北祁连山西段北大河岩群碎屑锆石SHRIMP U-Pb年代学研究

白云母石英片岩中碎屑锆石的成因矿物学研究及SHRIMP U-Pb同位素年龄测定表明,北大河岩群变质沉积岩的蚀源区存在1400～3035Ma构造热事件,除了年龄为约2457Ma的变质事件外,主要表现为岩浆事件,其中以1800Ma左右的岩浆事件最为强烈,1400～1700Ma事件次之,中-新太古代的岩浆事件也比较明显;北大河岩群可能遭受过863Ma左右的变质作用影响,其沉积岩的沉积作用发生于1400Ma(最小的碎屑锆石年龄)至863Ma(变质年龄)之间,而不是前人所认为的古元古代;根据46%的碎屑锆石为1800Ma左右这一事实,最起码可以肯定北大河岩群的沉积年龄新于1800Ma;北大河岩群的蚀源区存在中-新太古代的古老陆壳。同时,北大河岩群碎屑锆石年龄资料也为朱龙关群蛇绿岩的形成时代提供了有力的制约:朱龙关群蛇绿岩很可能形成于早古生代,而非中元古代早期。

中祁连西段北大河岩群中早古生代火山碎屑岩的识别——来自锆石U-Pb年代学的证据

前人认为北大河岩群是祁连造山带西段最古老的变质岩系之一。笔者在肃北地区该岩群中发现了变质中基性凝灰岩,并对其进行了锆石的LA-ICP-MS U-Pb同位素测定,分析结果表明,该中基性凝灰岩的形成年龄为(444±6.9)Ma,可能为中祁连地块在早古生代发生构造岩浆活动的产物,而并非北大河岩群物质组分。笔者根据野外露头、变质程度及年代学数据将其从北大河岩群中解体出来,并将其重新归属于中下奥陶统吾力沟组。笔者研究结果将为探讨中南祁连的物质组成和地质演化历史提供新的约束材料。

祁连山北缘玉门—北大河断裂东段古地震特征

玉门—北大河断裂是酒西盆地南侧的一条重要的活动断裂,断裂西起青草湾,向东经老玉门市、青头山、大红泉,止于北大河以东骨头泉一带,长约80 km,走向北西西,倾向南,倾角20°~60°。玉门—北大河断裂为一条全新世活动的逆冲断裂,断裂东段保留了地震破裂带遗迹,通过野外断错地貌调查和探槽开挖,揭示该破裂带形成于距今1.7±0.3 ka,此前断裂在4.1±0.3~5.4±0.3 ka及8.4±1.0 ka还有过2次古地震事件,利用经验公式和已有震例估算,每次地震震级约为M7。

祁连山北缘玉门—北大河断裂晚第四纪活动特征

通过卫星影像解译、野外实地调查并结合前人研究成果,对位于祁连山北缘的玉门—北大河断裂晚第四纪构造活动特征进行研究。结果表明,玉门—北大河断裂为一条全新世活动的逆冲断裂,该断裂西起玉门青草湾,向东经老玉门市、大红泉止于骨头泉,全长约80km,整体走向NWW。根据断裂的几何结构及活动习性可将其分为三段:东段构造形态简单连续,为逆冲断层陡坎为主的古地震地表破裂带;中段结构复杂,由多条次级断层组成,以逆冲扩展为主;西段未出露地表而成为盲断裂-褶皱带。通过对断层陡坎差分GPS测量及相应地貌面年代测试,得到断裂晚更新世以来逆冲速率约为(0.73±0.09)mm/a。

祁连山西段甘肃肃北地区北大河岩群片麻状斜长角闪岩的形成时代

对祁连造山带西段最古老变质岩系之一的北大河岩群的碎屑锆石SHRIMPU-Pb同位素年代学研究表明,其沉积作用发生于1400～863Ma之间,而不是前人所认为的古元古代。通过高精度的LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱仪)锆石微区原位U-Pb同位素测年,在甘肃省肃北蒙古族自治县党河一带北大河岩群片麻状斜长角闪岩中获得(724.4±3.7)Ma的谐和年龄,为原岩(辉长岩)的形成时代,该年龄相当于Rodinia超大陆裂解的地质记录。此外,还获得1949～1184Ma之间的捕获锆石年龄信息。该项研究对确定祁连造山带存在Rodinia超大陆裂解事件具有重要意义,并可进一步限定北大河岩群的形成时代介于1400～724Ma之间。

祁连山西段古元古代北大河岩群中斜长角闪岩的地球化学特征及构造背景

以大陆碎块形式残存于北祁连造山带内部的古元古代北大河岩群早期发育有大量的斜长角闪岩,其原岩为玄武岩,Alk—∑FeO—MgO图解、REE特征、里特曼组合指数等均显示斜长角闪岩属钙碱性系列范围,个别显示弱碱性,斜长角闪岩具有较高的Al2O3、ΣFeO和低的Mg#,这些特点反映其成分演化程度较高,表明火山岩的形成与古老地壳的活化有关,有较强分异的稀土元素分配模式,在Ti—Zr—Y图、Ni—FeO/MgO图解和Ta/Yb—Th/Yb图解上斜长角闪岩均显示火山弧或活动大陆边缘的特点,在玄武岩的地球化学形式图、稀土元素整体特征与钙碱性岛弧玄武岩基本相同;87Sr/86Sr=0.71617～0.72033,143Nd/144Nd=0.512414～0.512495,εNd=-2.79～-4.37。显示出壳源性质或者是受到大陆下地壳的混染作用而形成。因此推测斜长角闪岩的原岩为不同程度部分熔融的岩浆弧作用的产物,说明在古元古代华北克拉通和柴达木克拉通之间存在古洋盆的俯冲消减。

嘉峪关市北大河南岸新建地下水水源地可行性论证

依据近年来从事项目所收集的资料,结合前人的研究成果,对嘉峪关市北大河南岸新建地下水水源地水文地质条件及水源地运行对现有北大河水源地、傍河水源地、双泉水源地、火车站水源地的影响程度进行了论证,论证结果:酒泉西盆地地下水开采潜力中等,可增加开采量7585.27×104m3/a;拟建水源地设计取水量1 460.00×104m3/a可行;拟建水源地运行对现有各水源地影响程度较小。

祁连山北大河流域冰川变化遥感监测

基于1956年地形图和2003年ASTER影像数据,在RS和GIS技术支持下,确定了1956年和2003年的冰川边界,对祁连山北大河流域冰川近47 a来的变化进行了研究。结果表明:该流域372条冰川面积在47 a间共减小了33.56 km2,平均每条减小0.09 km2,变化率-15.42%,冰川末端累计退缩51 015 m。分析显示,小冰川比大冰川消融的更快。对研究区附近气象站近年来的年平均气温、夏季平均气温和年降水量进行分析,认为气温升高是北大河流域冰川快速萎缩的主要原因。与中国西部其他冰川进行对比研究发现,北大河流域冰川消融速率比新疆要快,但较黑河流域及其他子流域要慢,初步推测是由冰川所在区域的气候及冰川自身因素共同作用的结果。

干旱区流域绿洲时空变化及其景观响应

基于1973年的MSS、1980年的航片以及1990年、1999年、2009年的Landsat TM/ETM+等多源遥感影像,结合实地调查进行解译分类和验证,利用GIS、Fragstats和相关统计方法,对北大河流域中下游地区绿洲时空变化和景观响应进行分析。研究表明:①近40 a来,北大河流域绿洲呈阶段性变化,在整个研究时段绿洲变化表现为扩张与萎缩并存,且以扩张为主。绿洲面积从1973年1 705.55 km2增长到2009年1 990.60 km2,增长幅度为16.71%。②绿洲变化在空间和时间尺度上不平衡。绿洲空间变化剧烈区主要集中在流域下游金塔绿洲;绿洲扩张主要表现为绿洲内部"填充式"和边缘"侵吞式";绿洲萎缩变化主要发生在绿洲-荒漠交错带的生态脆弱区,且区域空间变化不稳定;1973—1990年,绿洲以萎缩为主,1990—2009年绿洲以扩张为主,且在近10 a动态度达到最大值。③绿洲面积的增加,促使绿洲景观的不稳定性增强,集中表现为下游和绿洲边缘区绿洲斑块密度、斑块数目和最大斑块指数的不稳定性变化,绿洲破碎化增加,生态脆弱性降低,这不利于维持干旱区内陆河流域生态系统稳定性和可持续发展。