高校地质学报

何晨, 夏炎, 徐夕生, 邱检生, 徐航, 张志, 赵思狄

2023, 29(5): 657-678. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022018

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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。

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

2023, 29(5): 679-692. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022017

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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。

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

2023, 29(5): 693-704. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022028

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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Fe²⁺替代Zn²⁺、Cd²⁺替代Zn²⁺等，而多元素耦合替代机制主要有（Cu⁺+Ge³⁺）替代2Zn²⁺、（2Cu⁺+Ge⁴⁺）替代3Zn²⁺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。

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

2023, 29(5): 705-712. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022031

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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—CeO₂沉淀生成—CeO₂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。

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

2023, 29(5): 713-725. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022020

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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。

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

2023, 29(5): 726-734. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022029

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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。

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

2023, 29(5): 735-742. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022010

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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。

碎石堆小行星自旋演化过程的离散元数值模拟

张宸玮, 刘春, 耿焕, 刘辉

2023, 29(5): 743-755. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022022

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近年的探测研究表明，由引力和范德华粘附力聚合成碎石堆结构可能是小行星的一种重要形成方式。为探究这类小行星的演化机制，文章基于离散元软件MatDEM进行二次开发，实现了单元的万有引力计算。建立直径为1.2 km“碎石堆”小行星数值模型，通过数值模拟分析了不同粘附强度和体积密度下，球形聚集体的旋转重塑和破坏过程。结果表明：球形聚集体受到其角速度初始增量的影响，以启动聚集体的重塑过程，导致其发生变形或者破坏；粘附强度越小，模型越容易被破坏，破坏前小行星会通过向扁圆状椭球体变形来保持自身构型的稳定性；对于粘附强度一定的小行星模型，体积密度的增大会有效增加其结构的稳定性，可以延后小行星破坏行为发生的时间，且颗粒脱落的数量随着密度的增大而减少；采用离散元分析可以较好地模拟小行星自旋演化过程。进一步与真实小行星数据相结合，有利于深入、全面地探索小行星自旋演化破坏机理。

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

2023, 29(5): 756-765. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022013

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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。

辽河拗陷滩海东部地区古近系东营组东三段物源和沉积相

夏长发, 林春明, 张霞, 黄舒雅, 李绪龙, 赵雪培, 李鑫, 宋福来, 邹丙方, 李铁军

2023, 29(5): 766-775. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022030

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辽河拗陷滩海东部地区古近系东营组东三段是该区域油气勘探的重点目的层系。综合岩心、测井等资料，利用碎屑组分、重矿物、沉积要素以及岩相与测井结合分析，对研究区东营组东三段物源和沉积相进行了分析。分析结果认为，研究区东三段存在三个物源方向，分别为北部自北向南方向、东部自东向西方向，以及西北部月东潜山方向；沉积相类型主要为辫状河三角洲前缘亚相和滨浅湖亚相，受构造背景与物源的控制，东三段三个亚段沉积相分布比较相似，北部为辫状河三角洲前缘沉积，东部为辫状河三角洲前缘与滨浅湖滩坝沉积，西北部为滨浅湖滩坝沉积。研究结果为滩海东部东三段后期勘探和有利储层预测提供了沉积地质基础。

准噶尔盆地红山嘴北部三叠系克拉玛依组沉积特征

王进, 于兴河, 卢凤豪, 牛小军, 野兆瑞, 杨新涛

2023, 29(5): 776-787. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022024

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红山嘴北部的克上组与克下组地层存在明显的沉积差异。为明确克拉玛依组沉积特征及成因，利用地震、钻测井、岩心及分析化验等资料，对克拉玛依组的岩矿特征、岩相类型、沉积相类型与展布进行研究。结果表明：克下组为以牵引流为主的辫状河沉积，发育辫状河道（Gi→St→Sp→(Sh)→Md）、心滩（St→Sp↔Sm）及冲积平原（Mr↔Md→Fr），河道砂体呈条带展布，多呈孤立状分布于厚层泥岩中；克上组为碎屑流、洪流与牵引流共同作用下扇三角洲沉积，平原发育辫状河道（Gmm→Gcm→Gi→Sh）、辫状分支河道（Gcm→Gi↔Gt）与辫流坝微相（Gp↔Gi→Gcm），前缘发育水下分流河道（Gi→Gt→Gp→St）、河口坝（Md→Sp↔Sw）及水下分流间湾微相（Md↔Sc），所沉积的厚层砂砾岩体相互切割叠置，连片分布，连通性好。受控于物源体系前移与供给强度的增加、古气候由干旱—半干旱向半湿润—湿润转变及湖平面上升，研究区克拉玛依组经历了由辫状河向扇三角洲转变的沉积演化。

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

2023, 29(5): 788-794. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022026

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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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