鄂尔多斯西缘牛首山—罗山地区裂变径迹年龄与中生代构造抬升

鄂尔多斯盆地西缘及其邻区经历了中—新生代复杂的构造演化过程,其中生代以来的构造隆升和区域热演化历史研究仍需要进一步的年代学证据。牛首山—罗山地区紧邻鄂尔多斯盆地西缘的冲断带,其中生代的隆升过程对于研究盆地西缘中生代构造事件具有非常重要的意义。文章通过磷灰石裂变径迹(AFT)分析及热史模拟限定牛首山—罗山地区中生代的隆升过程及其时限,结果表明该地区中生代抬升主要发生在中侏罗世(170 Ma)—早白垩世末(110 Ma),罗山地区的抬升(170 Ma)要略早于牛首山地区(160 Ma),这期抬升主要与祁连造山带向北东方向挤出有关。综合分析已有研究成果表明,鄂尔多斯盆地西缘及其邻区中生代抬升的启动时间为晚三叠世,整体可分为两期:第一期抬升发生在晚三叠世(220 Ma)—早侏罗世末期(185 Ma);第二期抬升发生于中侏罗世(175 Ma)—早白垩世末(110 Ma),牛首山—罗山地区的抬升则属于鄂尔多斯盆地西缘第二期抬升的一部分。鄂尔多斯盆地西缘中生代两期构造抬升分别显示出由南向北、由西南向东北方向传递的特征,推测与晚三叠世华北、华南板块碰撞以及中—晚侏罗世拉萨地块向北东方向汇聚有关。

华北克拉通北缘裂谷渣尔泰群LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年及地质意义

华北克拉通自1.85Ga形成之后,经历了广泛的拉伸,形成了一系列中-新元古代裂谷。其中北缘裂谷由渣尔泰群、白云鄂博群及化德群组成,发育了一系列大型-超大型多金属矿床。该裂谷系形成演化的研究对认识华北克拉通中-新元古代演化及区域找矿具有重要意义。但是对于该裂谷系中渣尔泰群的时代,一直存在争议。早期认为渣尔泰群属于中元古代,主要分布于狼山地区和渣尔泰山地区。但最新的研究已将狼山地区的渣尔泰群限定为新元古代,更名为狼山群,并据此确定华北克拉通北缘存在新元古代裂谷。因此,必须对渣尔泰山地区渣尔泰群的时代进行重新限定。在此基础上可综合分析华北克拉通北缘裂谷的形成与演化。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,渣尔泰山地区渣尔泰群碎屑锆石年龄峰值主要为1.8-1.9Ga和2.5Ga。与北缘裂谷长城系,包括白云鄂博群下部及化德群下部的碎屑锆石年龄组成特征一致。而蓟县系、待建系及青白口系存在1.1-1.35Ga、1.5-1.6Ga等较年轻的碎屑锆石年龄峰值,如白云鄂博群上部、新元古代狼山群及化德群上部。因此,渣尔泰山地区渣尔泰群整体可与长城系对比。碎屑锆石年龄组成特征表明,渣尔泰群物质主要来自华北克拉通内部的太古宙-古元古代结晶基底。综合前人对白云鄂博群、化德群及狼山群地层年龄及岩浆岩的研究成果,可确定北缘裂谷是中-新元古代多期裂解事件形成的复杂裂谷。

河套盆地西缘山前低台地沉积特征对“吉兰泰-河套”古湖消退过程及其控制因素的指示意义

河套盆地西缘与北缘发育一系列山前台地,台地沉积物记录了盆地环境变化。高台地沉积物记录了"吉兰泰—河套"古大湖形成过程,而低台地记录了古大湖的消退过程。盆地东部与西部低台地沉积特征不同,东部低台地由全新世冲洪积物组成,西部狼山山前低台地由晚更新世晚期—全新世(14 C年龄(15 260±60)a cal BP与(9 810±40)a cal BP)湖相沉积组成。低台地沉积特征及测年结果表明,1.5万年至1.0万年前后,河套盆地东部湖泊消失,而西部仍发育湖泊,古湖经历了自东向西的退却过程。古湖消退受盆地周缘断裂活动的差异性控制,1.5万年至1.0万年前后,盆地周缘断裂活动性总体上东强西弱,东部大青山山前断裂活动速率较高,大量碎屑物质进入盆地,呼和坳陷湖泊萎缩甚至消失,西部狼山山前断裂活动速率较低,进入盆地碎屑物质较少,临河坳陷大部分地区发育湖泊。

内蒙古狼山左行走滑韧性剪切带变形特征、时间及意义

华北克拉通北缘渣尔泰-白云鄂博-化德元古宙裂谷带,是一条重要的成矿带,发育一系列大型、超大型矿床。裂谷带自西向东分别沉积了中元古代渣尔泰群、白云鄂博群和化德群。最近的研究表明,分布在狼山地区的渣尔泰群中火山岩夹层锆石U-Pb年龄及碎屑锆石年龄将其时代限定为新元古代,而渣尔泰山一带的渣尔泰群碎屑锆石年龄最小峰值大于1 700 Ma,二者很可能不是同一套地层。前者被从原渣尔泰群中解体出来,称为狼山群。但由于狼山群与渣尔泰群岩石组合的相似性,以及地层展布在区域走向上相连,特别是它们都是华北北缘重要的含矿层,矿化特征也具相似性,导致目前为止这两套地层的叠置关系还不清楚,这对于认识华北北缘中新元古代裂谷发育特征和演化,以及对认识相关矿化规律造成了一定的混乱和难度。本文对发育于狼山地区平行山体走向的韧性剪切变形带进行了研究。结果表明狼山韧性剪切带内变形岩石糜棱面理走向NE-SW,向NW或SE陡倾,矿物拉伸线理向SW或NE缓倾,野外及显微运动学标志显示为左行走滑韧性剪切带。剪切带内两个糜棱岩化云母石英片岩样品中变形白云母的40Ar/39Ar坪年龄分别为(356.7±2.5)Ma和(379±4.7)Ma,表明剪切带形成于晚泥盆世。狼山韧性剪切带很可能是古亚洲洋闭合过程中导致阿拉善地块与鄂尔多斯地块发生相对滑动所形成的。该剪切带晚泥盆世的左行走滑导致新元古代狼山群和中元古代渣尔泰群叠置到一起。因此,在渣尔泰山北侧和狼山南部及阿拉善块体北缘的覆盖层之下,很可能分别存在隐伏的新元古代成矿带和中元古代成矿带。

牛首山—罗山断裂带北段柳木高断裂第四纪活动特征

牛首山—罗山断裂带是青藏高原东北缘弧形断裂系最外缘断裂带,自南向北由固原断裂、罗山东麓断裂、牛首山断裂及三关口断裂组成。通过遥感解译、野外调查及探槽揭露等方法对牛首山断裂北段柳木高断裂第四纪几何学、运动学特征进行了研究,并通过断层截切地层关系及年代学测试,限定了该断裂第四纪演化过程及全新世的地震事件。研究结果表明,柳木高断裂上新世至晚更新世自南西向北东逆冲,晚更新世至全新世左行走滑逆冲,表现为正花状构造,而全新世则发生了正倾滑运动。全新世期间,1690±30 yr BP(公元320—415)之后发生了一次古地震事件,推测柳木高断裂可能是公元876年青铜峡南6.5级地震的发震断裂。柳木高断裂第四纪早期活动特征与固原断裂、罗山东麓断裂及牛首山断裂一致,是青藏高原北东向持续扩展引起的,而全新世的正倾滑运动可能与银川地堑的伸展作用有关。

华北克拉通西部鄂尔多斯地块长城系碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及意义

自1.85 Ga西部陆块与东部陆块沿中部造山带碰撞拼合形成统一的华北克拉通之后,中—新元古代克拉通经历了广泛的陆内拉伸,形成了熊耳裂陷槽、燕辽裂陷槽、渣尔泰—白云鄂博—化德裂陷槽及东缘裂谷系。前人根据钻井资料及区域地层对比认为鄂尔多斯地块变质基底之上沉积了中元古代长城系—蓟县系。其中,长城系下部主要为石英岩夹板岩,上部为粉砂质板岩、硅质板岩及含燧石条带白云质灰岩与石英砂岩;蓟县系以白云岩为主,夹少量砂岩、页岩。本文对采自鄂尔多斯地块6口钻井中的长城系进行了碎屑锆石年代学研究。结果表明,鄂尔多斯地块长城系浅变质沉积岩的碎屑锆石年龄组成了1.60 Ga、1.85 Ga、1.95 Ga、2.35 Ga和2.50 Ga等峰值。与华北克拉通内部中—新元古代沉积岩碎屑锆石年龄峰值对比结果表明,长城系沉积岩的碎屑物质来自华北克拉通内部。结合区域钻井资料及前人研究成果,推断中元古代鄂尔多斯地块北缘及东缘为隆起剥蚀区,西南部为沉积区,其西南缘为被动大陆边缘,与北秦岭地体之间被宽坪洋分隔。

柴达木盆地石炭系生烃证据

柴达木盆地石炭系是否具有生烃潜力一直存在争议,本文在大量野外地质调查与实验室样品分析的基础上,找到了石炭系生烃的相关证据。首次在盆地周边露头区多处石炭系中发现油砂出露,油砂主要分布在石炭系怀头他拉组灰岩中,沿厚层生物灰岩层间和裂缝发育,在生物礁和化石带中尤为突出。通过烃源岩和油砂反映成烃母质来源、沉积环境及成熟度3个方面的生物标志化合物参数对比研究,表明油砂与中生界-新生界烃源岩没有亲缘关系,而与石炭系烃源岩具有良好的可对比性,确定石炭系中的油砂来源于石炭系烃源岩。这证实柴达木盆地石炭系烃源岩有过生烃过程,并可能形成石炭系油气藏,从而揭示了柴达木盆地石炭系具有广阔的生烃前景。

页岩气成藏模式研究

通过将页岩气与煤层气、深盆气的成藏条件进行对比,总结了页岩气藏的物质来源、储集条件、运聚条件、成藏要求与保存条件,建立了页岩气成藏模式。将页岩气成藏分为早期运聚成藏、中期原地聚集成藏和晚期裂缝调整成藏3个阶段,并结合实例分析了页岩气各阶段的成藏特征。在与美国页岩气藏储集参数分析、对比的基础上,对页岩气的3种成藏模式进行了总结。早期运聚成藏阶段主要生成生物气,气体主要以游离相和溶解相的形式运移至构造高部位,保存于泥页岩原生孔隙中;中期原地聚集成藏阶段页岩开始大量生成热解气和裂解气,并在不同的构造部位形成异常压力体系,页岩气主要表现为原地聚集,气体主要保存于次生孔隙和少量原生孔隙和微裂缝中;晚期裂缝调整成藏阶段主要生成干气,页岩内部构造及成岩裂缝大量发育,相对封闭的压力体系遭到破坏,裂缝沟通不同的封闭体系,页岩气可调整成藏,由构造低部位向高部位短距离运移。

鄂尔多斯盆地南缘赵老峪剖面奥陶系凝灰岩锆石SHRIMPU-Pb定年及其地质意义

鄂尔多斯盆地南缘奥陶系赵老峪组的时代一直是依据古生物化石组合确定的,但基于笔石带其时代为晚奥陶世,而依据牙形石组合则为中奥陶世或者中奥陶世晚期,存在明显的差异,缺少高质量同位素年龄的约束。本文选择富平赵老峪剖面赵老峪组凝灰岩夹层进行精确的SHRIMP锆石U-Pb同位素测年,获得了453.2±6.9 Ma年龄结果,将此前认为的中、晚奥陶世沉积严格地确定为晚奥陶世。结合区域地质资料讨论,认为鄂尔多斯南缘上奥陶统凝灰岩层的形成与古秦岭洋壳向北的俯冲有关,可能记录了与这个过程伴生的火山喷发事件。该同位素年龄表明这里的奥陶纪地层在华北克拉通是最年轻的,故它不仅准确地确定了地层的形成时代,而且对华北克拉通早古生代地质演化史的认识有着重要的意义。

青藏高原东北缘牛首山-罗山断裂带新生代构造变形与演化

牛首山—罗山断裂带分隔了青藏高原东北缘和鄂尔多斯地块两大构造单元,是青藏高原东北缘最外缘的一条断裂带。通过断裂带内详细的构造变形测量,结合区域构造分析与筛分,获得新生代4期构造应力场。通过年代学的初步研究,提出牛首山—罗山断裂带新生代构造演化序列,即:始新世末—渐新世近N-S向挤压逆冲变形、中新世晚期—上新世NW SE向挤压与左行走滑活动、上新世末—中更新世NNE SSW向挤压与右行走滑活动、晚更新世以来近E-W向挤压与伸展构造。其中强烈的构造变形起始于中新世晚期,表明青藏高原东北缘的边界扩展在中新世晚期已经到达该断裂带。研究结果表明,牛首山—罗山断裂带在不同阶段的构造演化过程与印度欧亚大陆碰撞及青藏高原隆升过程密切相关,同时记录了青藏高原东北缘向外侧扩展和鄂尔多斯地块新生代构造转换的构造过程。

云岗盆地晚中生代沉积-火山充填序列及其构造意义

利用凝灰岩夹层及安山岩的锆石U-Pb同位素测年,对云岗盆地晚中生代地层充填序列的关键时限进行了限定。结合地层接触关系、安山岩的地球化学特征,分析了重点地质界面的构造意义。取得了以下主要认识:(1)早中侏罗世,盆地为一套湖进序列的连续沉积,以大同组含煤地层为代表,暗示着区域拉张的构造背景;(2)盆地整体缺失了晚侏罗世(160.4±1.1)Ma至早白垩世(130.1±0.7)Ma的沉积地层,其发生的动力学背景可能与古太平洋、西伯利亚、特提斯同时向东亚大陆汇聚产生的远程效应有关;(3)旧高山安山岩形成于早白垩世(130.1±0.7)Ma大陆板内裂谷的构造背景,与华北克拉通破坏的动力学背景紧密相关。研究成果对旧高山安山岩时代归属提出了新的认识,并不归属于上侏罗统髫髻山组,而相当于下白垩统张家口组。

晋东北地区侏罗纪地层划分、时代重新厘定及其地质意义

利用地层序列中火山碎屑岩、凝灰岩及其火山岩锆石U-Pb同位素测年,对晋东北地区侏罗纪地层时代进行了重新厘定。取得了以下主要认识:(1)确认宁武—静乐盆地下侏罗统永定庄组的存在;(2)宁武—静乐盆地天池河组可以与鄂尔多斯盆地安定组相对比,归属于中侏罗统;(3)浑源盆地髫髻山组应归属于中侏罗统上部,该套火山岩地层在整个燕—辽地区具有穿时性;(4)广灵盆地中侏罗统窑坡组底部厚层砾岩的沉积时代可能与燕山造山带的南大岭组相当,应该属于早侏罗世至中侏罗世早期构造运动的产物。通过地层序列的重新厘定,确认了159.0^(152.77±0.63)Ma区域角度不整合的存在,该期构造运动可能与侏罗纪东亚大陆多向汇聚产生的远程效应有关。

藏南嘉黎断裂古乡—通麦段多期活动特征及其构造意义

嘉黎断裂是青藏高原南部呈北西西—南东东向喀喇昆仑—嘉黎断裂系的重要组成部分,被认为代表了北拉萨地块和中拉萨地块之间的构造界线。关于嘉黎断裂的构造性质和演化过程等仍存在争议,其不同期次构造过程仍需要进一步研究。在详细的区域地质填图基础上,以嘉黎断裂古乡—通麦段为研究对象,重点调查了该断裂带不同期次变形的几何学与运动学特征,基于新获得的不同方位断层面与擦痕特征等资料,恢复和计算该区的不同期次应力场及方向,并据此解析该区的多期构造叠加关系,探讨嘉黎断裂在不同应力场下的多期活动特征以及相关的区域构造演化过程和大地构造背景,在此基础上讨论了嘉黎断裂对拟建铁路工程的影响。研究结果显示,嘉黎断裂晚新生代以来仍有活动迹象,并具有多期构造叠加特征,从早到晚依次为左旋走滑(D1)、正倾滑(D2)和右旋走滑(D3)。嘉黎断裂作为东喜马拉雅构造结地区重要的变形调节构造,其多期活动性质反映了地块间的相对运动特征及区域应力场的转换过程,这对认识青藏高原南缘的新生代构造演化过程具有重要意义。

运城盆地峨眉台地前缘黄土塌陷现状及地质主控因素

运城盆地峨眉台地前缘新庄村一带地表黄土塌陷严重,其演化过程及其发展趋势是评估地质灾害发生可能性及时限性急需解决的关键地质问题。以地表地质调查为基础,结合遥感资料解译及三分量共振成像技术,综合分析了新庄村黄土塌陷区近10 a来的发展过程及现今的内部结构。研究结果显示,峨眉台地前缘处于黄土与湖相沉积的过渡地带,地层序列兼具湖相与黄土沉积特征,纵向上砂层与黄土间互出现,奠定了黄土塌陷区的物质基础;遥感资料解译结果表明黄土塌陷区自2011年开始,经历了一个孕育至快速发展的过程;三分量共振成像技术对黄土塌陷内部结构监测数据表明,黄土内部已形成纵横交错的孔洞系统,说明新庄村一带地质结构奠定黄土塌陷的物质基础,峨眉台地前缘断裂活动形成的地表裂缝加速黄土塌陷的进程,该区已成为一个高风险的地质灾害易发区。研究成果为峨眉台地前缘地质灾害的预防提供了基础地质资料。

地质雷达探测技术在浅覆盖活动构造区填图中的应用——以宁夏青铜峡地区1:5万新构造与活动构造区填图为例

地质雷达探测以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示等优点,成为地质调查中广泛使用的一种探测方法。本次宁夏青铜峡地区1∶5万新构造与活动构造区填图中运用地质雷达探测技术对第四系和隐伏断层进行了探测。结果表明,40 MHz地质雷达可以有效地探测地表以下30 m内的第四系结构,可清晰地识别出3套第四纪地层。这一地层结构划分被第四系浅钻证实,其为第四系全新统灵武组,自下而上由泥岩、砂砾石层和含砾的砂或泥等3套地层组成。对测区主干断裂——柳木高断裂南段的地质雷达探测表明,断裂带表现为近地表发散向下汇聚的正花状结构,这与探槽揭露的特征一致,表明地质雷达探测可以准确标定隐伏断层平面位置与垂向精细结构。本次宁夏地质填图证实,地质雷达技术是浅覆盖活动构造区进行隐伏断裂调查和第四纪地层层序划分的可行、高效、便捷的技术方法之一。

华北克拉通中部带中段古元古代构造格架与主要变形事件研究

古元古代是华北克拉通构造演化的关键时期,中部带的性质是近年来华北克拉通构造演化研究争论的焦点之一。文中根据古元古代韧性剪切带重新划分了中部带北段构造格架,即由近EW向朱家坊韧性剪切带、NEE向王家会韧性剪切带和NE向龙泉关韧性剪切带分割恒山、繁峙、五台和阜平地块。这些地块基底具有不同的前寒武纪变质杂岩组成、构造变形特征和构造演化历史,一般都具多期变质变形叠加的特征。研究表明华北克拉通中部构造带北段在古元古代末发生3次重要的构造变形事件:繁峙地块由SW向NE方向的构造挤入,挤入过程中导致五台地块变形并向南东方向逆冲(D1);以阜平地块为核部的大规模伸展抬升,阜平变质杂岩抬升至近地表,阜平地块与五台地块之间形成一系列低角度伸展型韧性剪切带(D2);最后一次构造事件是NE向拉伸导致的大量NW向基性岩墙群侵位(D3)。

内蒙古西部库布齐沙漠北缘沙漠化特征讨论

磴口—乌拉特前旗一带,库布齐沙漠北缘前锋带被黄河严格地限制在河道南岸,即向北弧形突出的河道基本上是库布齐沙漠西段的北部边界。库布齐沙漠自19 ka前开始发育,7 ka以来在出现了横贯东西的沙漠覆盖之后,其北缘一直在向北扩展。作者通过历史文献记录、遥感影像解译,结合沉积特征与地貌演变等相关资料的分析,认为库布齐沙漠北缘由南向北不断前行,迫使磴口—乌拉特前旗段最初近东西向延伸的黄河河道向北弧形突出,并导致库布齐沙漠北缘前锋带被严格地限制在黄河南岸展布。库布齐沙漠北缘的持续向北推进,将对位于黄河北岸的河套盆地内大片湿地及农田生态环境安全产生严重的威胁。

新构造-活动构造区填图技术方法初析——以宁夏1∶50000红崖子、大坝站、青铜峡铝厂三幅新构造与活动构造区填图试点为例

在宁夏1∶50000红崖子、大坝站、青铜峡铝厂三幅新构造与活动构造区填图试点的基础上,按照新构造、活动构造和构造地貌等几个方面,初步总结了新时期的新构造与活动构造区填图技术方法。新时期新构造与活动构造区的区域地质调查应满足国家与地方经济发展需要,多任务、多层次、多学科开展工作,面向大数据时代,形成海量数据、多方位、高效与高价值的成果。

宁夏石塘岭幅1:50 000地质图数据库

宁夏回族自治区石塘岭幅(J48E018017)1:50 000区域地质图数据库基于数字地质调查系统建立,实现了设计地质图、野外地质填图、室内综合整理、最终成果表达的全程数字化,有效开展了对各类数据的一体化描述、存储、组织和利用。将沉积旋回划分与年代学分析相结合,系统开展测区第四纪地层多重划分与对比,建立等时地层对比格架,恢复盆地沉积充填过程,查明断裂活动性;重新建立了测区古近纪-新近纪地层系统,划分出11个填图单元,并确立了新近纪彰恩堡组与干河沟组之间存在沉积间断,二者之间为不整合接触关系。本数据库共包含矢量化的地质图一幅,样品179件,素描图86件,图片253张,内容详实、可利用度高,为厘定青藏高原东北缘地区新近系-古近系地层序列及新构造–活动构造特征提供了详实的基础性数据资料支撑;为总结新构造–活动构造发育区填图技术方法提供了依据。

华北中部构造带不同前寒武纪地块主要特征对比研究

古元古代是华北克拉通构造演化的关键时期,主要体现在由新太古代大陆地壳垂向增生到古元古代侧向增生的转换。华北中部构造带的构造性质是近年来华北克拉通构造演化研究争论的焦点之一,构造带中段出露恒山、五台和阜平等多个前寒武纪变质杂岩,其中发育多条大型韧性剪切带,这些剪切带的主期活动时代均为1. 85~1. 80Ga。本文以这些剪切带为构造边界将变质杂岩划分为恒山地块、繁峙地块、五台地块和阜平地块,并在早期研究中解析了繁峙地块构造挤入事件和阜平地块西部的伸展构造事件,表明这些前寒武纪地块的构造位置在古元古代末前后可能有所不同。结合前人资料,本文对这些地块的岩石组成、形成时代、变质作用以及典型构造样式等特征进行详细对比研究。结果表明,恒山地块、阜平地块和五台地块共同组成华北克拉通早前寒武纪"高级区-绿岩带"的典型壳层结构,而繁峙地块与其他地块具有明显差异,具有外来地块特征。