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南秦岭早古生代碱性岩地球化学特征及其成因机制:研究进展与展望

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地质学报 2024年第3期98卷 799-828页

作者：赖绍聪杨航张方毅大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069 中国科学院海洋研究所深海研究中心山东青岛266071

南秦岭地区在早古生代经历了大规模且持续性的碱性岩浆活动,其丰富的碱性岩石记录为探索深部地幔物质组成、壳内岩浆演化过程以及地球动力学演化机制提供了珍贵的地质载体。文章基于团队近期对于区域上典型碱性岩的地球化学分析结果和... 详细信息

南秦岭地区在早古生代经历了大规模且持续性的碱性岩浆活动,其丰富的碱性岩石记录为探索深部地幔物质组成、壳内岩浆演化过程以及地球动力学演化机制提供了珍贵的地质载体。文章基于团队近期对于区域上典型碱性岩的地球化学分析结果和成因机制探讨,旨在对南秦岭早古生代碱性岩浆的源区和演化过程进行全面地约束。南秦岭早古生代碱性岩石类型主要包括一套成分从碱性玄武质向粗面质变化,呈双峰式分布的碱性火山-侵入岩组合,以及少量与碱性硅酸岩(角闪辉石岩、正长岩)-碳酸岩共生杂岩体。岩相学、年代学和地球化学证据显示这些碱性岩具有相同的地幔源区,其中演化程度较低的镁铁质端元记录了南秦岭早古生代交代岩石圈地幔的部分熔融事件,交代介质主要为硅酸盐熔体。演化程度较高的碱性岩端元(粗面-正长岩、碳酸岩)来源于初始镁铁质组分的岩浆分异过程,其中粗面-正长岩类主要受到以长石和单斜辉石为主的分离结晶作用控制。中生代热液交代过程主要记录在北大巴山东部和武当地块西南缘的早古生代碱性岩体中,热液交代作用促进了碳酸岩杂岩体中稀土元素的富集成矿。副矿物年代学和独居石Nd同位素特征反映了热液可能形成于岩体本身的再活化事件,晚三叠世秦岭地区的造山运动可能对此过程具有促进作用。

关键词：早古生代南秦岭碱性岩浆事件源区性质岩浆分异

金属稳定同位素示踪关键金属的运移和超常富集

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地质学报 2024年第5期98卷 1550-1572页

作者：胡霞邓庚辛陈栩琦盛佳儒黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等... 详细信息

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆-热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。

关键词：金属稳定同位素关键金属超常富集岩浆-热液作用同位素示踪

伟晶岩中不同副矿物U-Pb同位素定年和示踪的问题与应用

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地质学报 2024年第5期98卷 1573-1599页

作者：蒋少涌张浩翔刘思祺李雯恬尹燕梁车玉滢苏慧敏中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室资源学院紧缺战略矿产资源协同创新中心湖北武汉430074

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U-Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟... 详细信息

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U-Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟晶岩中常用的适合于U-Pb同位素定年的副矿物有锆石、铌钽铁矿、独居石、锡石、榍石、褐帘石、磷钇矿和磷灰石等。由于封闭温度、矿物学特性和不同性质流体中元素行为的差异,伟晶岩中不同副矿物的U-Pb系统常表现出复杂的年龄谱系,可能记录了伟晶岩中潜在的后期地质过程,如:自交代、后期变质与流体改造等。因此,基于前期光学显微镜、扫描电镜、冷阴极发光、激光拉曼光谱分析等矿物微观结构研究,对不同期次或世代的副矿物进行原位微区U-Pb定年及主微量元素和同位素地球化学分析,对于全面认知多期地质事件和伟晶岩成岩成矿过程演化历史,进而更准确地构建其构造-岩浆-热液-成矿作用时空框架具有重要的科学意义。

关键词：伟晶岩副矿物 U-Pb同位素定年地球化学示踪

南海陆缘伸展破裂过程中的构造迁移和盆地演化

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地质学报 2024年第4期98卷 1101-1113页

作者：罗盼任建业雷超中石化石油物探技术研究院有限公司江苏南京210013 中国地质大学(武汉)海洋学院海洋地质资源湖北省重点实验室湖北武汉430074 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室湖北武汉430074

为了阐明南海由陆向洋的过渡带内构造活动的时间空间迁移过程,本文以两条跨南海东部共轭被动陆缘和南海西南部共轭陆缘的两条长剖面为基础,进行精细的构造解释和分析,在南海洋陆转换带内确定了出Tb、SD、PD和Bi四个一级层序界面,并以... 详细信息

为了阐明南海由陆向洋的过渡带内构造活动的时间空间迁移过程,本文以两条跨南海东部共轭被动陆缘和南海西南部共轭陆缘的两条长剖面为基础,进行精细的构造解释和分析,在南海洋陆转换带内确定了出Tb、SD、PD和Bi四个一级层序界面,并以这4个一层序界面为界,将南海陆缘划分为:早期断陷盆地(Tb—SD)、晚期拆离盆地(SD—PD)和断坳转换盆地(PD—Bi)。通过对同一剖面不同构造单元带内同构造地层的分析,发现构造活动时代由陆向洋逐渐变年轻;通过对比不同剖面同一构造单元带内的同构造地层发现,构造活动时代沿着海底扩张迁移的方向逐渐变年轻。因此,在南海扩张期间,岩石圈的伸展变形不仅表现为向洋方向的迁移,同时表现为向海底扩张方向的迁移。

关键词：洋陆转换带拆离盆地同构造地层构造迁移

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

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地质学报 2024年第4期98卷 1211-1228页

作者：余文强杨田蔡来星李晓芳何青油气藏地质及开发工程全国重点实验室(成都理工大学) 沉积地质研究院四川成都610059

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区... 详细信息

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K_(2)O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。

关键词：川中地区中侏罗世中晚期沙溪庙组古环境古气候

福建海坛岛海岸沙地风蚀坑形态动力学与形态演化特征

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地理研究 2024年第1期43卷 255-271页

作者：张绍云董玉祥哈斯额尔敦黄德全西南林业大学地理与生态旅游学院昆明650224 中山大学地理科学与规划学院/广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室广州510275 广州新华学院资源与城乡规划学院广州510520 北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京100875

风蚀坑作为一种沙地负地貌形态一直是风沙地貌学关注的焦点,对风蚀坑的研究有利于更好理解其形成演化及其动力机制。选择海岸风蚀坑发育具有典型代表性的海坛岛沿岸沙丘区,以碟形、半碗形、槽形风蚀坑为研究对象,利用RTK GPS技术及二维... 详细信息

风蚀坑作为一种沙地负地貌形态一直是风沙地貌学关注的焦点,对风蚀坑的研究有利于更好理解其形成演化及其动力机制。选择海岸风蚀坑发育具有典型代表性的海坛岛沿岸沙丘区,以碟形、半碗形、槽形风蚀坑为研究对象,利用RTK GPS技术及二维超声风速仪对风蚀坑形态重复测量与气流观测,采用“空代时”方法探讨了风蚀坑演化模式及其形态与气流反馈机制。结果表明:①碟形风蚀坑形态沿盛行风向向侵蚀盆后部扩大加深并形成陡坎,入口则沿盛行风向呈后退趋势;半碗形风蚀坑形态沿盛行风向扩展并突入侵蚀壁形成破口,不断扩大加深;槽形风蚀坑侵蚀盆沿盛行风向向积沙区扩展且东侧壁形成分叉并逐渐向后部延伸。②来流风向与风蚀坑形态影响坑体内气流场分布,而坑体内部不同部位流速差异则促使不同部位发生侵蚀或堆积。③风蚀坑演化模式为沙斑或缺口的产生→碟形风蚀坑→半碗形风蚀坑→槽形风蚀坑扩大并消亡四个阶段,地表植被在整个演化过程中起关键作用。其中,受形态与深度限制促使半碗形风蚀坑向槽形风蚀坑转变,槽形风蚀坑则不断扩大形成分叉逐渐走向消亡。

关键词：风蚀坑形态变化地表气流形态动力反馈演化

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锆石微量元素示踪锂成矿岩浆-热液演化过程

地质学报 2024年第5期98卷 1615-1636页

作者：胡方泱杨雷陈国辉吴福元中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 成都理工大学行星科学国际研究中心四川成都610059 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

锂成矿过程中的岩浆-热液演化过程目前仍不清楚。锆石作为花岗岩和伟晶岩中普遍存在的副矿物,其微量元素成分演化可以记录岩浆演化过程。本文以松潘-甘孜构造带可尔因地区的花岗岩和伟晶岩中的锆石作为研究对象,对其进行原位微量元素分... 详细信息

锂成矿过程中的岩浆-热液演化过程目前仍不清楚。锆石作为花岗岩和伟晶岩中普遍存在的副矿物,其微量元素成分演化可以记录岩浆演化过程。本文以松潘-甘孜构造带可尔因地区的花岗岩和伟晶岩中的锆石作为研究对象,对其进行原位微量元素分析。锆石的形态结构特征显示花岗闪长岩与花岗岩中的锆石为岩浆锆石,而伟晶岩中的锆石受到不同程度热液作用影响。元素分析结果显示,从太阳河花岗闪长岩到可尔因二云母花岗岩到无锂辉石伟晶岩到锂辉石伟晶岩,锆石中的稀有金属元素(Li、Sn、Nb、Ta和Hf)和U含量逐渐升高,锆石的Zr/Hf比值逐渐降低。除此之外,太阳河花岗闪长岩和可尔因二云母花岗岩中的锆石具有较低的Fe含量,而无锂辉石伟晶岩和锂辉石伟晶岩中的锆石具有明显升高的Fe含量,且锆石Fe含量与稀有金属元素含量具有正相关关系,反映出热液作用越强,稀有金属含量越高的特征。热液导致伟晶岩中锆石的U-Pb体系受到改造,使得获得的年龄不可靠,而伟晶岩铌钽矿U-Pb年龄(210 Ma)相对可靠。基于锆石的微量元素特征,我们认为太阳河花岗闪长岩与锂成矿伟晶岩没有成因联系,二云母花岗岩与锂成矿伟晶岩具有成因联系,但是二云母花岗岩不是成矿伟晶岩的直接母岩。二云母花岗岩和无锂辉石伟晶岩Li_(锆石)/Li_(全岩)接近甚至超过1,指示其与全岩成分不平衡,表明岩浆演化过程中曾形成富锂熔体,且富锂熔体的形成与液态不混溶作用无关,而是岩浆分异的结果。富锂熔体可能在区域拆离断层作用下从岩浆体系中分离,随后不断演化形成了锂辉石伟晶岩,而残余岩浆逐渐冷却结晶形成了二云母花岗岩和无锂辉石伟晶岩。基于锆石中的微量元素可以有效示踪锂成矿过程,并且利用碎屑锆石的微量元素特征还可以指示区域富锂岩浆的存在及其形成时代,有望成为示踪区域锂成矿的一种新方法。

关键词：锆石微量元素锂成矿岩浆-热液演化松潘-甘孜构造带

塔里木盆地西北缘克孜勒布拉克南沟乌拉尔统巴立克立克组生物礁地质特征

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地质学报 2024年第4期98卷 1037-1055页

作者：王翼君杨光王振宇唐洪明张云峰屈海洲成都工业学院四川成都611730 西南石油大学地球科学与技术学院四川成都610500

塔里木盆地西北缘二叠系巴立克立克组广泛发育具有油气勘探意义的巨厚台地边缘生物礁,本文对塔西北克孜勒布拉克南沟出露的典型的二叠系巴立克立克组生物礁进行了详细的宏微观研究。该套生物礁以生屑滩为礁基,礁核下部主要为蓝绿藻建造... 详细信息

塔里木盆地西北缘二叠系巴立克立克组广泛发育具有油气勘探意义的巨厚台地边缘生物礁,本文对塔西北克孜勒布拉克南沟出露的典型的二叠系巴立克立克组生物礁进行了详细的宏微观研究。该套生物礁以生屑滩为礁基,礁核下部主要为蓝绿藻建造的各类微生物岩,其结构组分主要为凝块及破碎的微凝块,次为叠层石,此时的水体能量较低;礁核上部局部发育叶状藻礁,并伴生大量的海生底栖动物,此时礁体开始暴露在浪基面之上,大量发育角砾状灰岩,并遭受大气淡水岩溶的改造。除了台缘带外,塔西北柯坪地区同期的局限台地中也发育小规模的、具微生物岩特征的台内礁滩体,说明该时期区域上的环境条件普遍适宜造礁。巴立克立克组的该套礁滩体的形成时间为乌拉尔世阿瑟尔期晚期—萨克马尔期,这与乌拉尔世塔里木大火成岩省早期阶段相当,因此,推测该套礁滩体的形成和当时的火山活动产生的火山灰导致南天山洋残余海盆的海水“富营养化”有关。藻类的爆发使得巴立克立克组礁滩体的δ^(13)C值较之康克林组的碳酸盐岩呈现显著正偏移。但是,巴立克立克组的礁滩体受胶结作用等建设性成岩作用的改造程度较深,利于“成岩”,不利“成储”,使得区域上巴立克立克组的礁滩体尽管相带较好,但储渗性极差,唯有受构造裂缝改造部分可发育高渗层。因此,可以确定:塔西北乌拉尔世巴立克立克组的礁滩储层基本不受相控,主要发育裂缝型储层。因此,今后对于塔西北二叠系礁滩油气藏的勘探应重点关注构造裂缝发育段。本研究对今后塔西北巴立克立克组生物礁优质储层预测提供了科学依据,对于我国乃至世界范围内二叠系微生物岩的研究也有一定助益。

关键词：塔西北乌拉尔世微生物岩成岩作用储层物性

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超级地幔树对全球构造的控制作用

地质学报 2024年第3期98卷 653-661页

作者：於文辉何发岐袁茂山王杰刘德民张世晖卞爱飞杨屿杨力行中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 武汉拓盟能源科技有限公司湖北武汉430074 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司河南郑州450006 湖北省地震局湖北武汉430071 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院北京100083

全球横波低速异常体成像发现:Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱彷佛植根于地球外核顶部、生长在核幔边界(core-mantle boundary,CMB)上的两株榕树,我们将其命名为超级地幔树(super mantle tree),以突出Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱... 详细信息

全球横波低速异常体成像发现:Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱彷佛植根于地球外核顶部、生长在核幔边界(core-mantle boundary,CMB)上的两株榕树,我们将其命名为超级地幔树(super mantle tree),以突出Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱连接地核与地壳的纽带特征,强调它们在地球演化过程中对全球构造的作用。地幔柱仅是超级地幔树的局部分支。我们定义超级地幔树为4层结构:(1)植根于地球外核顶部;(2)1600~2890 km为“树干”;(3)110~1600 km为“树冠”;(4)110 km以上为“树枝”。“树枝”平面分布形态与全球板块轮廓大致相似,意味着板块构造可能起始于地球110 km处。推测地球深度1550~1600 km之间可能存在一个地球化学过渡层;Jason超级地幔树与Tuzo超级地幔树之间可能存在地球化学分隔面(简称地幔分隔面),地幔分隔面将地球划分为太平洋半球与大西洋半球;它的地面投影北端大致指向地磁北极,南端基本指向地磁南极。外核顶部脉动作用可能是地幔运动的动因,地核运动控制地幔运动。Tuzo超级地幔树逆时针旋转控制大西洋半球旋转形态,Tuzo超级地幔树的“细树干”伸向南大西洋,Tuzo超级地幔树“粗树干”伸向北大西洋,使得中大西洋脊减薄。Jason超级地幔树顺时针旋转控制太平洋半球旋转形态以及环太平洋地区地貌构造形态。青藏高原及邻区地质地球物理三维构造模型说明:向北运动的Tuzo超级地幔树“树枝”与向西运动的Jason超级地幔树“树枝”共同作用,形成青藏高原东构造结。

关键词：超级地幔树全球构造地幔分隔面地幔运动青藏高原三维构造模型