高校地质学报

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1. 地球科学知识图谱一站式共享服务系统

诸云强, 代小亮, 杨杰, 王曙, 孙凯, 邱芹军, 李威蓉, 祁彦民, 胡蕾, 闾海荣, 王新兵, 周成虎

高校地质学报 2023, 29 (3): 325-336. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023029

摘要（1222）

PDF （7167KB）（631）

知识图谱作为当前最有效的知识组织和服务方式，已经成为人工智能的基石，在语义搜索、机器翻译、信息推荐等方面得到了广泛的应用。大数据时代下，地球科学（以下简称地学）分散、多源、异构数据的整合集成、挖掘分析及其知识的智能发现等迫切需要知识图谱的支撑。为了促进地学知识图谱的建设与应用，自2019年启动以来，“深时数字地球国际大科学计划”（Deep-time Digital Earth, 简称DDE）就将知识图谱作为其重要的研究建设内容，经过3年多的建设，DDE已经建设形成了大量的地学知识图谱，亟需一站式共享这些知识图谱。文章首先介绍了DDE知识图谱内容体系，分析了DDE知识图谱内容组成及其特征；在此基础上，开展了地学知识图谱一站式共享服务系统的设计，包括系统功能体系和架构的设计；最后介绍了系统实现的技术路线及其关键技术。实践证明系统可有效实现DDE知识图谱的一站式共享服务，可为类似的知识共享服务系统提供参考。

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2. 浙江白垩纪大衢山岩体的成因过程：晶体—熔体分离与岩浆补给

何晨, 夏炎, 徐夕生, 邱检生, 徐航, 张志, 赵思狄

高校地质学报 2023, 29 (5): 657-678. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022018

摘要（1149）

PDF （11167KB）（1042）

穿地壳岩浆系统理论和晶粥模型为研究中国东南部白垩纪岩浆作用提供了新的思路。大衢山岩体位于浙闽沿海东北部，主体由钾长花岗岩组成，其中发育大量暗色微粒包体（MME），局部可见中—基性岩脉穿插其中，潮头门附近出露少量二长岩。MME具细粒结构，发育针状磷灰石。锆石U-Pb定年结果显示，大衢山岩体出露的钾长花岗岩、MME、二长岩、中—基性岩脉均结晶于~100 Ma。钾长花岗岩硅含量较高（SiO2=68.45%~73.82%）。岩体东端可见不含MME的晶洞花岗岩（DQS-7），具有更高硅含量（76.27%），其全岩化学成分与Sr-Nd同位素组成与大衢山周围同期出露的高硅花岗岩体（SiO2 >75%，小洋山岩体，普陀山岩体等）类似。大衢山钾长花岗岩中可见斜长石、钾长石聚晶，与大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩具有Ba、Sr、P等微量元素“互补”的地球化学特征。进一步研究显示大衢山钾长花岗岩是由受到岩浆补给的起源于古老地壳基底重熔的长英质岩浆，经分离结晶和高硅熔体抽离后的残余堆晶固结而成，而高硅熔体形成了大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩。大衢山基性岩脉富集大离子亲石元素，亏损Nb、Ta等高场强元素，与同期出露的浙闽沿海镁铁质岩墙具有相似的地球化学特征，起源于俯冲流体交代的富集地幔。电子探针分析结果表明，钾长花岗岩和MME中的斜长石具有核—幔—边结构，核部（花岗岩27~36、MME 25~41，后同）与边部（17~32、18~26）An值较低，幔部An值（28~57、27~65）相对较高，是岩浆混合作用的典型矿物学标志。结合元素地球化学特征和Sr-Nf-Hf同位素组成，二长岩和中性岩脉应该是幔源镁铁质岩浆与长英质岩浆发生均匀混合的产物，而MME为两种岩浆机械混合的产物。角闪石全铝压力计计算结果表明，MME的形成深度为1.8~3.0 km；二长岩中角闪石发育核—幔—边结构，核部和幔部形成深度为17.0~21.2 km，边部形成深度1.9~4.5 km，指示了不同深度相互连通的两个岩浆房。通过对钾长花岗岩、MME、晶洞花岗岩、二长岩和中—基性岩脉岩石成因及其成因联系的研究，并对比周边同期高硅花岗岩，文章建立了大衢山穿地壳岩浆系统模型。古太平洋板片后撤，沿海地区的弧后伸展和软流圈上涌导致幔源镁铁质岩浆的底侵，并进一步诱发下地壳岩石部分熔融产生长英质岩浆。幔源岩浆的持续补给和加热延长了长英质岩浆房的寿命，发生了分异演化与晶体—熔体的分离，从而形成了深度分别为17~21 km和2~3 km的两个岩浆房。两个不同深度岩浆房中发生的岩浆混合和晶体—熔体分离，最终形成钾长花岗岩、高硅花岗岩、二长岩、MME和中—基性岩脉。

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3. 近5 年全球古脊椎动物新分类单元研究概况

王浩瀚, 朱敏, 施晓东, 潘照晖

高校地质学报 2023, 29 (5): 788-794. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022026

摘要（1100）

PDF （2181KB）（289）

古脊椎动物多样性数据资源是研究地球历史以及深时生命演化的重要信息来源，古脊椎动物物种名录是研究古脊椎动物多样性的重要基础，及时了解古脊椎动物分类单元数据的更新，可以实时掌握古脊椎动物多样性的研究热点，把握学科发展脉络。基于“深骨”数据库，文章利用文献计量学方法对近5年古脊椎动物不同类群新分类单元的年变化特征、分布地、发表期刊以及主要贡献的机构进行了梳理。分析结果显示，近5年全球新增古脊椎动物分类单元2662个，涉及文献1946篇，在2019年底新冠疫情爆发后，古脊椎动物新分类单元和文章数量均呈下降趋势。近5年全球古脊椎动物新分类单元模式标本主要分布在古脊椎动物化石资源丰富、经济和科研实力较强的国家，主要有美国、中国、新西兰、阿根廷和德国。 Journal of Vertebrate Paleontology、 Cretaceous Research、 Historical Biology、 Peer J和 Journal of Systematic Palaeontology等刊物是新分类单元发表的主要载刊，而贡献度最高的机构分别为中国科学院、俄罗斯科学院、阿根廷国家科学与技术研究理事会和美国自然历史博物馆等单位，且各机构的研究合作十分密切。中国古脊椎动物分类学的研究已处于世界领先水平，未来还应该继续加强古脊椎动物多样性基础数据积累，为探讨生物多样性的起源和演化提供支撑。

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4. 不同埋深珊瑚礁灰岩物理力学特性宏细观研究

马林建, 刘华超, 张巍, 李奇, 朱鸿鹄, 吴家文

高校地质学报 2023, 29 (3): 471-478. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021074

摘要（1070）

PDF （2519KB）（470）

文章针对中国南海不同深度珊瑚礁灰岩物理力学特性，利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线断层扫描（CT）技术，表征浅层和深层礁灰岩微细观形貌和内孔隙结构特征，建立纵波波速与孔隙率、密度的定量关系，开展干燥和饱水礁灰岩单轴压缩试验，探讨礁灰岩基本物理力学特性。试验结果表明，浅层礁灰岩疏松多孔，孔隙连通性较好，主要矿物成分为文石，属生物沉积岩；深层礁灰岩较为致密，孔隙连通性差，主要矿物成分为方解石，属变质岩。深层礁灰岩孔隙率约为浅层礁灰岩孔隙率的1/10，平均峰值抗压强度约为4.8倍，平均弹性模量约为4.5倍。礁灰岩属于极软岩或软岩，具有脆性破坏的特征，典型破坏模式为沿原生孔隙、生长线和弱胶结面等缺陷的多破裂面破坏，峰后残余强度较高。礁灰岩水岩作用效应显著，浅层礁灰岩软化性强于深层礁灰岩。浅层与深层礁灰岩物理力学性质存在较大差异，主要源于不同埋深下成岩胶结作用程度不同所导致的矿物组分、孔隙结构与岩性的差异。

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5. 中亚造山带西南缘微地块前寒武纪基底构造属性与大陆亲缘性

王博, 孙朝晨, 宋芳, 倪兴华, 曹婷婷, 刘珈硕

高校地质学报 2023, 29 (3): 439-454. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021073

摘要（984）

PDF （2285KB）（181）

中亚造山带西南缘分布有众多条带状展布的大陆微地块，它们是哈萨克斯坦微大陆的重要组成部分，其构造属性、大陆亲缘性和地壳演化历史对于揭示中亚造山带古生代增生造山历史及其动力学过程具有重要意义。长期以来，对这些微地块的基底物质组成、形成背景和构造亲缘性的认识，一直存在争议。文章通过总结近年来陆续发表的地质和同位素年代学数据，梳理了各大陆微地块前寒武纪基底的岩石组合、形成时代和构造背景，进一步分析了各地块的构造属性及其与周缘主要大陆板块之间的亲缘性。已有结果显示，中亚造山带西南缘主要微地块中，除了境内外中天山、伊塞克、哲尔套和科克契达夫地块发育有中元古代—古元古代的结晶基底以外，其它微地块（如伊犁南缘、伊犁北缘—阿克陶、楚伊犁、卡拉套、拜克努尔、额热蒙套和乌卢套等）均没有可靠的中元古代原地结晶基底。所有微地块中均发育类似的早新元古代变质作用和岩浆作用，形成了微陆块统一的结晶和变质基底。经过综合对比分析，笔者认为这些微地块可能具有不同的起源，但在新元古代经历了相似的构造—岩浆演化，处于相似的古地理环境，记录了新元古代早期大陆汇聚造山、晚期大陆裂解和古亚洲洋扩张过程中被动陆缘形成的过程。

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6. 川东南泸州地区多滑脱层构造特征及变形机制

赵圣贤, 徐雯峤, 杨学锋, 尹宏伟, 李博, 汪伟, 张成林, 贾东, 刘永旸, 谢伟, 张洞君, 李长圣

高校地质学报 2023, 29 (5): 726-734. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022029

摘要（939）

PDF （7113KB）（274）

近年来川东南地区页岩气勘探开发逐步向深层领域拓展，尤其是泸州地区显示出3500 m 以深页岩气勘探开发的巨大潜力。为了进一步明确泸州地区构造特征及变形机制，依据地震资料对该地区进行了构造解析，采用离散元数值模拟探究了其构造变形的主控因素，恢复了泸州地区中新生代构造演化过程。研究表明：多滑脱层和区域构造挤压是泸州地区构造变形的主要控制因素。受膏盐岩影响，泸州地区发育低陡的盖层滑脱构造，垂向分层明显，形成断展褶皱、滑脱褶皱和滑脱层间隐伏褶皱、双重构造等复合的构造。该区域构造变形主要受下寒武统膏盐岩滑脱作用控制，膏盐岩和页岩滑脱层协调变形向低陡背斜核部聚集。燕山晚期以来，泸州地区多滑脱层沉积伴随区域挤压，发育盖层滑脱的隔档式褶皱；喜山期褶皱带再次隆生，原有的断层和剪切带位移量增大，滑脱层间形成一系列次生断层和隐伏褶皱。背斜处油气藏容易受到破坏，向斜处是页岩气勘探的有利地区，其中对冲型向斜结构相对简单，内部应力相对稳定。

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7. 地球科学知识图谱比较分析与启示：构建方法与内容视角

诸云强, 孙凯, 李威蓉, 王曙, 宋佳, 程全英, 杨杰, 牟兴林, 耿文广, 代小亮

高校地质学报 2023, 29 (3): 382-394. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021111

摘要（916）

PDF （1366KB）（350）

地球科学（以下简称地学）知识图谱将地学知识以有向图的方式进行形式化表达，具有强大的知识表达能力、开放互联能力和推理预测能力，是地学与人工智能交叉融合发展的基础设施之一，已成为当前地学研究中重要的研究热点。因此，国际上很多科学组织或团队先后开展了地学领域的知识图谱研究，并构建了一系列具有代表性的知识图谱。然而，目前尚缺乏对这些知识图谱的深入研究和分析。文章从基本情况、构建方法、主要内容及特点等方面，对当前国际上主要的地学领域知识图谱进行了系统的比较分析, 并在此基础上，指出了对未来地学知识图谱研究的启示：从构建方法上，应构建地学知识图谱统一表达模型，建立融合多源、多模态数据的知识源，研究地学知识表示与计算方法；从内容上，应加强地学知识时空特征描述，考虑地学知识复杂时空关系和推理规则；从应用上，应发展地学知识质量评估和修正方法，提升地学知识图谱应用成效。

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8. 知识图谱优化卡尔曼滤波预测库岸滑坡位移

贺汪延, 张巍, 李厚芝, 潘波, 邓禄, 朱鸿鹄, 施斌

高校地质学报 2023, 29 (3): 372-381. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022068

摘要（857）

PDF （3065KB）（366）

中国三峡库区库岸滑坡灾害频发，预测库岸滑坡位移是降低风险的重要措施之一。文章构建了库岸滑坡中文知识图谱，提出了知识图谱优化卡尔曼滤波预测库岸滑坡位移模型KG-MTKF。以三峡库区奉节县新铺滑坡为例，采用现场监测数据验证了模型有效性。结果表明，与监测数据系列相比，多因素卡尔曼滤波模型（MT-KF）和知识图谱优化卡尔曼滤波模型（KG-MTKF）用于预测库岸滑坡时，在稳定变形阶段均表现出良好的一致性；在滑坡变形的初始阶段和阶跃段，KGMTKF模型预测精度更高。初始段两种模型存在误差，主要由于滑坡初期变形值较小、系统噪声显著所导致。在阶跃段、平稳段与整个监测周期中，两种模型的误差都较小，且KG-MTKF模型的预测精度显著高于MT-KF模型。对于新铺滑坡这类非线性动力系统，KG-MTKF预测模型在不同位置与变形阶段均能保持高精度与强鲁棒性。

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9. 地质领域文本实体关系联合抽取方法

邱芹军, 王斌, 徐德馨, 马凯, 谢忠, 潘声勇, 陶留锋

高校地质学报 2023, 29 (3): 419-428. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023026

摘要（855）

PDF （1153KB）（298）

地质领域实体关系抽取是构建地质知识图谱的基础，对地质领域文本信息抽取与知识库构建具有重要的作用。针对地质领域实体关系复杂、缺少人工标注语料库等特点，提出了面向地质领域实体关系联合抽取模型，着重对多地质文本中存在的复杂重叠关系进行识别，避免传统流水线模型中由于实体识别错误造成级联误差。文章构建了高质量地质领域实体关系语料库，提出了基于预训练语言模型BERT（Bidirectional Encoder Representations from Transformers）和双向门控循环单元BiGRU（Bidirectional Gated Recurrent Units）与条件随机场CRF（Conditional Random Field）的序列标注模型，实现对实体关系的联合抽取。在构建数据集上进行了实验，结果表明，本文提出的联合抽取模型在实体关系抽取上的F1值达到0.671，验证了本文模型在地质实体关系抽取的有效性。

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10. 地球早期滞壳构造及其向板块构造体制演变

杨昊坤, 李江海

高校地质学报 2023, 29 (6): 862-871. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022052

摘要（847）

PDF （958KB）（122）

板块构造是现今地球上主导的构造体制，而地球早期是何种构造体制，以及板块构造运动何时开始，学界仍在争论不休。明确这一问题对于理解地球发展历史、演化规律以及预测地球的未来至关重要。早期学者普遍采用均变论观点，认为早期构造运动与现今板块构造相似。然而随着地质资料的积累以及研究技术的进步，从“滞壳构造”到现代板块构造转变的观点逐渐被接受。所谓的滞壳，是指地球表面环绕地球一圈的单一板块。文章在滞壳构造的背景下，介绍了前人提出的地球早期构造体制模式假说，主要有热管构造模式、深成粘盖模式、地幔反转模式、盖—板构造模式等。随后对地球从滞壳构造向板块构造转化时间的最新研究进行综述。笔者认为目前主流学术观点已形成大体一致的框架，即中新太古代发生从滞壳构造模式向板块构造模式转化，现代板块构造样式可能在新元古代最终形成。

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11. 岩相古地理知识图谱构建及应用

张佳佳, 张蕾, 钟瀚霆, 王瀚, 陈安清, 李凤杰, 任强, 郑栋宇, 赵洪祎, 侯明才

高校地质学报 2023, 29 (3): 345-358. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023027

摘要（840）

PDF （2348KB）（282）

大数据为岩相古地理研究带来了新的思路和挑战，但由于存在数据类型复杂、语义关系丰富、共享机制不明等问题，难以对岩相古地理数据进行深层次的挖掘分析及有效利用，使得大数据的众多优势在该领域得不到充分发挥。知识图谱强大的语义处理能力与开放互联能力，对于解决大数据中文本分析和图像理解等问题发挥着重要作用，具有广阔的应用前景。文章从岩相古地理知识图谱的构建与应用角度，综述了岩相古地理知识图谱的研究背景；系统归纳了岩相古地理知识图谱的构建思路、技术与流程，同时列举出知识图谱在岩相古地理学方面的相关应用；指出了岩相古地理知识图谱存在的主要问题，并对其未来的研究方向提出了展望。

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12. 面向中文文本的地质语义信息标注与语料库构建

张雪英, 张春菊, 汪陈, 刘文聪, 叶鹏, 鲁艳旭

高校地质学报 2023, 29 (3): 429-438. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023028

摘要（836）

PDF （4406KB）（203）

实现文本中地质信息的结构化抽取、语义解析、可视化表达和知识图谱构建，将为地质大数据的深度挖掘与利用提供有力的数据基础和技术支撑。无论是采用传统统计模型还是深度学习模型，地质信息语义解析均需要已标注的语料库的支持。特别是，地质信息的文本描述具有领域性特征，无法通过通用自然语言语料迁移实现。因此，不同层次的地质信息标注语料库的构建成为地质语义信息解析的关键和基础。文章在分析中文文本中地质语义信息描述语言特点的基础上，从地质实体的时空和属性描述特征出发，清晰表达地质实体的各种语义关系，制定了中文文本的地质语义信息标注体系和标注规范，自主研发了“交互式地质语义信息标注工具”，解决了传统人工标注存在错误率高、重复工作量大等缺点，以矿产资源的中文研究文献和报告为数据源，构建了大规模地质语义信息标注语料库，较为有效地解决了当前相关标准和规模化标准数据匮乏的问题。

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13. 地质露头与标本的三维数字化现状与展望

徐琪, 沈含笑, 董少春, 史宇坤, 樊隽轩

高校地质学报 2023, 29 (3): 403-418. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022092

摘要（825）

PDF （3613KB）（408）

进入大数据时代以来，知识图谱、人工智能、虚拟仿真等诸多高新技术迅速发展，地球科学的研究方法也在不断与时俱进。相比传统的二维图像和文本信息，三维数字模型能提供更加丰富多样的数据，可以在基础研究和应用领域发挥重要作用。地质露头和三维标本的数字化是三维建模技术在地球科学领域的两类典型案例。文章对数字露头和三维标本数字化的建设现状进行了调研，对现阶段常用数字化技术、数据共享与开发服务方式以及目前具有代表性的数字地质露头与三维标本数据库进行了介绍，并对调研结果进行了总结分析。此外，还归纳了目前存在的一些问题，从数据建设标准规范、建设内容以及功能拓展等方面，对未来发展进行了展望。

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14. 基于注意力机制的孪生网络地质调查空间实体与文本信息匹配

邱芹军, 马凯, 谢忠, 陶留锋, 黄波

高校地质学报 2023, 29 (3): 337-344. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023025

摘要（810）

PDF （1534KB）（234）

对来源不同的地质对象进行关联匹配，并通过模型对其结构、属性及语义关系进行表示是后期语义查询及聚类等任务的重要支撑。文章针对地质调查空间实体与外部文本描述语义异构、表达差异等问题，提出了一种基于注意力机制的孪生网络地质调查空间实体与文本描述信息关联匹配模型。首先，将地质调查空间实体的属性信息转换成为文本段落，以句向量基本粒度对地质空间实体进行文本语义编码；接着将两类文本对象映射到统一向量空间中，并输入到孪生网络中进行特征学习，最后在构建真实数据集上进行模型性能的实验测评。结果显示，该模型能够较好表示地质调查空间实体句子语义信息，其识别F1值相比基准实验提高了8.4个百分点，优于选取的对比方法。

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15. 地质信息共享平台发展概述及思考

倪海江, 朱合华, 李程, 肖玉兰, 刘晓波

高校地质学报 2023, 29 (3): 395-402. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022060

摘要（800）

PDF （2500KB）（128）

近几十年来，工程勘察行业发展缓慢。通过引入互联网数字化平台模式，开发工程地质信息共享平台，实现了勘察成果的有效利用，推动了岩土工程经验评价体系发展，增强了行业的活力和效益。文章系统回顾了国内外地质信息共享平台和相关标准的发展情况，总结了平台开发的意义和目前面临的问题和挑战，针对全要素地质信息平台的建设建议如下：（1）加强全要素地质信息共建共享机制探索；（2）引入欧美国家广泛应用的AGS格式，进行数据存储和传输标准开发；（3）解放工程勘察行业长期以来的保守和封闭思想；（4）引入风投资本有效保障平台持续开发的资本投入。

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16. 铌钽矿床知识图谱的构建及应用实践

冉一早, 董少春, 王汝成, 胡欢, 方思源, 常丰年, 孔嘉

高校地质学报 2023, 29 (3): 359-371. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021107

摘要（779）

PDF （4845KB）（358）

关键金属作为未来新兴产业的核心资源保障，近年来逐渐成为国内外学者研究的热点，其研究存在难示踪、难辨识、难分离等瓶颈。知识图谱作为大数据和人工智能的重要基础构建，能够为这些科学问题的解决提供新思路。与关键金属矿床相关的矿物学、年代学、地球化学等研究成果大多以文献的形式发表在国内外期刊杂志上，这类文献通常以自然语言的形式进行描述，难于为机器所理解和直接利用。文章以铌钽矿床为例，对铌钽矿床重要的概念和描述性属性进行了整理，构建了铌钽矿床知识图谱的本体层，并从大量文献资料中提取相关信息，建立了铌钽矿床知识图谱的数据层，初步完成了Nb-Ta矿床知识图谱的建设。在此基础上，从大数据分析的角度对中国铌钽矿床空间—时间—构造背景—成因类型多维分布特征以及矿石矿物共生组合特征与铌钽矿床多维分布之间的关联进行了分析，为进一步揭示中国铌钽矿床时空演化规律提供了新的视角。

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17. 俯冲板块粘度对双板片相向俯冲动力学过程的影响：数值模拟

李中源, 吴本君

高校地质学报 2023, 29 (5): 735-742. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022010

摘要（730）

PDF （2795KB）（133）

板块俯冲是板块构造理论的重要组成部分。虽然单板块俯冲的数值模拟研究已经很多，但是多板块之间的相互作用的机制仍然不明确，需要进一步的研究。文章建立了二维的地球动力学数值模型，研究双板片相向俯冲的动力学过程，探讨俯冲板块粘度对多板块耦合作用的影响。模拟结果显示，当两个俯冲板块其他动力学性质相同时，左右俯冲板块的粘度差异会导致板片俯冲速度的不同。粘度小的俯冲板块下沉速度快，先进入下地幔，发生弯曲折叠，并在下地幔堆叠。粘度大的俯冲板块后进入下地幔，受到地幔环流的阻碍，发生翻转，并在下地幔中滑移。左右板片俯冲速度和形态的差异也造成了上覆板块向着粘度小的俯冲板块一侧移动，使得这一侧海沟后退，另一侧海沟前进。该研究结果为东南亚区域的复杂构造的演化过程提供了动力学解释, 东南亚区域的印度—澳大利亚板块和太平洋板块相向俯冲，两个板片互相作用，构成了复杂的汇聚俯冲系统，引起的地幔上升流，很可能是南海地区新生代岩浆岩的起源。

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18. 龙门山断裂带与龙日坝断裂带相互关系的物理模拟实验

葛家成, 贾东, 尹宏伟, 闫兵, 陈竹新, 范小根, 杨双, 崔键, 钟城

高校地质学报 2023, 29 (4): 617-629. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021119

摘要（634）

PDF （13611KB）（69）

在青藏高原东缘北东向龙门山断裂带西北约150 km的松潘—甘孜块体东部，存在一条北东向，具有右旋逆冲活动特征的龙日坝断裂带，由于其特殊的地理位置，目前已引起广泛关注。为了研究这两条性质相似断层带间的相互关系，文章根据该区域实际地质情况和相似性原理设计三组物理模拟实验，重点考虑碧口块体和底部滑脱层的影响，并运用粒子速度场成像技术监测表面变形。实验模型显示，在东西向挤压应力下发育了北东走向以逆冲为主兼右行走滑分量的龙门山断裂带和龙日坝断裂带以及南北走向的岷山隆起带。根据实验结果得出认识：只有在碧口块体的作用下，才会沿滑脱层边界发育断层，而不是在滑脱层内部形成弧形断层；龙门山断裂带与龙日坝断裂带在深部滑脱层相连，可能是一组同期发育的倾向相反的断层。该研究结果显示，在碧口块体影响下断裂带的发育过程，为理解龙门山断裂带和龙日坝断裂带相互关系提供了一种可能的构造模式。

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19. 青藏高原东缘中新生代隆升及构造扩展方式转换

金文正, 白万奎, 叶治续

高校地质学报 2023, 29 (6): 872-885. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022057

摘要（603）

PDF （1532KB）（111）

为研究青藏高原向东构造挤压过程中，构造变形扩展方式的变化，文章选取青藏高原东缘为研究对象，开展了磷灰石和锆石裂变径迹测定及分析工作。结果表明，若尔盖盆地和龙门山块体具有诸多低温热年代学及构造隆升差异：若尔盖盆地样品冷却速率较为集中，介于1.257~1.285 ℃/Myr，而龙门山块体样品冷却速率变化较大，介于1.243~2.875 ℃/Myr；若尔盖盆地在100 Ma以来共经历了2次明显的构造热事件，第一次为100~80 Ma（冷却速率为4.40±0.395 ℃/Myr），第二次为21~12 Ma（冷却速率为2.89±0.597 ℃/Myr），龙门山块体东缘地区在70 Ma以来，总体上表现为构造隆升程度的逐渐增强，且在8 Ma以来构造隆升持续增强，冷却速率达到了5.75±0.238 ℃/Myr；若尔盖盆地的构造变形属于前展式构造扩展，而龙门山块体则为后展式（自8 Ma以来），文章将该过程总结为“构造变形扩展的反射和折射”现象，“反射部分”在第四纪（4.48 Ma）达到龙日坝断裂附近，形成兼具逆冲与右旋走滑的龙日坝断裂带。

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20. 北京南部沉降区黏土层变形特征和参数分析

尤斌昊, 叶淑君, 田芳, 罗勇

高校地质学报 2023, 29 (4): 590-599. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021083

摘要（402）

PDF （2292KB）（231）

北京地面沉降分南北两个大区，南部沉降区主要为礼贤—榆垡沉降区，近年该区沉降速率加快，2017~2019年沉降速率达50~75 mm/a，沉降呈现新的特征。文章基于该沉降区唯一的沉降观测站（榆垡沉降监测站）2011~2017年7年长时间序列的沉降和水位观测资料，首先系统分析了该地区地面沉降监测孔监测地层尤其是黏土层的变形特征，然后运用应力—应变图解法和配线法计算该区黏土层的弹性贮水率、非弹性贮水率、垂向渗透系数和变形滞后时间。结果表明，各土层既有弹性变形又存在塑性变形，变形均以塑性变形为主，有明显的变形滞后性；但各土层在变形速率上呈现不同特征。图解法结果表明，第一和第二黏土层非弹性贮水率在1.49×10 ^-5~2.10×10 ^-5之间，弹性贮水率在3.93×10 ^-5~8.38×10 ^-5之间，非弹性贮水率为弹性贮水率的2~4倍，垂向渗透系数在6.20×10 ^-6~4.39×10 ^-5 m/d之间，土层变形滞后时间为2.1~12.8年。配线法估算出研究区浅部土层的贮水率在4.8×10 ^-4左右，深部土层的贮水率在1.08×10 ^-4~2.05×10 ^-4之间，浅部土层的贮水率是深部土层的2~4倍，浅部土层垂向渗透系数比深部土层大1~2个数量级。

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21. 粤北下庄地区白水寨岩体的成因及其对铀成矿作用的意义

李坤, 陈卫锋, 高爽, 沈渭洲, 黄国龙, 刘文泉, 伏顺成, 凌洪飞

高校地质学报 2023, 29 (4): 497-513. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021117

摘要（327）

PDF （2375KB）（432）

白水寨岩体是下庄花岗岩型铀矿田西北部竹筒尖特富型铀矿床的主要赋矿围岩之一，目前其成因及其与铀成矿作用之间的关系还不清楚，为此，文章对该岩体进行了年代学、全岩和矿物地球化学研究。白水寨岩体侵入于下庄大型岩基内，主要由细粒二云母花岗岩和白云母花岗岩构成，单颗粒锆石SHRIMP定年结果显示，两类花岗岩均形成于印支期，年龄分别为229.4 Ma和231.8 Ma；显示了高硅、富碱（Na2O+K2O）、低FeOt+MgO+TiO2含量，低P2O5含量，Rb、Th和U等相对富集，Ba、Sr、P和Ti相对亏损，ACNK≥1.1，富铝矿物含量高等特征，属于强过铝质S型花岗岩。与下庄花岗岩相比，白水寨岩体的两类花岗岩中均富继承锆石，且具有更高的SiO2、Rb/Sr和更低的（FeOt+MgO+TiO2）、Zr/Hf、P2O5和黑云母的Fe2+/（Fe2++Mg）值，指示该岩体源自华南富还原组分的富长英质变泥质岩经低度部分熔融，而并不是源自富镁铁质变泥质岩的下庄花岗岩的母岩浆经分异演化的产物。此外，与二云母花岗岩相比，白水寨白云母花岗岩具有显著的稀土元素四分组效应，更低的稀土总量、Zr/Hf比值和Eu/Eu*值，表明白云母花岗岩在形成的过程中存在富F的流体与岩浆相互作用。白水寨岩体的两类花岗岩均富铀，可成为区内形成热液型铀矿床的铀源岩，其中的白云母花岗岩更富铀，更有利于成为铀成矿作用的铀源岩。

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22. MICP 复合材料固化软土一维固结试验及机理研究

刘庆, 林军, 谢佳旻, 秦鹏飞

高校地质学报 2023, 29 (3): 487-496. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021114

摘要（215）

PDF （2723KB）（346）

微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术广泛应用于土体改良，其生态友好特性符合当今环境保护和可持续发展理念。然而由于软土的特殊工程性质，MICP加固软土的研究鲜有报道。文章研究了微生物—砂井与微生物—生物炭两种复合材料加固软土的一维固结压缩试验，实验方法分别采用微生物—砂井联合真空排水法和微生物—生物炭直接拌合法，探究了砂井数量、生物炭掺量对加固效果的影响，基于扫描电子显微镜（SEM）测试与XRD衍射试验，获得了固化软土的微观结构特征。结果表明：经MICP作用后的软土孔隙比随砂井数量和生物炭掺量的增加显著降低，当生物炭掺量在一定范围（8%左右）内能够减小压缩系数，增大压缩模量。碳酸钙含量测定结果显示碳酸钙生成量随深度增加逐渐减少，分布具有不均匀性。微观测试表明：两种实验方法处理后的软土中均出现大量碳酸钙聚集体且填充于颗粒接触处，碳酸钙晶体类型主要为球霰石。

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23. 高盐废水深部地质封存反应运移数值模拟

杜卓然, 杜松, 杨蕴, 宋健, 吴剑锋, 吴吉春

高校地质学报 2023, 29 (4): 571-579. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021110

摘要（162）

PDF （2212KB）（186）

高盐废水深井灌注在中国尚处于准入论证阶段，废液组分在深部封存体中的运移涉及变密度驱动、水岩化学反应和变参数协同物理—化学作用过程，定量刻画这些复杂过程是深井灌注亟需解决的关键科学难题之一。文章选择鄂尔多斯盆地某灌注储层为模拟原型，采用PFLOTRAN程序构建适用于高盐废水深井灌注的变密度变参数多组分反应运移模型，以预测和评价高盐废水灌注深部地质体后的迁移转化、储层矿物演变及储层性质的改变。模拟结果表明，高盐废水注入灌注层产生硬石膏、方解石、萤石等次生矿物沉淀；模拟期100年内地质储存能力下降约1.51%，污染羽扩散范围为2.57 km ²。所建模型可为定量刻画高盐废水深井灌注组分迁移转化过程提供模拟工具。

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24. 黄土高原新近纪红粘土粒度特征及环境意义

路珂珂, 陈忠, 杨雁鹏, 张佳琳, 赵忠强, 夏顶洪, 倪春中, 宋垠先, 张世涛

高校地质学报 2023, 29 (5): 713-725. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022020

摘要（154）

PDF （1237KB）（349）

黄土高原红粘土的风成成因已得到一致的认可，目前发现最早的红粘土出现在渐新世末中新世初，表明古近纪末中国西北内陆地区干旱化环境就已形成。黄土高原红粘土的粒度特征显示自北而南平均粒径逐渐减小，表明了初始的季风系统已经建立，冬季风对风尘物质的传输具有重要作用。红粘土的粒度分布曲线显示其有两个组分组成，其中粗粒（>20 μm）代表了近地面风（冬季风）传输部分，而细粒（<5 μm）代表了高空西风传输部分，粒度组成特征很好地记录了大气环流的发展变化。自渐新世末，六盘山以西的红粘土显示在21.3~20.2 Ma、16.0~13.3 Ma和8.7~6.9 Ma三个时期平均粒径增大，沉积速率升高，其可能与全球变冷和青藏高原阶段性隆升有关，其中8.7~6.9 Ma主要受全球变冷控制。而六盘山以东的红粘土剖面，粒度变化特征显示在7.6~6.2 Ma，或至5.4 Ma粒径都较粗，表明冬季风较强；之后至3.6 Ma平均粒径较细，沉积速率较低，指示了冬季风发育较弱，为气候环境较好的阶段；从3.6~2.6 Ma，大多数剖面都显示平均粒径增大，沉积速率增加，冬夏季风同时增强，进入向第四纪冰期过渡的阶段。北极冰盖的发育、青藏高原的隆升可能是产生变化的原因。

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25. 安徽庐枞盆地西湾铅锌矿床闪锌矿微量元素特征及其地质意义

张洪求, 韩善楚, 张勇, 潘家永, 张燕群, 赵碧波, 丁永, 姜垚, 胡生平

高校地质学报 2023, 29 (5): 693-704. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022028

摘要（149）

PDF （2751KB）（167）

庐枞火山岩盆地是长江中下游成矿带的重要组成部分，近年来在其北缘东马鞍山组中发现了大型西湾铅锌矿床。前人研究显示该矿床闪锌矿中富集一定的稀散元素，但对其含量及分布特征研究不够深入，且缺乏对稀散元素的综合评价。文章采用LA-ICP-MS分析手段研究了西湾铅锌矿床中Ⅳ、Ⅴ号矿体闪锌矿中微量元素特征，并探讨了其地质意义。结果表明：（1）闪锌矿中较为富集Fe、Mn、Cd、Pb元素，贫In、Tl、Se、Te、Sn元素，其中Cd稀散元素具有一定的综合利用价值；（2）闪锌矿中微量元素替代机制主要有单元素和多元素耦合，其中单元素替代机制主要有Fe ²⁺替代Zn ²⁺、Cd ²⁺替代Zn ²⁺等，而多元素耦合替代机制主要有（Cu ⁺+Ge ³⁺）替代2Zn ²⁺、（2Cu ⁺+Ge ⁴⁺）替代3Zn ²⁺等；（3）闪锌矿中Fe、Mn、Cd、In等微量元素（稀散元素）组成特征，显示西湾铅锌矿床的成矿温度为中低温，属于浅成低温热液型矿床。

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26. 花岗质岩浆侵位的构造物理模拟研究进展

李盈莹, 王博, 曹婷婷

高校地质学报 2023, 29 (4): 543-558. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022055

摘要（148）

PDF （7635KB）（153）

构造作用产生的变形空间是花岗质岩浆上升和侵位的重要通道，岩体就位后的最终几何形态也会受到构造变形的控制。构造物理模拟实验是研究岩浆侵位过程的重要方法，文章梳理了前人在岩浆侵位物理模拟实验中常用的实验装置、实验材料和实验相似性原则，总结了不同构造环境下各构造要素对岩体几何形态的影响并指出：（1）构造平静期（前构造静态条件下）岩体形态主要受控于围岩的性质；（2）在构造活动期（同构造动态条件下），围岩厚度与流变学分层、变形速率与总变形量、岩浆注射速率与总注射量、岩浆注射通道的位置、岩体侵位与构造活动的相对先后关系等因素都会影响到岩体的最终形态和浅部围岩的构造变形样式，同时浅部构造变形又会反过来影响岩体的几何特征；（3）在不同构造环境下，变形速率与注射速率、围岩流变学分层等因素对岩体形态的影响总体一致。此外，文章还介绍了岩浆侵位物理模拟研究的若干局限性，并提出工业CT扫描技术和数值模拟方法可以作为岩浆侵位物理模拟实验研究的有益补充。

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27. 赣北阳储岭钨矿区花岗斑岩成因

黄玉, 黄旭栋, 陆建军, 章荣清, 吴劲薇, 严济池

高校地质学报 2023, 29 (6): 795-808. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022049

摘要（142）

PDF （2668KB）（152）

赣北阳储岭钨矿区出露花岗闪长岩、二长花岗斑岩和花岗斑岩。花岗闪长岩与二长花岗斑岩形成于晚侏罗世，来自相同源区，后者比前者岩浆演化程度更高。钨矿化主要呈细脉浸染状分布于二长花岗斑岩中，花岗斑岩呈脉状切穿矿体。文章对阳储岭花岗斑岩开展了锆石U-Pb定年、岩石化学分析和Sr-Nd-Hf同位素研究，通过与前人发表数据对比，探讨了花岗斑岩与二长花岗斑岩、花岗闪长岩的成因差异，为揭示钨矿成因提供了新的约束。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示，花岗斑岩形成于144.6±1.8 Ma，与花岗闪长岩、二长花岗斑岩形成年龄一致。花岗斑岩具有高硅、富钾和弱过铝质的特征，微量元素蛛网图显示明显的Ba、Nb、Sr、P和Ti亏损，稀土元素配分曲线呈右倾斜型，显示负Eu异常，指示长石、黑云母、磷灰石和钛铁氧化物等矿物的分离结晶。花岗斑岩的全岩（87Sr/86Sr）i比值为0.711329~0.711726，εNd(t)值为-5.3至-4.9，εHf(t)值为-4.6至-4.2，锆石εHf(t)值主要为-6.0至-3.0，说明其源岩主要为古老的地壳物质。与花岗闪长岩和二长花岗斑岩相比，花岗斑岩具有更高的HFSE、ΣREE含量、AMF值、Sr/V比值和更低的Mg#值、Ti/Zr比值、全岩εHf(t)值，暗示它来自更富长英质组分的源区，是古老变质沉积物部分熔融的产物。与二长花岗斑岩相比，花岗斑岩具有更高的SiO2含量、(Na2O+K2O)/CaO、Na2O/CaO、Ba/Sr、Rb/Sr比值和更低的CaO、MgO、TiO2、P2O5含量、δEu值，表明它经历了更强烈的岩浆结晶分异过程。花岗斑岩不成矿反映其源区贫钨，而花岗闪长岩和二长花岗斑岩的源区相对富钨。花岗岩源区富钨和岩浆分异演化都是促使阳储岭钨矿形成的重要因素。

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28. 北秦岭地体东段早白垩世大规模的新生地壳再造：黄花墁岩体地球化学组成和岩石成因

齐泽秋, 于洋, 赵静欣, 葛东莉, 何俊, 陈福坤

高校地质学报 2023, 29 (6): 831-846. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022046

摘要（130）

PDF （4319KB）（110）

秦岭造山带东段记录了晚侏罗世和早白垩世两期花岗质岩浆作用，作为深部地壳物质组成和结构的岩石探针，二者的岩石地球化学特征具有明显的差异，反映了复杂的岩浆源区物质组成。文章报道出露于北秦岭地体东部黄花墁岩体的元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学组成和锆石U-Pb年龄数据：锆石U-Pb年龄分析显示，主体岩石黑云母二长花岗岩形成于约119~117 Ma之间，岩浆作用规模大、延续时限短。研究区的花岗岩属于弱过铝质高钾钙碱性系列；富集大离子亲石元素和轻稀土元素，亏损高场强元素和重稀土元素，显著的Eu负异常；具有较高的放射性成因铅同位素组成和相对亏损的Nd同位素组成，初始εNd值-5.7~-4.1，显著区别于北秦岭地体晚侏罗世花岗岩和华北陆块南缘晚中生代花岗岩。这一相对亏损的同位素组成特征相似于同期形成的东段老君山岩体和西段太白岩体，暗示北秦岭地体早白垩世期间经历大规模的新生地壳再造作用。新生地壳物质可能来自北秦岭地体基性地壳岩石或俯冲至其下的扬子陆块/南秦岭地体新元古代地壳岩石。这些早白垩世岩体与北秦岭地体晚侏罗世蟒岭岩体和牧护关岩体存在明显的 Nd同位素组成差异，表明下覆的深部地壳物质组成的复杂性造成花岗岩组成的多样性。

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29. 西秦岭造山带印支期凤县岩体成因及其构造意义

倪春雨, 姜耀辉

高校地质学报 2023, 29 (4): 559-570. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021121

摘要（124）

PDF （1868KB）（173）

文章对西秦岭造山带东段印支期凤县岩体开展了岩相学，锆石SHRIMP U-Pb年代学及原位Hf同位素地球化学和全岩主微量及Sr-Nd同位素地球化学研究，并探讨了岩石成因及其构造意义。结果表明，凤县岩体由花岗闪长岩和石英二长闪长岩组成，侵位于中三叠世（~237.5 Ma）；岩石SiO ₂含量为61.7~66.7 wt%，属准铝质岩石和高钾钙碱性系列，并具有较高的Mg#值（0.53~0.58），富集轻稀土，无Eu负异常，同时富集大离子亲石元素，亏损高场强元素；岩石显示埃达克岩地球化学特征：高Sr（474×10-6~629×10-6>400×10-6 ），低 Y （6.85×10-6~7.60×10-6<18×10-6 ）和Yb（0.57×10-6~0.72×10-6<1.9×10-6 ），高的Sr/Y和La/Yb 比值；全岩初始 ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr比值为0.7072~0.7077，ε _Nd(t)值为-4.2~-5.8，锆石原位ε _Hf(t)值为-1.1~-4.3。通过综合研究认为凤县花岗质岩石形成于阿尼玛卿—勉略洋洋壳北向俯冲环境，是由俯冲洋壳上覆沉积物发生部分熔融并伴随熔体上侵过程中与地幔楔相互作用而形成的；凤县花岗岩成因暗示阿尼玛卿—勉略洋洋壳在237.5 Ma之前已经向西秦岭之下俯冲，西秦岭东段至少在中三叠世仍处于陆缘弧环境。

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30. 热电离质谱计测定国家标准火成岩粉末Sr-Nd-Pb同位素组成

王智毅, 程泓, 赵静欣, 叶日胜, 李为用, 贺剑峰, 陈福坤

高校地质学报 2023, 29 (5): 679-692. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022017

摘要（122）

PDF （1003KB）（191）

文章以美国地质调查局制备的标准岩石粉末（BCR-2玄武岩、BHVO-2玄武岩、AGV-2安山岩）作为参考物质，运用同位素稀释法和热电离质谱计同位素比值测量方法，分析中国三种火成岩标准粉末（GSR-1花岗岩、GSR-2安山岩、GSR-3玄武岩）Sr-Nd-Pb同位素组成，观察其同位素组成及均一性特征。分析结果表明：这三种火成岩岩石标准粉末都具有均一的Sr和Nd同位素组成；相比GSR-1花岗岩，GSR-2安山岩和GSR-3玄武岩的Pb同位素组成相对均一。GSR-1花岗岩的Pb同位素组成有较大的变化范围，不均一性特征可能受高U和高Th矿物的放射性成因Pb同位素组成叠加影响。根据测量结果，作者认为三种国家火成岩标准粉末适合作为Sr和Nd同位素组成分析的参考物质，GSR-2安山岩和GSR-3玄武岩也是理想的Pb同位素组成分析的参考物质。

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31. 基于MatDEM 的岩石应力波传播与衰减特性敏感性分析

范观盛, 黄靥欢, 刘春, 乐天呈

高校地质学报 2023, 29 (3): 479-486. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021102

摘要（119）

PDF （6972KB）（286）

应力波的研究是岩石动力作用中的关键性问题。基于离散元法，文章对岩石样品开展数值模拟试验，以探究应力波传播和衰减的影响因素及规律。其中重点分析了岩石数值试样的单元半径、阻尼系数，以及入射波频率、振幅对应力波传播产生的影响，并结合真实试验结果进行对比分析。研究结果表明：离散元法能有效的模拟动力作用过程，数值岩样中应力波的传播变化规律与前人研究一致。岩样单元半径增大，导致岩样的不均匀性增加，散射衰减增强；阻尼系数越大，振幅在相同距离处衰减程度越大；岩样中入射波频率降低，波的传播趋势从对数衰减向线性衰减形式发展；加载波的振幅越大，应力波由于散射作用衰减程度越大，在相同传播距离的衰减率保持一定。

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32. 碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究

史启朋, 谭现锋, 孟甲, 郑慧铭, 张茜, 刘肖, 宋帅良, 杜颖

高校地质学报 2023, 29 (5): 756-765. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022013

摘要（119）

PDF （1505KB）（208）

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点，是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中，既要保持抽灌井之间的水力联系，又要避免热突破的发生，对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算，是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术，监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响，根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明：受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响，供暖后第6天，抽水井热储温度明显下降，平均降幅1.6 ℃，抽灌井产生了热突破；因长期大量低温尾水回灌，第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度，抽水井温度基本恢复；经分析计算，储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热，其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果，在大规模回灌条件下，回灌井温度降低，抽灌井发生热突破是必然的发展趋势，深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破，对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。

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33. 华北克拉通南缘古元古代晚期小河A 型花岗岩体成因及其地质意义

王美璇, 王智毅, 赵静欣, 齐泽秋, 何俊, 陈福坤

高校地质学报 2023, 29 (6): 809-830. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022053

摘要（115）

PDF （3050KB）（176）

华北克拉通南缘出露的古元古代花岗岩是研究前寒武纪地壳演化的重要载体。文章报道出露于华北克拉通南缘的小河花岗质岩体的锆石U-Pb年龄和地球化学组成，探讨其岩石成因和前寒武纪地壳演化意义。小河岩体的岩性为含黑云母二长花岗岩，根据其稀土元素特征可以分为两类，第一类表现为轻稀土元素富集、重稀土亏损的右倾配分模式，具有中等分异特征，第二类具有稀土总量较低，轻重稀土分馏不明显，中稀土亏损的稀土元素分布模式，具有高分异特征。锆石U-Pb年龄表明两种类型岩石形成于~1.80 Ga，为同一期次岩浆活动。两类岩石均具有富硅、富碱和弱过铝质特征，属于高钾碱钙质—钙碱质系列；富集Rb、Th、U、K等元素，亏损Ba、Sr、P和Ti等元素。两类岩石有相同的Nd-Hf同位素组成特征，其岩浆源区可能均为华北克拉通南缘晚太古宙基底物质。此类铝质A型岩浆作用可能是与伸展体制相关的岩浆—热事件，暗示在约1.80 Ga时华北克拉通南缘为碰撞/造山后的伸展环境。

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34. 煤层气井储层地质工程特征对产能的控制研究

李全中, 申建, 胡海洋, 吉小峰

高校地质学报 2023, 29 (4): 644-656. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021118

摘要（115）

PDF （711KB）（346）

为了提高煤层气井的单井产气效果，从煤层气开发的地质静态参数和工程动态参数出发，研究煤层气井产气效果的影响因素。文章基于山西沁水盆地某区块12口典型煤层气井的储层参数、地质特征和开发数据，从地质控制因素和工程控制因素出发，详细剖析了煤层气资源特征、煤储层渗流、构造、能量特征、钻井、压裂、排采工程等七个方面的24种因素，研究各因素对煤层气井产气效果的控制程度。结果表明：同一区块煤层气井的产气效果存在差异，受地质因素和工程因素共同影响；煤层气资源及煤储层渗流、构造和能量特征对煤层气井的产气影响较显著，且当研究区煤储层渗透率大于0.7 mD时，有利于煤层气井获得较好的产气效果；断层影响煤储层的含气性和排采过程中的流体运移，煤层气开发应避开断层，保持400 m的安全距离；煤层气井的见套压力及放气压力越高，越有利于扩大煤储层的解吸半径，有利于煤层气井高产稳产；煤储层的压裂施工规模对产气量影响较大，研究区加液规模比加砂规模对煤层气井的产气影响更显著；煤层气井应合理控制各个阶段的压降速率和产气提升速率，在控压提产阶段的压降速率宜控制在10 kPa/d以内，扩大煤储层的压降漏斗半径。通过对研究区煤层气井的地质及工程因素进行分析，为煤层气地质选区、选点提供理论支撑，为煤层气工程开发提供技术指导。

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35. 特提斯喜马拉雅然巴地区早白垩世变基性岩的岩浆源区和成因机制

俞有志, 刘志超

高校地质学报 2023, 29 (4): 527-542. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022007

摘要（114）

PDF （4128KB）（175）

藏南特提斯喜马拉雅构造单元中出露有大量的早白垩世基性岩，记录了印度大陆北缘在新生代碰撞造山前的深部构造—岩浆过程，其成因机制是研究印度被动大陆边缘形成演化历史的关键。文章对特提斯喜马拉雅东部然巴地区出露的早白垩世变基性岩进行了较为系统的岩相学和地球化学研究。这些变基性岩主要包括角闪石岩和斜长角闪岩，以脉体或透镜体形式出露于然巴穹窿周边的变沉积岩地层中。地球化学结果显示，它们的原岩为拉斑玄武岩系列岩石，具有较低的SiO ₂含量（44.78~47.42 wt%），TiO ₂含量变化较大（0.73~2.16 wt%），较为富MgO（7.31~9.60 wt%）和FeOt（9.68~15.87wt%），Mg#值中等偏高（46.4~63.9）。在同位素组成上，这些变基性岩的ε _Nd(t)值主要变化于5.7~6.5之间，落入印度洋MORB范围内，指示亏损地幔源区的贡献。另一方面，这些变基性岩具有类似于E-MORB的稀土和微量元素配分特征，指示岩浆中应存在富集组分的物质贡献。由于然巴变基性岩并未表现出明显的高场强元素亏损特征，同时它们的Nb/U比值与地幔系列岩石相近，因此推测这些基性岩在成岩过程中受陆壳混染的程度不高，其富集组分主要应是来自富集地幔源区的贡献。综上，然巴早白垩世基性岩可能是来自亏损的软流圈地幔与富集的印度大陆岩石圈地幔相互作用的产物，该岩浆作用发生在东冈瓦纳大陆的裂解早期（约140 Ma），是凯尔盖朗地幔柱活动早期阶段引发软流圈地幔上涌的结果。

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36. 降雨引起的非饱和带压力波传播过程及其对地下水快速排泄的影响研究

党磊, 谢月清, 汪钏, 常勇, 曾献奎, 吴吉春

高校地质学报 2023, 29 (4): 580-589. DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2021104

摘要（113）

PDF （1977KB）（117）

大量基于河流水化学与同位素的研究表明，降雨引起的河流流量增量很大一部分来源于流域内储存的“旧水”，这一现象被称为“旧水悖论”，降雨引起的非饱和带压力波可能是造成这一现象的一个原因。本研究构建了四种不同土壤类型（砂土、壤质砂土、砂质壤土、壤土）的土柱数值实验，重点探讨非饱和带压力波传播过程及其推动地下水快速排泄的可能性，分析“旧水悖论”发生的原因。模拟结果显示，所有土壤中均能观测到压力波现象，第一次强降雨发生后，四种土柱中压力波传播时间分别为1.86、2.84、5.24和7.46天。压力波现象本质上是水力信号的快速传递，并不表示本次降雨的快速流动，实验中当土柱底部对降雨产生响应时，水化学特征还没有同时发生改变，而是分别滞后到6.12、10.33、18.05和30.00天，引起不同土柱压力波波速和土壤水流速的差分别为74.71、51.05、27.08和20.13 cm/d。研究表明，压力波波速和土壤水流速与土壤特征曲线和饱和渗透系数紧密相关，在所有土壤中砂土中形成的压力波更容易快速传递到地下水。由于流域中非饱和带厚度一般与河流垂直距离成正比，河滨带压力波能够快速传递到地下水，并能够推动土壤水向地下水和河流排泄，这种现象在渗透性较好的土壤中更为明显。本研究为更准确地认识流域水文过程和更好地揭示“旧水悖论”机理提供了重要理论支撑。

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37. 共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce(III) 的机制

赵涵玥, 周跃飞, 李晓松, 谢巧勤, 陈天虎

高校地质学报 2023, 29 (5): 705-712. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022031

摘要（113）

PDF （887KB）（193）

该研究通过批次和动态实验，考查含锰褐铁矿和合成针铁矿对Ce(III)的氧化和固定作用，并在此基础上探讨共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce的机制及地质意义。批次实验结果显示，含锰褐铁矿对Ce的氧化和固定有重要促进作用，在初始Ce浓度为6000 μg/L，含锰褐铁矿添加量为1 g/L时，可在48 h实现对Ce的完全固定；初始Ce(III)浓度在300~4500 μg/L时，含锰褐铁矿对Ce(III)氧化和沉淀的促进作用与Mn含量正相关，而合成针铁矿相对于无矿体系体现出抑制效应。动态实验结果显示，对高锰褐铁矿固定的Ce，其分布不受锰氧化物的制约，与铁氧化物的分布一致。对结果的分析表明Ce氧化和沉淀的过程为：吸附—氧化—CeO ₂沉淀生成—CeO ₂自催化氧化Ce(III)；锰和铁氧化物共存时，对Ce氧化和固定的贡献分别是：前者促进Ce氧化，后者通过静电吸附作用促进CeO2的固定。研究对于解释“锰氧化物氧化Ce(III)的能力强于铁氧化物，但二者共存时铁氧化物更易于固定Ce”这一地质现象有一定启示意义。

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38. 铜陵矿集区上石炭统碳酸盐岩矿物学与地球化学的区域对比研究

王家宇, 徐亮, 谢巧勤, 刘童, 周跃飞, 李振生, 徐晓春, 陈天虎

高校地质学报 2023, 29 (4): 514-526. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022008

摘要（105）

PDF （3286KB）（141）

通过对安徽铜陵和巢湖上石炭统黄龙—船山组剖面碳酸盐岩矿物学和微量元素进行对比研究，结果表明：铜陵黄龙组底部为一套含草莓黄铁矿的白云岩，中、下部和船山组均是灰岩，矿物组合为：黄龙组底部的白云石+高岭石+黄铁矿+石英（黄龙组底部）→方解石+高岭石+石英（黄龙组中下部）→方解石+伊利石+石英（黄龙组上部和船山组）。而巢湖黄龙—船山组碳酸盐岩为一套含高岭石、石英的灰岩，但从黄龙组底部至船山组顶部剖面中高岭石有增加趋势。微量元素显示，铜陵黄龙—船山组碳酸盐（特别是黄龙组底部白云岩）的V/Cr、Ni/Co、V/Sc比值显著高于巢湖，且Ce与Fe、Mn的无相关性，显著不同于巢湖碳酸盐的正相关特征。矿物学和地球化学特征表明，铜陵黄龙组底部碳酸盐沉积于偏还原的环境，黄龙组中上部和船山组碳酸盐沉积于相对贫氧的环境，而巢湖碳酸盐则形成于更加氧化的环境。结合前人研究成果认为，早石炭世铜陵古岛的存在可能是导致铜陵沉积环境有别于巢湖的主要原因，该沉积环境为铜陵地区胶状黄铁矿形成的有利地质条件。

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39. 活化过硫酸钠体系降解三氯乙烯效能研究

郝天, 张云

高校地质学报 2023, 29 (4): 600-607. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021076

摘要（97）

PDF （1110KB）（113）

以三氯乙烯（TCE）为目标污染物，研究柠檬酸钠（TCD）、柠檬酸（CA）作为螯合剂，螯合Fe2+催化过硫酸钠（Na ₂S ₂O ₈）降解水溶液中TCE的效果，研究氧化剂投加量、螯合剂投加量、pH值等对TCE降解效果的影响，得出 Na ₂ S ₂ O ₈降解TCE时各组分的最佳投加比例和适宜的pH值。结果表明，TCD和CA两种螯合剂均能有效螯合Fe ²⁺催化过硫酸钠体系降解TCE，且TCE的降解符合一级动力学过程， Na ₂ S ₂ O ₈/TCD/Fe ²⁺/TCE的最佳摩尔比为20:10:10:1， Na ₂ S ₂ O ₈/CA/Fe ²⁺/TCE的最佳摩尔比为20:5:10:1，这时两种体系降解率和TCE的一级反应动力学常数都达到最大，两种体系降解率分别为96.7%、97.6%，TCE一级反应动力学常数分别为2.48×10 ^-2 、2.68×10 ^-2min ^-1，达到最佳投加量时CA的用量仅为TCD用量的一半。在投加量较小时，随TCD和CA及 Na ₂ S ₂ O ₈投加量增加，TCE的降解率增大，一级反应动力学常数也增大，但过量螯合剂会与Fe ²⁺形成过于稳定的螯合物，影响Fe2+的催化效果，削弱 Na ₂ S ₂ O ₈的氧化能力，过量 Na ₂ S ₂ O ₈会产生过多的硫酸根自由基SO ₄ ^-·， SO ₄ ^-·会相互消耗抑制反应的进行。在 Na ₂ S ₂ O ₈/Fe ²⁺/TCE的摩尔比为20:10:1的体系中，若加入TCD的摩尔比大于10或加入CA的摩尔比大于5，对Fe ²⁺的催化效果将减弱。在TCD/Fe ²⁺/TCE的摩尔比为10:10:1的反应体系或CA/Fe ²⁺/TCE的摩尔比为5:10:1的反应体系中， Na ₂ S ₂ O ₈摩尔数比大于20时，会抑制反应的进行。过硫酸钠体系降解TCE需要维持在一定的pH范围内，碱性条件不利于反应的进行，中性和酸性条件有利于反应的进行。

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40. 广西姑婆山花岗岩早白垩世暗色包体的识别及其地质意义

刘风雷, 周云, 史水平, 冯佐海, 蔡永丰, 付伟, 赵锴

高校地质学报 2023, 29 (3): 455-470. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021077

摘要（95）

PDF （3195KB）（186）

为了探讨桂东北中生代构造演化特征，文章对桂东北姑婆山复式花岗岩体及其闪长质暗色包体进行了详细的岩石学、年代学和地球化学研究。年代学测试结果表明，闪长质暗色包体的形成时代为142±1 Ma，为首次在本区识别出了早白垩世闪长质暗色包体。元素地球化学分析结果显示闪长质暗色包体的SiO ₂含量为55.66%~56.72%，MgO为2.26%~2.30%，Fe ₂O ₃ ^T为10.43%~10.77%；寄主花岗岩样品的SiO ₂含量为68.33%~68.67%，Fe ₂O ₃ ^T为3.73%~3.89%，MgO为0.60%~0.64%，具有较高的10000Ga/Al比值和Zr+Nb+Ce+Y含量，整体表现出A型花岗岩的地球化学特征。寄主岩石和暗色包体均富含大离子亲石元素和高场强元素。综合上述数据，表明闪长质暗色包体是岩浆混合作用的产物，其形成与华南晚中生代岩石圈的伸展减薄作用有关；结合相关区域地质资料，表明华南中生代时期的岩石圈伸展减薄呈幕式发生，从而导致华南发育多期次、多阶段的岩浆作用。

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