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当期目录

    2023年 第29卷 第2期    刊出日期:2023-04-20
    上一期   
    岩石·矿床·地球化学
    铀同位素示踪早奥陶世特马豆克期海洋氧化还原状态演化
    闵思雨, 邱 晨, 栾晓聪, 吴荣昌, 邵庆丰, 陈 曦, 凌洪飞
    2023, 29(2):  147-160.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021052
    摘要 ( 574 )   PDF (1506KB) ( 310 )  
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    古海洋的氧化还原状态是影响动物演化的重要环境因素之一。奥陶纪特马豆克期处于奥陶纪生物大辐射爆发的前夕,该时期生物多样化水平已经逐渐升高,但前人对该时期海洋氧化还原状态演化仍缺乏深入研究。保存良好的碳酸盐岩地层中的铀同位素能够有效反映全球海洋整体的氧化还原水平。文章对湖北松滋响水洞剖面碳酸盐岩进行了系统的碳、氧同位素和铀同位素分析,结果显示在下奥陶统特马豆克阶底部出现一次显著的碳同位素正漂移事件—TSICE,同时δ238U均值从-0.65‰±0.12‰增加到-0.26‰±0.15‰,表明该时期海洋经历了从缺氧(铀同位素质量平衡模型计算表明,全球海洋至少被2.56%的缺氧水体覆盖)到氧化程度增高的过程。这一环境变化过程与生物礁组成中的后生动物成分相对于微生物成分明显升高的过程相吻合。发生碳、铀同位素正漂移可能分别与海平面下降及海水表层温度降低而有利于海洋氧化水平提高相关。
    东北牡丹江地区古近纪高镁安山岩的发现及其岩石学特征
    熊 巧, 曾 罡, 郑志翀, 张慧丽, 周中彪, 王小均, 刘建强, 陈立辉
    2023, 29(2):  161-173.  DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2021109
    摘要 ( 506 )   PDF (3283KB) ( 259 )  
    相关文章 | 计量指标
    全球新生代高镁安山岩多分布于活动大陆边缘和岛弧环境,而板内高镁安山岩出露较少。近年来,在松辽盆地西侧的五岔沟地区和北侧的逊克、门鲁河地区以及俄罗斯远东地区相继发现了喷发于20.6~0.3 Ma(新近纪—第四纪)的板内高镁安山岩。这些板内高镁安山岩的发现对于探讨地幔中再循环地壳物质的属性和命运具有重要意义。文章报导了在松辽盆地东侧的牡丹江地区新发现的古近纪高镁安山岩(喷发于49.2~36.3 Ma)。这些火山岩SiO2含量为54.75~58.95 wt%,Mg#为45.18~51.72,属于高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩属于亚碱性系列,岩性为玄武安山岩和安山岩,主量元素组成变化范围较小。基于岩相学观察和MELTS软件模拟计算,牡丹江高镁安山岩的矿物结晶顺序为:斜长石和斜方辉石斑晶较早结晶,之后斜方辉石、单斜辉石和钛铁氧化物等基质矿物结晶。MELTS软件模拟结果指示在岩浆演化过程中结晶出的矿物未脱离岩浆体系,岩石成分代表了相对原始的岩浆成分。文章利用斜方辉石—熔体测压法计算出牡丹江高镁安山岩的结晶压力为169~570 MPa,相当于5.6~18.8 km的深度。利用斜方辉石—熔体和熔体两种测温法计算出其结晶温度为1109~1181 ℃,与东北其它地区新生代高镁安山岩(逊克、门鲁河和五岔沟)的结晶温度基本一致(1132~1192 ℃),高于岛弧安山岩的结晶温度(950~1050 ℃)。利用斜长石—熔体测水法计算出其喷发前熔体水含量为0.3~1.0 wt%,与东北其它地区新生代高镁安山岩熔体喷发前水含量基本一致(0.3~1.4 wt%),明显低于岛弧安山岩(2~9 wt%)。因此,牡丹江高镁安山岩在化学组成、岩相学特征、岩浆物理属性(温度和水含量)以及演化特征上都与东北其它地区发现的新生代高镁安山岩基本一致,属于板内高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩的发现表明,这类板内高镁安山岩岩浆作用从始新世一直持续到更新世,在东北地区广泛分布。
    广西德保矽卡岩型铜锡矿床成矿流体演化特征
    王晨光, 张德会, 刘向冲, 肖昌浩
    2023, 29(2):  174-185.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021047
    摘要 ( 182 )   PDF (2888KB) ( 148 )  
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    位于右江盆地的德保铜锡矿床是广西最大的铜矿床,目前仅有少量年代学和矿物学等方面的研究,对于该矿床流体特征、流体环境、矿床元素组成等所知甚少。通过矿石矿物的探针分析、流体包裹体岩相学和显微测温、平衡热力学计算约束了该矿床成矿流体的地球化学参数,分析了成矿阶段的流体环境。与典型矽卡岩型铜锡矿床不同的是,德保铜锡矿的石榴子石以镁铝榴石和钙铝榴石为主,含少量钙铁榴石;锡主要以类质同象富集在黄铜矿、黄铁矿等硫化物中,含量达96×10-6~627×10-6;石榴子石的流体包裹体均一温度182~249 ℃,平均值219 ℃;方解石包裹体均一温度109~215 ℃,平均值157 ℃;平衡热力学计算模拟表明,德保铜锡矿床氧逸度和硫逸度范围分别是:logfS2>-20,-44<logfO2<-25。早期成矿流体温度的降低为黄铜矿沉淀提供了有利条件,锡元素伴随黄铜矿沉淀;成矿流体的氧逸度高于世界典型锡矿的氧逸度,这种高氧逸度的成矿流体环境不利于锡元素的运移及再富集,这可能是德保铜锡矿中锡较少以锡石存在的重要原因之一。
    中国东北鸡西新生代玄武岩源区岩性制约
    郑志翀, 曾 罡, 张慧丽, 刘建强, 陈立辉, 周中彪
    2023, 29(2):  186-200.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021063
    摘要 ( 380 )   PDF (3152KB) ( 179 )  
    相关文章 | 计量指标
    新生代火山岩在中国东北地区广泛出露,主要集中于松辽盆地周缘。其中盆地东部多沿抚顺—密山、依兰—伊通断裂带分布,尤其集中于长白山地区,以钠质玄武岩为主。前人研究表明,东北地区的地幔源区存在显著的化学不均一性,暗示这些玄武岩复杂的成因。为进一步查明它们的地幔源区岩性,揭示其岩石成因,文章选择抚顺—密山断裂带北部鸡西地区的玄武岩开展研究工作。研究区玄武岩岩性变化较大,其SiO2含量为44.2~49.6 wt%,MgO含量为6.7~10.6 wt%,在TAS分类图上可进一步细分为碧玄岩、粗面玄武岩及玄武岩三个类别。微量元素上,研究样品呈现不相容元素相对富集的特征,具Nb、Ta的正异常和Pb、Ti的负异常,与洋岛玄武岩的微量元素组成相类似。通过计算研究样品的原生岩浆组成,发现其具有富MgO、贫SiO2和CaO的特征,在透辉石向CATS-橄榄石-石英的投影图上落在贫硅辉石岩的区域内;同时结合玄武岩较高的FC3MS(FeOT/CaO-3×MgO/SiO2)值,认为其源区确实存在辉石岩组分的贡献。为进一步证实上述岩性特征,笔者还从玄武岩中挑选了橄榄石斑晶进行分析。结果表明,橄榄石斑晶的Fo值存在较大的变化,高Fo的橄榄石具有比低Fo橄榄石更低的Ca和Mn含量、高的Ni含量及Fe/Mn比值,且高Fo值橄榄石与辉石岩来源熔体结晶的橄榄石组成相似,同样反映其源区存在辉石岩组分的贡献。综上所述,研究认为东北鸡西地区新生代玄武岩的源区确实存在辉石岩组分,是再循环的地壳组分对研究区地幔改造的产物,并在该区幔源岩浆的形成过程中产生了重要的影响。
    辽宁清原中元古代辉绿岩的年代学、地球化学特征及其地质意义
    苏祖敏, 孙丰月, 张雅静
    2023, 29(2):  201-212.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021058
    摘要 ( 313 )   PDF (3935KB) ( 177 )  
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    辽宁省清原县位于华北克拉通北缘东段,对清原县红透山地区的辉绿岩脉开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和全岩地球化学分析,旨在探讨华北克拉通在中元古代时期的构造演化。红透山辉绿岩LA-ICP-MS岩浆锆石U-Pb年龄为1293 Ma±35 Ma,代表该岩体的形成时代。辉绿岩SiO2=49.42%~50.76%、MgO=3.56%~5.83%、Na2O+K2O=3.95%~6.2%,变化于碱性和亚碱性系列之间。微量元素特征显示:相对富集LREE,相对亏损HREE、 HFSE,无明显Eu异常。研究认为红透山辉绿岩为伸展环境下形成的板内玄武岩,其岩浆源于俯冲物质影响的富集岩石圈地幔,并受到一定程度的地壳物质混染。结合前人对华北克拉通北部与东北部中元古代辉绿岩的研究,认为红透山辉绿岩的形成与哥伦比亚超大陆的裂解有关。
    胶结壳有孔虫对长石的选择性利用
    李晓松, 周跃飞, 赵涵玥, 孙少华, 徐 亮, 谢巧勤, 陈天虎
    2023, 29(2):  213-222.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021049
    摘要 ( 169 )   PDF (4035KB) ( 135 )  
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    文章采用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱、粒度分析等方法对浙江台州大港湾滨海沉积物中的胶结壳有孔虫亚洲波斯基砂虫(Polskiammina asiatica)和抱球砂抱球虫(Ammoglobigerina globigeriniformis)的壳壁进行了分析。结果表明,两种有孔虫壳壁具有相似的物质组成,主要包括矿物颗粒、有机外膜、有机内壁衬层、覆盖矿物的有机膜和连接矿物的丝状有机质。构筑壳壁的矿物主要有石英、长石和高岭石,有机物主要为酸性糖蛋白和脂肪。两种有孔虫倾向于选取沉积物中粒径较小的矿物,矿物粒径分布范围较小。壳壁中长石集中分布于有孔虫中心和外壁,很少出现于房室之间的隔板中。分析认为,壳壁曲率和矿物成分制约了长石的特异性分布,而长石的特异性分布有利于提高壳壁稳定性和有孔虫对能量及营养元素的获取。
    构造地质学
    中国东南部晚中生代盆岭格局及其构造—岩浆作用
    董长春, 舒立旻, 舒良树
    2023, 29(2):  223-239.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021053
    摘要 ( 1404 )   PDF (2209KB) ( 426 )  
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    晚中生代时期,中国东南部位于日本—台湾火山岛弧的后缘。中侏罗世—晚白垩世期间,受太平洋板块朝东亚陆缘俯冲以及弧后扩张作用的影响,中国东南部广泛发育了伸展断陷盆地和火山—侵入岩岩系。盆地类型包括中侏罗世的裂谷盆地、晚侏罗世—早白垩世的火山碎屑—熔岩断陷盆地、晚白垩世—古近纪的红色碎屑断陷盆地等3种,火成岩岩系则主要由花岗岩类、双峰式火成岩、碱性花岗岩、变质核杂岩与穹隆状花岗岩等组成。盆地形成时代和岩浆岩侵位结晶时代相近,年龄峰期140~110 Ma (早白垩世),两者紧密分布在一起,构成早白垩世中国东南部盆岭构造。文章对中国东南部晚中生代盆地和岩浆岩山岭的基本地质特征进行了归纳,对火成岩系列的岩石学和构造地质等特征以及形成中国东南部盆岭格局的制约因素进行了分析。最后,对中国东南部晚中生代地球动力学演化过程进行了探讨。
    库车坳陷克深地区先存被动盐底辟挤压变形数值模拟
    吴 超, 徐雯峤, 李 青, 汪 伟, 陈维力, 尹宏伟, 屈元基
    2023, 29(2):  240-250.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021057
    摘要 ( 1331 )   PDF (14318KB) ( 153 )  
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    库车褶皱冲断带是一个典型的复杂含盐褶皱冲断系统。文章基于地震资料构造解析,采用离散元数值模拟方法,设计了2组数值模拟实验来探究先存被动盐底辟对含盐的双滑脱层褶皱冲断带构造形态及演化的影响,从而分析克深 5 构造区沿走向分段差异的盐构造变形特征和机制,并对盐下断层活动进行精细的定量分析。模拟结果表明先存被动盐底辟作为挤压构造变形优先发育的位置,是应力释放的优先区域,影响了盐上断层顺序和盐下断层的活动性,进而控制了构造沿走向的差异演化。通过将模拟结果与库车坳陷克深5构造区构造特征进行对比分析,吐孜玛扎背斜是盐盆地内部先存被动底辟受后期挤压变形的产物。吐孜玛扎背斜吸收大部分的缩短量,造成紧邻的盐下断片显著抬升,盐上受同构造沉积影响在背斜北侧形成一个宽缓的向斜,抑制了向斜内乱序断层的形成。先存被动盐底辟构造是控制克深 5 区域构造变形的主要控制因素之一。研究区东段不含先存被动盐底辟,依次发育有库木格列木背斜和喀桑托开背斜,背斜变形幅度向盆地方向减小,盐下断裂活动强度向盆地方向减弱,研究区西段含先存被动盐底辟,发育吐孜玛扎背斜,先存被动盐底辟的盐下断裂活动强度强于毗邻的断层。
    贝加尔裂谷构造发育的主控因素探讨:来自物理模拟的启示
    王盟楠, 李江海, 柳 晨, 刘磊鑫
    2023, 29(2):  251-260.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021059
    摘要 ( 1195 )   PDF (6688KB) ( 130 )  
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    贝加尔裂谷位于全球最大的大陆板块中心,远离任何活跃板块边界,却是地球上现今构造活动最为活跃和复杂的地区之一,其形成演化的主控因素是地球科学界广泛讨论的问题之一并一直存在争议。文章通过物理实验模拟手段,研究了裂谷区在局部拉张背景下,岩石圈形变过程。贝加尔裂谷区位于较强的西伯利亚克拉通与较弱的萨彦—贝加尔造山带结合部位。克拉通一侧下地壳强度大,壳幔机械耦合程度高,实验结果显示,当区域遭受局部拉张时,应力易在克拉通一侧聚集,最先于克拉通与造山带薄弱缝合处的靠近克拉通边缘一侧发育深大断裂。随着岩石圈不断伸展,应力向造山带一侧传递,断裂也随之向造山带一侧发生迁移,呈现雁列式排列。古老克拉通相比于年轻造山带下地壳流变性质差异,决定了贝加尔裂谷窄且深凹陷的发育特征及发育结构的不对称性。
    宿东向斜“挤压弯滑—顶托平移”构造形成机制及验证
    李 浩, 屈争辉, 朱冠宇, 郭 梁, 章必成, 薛志文
    2023, 29(2):  261-271.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021042
    摘要 ( 853 )   PDF (1328KB) ( 131 )  
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    宿东向斜形似不对称哑铃,在区域地质图上显得格外醒目,其成因值得关注。文章通过区域大地构造演化背景梳理和宿东向斜构造组合分析,探讨宿东向斜成因,并结合朱仙庄煤矿构造发育特征加以验证。结果表明:宿东向斜可以划分为四类变形区,包括NE翼整体变形区、SW翼挤入变形区、SW翼挤出变形区和SW翼正常变形区;宿东向斜形成经历了两个关键变形期,即SW向挤压应力持续作用下先后发生的,以层间弯滑调节为特征的宿东向斜和“X”型共轭断裂形成期(挤压弯滑期)和因宿南箱状向斜东南弯折端顶托而沿“X”型共轭断裂平移为特征的挤入挤出期(顶托平移期);朱仙庄煤矿8#煤层煤镜质组反射率光率体记录了形成向斜各期应力的来源方向;8#煤层不同变形类型和程度层滑构造的规律分布是对宿东向斜“挤压弯滑—顶托平移”形成机制的良好响应。提出了一种基于煤层底板等高线的断层走向断距计算方法,并据此定量表征朱仙庄煤矿南部断层的平移方向和距离,进一步验证宿东向斜顶托平移机制。
    工程地质学
    基于BIM 与GIS 融合的浅层地温能开发适宜性三维动态评价方法研究
    姚 璐, 张 丹, 王 波, 任 康
    2023, 29(2):  272-279.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021062
    摘要 ( 824 )   PDF (1727KB) ( 168 )  
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    利用地源热泵为建筑物暖通空调系统供能,常采用分别计算浅层地温能供能量和建筑耗能量的方法进行设计,但这类方法无法实现不同工况条件下的动态评估。文章提出一种基于BIM(建筑信息模型)与GIS(地理信息系统)融合分析的方法,充分发挥BIM在建筑构件高度可视化和GIS在空间信息分析处理方面的优势,将建筑构件与地上和地下空间信息融合为一体,实现浅层地温能开发适宜性的三维评价。提出了采用供需比指标作为表征浅层地温能开发利用适宜性的分级评价指标,依据各月份供需比的波动情况,以南京大学朱共山楼为例对冬季供热工况下的适宜性进行了动态分析与评价。结果表明,浅层地温能在大部分时间能满足该建筑的能耗需求,其适宜性评价分级为中等适宜,证明了基于BIM与GIS融合的浅层地温能开发适宜性三维动态评价方法是可行的。
    浸水作用下湿陷性黄土微观结构及分形特征研究
    王绅皓, 谢婉丽, 常一伦, 单 帅, 井 旭
    2023, 29(2):  280-288.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021048
    摘要 ( 916 )   PDF (2500KB) ( 266 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对延安新区湿陷性黄土,开展浸水试验,利用扫描电子显微镜获得不同浸水时长的黄土微观结构图像。运用ImagePro Plus(IPP)图像处理软件提取黄土的微观结构参数,结合分形理论对黄土的微观结构进行定量分析。结果表明:在浸水过程中,土体宏观表现为湿陷性减弱。土体颗粒排列、形态分布呈规律性变化;孔隙面积概率分布指数和颗粒分形维数均出现减小趋势,颗粒圆形度先减小后增大,排列发生定向改变;浸水作用对黄土微观结构的影响具有时效性,初始阶段土体受黏土矿物软化、可溶盐流失的影响,天然结构在水体扰动下逐渐失稳;随浸水时间的增加,骨架结构产生破坏,颗粒发生偏转、滑移、重组;平衡阶段颗粒形成新的结构,排列密集化,大、中孔隙减少,土体结构逐渐稳定。研究从宏观、微观两个角度研究了浸水作用下的黄土结构特征,为湿陷性黄土地区的工程问题提供了试验基础和科学依据。
    基于InSAR 监测的地面沉降时空演化特征研究:以连云港市为例
    蔡田露, 卢 毅, 陆 华, 闵 望
    2023, 29(2):  289-297.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021006
    摘要 ( 1105 )   PDF (4403KB) ( 225 )  
    相关文章 | 计量指标
    地面沉降的发生发展与人类社会经济活动息息相关,随着沿海大开发的持续推进,地面沉降中心由内陆向港口、海堤及围填海区域发生转移,沉降影响因素也由单一向混合型转变,而InSAR监测的区域全覆盖特性正好可以匹配如今不断变化的监测需求。文章以连云港地区为例,在简述基于InSAR的地面沉降监测成果的基础上,进行多源数据对比与验证,从而对InSAR监测成果进行验证与评价,最终结果一致性好、可信度高,满足目前地面沉降监测精度要求,为城市地面沉降监测技术体系的优化与完善提供数据支撑。
    其他学科
    扬子台地西缘奥陶纪末赫南特期地层划分对比与古地理
    王光旭, 魏 鑫, 崔雨浓, 张小乐, 王 骞, 詹仁斌
    2023, 29(2):  298-315.  DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2022051
    摘要 ( 1459 )   PDF (20684KB) ( 518 )  
    相关文章 | 计量指标
    华南上扬子区是奥陶纪末生物大灭绝研究的经典地区之一,但由于交通等因素,该区西缘(今昆明—西昌—成都之间)赫南特期浅水相沉积的时空分布规律仍不清楚。文章通过总结近年来的调查新成果与已发表资料,系统分析了研究区赫南特期地层划分对比和古地理,并取得一些新认识。在赫南特早期,研究区以含较凉水壳相动物群(TBF 1)的泥灰岩、灰岩发育为特色,统归入观音桥组(近岸相仅包含其下部)。赫南特中期开始发生明显的相带分异:近岸一侧广泛发育一套含暖水壳相动物群(TBF 2)的生物碎屑灰岩,归于观音桥组上部,向远岸一侧相变为黑色笔石页岩(龙马溪组底部)。至赫南特晚期,近岸的少数地区(如镇雄北部)以产出暖水壳相动物群(TBF 3)的粗碎屑沉积为特色,创名尾坝组;远岸一侧与前一时期类似,以龙马溪组底部黑色页岩沉积为代表。文章还通过综合已知数据,分别对区内赫南特早—中期和晚期古地理进行高精度重建。
    近百年来二龙湾沉积物粒度端元分析及其环境意义
    廖东霞, 郭海婷, 吴孟孟, 潘少明
    2023, 29(2):  316-324.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021051
    摘要 ( 1094 )   PDF (1623KB) ( 309 )  
    相关文章 | 计量指标
    沉积物粒度蕴含着区域降水强度、湖泊水位波动、沉积物物源等古环境信息。文章以二龙湾2个沉积物岩芯为研究对象,利用GMX30P-A高纯Ge同轴探测器和英国Mastersize2000型激光粒度仪对样品进行137Cs比活度和粒度测试,运用参数化EMA端元模型对沉积物样品的粒度数据集进行端元分解,探讨二龙湾近百年来沉积物质来源和沉积环境特征。二龙湾沉积物主要为水成沉积,含少量风成沉积,EM1和EM2指示水动力较弱的封闭湖泊沉积环境,EM3指示强地表径流搬运过程。坡面径流挟带的流域碎屑颗粒物是沉积物的主要物源,高空西风携带的远源粘粒级颗粒和中尺度区域风搬运的近源粉尘物质对沉积物有一定的贡献。近百年来二龙湾经历封闭湖泊沉积过程,沉积环境较为稳定,湖心沉积速率小于近岸沉积速率。1963年后沉积物中细颗粒物质含量增加,粗颗粒物质占比大幅下降,表明吉林龙湾国家级然保护区的建成对流域的水土保持有重要作用。