玉树北部二叠纪镁铁质岩的成因及其对大陆弧后盆地形成的指示

系统地调查与研究弧后盆地岩浆作用能为探究汇聚板块边缘的壳幔相互作用、板块俯冲动力学和弧后盆地形成-演化机制等提供重要信息。本文以最近在青海玉树北部地区发现的二叠纪镁铁质岩类为研究对象,开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学与同位素地质学等研究,以期为深入认识大陆弧后盆地形成机制及有关镁铁质岩浆的起源提供关键线索。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测定结果表明,玉树北部辉长岩的结晶年龄为260±1 Ma。玄武岩样品具有相对低的TiO2和Nb/Y值以及相对高的Ce/Nb值,其相对于原始地幔要显著富集轻稀土和Th等元素,亏损Nb、Ta、Ti和P等元素,可与世界上典型弧后盆地玄武岩(例如Okinawa Trough BABBs)成分特征类比。而辉长岩样品具有相对高的TiO2和Nb/Y值以及相对低的Ce/Nb值,其相对于原始地幔要显著富集轻稀土和Th等元素,轻微亏损Nb、Ta和Ti,总体上具有与OIB类似的成分特征。玄武岩样品具有变化较大的ISr(0.706~0.709)和εNd(t)值(-1.8~+1.3),而辉长岩样品则具有相对均一的ISr(0.709)和εNd(t)值(-1.8~-1.5)。综合本次研究成果可以确定,玄武岩应该起源于一个受俯冲组分改造的岩石圈地幔,而辉长岩应该来自于一个与地幔柱相关的源区。结合区域最新研究资料可以进一步判断研究区镁铁质岩应该形成于大陆弧后盆地扩张的背景中,并且该弧后盆地的产生很可能与洋壳深俯冲导致的板块回撤、峨眉山地幔柱活动密切相关。

半密闭腔室内冲击闪络电弧观测及弧后气体逸散过程研究

多腔室灭弧装置可保护绝缘子、抑制故障电弧存续,具有成为配电网线路防护增补措施的潜力。半密闭腔室作为多腔室灭弧装置的基本单元,腔室内冲击闪络电弧演变进程尚缺乏完备的观测手段和针对不同电极结构的直观对比,以及弧后气体状态的量化分析。为进一步完善半密闭腔室内电弧演变过程观测方法,优化结构设计,该文搭建了用于观测半密闭腔室电弧及弧后气体演变的高速纹影系统,对比分析了开放气隙与半密闭腔室气隙、U型电极和球形电极下半密闭腔室内冲击闪络电弧演变过程,根据纹影图像数据定义密度恢复率,并采用光流法探讨了弧后气体逸散过程中气体密度恢复和速度场分布。电弧演变过程的纹影图像表明,半密闭腔室较开放气隙具有主动“吹弧”作用,由于自感应磁场的分布差异,U型电极较球形电极加速腔室内电弧运动;弧后气体演变为近似涡环结构,促使腔室出口邻近区域气体密度率先恢复,空气自恢复能力得到提升。

开口防撞梁辊弧后端头收张口研究

针对开口防撞梁辊弧后端头收张口问题,采用仿真和实验方法进行了研究。选取3种典型开口防撞梁进行分析,通过分析截形角度和匹配角度对收张口的影响得出辊弧后收张口的变化规律;通过对断面应力分析得出辊弧后收张口的原因并提出了改善措施;通过分析反弯措施对收张口的影响,得出了布局角度对收张口的影响规律,并通过实验进行了验证;通过4种反挤压变形方案对收张口进行了分析,并经方案改进后得出最优工况。结果表明:起弧轮布局角度一定时,截形角度越大,立筋刚度越小,收张口差值随截形角度的增大而减小;辊弧后产生收张口现象是由辊弧时工件内部产生的剪应力造成的,剪应力是由起弧轮高度差引起的;调整起弧轮布局角度形成反弯可消除部分内应力,减小收张口差值;反挤压变形可减小收张口差值,采用5个整形轮时结构最优;内推轮内推2 mm时辊弧后防撞梁一致性较好,但同时带来法兰边翘曲的不良影响。

真空断路器弧后阶段鞘层发展过程的探针阵列诊断方法

真空断路器开断过程中弧后残余等离子体密度演变规律是关乎其开断性能的重要特征。基于探针诊断电子饱和区域工作原理,该文提出一种真空断路器弧后阶段鞘层发展过程的探针阵列诊断方法。设计探针阵列布置方式、探针阵列控制电路、探针阵列数据处理流程。基于可拆卸真空腔体和合成试验回路,搭建探针诊断实验平台,开展真空电弧弧后残余等离子体电子密度探针阵列诊断实验,得到探针阵列电流的衰减规律以及弧后电子密度的二维分布。研究表明:真空断路器弧后残余等离子体电子密度数量级范围为10^(10)~10^(11)cm^(-3),测量结果与已有文献结果偏差不超过5%,衰减时间范围为30~40μs,弧后阶段鞘层的发展规律与已有文献的诊断结果一致。结果验证了探针阵列诊断弧后阶段鞘层发展过程的有效性,为真空断路器弧后残余等离子体电子密度的测量提供一种经济、有效的诊断方法。

弧后C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体复原过程研究

C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体是目前潜在替代SF 6的绝缘介质之一。C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体分解与复原过程的研究,对于深入了解该混合气体的熄弧性能具有重要意义。首先,模拟C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体在0.3~30 kK热平衡条件下分解产物粒子浓度的变化;然后,确立C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体的分解路径及粒子种类并计算出各反应的正、逆向速率常数;最后,引用0.1 MPa下C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体弧后温度衰减曲线,作为模拟弧后C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体复原过程中的温度变化数据,通过Chemkin软件计算弧后C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体各粒子的复原过程。模拟结果表明:弧后温度在10 kK以上时C_(4)F_(7)N和N 2在8~10 ms内完全分解,以C、N、F、CF_(2)C、CFCF、NF、CN等粒子和自由基的形式存在;弧后温度降低至2 kK左右,N 2复合至摩尔分数约70%左右,而C_(4)F_(7)N未见复合。

真空断路器弧后等离子体探针诊断系统

真空断路器弧后阶段残余等离子体电子密度是表征弧后微观特性的重要参量。本文分析了探针诊断方法的工作原理,提出了一种基于电子饱和区的真空电弧弧后残余等离子体电子密度探针诊断方法。设计了探针结构、探针控制单元和数据处理系统,研制了基于单探针的真空断路器弧后残余等离子体诊断系统。利用可拆卸式真空灭弧室搭建了诊断实验平台,系统研究了开断电流、触头结构、测量位置等因素对弧后电子密度空间分布的影响。研究表明:真空断路器弧后等离子体探针诊断系统测量的弧后初始电子密度范围在10^(10)-10^(11)cm^(-3),衰减时间为30-40μs,变化规律与弧后鞘层理论一致,并与国内外其他诊断方法的测量结果进行对比,验证了探针诊断方法的可行性和有效性,为真空电弧弧后电子密度的诊断提供了一种有效、简便的方法。

扬子北缘大洪山造山带中新元古代基性岩和浊积岩的年代学和地球化学研究:对弧后盆地演化的指示

扬子北缘~820Ma可能记录了从挤压环境向伸展环境的重要转换,是解决扬子新元古代演化争议的关键时间节点。本研究在扬子北缘大洪山造山带圆潭地区识别出一套基性岩和浊积岩组合。其中基性岩全岩Sm-Nd等时线年龄为845Ma±81Ma(MSWD=1.5),浊积岩碎屑锆石年龄谱包括四个主要峰值年龄(~835Ma、~1597Ma、~2002Ma、~2482Ma)和两个次要峰值年龄(~2680Ma、~2934Ma),综合前人研究成果将浊积岩的形成时代约束在835~820Ma。浊积岩与花山群的形成时代一致,应代表花山群的北向延伸。浊积岩的物源来自扬子北缘桐柏-大别地区,不同于前人对花山群的分析结果,指示花山群可能具有多个物源。以上地层碎屑锆石年龄谱和地层层序特征与弧后盆地相似。本研究基性岩样品具有低的SiO_(2)(45.41%~50.29%)、K 2O(0.03%~1.49%),高的TiO_(2)(1.42%~3.03%),和低的U/Th(0.15~0.29)、Th/Zr(0.003~0.011)和Nb/Y(0.059~0.147)以及正的εNd(t)(+1.18~+1.57),类似N-MORB地球化学特征。基性岩来自于软流圈,经历<3%部分熔融而生成,并在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。综合以上分析,本文认为这些基性岩和浊积岩共同构成一套弧后背景环境岩石组合。

西昆仑冰山地区白垩纪E-MORB型辉长岩:新特提斯弧后伸展的新证据

青藏高原西北缘的西昆仑—喀喇昆仑造山带是研究特提斯构造演化的重要地区之一。近期在西昆仑南部冰山地区新识别出白垩纪辉长岩脉。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,冰山辉长岩最年轻锆石集中在109~103 Ma,加权平均年龄为106.2±1.7 Ma,表明冰山辉长岩形成于早白垩世。岩石含有前寒武纪年龄锆石,指示区内地壳深部存在对应时代的基底物质。辉长岩低硅(48.52%~50.69%)、高铝(14.38%~16.34%)、高镁(MgO=6.88%~8.02%,Mg#=52~58)特征,以及类似E-MORB的稀土配分模式((La/Yb)N=1.36~1.81),不相容元素原始地幔标准化的蛛网图和亏损的全岩Nd同位素组成(εNd(t)=2.54~4.04),表明母岩浆形成于相对亏损的地幔源区,且在上升过程中受到地壳混染程度有限。综合考虑以上特征并结合西昆仑—帕米尔地区晚中生代研究进展,认为冰山辉长岩脉形成于受俯冲板片释放流体交代形成的软流圈地幔部分熔融,其成因与白垩纪中期新特提斯北向平板俯冲引起的弧后伸展作用有关。

高压气体断路器弧后电流特性的实验研究

弧后介质热恢复特性对断路器开断能力有着显著的影响,该文旨在通过实验手段研究不同因素对高压气体断路器弧后电流特性的影响。首先以126 kV SF6断路器为原型设计了实验样机,之后在不同触头分开时电流相位θ(20°、50°、80°),预期短路电流值I(12、18 kA)及腔体充气压力P(0.5、0.6及0.7 MPa)下进行了一系列开断实验,利用高分辨率的零区设备采集零区电弧电流。结果表明:间隙电弧重燃概率随θ增加而增大,当I=18 kA且P=0.5 MPa时,θ为20°时间隙未发生击穿,而θ分别为50°和80°时弧隙击穿且弧后电流的上升速率分别为1.03和2.08 A/μs;弧后电流及其上升速率随I的增大而增加,当θ=80°且P=0.6 MPa,I为12、18 kA时所对应的弧后电流上升速率分别为1和2.05 A/μs;当θ=80°且I=12 kA时,弧后剩余电流随着P的增大趋向于减小。气体的热开断能力与临界弧后电流存在对应关系,一定程度上可以考虑将弧后电流的临界值作为弧后热击穿的判据。

真空灭弧室弧后介质特性仿真分析

真空断路器在直流电路中应用广泛,但故障电流强迫过零后电弧的燃烧特性较为复杂,在考虑真空电弧等离子体中电子、离子以及铜蒸气分子之间相互作用的前提下,建立真空电弧等离子体流体-化学混合模型。仿真结果表明在相同过电压下,随着纵向磁场的增大,等离子体发展到局部稳定状态时电子逐渐向电极两侧扩散,电极中心线上电子密度依次减小,并且总区域内平均电子能也依次减小,在一定程度上降低了弧后重击穿的可能性。

关于弧后扩张机制的新看法

为了探讨弧后扩张的内在机制 ,计算得出了一些弧后扩张背景下板舌参数及边缘海资料的特征 ,综合古地磁、地热、重力、地震等信息 ,认为弧后扩张可能与板舌舌端地质行为有关 ,具体形成机制可能是 :可能已经发生正断的板舌舌端发生熔融分异 ,低密度部分上升膨胀 ,高密度部分下沉 ,在合适条件下形成物质对流环 ,导致弧后扩张。这种模式可以更好地解释弧后扩张的可能发生过程和演化旋回 。

高分断能力低压熔断器中的弧后电流研究

对Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ三种不同金属熔体制成的高分断能力低压熔断器榈进行了弧后电流的测试研究。结果研究表明，弧后电流是在电流瞬时开断后出发，并随时间而迅速减小，由此而可以推导出弧后电阻随时间的增加而增加。从试验中还观察到银溶体的弧后电阻大于铜熔体和铝熔体的现象。

裂生微地块构造特征及成因模式:来自西太平洋弧后扩张作用的启示

微地块是一种在现今空间尺度上相对微小的地质块体,在裂谷系统、被动陆缘、大洋中脊、深海洋盆、俯冲系统和碰撞环境中均有分布。微地块有多种成因类型,其中,由裂谷系统、被动陆缘、弧后扩张作用导致陆块或岛弧发生裂解过程中所生成的新地块或板块,为裂生微地块(rifting-derived micro-block)。本文主要结合西太平洋“沟?弧?盆”体系中弧后扩张形成的马里亚纳微地块、马努斯微地块以及北斐济海盆内部的微地块特征,初步总结了裂生微地块的识别标志、运动学特征以及动力学机制。裂生微地块的地壳属性可以是陆壳或洋壳、陆缘弧或洋内弧地壳,其边界必有一侧为离散型边界,其余边界可复杂多样,如俯冲带、转换断层、深大断裂等,可以是已经死亡的构造,也可以是正在活动的构造。裂生微地块常见于伸展裂解系统、俯冲消减系统中,西太平洋的板缘裂生微地块是在弧后伸展裂解的构造背景下形成的,随着弧后扩张作用的发育而生长演化。基于前人研究,裂生微地块的成因模式可总结为两类:与深部地幔上涌相关的主动裂解型,如板片窗模式、地幔柱模式;与岩石圈拉伸、海沟后撤相关的被动裂解型。裂生微地块的演化往往是多种裂解机制下综合作用的产物,常常伴随着不对称、不稳定的弧后扩张过程以及相对于周缘微地块/板块的旋转,这些都导致了裂生微地块构造演化的独特性和复杂性。对裂生微地块的研究,使得洋?陆俯冲带、造山带的研究将更加精细化,同时也可以丰富地块/板块发展演化的内涵。

新疆北部阿尔泰地区库尔提蛇绿岩:古弧后盆地系统的产物

位于新疆北部富蕴县库尔提一带的晚古生代变质玄武岩和辉长岩系含有似岛弧火山岩(arc_like)和似洋中脊玄武岩 (MORB_like)成分的两种组分 ,岩石以出现不同程度的LREE亏损和Nb、Ta等元素的负异常为特征 ,在成分上非常相似于现代弧后盆地 (Mariana和Okinawa弧后盆地 )的玄武岩。我们厘定这套变质的镁铁质火成岩为弧后盆地蛇绿岩 ,它们很可能代表了晚古生代古亚洲洋北侧的一个洋内岛弧的弧后盆地系统 ,表明晚古生代早期新疆北部地区处于与古亚洲洋俯冲有关的岛弧环境 ,该古洋在晚石炭世—二叠纪消减消失后 ,两侧西伯利亚和哈萨克

从弧后盆地到前陆盆地——北祁连造山带奥陶纪—泥盆纪的沉积盆地与构造演化

北祁连加里东期造山带是在新元古代Rodinia联合大陆(Pangea-850)基础上裂解,经由寒武纪裂谷盆地、奥陶纪初期成熟洋盆、奥陶纪中晚期北祁连活动大陆边缘、志留纪—早、中泥盆世碰撞造山而形成的。奥陶纪中、晚期,北祁连、走廊地区中、上奥陶统发育洋壳-岛弧-弧后火山岩,形成典型的沟-弧-盆体系的沉积。志留纪—早、中泥盆世是北祁连-走廊沉积盆地的转换时期。除天祝、古浪、景泰及肃南等局部地区发育下志留统钙碱性系列火山岩以外,全区志留系均以碎屑岩沉积为主。志留系底部多见一套砾岩层。下—中志留统为典型复理石相的浊流沉积。上志留统变为滨浅海相磨拉石沉积。早、中泥盆世雪山群为典型的陆相粗碎屑磨拉石沉积。从空间分布上看,志留系—泥盆系在走廊—北祁连地区也有自北向南厚度加大、粒度变粗的特征,古流以由南向北、来自造山带的古流为特征。北祁连-河西走廊奥陶纪弧后盆地火山岩—志留系复理石-海相磨拉石—中、下泥盆统陆相磨拉石的充填序列以及空间分布特点,反映为典型的弧后盆地向前陆盆地转化的沉积序列。

真空断路器弧后仿真模型及参数优化方法研究

弧后介质恢复特性直接决定了真空断路器的开断性能,对其进行建模与仿真有助于深入理解真空断路器的开断过程。笔者在PSCAD/EMTDC中建立了基于朗缪尔探针理论的真空断路器弧后仿真模型,克服了连续过渡模型在求解时易出现数值振荡和电流截断的问题;并实现了基于模拟退火—单纯形法的参数优化方法,可有效克服单纯形法存在的可能陷入局部极小值而无法达到预期优化目标的缺点。通过不同瞬态恢复电压下弧后电流的仿真结果和试验结果,验证了仿真模型及其参数优化方法的有效性。研究成果为真空断路器开断特性的研究提供了一种有效的方法。

兴蒙造山带东段大陆弧后A型花岗岩特征与成因

兴蒙造山带贺根山-黑河一线产出有大量晚古生代A型花岗岩,其成因及形成环境一直存在争议。贺根山-黑河A型花岗岩带形成于晚石炭世-二叠纪(325～260Ma),二叠纪进入岩浆作用高峰期。该花岗岩带主要表现为准铝质-弱过铝质(A/CNK=0.89～1.13)高钾钙碱性系列;高度富集LREE,Eu负异常明显;微量元素表现为富集Th、Pb和La元素,亏损Ba、Sr、Ce、P和Ti元素。研究表明晚石炭世—二叠纪古亚洲洋正处于向西伯利亚板块俯冲阶段,贺根山-黑河A型花岗岩带应该形成于该俯冲带的弧后伸展环境。俯冲导致的软流圈上涌形成弧后的伸展环境,同时为大规模高温岩浆形成提供了热源,以及部分物源,这种壳-幔混合岩浆在深部结晶分异后沿弧后伸展断裂体系快速侵位是该花岗岩带形成的原因。

冲绳海槽弧后扩张证据及关键问题探讨

在冲绳海槽区采用国内最新勘测的多波束数据构建高分辨率的DTM(DigitalTerrainModel),选择典型海区绘制了相应的三维海底形态图件,并在此图件基础上定量分析了冲绳海槽典型构造地貌形态:海底峡谷、海山、构造洼地和构造台地,统计分析表明冲绳海槽存在近似平行和近似垂直海槽轴向两种走向的构造地貌单元。对构造地貌的成因机制进行了推测,认为菲律宾板块和欧亚板块间的相互作用是产生与海槽走向垂直的构造形态和弧后扩张的动力源,而弧后扩张则产生了沿海槽走向分布的线性海山和雁行排列的构造洼地。在中部和南部海槽这两种作用力交织在一起,产生两类海底地貌形态共存的构造格局。对目前关于冲绳海槽构造研究的几个关键问题进行了探讨,阐述并支持了冲绳海槽弧后盆地扩张成因的观点;定量估算了冲绳海槽三幕构造运动的方向、扩张量和半速率;从动力学角度阐述了沟 弧 盆体系的形成演化过程;阐述了冲绳海槽三幕构造运动的演化过程和特征:中新世的拱顶、断陷,上新世—早更新世的被动拉张,晚更新世—全新世后的主动弧后扩张。三幕构造运动的方向、特征和动力机制明显不同,运动方向的多次改变导致海槽内多种走向构造地貌的存在。近代的海槽扩张有明显活跃和加速趋势。

内蒙朝克山蛇绿岩地球化学:洋内弧后盆地的产物?

朝克山蛇绿岩是内蒙贺根山地区出露最好的蛇绿岩之一,可能形成于中晚石炭世。朝克山蛇绿岩中的基性岩具有 LREE 亏损、类似 N-MORB 的稀土配分模式,而相对 N-MORB 富集大离子亲石元素,亏损 Nb、Ta 等高场强元素又类似岛弧火山岩的成分特征,因此,我们认为朝克山蛇绿岩应形成于弧后盆地。将朝克山蛇绿岩的基性岩与现代 Mariana 洋内弧后盆地和 Okinawa 陆缘弧后盆地的玄武岩及同属中亚造山带的、形成于洋内弧后盆地的新疆库尔提蛇绿岩对比,朝克山蛇绿岩更类似于 Mariana 玄武岩和库尔提蛇绿岩,因此其很可能形成于洋内弧后盆地而不是大陆边缘弧后盆地环境。

柴北缘绿梁山地区早古生代弧后盆地型蛇绿岩的年代学、地球化学及大地构造意义

岩石学、地球化学、年代学及Lu-Hf同位素综合研究表明在柴北缘西段绿梁山大平沟地区出露一套弧后盆地型蛇绿岩,岩石类型主要包括变质橄榄岩、变火山岩、变辉长岩及斜长花岗岩。其中变火山岩具有LREE亏损,类似N-MORB的稀土配分模式,同时又具有富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素的岛弧火山岩的地球化学特征,应形成在弧后盆地环境。斜长花岗岩为低钾准铝质花岗岩,具有LREE略微富集,HREE平坦的稀土配分型式,显示强烈Eu正异常,其εHf(t)值介于13.7～15.3之间,为变辉长岩部分熔融的产物,熔融温压条件可能为P=0.8～0.9GPa和T=～800℃。年代学研究结果表明变辉长岩的形成时代为535±2Ma,斜长花岗岩的形成时代为493±3Ma,指示本地区弧后盆地拉张时限至少介于493～535Ma之间,而柴北缘地区古大洋俯冲消减作用应早于535Ma。