Discovery of late Paleozoic fossils in tectonic blocks of the Dabao Formation in the South Qinling Orogenic Belt and their significance

The Dabao Formation in the South Qinling Orogenic Belt was previously regarded as Ordovician in age and consists of clastic matrix and blocks of siltstone,limestone,chert,and volcanic rocks.However,some Middle Devonian corals,conodonts,and other fossil fragments within the limestone blocks were discovered in recent field investigations,indicating that the Dabao Formation was formed during late Paleozoic.Combined with other regional geological data,the Dabao Formation in the Southern Qinling Orogenic Belt is considered to be a late Paleozoic or early Mesozoic accretionary complex.

秦岭中段印支期花岗质岩浆作用与造山过程

据新测得的41个样品的秦岭中段花岗质岩石锆石U-Pb同位素年龄数据,结合近期发表的秦岭花岗岩年代学和岩石成因的研究资料,将秦岭中段印支期花岗质岩浆作用分为早期(248～216Ma)、中期(215～201Ma)和晚期(200～195Ma)3个阶段。早期阶段形成于勉略洋闭合过程,发育于洋壳向北俯冲到浅表地壳碰撞过程;中期阶段形成于扬子克拉通北缘与华北克拉通南缘北秦岭岛弧杂岩的同碰撞到造山带垮塌过程;晚期阶段形成于碰撞后造山带拆沉作用。因此,秦岭中段印支期花岗质岩浆作用较为完整地记录了造山带的演化过程。

北秦岭西段唐藏石英闪长岩岩体的形成时代及其地质意义

在对陕西宝鸡一带进行地质大调查时,发现北秦岭造山带西段的唐藏石英闪长岩体具有埃达克岩的特征。利用阴极发光、LA-ICPMS方法对唐藏石英闪长岩的单颗粒锆石进行了U-Pb测年,所选锆石晶体均呈长柱状,振荡环带发育,Th/U=0.33～1.10,为典型的岩浆成因锆石。测试的29个样品的206Pb/238U加权平均年龄为(454.0±1.7)Ma,各测点206Pb/238U表面年龄与加权平均年龄在误差范围内近于一致,因此,这一数值代表岩浆生成年龄。结合北秦岭造山带西段代表洋壳残片的关子镇、岩湾蛇绿(混杂)岩形成时代,说明早古生代古秦岭丹凤洋沿商丹带一线向北发生俯冲消减作用,(454.0±1.7)Ma可能代表俯冲消减的初始时期。研究结果为北秦岭早古生代造山作用过程、壳幔相互作用及大陆动力学的研究提供了重要的依据。

秦祁结合部位天水地区磨石沟变基性火山岩锆石U-Pb年代学、地球化学及其构造意义

秦祁结合部位天水地区新阳镇磨石沟新发现一套绿片岩相基性火山岩系,原岩为玄武岩,伴随有少量碳硅质岩和辉绿岩脉产出。磨石沟变基性火山岩SiO2含量为47.32%～50.18%,MgO含量为4.71%～7.33%,Al2O3含量(12.33%～14.97%)较低,TiO2含量为0.98%～1.98%(平均为1.44%),与洋脊玄武岩的Al2O3、TiO2含量相近,类似于E-MORB。∑REE为46.52×10-6～113.21×10-6,LREE/HREE为2.00～4.01,δEu为0.86～1.09(平均为0.98),(La/Yb)N为1.18～3.59。磨石沟变基性火山岩属于拉斑玄武岩系列,高场强元素及相关比值表明具有E-MORB特征,其岩浆源区为弱富集—富集地幔,岩石成分主要受岩浆熔融区控制,玄武质岩浆上升过程中遭受到不同程度的地壳物质或俯冲组分的混入,但地壳和俯冲带物质对岩浆源区和成岩过程的贡献较少。结合其地球化学性状与构造环境判别图解判断,磨石沟变基性火山形成于弧后盆地后期演化阶段。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明其形成时代为中志留世Wenlock期(432.6±3.8Ma)。磨石沟变基性火山岩代表的弧后盆地的形成与中志留世"天水-武山"古洋盆向北的俯冲作用密切相关,说明秦祁结合部位早古生代构造格局是由一个较完整的洋-弧-盆体系组成。

鄂尔多斯盆地延长期富烃坳陷形成的动力学环境与构造属性

鄂尔多斯盆地丰富的石油资源来自盆地南部中晚三叠世延长期富烃坳陷,其中贡献最大的长7段页状优质烃源岩以富铀、夹多层凝灰岩为特征。延长期大型富烃坳陷具南深北浅的坳陷型结构,内部接受统一的湖相沉积。在富烃坳陷的深湖-较深湖区,为优质烃源岩发育区;亦为烃源岩中较高铀含量(测井高伽马异常)和凝灰岩夹层较厚分布区,在位置上三位一体、彼此交互叠置。盆地上古生界-中侏罗统多层系高热演化区上下同位,早-中侏罗世多期持续沉降区先后叠置,均位于延长期富烃坳陷范围内。综合调查研究揭示,在延长期,特别是长7段沉积期间,各类深部物质上拱挤入构造(如砂岩墙(脉)、泥岩脊和热液碳酸盐岩结核)、同沉积变形构造(如断裂、褶皱、揉皱、滑塌、滑坡等(软)地层变形)和事件沉积(如浊流沉积、震积岩及湖底扇等)发育,主要分布在富烃坳陷深湖-较深湖区。在烃源岩等地层中,检测出多种指示深部热流体活动的岩石矿物和地球化学异常。深部探测显示,在富烃坳陷深部400km以上壳幔各界面呈上拱的结构特征。这表明延长期富烃坳陷和其中优质烃源岩是在构造活动明显、深部作用活跃的地球动力学环境中形成演化的,从深层次揭示了其形成条件与发育环境。延长期富烃坳陷与印支期秦岭造山带的形成演化及其岩浆活动,在空间上相邻、发育时限相当、演化阶段响应、活动兴衰同步,是在华北-扬子两大陆块汇聚碰撞,进而向板内构造环境转换的动力学环境中进行的。延长期富烃坳陷两次较长距离的沉积-沉降中心迁移,是对秦岭碰撞造山环境重大变革始发的响应和纪录。在南北两大陆汇聚碰撞过程中,在仰冲华北板块后陆地带深部积聚的巨量俯冲物质发生熔融和热量转换,促使该区深部物质过饱和聚集、热能及压力超常骤增,形成较小尺度地幔对流,熔融物质与热能上拱,引发地壳表浅层拱张破裂和侧向扩展,于是发生沉降,形成延长期具热-张性特性的富烃坳陷,称其为后陆盆地。后陆盆地与前陆盆地分别位于碰撞造山带两侧仰冲和俯冲板块临山一侧,但其构造属性有质的不同,油气赋存和成藏特征也差别较大。

秦岭造山带根部地壳结构及流变学演化

在地质和地球物理资料基础上,运用物理学观点,研究和分析了秦岭造山带根部——大别前寒武纪变质地体的三维结构及流变学演化历史.通过现代及中—新元古代时期地壳流变学剖面的构筑,强调地壳流变学分层性及变质变形分解作用对中下地壳结构及地球动力学演化的控制作用.线状强应变带与透镜状弱应变域的规律组合,是秦岭造山带及其根部地壳结构的基本样式,并具尺度不变性.将古老中下地壳近3Ga的流变学演化历史划分为7个阶段,它们既反映了华北地块与扬子地块间长期的运动及动力学过程,也代表了组成秦岭造山带地壳不同层次物质的流变行为和物理过程.

陕南山阳地区刘岭群砂岩岩石地球化学特征及其构造背景分析

陕南山阳地区中晚泥盆世刘岭群位于秦岭造山带的商丹断裂带与山阳断裂之间。由于所处的特殊位置,刘岭群沉积特点及其盆地形成时期构造背景的确定,可以为秦岭地区古生代以来构造演化提供有价值的信息。岩石地球化学分析表明,刘岭群砂岩主要氧化物特征以SiO2和K2O含量较高为特点,具有较高的化学成熟度,反映出其碎屑物质可能来源于相对稳定的大陆源区或更老的沉积岩再旋回的沉积产物。砂岩的稀土元素LREE/HREE比值为3.61,属轻稀土中等富集;Eu/Eu值为0.77,属亏损型,与后太古代大陆地壳沉积岩总体演化特点相一致。主量元素氧化物、稀土元素及微量元素的多种图解和多种参数交叉分析,表明刘岭群沉积不具备前陆盆地堆积的特征。根据砂岩岩石地球化学的构造背景判别和物源区判别,结合沉积序列和沉积岩石学等分析,指示中晚泥盆世刘岭群碎屑岩应属于被动大陆边缘盆地沉积。

西秦岭造山带中三叠统复理石相研究

文中主要论点是 :1)区内中三叠统属巨厚复理石相 ,它清楚地显示出以浊流为主的深水块体流沉积的各种标志性特征 ;2 )巨厚沉积序列的粒度和层厚自下而上呈规律性变粗变厚 ,构成完整的进积型沉积序列 ;3)除块体流沉积外 ,还发现深水牵引流沉积与浊积岩相伴而生 ,如等深积岩和内波、内潮汐沉积 ,由其形成的沉积构造丰富多样 ,如不同类型 ,不同规模的交错层理极为常见 ,它们在层面上相应形成不同特征的水流波痕 ;4)从有否粗粒水道沉积、垂直序列有否规律性变化、古水流特征和丰富的相类型 4个方面分析认为 。

东秦岭-大别及两侧的大地构造旋回与油气勘探领域

中元古代以来,东秦岭—大别造山带及两侧的盆地群经历了5大构造旋回。中条(吕梁)运动以后,华北地区形成了冀辽、豫陕、徐淮坳拉槽。晋宁运动后,随着Rodinia古大陆解体,隶属于原特提斯洋系的秦岭—大别洋逐渐形成,扬子和华北克拉通边缘经历了从大陆裂谷到被动大陆边缘的演化过程,加里东中期运动(中奥陶世中期)后从伸展体制转为聚敛体制,俯冲—碰撞山系与聚敛型盆地相间的格局形成。加里东晚期或海西早期,早期分离的陆块重新拼合,泥盆纪总体为堑—垒相间的构造格局。晚二叠世,南部部分地区形成了小规模裂谷群,中、晚三叠世印支运动后转为挤压体制,它们经历了拼贴—碰撞—压榨的过程,并于侏罗纪末燕山主幕达到极致。白垩纪以来,形成了陆内伸展—走滑—弱挤压为主的盆地群,盆地再次被以伸展、走滑方式肢解。5大盆地旋回形成了丰富多彩的盆地原型及组合,形成了条件迥异的油气成藏的物质基础,纵向上构成了8套成藏组合。受构造演化和热体制控制的有效烃灶和有效保存是研究区成藏富集的主控因素。南北两侧盆地形成了众多勘探领域,除已建成油气工业生产基地的南襄、江汉新生代盆地外,北侧地区包括洛—伊晚古—早中生代残留盆地、太康残留盆地、周口叠加复合盆地、信阳复合盆地等,造山带内部的有南襄盆地深层的古生界,南侧地区包括江汉平原区前第三纪复合盆地、宜昌—当阳古生代的改造型残留盆地、鄂东南冲断带下的影子盆地、大洪山冲断带下的影子盆地等领域。

秦岭造山带发展演化阶段的新认识

秦岭─大别造山带的发展演化与全球联合古陆的形成与裂解十分相似。显生宙以来，古中国板块裂解为华北、扬子古板块，秦岭有限洋盆的时期为中晚奥陶世。而聚合拼贴形成的中国板块和中秦岭造山带与联合古陆的形成时期同为石炭、二叠纪。中生代以来新形成的秦岭造山带、华北和扬子地块是与全球联合古陆的解体相同，是裂解的结果。中生代时期秦岭─大别的花岗岩是裂解而不是碰撞俯冲的产物，含柯石英、金刚石的榴辉岩和超基性岩是深部岩片沿造山带走向从深处向表层抽拉－逆冲时带至地表的。

秦岭-大别及邻区背景噪声的瑞利波层析成像

秦岭—大别造山带西起青藏高原东北缘,东至郯庐断裂带,是华北板块和扬子板块之间的碰撞造山带.本文收集陕、豫、皖、赣、湘、鄂、渝等区域地震台网的160个宽频带地震台站连续两年地震背景噪声数据,用双台站互相关算法获得瑞利面波经验格林函数,提取相速度频散曲线,并根据面波层析成像反演得到秦岭—大别及邻区周期8~35 s范围内相速度分布图像.结果显示,大别地块在14 s相速度分布图中呈现低速异常,与8 s相速度分布图中的高速异常形成鲜明对比,反映大别HP/UHP(high pressure/ultrahigh pressure metamorphic rocks,高压/超高压变质岩)的影响仅存在于上地壳.25 s相速度图中,大致以太行一武陵重力梯度带为界,东部以高速异常为主,西部以低速异常为主,反映了地壳东薄西厚的结构特征.14~35 s相速度分布图显示郯庐断裂带南段东西两侧的显著差异,佐证了郯庐断裂带发生大规模左行平移运动时,其南段可能切入壳幔边界.同时,郯庐断裂带南段可能存在一个热物质上涌的通道,熔融的热物质通过该通道上升,混入大别地区的中下地壳,造成了红安一大别造山带的差异隆升.南秦岭与四川盆地东北部表现为低速异常,是否与青藏高原物质东流或者南秦岭的拆沉有关,还有待于进一步深入研究.

秦岭—大别造山带南侧兴山地区中上寒武统白云岩储层特征

秦岭—大别造山带南侧兴山地区中上寒武统白云岩储层较为发育。在野外露头剖面测量的基础上,结合常规薄片鉴定、扫描电镜、图像分析、物性分析等测试手段,认为该区中上寒武统白云岩有效储层主要为泥粉晶云岩、颗粒云岩和细晶—中晶云岩等。泥粉晶云岩的有效储集空间以晶间孔为主;颗粒云岩主要包括鲕粒云岩、砂屑云岩和砾屑云岩等,有效储集空间主要包括粒间孔和粒内溶孔;细晶—中晶云岩非选择性溶孔和晶间孔较为发育。储层的形成与演化主要受到沉积作用和成岩作用的共同影响。其中沉积作用是储层形成的基础,决定了储层的空间展布特征。尽管平坦的沉积底形以及频繁的相对海平面变化导致储层多呈薄层状,但储层厚度较大,而且白云石化和埋藏阶段的选择性溶蚀使得颗粒云岩以及细晶—中晶云岩孔隙度变高,连通性变好,成为中上寒武统较好储层。

秦岭造山带若干岩石高温高压脱水熔融的特征及其意义

对秦岭造山带和邻区块状岩石样品进行了高温(1100～1300℃)和高压(1.2～1.8GPa)脱水熔融实验。通过对实验产物综合分析发现许多样品中出现了熔融玻璃和雏晶。玻璃代表的熔体成分为基性和中性,部分接近于超基性范围,熔体与原来岩石全岩成分比较,更偏基性。熔体出现的空间和成分都显示了局部熔融体系的特征,即含水矿物(角闪石或黑云母)和浅色矿物(石英或斜长石)控制了熔融的发生并且决定了熔体的成分。脱水熔融产生了比原岩更偏基性的熔体,这意味着熔融后残留部分将愈偏酸性。如果这种机制存在于大陆中—下地壳,将对探讨大陆地壳的结构和物质组成,解释某些地区的长英质中下地壳的成因等具有重要的意义。

秦、祁、昆三大造山带的结合特征

秦、祁、昆三大造山带结合地区的物质组成及结构特征显示,其间存在不同时期发育起来的陆缘、陆内转换断层,受其制约,造山带内曾发生大规模侧向运动和由此引起的岩心活动及复杂的构造变形。据此,结合演化可分三阶段,并且秦、祁、昆三大造山带间并不存在东西向贯通的单一结合带,而是在转换断层作用下,分阶段逐步完成了转换结合的结合方式。

秦昆接合部造山带鄂拉山中三叠世安尼期钙质风暴岩的发现及其意义

在秦昆接合部造山带发现典型的钙质风暴岩主要分布于羊曲—苦海—赛什塘构造混杂带西北侧,由介壳灰岩及泥晶灰岩组成,发育典型粒序层理、丘状交错层理。其发育时期为中三叠世安尼期,为河卡山前陆盆地晚期磨拉石阶段的产物,风暴岩可作为地层划分对比的等时标志,为进一步解剖秦昆接合部造山带三叠纪地层、盆地分析提供了可靠的基础依据。

西秦岭伯阳—元龙地区中泥盆统变砂岩碎屑锆石U-Pb年龄和地球化学特征及地质意义

对北秦岭—祁连结合部位伯阳—元龙地区一套变砂岩进行的碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素测年结果表明,变砂岩碎屑锆石年龄的时间跨度极大(407～2483 Ma),有多个测点的年龄数据落入早泥盆世范围,说明变砂岩的沉积时代不应早于早泥盆世,结合区域地质资料将其形成时代确定为中泥盆世。变砂岩的主要物源是西秦岭造山带和扬子克拉通。结合地球化学特征推断变砂岩主体形成于活动大陆边缘构造背景,石英砂岩原岩中含有偏基性的火山物质,经过高绿片岩相—低角闪岩相变质作用形成富含黑云母和角闪石的变砂岩。本文的研究结果表明,中泥盆世天水—武山板块缝合带已经基本缝合,但未完全缝合,一方面导致源自扬子克拉通的碎屑物可以到达西秦岭北带,另一方面在西秦岭天水—武山构造带的部分区域可能仍有残余洋盆俯冲活动。

洛南-栾川过渡带及其两侧火山岩的地球化学特征

过渡带的南北界线大体为铁炉子—黑河断裂和石门—马超营断裂,称之为洛南—栾川过渡带。本文通过对熊耳群、栾川群大红口组和宽坪群下部火山岩的造岩元素、微量元素扣稀土元素特征的研究表明,中晚元古时期,在华北地台南缘、洛南—栾川过渡带及北秦岭造山带上存在着三条不同性质的裂谷,它们分别为大陆内部裂谷、近活动大陆边缘的大陆裂谷和弧后盆地拉张裂谷,从而也表明当时洛南—栾川过渡带所处大地构造环境及地壳性质就已介于南北两大构造单元之间。

鄂尔多斯盆地南部凝灰岩地质特征及其对构造体制转换的制约

凝灰岩是火山活动的产物,沉积盆地中的凝灰岩层往往具等时性特点,是探索沉积盆地与周邻造山带构造演化的重要纽带。鄂尔多斯盆地显生宙火山活动不发育,但早古生代晚期和晚三叠世延长期地层中广泛分布凝灰岩夹层,且主要分布在盆地南部,暗示其与周邻造山带火山活动之间联系密切。前人对这2期凝灰岩分别开展了探讨,但对为何分布于盆地南部、具有怎样的成因联系、构造意义等缺乏综合研究与探讨。基于前人成果,对上述2期凝灰岩的展布特征、源岩判别、发育时限、区域构造背景等进行了系统研究。结果显示,鄂尔多斯盆地2期凝灰岩均发育于深水—较深水环境,且由南到北厚度逐渐减薄;元素地球化学判别显示出中—酸性岩浆性质,与火山岛弧喷发成因联系密切,主要发育时限分别集中于晚奥陶世桑比期—凯迪期(449~453 Ma)和中晚三叠世拉丁期—卡尼期(227~242 Ma),在时空上与鄂尔多斯盆地演化转折关键时期联系密切。结合区域构造分析认为,上述2期凝灰岩是秦岭造山带加里东期商丹洋盆和印支期勉略洋盆俯冲闭合过程中火山活动事件在相邻盆地的响应和记录,秦岭造山带构造演化对鄂尔多斯盆地南部早古生代海相盆地消亡和中生代内陆大型湖盆发育具有重要的控制作用。上述认识对深入探讨鄂尔多斯盆地南部和秦岭造山带显生宙期间长时间尺度盆山演化具有重要的指导意义。

济源地区中-下三叠统碎屑锆石年代学特征及其物源分析

沉积物源组成及其演化是研究沉积盆地及盆山系统演化的关键。对济源地区中-下三叠统3个组进行了碎屑锆石U-Pb同位素分析,结果显示,下三叠统刘家沟组碎屑锆石具有6个年龄峰值:270,329,385,450,1885,2511Ma,其中晚古生代碎屑锆石应来自内蒙古隆起,早古生代碎屑锆石来自秦岭造山带,而新太古代-古元古代碎屑锆石则来自华北克拉通基底。下三叠统和尚沟组碎屑锆石年龄主峰值为420Ma,次峰值为745Ma和952Ma,均来自秦岭造山带。中三叠统二马营组碎屑锆石年龄主峰值为254Ma,可能来自华北板块南缘再旋回的沉积物,次峰值为1690Ma和2524Ma,应来自华北克拉通基底,其中1690Ma的碎屑锆石对应了华北板块南缘广泛出露的熊耳群。新元古界碎屑锆石由刘家沟组至和尚沟组增多,说明秦岭造山带基底逐渐剥露,是造山作用增强的体现。中三叠世末,秦岭造山带进入全面碰撞造山阶段,从地质演化过程来看,秦岭造山带在中三叠世也应处于持续隆升状态,然而二马营组中却没有来自秦岭造山带的碎屑锆石记录,而是以华北板块南缘盖层和基底为主,推测秦岭造山带的造山作用影响到了华北板块南缘,使华北板块南缘不断抬升,阻挡了秦岭造山带为济源地区提供沉积物。

雪峰造山带中段地质构造特征

雪峰造山带的地质构造特征认识尚存在较多分歧。通过构造剖面测制并结合区域地质调查,对雪峰造山带中段东部怀化—两丫坪地区的形变类型、变形时代、变形强度、剖面结构以及构造变形的运动学特征、成因机制和构造体制等进行了较全面的分析研究,取得以下主要认识和进展:(1)雪峰造山带中段形变类型主要有板劈理、折劈理、褶皱及与褶皱同走向的大型膝褶带、逆断裂、正断裂、右行走滑断裂等;(2)加里东运动和早中生代构造运动(印支运动与早燕山运动)中均存在明显的挤压变形,构造体制均为NW—NWW向挤压,形成NE—NNE向褶皱和逆断裂,加里东运动尚形成了板劈理和大型膝褶带;(3)雪峰造山带中段以溆浦—靖州断裂为界分为东带和西带,分别为加里东期区域雪峰逆冲推覆构造的根带和中带。东带板劈理发育,西带板劈理不发育且上古生界与下伏地层产状相近,表明加里东运动中东带变形强度明显大于西带,不整合特征、抬升幅度、逆冲断裂的发育特征等表明早中生代构造运动中东带变形较强,而西带变形较弱;(4)劈理优势倾向以及褶皱轴面和逆断裂的倾向,反映雪峰造山带东带加里东运动和早中生代构造运动中均具有背冲构造样式,但早中生代背冲构造的中轴相对加里东期向西迁移25 km以上;(5)南华纪早期溆浦—靖州断裂以东大幅伸展断陷并接受巨厚沉积,晚古生代期间断裂东侧大幅伸展沉降而构成湘中沉积盆地的西边界,反映雪峰造山带东带为一块体强度低的构造薄弱带,这是其变形强度大于西带及成为雪峰推覆构造根带的主要原因。