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基于DEM地形特征因子的海原断裂带中东段构造活动性分析

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地质科学 2024年第4期59卷 1111-1131页

作者：刘禄山周小虎王阳黄琪西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069

海原断裂带是中国西北地区重要的活动断裂带,也是青藏高原东北边界的重要组成部分。海原断裂带活动性研究对深入了解青藏高原东北缘构造格局和第四纪构造地貌具有重要意义,对于地质灾害预测和地质风险评估也有很大的参考作用。本次研究... 详细信息

海原断裂带是中国西北地区重要的活动断裂带,也是青藏高原东北边界的重要组成部分。海原断裂带活动性研究对深入了解青藏高原东北缘构造格局和第四纪构造地貌具有重要意义,对于地质灾害预测和地质风险评估也有很大的参考作用。本次研究基于数字高程模型(DEM)数据,利用ArcGIS软件对该段各流域的地貌参数进行提取计算,定量获得该段各流域的地貌形态特征,最后对研究区的相对构造活动性程度进行分析。面积-高程积分(HI)表明断裂带两侧的地形梯度差异显著,断裂带及其南侧盆地坡度更大,山地更陡峭,地貌侵蚀作用也更强。流域盆地不对称度(AF)表明研究区内海原断裂带中东段由西至东发生掀斜的程度越来越小,流域盆地的形态也从不对称向对称变化。盆地延伸率(Re)则显示断裂北侧盆地的狭长程度要明显高于断裂南侧,但更倾向于由于早期构造活动或者地壳停止运动后的缓慢调整和变形造成。标准化坡降指数(SL)结果显示断裂带南侧河流坡降较大,北侧则较小;经过断裂的流域SL值中,王滩-黄鼠滩段(西段)明显要高于其他段,表明此段的地貌演化的活跃程度明显更高。地震活动则显示断裂东段地震更为密集,但西段受哈斯山段复杂的断层-褶皱系统影响较大,因此综合地形特征因子的分析结果,可以推断海原断裂带中东段存在断裂活动性差异。南侧地形陡峭、起伏较大且河流发育良好,表明该区域可能存在较活跃的构造活动,而北侧地形相对平缓、河流发育较弱以及较小的坡降指数,则表明该区域可能存在较弱的构造活动。

关键词：海原断裂带活动性分析地形特征因子数字高程模型

喂子坪秦岭杂岩麻粒岩相变沉积岩的变质作用p-T演化及其构造意义

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 274-303页

作者：刘学锋苟龙龙田智博周峰马椰婷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

秦岭杂岩位于秦岭造山带北秦岭构造带,是研究秦岭造山带早古生代构造演化的重要岩石构造单元。喂子坪地区发育有典型的秦岭杂岩,其中的混合岩是由变沉积岩经历了强烈的深熔作用形成的。本研究对其进行了岩相学、变质相平衡模拟和LA-ICP... 详细信息

秦岭杂岩位于秦岭造山带北秦岭构造带,是研究秦岭造山带早古生代构造演化的重要岩石构造单元。喂子坪地区发育有典型的秦岭杂岩,其中的混合岩是由变沉积岩经历了强烈的深熔作用形成的。本研究对其进行了岩相学、变质相平衡模拟和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,以深入揭示它们的变质温压演化特征,进而阐明它们指示的构造意义。混合岩的中色体由含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩组成。含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩只记录了峰期变质矿物组合,为镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体,而含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩记录了3个变质演化阶段,分别是早期进变质阶段(M1):黑云母+斜长石+石英;峰期变质阶段(M2):镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体;退变质阶段(M3):普通角闪石+斜长石+黑云母+石英+熔体。全岩成分视剖面图模拟计算显示含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩压力峰期的变质温压条件分别为790~810℃/990~1040 MPa和840~862℃/1000~1190 MPa。含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩3组局部矿物组合域成分视剖面图模拟计算得到压力峰期后变质阶段的温压条件为735~814℃/400~810 MPa、721~794℃/430~700 MPa、740~810℃/470~780 MPa。因此,本研究揭示了喂子坪地区秦岭杂岩片麻岩记录了近等温降压的p-T轨迹。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年得到含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和2个浅色体样品中的变质锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为383.2±7.0 Ma、400±3.6 Ma和406.7±7.8 Ma。结合已发表的数据,喂子坪地区变沉积岩麻粒岩相峰期变质作用和强烈的混合岩化作用的时代约为410~390 Ma,而约380 Ma的年龄可能代表退变质冷却到固相线的时代。片麻岩近等温降压的变质演化轨迹指示喂子坪地区秦岭杂岩的变沉积岩在下地壳经历了麻粒岩相变质作用和随后的快速抬升,与碰撞造山引起的地壳增厚和随后的地壳伸展有关。

关键词：秦岭造山带秦岭杂岩深熔作用相平衡模拟近等温降压p-T轨迹

康滇古陆东缘筇竹寺组沉积物源的风化特征——以云南省楚雄市武定县乌龙村剖面为例

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沉积学报 2024年第1期42卷 324-341页

作者：杨永祯郭岭方泽鑫徐凯张寰萌师宇翔武芳芳陶威西北大学大陆动力学国家重点实验室西安710069 西北大学地质学系西安710069

【目的】扬子地区筇竹寺组是目前页岩气勘探的重要层位,为了揭示康滇古陆东缘筇竹寺组沉积岩的风化程度、古气候、构造背景以及物源等。【方法】选择位于康滇古陆东缘的武定县乌龙村剖面进行采样,并对样品的主量元素和微量元素进行分析... 详细信息

【目的】扬子地区筇竹寺组是目前页岩气勘探的重要层位,为了揭示康滇古陆东缘筇竹寺组沉积岩的风化程度、古气候、构造背景以及物源等。【方法】选择位于康滇古陆东缘的武定县乌龙村剖面进行采样,并对样品的主量元素和微量元素进行分析,研究了康滇古陆东缘乌龙村剖面筇竹寺组沉积岩的风化程度、源区古气候、构造背景以及物源特征。【结果与结论】(1)筇竹寺组沉积岩的母岩经历了强烈的化学风化作用,物源区在该时期处于温暖湿润的气候;(2)筇竹寺组沉积岩主要形成于被动大陆边缘环境,沉积岩源岩形成于大陆岛弧环境;(3)筇竹寺组沉积岩主要来自康滇古陆元古界东川群、会理群和汤丹群的凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质板岩、花岗岩以及基性岩。

关键词：康滇古陆筇竹寺组风化程度古气候物源特征构造背景

干湿-冻融循环下膨胀土裂隙发育和强度劣化研究

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工程地质学报 2024年

作者：李治嘉张登飞李世雄陈汉江西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室

膨胀土对周期性湿度与温度波动（干湿-冻融循环）的自然营力作用极为敏感，易引起土体开裂而劣化力学特性。对经历不同干-湿、冻-融、干湿-冻融循环次数的膨胀土试样，开展了3D激光扫描试验和直剪试验，探讨其裂隙发育和剪切特性劣化规... 详细信息

膨胀土对周期性湿度与温度波动（干湿-冻融循环）的自然营力作用极为敏感，易引起土体开裂而劣化力学特性。对经历不同干-湿、冻-融、干湿-冻融循环次数的膨胀土试样，开展了3D激光扫描试验和直剪试验，探讨其裂隙发育和剪切特性劣化规律，以及二者之间的内在联系。结果表明：干-湿、冻-融、干湿-冻融循环对膨胀土的裂隙发育和剪切特性皆存在明显影响，且影响程度呈现非线性叠加，耦合效应明显。其中干湿循环的影响最为显著，干湿-冻融循环次之，冻融循环最小；黏聚力c和内摩擦角φ随干湿、冻融和干湿-冻融循环次数的增大均呈非线性减小趋势，且试验点在较宽的分布带内；而当引入裂隙率D和接近剪切面裂隙率占比D'时，不同自然营力下膨胀土c～D关系、φ～D'关系呈平缓-陡变-平稳的三阶段变化规律且具有归一性特征；据此，搭建了裂隙与抗剪强度之间的直接联系，构建了考虑裂隙影响的膨胀土抗剪强度公式，计算与试验结果皆吻合较好。

关键词：膨胀土裂隙抗剪强度干湿-冻融循环

秦岭-祁连造山带接合部陇山地区中志留世斜长角闪片岩及其构造意义

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地质学报 2024年

作者：畅莹磊罗金海陈卓大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系

秦岭和祁连造山带在华北地块西南部的陇山地区交汇,陇山地区是揭示华北地块、北秦岭造山带与北祁连造山带时空联系的关键区域。前人在陇山地区确定的新街中元古代石英闪长岩在岩石类型、形成时代和形成环境等方面都存在疑问,本文对这套... 详细信息

秦岭和祁连造山带在华北地块西南部的陇山地区交汇,陇山地区是揭示华北地块、北秦岭造山带与北祁连造山带时空联系的关键区域。前人在陇山地区确定的新街中元古代石英闪长岩在岩石类型、形成时代和形成环境等方面都存在疑问,本文对这套岩石和其中包裹的黑云二长片麻岩进行了岩石学、地球化学和独居石、锆石U-Pb年代学研究。这套岩石被重新定名为新街斜长角闪片岩,根据地球化学对其进行的原岩恢复表明其原岩是一套基性岩浆岩,锆石U-Pb测年给出原岩的形成时代为433.15±3.42 Ma(中志留世),变质锆石和独居石U-Pb测年给出变质年龄427.9±1.46 Ma,原岩在形成后不久就受到变质作用改造,这是新街斜长角闪片岩在形成与演化历史上的一个重要特征。结合区域地质资料分析表明,晚奥陶世—中志留世,陇山地区在北祁连洋东段向北俯冲的背景下整体处于强烈的弧后伸展构造环境,发育大规模的基性—酸性岩浆活动,新街斜长角闪片岩的原岩就是在这种伸展背景下形成的基性岩浆岩。原岩经历由同期岩浆作用伴生的热液交代作用而成为斜长角闪片岩。被包裹在斜长角闪片岩之中的黑云二长片麻岩的碎屑锆石年龄与陇山地区南部葫芦河群(S1H)碎屑锆石年龄具有很好的一致性,其物源区与鄂尔多斯地块和北秦岭造山带都有比较好的亲缘性。本文的研究结果表明,陇山地区在晚奥陶—中志留世由弧后伸展作用引发的岩浆作用规模大,持续时间长,在此背景下的岩浆作用、变质作用与沉积作用具有很好的时空联系。

关键词：秦岭-祁连造山带接合部新街斜长角闪片岩中志留世弧后伸展作用

凤太矿集区八卦庙金矿区脉状铅锌矿化的物质来源研究:硫化物原位S-Pb同位素证据

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地质科学 2024年第5期59卷 1438-1452页

作者：高炫宇李宇轩梁文静袁洪林安芳西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室

秦岭造山带凤太矿集区内发育层状—似层状和脉状两种类型的铅锌矿化,部分脉状铅锌矿化伴生产于金矿床中,其成矿物质来源仍未得到较好的约束。论文以八卦庙金矿区的脉状铅锌矿体为主要研究对象,采用硫化物原位微区S-Pb同位素研究方法,探... 详细信息

秦岭造山带凤太矿集区内发育层状—似层状和脉状两种类型的铅锌矿化,部分脉状铅锌矿化伴生产于金矿床中,其成矿物质来源仍未得到较好的约束。论文以八卦庙金矿区的脉状铅锌矿体为主要研究对象,采用硫化物原位微区S-Pb同位素研究方法,探讨了脉状铅锌矿化的成矿物质来源。八卦庙金矿区的脉状铅锌矿化主要受NE和NW向断裂或裂隙控制,矿脉宽度通常为2～20 cm。矿石呈团块状或浸染状构造,其中矿石矿物以方铅矿和闪锌矿为主,另有少量黄铜矿和黄铁矿,脉石矿物有石英、白云母、绢云母和少量方解石、白云石等碳酸盐矿物。硫化物原位S-Pb同位素分析结果显示,矿石中闪锌矿的δ34S值相对集中（15.03‰～17.11‰）,而黄铜矿（14.76‰～19.91‰）和方铅矿（12.12‰～21.88‰）的δ34S值则变化较大;方铅矿的铅同位素组成非常均一。通过与区内可能物质源区S-Pb同位素对比研究,认为八卦庙金矿区脉状铅锌矿化的成矿物质来自于围岩变质过程中释放的变质流体,并有印支期岩浆热液的贡献,总体具有与金矿化相似的成矿物质来源。金矿化和脉状铅锌矿化在八卦庙矿区共生富集但又独立产出,可能受铅锌和金元素在热液体系中明显不同的地球化学行为所控制。

关键词：脉状铅锌矿化八卦庙金矿硫化物原位S-Pb同位素物质来源

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祁连造山带中生代古地磁新结果及其地质意义

地球物理学报 2024年第7期67卷 2744-2760页

作者：谭金生王彬段亮孟庆任刘萍西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学... 详细信息

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学及岩石磁学研究.实验结果显示,三叠纪样品分离出了稳定的高温特征剩磁并在样品水平下通过了倒转检验,白垩纪样品分离出的高温特征剩磁通过了褶皱检验.代表了岩石形成时的原生磁化,相对应的古地磁极为:(T2:82.3°N, 223.6°E,A95=4.8°;K1:65.9°N, 188.3°E,A95=6.2°).对比同时代阿拉善、华北古地磁数据表明:中三叠世之后,天峻地区相对于阿拉善参考极发生了20.2±6.8°的顺时针旋转.早白垩世之后,祁连地区相对于华北参考极没有发生明显的块体旋转(0.3±8.6°).结合前人的研究成果,我们认为晚侏罗世-早白垩世拉萨/欧亚碰撞的远程效应造成祁连造山带东西两侧发生差异性构造缩短活动(西段以逆冲推覆构造缩短为主,东段以走滑活动为主),从而造成祁连整体发生顺时针旋转.早白垩世之后,祁连西段阿尔金断裂附近及东段西宁—兰州盆地发生区域性构造旋转,祁连主体以NE向构造缩短为主.

关键词：中生代构造旋转祁连造山带古地磁学

青藏高原东北缘清水河流域地貌特征及其构造意义

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 579-595页

作者：王阳周小虎史小辉黄琪刘禄山西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室西安710069

新生代以来,受印度板块与欧亚板块剧烈碰撞汇聚的影响,青藏高原快速隆起,其构造变形不断向北东扩展、挤出,造就了清水河流域及其周缘独特的构造地貌格局。通过对清水河流域构造地貌的研究,可以揭示新生代晚期以来青藏高原东北缘变形机... 详细信息

新生代以来,受印度板块与欧亚板块剧烈碰撞汇聚的影响,青藏高原快速隆起,其构造变形不断向北东扩展、挤出,造就了清水河流域及其周缘独特的构造地貌格局。通过对清水河流域构造地貌的研究,可以揭示新生代晚期以来青藏高原东北缘变形机制和地貌演化过程。本文基于30 m分辨率DEM数据,利用ArcGIS 10.2软件对清水河流域地貌参数进行提取,精确计算了22条子流域的河长坡降指标(SL)及Hack剖面、面积-高程积分(HI)、流域不对称度(AF)以及盆地延伸率(Re)这4种地貌形态指数,定量获取了清水河流域的地貌形态特征,再结合4个参数求得各子流域的相对活动构造指数(Iat),对研究区的相对构造活动性程度进行分析。得到以下结论:(1)研究区SL值分布在70.1~353.9之间,表明整个流域内构造活动性存在区域差异且整体活动变形程度较高;(2)受海原断裂带和香山-天景山断裂带的影响,研究区西岸流域HI和AF指数的平均值大于东岸,Re指数的平均值小于东岸,表明西岸构造活动性大于东岸;(3)研究区相对活动构造指数(Iat)处于第一、二级的面积达到80%,主要分布在西岸,表明整个流域的构造活动性强烈,且展现由东向西活动性逐渐增强的趋势。同时结合相关地质资料综合评估流域构造活动状态,并据此对河流发育阶段以及构造运动进行分析。

关键词：青藏高原东北缘新生代 DEM 构造地貌相对活动性

黄土卸荷蠕变特性与典型开挖型黄土滑坡机理研究

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工程地质学报 2024年第2期32卷 513-521页

作者：王新刚刘凯连宝琴薛晨罗力大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

开挖卸荷是黄土滑坡的主要诱发因素之一,为深入研究黄土的卸荷蠕变特性与开挖型黄土滑坡的机理,本文选择典型开挖型黄土滑坡——榆林市上庄滑坡黄土作为研究对象,进行了一系列三轴卸荷蠕变试验,分析了卸荷对黄土蠕变特性的影响,并结合... 详细信息

开挖卸荷是黄土滑坡的主要诱发因素之一,为深入研究黄土的卸荷蠕变特性与开挖型黄土滑坡的机理,本文选择典型开挖型黄土滑坡——榆林市上庄滑坡黄土作为研究对象,进行了一系列三轴卸荷蠕变试验,分析了卸荷对黄土蠕变特性的影响,并结合试验成果和数值模拟方法对开挖型黄土滑坡机理进行了揭示。三轴卸荷蠕变试验结果表明在卸荷条件下,卸荷应力水平越大,试样蠕变变形越大且达到稳定蠕变状态所需的时间就越长。初始固结应力越大,试样蠕变破坏所需卸荷值占围压的比例越小。利用等时曲线法求取了试样长期强度并计算出研究区黄土的长期黏聚力与长期内摩擦角值,引入长期强度折损率,并对瞬时强度与长期强度的规律进行了对比分析。数值模拟计算结果显示在坡脚开挖处形成了应变集中区,坡面由上至下的位移逐渐增大。相较于未开挖情况下,开挖后土体中卸荷应力明显增大,导致坡体蠕变变形增大,最终造成了坡体滑移。研究成果可为此类滑坡防治提供理论借鉴。

关键词：开挖型滑坡卸荷蠕变长期强度机理