关于地质科学研究的若干思考与实例.ppt

关于地质学研究若干思考与实例与中大地科系研究生交流,南京大学地科系周新民E-mailxuezhouM137705071262010511/12,中山大学地球科学系讲座3,两广地质调查所1927-1950纪念碑,孙中山先生在此发表“立志要做大事，不可要做大官”著名演讲_1923年,地质学研究中的人文精神以周口店北京人头盖骨和华南花岗岩研究为例小课题研究目标设定与“歪打正着”以花岗岩-火山岩接触关系糜棱岩形成过程与确定古岛弧最后一幕时限为例大课题研究思路的形成与修正过程以华南中生代花岗岩研究为例撰写基金申请书的书写技巧讨论,,,,,提纲,地质学研究中的人文精神以周口店北京人头盖骨华南花岗岩研究为例,翁文灏1889-1971与章鸿钊丁文江李四光一起被公认为中国地质科学四大奠基人之一初识和创建“燕山运动”最早研究中国花岗岩的先驱1926,李四光1889-1971苏州花岗岩雕像南大地科系楼前,黄汲清1904-1995最早1937-1945指出华南花岗岩的多时代性,1927年翁文灏代表中国地质调查所与美方北京协和医院达成书面协议①1928年起接受洛克菲勒基金会2.2万美元;②步达生负责开展周口店野外工作;③“一切标本归中国地调所所有,但人类学材料在不运出中国的前提下,由北京协和医院保管,以供研究之用。”④“一切研究成果在中国古生物志或中国地调所其他刊物,以及中国地质学会出版物上发表。”,地质学研究与人文精神,花岗岩类岩石是含石英的侵入岩含侵出岩而花岗质岩石其含义更广还包括相应喷出岩狭义花岗岩指碱性长石数量面积/体积≥或≈斜长石而石英约占矿物总量1/3的花岗岩类花岗岩类岩石约占我国大陆面积9％80余万km2分布于各种大地构造单元是大多数金属矿产的成矿母岩/母岩浆鉴此花岗岩类岩石是研究地壳发生演化成矿过程的重要对象,川西1997,花岗质岩石是水平岩层之外构成旅游自然景观唯一地质体,南岭花岗岩标本,,二云母花岗岩εNdt-10.6广东翁源下庄TDM1.76Ga,石榴石花岗岩εNdt-10.7江西大余西华山TDM1.8Ga,方钠正长岩εNdt0.1520广东从化石岭TDM0.956Ga,霓辉石正长岩εNdt3.23.5江西龙南塔背TDM0.7268Ga,富角闪石花岗闪长岩广东兴宁罗浮,糜棱岩化花岗岩广西猫儿山,＞95呈块状构造在伸展环境下取得置放空间少量/局部呈叶理状受糜棱岩化所致,上犹花岗岩γ3,跳马涧组D2t长石砂岩,徐克勤铜像在南大,“假花岗岩”古风化壳,第一个被发现被“假花岗岩”覆盖的是上犹花岗岩体加里东期发现人徐克勤等1957由此开拓了华南地质研究新局面,舒良树攝供,,花岗岩地质1,第二个被发现的被“假花岗岩”残存古风化壳其下花岗岩是S-型休宁岩体晋宁期,休宁砂岩Z2,休宁花岗岩,休宁岩体,休宁砂岩Z2,,,,,,休宁岩体皖南休宁县城北为堇青石石榴石花岗闪长岩33km2960Ma全岩Rb-Srn6εNdt≈0侵位深度约24km由中晚元古代玄武岩-沉积岩部分熔融形成研究于1958-1988,长石砂岩≈“假花岗岩”≈残存古风化壳,花岗岩地质2,中,Cd,上,Gt,休宁岩体位于皖南休宁县城北为堇青石石榴石花岗闪长岩33km2960Ma全岩Rb-Srn6εNdt≈0侵位深度约24km由中晚元古代玄武岩-沉积岩部分熔融形成研究于1958-1988,下,“假花岗岩”,-,,第二个被发现被“假花岗岩”残存古风化壳覆盖的花岗岩是S-型休宁岩体晋宁期,花岗岩地质2,Cd,残留Zir,Zir,BiFeTiOxide,小课题研究目标设定与“歪打正着”以花岗岩-火山岩接触关系糜棱岩形成过程确定古岛弧最后一幕时限为例,花岗岩与玄武岩两类岩石是怎样的接触关系浙江九皇堂,是玄武岩喷发不整合于花岗岩之上还是花岗岩侵入于玄武岩之中而且出现烘烤红边或是二者为断层接触,玄武岩,玄武岩,花岗岩,花岗岩,地质图上同一构造-岩浆活动形成的侵入岩与火山岩相邻接或野外实际观察显现二者相互接触则它们必为差异升降运动导致的断层接触关系该侵入体上升和其上物体机械侵蚀的规模在华南晚中生代往往超过3km晶洞花岗岩侵位深度或10km中深成岩体由此推断中国东南部晚中生代为4000m以上高山隔挡了东南季风造成当时武夷山以西半沙漠干旱和红层同时可以设想河流砂矿物在源区上是多么的复杂,差异升降运动导致同期侵入岩与火山岩处于同一平面,,,,糜棱岩与地震玻化岩糜棱岩是韧性变形的构造岩一般呈线形分布糜棱岩化是大颗粒变化为小颗粒和体量增大过程由此造就可能的储矿空间糜棱岩化过程经历变形-恢复-重结晶三阶段它充分表现于其特征矿物石英演变中地震玻化岩是地震诱发高速强磨擦-部分熔融-快速冷却的上地壳玻璃质“皮壳状”岩石或局部带是一种玄武玻璃,糜棱岩断面赣东北金山金矿矿部大门内,,,地震玻化岩甘孜-玉树断裂带上图面中灰色三角面断裂带NW走向断续沿展315km以上矩震级约为7.3-7.7最大同震左旋位移5.3m发生于185418661896年,,,,,,,,,,玻化岩,浙江龙泉汤泉南4km公路旁,浙江龙游之南78km公路处西侧白石岗采石坑,玻化长英质脉岩在超镁铁岩块之间脉宽不超过20cm,,,,,,,,,,,玻化岩,同一视域,玻化岩证据呈现粒间部分熔融-快速固化玻璃质带单偏光镜下呈淡灰绿色正交偏光镜下均质全消光未熔融的以石英为主也有长石最可能成因是浅层地震不是中深地壳糜梭岩化,,,,,,,,同一视域-,糜棱岩性质与观察,碎裂岩约地壳10km深度内新生矿物T/Tm0.5,糜棱岩的不均匀与选择性,矿物变形由易至难Q–Mica–F–Hb–Pyr,三阶段变形,韧性变形－恢复－重结晶,动态静态,原岩恢复,变质相矿物组合残留矿物,,,,,,,长英质构造岩类型成因,糜棱岩发育三阶段（以石英为例）,,,糜棱岩的多样性浙江诸暨江绍断裂带中央的标本为火成糜棱岩原岩辉长-闪长岩其周围8块为各异糜棱岩选择性糜棱岩化界面破裂流体辉长-闪长岩原岩糜棱岩,,,,,,从野外与镜下解读江绍断裂带糜棱岩形成与原岩,糜棱岩原岩恢复残留晶指示原岩性质残留斜长石残留斜长石残留黑云母具卡钠复合双晶具韵律环带构造沿{110}解理/破裂只形成于熔体介质中只形成于熔体介质中出溶板状铁钛氧化物,,,,,,,从野外与镜下解读江绍断裂带糜棱岩形成与原岩,白云母40Ar/39Ar年龄谱,青铝闪石40Ar/39Ar年龄谱,江西德兴西湾新元古代蛇绿岩套中的最后端员岩石糜棱岩化青铝闪石花岗岩定年及其反映的复杂历史,图面上768和799Ma值为糜棱岩化年龄大致相当于江南古岛弧造山最后的磨拉石盆地由骆家门组砾岩-虹赤村组砂岩和上墅组双峰式火山岩组成的上限;同期在江绍断裂有7个超镁铁-镁铁质缝合深成岩侵入年龄值为795888Ma。1076Ma值近似地代表青铝闪石钠长石花岗岩最初形成时代；223和267Ma反映了经受印支运动热扰动；1737和1883Ma显示着早元古代可能的洋壳存留信息。,地质实例2从Ar-Ar年龄谱解读江南古岛弧演化最后一幕,大课题研究思路的形成与修正过程以华南中生代花岗岩研究为例,华南中生代花岗岩成因讨论,2001年南大教师考察湘赣粤南岭花岗岩留念_在广东南雄盆地,当前华南地质的研究为什么不得不是壳-幔结合和表-深结合的综合研究晚中生代成矿带在哪里与地幔有关吗幔源岩浆底侵通道在哪里线形/面式超壳深断裂在哪里答案是要从大处着眼去注意2张图1晚中生代花岗岩-火山岩分布图2晚中生代花岗岩-火山岩Nd的TDM等值线图上,当前该如何研究华南地质,华南晚中生代花岗岩-火山岩Nd的TDM等值线图,,,,,,,,,,,,,C,C,B,B,A,A,据280个晚中生代花岗岩和流纹岩全岩Nd同位素数据确定三条Nd低TDM带①A-A十-杭带②B-B沿海带③C-C南岭带它们与华南晚中生代花岗岩-流纹岩-玄武岩分布的方向性一致低TDMNd值表明该类岩石是古老地壳物质与当时最年轻的来自幔源的玄武岩浆岩浆混合/同位素交换即壳幔相互作用的产物因此三条低值带代表超壳深断裂两个方向超壳大断裂是玄武岩浆底侵通道是I-/A-花岗岩双峰式岩浆活动和华南金属成矿活动最活跃地带,当前该如何研究华南地质,,,铝饱和指数ASI全岩Al2O3/CaONa2OK2O克分子,南诸广山东西两侧16个ASI1.1高铝花岗岩中12个含金属矿产,用ASI制图,,,,,华南花岗岩占华南大陆面积近1/3赋存着世界级规模金属矿产WSnU90年代以来国家对各种矿产提出新的迫切需求从而激发了我们再一次对它作综合基础研究的强烈愿望和热情研究的指导思想是将地壳-地幔之间相互作用作为探索华南花岗岩时空分布规律和成因的钥匙,晚中生代时限距今1.8-0.8亿年,华南晚中生代花岗岩新一轮研究1997-2005的必要性和指导思想,,,研究目标是重建华南晚中生代花岗岩-火山岩形成时的地质构造框架为在环太平洋成矿带华南地段找矿提供基础资料研究有关华南晚中生代花岗岩的4个基础地质问题1诱发花岗岩岩浆的热源2花岗岩形成空间3产生花岗岩岩浆的物源4花岗岩成因模型,研究目标与研究问题,,,,1959南岭队1979贵阳所1981南大1989陈毓川2002南大1966南大1980莫柱孙1984南大1989地矿部2007南大,1959年以来有关华南花岗岩10部著作,东亚卫照,华南中生代花岗岩-火山岩分布图新编1/250万2006,,,华南浙闽赣湘粤五省面积约78万km2花岗岩-火山岩约20.5万km2,研究工作的范围和对象,据孙涛2006,华南燕山晚期花岗岩分布图,华南中生代花岗岩分布图,据孙涛2006,华南燕山早期花岗岩分布图,华南燕山晚期花岗岩分布图,华南中生代花岗岩分布图,华南印支期花岗岩分布图,晚元古代晋宁期雪峰期扬子周边环形岛弧型花岗岩早古生代加里东期板内压扭性断裂熔融花岗岩早中生代印支期陆内浅层面式伸展减压熔融花岗岩晚中生代燕山期板内断裂熔融和活动陆缘在幔源玄武岩底侵下的两阶段花岗岩,华南各时代花岗岩成因,华南花岗岩研究必需考虑的基本地质事实1,EMLM1LM214.59.8,华南花岗岩研究必需考虑的基本地质事实2华南中生代花岗岩与火山岩面积和ACNK比值,,,,,值,北带骑田岭-九峰岩带长300km宽35km12个岩体中带大东山-贵东岩带长400km宽35km15个岩体南带佛冈-新丰江岩带长260km宽50km9个岩体,华南晚中生代花岗岩向洋年青化南岭三条平行的东西向花岗岩带,LM1180ma180-160ma为主,lm2180ma160-140ma为主,lm218;plagioclasean85-95周新民李惠民等科学通报1994391011-4;199540158-60,华夏地块存在陆缘型15亿年前al质结晶基底证据泉州晚中生代辉长岩中两类锆石和钙质斜长石an85-95,4华南晚中生代花岗岩岩浆起源消减-伸展造山两阶段模型,深部m-面以下受挤压浅部地壳范围内受伸展,如同“花菜状”发散,应力配置,被消减洋壳板片尚未达到华南110km以下深度没有引起陆缘弧型岩浆作用以断裂-减压熔融为主产生板内花岗岩和局部地段的裂谷型岩浆岩组合,1板内岩浆活动期,消减板片运移到华南地块约110km以下经脱水使上覆地幔楔湿熔融产生大量玄武岩浆并底侵供热诱发巨量花岗岩浆呈现陆缘弧型岩石组合和地球化学特点,2陆缘弧岩浆活动期,两个阶段,华南晚中生代花岗岩成因模型的各家成因说,与伸展-裂谷有关的学说岩石圈伸展与软流圈地幔上涌说东亚巨型裂谷体系与岩石圈拆沉-减薄说“中生代时开始了整个中国东海岸裂谷”说古太平洋板块对欧亚板块的消减说中生代华南地幔柱上升说,,,,由于古太平洋板块俯冲和刚性板块应力“瞬间”向内陆的传递导致地下深部受挤压而壳内整体上为伸展-断裂-减压熔融形成j2花岗岩浆呈现“花菜状”发散应力系统和盆山共存的格局,华南晚中生代时期花岗岩浆起源消减-伸展模型的第1阶段j2-j3与伸展应力三维分析与南岭山系取向,,,,古太平洋板块俯冲开始于j2180mabp,,,,莫霍面35km,110km,200km,地面,,俯冲的太平洋洋壳,,火山岩1100-650℃,底垫玄武岩浆1350℃,底辟橄榄岩1450℃,脱水,花岗岩700℃,地壳500℃,,,地幔,,,,,,e,w,华南大陆白垩纪距今1.4-0.8亿年,本模型据下列资料设计野外调研--30余个花岗岩复式岩体10余个火山盆地 1001008070706070180150,赣南,台湾,,,,,,,,深度（km,,,,,,,,,,,,,,,375580Wm,850Wm,80250Wm,据ZhouLi2000Tectonophysics326269-87原始资料据袁学诚等1989；王培宗等1993；边效曾等1993；Lo,etal1996,,,,,,,,,,L,,,,底侵的玄武岩浆,玄武岩浆底侵的地球物理学证据,台湾-闽南-赣南一线岩石圈地球物理综合推断剖面,浙闽白垩纪镁铁质岩墙群伸展构造环境的岩石学标志,丽水-政和-大埔断裂以东沿海地区分布着大规模K1岩墙群特别是宁波温州福州德化泉州和厦门地区累计长度远超过1500km其中长英质岩墙群数量远大于镁铁质,浙江舟山董传万摄供,浙江舟山董传万摄供,华南中生代盆岭构造-岩浆活动时序,,大范围弧后盆地与红色碎屑沉积有些盆地夹少量玄武岩,陆缘弧型火山-侵入岩以I-型花岗岩和流纹岩为主（有时有辉长岩-玄武岩共生）兼有A-型和S-型花岗岩,板内花岗岩以I-型为主兼有S-型和A-型花岗岩局部地段有裂谷型岩浆岩包括双峰式玄武岩-流纹岩,岩浆活动平静期（间歇期）,晚碰撞S-型花岗岩为主兼有I-型花岗岩地壳因自然减薄而被伸展,消减伸展造山,,,红色盆地,杂色盆地,太平洋构造域,,特提斯构造域,,,,基金申请书书写技巧讨论15条,国家自然科学基金申请书书写技巧讨论,01项目名称措词宜简明有悬念少定势明意义例xx地区早元古代蛇绿岩套及其构造意义有存疑xx地区前寒武纪镁铁-超镁铁岩研究有悬念无瑕疵02摘要一读就明全貌特别是研究意义有诱人之处03立论依据不让审读者‘跳着看’而觉得‘言之有物’要高屋建瓴大处着眼小处着手归纳出惩结所在插图可有可无最后一段是小结和研宄意义的展望04立论中参考文献要新/重要/经典并顾及审读者情绪05研究目标宜简明突出与研究意义呼应06研究内容宜针对目标分项列并指明主次与适度预研07关键问题一般仅1-2个,08研究方案/方法和可行性分析尽力避免‘八股文’09特色与创新之处宜与类同研究相比较但又不明说10申请的研究经费总额略高于前一年的平均值如10-30其中管理费/劳务费要合理小硬件购置费要明确11项目全额成员不少于3人除学生皆宜具相关研究经历每年投入工时要合理12投递学科选有利于评选的并较少竞争和回避强手13相同词汇和语句忌重复出现于申请书14最好在交申请书之前3-4月即完成初稿备平日不断的自检并请他人多挑‘毛病’15可写评审回避人,国家自然科学基金申请书书写技巧讨论续,以上三次讲座中资料信息耒自报刊杂志随笔专集传记游记会议教材画册百科全书交谈电视广播网络等传媒以及个人教学科研亲历与感悟,2001年南大教师考察湘赣粤南岭花岗岩留念_在广东南雄盆地,,谢谢,--180ma180-160ma为主,lm2