东昆仑古特提斯造山带巴隆地区中性岩墙群的岩石成因与构造意义

岩墙群是研究造山带构造演化过程与大陆地壳生长机制的重要探针。本文以东昆仑古特提斯造山带巴隆地区中性岩墙群为研究对象,开展了岩石学、年代学和地球化学研究,分析其岩石成因及其对古特提斯造山作用过程的启示。巴隆中性岩墙群以闪长玢岩为主,其锆石U-Pb年龄为250.2±1.3 Ma,属于早三叠世岩浆作用的产物。岩墙群的SiO_(2)含量为52.8%~59.6%,全碱(K_(2)O+Na_(2)O)含量为3.98%~6.25%,Mg#值为24~46,铝饱和指数为0.91~0.98,属于高钾钙碱性、准铝质岩石。样品的轻重稀土元素分异显著,(La/Yb)N值为5.44~7.76,Eu异常不明显(δEu=0.91~1.11)。样品均富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,且具有显著的Nb、Ta负异常。岩石成因分析表明巴隆早三叠世中性岩墙群主要起源于古老镁铁质地壳物质的部分熔融,且岩浆受到一定程度的壳–幔混合影响。综合分析区域地质资料,本文认为巴隆地区中性岩墙群形成于东昆仑古特提斯洋俯冲消减的陆缘弧环境,且大陆弧古老地壳物质重熔和壳–幔混合作用是东昆仑古特提斯造山旋回大陆地壳生长演化的重要方式。

穿越煤系地层隧道预留岩墙破坏力学行为与安全厚度研究

为研究穿越煤系地层隧道在瓦斯压力和地应力作用下的力学行为变化,以贵州的天成坝隧道的瓦斯煤系地层为工程案例,通过相似模型试验搭建三维试验物理模型,分别研究预留岩墙在2种不同隧道跨度下的力学行为变化,并与数值模拟相结合研究不同因素下隧道开挖岩墙厚度变化规律。结果表明:1)隧道开挖改变了围岩的原始应力状态,在隧道掌子面前方的岩墙出现应力集中,且隧道在开挖后掌子面一侧的应力卸载使竖向应力和水平应力差值最大。2)隧道所在的地质环境相同时,预留岩墙上部垂直地应力越大,隧道的开挖跨度越大,预留岩墙的厚度越小,预留岩墙发生破坏失稳的可能性越大。3)隧道开挖过程中,预留岩墙垂直应力与位移监测点竖向位移同步变化;垂直应力达到峰值时,竖向位移变形最大;随后垂直应力减小,竖向位移变形趋于稳定;垂直应力突变导致预留岩墙破坏,位移量急剧增大。4)建立不同瓦斯压力、不同围岩等级、不同隧道跨度情况下的数值计算模型,通过正交试验法,设计8种不同工况,得到不同因素组合下预留岩墙厚度的变化规律;最后通过多因素回归分析法,拟合得到最小预留岩墙厚度的计算经验公式。

紧邻既有线岩墙爆破极限失稳厚度的试验研究

研究目的:扩堑石方的爆破安全一直是铁路增建二线急需解决的施工难题,目前,扩堑石方的开挖通常采用预留岩墙的爆破施工方法,该方法将整个工程的施工难点转移到预留岩墙的爆破拆除上面。为保证爆破拆除预留岩墙的安全,本文通过理论分析,并在渝怀铁路扩堑工程中开展逐排爆破岩墙来验证试验。研究结论:(1)提出了岩墙爆破极限失稳厚度的概念,并根据多边界石方爆破理论,分析了极限失稳厚度的计算方法;(2)通过分析岩墙表观、声波速度和振动速度的变化结果,并结合岩墙爆破拆除实际情况,确定了极限失稳厚度应为最小抵抗线的2倍;(3)极限失稳厚度是保证预留岩墙爆破安全的关键因素,该参数的确定可为复线铁路扩堑石方爆破开挖提供技术支持。

郯庐断裂带南段早白垩世镁铁质岩墙成因及其地质意义

地壳再循环物质交代岩石圈地幔形成不均质的地幔源区,其衍生的镁铁质岩浆岩为揭示地幔演化及壳-幔相互作用提供了重要信息。本文对郯庐断裂带内张八岭隆起南段肥东地区镁铁质岩中的锆石进行LA-ICP-MS定年,获得年龄集中在127~122 Ma。镁铁质岩样品中SiO_(2)含量为51.33%~54.01%,Mg#值为52.6~70.0,并具有富钠、富碱(σ=2.46~4.22)的特征,属于亚碱性和高钾钙碱性系列。镁铁质岩样品均富集大离子亲石元素(LILEs,如Ba、Pb、K),相对亏损高场强元素(HFSEs,包括Nb、Ta、Ti等),表现为弧型地球化学特征。锆石Hf-O同位素研究获得极负的εHf(t)值(-23.4~-21.2)和略高的δ18O值(5.49‰~6.01‰),与新元古代斜长角闪岩同位素组成显示出一致的演化趋势和相似的分布特征。因此,早白垩世镁铁质岩墙富集的同位素特征主要继承于新元古代(~800 Ma)岩石圈地幔;在郯庐断裂带伸展背景下,由古老岩石圈地幔发生减压熔融形成。

新疆克拉玛依中基性岩墙群形成力学机制及其构造意义

克拉玛依岩墙群产出在克拉玛依北岩体及其围岩之中,具有不连续分段岩墙和连续分段岩墙两种类型,空间分布受区域张性构造裂隙控制,总体走向以北西-南东(280°～300°)为主,还有少量北东-南西(30°～50°)走向的岩墙。克拉玛依岩墙群所受最大主压应力方向垂直于地表,最小主压应力方向与岩墙扩容作用方向平行,并垂直于北西-南东走向的分段岩墙。岩浆沿构造裂隙贯入、充填形成岩墙,其发育程度与裂隙和区域各主压应力之间的夹角有关。岩墙分段的力学原因是岩浆在流动过程中,遇到与最小主压应力斜交的先存裂隙时,应力强度因子瞬间降低所致。估算的主伸长度为2.7%。克拉玛依岩墙群的大量出现进一步表明,二叠纪时,区域构造已经由碰撞挤压体制转变为伸展体制。

利用宽谱系岩墙群进行靶区定位的数值方法——以新疆南阿拉套山为例

本文介绍一种利用宽谱系岩墙群的空间展布特征进行靶区定位的数值方法。基于透岩浆流体成矿理论,岩浆-屏蔽层强相互作用过程中将涌现最大主压应力分布在竖直方向的近场应力场。在这种条件下,屏蔽层中的裂隙系统不同于传统矿田构造学描述的裂隙系统。依岩浆上升速率及屏蔽层岩石学结构和力学性质变化,屏蔽层中可出现不同类型的同成矿裂隙系统,后者往往被成矿期的脉岩充填。由于应力中心的作用力强度大于远离应力中心的部位,自生长裂隙和先存裂隙的密度呈现规律性的空间变化。这种变化控制了含矿流体的运动学特征。因此,可以将岩墙密度和延伸方向数作为定量化指标揭示含矿流体大规模聚集的空间位置,后者也是成矿作用的潜在发生部位。用滑动平均法绘制岩墙分布密度图和岩墙延伸方向密度图,将极密区作为有利找矿靶区,分析结果与地质学方法的预测结果高度相似。因此,可以认为本文提供的靶区圈定方法是一种简便有效的方法。

华北元古代基性岩墙群研究

我国华北元古代基性岩墙群的岩石以辉绿结构为主,成分为镁低、钾钠稍高的拉斑玄武岩类。内含3个亚群,分別在1.5Ga、1.2Ca、0.9Ga前形成。推导出3期拉张应力场的方向分別为南北、北东-南西和北西-南东向。

西藏改则县多龙矿集区发现岩墙岭蛇绿岩残片

西藏班公湖-怒江缝合带北缘多龙矿集区是青藏高原新近发现的具有超大型远景的、典型的富金斑岩型铜矿集区,其成岩成矿地质背景是解决班公湖-怒江洋构造演化的关键问题之一。近年来的区域地质调查研究发现,多龙矿集区南侧出露岩墙岭蛇绿岩残片,应该是班公湖-怒江蛇绿岩带的重要组成部分。岩墙岭蛇绿岩主要由席状岩墙群、枕状玄武岩和硅质岩组成,整体呈棱形或透镜体状断续分布于侏罗系复理石沉积内,构成典型的网结状构造。糜棱岩普遍发育在岩墙岭蛇绿岩和围岩的接触部位。综合前人研究成果,初步认为多龙矿集区早白垩世成岩成矿作用应该形成于增生楔之上伸展拉张的构造环境。岩墙岭蛇绿岩的发现和确定进一步约束了多龙矿集区成岩成矿地质背景,同时为班公湖-怒江缝合带的延伸及其构造演化的研究提供了新的线索。

华北克拉通1.8Ga镁铁质岩墙群的地球化学特征及其地质意义:以晋冀蒙交界地区为例

华北克拉通1.8 Ga镁铁质岩墙群是我国规模最大的岩墙群之一。在晋冀蒙交界地区,岩墙群表现为NNW和EW向近直立具有冷凝边结构的岩墙,它们产出于统一构造体制之下。单条岩墙的长度达几十公里,宽度0.5～100m,通常20m左右。可以根据岩墙产状和岩石地球化学特征将这些岩墙群分成三组,简记为S-I、S-II和 S-EW,分别对应两组NNW向和一组EW向的岩墙群。岩墙的主要造岩矿物为单斜辉石和斜长石,其它矿物包括角闪石、Fe-Ti氧化物、黑云母、磷灰石、碱性长石和石英。S-II能见到橄榄石斑晶及围绕橄榄石和单斜辉石颗粒生长的斜方辉石和角闪石反应边结构,以及斜长石正环带结构。S-I相对低FeO(全)-TiO_2-P_2O_5,成分为相对高MgO拉斑玄武岩,而S-II高 FeO(全)-TiO_2-P_2O_5,由碱性到亚碱性高Fe玄武岩组成。S-EW包括高Fe拉斑玄武岩和安山岩。所有岩墙稀土总量(∑REE)和轻稀土含量(LREE)较高。它们相对富集Ba、K和P,并且亏损Nb和Ta。S-II和EW相对亏损Sr。分析表明,S-I表现为不同程度部分熔融的特征,内部又有一定的分离结晶作用和地壳混染过程。S-II表现为富铁贫硅(Fenner趋势)的分离结晶作用和明显的地壳混染。 而S-EW表现为富硅贫铁(Bown趋势)的演化过程,也有明显的地壳混染。我们认为岩墙群涉及两个或多个源区。

大同地区早中生代煌斑岩-碳酸岩岩墙群

大同地区密集分布的岩墙群由基性-超基性煌斑岩和碳酸岩组成,侵入于石炭-二叠纪煤层中。与地层的接触关系和Rb-Sr、K-Ar同位素年代学数据表明岩墙群的侵位于晚三叠世。Sr、Nd同位素比值显示,碳酸岩和煌斑岩都来源于壳幔混合型岩浆源区。稳定元素比值和相容、不相容元素同等富集则表明它们是碳酸岩和硅酸盐混合的原始母岩浆液态不混熔的产物。岩墙群形成的地质条件和构造背景表明,它们是在伸展构造背景下,受到不同级别的构造控制。大同岩墙群的研究对进一步认识华北早中生代岩石圈演化有重要的意义。

岩墙厚度对成矿作用的约束:以石湖金矿为例

根据透岩浆流体成矿理论,岩浆体是含矿流体的通道而不是来源,因而估算含矿流体注入岩浆体的能力是评价高位侵入体成矿潜力的有效方法。文中利用一维传热模型计算了石湖金矿区三类代表性岩墙(花岗斑岩、石英闪长玢岩和辉绿岩)不同厚度条件下的冷却时间尺度,同时估算了岩浆冷却过程中的粘度变化速率。假定岩浆侵位于约6 km,且完全固结时含矿流体才不能有效注入,石湖金矿区三类代表性岩墙的最小临界成矿厚度分别为33.45 m(花岗斑岩)、8.22 m(石英闪长玢岩)和1.02 m(辉绿岩)。模拟结果与石湖金矿区矿体的产状一致,暗示模拟结果具有较强的实用价值。结合岩墙长度/宽度比值,进一步估算致矿侵入体的最小临界出露面积分别约为312～1 561 m2(玄武质岩体)、0.014～0.068 km2(石英闪长玢岩)和0.011～0.034m2(花岗斑岩)。估算结果为野外地质找矿提供了一个定性的标准,对快速资源勘查具有参考价值。

新疆西准噶尔红山岩体及其中闪长质岩墙的时代——来自锆石LA-ICP-MS定年的证据

作为一种特殊产状的岩浆岩,岩墙保存有岩浆活动和地球动力学背景等方面的重要信息。为了研究和探讨西准噶尔乃至中亚地区古生代晚期的地球动力学环境,我们对西准噶尔地区侵入花岗岩的暗色岩墙开展了卫星遥感影像解译、地表地质调查和相关室内研究工作。研究发现,新疆西准噶尔红山花岗岩体中发育大量环状和非环状闪长岩岩墙。环状岩墙从中心到外围,岩墙宽度逐渐变窄,矿物粒度也逐渐变细;非环状岩墙切割环状岩墙,宽度和矿物粒度都没有明显变化。为了确定这些岩墙的形成时代,对3个环状岩墙样品、2个非环状岩墙和1个花岗岩样品进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年,得到环状岩墙的年龄为:304±1Ma、302±1Ma、303±1Ma;非环状岩墙的年龄为:302±1Ma、302±1Ma;花岗岩的年龄为304±1Ma。结合不同类型岩墙及其与岩体的穿切关系,确定红山岩体的形成时代为304Ma左右,环状岩墙的形成时代为303Ma左右,非环状岩墙的形成时代为302Ma左右。这一年代学研究成果揭示出西准噶尔地区在石炭纪末期发育不同类型的岩浆活动,闪长质岩墙所占据的裂隙是在石炭纪末期形成的;为从岩浆活动和由这些岩墙所占据的裂隙研究,探讨该区古生代晚期的地球动力学环境,提供了有力的时间约束。

浙闽沿海晚中生代伸展构造的岩石学标志:东极岛镁铁质岩墙群

在浙江舟山群岛之东极岛上,出露大规模的镁铁质岩墙群,它们沿晚中生代花岗岩和火山碎屑岩的节理侵位,产状近于直立且与围岩截然接触,指示岩墙岩浆以主动方式沿构造裂隙侵入。东极岛镁铁质岩墙群的岩性主要是角闪辉绿岩,全岩Ar-Ar年龄为93.4Ma。在地球化学上,它们属弱碱性系列,SiO2含量为46.88%～52.55%,CaO 5.40%～7.82%,Al2O316.30%～17.31%,TiO2 1.53%～1.18%,（Na2O+K2O）4.62%～6.88%,Mg#=34～42;具有轻稀土元素和大离子亲石元素（LILE,如Sr、K、Rb、Ba等）富集、高场强元素（HFSE,如Nb、Ta等）亏损等特点,它们的ISr为0.7084～0.7098,εNd（t）为-3.21～-8.11,与福建沿海的镁铁质岩墙群及浙闽沿海晚中生代基性岩浆岩（辉长岩/辉绿岩和玄武岩）相似。它们由起源于受消减作用影响的岩石圈地幔部分熔融而产生并受地壳混染的玄武岩浆,在伸展构造环境中形成,是浙闽沿海晚中生代伸展构造的重要岩石学标志。

白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙地质特征

首次填出白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙的分布图，深入系统地研究了岩墙的地质产状、主矿物类型、岩石结构、人工重砂矿物组成、稀土元素含量等特征。反映了白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙的岩浆演化分异过程存在差异。对于研究白云鄂博矿区铁与稀土的矿化提供了物质来源的证据。

双线小净距隧道中岩墙力学特征及加固措施研究

采用二维弹塑性数值计算方法,对Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下平行布设的双洞隧道中夹岩墙受力、变形特点随隧道间距变化的情况进行了研究。研究结果表明,对于两隧道间距较小的小净距隧道,中夹岩墙的受力、变形极为不利,是设计、施工和监控量测的关键部位。同时研究了不同隧道埋深以及不同岩柱加固措施对小净距隧道中夹岩墙受力、变形特点的影响,为小净距隧道的支护设计、开挖方式、岩墙加固方式选取以及现场监控量测方案制定等提供指导。

南口-古崖居中生代双峰式岩墙群形成机制的地球化学制约

京北南口至延庆古崖居出露了一套延伸40km、由钾玄质岩石和花岗质岩石组成的双峰式岩墙群。报道了岩墙群的同位素年龄,其K-Ar年龄为114～120Ma,Rb-Sr年龄为128Ma。对南口双峰式岩墙群的17个代表性样品进行了系统的元素地球化学分析,研究结果表明,酸性岩墙和基性岩墙是同时来自两个独立的岩浆房,岩浆来自EMⅠ型富集地幔。在此基础上,用岩浆不混熔的双扩散对流模式解释了两个层状岩浆房的形成,正是它们同时为双峰式岩墙群提供了物质来源。

高分辨率遥感影像在岩墙地质体信息提取中的应用

高分辨率遥感影像可明显表现地物的几何结构和纹理特征，从而使得在较小空间尺度上观察地物细节变化、进行大比例尺遥感制图成为可能。利用高分辨率QuickBird遥感影像，对新疆巴楚县麻扎尔塔格山地区的岩墙进行计算机辅助地质解译，共获得1227条岩墙。结合GIS空间分析方法获得了解译岩墙长度、走向分布等特征。结果表明：该地区76％的解译岩墙走向为NNW（135°～180°）；QuickBird能够满足1：2．5万地质调查的要求；通过地质分析综合解译结果获得了麻扎尔塔格岩体内部存在发育岩墙、岩墙形成应晚于内部的正长岩体的新认识。探讨并验证了高分辨率遥感影像在中小规模地质体解译中的可行性和有效性。

元古代基性岩墙群的成因机制、构造背景及其古板块再造意义

大陆克拉通广泛发育元古代镁铁质岩墙群，其形成时限短，侵位机制复杂，可以侵位于不同的地壳层次。岩墙群的岩浆可能有多种来源，但主要来自陆下软流圈或地幔岩石圈，很少经历结晶分异与地壳混染。岩墙群的总体化学成分是富集型的，从古元古代到新元古代，其碱性组分逐渐增多，反映地幔演化特征。板块构造理论可应用于晚太古代－古元古代的构造研究，元古代以超级大陆的聚合及裂解为特征。岩墙群的形成普遍与伸展体制相联系，是超级大陆开始裂解或地幔柱活动的重要标志。华北克拉通区广泛发育中元古代镁铁质岩墙群，对其进行多学科的研究，将为确定华北克拉通在中元古代超级大陆中的构造位置及其古板块再造提供重要依据。

阿尔金山米兰红柳沟的席状岩墙群:海底扩张的重要证据

米兰红柳沟一带的蛇绿岩位于青藏高原的北部边缘,属于北阿尔金蛇绿岩带的西段,由变质橄榄岩、辉长岩、辉绿岩和基性熔岩组成。野外调查发现约50m厚的均由岩墙组成的岩墙群,其产状近直立,单个岩墙厚约30～40cm。岩墙和与其相伴的熔岩成分相同,属拉斑玄武岩系列,可与典型的洋底玄武岩对比。成分特点:SiO2含量为45wt%～49wt%,TiO2为～1wt%,K2O小于0.3wt%,P2O5为0.1wt%);LREE轻微富集到平坦型,(La/Sm)N0.86～1.74;Cr、Ni、Co和V等过渡金属元素含量高。岩墙群的发现为古海底扩张形成洋壳提供了关键性证据,并可进一步研究洋壳的形成过程和构造背景。

福建湄州岛镁铁质岩墙群与寄主花岗岩的形成时差、地球化学及成因

福建湄洲岛的镁铁质岩墙群侵入于花岗岩中。镁铁质岩墙主要由斜长石（An=45~55,中-拉长石）、普通角闪石及少量辉石和石英等组成,锆石SHRIMP U-Pb年龄为（95±2）Ma。寄主花岗岩主要由石英、钾长石、斜长石（An=22~25,更长石）及少量的黑云母组成,锆石SHRIMP U-Pb年龄为（105±3）Ma。它们的形成时差约10 Ma。在岩石地球化学上,镁铁质岩墙群具有低CaO、MgO、TiO2而高Al2O3、轻稀土元素和大离子亲石元素富集、高场强元素亏损等特点,（87Sr/86Sr）i=0.705 2~0.705 4,εNd（t）=-0.03~1.57,与福建沿海同时代镁铁质岩墙群相似。寄主花岗岩与沿海高钾钙碱性花岗岩基本相同,都具有高硅、富碱的特点,它们的w（SiO2）〉75%,A/CNK=1.05~1.12,w（K2O＋Na2O）=7.68%~8.12%,w（K2O）〉w（Na2O）,（87Sr/86Sr）i=0.705 5,εNd（t）=-3.92。综合研究表明：湄洲岛寄主花岗岩是由受消减作用影响的岩石圈地幔部分熔融而产生的玄武岩浆底侵,并熔融中下地壳所产生的花岗岩浆形成;而镁铁质岩墙是底侵、滞留并经过结晶分异的玄武质岩浆,因地壳再次伸展,而沿花岗岩体中节理侵入形成。湄洲岛花岗岩与镁铁质岩墙群形成于伸展构造环境,对应福建沿海2次地壳伸展事件。湄洲岛花岗岩和镁铁质岩墙群的研究为沿海晚中生代构造-岩浆活动提供了一个新例证,同时为福建沿海晚中生代岩石圈伸展时限提供了制约。