李海兵地質怎麼樣
① 李海兵的介紹
李海兵,男,1966年生,博士,中國地質科學院地質研究所研究員,博士生導師。
② 我想做雙眼皮,李海兵做的怎麼樣啊,很牛嗎誰知道啊
你在哪個城市?
③ 李海兵的人物簡介
主要研究領域:構造地質學,構造地貌學;
研究方向:青藏高原巨型走滑斷裂及高原變形作用;盆山動力學;古地震與現代地震地殼變形;地震與油氣關系。
④ 北京十三陵中元古代串嶺溝期地質事件的探索
A Study of Geological Event Record in the Proterozoic Chuanlinggou Formation of the Ming Tombs District, Beijing
宋天銳和政軍丁孝忠張巧大
原文刊於《地質論評》2000年,第46卷,第4期;在本書中做了如下修改和補充:①將圖1簡化後突出火山-地震事件與Re-Os同位素分析值的關系;②補充了兩幅顯微照片,說明串嶺溝組白雲質岩層段內火山活動的證據;③補充了文字說明與解釋;④補充了Luck等對Os同位素研究的有關文獻。本文與原文已有很大差別,是原文基礎上的再創作。
1地層概況
1.1串嶺溝組的岩石地層
北京十三陵中元古界長城系串嶺溝組是以黑色頁岩、粉砂質泥岩、砂岩和夾有白雲岩透鏡體的砂—頁岩韻律層及白雲岩層組成,厚度約50m(沿走向厚度有變化),其底部與常州溝組之間有一個明顯的間斷界面,下部也可能有一個間斷界面,頂部與團山子組地層是連續沉積關系。
1.2串嶺溝組的地質事件層段
北京十三陵串嶺溝組的野外剖面,經多次觀察和采樣分析,劃分為上、下兩個黑色層段和中部一個黃色層段;黑色層段以頁岩、粉砂質泥岩和砂岩為主,黃色層段為中厚層狀角礫化白雲岩。從下部黑色層段的上部開始至黃色層段為地質事件層段(圖1)。
北京十三陵串嶺溝組岩性組合的三分性很明顯,既可由剖面觀察分辨,也可由岩石的物質成分佐證。以碎屑岩為主的下部和上部黑色層段韻律層構造發育,有可能是最早的季節性沉積周期變化的反映。在黃色層段的白雲岩層的中上部包含一層80cm的火成岩,岩性為粗面質岩石,由於周邊既有鹼性侵入岩—正長岩的後期侵入,也有元古宙鹼性火山岩的分布(郁建華等,1991),因此,這一層火山岩或潛火山岩的時代問題值得重視。因為在薊縣的中—新元古界剖面中見到的火山岩或潛火山岩曾測得了1.8 Ga左右的同位素年齡,而對於其產狀有不同的認識,一種認為屬串嶺溝組的火山岩,另一種看法認為是後期侵入的岩床或岩牆(陳晉鑣等,1980)。
圖1 北京十三陵中元古代串嶺溝組古火山-地震事件層段
1—砂岩;2—粉砂岩;3—頁岩;4—白雲質岩;5—角礫化;6—火山質岩;7—常州溝組;8—串嶺溝組;9—團山子組;10—Re-Os同位素分析采樣點
在北京十三陵串嶺溝組中只有0.5 m的一層粗面質斑岩,斑晶由0.2~0.4mm的鉀長石和較大的一些黑雲母晶體組成,並多見0.1~0.3mm大小的條狀磷灰石自形晶平行層理分布,<0.03mm的短柱狀長石基質也是定向排列,顯示為岩層形成時的流動方向。該粗面岩的化學成分為:SiO256.3%,Al2O314.2%,Ti O20.7%,Fe2O31.8%,Fe O 1.8%,Mn O 0.07%,CaO 5.5%,Mg O 2.2%,K2O 9.6%,Na2O 0.16%,P2O50.6%,H2O 1.8%,CO25.09%,總計99.75%,由於K2O含量較高,顯示為鹼性火山岩特徵;稀土元素分析為(單位:10-6):La 46.45,Ce 82.75,Pr 9.08,Nd 38.92,Sm 6.35,Eu 1.77,Gd 4.91,Tb 0.63,Dy 2.92,Ho 0.57,Er 1.25,Tm 0.15,Yb 0.98,Lu 0.18,Y 11.9,Sc 7.25,顯示為富輕稀土的特徵;微量元素分析為(單位:10-6):Ti 4196,Mn 507,P 2515,Ba 2128,Co 18,Cr 156,Cu 45,Ga 11,Sr 724,V 76,Zn 76,Mo 14,Zr 254,顯示Ti,Mn,P,Ba,Cr,Sr,Zr都含量較高超過克拉克值。作者對串嶺溝組中採集的30餘岩石標本進行系統的岩石薄片分析、Pb同位素分析、Re-Os同位素分析等,認為許多證據表明火山與地震事件有相互聯系,可反映在宏觀、微觀和超微觀的一系列現象之中,特別是在粗面岩上下的白雲質岩層內,既發現了典型的火山晶屑-鉀長石和玻璃長石自形半自形晶體,也在泥晶白雲岩層內發現了與岩層面平行的火山晶屑和火山玻屑,例如在粗面岩層之上的角礫化白雲岩(99620-17c)(圖1內未標出,可參照已標出的號推斷其位置),其上層位的泥晶白雲質岩層(199620-19b)。對於華北長城系串嶺溝組是否存在火山噴發或為燕山期輝綠岩侵入問題是有爭論的,但是在十三陵岩石薄片鑒定並不是輝綠岩的成分和結構,而是粗面岩特徵,尤其是在其上下分布的白雲質岩石中發現火山噴發的晶屑和玻屑與粗面岩成分一致更加確認,因此推斷在燕山裂陷槽形成時期,雖然大紅峪期火山活動達到高潮,但是一系列地震及火山活動從常州溝期、串嶺溝期就開始,因此,在這套中元古代沉積岩地層中事件信息頻繁發生並存有記錄。
2地質事件的標志
宋天銳等(1987,1991)曾報道串嶺溝組存在由地震引起的滑塌和砂體液化現象,現在經過系統觀察和采樣分析,認為串嶺溝組中地質事件的記錄是一個組合。
2.1宏觀標志
在黑色層段下部層段與中部黃色層段鄰近處,有非常典型的砂體液化構造(圖2a)和層內滑塌構造(圖2b),這兩種沉積構造與地震誘發的異常現象十分相似,與人工模擬的地震構造也類似,反映了岩層在准同生期或早期成岩階段受過地震波沖擊(宋天銳, 1988)。與上述地質事件記錄同時出現的還有層內斷層構造,Seilacher(1969)首先判定層內階梯狀小斷層為地震事件引起,類似的層內錯動構造和階梯狀斷層在十三陵的常州溝組、寬城崖門子的常州溝組中均見到。當有砂岩—粉砂質泥岩互層出現時,伴以管狀充填構造,也是砂體液化的一個表現(宋天銳等,1985,Song et al.,1985)。十三陵串嶺溝組中段的黃色層段為厚層狀白雲岩,但是仔細觀察可發現內部具有隱角礫構造,由於整個事件層段中相伴生的一系列異常現象,本文認為這些隱角礫是在白雲岩的准同生期或早期成岩期受地震影響形成的,白雲岩薄片中見到的微觀現象也印證了其特殊的產狀。
2.2微觀標志
根據幾十個岩石大光面和薄片的顯微鏡觀察鑒定,發現與宏觀地震事件記錄相伴隨的一系列微觀標志,包括小型泄水構造和細脈充填,一般都發生在粉砂泥岩與粗粉砂岩互層之間,一般較粗的粉砂質容易產生砂體液化和泄水脈,因為砂質組分比泥質組分含水多(圖2a)。另一種顯微層內錯動也可能系地震產生,這兩種微觀標志不僅在十三陵串嶺溝組中出現,而且在薊縣串嶺溝組的上部也可以見到(圖2d)。值得指出的是顯微層內錯動多數是正斷層狀(圖2c),這與常州溝組見到的宏觀層內斷層或階梯狀斷層一致,這也反映了燕山坳拉槽形成時的總的拉張應力。還有較明顯的自碎角礫構造在十三陵串嶺溝組的黃色層段白雲岩內十分普遍,這些自碎角礫絕非一般的沉積內碎屑角礫,而是由地震觸發的。在白雲岩中還見到火山晶屑和玻屑假象,推測出地震可能是由火山爆發引起的。
圖2 串嶺溝組古地震、火山活動記錄
a.地震引發的砂體流動(Wt)和液化脈(Lq),照片清楚顯示液化脈源於水平可液化層(二者連接);b.地震引發的軟沉積滑動(Sm);c.地震引發的層內微錯動(Mft),其上下均為平行層理;d.地震引發的向上延伸的液化脈(Lq(u)和向下延伸的液化脈(Lq(1)),這些顯微液化脈和宏觀液化脈一樣都有上分支和下分支,不是乾裂痕;e.在串嶺溝組之下的常州溝組中發現「最古老的遺化石(Planolites sp.),據杜汝霖教授轉告作者著名遺跡化石專家A.Seilacher曾參觀並確認,在串嶺溝組發現事件層可能是阻止遺跡化石向上拓展的原因;f.粗面岩層之下白雲質角礫岩中發現鉀長石-玻璃長石火山晶屑(Vc),角礫塊(Br)和顯微層內斷層(Ft);(標本號:99620-17c);g.在泥晶白雲岩層內零星存在火山晶屑(Vc)和火山玻屑(Vg),其排列與白雲岩層理保持一致,顯然是由空中的火山灰飄落下來的,不是碎屑搬運的(標本號:99620-19b)
這些火山玻屑和火山晶屑不僅在含有碎屑的夾層的白雲質岩石中見到(圖2f,樣品號:99620-17c),而且在泥晶白雲岩中也見到(圖2g,樣品號:99620-19b),火山晶是鉀長石類,也見到似菱形的冰長石自形晶,晶體透亮未風化,火山玻屑則出現脫玻化現象。應指出的是火山晶屑和玻屑的排列都與岩層層理一致,而在泥晶白雲岩層理形成時水體平穩,因此火山晶屑與玻屑是來自火山灰從天而降,不是陸源沖刷來源,說明串嶺溝組確實有火山活動;火山活動也會引發地震,同時出現砂體液化流動以及液化脈出現(圖2a),也會產生軟沉積滑動(圖2b),不僅在宏觀構造中表現出來,在顯微構造中見到層內斷層(圖2c)層內液化脈(圖2d)和角礫化(圖2f)。
2.3地球化學標志
在串嶺溝組採取少量樣品分析了Re、Os、187Re/186Os和187Os/186Os,並將串嶺溝組的Ir含量、微量元素與常州溝組和洪水庄組泥岩進行對比,以企解釋串嶺溝組地質事件的性質。
由表1看出Re和Os相應同位素增高的異常出現在地質事件層段內。
表1 北京十三陵串嶺溝組的Re、Os分析
目前,已有大量文獻論述了Ir同位素的異常與地質事件有關。經過用化學濃縮法和中子活化分析等對比了常州溝組泥岩(Chz B-5)、串嶺溝組泥岩(Chu B-1)和洪水庄組泥岩(Ho B-10a),都證明串嶺溝組泥岩的Ir含量最高(宋天銳等,1991)。此外,串嶺溝組泥岩含Au 11.3×10-9,明顯高於泥岩平均值。杜安道用等離子質譜測定的Ir含量為0.5×10-9,而常州溝組為0.36×10-9,洪水庄組泥岩為0.1×10-9。筆者認為Re、Os及同位素比值的異常、Ir和Au含量的異常與火山活動有關,而不是地外事件引起。
串嶺溝組泥岩和常州溝組及洪水庄組泥岩所含微量元素經等離子光譜分析比較,對於串嶺溝組地質事件發生的環境有所啟示(表2)。
表2 串嶺溝組粉砂質泥岩與常州溝組和洪水庄組粉砂泥岩微量元素的等離子光譜分析數據
值得指出的是,在地震滑塌構造和砂體液化構造發育層段Re含量非常高,如樣品號99620-12黑色泥質粉砂岩為33.2×10-9,比Re的克拉克值1×10-9高出30多倍;比事件層段上下岩層也高出4~5倍;尤其是同位素分析值187Re/186Os達到548,比上下層岩石高出10倍左右,187Os/186Os值達到7.5,比上層位岩石高3~4倍(參見圖1和表1);這些同位素分析是杜安道、宋天銳(1999)在中國地質科學院所設項目中取得的,目標是針對北京十三陵串嶺溝組事件層Re-Os同位素相關性首次探索而設立的;國外對187Os/186Os與殼源-幔源岩石有報導,按J.M.Luck等(1983):187Os/186Os~1為幔源,~10為殼源。
串嶺溝組是在由碎屑海岸帶向碳酸鹽海岸帶環境過渡的潟湖中形成的(Song et al.,1996),因此,其沉積物與下部常州溝組有一定的繼承關系,從表2所列的化學元素對比也可以看出來。而洪水庄組的泥岩以細碎屑為主,夾在霧迷山組和鐵嶺組兩套碳酸鹽岩層中間,與串嶺溝組所含元素的差異比較大。相對而言,常州溝組和串嶺溝組是近陸源的,而洪水庄組是遠陸源的。大體比較Al、K、Na、Ti、Ba、Ga、V、Th、Ce、La、Nd是近陸源的元素,而Ca、Mg、Mn是遠陸源的元素。由表2所列元素含量將常州溝組泥岩(Chz B-5)與串嶺溝組泥岩(Chu B-1)和洪水庄泥岩(Ho B-10a)分別求得比值,得出表3和圖2,Chz B-5/Chu B-1值趨近於1,Chz B-5/Ho B-10a起伏很大。值得指出的是3個高峰區為:K、Ti、Th、Ce、La,已有資料說明在近陸源區常出現自生鉀長石和自生榍石、板鐵礦等,為含K和Ti的礦物。最近又在大連震旦系泥岩中發現了自生的獨居石(宋天銳,1999),因此,推測在北京十三陵的常州溝組和串嶺溝組的泥岩中,也可能存在自生獨居石,其化學元素以Ce、La、Nd為主,其中含有少量Th、U,也為U、Th-Pb同位素測年提供可能性。
表3 串嶺溝組泥岩與常州溝組泥岩、洪水庄組泥岩中若干指相元素含量比值
圖3 串嶺溝組泥岩與常州溝組泥岩、洪水庄組泥岩中若干指相元素含量比值
ChuB-1—串嶺溝組泥岩;ChzB-5—常州溝組泥岩;HoB-10a—洪水庄組泥岩
圖4 串嶺溝組地震事件記錄與地層對比
B—北京;J—薊縣;K—寬城;Q—曲陽;1—粉砂質泥岩或頁岩;2—砂岩頁岩互層;3—砂岩;4—白雲岩透鏡體或岩層;5—泥質白雲岩;6—鐵礦層;7—火山岩或潛火山岩;8—地震事件記錄;9—沉積間斷面
由圖3也可以得到啟示,說明串嶺溝組發生的地質事件是近陸源的地震活動引發的,其特點與霧迷山組的地震記錄(宋天銳,1988)和大連震旦系興民村的地震記錄(Fair-child,et al.,1997)有所不同,後兩處據認為是相對遠陸的地震地質事件記錄。
3地震事件的對比
北京十三陵串嶺溝組出現的層內滑塌、砂體液化充填脈以及相應的顯微構造在天津薊縣串嶺溝組的上部也很普遍。喬秀夫等(1994,1996)將大連震旦系受地震引起的液化脈進行了大范圍對比。趙澄林等(1997)對燕山一帶震旦系的追蹤對比後認為,串嶺溝組在東西方向沉積變化很大,延展不穩定。如果天津薊縣剖面是燕山拗拉槽中最完全的,那麼北京十三陵的串嶺溝組只相當於薊縣剖面串嶺溝組的上部(圖4)。
4討論和結論
(1)在華北大紅峪期大規模火山噴發事件出現之前,串嶺溝期已經有火山活動並伴隨地震事件發生,北京十三陵、薊縣和寬城一帶串嶺溝組相應層位都有宏觀和微觀的地震事件記錄。
(2)常州溝組上部曾發現可能為古老的後生動物遺跡化石(宋大銳等,1985;Song et al.,1986)(圖2-e),由於其地質年代距Edicara動物群的出現早1.0 Ga左右而令人難以置信。但是最近的研究表明,1.0 Ga前的遺跡化石已在印度被發現(Seilacher et al.,1998)。因此,設想燕山一帶串嶺溝期的地質事件也許是造成常州溝組後生動物遺跡化石難以普遍延續的原因;據報導大紅峪組也發現遺跡化石,那麼大量火山噴發也可能使其難以延續。
(3)大連前寒武紀泥岩中因含Ce元素偏高而發現自生獨居石,而北京十三陵的串嶺溝組和常州溝組泥岩中含Ce元素更高,因此,也可能發現自生獨居石。自生獨居石中含U、Th-Pb等元素,這為利用U、Th-Pb法同位素測年提供可能。
參考文獻
陳晉鑣,張惠民,朱世興等.1980.薊縣震旦亞界的研究.見:中國震旦亞界研究.天津:天津科學技術出版社,56~114
喬秀夫,宋天銳,高林志等.1994.碳酸鹽岩振動液化地震序列.地質學報,68(1):16~32
喬秀夫,宋天銳,李海兵等.1996.遼東半島南部震旦系—下寒武統成因地層——附大連市金石灘海岸國家級風景區旅遊導游.北京:科學出版社,38~53
宋天銳.1988.北京十三陵前寒武紀碳酸鹽岩地層中的一套可能的地震-海嘯序列.科學通報,8:609~111
宋天銳.1998.沉積地層中的地震事件記錄及其意義.見:北京大學國際地質科學研討會論文集.北京:地震出版社,212~220
宋天銳.1999.大連地區前寒武系沉積岩中發現自生獨居石及其意義,沉積學報,17(增刊):663~666
宋天銳,高健.1985.這些是中國發現的最古老的痕跡化石嗎?科學通報,12:925~928
宋天銳,高健.1985.最古老的後生動物痕跡化石—對北京十三陵前寒武系常州溝組充填管構造的探討.沉積學報,3:85~96
宋天銳,高健.1987.北京十三陵前寒武系沉積岩.北京:地質出版社,93~106
宋天銳,趙震,王長堯等.1991.華北元古宙沉積岩.北京:北京科學技術出版社,1~18
郁建華,付會芹,張鳳蘭等.1990.北京及鄰近元古宙裂谷槽中球斑花崗岩套的地球化學.地質學報,64(4):322~336
趙澄林,李儒峰,周勁松.1997.華北中新元古界油氣地質與沉積學.北京:地質出版社,30~50
Fairchld J I,Einsele G,Song Tianrui. 1997.Possible seismic origin of molar tooth structures in Neoprot-erozic carbonate ramp deposits,North China.Sedimentology,44:611~636
Luck,J.M. and Allegre, C.J.The study of molybdenites through the187Re/186Os chronometer.Earth and Planetary Science Letters.1982,61:291~296
Luck J.M.and Allegre C.J.187Re/186Os Systematic in meteorites and cosmichemical cousequences.Nature,1983.March,302(10):130~132
Luck,J.M.and Allegre,C.J.Osimium isotopes in ophiolites.Earth and Ptanetany Science Latters,1991,107:406~415
Seilacher A.1969.Fault-graded bedding interpreted as seismites.Sedimentology,13(1~2):943~951
Seilacher A,Bose P K,Pluger F.1998.Triploblastic animals more than 1 billion years ago:Trace fossil evidence from India.Science,282:80~83
Song Tianrui,Einsele G.1996.Proterozoic sedimentary facies and their depositional environments in the Ming Tombs district,Beijing.In:Field trip guide,30th International Geological Congress.Beijing:Geological Publishing House,T201.1~22
Song Tianrui,Gao Jian.1985.Tidal sedimentary structures from Upper Precambrian rocks of the Ming Tombs District,Beijing(Peking),China.Precambrian Research,29:98~107
Song Tianrui,Gao Jian.1986.Are these the oldest metazoan trace fossils found in China?Chinese Science Bulletin,1:831~834
⑤ 李海兵的主要業績
主要參加和負責承擔了國家自然科學基金委、國家科技支撐計劃、國家重點基礎內研究發展計劃(973項目)容、中國地質調查局、國土資源部青藏專項以及中國石油化工集團公司等21項科研項目,其中作為項目負責人的共11項:
國家科技支撐計劃 課題負責人2項
國家自然科學基金委面上項目 項目負責人2項
國家自然科學基金委國際合作項目 項目負責人2項
中國地質調查局地質調查基礎研究工作項目 項目負責人2項
中國石油化工集團公司海相前瞻性項目 專題負責人1項
國家重點基礎研究發展計劃(973項目) 專題負責人2項
任研究員以來(2001年以來),共發表論文100篇,SCI檢索論文37篇。以第一作者(包括通訊作者)發表論文23篇,其中SCI論文7篇,與他人共同發表專著2部(第三、四作者)。完成研究報告2部。
⑥ 中國地質科學院地質研究所
中國地質科學院地質研究所是國家科技創新體系的重要組成部分,是國家基礎地質研究和地質調查的重要力量,主要從事基礎性、公益性、戰略性和前沿性的基礎地質調查及基礎地質研究工作,同時承擔地質學、地球物理學和地球化學等專業研究人才的教育和培養。通過50多年的建設和發展,地質研究所已經成為一個學科較齊全、人員結構較合理、設備較完善的綜合性地學基礎研究機構,20世紀90年代曾被國際地學刊物《地質時代》評為世界地學百強機構,是中國最有影響的兩個地學機構之一。
所長兼黨委書記侯增謙(右二)、副所長耿元生(左二)、副所長高錦曦(左一)、常委副書記兼紀檢書記沈琳(右一)
松多榴輝岩帶的新達朗榴輝岩露頭
2009年地質研究所承擔項目100餘項,其中國家科技支撐課題11項、國家863課題1項、國家973課題2項、國家自然科學基金項目39項、地質大調查項目43項、深部探測技術與實驗研究專項項目2項、公益性行業科研專項項目2項、國土資源部百人計劃項目2項、非財政項目13項、基本業務費項目和院實驗室項目若干項。獲國土資源科學技術獎一等獎1項、二等獎1項。以第一作者發表論文210篇,其中SCI收錄120篇(國際SCI論文40篇),國內核心期刊100篇,出版專著2部。
雅魯藏布江大拐彎縫合帶西側「魯郎—拉月韌性走滑剪切帶」的野外照片
南迦巴瓦石榴輝石岩及其退變質岩的顯微照片
2009年度重要科研成果
青藏高原周緣造山帶的崛起及資源效應:中國地質調查局、國家自然科學基金資助項目,負責人為許志琴院士等。項目在拉薩地體中部發現了松多榴輝岩高壓—超高壓變質帶,把拉薩地體解體為北拉薩地體和南拉薩地體,為古特提斯洋盆演化和多地體存在提供了新證據。釐定了南迦巴瓦的構造格架、地質年代序列和重要的構造岩漿事件;提出南迦巴瓦岩群經歷了多期造山與再活化過程;獲得了拉薩地體前寒武紀構造熱事件的年代學證據;證明拉薩地體存在同俯沖/碰撞型埃達克岩;發現了高喜馬拉雅造山帶的EW向拆離構造,拆離構造始於27Ma,與南迦巴瓦變質地體向北擠出時限相當,提出新的隧道流和物質側向運動的模式;確定了北喜馬拉雅穹隆帶中的兩期富鈉過鋁質花崗岩漿事件,提出高級變質岩的部分熔融,可能是形成埃達克質岩漿及相關斑岩型銅金礦床的重要機制。通過阿爾金斷裂—康西瓦斷裂及喀喇昆侖斷裂的幾何學、運動學、年代學、走滑速率及地震位移的研究,闡明青藏高原西緣大型走滑斷裂的動力學與物質運動方式,探索了地震強震復發周期。釐定了龍門山—錦屏山西緣的前震旦紀基底和蓋層之間的一條大型拆離斷裂;提出龍門山—錦屏山在白堊紀開始強烈隆升的擠出機制,認為高原北緣和東緣的強烈隆升發生在印度和亞洲碰撞之前的白堊紀,可能與班公湖—怒江特提斯洋盆的關閉有關。提出四川前陸盆地是晚三疊世—侏羅紀松潘—甘孜前陸盆地和白堊紀—第四紀龍門山—錦屏山再生前陸盆地疊合的中新生代前陸盆地。銻金多金屬礦床的成礦作用與特提斯喜馬拉雅前陸斷褶帶沿逆沖推覆構造事件誘發地殼部分熔融,導致岩漿侵位及成礦。開展了高原西北緣西昆侖和塔里木盆地盆山耦合研究,提出塔里木南緣的前陸盆地的北界為麻扎塔格逆沖斷裂;重新釐定天山構造系和青藏高原構造系的界限以及動力學機制。
阿伊拉日居山地區喀喇昆侖韌性剪切帶中的變形特徵
阿爾金斷裂帶西段地區Landsat衛星影像、活動構造及火山岩的分布特徵
青藏高原演化與資源環境效應:中國地質調查局基礎地質調查與研究工作項目,負責人為肖序常院士。項目對羌塘中部高壓變質帶中已發現的榴輝岩、藍片岩等進行了詳細的研究,建立了相應的PTt軌跡;在絨瑪地區發現了典型的藍閃石;在岡瑪錯地區發現了新的榴輝岩出露點,對認識青藏高原早期形成演化、板塊閉合及碰撞造山過程的研究具有重要意義。發現並確定了羌塘中部早古生代蛇綠混雜岩,對探討特提斯洋的構造演化具有重要意義。推斷羌南—保山板塊基底與羌北—昌都板塊和松潘—甘孜板塊基底性質不同,而與印度板塊和喜馬拉雅造山帶之間有很好的親緣性。通過對晚古生界—三疊系剖面的實測,證實了北羌塘盆地南緣存在中下二疊統含特提斯暖水動物群的碳酸鹽岩相地層;在上三疊統望湖嶺組中發現淺海相生物化石;提出上二疊統吉普日阿組更可能為早中三疊世地層。對第四紀以來該區氣候環境變遷作了探討,發現了新石器時代遺存物。提出青藏高原油氣成藏地質背景與西特提斯有一定對比性,指出了高原具有尋找油氣藏的前景,提出「幔源(流)合成催化生油論」。
藏北羌塘榴輝岩位置圖
羌塘中部角木日二疊紀蛇綠岩野外露頭
榴輝岩顯微照片
賀蘭山群野外露頭
中國西北地區若乾重要演化階段地層格架建立與對比研究:中國地質調查局、國家自然科學基金資助項目,負責人耿元生、姚建新、朱祥坤研究員等。項目分為3個專題開展工作,分別取得重要進展。
賀蘭山群變質PT軌跡
中國西北部前寒武紀地層對比研究:查明和確定了趙池口群、賀蘭山群和千里山群的分布、組成特徵和形成環境、時代,改變了以往將賀蘭山群和千里山群劃歸太古宙的認識;查明了賀蘭山地區早前寒武紀岩漿事件的期次、特徵;揭示出華北克拉通的西北緣古元古代晚期的岩漿啟動和結束事件均早於北緣。在阿拉善岩群中識別出一些具有重要意義的變質變形的新元古代、晚古生代和中生代的岩漿岩。賀蘭山群變質過程的PT演化軌跡的建立表明該區變質晚期是較慢的抬升減薄過程。通過對比研究,提出了阿拉善地塊在不同階段的大地構造屬性。
塔里木重要區段古生代和中生代地層格架的建立及對比研究:在一些重要的地層中採集到孢粉、疑源類和幾丁石等微體化石,為這些地層時代的確定與對比提供了新的證據。據發現的鈣質超微化石、溝鞭藻化石進一步釐定了該區中—新生代地層層序,證實了庫車坳陷及塔東北地區晚白堊世存在海相和陸相沉積,塔西南是近岸濱海—淺海沉積環境。確定麻扎地區火成岩具有島弧性質,且形成於早石炭世。建立了柯坪地區早古生代三級層序,歸並出二級層序,提出中—上奧陶統自東向西發生超覆。
柯坪同古四布隆寒武系灰岩野外露頭
新元古代—早古生代重大轉折期的同位素記錄和生物與環境的協調發展:通過對陡山沱組蓋帽碳酸鹽岩Sr同位素研究,揭示了新元古代「雪球地球」事件之後強烈的化學風化作用和巨量的陸源物質輸入。過渡族元素(鐵、銅、鋅)同位素分析表明,相對於碳酸鹽岩,黑色頁岩Fe重同位素富集、Zn重同位素虧損、Cu同位素組成無明顯差異。Fe、Cu和Zn同位素在不同沉積相存在著差異,表明海水存在化學分層。陡山沱期早期,從台地相、斜坡相到深海盆地相,海水由表層氧化逐漸向深海的還原狀態轉化。
峽東地區九龍灣剖面蓋帽碳酸鹽岩的稀土元素和鍶同位素特徵
都蘭單元南帶榴輝岩中首次發現石榴子石的柯石英包體
柴北緣超高壓榴輝岩野外露頭
祁連—阿爾金造山帶構造演化及其對成礦作用的制約:中國地質調查局、國家自然科學基金資助項目,負責人張建新、李海兵研究員。項目劃分並確定了祁連—阿爾金造山帶的構造單元和構造屬性,明確了被阿爾金斷裂所切割的阿爾金山和祁連山古構造單元具可對比性;首次在柴北緣榴輝岩中發現柯石英,在都蘭識別出新的高壓麻粒岩單元;建立了南阿爾金—柴北緣高壓/超高壓變質帶的年代學格架;明確了北祁連—北阿爾金早古生代具有冷洋殼俯沖性質,而且早古生代洋殼俯沖存在穿時性;確定了北阿爾金紅柳溝蛇綠岩的完整組合,獲得北祁連SSZ蛇綠岩時限。南北兩條俯沖(碰撞)雜岩帶控制了這一地區基本的古構造格架和礦產資源的時空分布。
阿爾金斷裂帶被識別出新生代有多期強烈活動,至少存在3次快速隆升過程;最大走滑位移量由韌性和脆性走滑位移量組成;祁連山西段新生代火山岩和東段白堊紀火山岩特徵為阿爾金斷裂活動時限及演化提供了新的佐證;區域山脈的形成可能與阿爾金斷裂走滑作用伴隨的逆沖斷裂活動有關。祁連山在白堊紀開始抬升,形成了青藏高原雛形的北部邊界,新近紀的快速抬升造就了現今的高原北部面貌。白堊紀昌馬盆地具有較大的旋轉量,而柴達木地塊並沒有發生整體順時針旋轉。柴達木盆地和酒西盆地的主要油氣構造是伴隨阿爾金斷裂走滑過程的產物,對沖構造發育區是上述盆地中的有利儲油構造。
青藏高原南部地幔岩及鉻鐵礦成因:中國地質調查局、國家自然科學基金資助項目,負責人為楊經綏研究員。項目在羅布莎鉻鐵礦中發現呈斯石英假象的柯石英,推測是由更高壓相的斯石英減壓相變形成,提供了鉻鐵礦可能來自>300km的地幔深部的重要證據;在鉻鐵礦的鋨銥礦中發現原位金剛石,表明金剛石形成在高溫高壓(T>2000℃,P>5GPa)環境;在羅布莎、康金拉和香卡山礦區的鉻鐵礦及其圍岩中發現了金剛石,為探討鉻鐵礦、蛇綠岩的成因提供了新的重要證據。
在俄羅斯極地烏拉爾鉻鐵礦中首次發現金剛石等異常地幔礦物,並在金剛石中發現納米級柯石英包裹體,證明金剛石為原位產出,提供了鉻鐵礦成因的關鍵證據;羅布莎鉻鐵礦中發現的新礦物羅布莎礦、曲松礦、藏布礦和雅魯礦獲國際新礦物委員會的批准;高溫高壓實驗證明,鉻鐵礦中發現的硅金紅石形成於超高壓環境;發現碳硅石的原位δ13C虧損,經對比認為其可能來自下地幔;提出地幔橄欖岩經歷了洋底擴張,在板塊匯聚邊緣經歷了高Mg熔體的交代。橄欖岩中的鋯石年齡(130Ma)代表了岩體的侵位階段,提出康金拉鉻鐵礦成礦物質來自深部而不是容礦圍岩。認為地幔橄欖岩中發現的殼源鋯石、石英、紅柱石、藍晶石等可能存在早期俯沖地殼物質的再循環,支持了「地幔不均勻」理論,羅布莎地幔橄欖岩和鉻鐵礦體均可能形成於地幔柱背景。
呈斯石英假象的柯石英及其共生礦物
白水江群灰岩塊體中的牙形石
a—Ligonodina sp.;b—Icrios culicellus;c,d—Icrios sp.
南秦嶺主要構造岩帶及其形成環境研究:中國地質調查局、國家自然科學基金資助項目,負責人王宗起研究員等。項目重新梳理了白水江群、碧口群、橫丹群、西鄉群、三花石群、耀嶺河群、鄖西群、洞河群的岩石組成特徵,結合構造變形樣式及古生物化石,認為南秦嶺白水江群等志留系、北大巴山地區洞河群和部分志留系分別具有增生雜岩和弧後混雜岩的典型特徵,碧口群、西鄉群與耀嶺河群/鄖西群則為晚古生代島弧雜岩,北大巴山地區則為古生代弧後雜岩及弧後陸緣組合序列。泥盆紀孢子、幾丁蟲、蟲顎等微體化石的發現證明碧口群和廣義的西鄉群主體時代為晚古生代,對前人有關北大巴山腹地沒有晚古生代地層的認識做出了重要更正。早石炭世微體化石的發現和玄武岩、凝灰岩鋯石年齡表明安康一帶耀嶺河群主要形成於晚古生代。原劃為奧陶紀大堡組的生物灰岩塊中發現了中泥盆世化石,白水江群碎屑鋯石年齡及花崗侵入岩年齡表明南秦嶺增生雜岩帶形成的最終時間為二疊紀末或三疊紀初。
全國區域地質綜合研究試點:中國地質調查局基礎地質調查與研究工作項目,負責人李廷棟院士、丁孝忠研究員。完成了全國區域地質志編寫技術要求的研究,基本滿足了地質志編寫專業構架內容的要求。在區域地層綜合研究、大地構造綜合研究、岩漿岩綜合研究、地球物理和深部地質綜合研究、編圖、第四紀地質綜合研究及地質志資料庫建設方面提出了整體編圖的指導思想、編圖原則和地質志圖件、資料庫的基本構架。江西省的試點工作全面覆蓋了區域地質、礦產、環境三部分。通過資料總結研究和初步的野外調查對江西省的諸如雙橋山群研究等重大地質疑難問題的研究有了重要的新發現和新認識,為指導和規范全國地質志的編寫提供了有益的經驗和範例。
雙橋山群和河上鎮群地層柱及鋯石U-Pb諧和圖
內蒙古中部晚新生代湖泊演化與古氣候研究:中國地質調查局基礎地質調查與研究工作項目,負責人為王永研究員。項目結合衛星遙感影像解譯及野外地質調查,綜合分析湖泊沉積地層、孢粉組合及環境磁學特徵,將內蒙古中部第四紀晚期以來湖泊演變及氣候環境演化劃分出3個階段:150ka、21ka、10ka,此期間曾大范圍發育湖泊,為一較溫暖的半濕潤氣候環境。將之與陽原全新世剖面對比分析,證實了中國北方第四紀晚期氣候變化的波動性與階段性,同時也存在區域性差異。渾善達克沙地在晚更新世就已經存在,經歷了3次明顯的氣候乾冷事件。
浩來呼熱古湖泊遙感影像圖
典型珍稀化石特徵研究:中國地質調查局基礎地質調查與研究工作項目,負責人為姬書安研究員。項目基本查明收藏的恐龍蛋化石、哺乳動物化石以及其他類型化石的產出地點以及時代分布;完成了中國恐龍蛋化石分布、河南省恐龍蛋化石分布、和政地區晚新生代哺乳動物化石分布圖等圖件。對發現於河南潭頭盆地的恐龍蛋殼進行了詳細研究,確定了2個屬3個種恐龍蛋,極大地豐富了前人對該盆地恐龍蛋的認識。在甘肅蘭州盆地中鋪一帶發現了恐龍蛋殼,為甘肅省境內恐龍蛋化石的首次記錄。識別出了恐龍蛋化石、和政哺乳動物頭骨化石標本中幾類不同形式的作假現象,對以後相關工作的開展具有借鑒意義。
內蒙古中部地區全新世以來孢粉組合特徵
中國白堊紀恐龍蛋化石分布圖
河南潭頭盆地恐龍蛋化石
中國大陸科學深鑽主孔鑽井
中國大陸科學鑽探工程綜合研究(東海):中國地質調查局、國家自然科學基金資助項目,負責人為許志琴院士、劉福來研究員等。項目通過鑽探,在原有金紅石礦體下又發現了厚達400m的金紅石礦體,為富含鈦磁鐵礦的輝長岩經超高壓轉變成富金紅石榴輝岩的結果。在岩心及附近地表露頭岩石的鋯石中普遍發現柯石英,表明蘇魯地體由榴輝岩及其圍岩的原岩所組成的巨量陸殼物質曾整體發生深俯沖。發現有經超高壓變質的侵入性超鎂鐵岩(CCSD主孔、PP3衛星孔)和殘餘地幔楔(PP1和PP6衛星孔);在主孔岩心橄欖岩和榴輝岩岩屑中鑒定出金剛石、方鐵礦、自然鐵、自然鉻、自然金、自然鋁、鎳紋石、鐵紋石等數十種礦物,初步判斷它們來自於深部地幔。礦物氧同位素組成研究證實超高壓地體的原岩形成於被動大陸邊緣的構造環境,陸殼岩石曾與寒冷的冰水發生過廣泛的交換作用。建立了蘇魯地體「俯沖—超高壓變質—折返—隆升—去頂」全過程的年齡譜系和各階段的俯沖與抬升速率,表明蘇魯超高壓變質帶經歷了快速俯沖—快速折返以及慢速隆升和極慢速去頂的演化過程。顯微構造分析發現橄欖岩和榴輝岩在深俯沖過程中經歷了強烈的高溫塑性變形。將蘇魯超高壓岩石的流體—岩石相互作用劃分為7個演化階段,提出大陸板塊的深俯沖可以將相當多的流體和其中的溶解物質從地表帶入到地幔深處;在鋯石中發現了與柯石英共存的原生流體包裹體和超臨界富硅酸鹽的含水熔體,表明蘇魯地體的榴輝岩及其圍岩在超高壓峰期變質階段有流體參與。提出了蘇魯地體分片俯沖—折返的穿時模型和深俯沖的物質沿板塊匯聚邊界的多層隧道呈多重/分片樣式「擠出」的折返模式。首次利用科學鑽探驗證了結晶岩區地球物理成果,並建立了主孔區6000m深度的結構剖面,為陸—陸碰撞帶的深根和蘇魯UHP變質地體三維結構的建立奠定了基礎。
5100m鑽探岩性剖面
汶川地震鑽探專項:為科技部項目,總負責人為許志琴院士,由8個子課題組成在汶川特大地震發生及其餘震尚在繼續的特殊時期,快速實施汶川地震斷裂的科學鑽探是認識地震發生的機制、提高地震監視和預警的能力的一條重要途徑,是研究地震破裂、應力解除過程的最佳時段。WFSD—1完成了1200m的鑽進目標,在589~700m深度發現北川—映秀地震主斷裂。主斷裂帶由厚達200m的黑色斷層泥、碎裂岩和斷層角礫岩組成,發現了罕見的20m厚的斷層泥;在主斷裂上部的彭灌雜岩中發現近20條古地震斷裂帶。開鑽以來通過30000次餘震的監測以及隨鑽實時流體監測,發現流體異常與餘震及斷裂帶有相關關系。
脊椎動物化石研究取得了突破性進展:為中國地質調查局、國家自然科學基金、科技部973課題共同資助的階段性成果。在遼西熱河生物群研究中取得了突破性進展:新的哺乳動物化石——亞洲毛獸的發現為早期哺乳動物的中耳演化提供了重要線索。新屬新種孔子天宇龍恐龍化石的發現不僅將異齒龍類恐龍的分布擴展至亞洲,而且填補了羽毛早期演化中的一個空白。達爾文翼龍化石的發現填補了由原始翼龍向進步翼龍演化的過渡類型的空白。中國猛龍恐爪龍類足跡化石的發現(河北省赤城縣土城子組地層)成為世界上最古老的、最小的恐爪龍類足跡。
大型科學儀器遠程共享公共服務系統取得重大進展:由北京離子探針中心牽頭承擔的國家科技基礎條件平台重點項目「用於微束分析的大型科學儀器遠程共享公共服務系統」和「離子探針示範系統」項目實現了微束分析大型科學儀器遠程共享公共服務系統和離子探針遠程共享控制系統,接入了中國地質科學院、中國計量科學研究院、吉林大學、南京大學、西北大學、北京大學、天津地礦所、宜昌地礦所和澳大利亞Curtin大學及ASI公司等單位的微束儀器,提供了針對地球科學、材料科學、生命科學、醫學、納米技術等學科的遠程科學實驗,提高了該類儀器的使用效率和應用水平。
我國台灣地區第一個SHRIMP遠程工作站建成。SHRIMPII中國台灣地區遠程工作站(SROS工作站)於2009年3月16日下午順利通過調試,並在3月16日至19日期間與北京連線進行了約80個小時的實際樣品遠程定年。系統運轉穩定,測試工作圓滿成功。SROS得到國際地學界的廣泛認可和高度評價,SHRIMPII遠程測試工作已在全球范圍內成功地常規化開展。中國台灣地區遠程工作站的建立,將進一步加強海峽兩岸在地學研究方面的互動與交流,為地質研究所與台灣地學界同仁開展全方位的合作打開新局面。
汶川地震科學鑽探
台北中研院地球科學研究所所長江博明教授和中心主任劉敦—研究員在2009年3月建立的台北SROS工作站觀摩SHRIMP遠程實驗
⑦ 李海兵的個人簡歷
1988年7月 大學畢業分配到中國地質科學院地質研究所工作, 研究實習員
1992年10月 中國地版質科學院地質研究權所, 助理研究員
1996年10月 中國地質科學院地質研究所, 副研究員
2001年10月 中國地質科學院地質研究所, 研究員
2007年10月 中國地質科學院地質研究所,大陸動力學實驗室 主 任
⑧ 地質科技十大進展
2015年1月15日至1月16日,中國地質調查局、中國地質科學院 2014年度成果交流與地質科技十大進展評選會在京舉行。來自國土資源部、科技部、教育部、中國科學院、國家自然科學基金委員會等多家單位的34位院士、專家對45個參選項目進行投票選出2014年度「地質科技十大進展」,此次評選由中國地質調查局組織,中國地質科學院實施。
新思路引領松遼外圍突泉盆地火山岩覆蓋區鑽獲輕質原油、4500米級深海無人遙控潛水器「海馬號」海試成功、構造岩相帶新認識指導西藏羅布莎鉻鐵礦找礦實現重大突破、科技引領鉀鹽找礦突破取得重要進展、我國地下水污染調查建立全流程現代化取樣分析技術體系、發現世界最大幻龍頭骨及水下覓食足跡、華夏地塊龍泉地區發現亞洲最古老鋯石、揭示華北古老大陸地殼結構及演化過程、採用高精度綜合探測技術首次實現我國管轄海域1∶100萬海洋區域地質調查全覆蓋、汶川地震斷裂作用研究取得重要成果等10項成果入選中國地質調查局、中國地質科學院2014年度地質科技十大進展,集中代表了全國地質調查和地學研究重要進展,充分體現了地質調查工作在科技創新、成果應用與轉化方面的能力與水平。中國地質科學院有4項成果入選。
會議現場
1. 科技引領鉀鹽找礦突破取得重要進展
中國地質科學院礦產資源研究所鄭綿平院士鹽湖團隊在地質調查項目和國家自然科學基金重點項目聯合資助下,聯合柴達木綜合地質礦產勘查院等單位,在柴達木盆地西部阿爾金山前第四紀早期地層發現新型砂礫富鉀鹵水層,根據鑽探資料推算資源量3.5億噸,有望成為鉀鹽後備基地。在塔里木庫車凹陷發現厚達百米的古近紀含鉀鹽礦層,氯化鉀達工業品位鹽層厚度為41米;在四川盆地發現三疊系雜鹵石,既是深層富鉀鹵水鉀重要來源,更是寶貴的緩釋鉀肥;對上揚子盆地13個儲鹵構造富鉀鹵水礦進行評估,估算氯化鉀資源量4917萬噸;在滇西南勐野井建立鉀鹽二層樓成礦模式,大幅度縮小陝北奧陶系鹽盆找鉀靶區,海相鉀鹽找礦突破嶄露曙光。
青海察爾汗採取鹽樣剖面
勐野井「二層樓成鉀模式」
2. 我國地下水污染調查建立全流程現代化取樣分析技術體系
中國地質科學院水文地質環境地質研究所牽頭,國家地質實驗測試中心、中國地質大學(北京)、西北大學、清華大學參與完成,孫繼朝研究員、劉景濤副研究員團隊在地質調查項目資助下,成功研製系列取樣器並解決痕量組分採集技術難題,發展高效實用的現場調查技術及離線萃取技術,快速准確地查明了重點地區地下水污染狀況;通過高解析度遙感解譯調查土地利用類型與污染源分布;構建了有機分析實驗平台,對全國33個實驗室實現網路遠程質量監控;獲國家發明專利2項、實用新型專利20項,顯著提高了我國地下水污染調查評價技術水平。
地下水污染調查評價技術框圖
自主研發取樣器與配套裝置
3. 揭示華北古老大陸地殼結構及演化過程
中國地質科學院地質研究所萬渝生研究員團隊在地質調查項目與國家自然科學基金項目聯合資助下,通過精度測年和綜合研究,在冀東地區發現大量38億~35億年形成的碎屑鋯石,在鞍山地區發現38億~31億年多期岩漿活動,證明鄂爾多斯地塊強烈捲入古元古代晚期構造熱事件,首次在華北克拉通劃分出三個年齡大於26億年的古陸塊,深化了華北克拉通早期地殼演化、殼幔相互作用及沉積變質鐵礦的認識。相關成果在《前寒武紀研究》、《岡瓦納研究》、《美國科學》等國際學術期刊發表,受到國內外專家好評。
華北克拉通太古宙岩石的鋯石年齡-εHf(t)圖解
華北克拉通太古宙早期(2.6Ga)古陸塊(古陸核)分布圖
4. 汶川地震斷裂作用研究取得重要成果
中國地質科學院地質研究所李海兵研究員團隊在科技部項目、國家自然科學基金項目、地質調查項目聯合資助下,聯合中國地質科學院地質力學研究所等單位,詳細研究汶川地震破裂帶性質、破裂過程、地震斷裂帶結構、大地震的斷裂弱化機制與強化作用,揭示了龍門山斷裂帶的地震斷裂、蠕變斷裂及變形機制,分析了石墨層與大地震的關系,測出世界上最低的斷層摩擦系數,首次記錄到大地震後斷裂快速癒合過程信息,完善了地震斷裂理論,對深化認識汶川地震機理具有重要意義。主要成果在《科學》、《地質學》、《構造物理》等國際核心期刊發表,產生了重要的學術影響。
汶川地震斷裂帶科學鑽探工程1號鑽孔(WFSD-1)岩心中主滑移帶特徵圖
汶川地震斷裂帶科學鑽探工程1號鑽孔(WFSD-1)長期測溫數據圖