古风成沉积理论体系与研究进展

[意义]风成沉积作为风对地球表层沉积物剥蚀、搬运和堆积的产物,在地质历史时期具有广泛的时空分布,其形成演化与以干旱为主的气候条件和相对持续沉降的古地理背景密切相关,是开展区域古地理和古气候研究的重要载体和理想材料。经过近百年的研究,目前国际上已形成较为完善的风成沉积理论体系,有效地促进了古风成沉积的识别和解释。鉴于国内还没有系统的风成沉积理论体系介绍,有必要对其进行综述以此增进对风成沉积理论和研究方法的了解。[进展]通过解读前人文献资料,并结合自身研究经历,从大气的流动特征、风的流体性质与风场、沉积物的搬运、风成沉积的组成与结构、风成床沙形体、风成地层、风成界面、风成沉积体系、风成沉积的形成与保存等方面,对风成沉积理论体系进行了较为全面的梳理。[结论与展望]提出具有逆粒序的风成波痕、风成沙波层、颗粒表面的沙漠漆、石英显微形貌中的碟形撞击坑、新月形撞击坑、分级弧和上翻解理薄片可作为风成沉积鉴别的绝对标志。综合分析风成地层和风蚀界面是重建古沙丘类型的基本方法。利用多学科手段,有效提取风成沉积所蕴含的古地理和古气候信息,对于开展区域和全球性重大地质事件的研究具有重要科学意义。

藏北羌塘奥陶纪平行不整合面的厘定及其构造意义

西藏羌塘块体有无变质基底、其前新生代构造属性与演化过程是长期争论的议题。本文报道南羌塘块体北部,中、上奥陶统塔石山组底砾岩平行不整合于浅变质中厚层石英砂岩夹薄层泥灰岩之上。近600粒碎屑锆石测年结果表明浅变质石英砂岩的最大沉积年龄为527±7Ma,300余粒碎屑锆石测年结果表明塔石山组底部石英砂岩的最大沉积年龄为471±6Ma。不整合面上、下石英砂岩最大沉积年龄之差达56Myr,表明这两套石英砂岩之间存在明显的沉积间断,证实了该平行不整合面的时代为奥陶纪早期。另一独立的证据是在邻区发现了早奥陶世花岗岩类岩石（471～477Ma）侵位于该浅变质石英岩,因此将不整合面之下的浅变质石英岩暂命名为荣玛组,归入寒武系地层。阴极发光与年代学研究进一步表明不整合面之上的碎屑锆石主要来源于在“泛非”运动晚期形成的结晶岩,为近源锆石,表明“泛非运动”晚期所形成的结晶岩在奥陶纪早期就已隆升,遭受剥蚀,为区内中上奥陶统沉积岩的形成提供物质来源。该奥陶纪平行不整合面的发现,表明南羌塘块体与喜马拉雅、拉萨等块体相似,同属冈瓦纳大陆体系。南、北羌塘早古生代地层系统之间的显著差异表明在寒武-奥陶纪之交,南、北羌塘块体就已被古大洋盆分隔开,开始各自独立演化。

南羌塘盆地构造演化及其油气形成与构造保存条件研究

羌塘盆地是我国陆域上面积最大的海相盆地，前人对该盆地构造演化过程及其油气远景存在截然不同的观点。以最近完成的1：5万地质调查为基础，本文再次讨论了南羌塘盆地构造演化过程及其油气远景。羌塘盆地中央近东西向的羌中隆起山脉将羌塘盆地分为南、北两部分。最近的研究表明，在寒武—奥陶纪之交，南、北羌塘块体被古大洋分隔开。北羌塘盆地南缘形成的晚三叠—早侏罗世的那底岗日组火山岩，其上部为流纹岩，表明晚三叠世南羌塘块体北向俯冲于北羌塘块体之下，在南羌塘块体北部形成了富含有机质的前陆盆地。南羌塘盆地南缘发育一套代表成熟海盆的侏罗纪复理石建造，表明南羌塘南部地区在早侏罗世具有被动大陆边缘的特点，随着南部班公—怒江洋的扩张，在南、北羌塘块体内分别沉积了侏罗纪—早白垩世的浅海相地层，以富含有机质礁灰岩为特征。盆地内部孕育了巨厚的晚白垩—古新世陆源碎屑岩，不整合覆盖于早期海相沉积岩之上，表明在该时期南羌塘块体逐渐从被动大陆边缘海相盆地转变为陆相盆地。新生代时期，印度与亚洲大陆持续汇聚，南羌塘盆地南向逆冲于拉萨块体之上，盆地内发育了多条大型逆冲断裂带，再次将盆地内部的上三叠统、侏罗系、白垩系富含有机质的海相礁灰岩深埋，这有利于油气资源的生成与保存。横跨南羌塘盆地的构造剖面显示盆地内部主要大型逆冲断裂带之间，构造变形较弱，发育宽缓的向斜构造，向斜核部发育新生代陆相地层，推测该新生代陆相地层之下保存有深埋的富含有机质的海相地层，因此，南羌塘盆地逆冲断裂带下盘和宽缓向斜核部区域可能具有良好的油气资源前景。

德国本科生野外地质填图教学的体会与思考

野外地质填图实习是地质类专业本科生的必修内容,是培养其实践能力的重要环节。本文以德国波茨坦大学为例,详细介绍了该校地质类专业本科生野外填图教学的特点。通过与国内高校对比,认为波茨坦大学在师资配置、野外安全和学生自主能动性的培养方面值得我们借鉴。针对我国地质类院校目前在野外地质实践教学方面存在的问题,提出4点建议:(1)开展小班教学,提升教学质量;(2)制定完善的野外安全管理制度;(3)及时引入新理论和新技术,培养符合时代需要的人才;(4)改革现有考核方式,实现科学合理的成绩评定。

班公湖-怒江缝合带西段洞错石榴石麻粒岩岩石学特征及其构造意义

班公湖-怒江缝合带是青藏高原中部一条重要的构造边界,将北部的羌塘地块与南部的拉萨地块分隔开,当前对班公湖-怒江洋壳的俯冲过程知之甚少,本文报道班公湖-怒江缝合带西段洞错地区的石榴石麻粒岩,将有助于提升班公湖-怒江缝合带构造演化过程的认识。石榴石麻粒岩呈5.0~_10mm的透镜体产出于斜长角闪岩内,后者呈构造岩片产出于班公湖-怒江缝合带内,与超基性岩片呈断层接触。石榴石麻粒岩的石榴石呈变斑晶产出,具有不规则的成分环带,石榴石核部成分较均匀,以富Ca和Mg,贫Fe和Mn为特征,石榴石边缘及内部裂隙成分则与之相反,富Fe和Mn,与绿泥石和黝帘石组成的细脉共生,反映了石榴石遭受后期流体的交代作用。单斜辉石为透辉石,在其内部发现早期进变质阶段的细小石榴石与角闪石颗粒,石榴石粒径<_10μm,该石榴石相对富Fe和Mn,贫Ca和Mg。角闪石均为钙质系列的角闪石,早期角闪石以相对富Na和Fe^(3+),含有微量Ba,而与晚期角闪石区分开。早期角闪石常产出于石榴石和透辉石变斑晶内部,脱水熔融生成富Ca、贫Fe^(3+)和Na的透辉石和以钠长石为主的熔融囊体,囊体内部发育斜长石和富Ba冰长石的包体/出溶体。晚期角闪石常与斜长石呈细小的后成合晶产出于石榴石边部或呈变斑晶产出于基质之中,表明斜长角闪岩系石榴石麻粒岩退变质的产物。此外,金红石斑晶常变成细粒、不规则的贫Al榍石和钛铁矿,基质中有相对富Al榍石产出。因此该麻粒岩进变质阶段矿物组合由早期石榴石(Grt__1)、早期角闪石(Amp_1)、相对富Al的榍石(Spn_1)等矿物组成。峰期矿物组合包括:核部石榴石(Grt2)+透辉石+斜长石(Pl_1)+石英+金红石+富Na和Ba的熔体,采用传统温/压计估算此峰期矿物组合形成条件为870℃、11.7kbar。退变质矿物组合有:边部石榴石(Grt3)+晚期贫Na和Fe^(3+)的角闪石(Amp_1)+黝帘石+绿泥石+斜长石(Pl_2)+白云母+贫Al榍石(Spn2)+钛铁矿。岩相学观察与地球化学示踪、变质温压估计表明洞错石榴石麻粒岩系热洋壳俯冲的产物,为前人提出的"班公-怒江洋盆包含次级小洋盆"之观点提供了变质岩石学的证据。从峰期到退变质阶段,角闪石的Fe^(3+)含量明显下降,铁铝榴石含量明显升高,指示该麻粒岩经历了还原反应,早期角闪石脱水熔融时被还原,生成了高氧逸度的埃达克质岩浆,促进了Cu、Au等成矿元素从俯冲热洋壳的活化与迁移至弧岩浆之中,因此本文的研究提供了一个探讨俯冲热洋壳与上覆地幔楔之间化学反应的研究案例,这有助于理解班公-怒江成矿带内众多斑岩型铜、金矿床的形成。

藏西北戈木日榴辉岩岩石学特征及其构造意义

戈木日榴辉岩产出于羌塘中部龙木错-双湖古板块缝合带内,是羌塘中部高压变质岩带的重要组成部分,前人多认为其系洋壳冷俯冲的产物。该榴辉岩的矿物组合可分为四期:第一期为含Fe^(3+)的钙钠闪石+钠云母+钠长石+绿泥石+石英+富含LREE、Th和U的褐帘石+榍石±富Mn的石榴子石。富Mg的石榴子石+贫Fe的绿辉石+不含微量元素的黝帘石+石英+钠云母+金红石+黄铁矿则为第二期矿物组合。第三期为退变质组合,包括钠长石、绿泥石、榍石和阳起石。第四期为磁铁矿、新生绿帘石和针状钛铁矿。热力学半定量模拟表明,石榴子石核部形成于T=644℃,P=13.0kbar,lgfO_2=-16.3^-16.4,而石榴子石幔部则形成于T=695℃,P=16.6kbar,lgfO_2=-19.0^-19.5,表明该榴辉岩属中温榴辉岩,而不是前人所言的冷榴辉岩,这反映了羌塘中部古特提斯洋盆的构造演化历史比较复杂,不仅有冷俯冲的洋壳,还有中温俯冲的洋壳。该榴辉岩在进变质过程中经历了还原作用,早期含Fe^(3+)的钙钠闪石和褐帘石等形成于高氧逸度之下的含水矿物,转变为形成于低氧逸度条件下的石榴子石和贫Fe的绿辉石、黝帘石等矿物,释放出水和轻REE、Th、U、Ba等微量元素。折返阶段新生成的矿物均不含有这些微量元素,表明早期阶段释放的微量元素很可能离开了俯冲板片,随流体进入上覆地幔楔。本文的研究进一步证实了进变质与还原作用共同促进了物质从俯冲板片中活化、转移至上覆地幔楔,这有助于理解具有独特地球化学特征的岛弧岩浆的起源。

坦博拉火山大喷发之谜--来自西藏榴辉岩的新启示

西藏松多榴辉岩系典型的古洋壳俯冲产物。通过岩相学观察与热力学计算,证实了西藏古洋壳俯冲时经历了还原反应,俯冲洋壳中Fe^(3+)和S^(6+)等物质被还原成Fe^(2+)和S^(2-),在俯冲通道内释放出富含CO_2和H_2S的流体。后者因密度低,从俯冲通道上升至岛弧火山之下的岩浆房中,最终通过火山喷发的方式排放至大气圈。因此认为,深俯冲的印度洋洋壳在地球深部也经历了相似的还原反应,将俯冲洋壳表层的硫酸盐转变为含硫流体,再通过坦博拉火山喷发的方式释放出来。现今洋壳持续俯冲,地球深部的还原反应持续进行,新生成的含硫流体正源源不断地汇聚于岛弧火山之下的岩浆房之中,因此,未来坦博拉式火山爆发是大概率事件。

西藏西北部浅变质石英砂岩岩石学特征及其构造意义

羌塘盆地中央隆起带主要由浅变质石英砂岩组成,由于化石匮乏、变形强烈,长期以来对这套浅变质石英砂岩成因的争议颇大,导致了对藏西北地区前中生代构造演化的认识长期模糊不清,其中,何处才是冈瓦纳大陆北界就是一个长期争论的议题。在西藏西北部,近东西走向的布尔嘎错断裂带将北部的查多岗日地块与南部的南羌塘地块分隔开,浅变质石英砂岩广泛出露于这两地块之内。沿近东西走向布尔嘎错断裂带断续产出的冈玛错蓝片岩、蛇绿岩等岩片大体呈南北向逆冲于浅变质石英砂岩之上,因此早期曾认为布尔嘎错断裂带是冈瓦纳大陆之北界。本文的调查与研究发现查多岗日和南羌塘地块内浅变质石英砂岩岩相学特征完全相同,均主要由石英组成,遭受了绿片岩相的变质作用,形成了钠长石+绿泥石+白云母组合,充填于早期石英颗粒之间,钠长石交代钾长石。这两地的浅变质石英砂岩均被未变质钙质胶结的钾长石石英砂岩平行不整合覆盖。碎屑锆石的阴极发光分析与U-Pb定年结果进一步证实了查多岗日与南羌塘地块内浅变质石英砂岩内的锆石来源完全相同。这些证据充分反映了查多岗日与南羌塘地块早期构造演化过程相似,源自同一大陆。碎屑锆石定年结果进一步表明浅变质石英砂岩的最大沉积年龄为520±8Ma,该岩石再被约480Ma的花岗岩脉侵入,因此其很可能形成于晚寒武世,而不整合面之上沉积岩的最大沉积年龄为460±8Ma,表明该不整合面上、下沉积岩之间存在明显的沉积间断,证实了该平行不整合面形成于奥陶纪。不整合面之下的浅变质石英砂岩因此与杨耀等(2014)报道的荣玛组相同,不整合面之上未变质长石石英砂岩则属于中上奥陶统塔石山组。查多岗日地块因此是西藏境内最北端的冈瓦纳大陆的碎块。在西藏西北部,冈瓦纳大陆北界为龙木错-帮达错-(83°40'E、35°N)-红脊山-荣玛乡。布尔嘎错断裂带不是冈瓦纳大陆之北界。