高校地质学报

孙浩, 夏群科, 刘佳, 王子桢, 毕垚

2021, 27(2): 121-132. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019108

摘要 ( 630 )

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近期对科马提岩以及许多大火成岩省中的苦橄岩进行的水含量分析以及地幔潜能温度的研究表明，无论是太古宙还是显生宙的大火成岩省的形成都和含水的地幔柱有关。晚二叠纪的峨眉山大火成岩省（ELIP）位于扬子克拉通西缘，目前主流观点认为其是由地幔柱形成的。前人根据大量的岩石地球化学工作将ELIP分为西区、中区和东区；证明了位于西区的大理、宾川的苦橄岩和玄武岩地幔源区的水含量高于2500×10^-6。然而对于其他区域玄武岩源区的含水性还不清楚。文章以位于中区的二滩剖面底部高钛型玄武岩为研究对象，采用单斜辉石斑晶反演的方法研究恢复了其原始岩浆的水含量。结果表明，单斜辉石斑晶水含量范围为76×10^-6 ~424×10^-6, 对应的平衡熔体水含量为3.01 wt%。在考虑分离结晶影响后，恢复的原始岩浆水含量达到2.71±0.95 wt%。该水含量略低于大理苦橄岩水含量，与宾川苦橄岩相当。而计算的地幔源区水含量最低估计为1357×10^-6，该值低于大理、宾川苦橄岩的源区水含量，但仍显著高于正常洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩源区。ELIP中不同区域的苦橄岩和玄武岩都存在高水含量，这表明在ELIP的形成和演化过程中水都扮演了很重要的角色。

哈尔里克山晚古生代混合岩地质特征、年代学及其构造意义

倪兴华, 王博, 刘珈硕

2021, 27(2): 133-148. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020005

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哈尔里克山位于天山造山带东北缘，是古亚洲洋板片俯冲、弧—陆（或弧—弧）增生拼贴造山作用的产物。出露于哈尔里克山南麓的中—高级变质带中发育有混合岩，其成因和时代尚无详细研究。文章对哈尔里克变质带中的混合岩进行了野外岩相—构造分析与LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年代学研究。结果显示，该混合岩与高级变质沉积岩紧密伴生，可能是变质沉积岩经部分熔融作用形成的。混合岩带中多条变形程度不同的浅色岩脉的锆石U-Pb 年龄均在332~330 Ma 之间，部分浅色岩脉具有典型的同构造变形特征，从而可以限定哈尔里克山南麓变质带的混合岩化作用发生在330 Ma 左右。结合前人对研究区变质岩和侵入岩的研究结果以及区域地质演化特征，笔者认为哈尔里克山地区在330 Ma 可能已进入了后造山伸展阶段，该变质带中混合岩可能形成于后造山伸展减压部分熔融，是哈尔里克岛弧基底的组成部分，其折返抬升与同期后造山岩体的侵位作用有关。

湖南香花岭地区花岗岩中锂对成岩成矿的制约

覃莉茜, 饶灿, 林晓青, 吴润秋, 王琪

2021, 27(2): 149-162. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020007

摘要 ( 1142 )

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锂（Li）是一种战略关键金属，岩浆阶段主要在花岗质岩石中得到富集和结晶。由于具有不相容和富挥发性等性质，锂对花岗岩的成岩成矿具有重要的制约。文章利用电子探针、LA-ICP-MS 等分析手段，对湖南香花岭地区癞子岭和尖峰岭花岗岩进行系统岩相学、主微量和矿物学研究，结果表明：（1）花岗质岩浆结晶分异过程中，Li 含量逐渐升高，大幅度降低了熔体粘度，增大了结晶温度区间，花岗质岩浆得到充分结晶分异，导致花岗岩的垂直分带；（2）花岗岩中Li 与稀有金属含量呈正相关关系，Li 与Ta、Nb、Sn 等稀有金属具有协同成矿作用；（3）花岗岩中云母类矿物具有向富Li 演化的趋势，以铁锂云母为主，随着铁锂云母的结晶，Nb、Ta、Sn 等稀有金属相继析出，导致晚期云母中Ta、Nb 等含量降低。熔体中H2O、F 等对花岗质岩浆的性质和结晶分异有较大影响，但不足以致使花岗岩呈垂直分带。

印度尼西亚苏门答腊岛马塔比（Martabe）浅成低温热液型金-银矿床的地质特征与找矿标志

张海坤, 胡鹏, 姜军胜, 程湘, 战明国, 潘罗忠, 戴昱, 潘贝红

2021, 27(2): 163-171. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020001

摘要 ( 664 )

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马塔比矿床位于印度尼西亚北苏门答腊省，是印度尼西亚近年确认的一处世界级高硫浅成低温热液型金-银矿床。文章在梳理前人研究的基础上，对其成矿地质特征与找矿标志进行了总结，以丰富该类型矿床实例，指导找矿实践。该矿床金银矿化呈现典型的高硫型浅成低温热液系统蚀变分带特征，由内而外依次发育硅化带、高级泥化带、泥化带、青磐岩化带。赋矿英安岩的锆石U-Pb 定年结果为（3.8±0.5）Ma，热液变质成因明矾石的Ar-Ar 坪年龄分别为（3.3±0.11）Ma 和（2.14±0.10）Ma，表明成岩与成矿间隔时间较短，且可能存在两期高级泥化蚀变作用。成矿作用既有岩浆热液又有大气水的参与，后期地表风化作用使金和银进一步富集。马塔比矿床具有高硫型浅成低温热液矿床的典型特征，总结其找矿标志包括构造环境标志、岩性标志、蚀变标志和化探标志。

太湖地区早全新世沉积物中富铁质棍状结核体成因研究

左书豪, 谢志东

2021, 27(2): 172-182. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019093

摘要 ( 647 )

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文章主要介绍太湖地区富铁质棍状结核体的原始直立产状、分布特征、外形特征，内部胶体结构及其矿物学组合特征，进而讨论棍状结核体的成因模式。棍状结核体横向上广泛分布于太湖及其周边地区，产于一层标志性泥质层中；纵向上，棍状结核体在不同高度，从湖底到山边的田地，山麓下的沟槽里都有发现。原始层位可见新鲜棍状结核体，外表颜色为钢灰色，断面灰色。扰动层位的棍状体多为表面磨损的短柱状，表面风化后出现灰褐色或黄褐色。棍状结核体原始产状为直立插于标志性泥质层中，头部向下，尾部向上；头部多为具有发散螺纹的半圆球。棍状结核体可细分为短柱状和长棍状。其中，短柱状直径0.5~1 cm，长度10 cm以内；长棍状直径1~2 cm，长度15~80 cm。太湖地区棍状结核体多含外壳，厚0.1~0.2 cm。棍状结核体表面多具螺旋纹，螺旋纹上多粘有细小球粒结核。棍状结核体内部包裹大量棱角分明、磨圆度差、分选差的石英晶屑，及少量岩屑及粉尘，主要胶结物为微米级自形程度高的菱铁矿晶体。结核内部局部区域包含大量小球粒集合体，小球粒是由菱铁矿微晶加少量晶屑组成。棍状结核体较密实，孔隙度小于20%。棍状结核体的原始直立产状说明其不是下伏硬黄土层的淘洗物，不会老于标志性泥质层的年龄（7 ka B.P.）。两种成因模式可以解释棍状结核体的成因，其一是水底淤泥中的胶体结核沉积生长成因模式；其二是空爆气柱中的合成与回落成因模式，结核体在气柱中合成，自空中落下，插入已有的泥质层或与泥质层一起落下。空爆气柱回落物的假说可以合理解释棍状菱铁矿结核体的产状及分布特征，也可解释其独特的外形和内部特征。

磷的生物地球化学循环研究进展

周强, 姜允斌, 郝记华, 季峻峰, 李伟

2021, 27(2): 183-199. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020002

摘要 ( 2875 )

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磷是生命体的必需元素，也是粮食生产的重要限制因素。磷的生物地球化学循环不仅调控着海洋的初级生产力，而且影响着全球气候系统，并决定着磷矿资源的形成和分布，与地球上生命的生存繁衍息息相关。当前“地球系统科学”理论将大气圈、水圈、岩石圈（地壳和上地幔）和生物圈等子系统有机整合，为研究磷的生物地球化学循环提供了更加广阔的视野。基于已有研究，结合“地球系统科学”理论观点，针对磷的生物化学循环获得了以下重要认识：磷在地质历史时期的演化决定了现今磷在全球范围内（陆地生态系统与海洋生态系统）的循环模式；人类的工业和农业活动作为重要的地质营力，改变了磷的生物地球化学循环过程，造成了磷矿枯竭的资源危机及水体富营养化的环境问题；解决磷短缺的资源危机问题和磷过剩的环境污染问题的关键在于调控引起这些问题的生物地球化学循环过程。

低密度地球化学填图在热带雨林区的适用性探索：以印度尼西亚苏门答腊岛巴东明古鲁地区为例

程湘, 胡鹏, 战明国, 潘罗忠, 戴昱, 潘贝红

2021, 27(2): 200-210. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020006

摘要 ( 496 )

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不同尺度地球化学填图能否获得稳定的和可追索的地球化学模式，能否真实反映元素含量背景，是检验填图方法是否可行的重要依据。笔者选择印度尼西亚苏门答腊岛巴东—明古鲁地区热带雨林区为研究对象，对比该区1:100 万（1 个样/100 km2）和1:25 万（1 个样/4 km2）两种不同比例尺的地球化学采样所获得的地球化学数据和异常分布模式，发现二者获得的元素含量背景值和中位数非常接近，所圈定的地球化学省在形态和变化趋势上非常类似，浓集中心的位置几乎完全重合，证明低密度地球化学填图也能获得稳定的和可追溯的地球化学模式，认为该方法在热带雨林区也是适用的。低密度地球化学填图圈出的地球化学省基本涵盖了研究区大的矿床和花岗岩体，真实的反映了研究区元素的分布情况，在这些地球化学省内开展更大比例尺的地球化学填图工作，能进一步圈定局部异常直接找矿，降低企业勘查投资风险。

介质润湿性和非均质性对重非水相运移影响孔隙尺度机制研究

彭锦潇, 蒋建国, 吴吉春

2021, 27(2): 211-217. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019095

摘要 ( 541 )

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重非水相（DNAPLs）是地下水常见的有机污染物，理解其运移机制对于污染物修复具有重要意义。为解释实验中多孔介质润湿性对DNAPL的流动速度及残余饱和度的影响，使用多相流相场法，在构造的二维孔隙中模拟DNAPL液滴的下落过程。结果表明：模拟能准确刻画多相流界面的不稳定性，重现与实验室尺度相似的现象。文章提出的双界面模型相较于以往的微观模型能够更好的解释介质润湿性对DNAPL运移的影响。DNAPL的下落速度受前后界面共同影响，而饱和度主要由后界面决定。同时，润湿性对运移的影响大小受制于多孔介质的非均质性。

方解石与含硅流体的水-岩反应实验及其对“硅化碳酸盐岩”储层成因的启示

杨源显, 陈强路, 丘靥, 尤东华, 王小林

2021, 27(2): 218-228. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020017

摘要 ( 900 )

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近年来的油气勘探表明, 含硅热液是碳酸盐岩层系中一种重要的溶蚀性流体, 查明其与碳酸盐岩的水-岩反应机理是揭示“硅化碳酸盐岩”储层发育机制并实现储层分布预测的基础和关键问题之一。文章采用熔融毛细硅管和水热反应釜为反应腔，开展了200~375℃范围内方解石和含硅流体的水岩反应实验。利用原位拉曼光谱技术在线描述反应过程中体系组成的变化，对于淬火后的固相样品，则采用扫描电镜—能谱分析进行形貌观测和成分鉴定。首先，查明了含硅流体与方解石脱碳反应发生的温度条件。方解石和含硅流体在275℃以上反应形成CO₂，固相为非硅灰石的钙硅酸盐，其结构有待进一步揭示。该结果表明单纯的硅质组分难以在储层温度条件下与灰岩发生反应；其次，提出高盐度、富CO2流体作用是造成灰岩溶蚀的重要因素；最后， CO₂的存在能够促进硅质（含石英）沉淀。在上述实验认识的基础上，结合前人研究结果探讨了塔里木盆地顺托果勒地区“硅化碳酸盐岩”储层的发育机制。含硅热液沿深大断裂上移，途径震旦系—下奥陶统白云岩层系，其中的硅质组分将与白云石反应形成富镁硅酸盐和CO₂。CO₂是重要的酸性组分，有利于鹰山组碳酸盐的溶蚀和孔隙的保存。流体温度和压力的降低以及CO₂的存在促进了石英沉淀，并形成了大量的石英晶间孔隙。

考虑隧道降水和开挖施工过程的三维地面沉降模拟

马新雨, 王俊, 周欣, 张云, 徐永福

2021, 27(2): 229-239. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020008

摘要 ( 523 )

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明挖法是隧道施工中常用的一种方法，但其降水和开挖施工不可避免地会引起周围地面沉降。为了防止隧道施工对周围环境及建筑物产生严重的不良影响，地面沉降控制是检验施工支护设计合理性的关键。隧道施工造成地面沉降的主要原因有降水、开挖和支护作业，以往研究大多集中于单一因素的影响分析，为使分析结果更接近于工程实际，需将三者综合考虑，从全过程的角度进行三维模拟计算。为此，结合无锡市某湖底隧道建设，利用ABAQUS 有限元分析软件建立了三维模型，选取具有不同开挖围护结构方案的两个代表性区段，对隧道降水和开挖施工引起周围土体的位移和地面沉降进行模拟研究，模拟中考虑了止水帷幕、挡土墙和桩基础的施工，降水施工，以及开挖和支撑施工等，模拟结果与现场实测数据进行了对比验证，模拟结果表明：（1）随着与基坑距离的增加，土体从隆起逐渐转变为沉降继而再逐渐减小，开挖施工和降水施工对最终地面沉降量的占比分别为30%~40% 和60%~70%；（2）采用钻孔灌注桩围护的直立开挖段产生的地面沉降要大于同样深度的放坡开挖段；（3）桩基础有助于控制地面沉降。

俯冲板块的动力学性质对平板俯冲的影响：数值模拟

朱致远, 吴本君

2021, 27(2): 240-248. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019110

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平板俯冲是地球上一种独特的俯冲模式，主要发生在南美洲地区，与该地区的地震、火山等构造地质现象有着密切联系。平板俯冲的形成机制和影响因素仍然需要进一步地研究。文章通过数值模拟的方法，研究了俯冲板块的动力学性质对于平俯冲板片形态的影响。模拟实验结果表明，俯冲板块的厚度和密度差（与地幔）对平板俯冲的形成有着决定性的影响。合适的俯冲板块厚度（70 km 左右）有利于在俯冲过程中形成平板片。厚度较大的板片难以发生弯曲，阻碍了平板片的形成。俯冲板块与地幔的密度差越小，越容易形成平板俯冲，平板片的长度也越长。俯冲板片的密度差太大也不利于形成平板片。此外，高粘度的俯冲板块容易形成平板俯冲，俯冲板块的粘度与形成的平板片的长度也成正比。研究还发现，平板俯冲的形成伴随着海沟后撤速率的减小。参考模型重现了智利中部平板俯冲的形态，为研究该地区的平板俯冲机制提供了新认识。

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