广东省强地震震源区地壳速度结构及其对板内地震成因的启示

稳定板块内部的强地震(震级大于和等于6.0级的地震)是如何孕育与发生的一直以来是悬而未决的科学问题。广东省的阳江洋边湾、河源新丰江水库与汕头南澳岛位于稳定的华南陆块内部,是广东省地震活动最为活跃的三个区域,有强震发生的历史,是理解板内强震孕育与发生的理想窗口。而这些强震区域的地壳结构与物理性质是理解强震孕育构造背景与发生机制的关键基础。本文基于阳江与河源已构建的上地壳速度结构,结合区域地震活动性分析,对比与总结汕头南澳岛与北美新马德里强震区的孕震构造背景,揭示广东省强震震源区与地震活跃区的地壳结构与物理性质、强震孕震与发震构造背景以及两者关系,进而探讨广东省强震发生的成因机制。结果显示广东省的强震倾向于发生于NE-SW向与NW-SE向断层交汇处。这些断层交汇处呈现低地震波速度特征,在发震深度范围(8~15 km深)地震b值较小(<1.0)。低地震波速度与低地震b值特征指示断层交汇处为稳定华南陆块的局部薄弱带,易于构造应变能积累。此外,流体参与的孔隙压力增大或荷载增大等局部地壳应力扰动可能是触发广东省强震一个不可忽略的因素。本文提出进一步加强板内强震发生的应力积累方式和持续时间,以及孔隙水压力增大的物理机制等研究,可加深认识板内强震的发生过程及其控制因素,助力粤港澳地区的地震危险性评估。

基于CF-LR模型的典型红层地区地质灾害易发性评价——以赤水市为例

为探究地质灾害与红层地区风化调控作用的关系,以贵州省典型红层地区赤水市为研究区,选取太阳辐射、高程、坡度、地层分布、降雨量、NDVI、道路缓冲区和地形起伏度8个影响因子,引入皮尔森相关系数对影响因子进行共线性分析,采用CF模型、LR模型及CF与LR耦合模型在GIS平台上进行地质灾害易发性分析,并利用ROC曲线法对3种模型的精度进行检验。结果表明:3种模型的AUC值分别为0.854,0.875和0.905,其中,耦合模型AUC值最高,说明耦合模型评价精度更高,灾害易发性分区更准确。研究结果可为赤水市地质灾害预防工作与红层地区地质灾害易发性评价研究提供参考。

2023年甘肃积石山M_(W)6.0地震震源特征与灾害机理

2023年12月18日发生的甘肃积石山M_(S)6.2(M_(W)6.0)地震是一次导致较大伤亡的小规模逆冲型强震(M≥6)事件.我们在破裂过程快速反演后,开展了地震矩张量和破裂过程联合反演,比较分析了此次地震的发震断层参数;在此基础上,测定了地震的辐射能,确定了较宽频带范围内的震源特征,据此讨论了与震源过程相关的灾害机理.结果显示,本次地震断层东倾的可能性更大,主要破裂区域位于积石山县与大河家镇之间,空间上与烈度分布显示的极震区位置较为一致.地震的上盘效应,破裂朝西北及浅处扩展的多普勒效应,以及容易在浅土层中放大的高频地震波辐射,可能是此次地震震害严重的主要震源因素.

青藏高原的现今构造变形与地球动力过程

作为地球陆地上最高、最大、最平坦的地貌单元,青藏高原晚第四纪—现今构造变形的运动学状态是研究其深部地球动力作用的重要基础。全球卫星导航系统能够观测几十年时间尺度的地壳运动定量资料,历史记载和仪器观测获得的历史地震资料提供着数百年时间尺度的构造运动和深部变形数据,而上万年时间尺度的活动断裂定量研究数据则揭示着长期、平均构造变形状态。综合这三类不同时间尺度的地表构造变形定量数据,就能够定性推测或定量模拟驱动地表构造变形的深部地球动力作用。本文综合利用上述三类资料,发现青藏高原晚第四纪—现今的运动状态受控于统一的应变场,地表与深部一致,现今与长期一致。最大剪切应变主要分布在高原周边的主要逆冲断裂带和内部的巨型活动走滑断裂带,产生众多的强震;收缩应变和地壳缩短主要发生在周边山系及其伴随的前陆盆地,形成逆冲断裂和逆冲型强震;面膨胀应变和地壳拉张发生在高海拔的青藏高原内部,形成近南北向正断层和北东/北西向共轭剪切断裂系,并控制着正断层型地震的发生;青藏高原的所谓“向东挤出”,不是刚性岩石圈地块在走滑断裂夹持下的向东滑移,而是高原内部岩石圈物质的向东流动和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转。这种运动状态只能被青藏高原之下岩石圈地幔对流剥离动力学模型很好解释。被对流剥离的岩石圈沉入中下地幔时伴随着负浮力的产生,不仅使得青藏高原发生垂向隆升,还对周边施加水平挤压应力,从而造成高原周边准同期地向外逆冲扩展,导致了起始于晚新生代并延续至今的构造变形,形成所观测到的不同时段的构造变形运动场。

广东省石英质“台山玉”矿物谱学及其标型特征研究

石英质玉分布广泛,在我国十几个省区均有产出,是国内市场上重要的特色玉石品种,其使用历史悠久,是岭南先秦时期重要的玉石材料。石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。然而,由于石英质玉产地众多,外观、成分特征相似,尚缺乏有效的产地判别方法,其产地来源标型特征的研究仍然非常薄弱。"台山玉"是产于广东台山的一种石英质玉石,因其颜色质感酷似田黄而日益受到重视。该研究在常规的宝石学测试基础上,采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、显微激光拉曼光谱(Raman)等分析方法,对6件具有代表性不同类型的台山玉的谱学特征及矿物组成进行了测试分析。实验结果显示,台山玉主要矿物为石英,次要矿物为地开石或高岭石;地开石、高岭石在台山玉中以其中一种为主,二者不共存;利用XRD-Rietveld法定量计算出台山玉中石英含量低于85 Wt%,高岭石族矿物含量介于17 Wt%~36 Wt%。台山玉的拉曼光谱缺失斜硅石的502 cm^-1特征峰,暗示了台山玉的主要矿物石英与玉髓、玛瑙类低温石英相比具有较高的结晶度;台山玉可分为地开石石英岩玉和高岭石石英岩玉两种类型,其中地开石型石英质台山玉红外光谱羟基振动区出现3 622, 3 653和3 703 cm^-1三个谱带,而拉曼光谱相应地出现3 622, 3 644和3 706 cm^-1三个谱带,二者均有谱带分裂明显,峰强向高频方向递减的特点,台山玉多为此类型;高岭石型台山玉红外光谱羟基振动区出现3 620, 3 652, 3 670和3 695 cm^-1四个谱带,而拉曼光谱出现3 620, 3 651, 3 670和3 687 cm^-1四个谱带,其中3 670 cm^-1带强度很弱,不易识别,该类型台山玉比例相对较少。台山玉中高有序度地开石、高岭石的出现指示其原岩中富Al质矿物经历了中温酸性热液交代蚀变作用,成矿条件与黄龙玉、金丝玉、霍山玉等石英岩玉存在差异。可以确定,地开石、高岭石是台山玉区别于其他产地石英岩玉的标型矿物。结果为台山玉的产地鉴定提供了科学依据,并为国内石英质玉的源区鉴定和古代石英质玉器的产地溯源提供了重要的参考。

成矿动力学数值计算模拟研究进展:理论、方法与技术

成矿动力学数值模拟以数学、物理及化学的基本规律为原理,结合实际地质资料,建立定量表征成矿过程的数学模型(数学-物理方程),再利用有限元或有限差分等方法通过计算机的高效计算进行求解,模拟成矿作用动力学过程及其成矿响应,揭示成矿规律并指导找矿。它集合了地质、数学、物理、化学及计算机等多个学科的研究理论与方法,具有鲜明的多学科交叉融合的特点。近年来,在计算科学与数学地质理论与方法快速发展的推动下,成矿动力学数值模拟研究取得了重要研究进展。为此,归纳和梳理了成矿动力学数值模拟的基本理论与方法,对比了目前4种常用的(成矿)数值模拟软件的特点,结合当前开展这方面研究所取得的进展,介绍了近10年来成矿动力学数值模拟的发展与应用现状。得出以下主要结论与认识:(1)多场耦合成矿动力学数值模拟是当前能够重现大尺度复杂成矿过程的唯一可行方法,随着高性能计算技术与非线性动力学理论的快速发展与日趋完善,它已成为现代数学地球科学的研究热点和发展方向之一,是揭示成矿机制及获取矿产勘查信息的重要手段,具有很大的发展潜力;(2)成矿动力学数值模拟目前仍存在模拟参量不确定、多场过程耦合不完全等局限性,是其未来的发展重点,当前已有很多研究致力于破解这方面的难题;(3)在大数据驱动科学研究的新范式下,成矿动力学数值模拟与机器学习方法相结合,可以有效地反演成矿作用过程并进行矿产定量预测,是成矿动力学数值模拟方法在矿床成因与矿产勘查领域应用研究的重要突破口。理清了成矿动力学数值模拟的基本方法与关键难题,明确了成矿动力学数值模拟对促进矿床成因与勘查研究的重要作用,阐述了成矿动力学数值模拟发展的前缘方向,为成矿动力学计算模拟研究提供了基础指导。

突发公共卫生事件下地质专业的野外教学改革

野外教学实习是地质专业教学中极其重要的一门实践课程,受新冠病毒感染疫情影响,如何开展野外实践教学,保证教学质量成为高校本科地质专业培养亟须解决的问题。结合学校的实际条件与实际情况,通过增设野外教学地点、调整野外教学时间、督促学生课前预习、加强课前踏勘备课、强化野外教学进度、严格师生外出管理及与线上指导相结合等方式,开展了不间断的线下野外实习教学,顺利完成教学实习任务。在完成实习任务过程中,最重要的还是在于准备不同方案、重点教学前移,并且抓紧时间、严格管理,以保障教学实习任务的顺利完成。

通过地质填图实习培养宏观思维

大学本科阶段是宏观思维培养的关键阶段,宏观思维的培养将为大学生未来进入社会构建重要的思维方式,地质填图实习则为宏观思维培养提供了良好的实践机会。通过在地质填图实习过程中,构建结点、举一反三、融会贯通、触类旁通、团结协作以及着眼未来等六个步骤,逐级搭建宏观思维的架构模式,在潜移默化中让学生体会知识的累积、个人的角色及行业的发展等在实践中发挥的作用,提高学生的综合素质,也为高等教育中宏观思维的培养研究提供参考。

新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征:来自矿石构造、3D成像技术与年代学的约束

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造成矿过程解析有助于建立潜力矿集区勘查指标和部署找矿靶区。新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带是我国近年新发现的重要的稀有金属伟晶岩成矿带之一。我们通过细致的野外调查,发现了西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带较好地保存了晚期韧性变形细粒锂辉石伟晶岩-细晶岩和岩脉截切早期粗粒锂辉石伟晶岩岩脉的现象。通过岩芯CT三维扫描技术,本文揭示了强变形带相对于粗粒锂辉石伟晶岩中锂辉石整体体积含量较大的现象,并且发现韧性变形的锂辉石伟晶岩主体由“书斜”结构的锂辉石、“云母鱼”结构的锂云母和重结晶的石英流动带组成。韧性变形的锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿的U-Pb定年结果为~193±0.89Ma,具“云母鱼”结构的锂云母的原位Rb-Sr定年结果为~187Ma,指示区域上除了广泛存在的212~206Ma(铌钽铁矿U-Pb定年结果)的成矿事件,还存在193~187Ma左右的叠加改造成矿作用。结合区域上的大地构造背景,我们推测晚期岩浆穹窿造成的拆离断层是早期岩浆活动形成的伟晶岩和围岩发生二次韧性变形活化的可能成因,这对区域上的找矿勘查部署提供了一定的科学指导。

鄂尔多斯活动地块边界带第四纪晚期构造活动特征及强震孕育机制

鄂尔多斯地块是位于中国内地中心位置的典型活动地块,由于受西南部青藏地块和东部太平洋板块远程作用的影响,地块各边界带构造活动特征和变形具有明显的特殊性和差异性。文章总结了多年来围绕鄂尔多斯活动地块周缘边界带开展的活动断裂定量、地震孕育机制及活动特征等的已有研究结果,对地块周缘断裂活动特征及强震孕育机制进行系统总结。鄂尔多斯活动地块不同边界带断裂第四纪晚期活动特征的不同是强震孕育环境差异的最直接的证据。鄂尔多斯活动地块西边界构造变形样式复杂,受青藏高原向北东挤压扩展的影响,西边界南段断裂以走滑、逆走滑和逆冲为主要特征。而向北到西边界北段,以右旋走滑为主要特征;以青藏高原最新扩展前缘的三关口-牛首山断裂为界,北部的银川盆地表现为典型的断陷盆地,边界断裂有右旋走滑特征,地震活动多以正走滑型为主。北边界的河套盆地以北侧的正断层为其控盆构造,历史和古地震多集中在北侧边界断裂上。南边界的渭河盆地构造特征相对较为复杂,由两组正断层组成,历史大地震多发生在盆地南缘,盆地中北部有中强地震发生。东边界的山西地堑系由多个裂谷型盆地斜列组成,历史大地震表现为南强北弱,北部盆地受张-渤构造带的影响,盆地走向和断层运动性质均发生了明显变化,多具备发生7级左右地震的构造条件。综合认为,断裂活动特征典型的鄂尔多斯活动地块周缘各边界带,未来强震多发生在大地震离逝时间长的地震空区/空段,或是构造带的转换和交汇区。

华南东部元古代构造格局及其古位置重建

包括扬子、华夏和琼西南诸多块体的华南东部保存了与哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆聚散有关的丰富地质记录,是理解东亚前寒武纪动力学演化的关键地区。本文基于琼西南、扬子东部和华夏陆块元古代地层和岩浆记录,分析并综述了华南东部地区元古代构造过程及其在超大陆的古位置。研究表明,琼西南地块在中元古代(~1.45 Ga)时期形成于哥伦比亚超大陆内部的非造山裂谷环境,经历了~1.05 Ga的麻粒岩相高级变质作用。其与扬子西南缘关系紧密,在~1.30~1.05 Ga期间,可能作为中元古代Albany-Fraser造山带的一部分。华夏和扬子东部在新元古代早期显示差异的地质特征,两者因古华南洋而分隔。江山-绍兴缝合带以东的华夏陆块发育εHf(t)值为负的~1.0~0.9 Ga长英质火山岩,与江-绍缝合带之西的扬子陆块同期具正εHf(t)值的双溪坞弧迥然不同,他们很可能是响应于原高止大洋俯冲而作为早新元古代(~1.0~0.9 Ga)原华夏造山作用的地质记录。怀玉和江南地区广泛发育~870~830 Ma的火成岩(集中在850~830 Ma),其碎屑岩含~860~830 Ma碎屑锆石年龄峰值、~980 Ma锆石颗粒较少。相反华夏陆块较少发育同期火成岩,碎屑岩中~980 Ma碎屑锆石丰富而~860~830 Ma碎屑锆石少见。以裂谷环境为其成因性质的~820~750 Ma板溪群、沥口群和马面山群及同期火成岩广泛见于华夏和怀玉地块及江南造山带,并以角度不整合经沧水铺群和骆家门砾岩与冷家溪群及其相当岩系分割,自此使之进入相对稳定的板内沉积演化期。研究认为,新元古代早期(~1.0~0.9 Ga)在华夏内部武夷-云开一线发育了与印度Eastern Ghats造山带走向相接的增生造山带,同时在扬子与华夏陆块之间发育了新元古代古华南洋,该大洋向西持续俯冲形成了长寿命的新元古代(~0.97~0.83 Ga)华南沟-弧系统,相继形成了~0.98~0.88 Ga的双溪坞洋内弧,~0.87~0.83 Ga怀玉大陆弧及~0.87~0.83 Ga的江南陆内弧后盆地,可与罗迪尼亚超大陆外缘印度西北的新元古代德里造山带相对比。该系统内双溪坞洋内弧盆在~0.87 Ga关闭而转入~0.87~0.83 Ga的怀玉-江南安第斯型活动大陆边缘,进而于~830~810 Ma由扬子和华夏陆块沿江南造山带拼合而成古华南陆块,自810 Ma之后由于罗迪尼亚超大陆裂解及大规模后造山裂谷作用,造就了板溪群及其相当岩系和同期双峰式火成作用。

花岗质岩浆‒热液过渡阶段成矿响应及其岩石学记录

开展铜、锂和铍等关键金属的迁移富集机制与规律研究对于理解斑岩型和伟晶岩型矿床的成因具有重要意义。目前,大多数研究集中在岩浆形成到热液析出的“两端”演化过程,而岩石的后期热液蚀变是流体活动最活跃的时期,会强烈改造前期的成矿过程,导致难以识别岩浆向热液转换阶段的成矿流体演化特征。近来,研究发现花岗质岩浆在岩浆‒热液过渡阶段存在熔体与热液流体共生的岩石学记录:斑岩型矿床成矿体系中保存的含矿岩墙/脉、富铜钼的“岩浆‒流体”囊状体、“羽丝状”含矿细晶岩脉群、蠕虫状石英斑晶中保留的熔体‒流体包裹体;伟晶岩型矿床成矿体系中保存的单向固结的石英脉和细晶岩、晶洞构造和文象结构等。这些岩石学证据有效记录了成矿流体从岩浆到热液演化过程中同源固相与流体相之间的平衡控制过程,以及成矿元素的溶解和富集行为:(1)岩浆‒热液过渡阶段形成的“羽丝状”含铜细晶岩脉群,表明在较高的温度(523~613)℃条件下,熔体和流体存在相分离;(2)岩浆‒热液过渡阶段形成的熔流体混合相是亲铜元素由岩浆迁移进入热液的保障,可能代表了运移成矿元素介质的性质;(3)在岩浆‒热液过渡阶段,晶洞中石英的阴极发光(CL)图像揭示了多期环带结构,不同环带的O同位素均显示来源于岩浆阶段,可能与同一岩浆房中存在成矿流体多次出溶相关;(4)岩浆‒热液过渡阶段分离出的碱性金属元素/挥发性组分(如H2O、F、B和Cl)进一步促进了伟晶岩型矿床中Li、Be等成矿金属的富集和迁移;(5)岩浆‒热液过渡阶段形成的特殊含矿结构(如文象结构)是伟晶岩型Be矿床的有效找矿标志。在岩浆‒热液过渡阶段形成的岩石学证据虽然受到后续热液的强烈改造,但是仍能保存部分重要的成矿学信息,剖析该阶段成矿作用有助于了解花岗质成矿岩浆完整的岩浆‒热液流体的演化过程。

结合拉曼光谱主成分分析-线性判别进行蛇纹石玉产地溯源的探索

蛇纹石是中国最早使用的玉石之一,开展蛇纹石玉的产地溯源探索,对认识中国古代玉文化发展历程,重建古代玉石贸易路线均有重要的意义。但由于蛇纹石玉产地众多,目前尚没有成熟的蛇纹石玉产地溯源的判别技术。以产自陕西汉中、甘肃敦煌、河南栾川、辽宁岫岩、山东泰安、甘肃武山6地的蛇纹石玉为研究对象,在66块样品上共采集到200个高质量拉曼光谱数据,并在对测试结果进行主成分分析(PCA)的基础上建立了线性判别分析(LDA)的产地判别模型。结果显示,不同产地蛇纹石玉的矿物组成有所差异,汉中蛇纹石玉的主要矿物成分有纤蛇纹石和利蛇纹石两种;敦煌蛇纹石玉则为纤蛇纹石和利蛇纹石的均匀混合型;泰安蛇纹石玉的主要矿物成分有利蛇纹石(墨玉)和叶蛇纹石(碧玉和翠斑玉)两种;河南栾川、辽宁岫岩、甘肃武山蛇纹石玉的主要矿物成分均为叶蛇纹石。在严格控制实验条件的前提下,将拉曼光谱数据结合PCA+LDA分析可以对不同产地的蛇纹石玉进行区分,所建立的LDA判别模型的训练集数据和测试集数据的产地判别正确率分别达到了96.25%和92.50%。这显示出利用无损检测拉曼光谱技术进行蛇纹石玉产地溯源具有潜在价值。将拉曼光谱无损检测数据结合统计学或机器学习方法来构建判别模型可能是解决蛇纹石玉产地溯源瓶颈新的技术路径。

江南造山带中段仁里‒传梓源Li-Cs-Ta型伟晶岩中副矿物的稀土元素四分组效应

Li-Cs-Ta(LCT)型伟晶岩是我国Li、Nb、Ta、Be等关键金属的重要资源类型,其副矿物的稀土元素四分组效应(TE1,3)是表征花岗伟晶质岩浆演化过程和稀有金属成矿效应的重要参数,但其形成机制还存在较大的争议。本文选择江南造山带中段仁里‒传梓源LCT型伟晶岩中的副矿物(独居石、磷灰石、石榴子石和铌钽铁矿)为研究对象,旨在揭示其稀土元素四分组效应的形成机制及其与花岗伟晶质岩浆演化过程的耦合关联。仁里‒传梓源四类LCT型伟晶岩带中副矿物均具有相似的“M”型稀土元素四分组效应,且表现出一致的Eu负异常,表明这些副矿物是从具有“M”型稀土元素四分组效应和强烈Eu亏损的岩浆中同时结晶的。随着微斜长石‒钠长石伟晶岩→钠长石伟晶岩→钠长石‒锂辉石伟晶岩的演化,副矿物的稀土元素含量逐渐降低,Y/Ho和TE1,3值升高,暗示矿物结晶分异与副矿物的稀土元素四分组效应存在一定的联系,但矿物的结晶分异可能并不是副矿物稀土元素四分组效应形成的直接原因。岩浆演化过程中矿物的结晶分异会使熔体富集挥发分,挥发分中的氯与稀土元素的络合作用可能是LCT型伟晶岩中副矿物产生稀土元素四分组效应的根本原因。

GNSS-IR测量水位的精度评估和站点对比:以中国南海北部和日本南部站点为例

通过南海北部和日本多个实例,量化分析影响近岸全球卫星导航系统干涉反射计(GNSS-IR)反演潮位或风暴潮过程效果的主要影响因素。结果表明:接收机所能接收的卫星信号波段数量、反射信号功率对反演的时间分辨率和精度影响巨大。研究以中国香港HKQT站点为例量化多模多频GNSS-IR监测风暴潮的优势,同时展示日本J425站点在潮位站空缺地区记录完整风暴潮波形的能力。分别针对卫星信号接受波段、硬件配置、台站架设位置和架设高度等因素,对未来架设具有测量海平面能力的近岸GNSS站点提供具体的指导意见。

锆石微破裂过程的离散元模拟

锆石中富含放射性元素U和Th,其U-Pb、U-Th-He与裂变径迹分析方法是最常用的地质热年代计,但这些年龄均与锆石的辐射损伤程度有关。锆石中放射性元素U和Th衰变所导致的晶体自辐射损伤,会改变晶体的物理和化学性质,在微观上表现为蜕晶化,宏观上则表现为密度降低和体积膨胀。不同生长环带间的差异膨胀产生相对膨胀力,导致锆石发生微破裂。为了探究微破裂的发育过程与机制,本文基于锆石自辐射损伤-体积膨胀经验关系,利用离散元模拟方法,模拟核-边双层锆石自辐射损伤过程中内部应力分布;结合锆石的弹性模量与抗拉强度,模拟自辐射损伤与围压对核部高U、Th(模型Ⅰ)与边部高U、Th(模型Ⅱ)两类锆石微破裂发育的影响。结果显示随着自辐射损伤及体积膨胀的增大,锆石微破裂过程具有显著的阶段性:模型Ⅰ边部破裂对称发育,从单条逐渐发育成空心“十”字与“米”字形破裂网络;模型Ⅱ核部发育的多个同心状破裂是由早期放射状破裂随自辐射损伤增强而拓展并逐渐相连而形成。围压的影响效果与自辐射损伤程度有关:低自辐射损伤下,围压增加会抑制模型Ⅰ边部与模型Ⅱ核部破裂的发育与拓展;高自辐射损伤下,随着围压的增大,模型Ⅰ放射状破裂密度增大,而模型Ⅱ同心状破裂数目减少。锆石中微破裂的发育将晶体分割成若干亚颗粒,改变原子扩散出颗粒的路径与距离,因此本文对锆石微破裂过程的研究,对于理解锆石中元素的扩散及相关的地质应用具有参考意义。

云南哀牢山金矿带镇沅超大型造山型金矿床碳质物特征及其成矿意义

哀牢山金矿带位于三江特提斯造山带的东南部,发育有一系列大型-超大型造山型金矿床,并广泛发育碳质物,但碳质物在金矿成矿过程中的作用还尚不明确。为了确定碳质物在金矿化过程中所扮演的角色,本研究以哀牢山金矿带镇沅超大型造山型金矿发现的不同种类的碳质物和共生黄铁矿为研究对象,对其进行了岩相学、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、碳同位素和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析,研究结果表明镇沅金矿中有3类碳质物:CM1、CM2和CM3。CM1呈深灰色不规则形态,拉曼光谱分析显示CM1具有低强度、宽的D1带和高强度、窄的G峰,D2峰较明显,计算显示其形成温度为172~200℃,低于成矿温度(250~330℃)。此外,傅里叶红外分析结果表明CM1石墨化程度低,含较少的CH键和C=O键,表明其未经历热液蚀变。碳同位素分析显示CM1样品的δ^(13)C值为-26.46‰~-26.89‰。与CM1空间上共生的黄铁矿(Py1)呈草莓状分布于碳质板岩中,LA-ICP-MS结果表明Py1的Co、Ni、Zn、Mo、Te元素含量高;CM2呈灰色细长沥青状,拉曼光谱分析显示CM2的D1峰和G峰较CM1更为尖锐,面积近似,且D2峰的光谱分峰程度很低,计算显示其形成温度为358~463℃,高于成矿温度。傅里叶红外分析结果显示,CM2石墨化程度高,在2925 cm^(-1)和1705 cm^(-1)处有明显的谱峰,含有较多的CH_(2)+CH_(3)、C=O和C=C键。CM3呈灰色细小颗粒状,拉曼光谱分析显示CM3的光谱特征与CM1的相似,但CM3的D2峰具有独立的峰段,计算显示其形成温度为258~322℃,与成矿温度一致。碳同位素分析显示CM3的δ^(13)C值为-9.09‰~-14.12‰。与CM3空间上共生的黄铁矿(Py2)呈自形分布于含金石英脉中,LA-ICP-MS结果表明Py2的As、Au元素含量高。综合以上结果,笔者认为CM1来源于有机质,形成于碳质板岩的早期成岩阶段,属于变质成因,与其共生的Py1形成于成岩期,属于沉积成因的黄铁矿。CM2的形成温度高于成矿温度,也为变质成因。CM3源于成矿流体,形成于围岩中的含铁矿物和成矿流体发生反应,属于热液成因,而Py2与CM3从流体中同时沉淀。其中CM1和CM3在金矿化过程中起到重要的作用。CM1作为还原剂能够有效和成矿流体中金的硫氢络合物发生水岩反应促使金的沉淀,而CM3在硫化过程中和Py2共同沉淀导致成矿流体中H_(2)S的大量消耗,进一步破坏了金的硫氢络合物稳定性,导致金沉淀和再富集。

马来半岛东部晚三叠世岩浆作用及其古特提斯构造意义

马来半岛广泛发育的晚古生代‒早中生代岩浆作用完整地记录了古特提斯洋俯冲‒碰撞‒消亡的演化历史。该洋盆于中‒晚三叠世关闭,随之发生陆‒陆碰撞、地壳增厚以及造山带垮塌,区域上形成大规模的碰撞后火成岩,构成了东南亚古特提斯巨型火成岩带东部和中部花岗岩省的重要组成部分,但关于其岩石成因及构造背景仍然存在不同认识。因此,本文对马来半岛东部晚三叠世花岗岩开展了详细的岩相学、年代学以及地球化学研究,并结合区域地质资料综合探讨了晚三叠世岩浆作用的演化规律及深部动力学过程。研究表明马来半岛东部晚三叠世花岗岩可以分成两组:第一组为231~222 Ma,样品显示出较为富集的同位素特征((^(87)Sr/^(86)Sr)i=0.72040~0.72518,εNd(t)=−10.4~−6.7,εHf(t)=−11.5~+0.1),来自变火成岩和变杂砂岩的混合源区;第二组样品形成于218~216 Ma,对应的(^(87)Sr/^(86)Sr)i=0.70576~0.71464,εNd(t)=−9.1~−3.9,εHf(t)=−3.9~+1.9,表明其源区存在一定新生地壳物质的参与,且Ga/Al、FeO^(T)/(FeO^(T)+MgO)值及锆石饱和温度相对较高,具有典型的A型花岗岩特征。年代学结果表明古特提斯东部和中部花岗岩省晚三叠世岩浆作用的峰期为220 Ma,且具有相似的元素‒同位素变化规律,证实古特提斯洋碰撞后造山垮塌主要发生于220 Ma,软流圈上涌促使中‒下地壳物质发生部分熔融从而形成了区域大规模的岩浆作用。

沙巴地区新生代碎屑岩物源分析及构造意义:锆石年代学和Lu-Hf同位素组成约束

沙巴地区位于印度‒澳大利亚、太平洋和菲律宾海板块交汇区,其发育的新生代沉积对理解婆罗洲北部的沉积‒构造演化具有重要意义。本文对沙巴北部始新世‒中新世碎屑岩开展岩石学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究,结果表明:该套碎屑岩包括岩屑石英砂岩和长石岩屑石英砂岩,其中始新统Trusmadi组碎屑锆石年龄主要峰值为160 Ma和120 Ma,对应年龄群(185~145 Ma和140~100 Ma)的εHf(t)值分别为–15.6~+14.8和+0.6~+12.2,表明源区新生地壳物质贡献明显。始新统‒中新统Crocker组碎屑锆石年龄主要峰值为248 Ma,次要峰值为1860 Ma、438 Ma、280 Ma和120 Ma,主要年龄群(265~220 Ma)的εHf(t)值为–11.9~+9.9。中新统Kudat组的碎屑锆石年龄集中在120 Ma、εHf(t)值(+1.8~+9.0)均为正值,次要峰值174 Ma。本次研究认为Trusmadi组砂岩物源主要受控于越南大叻带和婆罗洲西部中生代花岗质岩及古晋带再循环沉积物,Crocker组主要源自婆罗洲西部和马来半岛东部中生代火成岩,以及沙巴本身。Kudat组砂岩物源主要来自沙巴蛇绿岩及部分巴拉望陆块的再循环沉积物。此外,少量始新世岩浆成因碎屑锆石暗示沙巴地区存在始新世与古南海板块俯冲相关的岩浆作用。

活动断裂的断层结构特征和变形机制:以曲江断裂为例

活动断裂出露于浅层或地表,其变形条件具有低温、低围压、高应变速率的特点,对于调节地壳变形具有重要意义。断裂带的结构与变形特征反映了岩石对脆性破裂的力学响应,这对于评价断裂活动性,揭示断裂带的形成与演化过程具有重要意义。本文以滇西地区地震活动频繁的曲江断裂为研究对象,通过露头尺度、微观尺度的构造解析并结合有限元模拟,探究该活动断裂的结构特征及变形演化机制。野外观测表明基岩区发育的活动断层一般由断层核和破碎带组成,断层核内可见未固结或弱固结的断层泥和断层角砾,吸收和容纳了绝大多数应变;破碎带内广泛发育裂隙以及次级断裂。微观变形组构揭示基岩断裂形成过程中岩石矿物发生显著碎裂作用、细粒化和碎屑流动,导致岩石强度显著降低。本次研究使用有限元方法,采用理想弹塑性模型和库仑屈服准则,通过杨氏模量表征断层破裂程度,模拟了含断层岩体在固定的位移约束条件下应变分布情况。模拟结果结合不同尺度的构造观察指示,断裂带中杨氏模量相对较小的先存破裂会吸收较多的应变,进而发育成断层核;周缘的次级断裂和裂隙构成破碎带,起到调节应变的作用。断裂带在演化过程中经历了由应变分散向应变集中的转变。