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2020年 第26卷 第6期    刊出日期:2020-12-20
上一期   
岩石·矿物·地球化学
大别山超高压变质岩的显微构造与有效黏度
顾筱彤, 王 勤
2020, 26(6):  601-616.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019046
摘要 ( 59 )   PDF (5907KB) ( 210 )  
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超高压变质岩提供了研究大陆俯冲隧道中岩石的变形机制和流变差异性的窗口。文章使用电子背散射衍射技术分析了大别山超高压变质带的榴辉岩和长英质片麻岩的显微构造。榴辉岩中的石榴子石基本呈无序分布,绿辉石发育较强烈的晶格优选定向,[001]轴的极密平行或近平行于拉伸线理,(100)面的法线近垂直于面理,退变榴辉岩中角闪石的(100)[001]组构可能继承了绿辉石的晶格优选定向。退变榴辉岩和长英质片麻岩中的石英记录了(0001)<a>低温底面滑移和{1010}<a>中温
柱面滑移,反映了超高压变质岩折返到中地壳的韧性变形;而斜长石的(001)<110>和(010)[100]组构形成于折返到下地壳的角闪岩相变质条件(>600℃)。根据主要矿物的流变律计算了俯冲与折返过程中无水矿物的有效黏度变化。俯冲过程中,钠长石=硬玉+石英的分解反应以及石英-柯石英相变导致长英质片麻岩的有效黏度和密度都显著增高,有利于陆壳深俯冲。但是折返过程中由于温度较高,这两个反应带来的有效黏度变化较小。>80 km深度,石榴子石的流变强度>硬玉>绿辉
石>柯石英,俯冲上地壳的流变由柯石英和硬玉控制,下地壳的流变由绿辉石和石榴子石控制。超高压变质岩流变强度的差异有助于上—下地壳力学解耦,使相对低密度、低黏度的上地壳物质在俯冲隧道内快速折返。

醇羟基对碳酸钙矿物成核物相及界面能影响研究
杨 阳, 朱 辰, 王洪涛, 花 浩, 江锐捷, 毛 玮, 赵 良
2020, 26(6):  617-627.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019056
摘要 ( 26 )   PDF (1403KB) ( 20 )  
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文章通过对醇类物质参与下的碳酸钙成核过程进行研究,探讨生物流体中常见的羟基对矿物物相以及界面能的影响。研究结果表明多羟基醇有利于亚稳定球文石的形成,醇的加入会增加方解石和球文石的界面能,醇的羟基定向吸附造成的吸附位密度降低是提升矿物界面能最可能的机制,而溶剂氢键数量决定了碳酸根的自由度,有利于对称度低且CO32 - 不平行的球文石形成。水和乙醇—水体系氢键作用弱,界面能低的方解石物相成为热力学优势物相。研究结果凸显了生物成矿流体受羟基影响强烈,通过控制流体中羟基物质含量,生物体可以完全掌控碳酸钙物相的形成部位,加深了对生物成因碳酸钙形成过程的理解。
川南普格玄武岩中沥青质杏仁体的矿物学与成因
张良钜, 阮青锋, 杨育富, 李东升, 曾伟来
2020, 26(6):  628-638.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020004
摘要 ( 36 )   PDF (4980KB) ( 42 )  
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川南普格玄武岩顶部发育了一系列杏仁体,沥青、绿泥石、石英、自然铜等矿物以各种产状出现在杏仁体中。系统的矿物学研究表明:杏仁体中的绿泥石为辉绿泥石,形成于中—高温富有机质成矿热液环境;沥青属于石油沥青,有机质来源于下伏地层的中二叠统阳新组(P2 y)生物碎屑灰岩;绿泥石、沥青、石英及自然铜等矿物是玄武岩成岩后的构造应力与晚期基性火山活动共同作用形成的含有机质成矿热液演化的结果,其形成过程为:玄武质岩浆末期(基性岩浆作用末期)→含铜的火山热液(火山热液作用)→构造应力→含有机质的成矿热液→绿泥石→第一世代沥青→乳白色石英→烟灰色石英、第二世代沥青、自然铜→辉铜矿→葡萄石。玄武岩中含沥青的杏仁体、晶洞以及构造破碎带可以作为该地区的铜矿化的重要找矿标志。
右江盆地中三叠世碎屑岩地球化学特征及其物源分析∶以贵州册亨地区为例
陈 兴,彭成龙,陈建书,吴开彬,张德明,王文明,龚桂源,邓贵标,骆 珊
2020, 26(6):  639-655.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019060
摘要 ( 29 )   PDF (3559KB) ( 84 )  
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右江盆地中三叠世充填了一套巨厚的复理石沉积,岩性为细砂岩、粉砂岩、泥岩及其过渡岩石,其独特的沉积特征颇受国内外地质学界关注,但目前对该套碎屑岩的物源尚有争议。文章通过对册亨地区中三叠世碎屑岩开展详细的岩石学和地球化学分析,结果显示:碎屑岩成分成熟度与结构成熟度都较低,具近源沉积特征。SiO2(平均为58.49%)含量较低,变化范围较大,说明石英含量较低;Al2O3(平均为12.46%)含量较高,说明粘土矿物及长石含量较高;Al2O3/SiO2的比值平均为0.22,与杂砂岩(0.20~0.23)一致,说明碎屑岩成熟度较差,亦具近源沉积特征;CaO(平均为7.83%)含量较高,说明含碳酸盐类物质较多。微量元素表现为富集Rb、Th、La、Nd、Hf和Pb以及相对亏损P、Ti、Sr、Nb和Ta的特点,稀土元素具有ΣREE变化范围大,轻稀土富集,Eu亏损的特点。主量、微量和稀土元素分析表明,碎屑岩的源岩以长英质岩石为主,并有少量中性岩及石英质沉积岩的混入;源区构造背景以大陆岛弧为主,兼有被动大陆边缘及活动大陆边缘特
征。化学蚀变指数(CIA)值为53.93~74.80,均值为65.12。通过CIA以及Th/U比值,表明碎屑岩源区主要经历了中等化学风化作用。
工程地质学
南京市浅层地温场监测方案和地温分布特点研究
张天生, 刘 春, 李济琛, 施 斌
2020, 26(6):  656-664.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019072
摘要 ( 39 )   PDF (1786KB) ( 20 )  
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浅层地温能作为可再生能源,已经引起广泛关注。为了有效地监测南京市浅层地温场的时空演化,针对4种温度传感器:DTS、FBG、Pt100和iButton,通过野外和室内试验进行分析对比,从测温精度、适用范围、工作特性等方面展开研究。结合试验结果和目前的实际应用情况,总结出四种传感器在浅层地温场监测方面的优缺点和特性,并制定出一套较为完善的监测方案,为浅层地温场的长期时空监测提供参考:在所有钻孔中埋设分布式测温光纤,并根据地温钻孔的土层分布和所获取的地温分布数据,选取两个较为典型的地温钻孔布设FBG测温串;在所有钻孔点距地表5 cm处布设iButton,并使用Pt100监测地表以下25 m内的精确地温。根据已获得的监测数据,可总结出南京地区浅层地温在垂向上的大体分布规律,发现其分布在空间上具有差异性,浅地表地温与地表覆盖层、大气及太阳辐射有关,深部地温受地质构造和水文地质条件等因素控制。
暂时性承压水导致山前缓坡破坏的模型分析
王 波, 许宝田, 刘海波
2020, 26(6):  665-673.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019073
摘要 ( 34 )   PDF (2352KB) ( 31 )  
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宁(南京)镇(镇江)地区大量缓倾角滑坡发生在强降雨之后,坡内水位抬升形成暂时性承压水,滑坡变形表现为坡体前缘隆起、后缘拉裂。通过对南京江宁石龙路滑坡开展现场地质调查,发现该滑坡地层结构表现为宁镇地区山前缓坡典型的上细下粗的二元地质结构特征。文章以南京石龙路滑坡破坏特征为基础,从简单的承压水分布模型与简支梁模型的基本原理出发,试图分析暂时性承压水导致坡体前缘隔水层隆起破坏的力学机制。针对滑坡前缘隆起特征,构建承压水一维稳定流模型,分析了坡体前缘透水层中承压水的分布特征;引入简支梁模型分析了承压水扬压力对隔水层的变形和稳定性的影响以及隔水层中裂隙的发育规律;确定了隔水层隆起后破坏的判据,详细分析了坡脚处扬压力水头和隔水层厚度对隔水层破坏特征的影响。研究结果表明透水层中承压水头为三角形分布,隔水层最深裂隙发育在扬压力对简支梁模型的最大弯矩处;地表隔水层最大破坏区域与坡脚处扬压力水头呈正相关,与隔水层厚度呈负相关;隔水层发生隆起—拉裂破坏时的临界扬压力水头和临界隔水层厚度近似呈线性关系。
青岛滨海海积淤泥水泥土力学性能及变形特性试验研究
李 鹏,聂 宁,刘 强,郝胜利,吴邵芳,杨俊杰
2020, 26(6):  674-679.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019076
摘要 ( 25 )   PDF (1533KB) ( 16 )  
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为研究青岛滨海及环胶州湾地区海积淤泥形成的水泥土的力学性能及变形特性,开展了一系列配合比试验。试验结果表明,试样尺寸对水泥土抗压强度影响较小。水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增加而增大,近似呈双曲线关系,利用水泥土中总的灰水比和任意时间的水泥土无侧限抗压强度可预测水泥土的长期强度。水泥土的无侧限抗压强度随着水泥掺入比的增加而增大,呈线性相关,可通过经验公式进行预测。在使用高抗硫酸盐水泥时,当其掺入比超过15%时才能起到明显的抗侵蚀作用。此外应该适当提高水灰比以获得更高的水泥土强度。
其他学科
冲绳海槽构造演化及其与岩浆、热液和沉积作用的关系:研究进展与展望
刘 伟, 孙钰杰, 郑涵月, 辛孟燃, 何 炜,魏 桐, 郭诗岳,陈思放, 刘雯文, 冯雨歌
2020, 26(6):  680-690.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019084
摘要 ( 40 )   PDF (2313KB) ( 143 )  
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冲绳海槽是西太平洋沟-弧-盆体系中典型的弧后盆地。其独特的大地构造位置,岩浆、热液活动与沉积记录一直是学术界研究的热点。基于前人的研究成果,本文综述了冲绳海槽的构造活动对岩浆、热液与沉积的控制作用。菲律宾海板块的俯冲导致了冲绳海槽的形成,并发生了弧岩浆、弧后岩浆和斜切弧后岩浆作用,这三种岩浆作用导致了热液活动在平面分布上的三种不同分区。岩浆的发育和菲律宾海板块俯冲造成的断裂系统为冲绳海槽热液的发育分别提供了热源和通道。在~416 ka发生的浙闽隆起带沉降,导致了冲绳海槽北部的沉积物由粗变细。最后针对冲绳海槽的研究现状,文章对未来的进一步研究作了展望。
河套盆地吉兰泰凹陷中生代构造层划分及意义
杨德相,屈争辉,陈树光,李壮福,吴健平,王建广,武 函
2020, 26(6):  691-703.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020028
摘要 ( 17 )   PDF (29743KB) ( 61 )  
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2017年河套盆地临河坳陷油气勘探取得重要发现,基于区域中生代以来大地构造演化系统梳理,以钻井与地震对照、研究区与邻近盆地类比为研究方法,划分河套盆地临河坳陷南部吉兰泰凹陷中生代构造层,并绘制其分布范围,探讨其赋存特征与意义。结果表明:研究区中生界除三叠系外发育齐全,厚度巨大,且白垩系自上而下可细分为K1 I、K1 II和K1III三个构造层;除K1I构造层全区广覆式发育外,其它构造层呈楔状—缓楔状,长轴沿主控断裂NNE向延伸;研究区自中生代以来盆地性质经历了早中侏罗世断陷、早白垩世早期断陷、早白垩世中期断拗转换和早白垩世晚期拗陷的演化过程;F 3和F 7断层之间的K1 II和K1 III构造层、F 7断层东部的J构造层均具良好的油气勘探前景。
柴北缘大煤沟侏罗系泥质岩有机元素及碳同位素特征与古气候环境分析
李温帅,张小莉,冯 乔,焦 科,陈 琰,邹开真,崔 涵
2020, 26(6):  704-711.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019085
摘要 ( 20 )   PDF (1231KB) ( 16 )  
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柴北缘大煤沟地区侏罗系记录了西北地区古环境演化的重要信息。文章通过对大煤沟剖面进行有机地球化学分析,尝试恢复大煤沟地区侏罗系的环境演化。分析认为,H/C比与C/N比、δ 13C呈现良好的负相关性。早侏罗世:C/N比和δ 13C整体逐渐减小,H/C比逐渐变大;中侏罗世:C/N比和δ 13C在前期保持稳定,后期急剧负偏,而H/C比则反之;晚侏罗世:C/N比和δ 13C基本保持低值不变,H/C比稳定在高值区间。早—中侏罗世有机元素C/N比多大于15,表明有机质来源主要以
陆生高等植物为主。大煤沟剖面古气候表现为两个旋回,在早侏罗世小煤沟组时期古气候特征为温湿—干热,自中侏罗世晚期古气候开始从温湿向干热演化。
青藏高原东北缘瑞利面波成像:射线理论与程函方程结果的比较
郝识杰,黄周传,王良书,徐鸣洁,米 宁,于大勇
2020, 26(6):  712-720.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019094
摘要 ( 18 )   PDF (4243KB) ( 18 )  
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青藏高原东北缘是青藏高原隆升的前缘地带,其构造变形特征一直是研究的热点。前人在该区域进行过面波成像研究,但不同结果存在较明显的差异,可能与不同成像方法的分辨率有关,此次研究分别使用基于射线的方法和基于程函方程的方法进行了瑞利波相速度成像。笔者对比了20 s、30 s和60 s的成像结果,两种方法的结果表现出相似的速度特征。总体的速度特征与研究区域的主要构造单元分布相吻合,青藏高原东北缘表现出低速异常,鄂尔多斯块体表现出高速异常。在银川河套地堑,基于程函方程的成像在20 s和30 s得到更明显的低速异常,低速异常体的分布与地堑的轮廓吻合更好,说明基于程函方程的方法对数据利用更充分。