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李海兵地质怎么样

发布时间: 2021-02-09 04:28:02

① 李海兵的介绍

李海兵,男,1966年生,博士,中国地质科学院地质研究所研究员,博士生导师。

② 我想做双眼皮,李海兵做的怎么样啊,很牛吗谁知道啊

你在哪个城市?

③ 李海兵的人物简介

主要研究领域:构造地质学,构造地貌学;
研究方向:青藏高原巨型走滑断裂及高原变形作用;盆山动力学;古地震与现代地震地壳变形;地震与油气关系。

④ 北京十三陵中元古代串岭沟期地质事件的探索

A Study of Geological Event Record in the Proterozoic Chuanlinggou Formation of the Ming Tombs District, Beijing

宋天锐和政军丁孝忠张巧大

原文刊于《地质论评》2000年,第46卷,第4期;在本书中做了如下修改和补充:①将图1简化后突出火山-地震事件与Re-Os同位素分析值的关系;②补充了两幅显微照片,说明串岭沟组白云质岩层段内火山活动的证据;③补充了文字说明与解释;④补充了Luck等对Os同位素研究的有关文献。本文与原文已有很大差别,是原文基础上的再创作。

1地层概况

1.1串岭沟组的岩石地层

北京十三陵中元古界长城系串岭沟组是以黑色页岩、粉砂质泥岩、砂岩和夹有白云岩透镜体的砂—页岩韵律层及白云岩层组成,厚度约50m(沿走向厚度有变化),其底部与常州沟组之间有一个明显的间断界面,下部也可能有一个间断界面,顶部与团山子组地层是连续沉积关系。

1.2串岭沟组的地质事件层段

北京十三陵串岭沟组的野外剖面,经多次观察和采样分析,划分为上、下两个黑色层段和中部一个黄色层段;黑色层段以页岩、粉砂质泥岩和砂岩为主,黄色层段为中厚层状角砾化白云岩。从下部黑色层段的上部开始至黄色层段为地质事件层段(图1)。

北京十三陵串岭沟组岩性组合的三分性很明显,既可由剖面观察分辨,也可由岩石的物质成分佐证。以碎屑岩为主的下部和上部黑色层段韵律层构造发育,有可能是最早的季节性沉积周期变化的反映。在黄色层段的白云岩层的中上部包含一层80cm的火成岩,岩性为粗面质岩石,由于周边既有碱性侵入岩—正长岩的后期侵入,也有元古宙碱性火山岩的分布(郁建华等,1991),因此,这一层火山岩或潜火山岩的时代问题值得重视。因为在蓟县的中—新元古界剖面中见到的火山岩或潜火山岩曾测得了1.8 Ga左右的同位素年龄,而对于其产状有不同的认识,一种认为属串岭沟组的火山岩,另一种看法认为是后期侵入的岩床或岩墙(陈晋镳等,1980)。

图1 北京十三陵中元古代串岭沟组古火山-地震事件层段

1—砂岩;2—粉砂岩;3—页岩;4—白云质岩;5—角砾化;6—火山质岩;7—常州沟组;8—串岭沟组;9—团山子组;10—Re-Os同位素分析采样点

在北京十三陵串岭沟组中只有0.5 m的一层粗面质斑岩,斑晶由0.2~0.4mm的钾长石和较大的一些黑云母晶体组成,并多见0.1~0.3mm大小的条状磷灰石自形晶平行层理分布,<0.03mm的短柱状长石基质也是定向排列,显示为岩层形成时的流动方向。该粗面岩的化学成分为: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%,总计99.75%,由于K2O含量较高,显示为碱性火山岩特征;稀土元素分析为(单位: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,显示为富轻稀土的特征;微量元素分析为(单位: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,显示Ti,Mn,P,Ba,Cr,Sr,Zr都含量较高超过克拉克值。作者对串岭沟组中采集的30余岩石标本进行系统的岩石薄片分析、Pb同位素分析、Re-Os同位素分析等,认为许多证据表明火山与地震事件有相互联系,可反映在宏观、微观和超微观的一系列现象之中,特别是在粗面岩上下的白云质岩层内,既发现了典型的火山晶屑-钾长石和玻璃长石自形半自形晶体,也在泥晶白云岩层内发现了与岩层面平行的火山晶屑和火山玻屑,例如在粗面岩层之上的角砾化白云岩(99620-17c)(图1内未标出,可参照已标出的号推断其位置),其上层位的泥晶白云质岩层(199620-19b)。对于华北长城系串岭沟组是否存在火山喷发或为燕山期辉绿岩侵入问题是有争论的,但是在十三陵岩石薄片鉴定并不是辉绿岩的成分和结构,而是粗面岩特征,尤其是在其上下分布的白云质岩石中发现火山喷发的晶屑和玻屑与粗面岩成分一致更加确认,因此推断在燕山裂陷槽形成时期,虽然大红峪期火山活动达到高潮,但是一系列地震及火山活动从常州沟期、串岭沟期就开始,因此,在这套中元古代沉积岩地层中事件信息频繁发生并存有记录。

2地质事件的标志

宋天锐等(1987,1991)曾报道串岭沟组存在由地震引起的滑塌和砂体液化现象,现在经过系统观察和采样分析,认为串岭沟组中地质事件的记录是一个组合。

2.1宏观标志

在黑色层段下部层段与中部黄色层段邻近处,有非常典型的砂体液化构造(图2a)和层内滑塌构造(图2b),这两种沉积构造与地震诱发的异常现象十分相似,与人工模拟的地震构造也类似,反映了岩层在准同生期或早期成岩阶段受过地震波冲击(宋天锐, 1988)。与上述地质事件记录同时出现的还有层内断层构造,Seilacher(1969)首先判定层内阶梯状小断层为地震事件引起,类似的层内错动构造和阶梯状断层在十三陵的常州沟组、宽城崖门子的常州沟组中均见到。当有砂岩—粉砂质泥岩互层出现时,伴以管状充填构造,也是砂体液化的一个表现(宋天锐等,1985,Song et al.,1985)。十三陵串岭沟组中段的黄色层段为厚层状白云岩,但是仔细观察可发现内部具有隐角砾构造,由于整个事件层段中相伴生的一系列异常现象,本文认为这些隐角砾是在白云岩的准同生期或早期成岩期受地震影响形成的,白云岩薄片中见到的微观现象也印证了其特殊的产状。

2.2微观标志

根据几十个岩石大光面和薄片的显微镜观察鉴定,发现与宏观地震事件记录相伴随的一系列微观标志,包括小型泄水构造和细脉充填,一般都发生在粉砂泥岩与粗粉砂岩互层之间,一般较粗的粉砂质容易产生砂体液化和泄水脉,因为砂质组分比泥质组分含水多(图2a)。另一种显微层内错动也可能系地震产生,这两种微观标志不仅在十三陵串岭沟组中出现,而且在蓟县串岭沟组的上部也可以见到(图2d)。值得指出的是显微层内错动多数是正断层状(图2c),这与常州沟组见到的宏观层内断层或阶梯状断层一致,这也反映了燕山坳拉槽形成时的总的拉张应力。还有较明显的自碎角砾构造在十三陵串岭沟组的黄色层段白云岩内十分普遍,这些自碎角砾绝非一般的沉积内碎屑角砾,而是由地震触发的。在白云岩中还见到火山晶屑和玻屑假象,推测出地震可能是由火山爆发引起的。

图2 串岭沟组古地震、火山活动记录

a.地震引发的砂体流动(Wt)和液化脉(Lq),照片清楚显示液化脉源于水平可液化层(二者连接);b.地震引发的软沉积滑动(Sm);c.地震引发的层内微错动(Mft),其上下均为平行层理;d.地震引发的向上延伸的液化脉(Lq(u)和向下延伸的液化脉(Lq(1)),这些显微液化脉和宏观液化脉一样都有上分支和下分支,不是干裂痕;e.在串岭沟组之下的常州沟组中发现“最古老的遗化石(Planolites sp.),据杜汝霖教授转告作者著名遗迹化石专家A.Seilacher曾参观并确认,在串岭沟组发现事件层可能是阻止遗迹化石向上拓展的原因;f.粗面岩层之下白云质角砾岩中发现钾长石-玻璃长石火山晶屑(Vc),角砾块(Br)和显微层内断层(Ft);(标本号:99620-17c);g.在泥晶白云岩层内零星存在火山晶屑(Vc)和火山玻屑(Vg),其排列与白云岩层理保持一致,显然是由空中的火山灰飘落下来的,不是碎屑搬运的(标本号:99620-19b)

这些火山玻屑和火山晶屑不仅在含有碎屑的夹层的白云质岩石中见到(图2f,样品号:99620-17c),而且在泥晶白云岩中也见到(图2g,样品号:99620-19b),火山晶是钾长石类,也见到似菱形的冰长石自形晶,晶体透亮未风化,火山玻屑则出现脱玻化现象。应指出的是火山晶屑和玻屑的排列都与岩层层理一致,而在泥晶白云岩层理形成时水体平稳,因此火山晶屑与玻屑是来自火山灰从天而降,不是陆源冲刷来源,说明串岭沟组确实有火山活动;火山活动也会引发地震,同时出现砂体液化流动以及液化脉出现(图2a),也会产生软沉积滑动(图2b),不仅在宏观构造中表现出来,在显微构造中见到层内断层(图2c)层内液化脉(图2d)和角砾化(图2f)。

2.3地球化学标志

在串岭沟组采取少量样品分析了Re、Os、187Re/186Os和187Os/186Os,并将串岭沟组的Ir含量、微量元素与常州沟组和洪水庄组泥岩进行对比,以企解释串岭沟组地质事件的性质。

由表1看出Re和Os相应同位素增高的异常出现在地质事件层段内。

表1 北京十三陵串岭沟组的Re、Os分析

目前,已有大量文献论述了Ir同位素的异常与地质事件有关。经过用化学浓缩法和中子活化分析等对比了常州沟组泥岩(Chz B-5)、串岭沟组泥岩(Chu B-1)和洪水庄组泥岩(Ho B-10a),都证明串岭沟组泥岩的Ir含量最高(宋天锐等,1991)。此外,串岭沟组泥岩含Au 11.3×10-9,明显高于泥岩平均值。杜安道用等离子质谱测定的Ir含量为0.5×10-9,而常州沟组为0.36×10-9,洪水庄组泥岩为0.1×10-9。笔者认为Re、Os及同位素比值的异常、Ir和Au含量的异常与火山活动有关,而不是地外事件引起。

串岭沟组泥岩和常州沟组及洪水庄组泥岩所含微量元素经等离子光谱分析比较,对于串岭沟组地质事件发生的环境有所启示(表2)。

表2 串岭沟组粉砂质泥岩与常州沟组和洪水庄组粉砂泥岩微量元素的等离子光谱分析数据

值得指出的是,在地震滑塌构造和砂体液化构造发育层段Re含量非常高,如样品号99620-12黑色泥质粉砂岩为33.2×10-9,比Re的克拉克值1×10-9高出30多倍;比事件层段上下岩层也高出4~5倍;尤其是同位素分析值187Re/186Os达到548,比上下层岩石高出10倍左右,187Os/186Os值达到7.5,比上层位岩石高3~4倍(参见图1和表1);这些同位素分析是杜安道、宋天锐(1999)在中国地质科学院所设项目中取得的,目标是针对北京十三陵串岭沟组事件层Re-Os同位素相关性首次探索而设立的;国外对187Os/186Os与壳源-幔源岩石有报导,按J.M.Luck等(1983):187Os/186Os~1为幔源,~10为壳源。

串岭沟组是在由碎屑海岸带向碳酸盐海岸带环境过渡的潟湖中形成的(Song et al.,1996),因此,其沉积物与下部常州沟组有一定的继承关系,从表2所列的化学元素对比也可以看出来。而洪水庄组的泥岩以细碎屑为主,夹在雾迷山组和铁岭组两套碳酸盐岩层中间,与串岭沟组所含元素的差异比较大。相对而言,常州沟组和串岭沟组是近陆源的,而洪水庄组是远陆源的。大体比较Al、K、Na、Ti、Ba、Ga、V、Th、Ce、La、Nd是近陆源的元素,而Ca、Mg、Mn是远陆源的元素。由表2所列元素含量将常州沟组泥岩(Chz B-5)与串岭沟组泥岩(Chu B-1)和洪水庄泥岩(Ho B-10a)分别求得比值,得出表3和图2,Chz B-5/Chu B-1值趋近于1,Chz B-5/Ho B-10a起伏很大。值得指出的是3个高峰区为:K、Ti、Th、Ce、La,已有资料说明在近陆源区常出现自生钾长石和自生榍石、板铁矿等,为含K和Ti的矿物。最近又在大连震旦系泥岩中发现了自生的独居石(宋天锐,1999),因此,推测在北京十三陵的常州沟组和串岭沟组的泥岩中,也可能存在自生独居石,其化学元素以Ce、La、Nd为主,其中含有少量Th、U,也为U、Th-Pb同位素测年提供可能性。

表3 串岭沟组泥岩与常州沟组泥岩、洪水庄组泥岩中若干指相元素含量比值

图3 串岭沟组泥岩与常州沟组泥岩、洪水庄组泥岩中若干指相元素含量比值

ChuB-1—串岭沟组泥岩;ChzB-5—常州沟组泥岩;HoB-10a—洪水庄组泥岩

图4 串岭沟组地震事件记录与地层对比

B—北京;J—蓟县;K—宽城;Q—曲阳;1—粉砂质泥岩或页岩;2—砂岩页岩互层;3—砂岩;4—白云岩透镜体或岩层;5—泥质白云岩;6—铁矿层;7—火山岩或潜火山岩;8—地震事件记录;9—沉积间断面

由图3也可以得到启示,说明串岭沟组发生的地质事件是近陆源的地震活动引发的,其特点与雾迷山组的地震记录(宋天锐,1988)和大连震旦系兴民村的地震记录(Fair-child,et al.,1997)有所不同,后两处据认为是相对远陆的地震地质事件记录。

3地震事件的对比

北京十三陵串岭沟组出现的层内滑塌、砂体液化充填脉以及相应的显微构造在天津蓟县串岭沟组的上部也很普遍。乔秀夫等(1994,1996)将大连震旦系受地震引起的液化脉进行了大范围对比。赵澄林等(1997)对燕山一带震旦系的追踪对比后认为,串岭沟组在东西方向沉积变化很大,延展不稳定。如果天津蓟县剖面是燕山拗拉槽中最完全的,那么北京十三陵的串岭沟组只相当于蓟县剖面串岭沟组的上部(图4)。

4讨论和结论

(1)在华北大红峪期大规模火山喷发事件出现之前,串岭沟期已经有火山活动并伴随地震事件发生,北京十三陵、蓟县和宽城一带串岭沟组相应层位都有宏观和微观的地震事件记录。

(2)常州沟组上部曾发现可能为古老的后生动物遗迹化石(宋大锐等,1985;Song et al.,1986)(图2-e),由于其地质年代距Edicara动物群的出现早1.0 Ga左右而令人难以置信。但是最近的研究表明,1.0 Ga前的遗迹化石已在印度被发现(Seilacher et al.,1998)。因此,设想燕山一带串岭沟期的地质事件也许是造成常州沟组后生动物遗迹化石难以普遍延续的原因;据报导大红峪组也发现遗迹化石,那么大量火山喷发也可能使其难以延续。

(3)大连前寒武纪泥岩中因含Ce元素偏高而发现自生独居石,而北京十三陵的串岭沟组和常州沟组泥岩中含Ce元素更高,因此,也可能发现自生独居石。自生独居石中含U、Th-Pb等元素,这为利用U、Th-Pb法同位素测年提供可能。

参考文献

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⑤ 李海兵的主要业绩

主要参加和负责承担了国家自然科学基金委、国家科技支撑计划、国家重点基础内研究发展计划(973项目)容、中国地质调查局、国土资源部青藏专项以及中国石油化工集团公司等21项科研项目,其中作为项目负责人的共11项:
国家科技支撑计划 课题负责人2项
国家自然科学基金委面上项目 项目负责人2项
国家自然科学基金委国际合作项目 项目负责人2项
中国地质调查局地质调查基础研究工作项目 项目负责人2项
中国石油化工集团公司海相前瞻性项目 专题负责人1项
国家重点基础研究发展计划(973项目) 专题负责人2项
任研究员以来(2001年以来),共发表论文100篇,SCI检索论文37篇。以第一作者(包括通讯作者)发表论文23篇,其中SCI论文7篇,与他人共同发表专著2部(第三、四作者)。完成研究报告2部。

⑥ 中国地质科学院地质研究所

中国地质科学院地质研究所是国家科技创新体系的重要组成部分,是国家基础地质研究和地质调查的重要力量,主要从事基础性、公益性、战略性和前沿性的基础地质调查及基础地质研究工作,同时承担地质学、地球物理学和地球化学等专业研究人才的教育和培养。通过50多年的建设和发展,地质研究所已经成为一个学科较齐全、人员结构较合理、设备较完善的综合性地学基础研究机构,20世纪90年代曾被国际地学刊物《地质时代》评为世界地学百强机构,是中国最有影响的两个地学机构之一。

所长兼党委书记侯增谦(右二)、副所长耿元生(左二)、副所长高锦曦(左一)、常委副书记兼纪检书记沈琳(右一)

松多榴辉岩带的新达朗榴辉岩露头

2009年地质研究所承担项目100余项,其中国家科技支撑课题11项、国家863课题1项、国家973课题2项、国家自然科学基金项目39项、地质大调查项目43项、深部探测技术与实验研究专项项目2项、公益性行业科研专项项目2项、国土资源部百人计划项目2项、非财政项目13项、基本业务费项目和院实验室项目若干项。获国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖1项。以第一作者发表论文210篇,其中SCI收录120篇(国际SCI论文40篇),国内核心期刊100篇,出版专著2部。

雅鲁藏布江大拐弯缝合带西侧“鲁郎—拉月韧性走滑剪切带”的野外照片

南迦巴瓦石榴辉石岩及其退变质岩的显微照片

2009年度重要科研成果

青藏高原周缘造山带的崛起及资源效应:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为许志琴院士等。项目在拉萨地体中部发现了松多榴辉岩高压—超高压变质带,把拉萨地体解体为北拉萨地体和南拉萨地体,为古特提斯洋盆演化和多地体存在提供了新证据。厘定了南迦巴瓦的构造格架、地质年代序列和重要的构造岩浆事件;提出南迦巴瓦岩群经历了多期造山与再活化过程;获得了拉萨地体前寒武纪构造热事件的年代学证据;证明拉萨地体存在同俯冲/碰撞型埃达克岩;发现了高喜马拉雅造山带的EW向拆离构造,拆离构造始于27Ma,与南迦巴瓦变质地体向北挤出时限相当,提出新的隧道流和物质侧向运动的模式;确定了北喜马拉雅穹隆带中的两期富钠过铝质花岗岩浆事件,提出高级变质岩的部分熔融,可能是形成埃达克质岩浆及相关斑岩型铜金矿床的重要机制。通过阿尔金断裂—康西瓦断裂及喀喇昆仑断裂的几何学、运动学、年代学、走滑速率及地震位移的研究,阐明青藏高原西缘大型走滑断裂的动力学与物质运动方式,探索了地震强震复发周期。厘定了龙门山—锦屏山西缘的前震旦纪基底和盖层之间的一条大型拆离断裂;提出龙门山—锦屏山在白垩纪开始强烈隆升的挤出机制,认为高原北缘和东缘的强烈隆升发生在印度和亚洲碰撞之前的白垩纪,可能与班公湖—怒江特提斯洋盆的关闭有关。提出四川前陆盆地是晚三叠世—侏罗纪松潘—甘孜前陆盆地和白垩纪—第四纪龙门山—锦屏山再生前陆盆地叠合的中新生代前陆盆地。锑金多金属矿床的成矿作用与特提斯喜马拉雅前陆断褶带沿逆冲推覆构造事件诱发地壳部分熔融,导致岩浆侵位及成矿。开展了高原西北缘西昆仑和塔里木盆地盆山耦合研究,提出塔里木南缘的前陆盆地的北界为麻扎塔格逆冲断裂;重新厘定天山构造系和青藏高原构造系的界限以及动力学机制。

阿伊拉日居山地区喀喇昆仑韧性剪切带中的变形特征

阿尔金断裂带西段地区Landsat卫星影像、活动构造及火山岩的分布特征

青藏高原演化与资源环境效应:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为肖序常院士。项目对羌塘中部高压变质带中已发现的榴辉岩、蓝片岩等进行了详细的研究,建立了相应的PTt轨迹;在绒玛地区发现了典型的蓝闪石;在冈玛错地区发现了新的榴辉岩出露点,对认识青藏高原早期形成演化、板块闭合及碰撞造山过程的研究具有重要意义。发现并确定了羌塘中部早古生代蛇绿混杂岩,对探讨特提斯洋的构造演化具有重要意义。推断羌南—保山板块基底与羌北—昌都板块和松潘—甘孜板块基底性质不同,而与印度板块和喜马拉雅造山带之间有很好的亲缘性。通过对晚古生界—三叠系剖面的实测,证实了北羌塘盆地南缘存在中下二叠统含特提斯暖水动物群的碳酸盐岩相地层;在上三叠统望湖岭组中发现浅海相生物化石;提出上二叠统吉普日阿组更可能为早中三叠世地层。对第四纪以来该区气候环境变迁作了探讨,发现了新石器时代遗存物。提出青藏高原油气成藏地质背景与西特提斯有一定对比性,指出了高原具有寻找油气藏的前景,提出“幔源(流)合成催化生油论”。

藏北羌塘榴辉岩位置图

羌塘中部角木日二叠纪蛇绿岩野外露头

榴辉岩显微照片

贺兰山群野外露头

中国西北地区若干重要演化阶段地层格架建立与对比研究:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人耿元生、姚建新、朱祥坤研究员等。项目分为3个专题开展工作,分别取得重要进展。

贺兰山群变质PT轨迹

中国西北部前寒武纪地层对比研究:查明和确定了赵池口群、贺兰山群和千里山群的分布、组成特征和形成环境、时代,改变了以往将贺兰山群和千里山群划归太古宙的认识;查明了贺兰山地区早前寒武纪岩浆事件的期次、特征;揭示出华北克拉通的西北缘古元古代晚期的岩浆启动和结束事件均早于北缘。在阿拉善岩群中识别出一些具有重要意义的变质变形的新元古代、晚古生代和中生代的岩浆岩。贺兰山群变质过程的PT演化轨迹的建立表明该区变质晚期是较慢的抬升减薄过程。通过对比研究,提出了阿拉善地块在不同阶段的大地构造属性。

塔里木重要区段古生代和中生代地层格架的建立及对比研究:在一些重要的地层中采集到孢粉、疑源类和几丁石等微体化石,为这些地层时代的确定与对比提供了新的证据。据发现的钙质超微化石、沟鞭藻化石进一步厘定了该区中—新生代地层层序,证实了库车坳陷及塔东北地区晚白垩世存在海相和陆相沉积,塔西南是近岸滨海—浅海沉积环境。确定麻扎地区火成岩具有岛弧性质,且形成于早石炭世。建立了柯坪地区早古生代三级层序,归并出二级层序,提出中—上奥陶统自东向西发生超覆。

柯坪同古四布隆寒武系灰岩野外露头

新元古代—早古生代重大转折期的同位素记录和生物与环境的协调发展:通过对陡山沱组盖帽碳酸盐岩Sr同位素研究,揭示了新元古代“雪球地球”事件之后强烈的化学风化作用和巨量的陆源物质输入。过渡族元素(铁、铜、锌)同位素分析表明,相对于碳酸盐岩,黑色页岩Fe重同位素富集、Zn重同位素亏损、Cu同位素组成无明显差异。Fe、Cu和Zn同位素在不同沉积相存在着差异,表明海水存在化学分层。陡山沱期早期,从台地相、斜坡相到深海盆地相,海水由表层氧化逐渐向深海的还原状态转化。

峡东地区九龙湾剖面盖帽碳酸盐岩的稀土元素和锶同位素特征

都兰单元南带榴辉岩中首次发现石榴子石的柯石英包体

柴北缘超高压榴辉岩野外露头

祁连—阿尔金造山带构造演化及其对成矿作用的制约:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人张建新、李海兵研究员。项目划分并确定了祁连—阿尔金造山带的构造单元和构造属性,明确了被阿尔金断裂所切割的阿尔金山和祁连山古构造单元具可对比性;首次在柴北缘榴辉岩中发现柯石英,在都兰识别出新的高压麻粒岩单元;建立了南阿尔金—柴北缘高压/超高压变质带的年代学格架;明确了北祁连—北阿尔金早古生代具有冷洋壳俯冲性质,而且早古生代洋壳俯冲存在穿时性;确定了北阿尔金红柳沟蛇绿岩的完整组合,获得北祁连SSZ蛇绿岩时限。南北两条俯冲(碰撞)杂岩带控制了这一地区基本的古构造格架和矿产资源的时空分布。

阿尔金断裂带被识别出新生代有多期强烈活动,至少存在3次快速隆升过程;最大走滑位移量由韧性和脆性走滑位移量组成;祁连山西段新生代火山岩和东段白垩纪火山岩特征为阿尔金断裂活动时限及演化提供了新的佐证;区域山脉的形成可能与阿尔金断裂走滑作用伴随的逆冲断裂活动有关。祁连山在白垩纪开始抬升,形成了青藏高原雏形的北部边界,新近纪的快速抬升造就了现今的高原北部面貌。白垩纪昌马盆地具有较大的旋转量,而柴达木地块并没有发生整体顺时针旋转。柴达木盆地和酒西盆地的主要油气构造是伴随阿尔金断裂走滑过程的产物,对冲构造发育区是上述盆地中的有利储油构造。

青藏高原南部地幔岩及铬铁矿成因:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为杨经绥研究员。项目在罗布莎铬铁矿中发现呈斯石英假象的柯石英,推测是由更高压相的斯石英减压相变形成,提供了铬铁矿可能来自>300km的地幔深部的重要证据;在铬铁矿的锇铱矿中发现原位金刚石,表明金刚石形成在高温高压(T>2000℃,P>5GPa)环境;在罗布莎、康金拉和香卡山矿区的铬铁矿及其围岩中发现了金刚石,为探讨铬铁矿、蛇绿岩的成因提供了新的重要证据。

在俄罗斯极地乌拉尔铬铁矿中首次发现金刚石等异常地幔矿物,并在金刚石中发现纳米级柯石英包裹体,证明金刚石为原位产出,提供了铬铁矿成因的关键证据;罗布莎铬铁矿中发现的新矿物罗布莎矿、曲松矿、藏布矿和雅鲁矿获国际新矿物委员会的批准;高温高压实验证明,铬铁矿中发现的硅金红石形成于超高压环境;发现碳硅石的原位δ13C亏损,经对比认为其可能来自下地幔;提出地幔橄榄岩经历了洋底扩张,在板块汇聚边缘经历了高Mg熔体的交代。橄榄岩中的锆石年龄(130Ma)代表了岩体的侵位阶段,提出康金拉铬铁矿成矿物质来自深部而不是容矿围岩。认为地幔橄榄岩中发现的壳源锆石、石英、红柱石、蓝晶石等可能存在早期俯冲地壳物质的再循环,支持了“地幔不均匀”理论,罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿体均可能形成于地幔柱背景。

呈斯石英假象的柯石英及其共生矿物

白水江群灰岩块体中的牙形石

a—Ligonodina sp.;b—Icrios culicellus;c,d—Icrios sp.

南秦岭主要构造岩带及其形成环境研究:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人王宗起研究员等。项目重新梳理了白水江群、碧口群、横丹群、西乡群、三花石群、耀岭河群、郧西群、洞河群的岩石组成特征,结合构造变形样式及古生物化石,认为南秦岭白水江群等志留系、北大巴山地区洞河群和部分志留系分别具有增生杂岩和弧后混杂岩的典型特征,碧口群、西乡群与耀岭河群/郧西群则为晚古生代岛弧杂岩,北大巴山地区则为古生代弧后杂岩及弧后陆缘组合序列。泥盆纪孢子、几丁虫、虫颚等微体化石的发现证明碧口群和广义的西乡群主体时代为晚古生代,对前人有关北大巴山腹地没有晚古生代地层的认识做出了重要更正。早石炭世微体化石的发现和玄武岩、凝灰岩锆石年龄表明安康一带耀岭河群主要形成于晚古生代。原划为奥陶纪大堡组的生物灰岩块中发现了中泥盆世化石,白水江群碎屑锆石年龄及花岗侵入岩年龄表明南秦岭增生杂岩带形成的最终时间为二叠纪末或三叠纪初。

全国区域地质综合研究试点:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人李廷栋院士、丁孝忠研究员。完成了全国区域地质志编写技术要求的研究,基本满足了地质志编写专业构架内容的要求。在区域地层综合研究、大地构造综合研究、岩浆岩综合研究、地球物理和深部地质综合研究、编图、第四纪地质综合研究及地质志数据库建设方面提出了整体编图的指导思想、编图原则和地质志图件、数据库的基本构架。江西省的试点工作全面覆盖了区域地质、矿产、环境三部分。通过资料总结研究和初步的野外调查对江西省的诸如双桥山群研究等重大地质疑难问题的研究有了重要的新发现和新认识,为指导和规范全国地质志的编写提供了有益的经验和范例。

双桥山群和河上镇群地层柱及锆石U-Pb谐和图

内蒙古中部晚新生代湖泊演化与古气候研究:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为王永研究员。项目结合卫星遥感影像解译及野外地质调查,综合分析湖泊沉积地层、孢粉组合及环境磁学特征,将内蒙古中部第四纪晚期以来湖泊演变及气候环境演化划分出3个阶段:150ka、21ka、10ka,此期间曾大范围发育湖泊,为一较温暖的半湿润气候环境。将之与阳原全新世剖面对比分析,证实了中国北方第四纪晚期气候变化的波动性与阶段性,同时也存在区域性差异。浑善达克沙地在晚更新世就已经存在,经历了3次明显的气候干冷事件。

浩来呼热古湖泊遥感影像图

典型珍稀化石特征研究:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为姬书安研究员。项目基本查明收藏的恐龙蛋化石、哺乳动物化石以及其他类型化石的产出地点以及时代分布;完成了中国恐龙蛋化石分布、河南省恐龙蛋化石分布、和政地区晚新生代哺乳动物化石分布图等图件。对发现于河南潭头盆地的恐龙蛋壳进行了详细研究,确定了2个属3个种恐龙蛋,极大地丰富了前人对该盆地恐龙蛋的认识。在甘肃兰州盆地中铺一带发现了恐龙蛋壳,为甘肃省境内恐龙蛋化石的首次记录。识别出了恐龙蛋化石、和政哺乳动物头骨化石标本中几类不同形式的作假现象,对以后相关工作的开展具有借鉴意义。

内蒙古中部地区全新世以来孢粉组合特征

中国白垩纪恐龙蛋化石分布图

河南潭头盆地恐龙蛋化石

中国大陆科学深钻主孔钻井

中国大陆科学钻探工程综合研究(东海):中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为许志琴院士、刘福来研究员等。项目通过钻探,在原有金红石矿体下又发现了厚达400m的金红石矿体,为富含钛磁铁矿的辉长岩经超高压转变成富金红石榴辉岩的结果。在岩心及附近地表露头岩石的锆石中普遍发现柯石英,表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质曾整体发生深俯冲。发现有经超高压变质的侵入性超镁铁岩(CCSD主孔、PP3卫星孔)和残余地幔楔(PP1和PP6卫星孔);在主孔岩心橄榄岩和榴辉岩岩屑中鉴定出金刚石、方铁矿、自然铁、自然铬、自然金、自然铝、镍纹石、铁纹石等数十种矿物,初步判断它们来自于深部地幔。矿物氧同位素组成研究证实超高压地体的原岩形成于被动大陆边缘的构造环境,陆壳岩石曾与寒冷的冰水发生过广泛的交换作用。建立了苏鲁地体“俯冲—超高压变质—折返—隆升—去顶”全过程的年龄谱系和各阶段的俯冲与抬升速率,表明苏鲁超高压变质带经历了快速俯冲—快速折返以及慢速隆升和极慢速去顶的演化过程。显微构造分析发现橄榄岩和榴辉岩在深俯冲过程中经历了强烈的高温塑性变形。将苏鲁超高压岩石的流体—岩石相互作用划分为7个演化阶段,提出大陆板块的深俯冲可以将相当多的流体和其中的溶解物质从地表带入到地幔深处;在锆石中发现了与柯石英共存的原生流体包裹体和超临界富硅酸盐的含水熔体,表明苏鲁地体的榴辉岩及其围岩在超高压峰期变质阶段有流体参与。提出了苏鲁地体分片俯冲—折返的穿时模型和深俯冲的物质沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重/分片样式“挤出”的折返模式。首次利用科学钻探验证了结晶岩区地球物理成果,并建立了主孔区6000m深度的结构剖面,为陆—陆碰撞带的深根和苏鲁UHP变质地体三维结构的建立奠定了基础。

5100m钻探岩性剖面

汶川地震钻探专项:为科技部项目,总负责人为许志琴院士,由8个子课题组成在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂的科学钻探是认识地震发生的机制、提高地震监视和预警的能力的一条重要途径,是研究地震破裂、应力解除过程的最佳时段。WFSD—1完成了1200m的钻进目标,在589~700m深度发现北川—映秀地震主断裂。主断裂带由厚达200m的黑色断层泥、碎裂岩和断层角砾岩组成,发现了罕见的20m厚的断层泥;在主断裂上部的彭灌杂岩中发现近20条古地震断裂带。开钻以来通过30000次余震的监测以及随钻实时流体监测,发现流体异常与余震及断裂带有相关关系。

脊椎动物化石研究取得了突破性进展:为中国地质调查局、国家自然科学基金、科技部973课题共同资助的阶段性成果。在辽西热河生物群研究中取得了突破性进展:新的哺乳动物化石——亚洲毛兽的发现为早期哺乳动物的中耳演化提供了重要线索。新属新种孔子天宇龙恐龙化石的发现不仅将异齿龙类恐龙的分布扩展至亚洲,而且填补了羽毛早期演化中的一个空白。达尔文翼龙化石的发现填补了由原始翼龙向进步翼龙演化的过渡类型的空白。中国猛龙恐爪龙类足迹化石的发现(河北省赤城县土城子组地层)成为世界上最古老的、最小的恐爪龙类足迹。

大型科学仪器远程共享公共服务系统取得重大进展:由北京离子探针中心牵头承担的国家科技基础条件平台重点项目“用于微束分析的大型科学仪器远程共享公共服务系统”和“离子探针示范系统”项目实现了微束分析大型科学仪器远程共享公共服务系统和离子探针远程共享控制系统,接入了中国地质科学院、中国计量科学研究院、吉林大学、南京大学、西北大学、北京大学、天津地矿所、宜昌地矿所和澳大利亚Curtin大学及ASI公司等单位的微束仪器,提供了针对地球科学、材料科学、生命科学、医学、纳米技术等学科的远程科学实验,提高了该类仪器的使用效率和应用水平。

我国台湾地区第一个SHRIMP远程工作站建成。SHRIMPII中国台湾地区远程工作站(SROS工作站)于2009年3月16日下午顺利通过调试,并在3月16日至19日期间与北京连线进行了约80个小时的实际样品远程定年。系统运转稳定,测试工作圆满成功。SROS得到国际地学界的广泛认可和高度评价,SHRIMPII远程测试工作已在全球范围内成功地常规化开展。中国台湾地区远程工作站的建立,将进一步加强海峡两岸在地学研究方面的互动与交流,为地质研究所与台湾地学界同仁开展全方位的合作打开新局面。

汶川地震科学钻探

台北中研院地球科学研究所所长江博明教授和中心主任刘敦—研究员在2009年3月建立的台北SROS工作站观摩SHRIMP远程实验

⑦ 李海兵的个人简历

1988年7月 大学毕业分配到中国地质科学院地质研究所工作, 研究实习员
1992年10月 中国地版质科学院地质研究权所, 助理研究员
1996年10月 中国地质科学院地质研究所, 副研究员
2001年10月 中国地质科学院地质研究所, 研究员
2007年10月 中国地质科学院地质研究所,大陆动力学实验室 主 任

⑧ 地质科技十大进展

2015年1月15日至1月16日,中国地质调查局、中国地质科学院 2014年度成果交流与地质科技十大进展评选会在京举行。来自国土资源部、科技部、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委员会等多家单位的34位院士、专家对45个参选项目进行投票选出2014年度“地质科技十大进展”,此次评选由中国地质调查局组织,中国地质科学院实施。

新思路引领松辽外围突泉盆地火山岩覆盖区钻获轻质原油、4500米级深海无人遥控潜水器“海马号”海试成功、构造岩相带新认识指导西藏罗布莎铬铁矿找矿实现重大突破、科技引领钾盐找矿突破取得重要进展、我国地下水污染调查建立全流程现代化取样分析技术体系、发现世界最大幻龙头骨及水下觅食足迹、华夏地块龙泉地区发现亚洲最古老锆石、揭示华北古老大陆地壳结构及演化过程、采用高精度综合探测技术首次实现我国管辖海域1∶100万海洋区域地质调查全覆盖、汶川地震断裂作用研究取得重要成果等10项成果入选中国地质调查局、中国地质科学院2014年度地质科技十大进展,集中代表了全国地质调查和地学研究重要进展,充分体现了地质调查工作在科技创新、成果应用与转化方面的能力与水平。中国地质科学院有4项成果入选。

会议现场

1. 科技引领钾盐找矿突破取得重要进展

中国地质科学院矿产资源研究所郑绵平院士盐湖团队在地质调查项目和国家自然科学基金重点项目联合资助下,联合柴达木综合地质矿产勘查院等单位,在柴达木盆地西部阿尔金山前第四纪早期地层发现新型砂砾富钾卤水层,根据钻探资料推算资源量3.5亿吨,有望成为钾盐后备基地。在塔里木库车凹陷发现厚达百米的古近纪含钾盐矿层,氯化钾达工业品位盐层厚度为41米;在四川盆地发现三叠系杂卤石,既是深层富钾卤水钾重要来源,更是宝贵的缓释钾肥;对上扬子盆地13个储卤构造富钾卤水矿进行评估,估算氯化钾资源量4917万吨;在滇西南勐野井建立钾盐二层楼成矿模式,大幅度缩小陕北奥陶系盐盆找钾靶区,海相钾盐找矿突破崭露曙光。

青海察尔汗采取盐样剖面

勐野井“二层楼成钾模式”

2. 我国地下水污染调查建立全流程现代化取样分析技术体系

中国地质科学院水文地质环境地质研究所牵头,国家地质实验测试中心、中国地质大学(北京)、西北大学、清华大学参与完成,孙继朝研究员、刘景涛副研究员团队在地质调查项目资助下,成功研制系列取样器并解决痕量组分采集技术难题,发展高效实用的现场调查技术及离线萃取技术,快速准确地查明了重点地区地下水污染状况;通过高分辨率遥感解译调查土地利用类型与污染源分布;构建了有机分析实验平台,对全国33个实验室实现网络远程质量监控;获国家发明专利2项、实用新型专利20项,显著提高了我国地下水污染调查评价技术水平。

地下水污染调查评价技术框图

自主研发取样器与配套装置

3. 揭示华北古老大陆地壳结构及演化过程

中国地质科学院地质研究所万渝生研究员团队在地质调查项目与国家自然科学基金项目联合资助下,通过精度测年和综合研究,在冀东地区发现大量38亿~35亿年形成的碎屑锆石,在鞍山地区发现38亿~31亿年多期岩浆活动,证明鄂尔多斯地块强烈卷入古元古代晚期构造热事件,首次在华北克拉通划分出三个年龄大于26亿年的古陆块,深化了华北克拉通早期地壳演化、壳幔相互作用及沉积变质铁矿的认识。相关成果在《前寒武纪研究》、《冈瓦纳研究》、《美国科学》等国际学术期刊发表,受到国内外专家好评。

华北克拉通太古宙岩石的锆石年龄-εHf(t)图解

华北克拉通太古宙早期(2.6Ga)古陆块(古陆核)分布图

4. 汶川地震断裂作用研究取得重要成果

中国地质科学院地质研究所李海兵研究员团队在科技部项目、国家自然科学基金项目、地质调查项目联合资助下,联合中国地质科学院地质力学研究所等单位,详细研究汶川地震破裂带性质、破裂过程、地震断裂带结构、大地震的断裂弱化机制与强化作用,揭示了龙门山断裂带的地震断裂、蠕变断裂及变形机制,分析了石墨层与大地震的关系,测出世界上最低的断层摩擦系数,首次记录到大地震后断裂快速愈合过程信息,完善了地震断裂理论,对深化认识汶川地震机理具有重要意义。主要成果在《科学》、《地质学》、《构造物理》等国际核心期刊发表,产生了重要的学术影响。

汶川地震断裂带科学钻探工程1号钻孔(WFSD-1)岩心中主滑移带特征图

汶川地震断裂带科学钻探工程1号钻孔(WFSD-1)长期测温数据图

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