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      为展示交流中国地调局地科院力学所在地质科学研究中的最新成果,研讨未来设想,2015年2月5-6日,召开了2014年度学术成果交流会。

      徐勇所长首先介绍了力学所科技工作在2014年取得的主要进展,并提出虽然相比2013年在科研任务、论文发表、专著出版、专利申请和奖项获得等方面均有了显著进步,但依旧要清醒地认识到与行业内其他研究单位的差距,2015年地质力学所要在前一年的基础上结合国家科技体制改革和“十三五”科技规划工作,发挥地质力学的学科优势,围绕国家建设的需求积极提供地质技术支撑。

      随后,赵文津院士和王二七研究员分别作了题为“继承和发展地质力学思想”、“青藏高原南东向挤出及其构造响应”的特邀报告,得到了广大科研人员的积极响应,进一步激发了我所科研人员的工作热情,拓宽了大家的思想认识。我所15位科研人员汇报了我所在华北克拉通元古代成矿作用,华南中生代构造变革与岩浆作用,青藏高原隆升对构造、气候、成矿、含油气盆地改造和地质灾害效应影响,极地地质研究以及地应力测试技术在能源勘探、重大工程区建设中的应用等方面的成果,并与参会人员做了深入交流。

      此次学术成果交流会以“成果”为单元,既展示了我所的学术成果,又增进了不同领域科研人员的交流合作,同时也是项目质量管理中的重要组成部分。今后,我所将继续加强项目管理与成果集成,并以不同规模学术交流的形式展示和发布科研成果。


    学术交流会现场
    力学所成功举办2014年度学术成果交流会

    引言 

    习近平总书记在2016年全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会明确指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。李克强总理最近多次批示“推动开展地球深部探测研究”,“可以列为重大专项”,“两个方面,一是地下资源能源问题,二是城市地下基础情况问题。”《“十三五”国家科技创新规划》对地球深部(深地)探测研究也有明确的表述。这表明党和国家对地球深部探测研究高度重视,并指明了方向。

    2012年10月~2014年3月,在科技部原部长徐冠华和科技部基础司的倡导和支持下,以“地球深部过程与成矿作用”为主题的调查研究开始进行。这项研究耗时一年半,参与人员达150余人,含院士8人、教授和研究员30人。为保证调研工作的顺利开展,成立了专家组,组长为莫宣学院士,副组长为马福臣研究员、赵振华研究员,成员包括李曙光院士、金振民院士、张国伟院士、朱日祥院士、华仁民教授、邓晋福教授。秘书为朱弟成、杨立强、王银宏教授。研究完成并提交了《地球深部过程与成矿作用》战略调研总报告及5份分报告(造山带、克拉通、花岗岩省、地幔柱、实验)。在此基础上,于2014年3月召开了以“地球深部过程与成矿作用”为主题的483次香山会议,由孙鸿烈院士、翟裕生院士、滕吉文院士、莫宣学院士、马福臣研究员担任执行主席,来自各方面的40多位专家参加了会议。会后发表了会议简报,向国家有关主管部门提出尽快对“地球深部过程和成矿作用”立项,并列入优先资助领域,给予长时间、大强度的支持。2015年4月瞄准国科发资〔2015〕52号文件中第7个重点方向(面向国家战略需求的基础研究)中的“深地”战略性研究,提出“地球深部过程与成矿作用”的立项建议。

    本文仅对地球深部探测研究与地下资源的关系作一些探讨。

     

    莫宣学院士简介:莫宣学,岩石学家,中国地质大学(北京)教授,中国科学院院士,1938年12月出生,1960年毕业于北京地质学院。1981年~1983年美国伯克利加利福尼亚大学及劳伦斯伯克利国家实验室访问学者。曾任中国地质大学(北京)副校长、中国地质大学研究生院院长、国家自然科学基金委员会第六、七、十、十一届学科评审专家组成员、第30届国际地质大会学术委员会副主席、经济地质学会(Society of Economic Geologists)Fellow及负责亚洲区域的副主席。现任《 地质学报》主编及《Geoscience Frontiers》主编。曾获国家科技进步奖一等奖。

    莫宣学首次提出任意压力下岩浆氧逸度计算公式及含Fe2O3硅酸盐熔体密度预测模型,为建立岩浆演化综合热力学理论模型发挥了关键作用。他几十年长期研究青藏高原构造-岩浆作用,在揭示印度-亚洲大陆碰撞时间、青藏高原巨厚陆壳成因与增厚机制、深部壳幔物质运移等方面,取得了系统成果。他长期坚持“岩浆-构造-成矿”方向,研究青藏高原及金沙江-澜沧江-怒江成矿带的成矿规律与具体找矿方向,为开拓西南“三江”和西藏冈底斯国家级矿产资源新基地做出了贡献。

    “地球深部过程与成矿作用”研究的必要性与紧迫性 

    确保矿产资源供应是实现我国“两个一百年”发展目标不可缺少的关键要素。目前,我国经济发展进入新常态,对矿产资源的需求总量保持高位态势。据统计,2013年我国21种矿产消费量居世界首位,占全球消费总量的1/3。未来10年~15年,我国矿产资源刚性需求仍将持续,大宗金属矿产需求峰值将陆续来临,对外依存度将大幅攀升,严重超越国家资源安全警戒线。如果未来10年探明资源储量不能大幅度增加,几乎所有的大宗金属矿产将面临消耗殆尽的危险局面,形势危急,前景堪忧。立足国内,开辟新的找矿空间和深度,寻找找矿战略新区,实现找矿重大突破,提高资源保障程度,已成为我国一项紧迫、艰巨而又长期的重大战略任务。

    为了完成这项重大战略任务,必须揭示中国地质结构和演化的复杂性与特殊性,及其导致的中国成矿作用的复杂性和特殊性。中国地处世界三大构造域的复合部位,经历众多离散陆块多期聚合拼贴过程,在中生代、新生代遭受改造与活化,岩石圈结构异常复杂、不同深部过程多期叠加复合,导致成矿金属选择性地巨量堆积,形成金属成矿省和巨型成矿带,造成我国矿种繁多、类型多样,多源复成、破坏再生的禀赋。

    科学家们认识到,虽然资源、环境、灾害问题主要表现在地球的浅表层,然而其推动力却来源于地球深部,地球深部过程控制了浅部运动与变化。例如,青藏高原是地球上最高、最大的高原,蕴含着丰富的自然资源,又对亚洲乃至全球的气候、生态、环境有重大的影响。然而,造成这一切的根本原因却是印度-欧亚碰撞以来青藏高原壳幔各圈层物质和能量的调整和再分配,即印度-欧亚大陆碰撞所引起的青藏高原下面地球各圈层内部及圈层之间(重点是中下地壳、岩石圈地幔、软流圈地幔)的物质与能量的调整和再平衡。正是这个物质与能量的调整和再平衡过程,从根本上控制着青藏高原的隆升、形成演化和资源环境效应。由此可见,只有阐明了地球深部过程,即地球内部的物质组成、性质、运动演化过程及动力学,才能抓住资源环境问题的关键。

    同样,矿产资源虽然主要就位于地球的浅表层,但其驱动力也来源于地球深部。地球深部过程是大规模成矿作用的“发动机”(提供能量和动力)、“供应源”(提供金属和流体)和“开拓者”(提供矿质输运通道和汇聚空间)。在不同动力学体系作用下,地球深部过程(包括地球深部发生的物质-能量交换以及成矿物质活化、调整和再分配)促使深部含矿岩浆和地壳流体运移、聚集,卸载,在地壳的适宜部位形成巨型成矿带和大型-超大型矿床。因此,要从根本上回答我国矿产的分布格局与资源潜力,从深层次上揭示区域成矿规律和金属巨量堆积过程,开辟新的找矿空间和深度,预测找矿战略新区,就必须深入理解地球深部过程,深刻揭示地球深部物质、结构和层圈相互作用,特别是深部物质-能量交换-传输的地球动力学过程,创建全新的成矿理论体系。

    地球深部过程是指地球内部(从地壳到地核)壳-幔物质与能量交换、物质运动行为、轨迹及其动力学响应。地球深部过程与成矿,是指在不同力系作用下,深部物质重新分异、调整,并在特定壳-幔结构空间驱动含矿热液流体运移、富集并在地壳介质的适宜部位,特别是在深部空间(500米~3000米)形成大型、超大型矿床或矿集区的作用过程。主要包括岩石圈尺度(背景场)、Moho界面(壳-幔物质与能量交换的界面)、小于5千米 的“透明”上地壳(理解导矿控矿构造与层序和矿化分带)、500米~3000米深度(本世纪固体矿产勘查开发的主要深度)。地球深部过程及其对成山、成盆、成岩、成矿(包括能源)、成灾的制约和影响,是本世纪地球科学深化认识地球本体的核心科学问题。迄今,我国对矿产资源的利用和勘查工作主要还在500米以上的地球浅部,对地球深部的成矿规律了解得很不够。然而,如果只懂浅部不懂深部,不研究地球深部过程对矿产形成和保存的控制,就不能回答诸如我国急需矿种的成矿潜力究竟如何,在哪里能够找到大型-超大型矿床这样的重大资源战略问题,不能从根本上解决国家的矿产资源保障。

    关键科学问题 

    根据中国大陆所具备的独特地质条件,针对国内外研究现状和存在问题,提出下述三大关键科学问题:

    (一)深部物质组成、结构的不均一性和演变及差异成矿作用

    地球深部物质组成和结构的不均一性及深部壳幔作用过程,从根本上控制着矿产的区域性分布、区域优势矿种和成矿潜力的差异,也从根本上控制着矿产资源的形成。但迄今仍然不很清楚中国大陆重要成矿区带的深部结构、物质组成以及深部物质结构的不均一性与成矿元素离散与聚集的关系。因此,需要精细解剖中国大陆重要成矿区带不同尺度(从表层到壳幔过渡带)岩石圈的组成、结构与时空变化特点,深入研究岩浆作用的成因,有效识别幔源物质、壳源物质的贡献,将岩浆作用与成矿作用紧密地联系起来,围绕大矿、富矿形成的源、运、储,开展深入研究,查明成矿物质超常堆积的控制因素(如壳幔不均一性、岩石圈类型与厚度、地壳类型与厚度、软流圈的上隆及侧向运动、壳内和幔内或壳/幔相互作用的程度和方式)和差异成矿的根本原因。

    (二)深部流体过程与物质能量交换

    成矿作用与岩浆过程、岩浆-热液过程或热液过程引起的物质和能量交换密切相关,矿床的形成(成矿物质来源、成矿物质迁移和成矿元素的沉淀)离不开成矿流体,可以说没有成矿流体就没有矿床。深部巨量熔/流体在岩石圈内部的系统循环是金属元素活化、迁移的必要条件,也是大型超大型矿床形成的诱因。但迄今对岩浆和热液体系氧逸度变化的控制因素及其对成矿作用的影响、对金属元素在深部熔/流体中迁移、演化与富集机理的认识还存在很大争议。因此,还需要采用多学科交叉结合的手段,充分考虑流体作用对软流圈地幔的改造和对成矿岩浆的贡献,查明流体的来源、迁移和聚集过程,查明金属元素富集机理和物质能量交换过程。

    (三)成矿系统的深部过程驱动机制

    深部过程应包括构造过程、岩浆过程、流体过程、热化学过程和地球物理过程。如前所述,地球深部过程控制着浅部构造运动与矿产资源的形成和保存,查明地球深部的物质组成、结构和性质,阐明地球深部过程(物质运移-聚集规律、运动-演化过程和动力学机制),是正确理解地球浅表层矿产资源形成、变化与保存等问题的关键。但迄今为止,对岩石圈及壳-幔圈层物质和能量交换的深部动力学过程仍然还停留在概念层次上,对金属元素超常堆积的控制因素和深部驱动机制也缺乏很好约束。因此,需要更新现有的技术和方法,补充新的分析手段(如铁、铜、镁和钙等非传统同位素示踪手段),重视高温高压实验研究,加强同位素示踪和数值模拟,通过地质学、地球化学和地球物理学的综合探测研究,利用合适的地质学和岩石学概念模型、边界条件和物性参数,探讨不同构造体制下的壳幔物质交换、矿源供给、流体迁移、成矿元素堆积和矿床定位等一系列不同层次深部过程的驱动机制,阐明由深部地质过程引发的构造-岩浆-流体-化学作用与元素富集成矿机理。

    长远目标与近期目标 

    应当紧紧围绕上述三个关键科学问题开展“地球深部过程与成矿作用”研究,努力达到建立地球深部过程与成矿作用相统一的理论的长期目标,提高矿产资源保障工作的预见性与目的性。

    “地球深部过程与成矿作用”研究的近期目标是:揭示造山带、克拉通、大花岗岩省、地幔柱的深部物质组成、结构、演变及与成矿作用的内在联系,开展相应的实验模拟和方法研究,解剖代表性大型矿集区,查明其深部流体作用与物质能量交换,成矿作用的深部驱动机制,控制大规模成矿的主要因素,提升大型矿床预测效率。在时间上,以中-新生代为重点,兼顾晚古生代;圈层上,以地壳-上地幔为重点,适当探索核幔边界。□

    (标题为编者所加) 

    寻找战略新区须深入理解地球深部过程

    大陆地壳由性质各异的克拉通、造山带和增生体拼合而成,既可以长期保持稳定,也可以再活化或被强烈改造,但决定大陆趋于向“克拉通化”发展还是经历再活化过程的机制尚不清晰。中亚造山带是显生宙期间形成的大型增生型造山带,含有大量的蛇绿岩、岛弧、增生楔及地块,经历了多期次、多种类型的复杂变形,是研究造山带活化的理想研究对象。然而,科学界对中亚造山带最终拼合后多期活动的变形样式、控制因素尚不明确。

    针对上述关键科学问题,中国地质科学院地质研究所张进研究员团队选择中亚造山带中段的阿拉善地区(图1),通过大比例尺构造地质填图、古应力分析以及低温热年代学手段,厘定了中亚造山带南缘多期陆内变形的样式、运动学特征以及变形序列,提出了板块边缘汇聚产生的应力传递、俯冲带长期俯冲引起的上覆板块弱化以及陆内先存薄弱带共同控制造山带的活化,并主导了中亚造山带南缘在中生代陆内演化阶段的变形特征与运动学过程,这对认识造山带的陆内演化趋向于固化还是活化具有重要意义,具体如下:

    图片 1

     

    图1 研究区大地构造位置图和研究区地质图

    一是中亚造山带中生代期间多期次的活动受控于大陆板块边缘的远程应力。侏罗纪至白垩纪期间,阿拉善地区的雅布赖盆地经历了多期伸展与挤压活动。古应力数据显示中—晚侏罗世同沉积近南北向缩短、早白垩世同裂谷伸展以及晚白垩世挤压变形(图2)。综合同时期大陆边缘的古应力方位,侏罗纪近南北向缩短与蒙古—鄂霍茨克洋闭合及拉萨地块—欧亚大陆南缘碰撞相关,而晚白垩世北西—南东向挤压受欧亚大陆东缘的远程应力传递的影响。

    图2 阿拉善中部雅布赖–北大山地区中生代变形期次和古应力方位

    二是从构造变形角度约束了中亚造山带南缘中段在中—晚三叠世处于陆内变形阶段。目前,科学界对中亚造山带南缘发育的古亚洲洋最终闭合存在争议,分为早于二叠纪和在晚三叠世闭合两种主流观点。通过区域构造解析,研究厘定阿拉善地区碰撞阶段的变形表现为走向近东西的区域性褶皱和逆冲断裂。低温热年代学结果揭示出该地区经历240–200 Ma的冷却事件,该时期两条北东走向的区域性左行走滑断裂(狼山-巴彦乌拉山断裂和星星峡断裂),地质活动还切穿了近东西向的中亚造山带,两条断裂之间形成一个走滑挤压阶区,240-200Ma的冷却时间代表了两条断裂之间阶区的挤压隆升(图3)。因碰撞阶段的变形被后期区域性走滑断裂切割,中—晚三叠世的冷却事件和走滑挤压属于陆内阶段的变形,古亚洲洋在阿拉善地区的最终闭合早于中三叠世(约240 Ma)。   

    图3 中-晚三叠世阿拉善及周缘地区变形的动力学解释模型。

    三是揭示控制造山带固化或者再活化的主要因素。造山带在汇聚板块边缘远程应力作用下易发生再活化,这一效应在年轻的增生型造山带中尤为显著。中亚造山带中生代以来长期处于多方向、多阶段的俯冲-碰撞环境,周缘发育指向陆内的俯冲带且位于俯冲带的上盘,而沙特阿拉伯地盾长期处于稳定环境,周缘缺乏指向陆内的俯冲带且位于俯冲带的下盘。通过阿拉善地区的分析,揭示了板块周缘俯冲带的持续俯冲引起的地幔弱化、大陆地壳先存构造和源自大陆汇聚边缘远程应力的传递造成中亚造山带形成之后的多期次活动(图4)。

    图4 晚三叠世阿拉善地区陆内变形受到同期板块边缘汇聚、周缘俯冲带引起上地幔弱化和造山带内先存构造三大因素控制。

     

    地质所关于造山带活化的控制因素研究取得新进展

    春天是东北最好的季节,一场透彻心扉的春风吹过,吹醒了大兴安岭皑皑白雪下沉睡的大地,吹绿了广阔平坦的松辽盆地,吹化了蜿蜒千里的辽河。伴随着新一轮找矿突破战略行动的全面铺开,中国地质调查局沈阳地质调查中心(以下简称“沈阳地调中心”)基础地质调查团队聚焦找矿突破需求,积极统筹谋划,主动担当作为,服务东北地区13个大型资源基地建设,为东北地区新一轮找矿突破战略行动提供基础地质支撑。基础团队长期从事野外一线的基础地质工作,为了探寻地学奥秘,他们不畏丛林沼泽、不惧严寒酷暑,调查一个个露头、分析一组组数据、绘制一张张图件。他们以孜孜不倦、坚持真理、以苦为乐的地质调查精神,取得了一系列的丰硕成果,向人们展现了白山黑水的地质史卷,让人们领略了沧海桑田的地壳变迁。

     图1沈阳地调中心基础团队合影

    近年,基础团队聚焦找矿突破需求,积极统筹谋划,主动担当作为,在前寒武纪变质基底、中亚造山带与古生物调查研究、数据更新与综合编图等传统优势学科方面成效显著,为服务东北地区新一轮找矿突破战略行动提供了强有力的基础地质支撑。

    变质基底调查崭露头角,创新性成果明显

    该项工作带头人主要由沈阳地调中心基础地质室陈井胜副主任、赵辰和张超三位博士组成,近年主要致力于地球古老克拉通岩石圈早期构造演化样式及变形特征(以华北克拉通东部陆块冀东地区、鞍-本地区等为研究重点)、华北克拉通古元古代辽-吉造山带构造演化等。通过地质填图和基金项目工作的开展,近年取得系列创新性成果。

    团队赵辰博士毕业于中山大学,置身于华北克拉通太古宙构造体制研究中。面对常年和爱人两地分居的状况,并没有影响他坚定的地调科研脚步。通过他主持的国家自然科学基金青年基金和1:5万区调项目,在华北冀东地区取得了多项创新成果。厘定出冀东安子岭花岗绿岩带为典型的穹脊构造样式,冀东太平寨高级变质区为卵形构造域,为古板块重建以及探索板块构造在地球上的启动与演化机制提供新的构造地质学证据。

    在张立东研究员和邢德和正高级工程师都曾是基础地质室的“老主任”,通过他们主持的“辽东-吉南地区区域地质调查”二级项目,创新提出了“辽-吉古元古代造山带”是我国保存最好的古元古代洋板块地层系统,重新厘定了硼矿等矿产资源产出的建造构造特征,为新一轮找矿突破战略行动提供了新资料。目前,两位先生虽已退休,却还在为沈阳地调中心的发展奉献着余热和提供技术上的指导。

    陈井胜博士毕业于吉林大学,通过主持“华北克拉通北部燕辽大规模辉绿岩床群侵位机制及古环境与古地貌响应”联合基金项目,发现华北克拉通北部燕辽地区存在多期次基性岩浆活动,这些岩浆活动总体与全球13-14亿年哥伦比亚超大陆裂解事件有关,使得我国元古代构造岩浆活动与全球构造事件接轨迈出了坚实的一步。而这一成果背后,也是他强忍着岳父岳母常年卧病在床、自己父母身体也不乐观的情况下的艰辛付出。

    沈阳地调中心基础地质室主任汪岩正高级工程师,同时任基础地质室党支部书记,平日大部分时间需要处理基础地质室的全面工作,而这并没有影响他地调科研的步伐。通过主持的“松辽盆地西缘扎赉特-巴林左旗区域地质调查”二级项目,在内蒙古东南部阿鲁科尔沁旗双胜镇一带新发现古元古代一套变质杂岩,为中亚造山带南部的微地块的成因和演化历史研究提供了新证据。

    团队钱程硕士和张超博士,家里孩子小,没人帮忙照顾。但是通过主持的“大兴安岭成矿带突泉-翁牛特地区地质矿产调查”二级项目的开展,取得了系列创新性地质成果,如新厘定出了“龙江-乌兰浩特微地块(27-14亿年)”,为兴蒙造山带前寒武纪结晶基底构造格局的厘定提供了新资料。而这些成果的取得都是和他们的爱人和家庭默默奉献和坚定支持密不可分的。

    另外,沙特阿拉伯地盾精细填图项目是沈阳地调中心基础团队首次走出国门,与世界先进的地质填图方法技术接轨迈出的重要一步。陈井胜博士与团队成员李斌、尤洪喜、孙巍和江斌等人员克服了全新的填图理念、地质条件和恶劣气候带来的不便,他们舍小家为大家,在异国他乡传递着中国基础地质人的精神。目前已完成了3幅1:10万地质图的野外数据采集和地质图说明书的编写工作。这不仅是基础团队个人业务能力的展示,更是团队协作的胜利,为沈阳地调中心建立国际化区域地质调查队伍、培育国际化地学人才、打开国际化区域地质矿产调查市场奠定了坚实基础。

    精细解剖中亚造山带构造格架,造山带团队接力再奋进

    中亚造山带精细解剖工作是一项长期的、艰巨的、繁重的事业,伴随着沈阳地调中心的不断发展,一代又一代地质人在探索中不断前进。在上世纪80-90年代,以唐克东研究员为代表的沈阳地调中心老一代专家,组织我国北方有关科研、教学和生产单位联合进行基础地质研究,为东北地区构造格架的建立和古亚洲洋的演化历史研究做出了突出贡献,《1∶100万东北地区构造体系图及其说明》、《中国北方板块构造文集》(第一集-第五集)等大量论著的出版与发表,建立了西拉木伦加里东弧-陆碰撞褶皱带和东乌珠穆沁加里东陆缘活动带,将锡林浩特杂岩解体为俯冲-增生杂岩和陆缘火山-碎屑岩南北两带,当前许多重要地质问题的主体认识依然遵从这一时期的综合研究成果。

    到了二十世纪初,面积性地质调查工作逐渐加快,1∶5万区域地质调查和1∶25万区域地质调查修测工作的开展,为解剖中亚造山带构造格架奠定了基础,以张立东、付俊彧、刑德和、汪岩、杨晓平正高级工程师等为代表大区专家,在林西-巴林左旗-法库新发现晚二叠世-早三叠世蛇绿构造混杂岩,提出了“双向俯冲”模式,确定了古亚洲洋的最终闭合位置及时限;解体了华北板块北缘构造带和扎兰屯岛弧带的物质组分,复原了洋壳的俯冲过程;完成了东北亚地区主要构造单元划分,提出了古亚洲洋构造域是古生代造山带镶嵌一系列微陆块的基本格局。

    随着区域地质调查工作的持续开展与综合研究工作的不断深入,中亚造山带研究团队的年轻一代接过前辈手中的火把继续在探索之路奋进。如,张超、钱程、秦涛、杜继宇、李斌、那福超、马永非、时溢、张丽等技术骨干,他们以精细解剖中亚造山带构造格架为目标,联合国内外科研单位青年学者,从图幅尺度区域地质调查工作扎进露头尺度的精细研究工作,先后申请国家自然科学基金项目,辽宁省自然科学基金项目和东北区创基金项目等多项科研项目,并取得了一列原创性研究成果:解剖了法库-昌图-公主岭-双河镇地区的构造混杂岩,明确了古亚洲洋南部大陆边缘系统组成和结构;将原划“扎兰屯地块”重新厘定为早古生代弧盆系;新识别出一系列古老微地块等。他们以年轻人最具有的创造能力和创新潜力,持续推进精细解剖中亚造山带构造格架工作;他们以火热的热情和坚毅的信念,接过前辈手中的大旗,用自己的青春书写新时代的地质印记。

    发挥传统优势学科作用,古生物团队持续发力

    地层古生物是沈阳地调中心的优势学科,研究团队具有优良的传承和深厚的积淀。自1962年建所以来,特别是上世纪60-90年代,老一代专家们为东北地区区域地层系统的建立和各门类生物化石的研究做出了突出贡献,《东北地区古生物图册》等大量地层古生物论著的出版与发表,在古生代腕足类动物群、安加拉植物群,中生代林家植物群、羊草沟植物群、热河生物群、黑龙江鸡西—龙爪沟生物群以及木化石等研究领域取得了突出成绩,展现了沈阳地调中心在该领域曾处于国内一流水平、部分研究居国际领先地位。该时期是沈阳地调中心地层古生物团队的辉煌四十年,团队人才济济,生物门类齐全,涌现出多个分支学科的专家。如:黄本宏、郑少林、张武三位研究员是古植物学界顶级专家;张立君研究员不仅是介形类专家,而且掌握东北地区大量区域地质资料,被称为“活地图”;王五力研究员既是是叶肢介类等无脊椎动物专家,又是大地构造专家;谷峰老所长擅长双壳类,苏养正研究员擅长腕足类,郭胜哲擅长珊瑚、蜓类等。他们足迹遍布东北,为东北地区基础地质研究以及能源矿产寻找发挥了重要作用,有力支撑了东北老工业基地和国家的现代化建设。

    上世纪末至本世纪初,沈阳地调中心地层古生物研究持续取得了一些新成果,有关早期被子植物及银杏类化石的研究曾合作在美国《Science》及英国《Nature》杂志共发表了3篇论文,木化石研究成果也受到国内外学术界的广泛重视。以上成果曾多次获得国家及省部级奖励。

    二十一世纪早期,沈阳地调中心地层古生物研究团队张立东、邢德和、陈树旺、丁秋红、郑月娟等研究员成为中流砥柱。他们在辽西地区开展了1:5万北票等4幅区调,取得了一系列的原创性成果,出版了《辽西义县组-冀北大店子组火山-沉积地层对比》、《辽西中生代珍稀化石及其生物群地质图集》等专著,发表了一系列地层古生物论文,将地层古生物研究推向另一个高潮。然而,即便如此,受上世纪末期地质行业大萧条的影响,地质人才断层、流失严重,导致沈阳地调中心的地层古生物学科逐渐没落。

    可喜的是,随着新一轮的地质调查工作的开展,大量古生物化石点的新发现和一系列新进展新认识的取得,促进了新一代地层古生物研究团队的成长,如:张渝金、张德军、公繁浩、黄欣等。他们不忘初心,坚持专业,长期工作在野外第一线,为与国内、国际学科研究前沿接轨而努力。基础地质室副主任张渝金正高级工程师,作为沈阳地调中心新一代古生物人的代表,联合沈阳地调中心古生物学者和沈阳师范大学古生物学院、中科院南京地质古生物研究所青年老师们,针对国家需要导向,积极申请项目,开展东北地区的地层和古生物工作。先后申请国家自然科学基金项目、科技部国家创新平台项目、辽宁省自然科学基金项目和中心区创基金项目等多项科研项目,并取得了一系列原创性成果:新发现大量古生物化石新材料,建立了8个新属种化石,建立3个孢粉植物组合序列,首次证实了我国东北地区中侏罗世末曾存在寒冷期等,建立了晚中生代温室气候期古大气二氧化碳浓度变化等方面取得一批原创性重要成果,为我国东北地区侏罗纪植物群演化、地层划分和对比研究做出了重要贡献。

    未来沈阳地调中心地层古生物团队将以“部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站”和“古生物陈列馆”为主要平台,合作建立沈阳地调中心的地层古生物工作基地,在人才培养、学术研讨,科普宣传等方面,积极与各大地质院校、研究院所、地方或国家地质博物馆等单位交流合作,以提升沈阳地调中心地层古生物学科的影响力。

    智能驱动与数据更新,综合地质编图工作持续跟进

    沈阳地调中心基础团队有这样的三位老同志,他们是付俊彧、杨晓平和汪岩三位同志,都是地质矿产正高级工程师,具有丰富的野外调查、综合研究与地质编图经验,是沈阳地调中心基础地质和综合编图的学科带头人。他们先后于80年代末-90年代初参加工作,三十多年的地质调查研究风霜雪雨,斑白了他们两鬓,常年的野外地质生活给他们留下了深深的印迹,书架上、收纳箱中保存的一本本专业著作以及工作心得,记录了几十年区域地质矿产调查工作的峥嵘岁月,特别是东北地区著名的三道湾子金矿、三合屯金矿都是他们在1∶5万区域地质调查工作中发现的找矿线索,并顺利转变为勘查目标,成就大、中型金矿床。特别是汪岩和杨晓平同志,爱人都在齐齐哈尔工作,两地分居已十年有余,但这丝毫没有影响他们前进的脚步。作为为地质奉献了青春和智慧的老兵,他们现在依然在东北大地上奋笔疾书,为了找寻地质演化的真象,跑遍了东北大地每个角落,实时跟踪实施项目的进展,形成了500余份大比例尺剖面和素描图,开展了多次野外交流会,集成了500余幅1∶5万区调成果,参考了2000余篇文献,带领包括宋维民、刘英才、张广宇、那福超、庞雪娇、陈井胜、钱程、张超、张渝金、唐振、施璐等一众年轻的地质骨干,编制出版了《中华人民共和国地质图(东北)(1:1500000)及说明书》、《东北地区1∶150万大地构造相图及说明书》、《中国东北及邻区1∶250万地质图及说明书》;完成了东北地区1∶50万无缝整合的地质图空间数据库建设;按照洋板块地质学思想编制了大兴安岭成矿带和东北地区1∶100万地质图、1∶200万洋板块地质构造图、1∶200万岩浆岩地质图、1∶200万变质岩地质图等,并在此基础上编著并出版了《大兴安岭古生代“洋板块地质”研究进展》;编著并即将出版《中国区域地质志▪大兴安岭志》、《中国区域地质志▪东北志》。这些综合编图与研究成果,对古元古代辽吉洋、古生代古亚洲洋和中-新生代滨太平洋构造演化过程及其对矿产资源、能源的控制作用研究起到了至关重要的作用,开启了大兴安岭及东北地区洋板块地质综合研究之先河,极大提高了东北地区成矿基础地质背景的认知水平。

    几十年如一日的坚守,三位老同志之间团结互助,对待工作尽心竭力,协同提高业务水平;在团队建设中一直以身作则、以踏实的工作作风为年轻人做出榜样,不忘沈阳地调中心“老带新”、“传帮带”的光荣传统,在业务上悉心指导年轻技术人员,促进年轻技术人员的成长,为形成研究室精诚团结、协作共进的学术氛围、造就研究室高凝聚力奋发向上的业务团队作出了表率。那些经过岁月锤炼的经历、镶嵌在地质图及研究报告中汗水、对青年人成长的悉心指导,一直是沈阳地调中心区调人代代传承的精神宝藏。

    在熠熠生辉的成果背后,是所有基础团队成员付出的艰辛和汗水。他们有父母,想为日益衰老的父母多锤几次背;他们有家庭,也想为日夜操劳的妻子分担家务;他们有子女,更想为可爱灵动的孩子讲故事、盖被子。在茫茫林海、在崇山峻岭、在荒茫沙地,纵然荆棘满目、浑身泥泞、满面尘土,经历了基础地质调查工作的高峰和低谷,他们的眼中始终有光,心中始终坚信,执着坚守、孜孜不倦地献身东北地区基础地质调查工作。正如古人谚语所言:“不经一番寒彻骨,怎得梅花扑鼻香”,经过多年的辛勤劳作,近年基础团队成果显著,先后完成1∶5万区域地质填图80余幅(其中全国特优图幅2幅、优秀图幅6幅)、1∶25万区域地质填图2幅,编制小比例尺综合图件与说明书5套,撰写科技论文100余篇,出版专著6部,获批国家基金8项、科技平台课题3项。这些成果系统总结了东北地区大地构造单元划分及不同断代大地构造演化与成矿作用的关系,为新一轮找矿突破战略行动提供了大量的基础地质资料。

    目前,沈阳地调中心按照中国地质调查局三性工作定位进一步梳理东北地区基础地质工作的发展方向,继续充实发展“基础团队”,在以往工作的基础上,分专业更加细致建实基础团队下设的“前寒武纪变质基底调查研究团队(带头人:陈井胜、赵辰、张超)”、“中亚造山带调查研究团队(带头人:张超、杜继宇)”、“中生代构造岩浆作用调查研究团队(带头人:张渝金、张海华)”、“地层古生物调查研究团队(带头人:张德军、张渝金)”和“数据更新与综合编图团队(带头人:付俊彧、杨晓平)”,提升不同断代、不同构造域影响下的成矿地质背景综合认知水平,进而建实“中国地质调查局东部大陆边缘研究中心”和“自然资源部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站”。

    相信在中国地质调查局党组的坚强领导下,在沈阳地调中心党委的正确带领下,在基础团队“老带新、传帮带”精神的感染下,充分发挥党员的先锋模范带头作用,始终坚信“心有所向,行则将至”!“找矿求突破,基础在先行”,乘着“新一轮找矿突破战略行动”的东风,基础团队在今后的工作中将会大有作为,为沈阳地调中心发展和东北老工业基地全面振兴做出更大贡献。

    找矿求突破 基础在先行——沈阳地质调查中心基础地质...

    陆相火山岩地区铜金成矿系统的发现与评价是目前矿床学领域最为重要的科学技术难题之一。我国陆相火山岩在青藏高原、天山-阿勒泰、大兴安岭、东南沿海等地区广泛分布,涵盖了从晚古生代到新生代的不同地质时期,经历多期俯冲碰撞作用,具有形成大型-超大型斑岩-浅成低温热液型铜金矿床的重要潜力。

    2023-2024年,中国地质科学院矿产资源研究所承担的新一轮找矿突破战略行动项目“铜金锑紧缺战略性矿产调查与潜力评价”,对那曲当若雍错西地区早白垩世则弄群和阿里革吉地区中新统火山岩中的铜矿化异常开展短波红外光谱学、水系沉积物地球化学、土壤地球化学、碎屑矿物学、蚀变矿物化学、高精度大功率物探等研究与探测,经钻探验证,取得突破性找矿进展。

    一是发现带内首个中新世高硫化浅成低温热液型铜(金、银)矿。新发现芒拉铜(金、银)矿,首孔揭露铜矿体累计视厚度137米,平均品位0.46%,伴生金品位0.06g/t,银品位2.04g/t;其中主矿体视厚度50米,铜品位为0.71%,伴生金和银品位为0.13g/t和2.94g/t。矿区内明矾石、地开石、叶蜡石等蚀变矿物以及硫砷铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿、黄铜矿、黝铜矿和斑铜矿等金属矿物的产出,揭示了芒拉铜(金、银)矿具有高硫化浅成低温热液成矿作用的特征,是青藏高原首例中新世该类型矿床。钻探验证和矿物学研究表明,芒拉铜(金、银)矿深部逐步揭露了强烈的黄铁绢英岩化蚀变和细脉-浸染状黄铜矿、斑铜矿、辉钼矿矿化,表明深部已过渡为典型的斑岩型矿体,保存了完整的斑岩-高硫化浅成低温热液成矿系统。年代学、岩石学和动力学背景研究揭示,该矿床可与冈底斯中-东段的“碰撞型”铜多金属矿带相连,表明冈底斯中新世斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜矿带东西向延伸超过一千公里。 

    图1 藏西北陆相火山岩区芒拉铜(金、银)矿典型蚀变和矿化照片

    二是在冈底斯中段陆相火山岩区发现西藏首例早白垩世高硫化浅成低温热液型金矿,也是藏北首个高品位岩金矿。在冈底斯中段当若雍错西地区流纹质角砾熔岩之中发现3条金铜矿(化)体,其中Au-II金矿带长300~1 000 m, 首孔见矿厚度55米,平均品位17.97 g/t,取得找矿重大突破。确定了冈底斯中段陆相火山岩区高品位岩金矿的地质特征。发现金矿成矿物质主要来源于则弄群火山岩,金属矿物组合主要以黝铜矿、砷黝铜矿及铁砷黝铜矿等黝铜矿族矿物为主此外发育辉硒铋矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、铅矾、自然金、硒银矿等。以高岭石化、叶腊石化、绢云母化组成泥化蚀变为主要识别标志,矿化特征和蚀变组合与高硫化浅成低温热液型金矿床一致,且深部和外围具有形成斑岩铜矿的较大潜力。

    采用岩性-岩相-火山构造三重填图法对则弄群陆相火山岩进行填图,确定了火山活动中心、火山机构类型、火山演化特点等,共识别出8个火山机构,深入研究了陆相火山盆地形成和演化规律,提出火山熔岩/碎屑岩、斑岩、隐爆角砾岩是在陆相火山岩区寻找斑岩-浅成低温热液铜金矿床的重要岩石类型。提交了H45E0050011(鑫龙幅) 成矿规律图和矿产预测图,中国地质调查局首届全国固体矿产地质调查优秀图件展评中,被遴选为特优图幅(全国共5幅)。 

    图2 H45E0050011(鑫龙幅)成矿规律图

    三是明确了青藏高原斑岩-矽卡岩-浅成低温热液型矿床的找矿方向。将西藏班公湖-怒江成矿带、冈底斯成矿带的陆相火山区做为寻找世界级浅成低温热型铜金矿床新的勘查方向,提出狮泉河-革吉-措勤-尼玛一带存在一条斑岩型-矽卡岩型-浅成低温热液型铜金成矿带,明确了美日切错组、去申拉组、则弄群、林子宗群等陆相火山岩区具有发现斑岩-浅成低温热液型铜金成矿系统的重要潜力。

    冈底斯成矿带一直是大陆碰撞带斑岩型铜多金属矿床的典型代表,随着早白垩世鑫龙、中新世芒拉铜金矿的发现,表明青藏高原强烈隆升剥蚀区可保存浅部的浅成低温热液矿床,显示藏西北陆相火山岩区具有寻找斑岩-高硫化浅成低温热液铜金矿床的巨大潜力,不仅将冈底斯中新世斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜矿带向西延伸了近千km, 而且开辟了陆相火山岩区寻找中生代俯冲型和新生代碰撞型斑岩-浅成低温热液型铜金矿的新方向。

    四是初步建立了多元信息综合勘查模型。团队对地物化遥等传统勘查方法进行联合应用和改进,并创新应用勘查指针矿物学、高光谱遥感和非线性分析预测等技术,实现了“绿色、经济、高效”的靶区筛选和矿体定位方法。通过上述传统勘查方法和新型勘查技术的融合,创建了适合藏西北高海拔、强剥蚀、深覆盖地区的多元信息综合勘查模型,为今后陆相火山岩区的铜金矿产勘查工作提供了重要科技支撑。 

    该发现主要由中国地质调查局新一轮找矿突破战略行动项目、国家自然科学基金、自然资源部新一轮找矿突破战略行动科技支撑项目、中国地质科学院基本科研业务费项目等联合资助。

    1-珠勒—芒拉 2-朱诺 3-北姆朗 4-雄村 5-吉如 6-普桑果 7-白容 8-汤巴拉 9-彭岗 10-冲江 11-厅宫 12-岗讲 13-总训 14-达布 15-拉抗俄 16-程巴 17-巨龙 18-知不拉 19-甲玛 20-邦铺 21-克鲁 22-拖浪拉 23-努日 24-冲木达 25-夏马日 26-沙让 27-汤不拉 28-吹败子

    图3 冈底斯斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜多金属成矿带地质简图

     

     

     
     
    藏西北陆相火山岩区铜金找矿取得突破性进展

    2023年度自然资源科学技术奖评审结果近日揭晓,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)以第一完成单位的《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》和《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》项目获自然资源科技进步奖一等奖,《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》项目获自然资源科技进步奖(找矿奖)一等奖,王春连研究员和赵正研究员获青年科技奖。

    《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》项目围绕“深部成矿空间三维结构重建机制”和“深部矿化定位机制及深部预测途径”等关键科学问题的深度剖析和刻苦攻关,取得了理论、技术、系统平台及找矿突破成果。一是首次提出了找矿模型-三维建模-定量预测的三元大数据深部矿产资源预测理论体系,为我国矿集区3000米以浅大深度矿产预测工作提供理论支撑。二是创新研发了地质文本大数据找矿模型挖掘、多尺度分层立体三维建模、大深度成矿构造与物化探响应特征智能提取等新技术,突破了深部成矿空间三维结构重建以及矿化空间定位等关键技术瓶颈。三是研制了一套具有完全自主知识产权的软件平台系统,填补了我国深部矿产预测信息化、智能化领域的空白,打破了我国矿产资源预测评价软件卡脖子技术壁垒。通过上述理论、技术、平台等创新,在山东焦家、甘肃早子沟等6个示范区分别预测金潜在资源4960余吨、铜潜在资源4972万吨、锰潜在资源4.17亿吨,拉动社会投资数亿元,取得了显著的社会经济效益,也为全国深部“第二成矿空间”找矿提供思路与技术支持。2022年以来,该成果已在全国范围推广使用,在内蒙古、河南、山东等地区重要矿山取得了新的找矿成果,潜在经济效益千亿元。

    图1 《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》获奖证书

    《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》是国家重点研发计划与基础性公益性地调项目紧密结合的典范,是我国21世纪以来锂等稀有金属成矿理论、勘查技术与找矿成果的集中体现。一是首次将锂作为能源金属矿产并提出了大型锂能源金属矿产基地综合调查评价的技术要求、工作指南、关键技术和指标体系,为战略性矿产基地调查评价树立样板。二是系统总结了我国锂、铍成矿规律,全国划分12个锂矿带和7个铍矿带,首次提出松潘-甘孜与西昆仑组成一巨型锂成矿带;在四川、新疆、湘鄂赣等地提交一批新区新类型新层系的锂等稀有金属远景区靶区,奠定新一轮找矿突破战略行动的基础。三是创建“多旋回深循环内外生一体化”成矿理论,构建“五层楼+地下室层脉组合”勘查模型,指导找矿成效显著;四是研发出“空天地一体化”锂矿找矿勘查技术方法体系,包括高光谱遥感找锂矿、三定两参填图、高原绿色钻探、生物找矿、含锂地质体多参数识别标志及“以锂找锂”等,破解厚覆盖、露头差及深切割地区找矿瓶颈。在四川甲基卡等地实现找矿持续突破,带钻验证氧化锂资源量149.46万吨(10万吨为大型),潜在价值巨大,部分成果已通过招拍挂出让探矿权实现成果转化。

    图2 《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》获奖证书

    《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》项目以大兴安岭地区的陆内成矿作用为研究核心,围绕“新生地壳再造过程中的构造-岩浆活动与巨量金属富集机理”这一关键科学问题,在重大地质事件与陆内成矿作用关系、陆内成矿系统的形成机制与控制因素、陆内成矿系统的找矿技术方法体系与成矿预测等方面,均取得了重要进展。研究揭示:大兴安岭地区晚中生代金属爆发性巨量堆积成矿与区域性岩石圈伸展减薄有关;超大陆旋回背景下俯冲板片断离、软流圈物质上涌和岩石圈拆沉是大兴安岭地区晚中生代金属巨量堆积成矿的关键;新生地壳再造过程中的陆内成矿作用既能形成锡钨钼矿也能形成铜矿;新生地壳再造过程中的陆内成矿作用不具成矿继承性;微陆块是造成新生地壳再造过程中陆内成矿作用具有区域差异性的主要原因。相关研究成果在国内外重要学术期刊公开发表并得以推广交流。该项目建立了新生地壳再造过程中锡钨铜铅锌银成矿系统的“三位一体”找矿预测综合地质模型,以及基于不同尺度地质和物化探数据联合反演的找矿技术方法体系,找矿成果显著。

    图3《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》获奖证书

    青年科技奖获得者王春连研究员一直工作在科研找矿一线,近年来,主持包括国家重点研发计划项目、中国地质大调查项目、国家自然科学基金重点项目在内30个项目的研究工作,依托于其所负责项目的实施,该同志取得了十分重要的找矿和成矿理论研究成果,并且得到了相关同行的高度认可。他在非金属矿产、沉积学、古气候学等方面取得了突出的研究和找矿成果。先后以第一/通讯作者发表论文100余篇,大部分发表在专业领域重要杂志《Earth and Planetary Science Letters》《Journal of Hydrology》《Global and Planetary Change》《Ore Geology Reviews》《Marine and Petroleum Geology》《Sedimentary Geology》《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》《Scientific Reports》《Acta Geologica Sinica (English Edition)》《Applied Geochemistry》《地质学报》《中国地质》《岩石矿物学杂志》《地球学报》《地球科学》等刊物上。

    图4 王春连研究员获奖证书

    青年科技奖获得者赵正研究员正十余年来坚守野外和科研一线,从事华南地区钨多金属矿产的成矿规律与成矿预测研究,主要成果体现在三个阶段:第一阶段,参与国家深部探测技术与实验研究专项,负责南岭3000m科学钻探的现场精细编录和研究:建立了矿集区科学钻探精细编录方法,构建了南岭-武夷结合部W与AgAu-Pb-Zn复合成矿模式,明确了华南东部燕山期“第二找矿空间”,提出了深部找矿方向。第二阶段,负责部公益性行业科研专项-南岭九龙脑矿田成矿规律与深部找矿示范课题,厘定了多期花岗质岩浆演化与W-Sn-U-Nb-Ta-REE-Pb-Zn-Ag富集关系,建立了适用于华南花岗岩区矿田矿集区尺度的“九龙脑成矿模式”,优化了不同类型钨锡多金属矿体深部勘查技术方法,开展了深部找矿示范—增储优质黑钨矿资源量达大型规模。第三阶段,负责执行“十三五”国家重点研发计划-南岭崇义—会昌矿集区三维综合探测与深部成矿预测课题,提出了华南东部中生代矿床成矿系列叠加成矿模式及成矿动力学模型:建立了“花岗岩类相关钨多金属成矿模式”,淘锡坑式钨矿、牛形坝式银金矿和岩背式锡矿等15个矿床式,建立了相应类型矿床的勘查标识体系,实施了深部成矿预测和勘查示范,效果显著。

     

    图5 赵正研究员获奖证书

    本次自然资源科学技术奖共授奖176项,其中一等奖27项,青年科技奖39项。

    资源所获2023年度自然资源科学技术奖一等奖3项,青年...

    近日,中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心(以下简称“昆明中心”)滇中楚雄云龙镇等4幅1∶5万区域地质调查(以下简称“楚雄区调”)项目顺利通过野外验收,获得总体优秀,图幅两优两良的成绩。

    楚雄区调项目于2022年启动实施,昆明中心高度重视此项工作,抽选技术骨干组建项目组,严密组织,充分收集地、化、物、遥等前期资料,多次组织行业专家审查论证实施方案和开展技术培训。项目实施过程中,昆明中心开展月度通报、年中质量检查、年度野外验收以及三级质量检查工作,为项目运行提供强有力的组织保障。

    项目主要目标是系统建立调查区地质格架、研究恐龙生存环境和埋藏学机制、调查研究区新生代地质演化与地形地貌气候环境和自然资源演变之间的耦合关系、为楚雄盆地油气勘探提供基础资料支撑。项目工作区红层广布,地层岩性多为陆源碎屑岩,存在沉积相复杂多变,标志层较少,且风化强烈等诸多客观技术难题。项目组齐心协力、攻坚克难,逐一理清思路和工作方法,啃下了一个又一个“硬骨头”,以顽强的意志、扎实的技术和高度的责任感长期奋战在野外一线,保障项目进度与质量安全齐头并进。

    项目资料丰富,成果丰硕。项目前后投入15名技术调查人员,历经三年时间,完成1∶5万地质调查填图1880平方千米,实测剖面79.5千米,地质浅钻364.8米。一是建立调查区地层序列,其中将原禄丰群解体为5个组级岩石地层单位;二是对部分地层时代重新厘定,如将原禄丰组时代厘定为晚三叠世-早侏罗世;三是对晚三叠世楚雄盆地东部进行调查研究,划分出3个沉积旋回,提出沉积物源主要来自康滇古陆,晚期兼有哀牢山构造带沉积物源介入的认识;四是新发现恐龙化石点1处,首次发现保存完整的禄丰龙腹膜肋化石,提出气候极端事件引发的沉积环境突变是该处恐龙化石快速埋藏保存的成因;五是建立调查区构造格架,初步划分构造期次,查明调查区绿汁江断裂带以及楚雄-南华断裂带的构造组合样式及其物质组成;六是在前寒武纪地质体中识别出4期岩浆记录,在楚雄盆地新发现煌斑岩1处,为前寒武纪地质体解体划分以及楚雄-南华断裂活动提供关键证据;七是新发现矿化点11处,其中铜矿化点8处,锰矿化点1处,砷矿化点1处,石英砂岩矿化点1处,石材线索2处。

    楚雄区调项目在调查内容、工作方法等方面都有较大的突破,项目的顺利验收展现了昆明中心基础地质调查队伍的专业素养和扎实作风,下一步,昆明中心将不断提升区域地质调查成果质量和水平,探索创新工作方法,为区域地质科学研究的深入发展提供有力支撑。

    历经三年!昆明中心这个中生代红层区调项目取得丰硕成果...

    近日,中国矿产地质志办公室组织专家在对《中国矿产地质志·铅锌矿卷》《中国矿产地质志·建材非金属矿卷》《中国矿产地质志·宝玉石矿卷》成果进行了评审验收。三部志书成果均以优秀的成绩通过评审。

    《中国矿产地质志·铅锌矿卷》由中国地质科学院矿产资源研究所组织,历时七年完成。志书除前言及结语外,分上、中、下三篇,共十七章,并附中国铅锌矿成矿规律图(1∶500万)及其说明书。志书全面系统搜集了中国已发现的2000多处铅锌矿床的勘查、开发利用和研究成果资料,总结了中国铅锌矿床的发现、勘查评价及勘查技术方法、研究及开发利用史;系统梳理了中国铅锌矿床的类型,首次提出并建立了中国铅锌矿床的“主岩+成因”综合分类体系;分大区系统研编了120多个典型矿床,总结了矿区地质、矿床地质、矿床成因、成矿模式、找矿标志及找矿方向;深入总结和论述了中国铅锌矿床时空分布规律,从成矿域、成矿省和成矿区带三个尺度,论述了中国铅锌矿床的时空分布和主要成矿特征;指出中国铅锌成矿具多期性,可划分为太古宙、元古宙、早古生代、晚古生代、中生代和新生代,其中中生代最为重要,其次为古生代;首次厘定了铅锌矿床的成矿系列、亚系列和矿床式,构筑了具有叠生特色的中国铅锌矿床区域成矿谱系图;总结了中国铅锌矿床勘查技术方法和勘查模型,分析了中国铅锌矿资源保障程度和资源潜力,指出了找矿前景及找矿方向和建议,探讨了铅锌在新兴产业中的应用及发展趋势。

    《中国矿产地质志·建材非金属矿卷》由中国建筑材料工业地质勘查中心(中国非金属矿工业有限公司)组织,历时12年完成,凝聚了陶维屏、蔡克勤、章少华、陈正国、杨刚等三代建材人的心血。志书除前言及结语外,分上下两篇60余章,涵盖了80多种建材非金属矿产,总结了建材非金属矿产的总体资源概况,记述了重要建材非金属矿产的勘查历史、开发利用现状、资源禀赋特征及其在世界上的地位;首次厘定出中国建材非金属矿产12种矿床成因类型,建立了主要矿床类型的成矿模式,记述了建材非金属矿产典型矿床的区域成矿背景、矿区地质、矿体特征、矿床成因等特征;划分了建材非金属矿的Ⅲ级成矿区带和矿集区,总结了建材非金属矿含矿建造和矿床的时空分布规律,结合大地构造演化,按太古宙、元古宙、早古生代、晚古生代、中生代、新生代6个时段厘定了与建材非金属矿有关的矿床成矿系列、亚系列,探讨了建材非金属矿与大地构造演化的关系;分析了中国建材非金属矿的资源保障程度,提出了优势、紧缺、供需平衡建材非金属矿产名单,开展了成矿预测,圈定了成矿远景区,分析了资源潜力,指出了找矿方向;首次编制了涵盖我国重要建材非金属矿产地的《中国建材非金属矿成矿规律图(1∶5000000)》及其说明书。

    《中国矿产地质志·宝玉石矿卷》由中国地质科学院矿产资源研究所组织完成,邹天人研究员任主编,志书凝聚了邹天人研究员毕生的宝玉石调查研究成果,并全面系统搜集了全国80余种宝玉石矿产地的勘查和科研成果资料,总结了中国宝玉石矿的发现、勘查、研究和开发利用史、资源的禀赋特征、矿床类型等;分别记述了中国宝石和玉石矿床的大地构造环境、地质特征、形成条件、矿体形态及分布、矿石的矿物成分和化学成分、矿物共生组合特征、成矿物质来源、矿床成因及找矿标志等,全面反映了我国不同宝玉石矿的成矿特征;系统总结了成矿规律,划分了宝玉石成矿带,厘定了宝玉石矿床成矿系列,初步建立了宝玉石矿床成矿谱系,深入研究了宝玉石矿产的找矿标志、分析了宝玉石资源潜力及找矿前景。

    三部志书均实现了我国已发现铅锌矿、建材非金属矿和宝玉石矿的矿产地全覆盖,全面反映了各矿种的资源全貌和成矿规律,均为各矿种第一部专业性矿产资源领域的专业志书,具有里程碑意义,不仅丰富了典型矿床的研究内容,提升了区域成矿规律研究水平;还为地质找矿勘查及开发利用、地质教育及科学研究提供了基础资料和科学依据,为促进相关矿种产业的健康和高质量发展提供科技支撑。 

    评审会现场

    《中国矿产地质志·铅锌矿卷》《建材非金属矿卷》《...

    日前,中国地质调查局沈阳地质调查中心编著的《中国东北部及邻区地质图(1:2500000)及说明书》由中国地质大学出版社正式出版发行。该大型图件及专著是一部以地球系统科学、旋回演化论及全球动力学思想为指导编制的东北亚地区综合研究类成果,是沈阳地质调查中心近年来取得的一项重要科研成果,并受到了中国科学院院士任纪舜的高度评价。

    该大型图件地理上跨中国、蒙古国、俄罗斯、朝鲜、韩国5个国家,编图范围西起贝加尔湖,东到萨哈林岛(库页岛),北起尚塔尔岛,南至渤海湾;地质上经历了古亚洲洋和太平洋两大构造域的叠加演化过程,地质构造极其复杂。该专著以区域不整合界面为主要依据,以超大陆的聚合与裂解为主线,梳理和建立了整个古亚洲构造域东段和太平洋构造域北段的地层-岩浆-变质-构造格架,系统总结了区域构造演化历史。总结了中国东北部及邻区中生代活动大陆边缘构造格架主体特点,探讨了“燕山运动”大地构造属性及幕次划分;梳理了中国东北部及邻区前中生代不同构造单元的地质特征,从全球超大陆旋回的角度描述了区域构造演化过程;开展了专题综合研究,并提出了东北亚地区大地构造格架一些新的认识。它是中国东北部及邻区最新的一部区域地质构造研究的总结性著作,具有重要的科学意义和实用价值。

    该成果为东北亚地区基础地质科学问题的深入研究,为国土空间规划、自然资源管理以及重大工程建设提供快捷有效的基础地质信息,并填补了东北亚地区地质图数据库体系的空白,为地质大数据、“地质云”建设和社会化服务提供基础数据支撑。

     

     
     
    《中国东北部及邻区地质图(1∶2 500 000)及说明书...

    近期,中国地质调查局武汉地质调查中心(以下简称“武汉地调中心”)在南岭大义山地区锡矿研究的取得新进展。

    南岭成矿带是我国重要的稀有金属矿产地。钨锡、区内中生代钨锡多金属成矿作用与同时代广泛分布的花岗岩类的密切成因联系,一直是国内外地质学家研究的热点。大义山岩体是南岭成矿带重要的成锡花岗岩体之一,在其成岩时代、岩石成因类型、锡多金属矿化与不同期次花岗岩的对应关系等方面还存在不同认识。大平锡多金属矿为武汉地调中心在大义山地区新发现的中型规模矿产地,其成矿与高分异花岗岩关系密切,相关研究为回答上述问题提供了新的选择。

    武汉地调中心联合辽宁师范大学等单位对大义山岩体及大平锡多金属矿床开展了详细的野外地质调查及岩石学、地球化学年代学研究,取得以下认识:(1)2件中细粒斑状(含电气石)二云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄为153.2±0.9Ma、152.3±1.0Ma,为大义山岩体第五期岩浆活动的产物;矽卡岩型、云英岩型锡矿石锡石U-Pb年龄分别为153.4±3.6Ma 和150.22±0.37Ma,成岩、成矿年龄在误差范围内一致,均属于燕山早期。(2)高精度成岩、成矿年代学结果显示大义山地区成矿作用与岩体第三、五期有关;猫仔山、大顺窿锡矿可能发生了多期叠加成矿。(3)提出大义山岩体源自中元古代基性岩和变沉积岩源区混合,且以后者为主,源岩从地幔储库中脱离的时间为中元古代。(4)结合岩相学、岩石地球化学及对比分析,确定大义山岩体属高分异A型花岗岩,形成于太平洋板块俯冲有关的陆内局部伸展环境。(5)构建了大平锡多金属矿成矿模型,助推区内稀有金属矿产找矿勘查。

    相关成果以“Tin-polymetallic mineralization and granitic rocks in the Nanling daping mining area_ Geochemical and geochronological constraints”为题在线发表于国际知名地学期刊《Ore Geology Reviews》。

    图 1 大义山地区代表性锡矿床成岩、成矿年龄统计图

    图2  大平锡多金属矿成矿模式图

     
    武汉地调中心在南岭大义山地区锡矿研究取得新进展

    摘要:揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境,在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩,桐柏志留纪超高温变质作用可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,并在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点。同时,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分。

    1.项目概况

    “重大构造事件与成矿制约”项目隶属于“关键地质问题综合调查”工程,包括5个子项目:“秦岭一大别造山带构造事件调查及1:5万填图试点”、“兴蒙造山带关键地区构造格架及廊带地质调查”、 “秦祁昆结合部构造事件调查及增生杂岩专题填图试点”、“华南造山带基底地质调查及1:5万填图试点”和“东天山沙泉子幅和狼山儿驼庙幅1:5万填图试点”。

    2.成果简介

    2014年取得的研究成果与进展如下:

    (1)揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境。研究表明,结合部二叠系自北 向南表现为一套潮间一潮下带、陆缘斜坡相沉积组合,自东向西表现为三角洲、滨海相和陆缘斜坡相沉积组合。三叠系具有自北向南水体逐渐加深且沉积中心向南迁移的特征。古水流分析表明,研究区内三叠系碎屑物主要来自于北侧。 揭示出秦祁昆结合部蛇绿混杂岩的岩石组合特征,天峻南山蛇绿混杂岩主要是由橄榄岩、枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、灰岩、泥岩、粉砂岩共同构成,与上覆二叠系碎屑流沉积为不整合接触; 拉脊山六台水库一带蛇绿混杂岩主要由枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、蛇纹岩共同组成,与上覆志留系河流三角洲相沉积之间为不整合接触。提出泥盆纪一三叠纪秦祁昆结合部火山-岩浆-沉积作用形成于活动大陆边缘,是特提斯洋向北持续发生俯冲-增生造山作用的结果 (图1)。

    (1)在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩。由泥质麻粒岩与大理岩、钙硅酸盐岩和片麻岩组成的变质表壳岩,以透镜体的形式产于经历了三叠纪超高压变质的新元古代正片麻岩中。泥质麻粒岩由石榴子石、矽线石、斜长石、钾长石、反条纹长石、石英、黑云母、白云母和金红石组成,麻粒岩峰期变质的温度和压力条件约为940°C和1.2GPa。锆石U-Pb定年结果给出了1845Ma的207Pb/206Pb年龄加权平均值。结合其他研究结果推 测,扬子板块北缘经历了古元古代的增生造山作用。在桐柏造山带中发现含假蓝宝石的基性麻粒岩(图2),通过锆 石U-Pb年龄、岩石学和相平衡模拟研究,确定桐柏麻粒岩经历了志留纪超高温变质作用,峰期温压条件为大于20C和8~10kbar。具有逆时针的P-T演化轨迹,变质时代为440~415Ma。桐柏志留纪超高温变质作用,可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。

    (3)完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,发现桐柏杂岩体中的早期南北向拉伸线理和深熔作用,提出桐柏变 质-深熔地体的三维结构,在高压榴辉岩带与蓝片岩带之间韧性剪切带的糜棱岩中获得3组锆石年龄,分别为2400Ma、 2000Ma和1800Ma。

    (2)在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点(图3 ),重新厘定了叠布斯格组岩石组成,填制出系列新生代大型逆冲断层、右行断裂和正断裂,揭示出白垩纪低角度拆离断层及上盘白垩纪拆离红盆,华北板块与阿拉善地块的边 界断裂。在叠布斯格杂岩中识别出3期褶皱,分别对应早古生代华北与阿拉善地块的拼贴、晚古生代古亚洲洋关闭和三叠纪左行走滑3个阶段。

    (3)兴蒙造山带关键地区构造格架与廊带地质调查取得重要进展,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分,提出 了新的构造单元划分方案。在西拉木伦河附近识别出三叠纪与碰撞相关的花岗岩,进一步限定西伯利亚和中朝古陆的 碰撞造山过程。

    (4)在东天山和北山发现一系列前寒武纪岩石(0.9 Ga和1.4 Ga),揭示出中亚造山带中古老地壳的形成和演化历
    史。在敦煌地块发现约440 Ma的高压基性麻粒岩,表明北山与塔里木板块在早古生代发生了碰撞造山。在塔里木板块 北缘(博斯腾湖南)发现约800Ma的高压麻粒岩,其很可能形成在塔里木板块与Rodinia超大陆的碰撞造山过程中。

    (5)研究表明,华夏地块古元古代基底曾经遭受麻粒岩相变质改造,具有顺时针样式P-T轨迹,经历1.93Ga和 1.87Ga两期构造热事件,存在古元古代末期的紫苏花岗岩。

    3.成果意义

    (1 )西秦岭楔晚古生代一中三叠世 活动大陆边缘的确定为中国南、北两大板块构造体质转换和秦岭、祁连、昆仑 造山带相互耦合过程研究提供了直接证据,同时将指导该区的地质找矿工作。

    (2)在苏鲁超高压变质带识别出古元古代超高温泥质麻粒岩,为苏鲁造山带及扬子板块北缘古元古代的构造演化 历史提供了制约。桐柏造山带秦岭群中含假蓝宝石基性麻粒岩的发现确定其经历了志留纪超高温变质作用,为秦岭-大别造山带早古生代的构造演化提供了制约。同时,也表明超高温变质作用可能比传统认识中的更为普遍。

    (3)桐柏变质-深熔地体三维结构的研究,将该造山带的岩浆和变质事件从早中生代碰撞造山到晚中生代伸展隆升 的演化连接起来,使人们更深人认识地壳深熔作用在造山带演化过程中的作用和重要性。

    (4)狼山地区古生代以来多期构造事件是阿拉善地块和华北板块之间受不同构造域影响的直接结果,同时也反映 了阿拉善和华北边界的位置和性质。

    (5)东天山-北山一系列前寒武纪岩石和敦煌地块约440Ma的高压基性麻粒岩的发现表明,东天山-北山造山带中的古老微陆块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通,这为揭示中亚造山带南部的构造演化和古老微陆块的起源提供了重要制约。

    (6 )华夏地块古元古代岩浆及变质事件的识别,为理解华夏地块基底生长与再造过程提供了地质依据。基底韧性 剪切带的几何学和运动学,是理解华南中生代陆内变形样式的关键,并为建立华南中生代陆内造山与南北陆缘板块碰 撞或古太平洋板块俯冲的动力学关系提供了约束。(中国地质科学院地质研究所 张泽明 张进 闫臻 周喜文 贺振宇 刘建峰 李建华 梁凤华 向华供稿)


    华南、中央和北方造山带研究取得重要成果

         由浙江自然博物馆和宜州化石馆提供研究标本,地质研究所吕君昌博士为首的研究小组最近发现了在翼龙演化史研究上具有重要意义的翼龙:达尔文翼龙 (Darwinopterus) (图1)。达尔文翼龙是既具有进步类型(翼手龙类)的头骨和颈椎特征,又有原始类群(喙嘴龙类)的特征:长的尾部及足部 的第5趾具有两个长的趾节,这一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。该研究成果发表于10月14日在世界著名科技刊物英国伦敦《皇家学 会会报,B辑:生物科学》(Proceedings of the Royal Society Series B)上。适逢今年为英国博物学家、进化论 奠基者达尔文(1809-1882)诞辰200周年和他的《物种起源》发表150周年,特命名为模块达尔文翼龙以纪念这两大重要事件。

     图1a 达尔文翼龙的照片

        翼龙是一类飞行爬行动物, 是中生代的空中主宰者,它们与同时代的陆地霸王——恐龙类几乎同时产生于晚三叠世末期 (约2.23亿年), 且开始适应于空中生活, 早于已知最早的鸟类-始祖鸟约7千5百万年,是地球历史上最早克服地球吸引力的脊椎动物。它们在地球上生活了将近6千5百万年前的白垩纪末期。而后来的飞行脊椎动物如鸟类和蝙蝠, 它们的出现都比翼龙类晚得多。古生物学家长期以来公认有两组不同类型的翼龙(图2): 长尾的原始类型和它们的后代——短尾的进步类型,其中的一些进步类型可达到巨型,两翼展宽可达10米以上。这两种类型之间存在大的、在达尔文时代就发现的演化空白,直到现在新标本的发现,才填补这一空白。

        达尔文翼龙是目前发现的唯一的处于长尾的原始喙嘴龙类和进步的、短尾的翼手龙类之间的过渡类型。它的头部和颈椎构造(头骨上鼻孔和眶前孔愈合一起形成大的鼻眶前孔,颈椎具有不发育的颈肋等)(图3)体现进步类群-翼手龙类的特征,而身体的其它部分与喙嘴龙的一样:比如长的尾部和第5脚趾具有两个长的趾节等。

        达尔文翼龙发现于大约1.6亿年的中侏罗世地层中,比著名、最早的鸟类-始祖鸟还要早大约1千万年。在这一时期发现的具有进步和原始特征的奇异组合的达尔文翼龙展示了许多关于进步翼龙类从它们原始祖先演化方面的信息。首先,这一变化非常迅速,且集中短期之内。其次,形成重要结构整个群体特征(一些研究学者称之为模块),比 如头部、颈部或者尾部的特征,看起来是一起演化的。但是达尔文翼龙显示这些模块却不是同时变化。首先头部和颈部变化,紧接着是身体,两翼,尾部,腿部,最 后才是足部。这似乎看起来自然选择作用于整个模块并使其变化,而不是通常所希望的只是对单个特征比如吻部的形状,或者牙齿的形态等起作用。

        达尔文翼龙的尖锐而长的牙齿显示它是肉食性动物,而其骨骼结构又显示它几乎肯定地在空中掠食(它在陆地上动作很缓慢,笨拙,表现在长的尾部和脚上第5趾有两节长的趾节等), 但是其牙齿不像其它翼龙那样吃鱼或者昆虫。它们同时代的会飞行动物,包括不同种类的翼龙,小的、滑翔的哺乳动物-翔兽以及鸽子大小食肉恐龙,比如近鸟龙(图4),它 们与达尔文发现于同一层位,因而很可能成为达尔文翼龙的食物。虽然我们对带羽毛的恐龙的真正飞行能力仍然不清楚,但是它们可能仅限于滑翔或者简单的振翅飞 翔和滑翔组合。因而,它们在空中的灵活性要比达尔文翼龙差的多。达尔文翼龙可能用它的长有具有尖锐牙齿的上下颌,不是在空中,就是当它快速掠过树枝或树叶 时抓住它的食物,非常类似于现在的蝙蝠从树和灌木丛间掠食昆虫。

        研究小组希望通过大量的工作来证实模块化演化的观点,但是如果它证明是真实的,那么它将有助于解释不仅仅是原始的喙嘴龙类是如何演化成更进步的翼手龙类,而且我们所知的快速、大尺度演化的动植物等其它许多例子也可能这样发生。恐龙绝灭之后的哺乳动物的异常辐射演化只是其中的例子之一。

        非常遗憾的是,我们周围所见到的导致许多生物多样性的这些事件很少有化石记录。达尔文敏锐地意识这一点,如他在物种起源中指出的,期望有一天发现的化石可 以填补这些空白。而达尔文翼龙的发现,在翼龙的演化方面,正好弥补了这一空白。这一发现虽然只是一小步,但却是很重要的一步。它为非常规和有争议的翼龙演 化模式首次提供明确的证据。在翼龙演化史研究上,具有突破性意义。因此,西方许多媒体比如科学日报(Science Daily),生命科学(Live Science)以及自然(Nature)的研究要闻(Resaerch Highlights)版都做了不同程度的报道。

        参加研究的人员有吕君昌博士(第一作者,地质所),大卫安文博士(英国莱斯特大学),金幸生博士(浙江自然博物馆),柳永清及季强研究员(地质所)。本研究由973项目和所长基金共同资助。

     参考文献:

    吕君昌,姬书安,袁崇禧,季强. 2006. 中国的翼龙类化石。地质出版社,北京 Pp147.

    Lü, J., Unwin, D. M., Jin, X., Liu, Y. and Ji, Q. 2009. Evidence for modular evolution in a long-tailed pterosaur with a pterodactyloid skull. Proceedings of the Royal Society B: doi:10.1098/rspb.2009.1603 (online)  

    翼龙研究获突破性进展
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