短周期密集台阵接收函数成像方法揭示南岭中部丹霞盆地及邻区三维地壳结构

华南陆块自早新元古代扬子与华夏地块完成拼贴以来,经历了显生宙多期陆内造山事件,其岩石圈结构与动力学演化一直是地球科学研究的热点问题.近年来,在华南地区完成的一系列地球物理探测使我们对于该地区的深部结构有了更清楚的认识.然而,目前在华南陆块开展的大多数地震学研究主要依赖于固定台及部分流动台阵数据,受限于稀疏的地震台站的分布,研究获取的地壳模型仍然存在分辨率不足的问题,这制约了我们对于区域断裂构造及深部过程的理解.本研究基于在粤北丹霞盆地及其邻区布设的短周期密集台阵,采用接收函数共转换点叠加成像方法,同时分析了不同频率的接收函数结果,获取了研究区高分辨率的地壳及盆地结构模型.研究发现该地区具有较浅的莫霍面,约28~31 km,平均地壳厚度29 km,揭示其经历了强烈的伸展减薄作用.合成数据测试结果表明复杂的三维地壳结构,如地表低速沉积层,对利用接收函数研究莫霍面起伏具有不可忽略的影响.此外,通过对比合成数据与实际观测高频接收函数中的沉积层Ps转换波及多次波震相,我们发现地表低速沉积层厚度为3 km的模型最能拟合实际观测,这一结果也得到了背景噪声成像以及相关的地质调查结果的印证.我们的研究为利用短周期密集台阵方法探测小尺度沉积盆地结构提供了一个案例.

丹霞盆地地貌趋势面分析

对丹霞盆地内有丹霞地貌发育的区域进行地貌趋势面分析．首先从１∶５００００地形图上读取每一公里网格内的最高点和最低点高程，分别代表该网格内的山顶和谷底，然后对丹霞盆地整体、盆地东部、西部的山顶面、谷底面和高差分别进行一次和二次趋势面拟合．用数学方法揭示了丹霞盆地总体地貌特征。

粤北丹霞盆地晚白垩世丹霞组锦石岩段砂岩沉积特征及成因

丹霞山是“中国丹霞”世界自然遗产的典型代表,目前对其成景地层(上白垩统丹霞组)沉积环境的研究程度不高,尤其对丹霞组锦石岩段沉积环境还存在争议。锦石岩段以厚层—巨厚层状中-细砂岩为主,发育大型交错层理,夹薄层—极薄层状泥岩、粉砂质泥岩以及钙质层。本文通过对丹霞盆地丹霞组锦石岩段砂岩进行扫描电镜、粒度分析以及岩石地球化学等方面的研究,探讨该套砂岩的沉积特征及成因。研究表明:该套砂岩以长石石英砂岩为主,显微镜下石英颗粒常见港湾状撞击凹坑,颗粒边缘发育铁、锰及泥质边框,胶结物主要为蒙脱石和方解石。扫描电镜下石英颗粒表面可见碟形撞击坑,具有风成沉积特征。该段砂岩粒度范围窄,分选性好,其稀土总量ΣREE=40.2×10-6~215.0×10-6,LREE/HREE=5.54~12.46,轻稀土相对富集,重稀土相对亏损。δEu负异常明显,Ce无异常,具有与中国大陆上地壳相似的高场强元素(Pb、Zr、Hf)和大离子亲石元素(Rb、Ba)组成,化学蚀变指数(CIA)值介于56.99~75.87之间,反映了较低的古风化程度,指示了干旱、炎热的的古气候条件。La/Yb-ΣREE图解和F1-F2判别函数图解研究表明,丹霞组锦石岩段砂岩的母岩物质成分以古老上地壳的长英质为主,具有被动大陆边缘属性的陆内裂谷特征。丹霞盆地晚白垩世锦石岩段沉积时期,具有干燥的地表沉积环境,可能与晚白垩世中期Campanian期东亚中纬度地区的干旱古气候条件相关。

粤北丹霞盆地上白垩统丹霞组锦石岩段顶部泥岩岩石地球化学特征及其地质意义

丹霞山是"中国丹霞"世界自然遗产的典型代表,目前对其成景地层上白垩统丹霞组沉积环境的研究程度不高,尤其对锦石岩段沉积环境还存在较大争议.锦石岩段以厚层—巨厚层状中-粗砂岩为主,发育大型交错层理,夹中薄层—极薄层状泥岩、粉砂质泥岩以及钙质层.本次采集的锦石岩段顶部中层状泥岩样品的黏土矿物成分以伊利石为主,稀土总量较高,ΣREE=191.19×10^-6~308.73×10^-6,轻、重稀土分异明显,轻稀土富集,δEu=0.52~0.63,负异常明显,δCe=0.91~1.27,Ce无异常,古盐度=10.74‰~16.21‰、B/Ga=3.89~5.04、V/(V+Ni)=0.74,代表了在干旱到半干旱的气候环境下,缺氧条件下的半咸水沉积水体,可能与晚白垩世中期Campanian期东亚中纬度地区的干旱古气候条件相关.短期有淡水注入,可能与其暂时性河道发育有关.La/Yb-ΣREE图解和Hf-La/Th图解研究表明,丹霞组锦石岩段泥岩的母岩物质成分以长英质和基性岩为主,具有岛弧属性.

丹霞盆地地质特征和演化

丹霞盆地为白垩纪内陆山间红色盆地。在岩石地层划分的基础上，对丹霞盆地的沉积相、沉积体、沉积体系和沉积体系域进行了划分，讨论了丹霞盆地的演化历史。

粤北丹霞盆地红层赤铁矿成因模式初步探讨

根据丹霞盆地及其地层的研究现状,通过结合丹霞盆地起源形成的地质背景,从岩浆、沉积和构造活动的角度来探讨丹霞盆地内红层中赤铁矿的来源模式。认为丹霞盆地周边燕山期火山岩内铁硅酸盐和角闪石等镁铁质矿物为初期赤铁矿的形成提供了物源,丹霞盆地周边地层中的铁硫化物和铁碳酸盐为后期赤铁矿的形成提供了物源,随后丹霞盆地周围的隆升等构造运动将赤铁矿搬运到盆内沉积。

丹霞盆地砾石统计与冲积扇体的识别

丹霞盆地是白垩纪形成的内陆山间红色盆地,主要由冲积扇体、曲流河沉积体、滨湖沉积体、浅湖沉积体和火山喷发沉积体组成,其中,冲积扇体和曲流河沉积体的岩石特征是粒度粗、成分复杂,粒度与成分在空间上变化快,较难识别.本文以剖面和钻孔资料为基础,重点研究了砾岩中的砾石特征,包括成分、形态、三轴大小、扁平砾石的产状等,用以确定扇体的物质来源方向和水体的古流向等,更好地识别冲积扇体的空间分布和冲积扇体之间的叠置关系.总体上,丹霞盆地内冲积扇体的发育具有如下规律:在盆地发育初期,冲积扇体较发育,但规模小,且多分布于盆地边缘,常和断裂活动有关.砾石主要来自附近的剥蚀区,砾石的稳定系数普遍较小,且其大小与物源区的地质时代和岩性有关.早期的冲积扇体常常和火山喷发沉积体相伴生,而后期的冲积扇体则和滨-浅湖相沉积伴生.在盆地发育晚期,冲积扇体表现为规模较大,常常和河流相沉积伴生,砾石稳定系数普遍较大.

粤北丹霞盆地白垩系长坝组的介形类动物群

粤北丹霞盆地白垩系长坝组产介形类化石 15 属 50 种,笔者描述其中 15 属 47 种(包括 3 个新种)。长坝组介形类动物群可以划分两个化石组合:( 1 ) Mongolocypris-Cypridea-Darwinula 组合,分布长坝组二段,属种繁多, 组合特征明显,与松辽平原泉头组 - 姚家组、湖北贾店组、浙江兰溪组等的介形类面貌相似,可以大致对比,由于出现少量晚白垩世标志化石 Talicypridea 属和大个体的 Mongolocypris 属,反映它与晚白垩世介形类的关系更为密切,但又不同于晚白垩世中晚期的南雄群 Talicypridea 动物群,层位偏低,时代较早,属晚白垩世早期为宜,大致相当于赛诺曼期( Cenomanian );( 2 ) Cypridea-Altanicypris-Candona 组合,分布长坝组四段,其层位在长坝组二段之上,晚白垩世丹霞组之下,组合中富含类女星介科的 Altanicypris 属,许多属种出现在晚白垩世地层中,其时代属晚白垩世无疑,与土仑期( Turonian )大致相当。

粤北丹霞盆地晚白垩世丹霞组风成砂岩物源特征及古气候意义

粤北丹霞盆地为晚白垩世断陷红盆,其中丹霞组锦石岩段具有典型的干旱气候条件下的古沙漠沉积特征,发育大型高角度交错层理,以厚层-巨厚层的紫红色中-细粒长石石英砂岩为主,碎屑颗粒主要为石英、钾长石和斜长石,岩屑次之,可见绢云母,磨圆度较高,分选性较好,胶结物以蒙脱石和方解石为主,石英颗粒表面常见圆麻点状凹坑。通过对该套砂岩中的碎屑锆石进行LA-ICPMS U-Pb同位素定年分析,发现:锆石粒径主要集中在50~220μm之间,Th/U值=0.14~0.99,锆石内部可见清晰的振荡环带,代表了岩浆成因锆石。锆石U-Pb年龄主要集中于6个年龄段,分别是100~165Ma,212~270Ma,411~443Ma,726~1523Ma,1742~1991Ma,2482~3456Ma。这些主要年龄区间可以与我国华南地区已知的燕山期、印支期、晚加里东期、晋宁期和吕梁期的岩浆事件对应。其中,燕山期酸性火山-侵入岩提供了主要物源,源区主要来自南岭东段,丹霞盆地的东北部和西南部地区。风成砂岩交错层理中主要存在两组NEE和SW倾向前积层,与四川盆地、鄂尔多斯盆地以及信江盆地晚白垩世风成砂岩中的前积层倾向一致。说明晚白垩世我国恰好位于当时的北半球西风带和东北信风带之中,当时盛行东北风,西南风为次,同时还可能存在东南向的古季风。

粤北丹霞盆地晚白垩世丹霞组锦石岩段钙质泥岩 C-O同位素特征及其环境意义

丹霞山是'中国丹霞'世界自然遗产的典型代表,目前对成景地层-上白垩统丹霞组沉积环境的研究程度不高,尤其对丹霞组锦石岩段沉积环境还存在争议。文中利用沉积学和稳定同位素地球化学方法,对丹霞山丹霞组锦石岩段钙质泥岩进行研究,分析该套泥岩沉积时期的古环境和古气候。粤北丹霞盆地丹霞组锦石岩寺段钙质泥岩的δ13CPDB值在-3.34‰^-2.0‰之间,平均值为-2.49‰,δ18OPDB值在-8.9‰^-5.7‰之间,平均值为-7.28‰。盐度值Z平均为119,在中国典型湖相碳酸盐岩碳氧同位素分布图中,样品主要投点于四川盆地侏罗系大安寨段和青藏高原北部的湖相碳酸盐岩中,预示着其可能形成于咸水-半咸水的陆相湖泊体系中。其古水温为19~34℃,平均为26℃之间。在75Ma,丹霞盆地大气CO2浓度为1009~1436ppmv,平均为1282ppmv。丹霞盆地晚白垩世锦石岩寺段时期,具有干燥的地表沉积环境,可能与晚白垩世中期Campanian期东亚中纬度地区的干旱古气候条件相关。

丹霞盆地白垩系的划分与对比

丹霞盆地位于韶关市东北,韶赣、韶汝、仁周等公路之间(图1),面积500km^2。白垩系总厚近4000m,以形成奇峰绝壁、风景秀丽的丹霞地貌著称。冯景兰等(1928)建立丹霞层以来,丹霞层(组、群)和丹霞地貌被广为引用。50年代末761地质队将红层划分为下白垩统马梓坪群、上白垩统南雄群及始新—渐新统丹霞群,并在马梓坪群发现叶肢介碎片及植物Brachyphyllum sp.。

韶石山——丹霞地貌丹霞山的姐妹山

广东北部丹霞盆地是中、新生代内陆山间盆地,由早第三纪红色岩层构成的丹霞山和韶石山,是丹霞地貌命名标准地区的姐妹山。韶石山因舜帝南巡奏韶乐而得名,后为韶关市命名的主山。自古以三十六奇石著称于世。近年已逐步开发和开展旅游活动。

丹霞伸展构造及其对找煤的意义

丹霞伸展构造发育于充填丹霞盆地的白垩系中。丹霞盆地为一典型的伸展构造。论证了伸展构造的特征及其与白垩系红层覆盖深度的关系。作者认为，伸展构造的作用使红层厚度变小，为在红层下找煤提供了有利条件。