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.

华南与东南亚钨锡成矿作用对比

钨锡是重要的战略性关键矿产,也是我国传统的优势矿产资源。本文对我国重要的华南钨锡产区以及全球知名的东南亚锡成矿带进行了系统的总结与梳理,分析表明:(1)与钨矿化有关的岩浆岩多为陆壳重熔S型花岗岩;与锡矿床相关的岩浆岩可为S型、I型和A型花岗岩等,其所处位置壳幔相互作用强烈;(2)华南与东南亚地区的钨锡成矿作用可能主体受控于特提斯构造带的演化,在华南地区形成了160~150 Ma、150~140 Ma、120~80 Ma的锡成矿峰期,160~150 Ma钨成矿峰期,并且呈现“钨多锡少、东钨西锡”的时空分布格局;而东南亚地区只有80 Ma的锡成矿峰期,并没有大规模的钨成矿作用;(3)对比两个成矿产区发现,构造背景、沉积物特征(东南亚地区缺少钨的矿源层)和岩浆活动与性质(氧逸度等)等方面的影响因素,以及W与Sn元素不同的地球化学性质,可能控制了华南与东南亚地区钨锡时空分布的差异性。

苏门答腊中部Panti早始新世S型花岗岩地球化学特征及其新特提斯构造意义

苏门答腊地处特提斯构造域与印度洋岛弧系统之内,区内广泛发育中‒新生代火成岩。这些火成岩对特提斯构造带的延伸及界定具有重要意义,但目前对于苏门答腊岛的研究程度较低。本文选取苏门答腊岛中部Panti地区的花岗岩进行了岩相学、锆石年代学、锆石原位Hf同位素和全岩地球化学研究。年代学研究表明,Panti花岗岩锆石U-Pb年龄为55.5±0.3 Ma。该套花岗岩具有高SiO2(76.61%~78.37%)和高碱(Na_(2)O+K_(2)O=7.47%~8.21%)的特征,其分异指数(DI)为95~96,A/CNK为1.08~1.12,为高分异S型花岗岩。稀土配分模式图及微量元素蛛网图显示其具有强烈的Eu负异常(Eu/Eu^(*)=0.04~0.05),并亏损Nb、Ta、Sr、P和Ti的特征。且该套花岗岩还具有高Rb/Sr和低CaO/Na_(2)O值,同时显示富集的锆石Hf同位素组成(εHf(t)=−9.1~−2.6)和较老的Hf二阶模式年龄(tDM2=1.29~1.70 Ga),这些特征均指示该套花岗岩来源于古老的变泥质岩的部分熔融。对比缅甸‒滇西‒藏南一带同时期的岩浆事件,我们认为Panti早始新世高分异S型花岗岩可与滇西腾梁和东盈江同时期花岗岩进行对比,指示了新特提斯构造岩浆带南延至苏门答腊中部。

华夏地块东南缘放鸡岛地区花岗质岩石锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其构造意义

粤西放鸡岛地区位于华夏地块东南缘,广泛出露强烈深熔且剪切变形的花岗质岩石,主要以眼球状花岗质片麻岩为主,但其形成时代及成因研究十分薄弱,其是否与邻区(如云开地区等)经历了相似的早古生代构造演化并不确定。本次通过对放鸡岛出露的花岗质岩石进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,同时开展了全岩地球化学和锆石Hf同位素研究,以探讨其岩石成因及其构造背景。锆石U-Pb定年结果表明,强烈深熔且变形的花岗质片麻岩形成于早志留世(436~432 Ma),并保留了众多中‒新元古代(1183~700 Ma)的继承锆石。侵入到该花岗质片麻岩中的未变形花岗质岩脉结晶年龄为~427 Ma,据此限定了放鸡岛地区深熔变形时代为436~427 Ma。同时,两种岩性样品都显示出相似的地球化学和Hf同位素特征。花岗质片麻岩与未变形的花岗质岩脉样品的铝饱和指数A/CNK比值为1.10~1.24,均显示出过铝质特征。LREE/HREE值为2.07~3.98,(La/Yb)N值为5.93~22.27,富集轻稀土元素,并具有强烈的Eu负异常。锆石εHf(t)值显示强烈负值(−22.8~−4.3),tDM2为2820~1688 Ma,平均值为2028 Ma,表明该区花岗质岩石来源于华夏地块古老地壳物质的部分熔融。综合研究显示放鸡岛花岗质岩体与邻区(如云开地区)花岗质岩石具有相同的岩石成因,属华南早古生代陆内造山作用伸展构造背景下深熔作用的产物。

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。

“铌”从何来?“钽”本溯源!——神通广大的孪生兄弟铌、钽

1令人纠结的身世之谜——铌、钽的发现。铌、钽的发现最早的记录见于1801年,当时英国化学家查理斯·哈契特(Charles Hatchett)在大英博物馆对1734年采自美国康涅狄格州的矿石样品研究中发现了一种新物质,并认为是一种元素。由于这种矿石是在美国被发现的,哈契特于是将这种矿石命名为钶矿(Columbite,Cb),以此纪念发现美洲大陆的探险家克里斯托弗·哥伦布。

超级金属铍:未来路在何方

铍(Be),原子序数为4,位于化学元素周期表第二周期第二主族,是最轻的碱土金属元素。铍具有很多特殊的物理化学性质,被广泛应用于工业制造、国防军工、核工业等高新技术领域,有“超级金属”“尖端金属”“空间金属”之称。随着高新技术产业的发展,中国对铍的需求量日益增大。铍已被归于中国的紧缺三稀资源,进口依存率越来越大,保障铍资源供应的稳定迫在眉睫。1铍的发现与性质铍的发现1798年,法国化学家沃克兰(L.N. Vanquelin, 1763—1829)对绿柱石进行分析时,首次发现了铍。

"铼"之不易的航空金属

本期“科普园地·关键金属”邀请中山大学、南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)、自然资源部信息中心和中国科学院地质与地球物理研究所的专家介绍战略性关键矿产——铼。铼的原子序数为75,是地壳中最稀有的元素之一,自然界中存在187Re和185Re两种同位素,其中187Re具放射性。工业和航空航天的快速发展,铼逐渐被应用于航空航天、石油化工、电子工业和医疗等领域。它在地核中富集,自然界发现的铼的独立矿物较少,含铼矿产主要分布于欧亚大陆、北美洲和南美洲的西部,全球含铼矿床的伴生铼资源量在33000吨以上。我国含铼矿床主要分布于西藏、黑龙江、陕西、河南、湖南、辽宁、福建、江苏和湖北等省份。由于铼的分散性及稀缺性,自然界中很少有品位高的独立铼矿床出现,多与钼共生。中国部分钼铜矿床中的铼浓度较低,铼作为我国资源短缺型矿产资源,具有重要的战略意义。我国至今尚未系统开展过铼的资源评价和找矿勘查工作,一方面要加大对铼的勘察力度,另一方面要提高铼资源的再回收技术,减轻我国对进口的依赖性,减少与其他国家的资源竞争。

金绿宝石矿床类型与成因机制

金绿宝石作为一种铍矿物,不仅能用于高新科技、军事、医疗等领域,也是一种珍贵的宝石。自十八世纪被发现以来,金绿宝石成因和矿床特征被广泛地关注与研究。本文梳理与归纳了金绿宝石矿物学特征、矿床类型与分布,并给出新的矿床划分方案;总结了金绿宝石矿床的形成机制和影响因素等方面研究进展及科学问题。金绿宝石矿床按照成因可分为四个大类,即熔体结晶类、变质成因类、交代成因类和风化成因类;而根据赋存岩石,可将金绿宝石矿床进一步划分为六种亚型,分别是花岗岩-伟晶岩型、变质伟晶岩型、蛇纹岩型、云母岩型、条纹岩型和砂矿型。金绿宝石可在高温的高分异花岗岩岩浆中直接结晶形成,主要与石英、长石、白云母、绿柱石等共生,也可见锌尖晶石、夕线石和红柱石;在高级变质条件下金绿宝石由绿柱石分解得到,在变质伟晶岩型中金绿宝石与长石和石英共生,而在蛇纹岩型中金绿宝石与硅铍石共生;由远端交代作用控制形成的条纹岩型金绿宝石常与萤石、硅铍石和塔菲石共生,而由近端交代作用控制形成的云母型金绿宝石则与金云母、绿柱石和硅铍石共生。金绿宝石矿床仍存在很多有待解决与深入探讨的科学问题:金绿宝石形成的温压范围比较大,可能存在不同晶体相;针对花岗岩-伟晶岩型和条纹岩型金绿宝石矿床研究不充分,金绿宝石矿床精细成矿模型仍不完善;构造运动和交代作用对云母岩型金绿宝石形成的控制未能讨论清楚;挥发分及助溶组分对金绿宝石形成所起的具体作用有待进一步探究。

海南荔枝沟中三叠世酸性火山岩年代学、地球化学特征及其构造意义

海南岛位于印支与华南陆块的交界地带,构造演化复杂,因此海南岛的拼合历史和构造属性一直备受争议.在海南岛三亚荔枝沟地区新识别出的酸性火山岩对于探讨海南岛早中生代的构造属性具有重要指示意义.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示该套酸性火山岩中流纹岩的成岩年龄为241±6Ma(MSWD=0.9).地球化学特征表明该套火山岩样品的SiO_2含量介于72.34%～77.83%,具较高的Al_2O_3(10.51%～13.53%)、K_2O(2.85%～4.85%)、Na_2O(1.75%～3.79%)含量和A/CNK比值(0.99～2.07),为过铝质钙碱性酸性火山岩.样品稀土元素含量为REE=87×10^(-6)～177×10^(-6),富集轻稀土元素,显示右倾岛弧型稀土元素配分模式,Eu负异常明显.样品富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,ε_(Nd)(t)变化于-12.1～-11.3之间,可被解释为变沉积物部分熔融后经历分离结晶作用的产物.区域对比研究表明该套酸性火山岩可与三江地区的金沙江-哀牢山-松马构造带的中三叠世岩浆岩进行类比,应形成于印支与华南陆块汇聚的构造背景.

老挝西北部二叠纪砂岩碎屑锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其构造意义

老挝西北部的沉积演化历史一直未能很好地界定.因此,在老挝西北部地区出露较好的二叠纪地层中采集了4个砂岩样品,并系统开展了岩石学、地球化学和碎屑锆石U-Pb年代学的研究.岩相学表明该套样品主要包括了长石石英砂岩、岩屑砂岩和杂砂岩.全岩地球化学结果显示这些砂岩样品以高SiO_(2)(64.9%~91.2%)、高Al_(2)O_(3)(5.0%~17.4%)和高CIA(59.6~89.9)为特征,说明它们经历了中等至强的风化作用.另外,样品的微量元素地球化学特征也暗示其物源主要为来自岛弧环境和活动大陆边缘的长英质岩石,并伴有少量再循环沉积物.碎屑锆石U-Pb年代学结果显示出这4个样品具有1 880~1 870 Ma、1 470~1 450 Ma、890~860 Ma、450~415 Ma和275~252 Ma的5个主要年龄峰,其中275~252 Ma为最大的沉积年龄,因此,可以将研究区地层时代限定在不早于晚二叠世.综合前人研究及与邻近盆地碎屑锆石U-Pb年龄谱系的对比,认为前志留纪的锆石大多来自于扬子板块古老基底的再循环沉积物,志留纪至二叠纪的碎屑锆石主要来源于长山带、昌宁-孟连带、临沧-素可泰岩浆岩带和邻近金三角地区,证明了印支板块北缘与思茅地块在古特提斯演化时期为一个整体,在二叠纪时期具有扬子板块的亲缘性.

“锂”解未来的能源密码

锂(Li)是1817年瑞典化学家Johan August Arfwedson在矿物中发现的一种金属元素,随着科技的发展,这种金属的重要性与日俱增。它在现代工业、新能源产业、国防等领域有广泛的用途,尤其在电池、轻工业、航空航天、原子能领域是不可或缺的重要元素,也因此成为各国争夺的战略资源,常被称为“白色石油”“高能金属”。我们的生活早已离不开“锂”! 20世纪末以来,随着电子工业的飞速发展,特别是锂电池的开发、利用,极大地推动了对锂资源的开发、利用。

地幔柱影响大陆板块漂移速率的数值模拟研究--对印度板块晚白垩世快速漂移的启示

本文利用二维地球动力学数值模拟方法研究地幔柱与大陆岩石圈相互作用,着重探讨上覆大陆岩石圈结构、地幔柱规模及二者间的相对位置等参数对上覆大陆漂移速率的影响。模拟结果表明,在地幔柱作用下,大陆是否含厚的岩石圈根对其自身的漂移速率有一定影响;在相同规模地幔柱作用下,大陆的漂移速率随着岩石圈根的增厚而减小。另外,大陆岩石圈越长其漂移速率越小,最终漂移距离越短。且随着地幔柱直径的增加,上覆大陆漂移速率和持续漂移时间都会随之增加。对于含岩石圈根模型而言,岩石圈根位置越靠近地幔柱上涌中心,上覆大陆的漂移速率越大,最终漂移距离越长。而对于不含岩石圈根模型,上覆大陆与地幔柱的相对位置同样影响较大。地幔柱越靠近上覆大陆岩石圈的边缘,其对于大陆漂移的影响越显著。上涌地幔柱对于上覆大陆漂移普遍起到10 cm/a以上的增速作用。模型结果对认识印度大陆在晚白垩世的快速向北漂移提供了重要的动力学约束和地质启示。

新矿物(U-Th)/He年代学的研究进展

自20世纪末(U-Th)/He定年技术诞生以来,(U-Th)/He定年在地质学等领域发挥着越来越重要的作用,尤其是磷灰石及锆石的(U-Th)/He定年技术得到了广泛应用,然而这两种矿物在自然界中的分布相对有限,极大地限制了(U-Th)/He年代学的发展。近年来,随着He扩散动力学研究的不断深入和分析测试技术的提高,其他矿物的(U-Th)/He定年技术也得到了长足进步,理论与技术方法也日臻完善,为(U-Th)/He年代学开辟了新的应用领域。此外,不同类型的矿物记录了不同的地质信息,通过结合多种矿物的(U-Th)/He定年数据,将增进对地质过程的理解。基于(U-Th)/He定年新理论和新技术的发展,总结了赤铁矿、针铁矿、磁铁矿、碳酸盐矿物、牙形石、萤石、钙钛矿、尖晶石、金红石以及石榴子石等矿物的(U-Th)/He定年,重点介绍了相对成熟的赤铁矿、针铁矿、磁铁矿、碳酸盐矿物以及牙形石的(U-Th)/He定年的研究进展。目前,这些新矿物的(U-Th)/He定年在矿床学、沉积学、构造地质学、地球动力学和环境科学等领域得到了初步应用,尤其在约束成矿时代、古环境古气候重建、洋壳蚀变和俯冲剥露过程、热液活动、断裂变形以及古地震研究等方面将发挥关键作用。然而,这些新矿物的(U-Th)/He年代学仍存在不少问题,限制了这些方法的广泛推广与应用,比如多扩散域行为、辐射损伤和化学成分对He扩散的影响、加热脱气过程中母体同位素的挥发以及(U-Th)/He体系的开放行为等,这些因素将导致(U-Th)/He年龄数据表现出较大的分散性。因此,未来需要进一步研究He在这些矿物中的扩散行为,改善实验方法并提高仪器测试精度,以确保(U-Th)/He定年数据的准确性,为理解地质过程提供更加可靠的时间框架。

全新世千年尺度大洪水沉积记录与ENSO驱动的极端气候变化

重建全新世大洪水的历史是探讨过去极端气候变化以及预测未来潜在自然灾害风险的关键内容.珠江水系是中国南方最大的河流系统,珠江三角洲曾被认为是世界上受洪水和风暴潮灾害影响最为脆弱的地区之一.然而,迄今为止在中国南方地区缺少千年尺度的洪水地质记录研究,从而难以从认识过去的角度来检验对未来百年甚至千年一遇大洪水灾害预测的可信度.本研究在珠江干流(西江)下游发现了一系列发育在厚层黑色泥炭腐木堆积中的灰白色黏土夹层,根据沉积序列对比、沉积物特征和物源分析结果,确定为洪水沉积.对每个洪水沉积层采用AMS14C方法进行了精确定年,揭示出西江下游在距今6000年以来至少发生了7次千年一遇规模的超级大洪水,平均再现期约为855年.西江流域特大洪水事件的发生均对应于较强的ENSO活动期,表明东亚夏季风减弱和ENSO增强是引发中国南方异常高降水和特大洪水灾害的重要原因.此外,珠江下游特大洪水事件的发生与中国中东部降水减少在时间上大致耦合,反映了全新世后半期中国东部经向分布的降水“三极”模式显著增强.在过去2100年,人类土地利用增强和森林破坏导致当地的原始植被生态系统迅速退化,水土流失导致大洪水的破坏力和灾难性增大,特别是宋代以后的洪水沉积层中含有丰富的水稻型禾本科花粉,反映洪水曾经淹没了大面积农用土地.此外,全新世古洪水事件不仅对流域内的人类生存造成危害,同时还影响着区域文明的演化.本研究揭露了全新世一系列千年一遇的特大洪水历史,证明了热带太平洋的海-气相互作用与亚热带季风气候变化对东亚降水异常的重要性,研究结果为预测未来的极端气候变化和洪水灾害提供了有价值的重要证据.

夷平面研究新进展

夷平面占据大的地域范围,其形成跨越长时间尺度,是地貌学研究的重要内容和基本理论问题。对夷平面的3个主要类型,即准平原、山麓面和刻蚀平原的基本概念、相关理论及其发展历史进行了简要回顾;然后基于夷平面与地层的关系,对上覆地层和下伏地层的年代学研究,以及一些综合的年代学方法进行了简要介绍;夷平面发育、最终形成和解体深受构造运动和气候变化的影响,因此在深入剖析两者各自作用后,详细阐释它们对夷平面的共同影响;最后对中国夷平面研究尤其华北地区夷平面研究的进展进行了阐述,并详细介绍了有关山西地堑系南部中条山北麓唐县面的演化过程的研究。

琼东南晚二叠世Ⅰ型花岗岩成因及其构造指示

海南岛地处东古特提斯构造域东缘,是研究古特提斯东缘演化的重要地区.对海南岛东南部长征和陵水花岗闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示两者的结晶年龄分别为251±2Ma和256±1Ma,指示其形成于晚二叠世.样品的K2O/Na2O比值较低(0.2~0.9),铝饱和指数(A/CNK)为0.74~0.96,FeOT/MgO约为0.90,CIPW计算结果中标准矿物刚玉分子含量0.00~0.18%,小于1%,岩石薄片镜下可见大量角闪石,而未见白云母、堇青石和石榴子石,并具有相对负的εNd(t)值(-6.0^-3.2)和锆石原位εHf(t)值(-4.4^+0.2),属于准铝质钙碱性I型花岗岩.长征和陵水花岗闪长岩源岩为亚碱性变基性岩,其形成与金沙江-哀牢山-松马-邦溪-晨星古特提斯弧后盆地的闭合有关.