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    2006年  31卷  第6期

    海洋地质
    深海记录中的热带过程及其周期性
    田军, 汪品先
    2006, 31(6): 747-753.
    摘要:
    地球运行轨道参数包括偏心率、斜率和岁差, 在地质时期分别具有413ka和100ka、41ka、23ka和19ka的周期, 它决定地表太阳辐射在不同纬度和季节的周期性变化.太阳辐射变化中, 岁差周期最为明显, 斜率周期在中高纬度比较明显, 而偏心率周期本身作用微弱, 主要通过调控岁差周期的变幅影响气候.传统的地球轨道驱动理论认为, 北半球高纬的太阳辐射决定全球冰量和地表的气候变化, 轨道周期可能线性地反映到气候变化的周期中去.实际的深海记录反映的情况并非如此, 尤其在热带海区, 气候替代性指标的周期性与太阳辐射的周期性既存在相似性, 也存在较大区别.相似性在于, 热带海区的气候替代性指标均表现出较强的岁差和斜率周期, 而且通常情况下岁差周期的强度要高于斜率周期的强度, 说明热带海区的气候变化受控于岁差调控的太阳辐射的变化; 区别性在于, 热带海区气候替代性指标通常表现出较强的不容忽视的100ka、413ka的偏心率周期和10ka左右的半岁差周期, 而且100ka、413ka的偏心率周期还是季风系统的典型周期, 说明热带海区的气候变化并不是简单的线性响应太阳辐射的变化, 也不完全受北半球高纬的控制, 而是具有自身的特性.
    晚中新世西太平洋暖池的浮游有孔虫和氧同位素证据
    李前裕, 李保华, 钟广法, 周祖翼, 成鑫荣, 王吉良, 汪品先
    2006, 31(6): 754-764.
    摘要:
    浮游有孔虫深水种Globoquadrina dehiscens于10Ma左右从西太平洋和南海绝灭, 要比其他地区早大约3Ma.伴随这一事件还见以表层暖水种增多而深水种大幅度减少为主要特征的生物群变化.古生物和氧同位素结果指示当时表层水变暖和温跃层变深, 我们认为是与早期西太平洋暖池的发育有关.该种在西北和西南太平洋呈阶段性消失也说明暖水堆集比赤道区更强, 尽管印尼海道在晚中新世已大为变窄, 穿越印尼海道的径流可能尚保持较高的通量水平而使赤道区暖水堆集不特别明显.南海的浮游氧同位素值通常比开放西太平洋的低, 也说明中新世时期的上层海水环境与现代相似, 都是暖池边缘区比中心区变化大.暖池边缘区水体环境多变和温度梯度较高可能是受季风的影响, 结果造成深水种的降低和G.dehiscens提早从南海地区绝灭.
    东北印度洋区BAR9427岩心末次冰期以来的古季风活动记录
    丁旋, 方念乔
    2006, 31(6): 765-772.
    摘要:
    末次冰期旋回尤其是氧同位素3期气候明显不稳定, 南亚季风活动并不遵循冰期间冰期的规律.通过东北印度洋区位于安达曼海南部、苏门答腊岛西北端格雷特海峡的BAR9427岩心的古海洋学研究, 并与相邻孟加拉湾地区的MD77181和MD81349二支岩心进行对比分析, 认识到末次冰期氧同位素2期时, 研究区东北冬季风增强, 上升流活跃, 古生产力较高, 同时近岸地区蒸发作用强烈, 海水盐度升高.末次冰期大间冰阶氧同位素3期的早、晚期, 研究区西南夏季风活动强烈, 向东的西南季风流, 使得孟加拉湾中部盐度升高, 而北部由于季风降雨, 大量的淡水输入使得盐度大幅度下降, 且八月盐度远低于二月.西南夏季风变化遵循23ka的岁差周期, 在我国青藏高原、黄土与沙漠以及阿拉伯海等区都有表现.
    泥河湾盆地基于粒度气候指标的轨道调谐时间标尺
    韩志勇, 李徐生
    2006, 31(6): 773-779.
    摘要:
    泥河湾盆地东部出露一套厚近百米的以湖相为主的地层.我们测量了洞沟剖面的粒度和磁化率.通过磁化率记录的对比, 我们可以将前人确定的古地磁界线转移到我们的深度坐标上来, 并建立了初步的时间标尺.样品中粒径在20~50μm之间的颗粒含量时间序列可以与ETP曲线对比, 即低含量对应高ETP值.这样的对比意味着在北半球夏季太阳辐射量相对增加的时期, 进入泥河湾盆地沉积物中的风尘物质减少了.这与已知的北方风尘的演化历史是吻合的, 所以我们认为粒度(20~50μm) 含量是泥河湾盆地沉积物中比较可靠的古气候变化的替代性指标.对于沉积速率相对高的时段, 即 > 780ka的地层, 我们尝试用轨道调谐的方法建立了高分辨率的时间标尺.新的粒度(20~50μm) 含量时间序列滤波获得的20ka和41ka的周期成分与岁差及地轴倾斜度的理论值可以重合.这显示洞沟剖面的粒度(20~50μm) 含量记录可以作为轨道调谐的气候曲线.
    南海北部1144站中更新世浮游有孔虫的千年尺度古气候记录
    郑范, 李前裕, 陈木宏
    2006, 31(6): 780-786.
    摘要:
    南海北部ODP1144站中更新世气候转型时期的浮游有孔虫在千年尺度上以高频率变化为主要特征.冰期旋回主要周期在0.9Ma由41ka转变为100ka, 浮游有孔虫组合也随冰期旋回出现大量的冷水种.据转换函数得出的表层水降温高达10℃发生在0.9~0.6Ma间的转型过渡期, 跨越MIS22、20、18、16四大冰期.同时, 温跃层深度呈阶梯式变浅, 在MIS20上升至65m左右.所以, 南海北部上层水体环境在中更新世气候转型期出现比末次冰期更重的δ18O值, 温跃层变浅, 深水种含量降低或消失, 突出了边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号.南海南北部的环境差异与东西太平洋的差异, 共同表明低纬过程在气候变化中的重要性.
    地层古生物
    菌藻类繁盛: 晚泥盆世大灭绝的疑凶?
    徐冉, 龚一鸣, 汤中道
    2006, 31(6): 787-797.
    摘要:
    广西桂林杨堤剖面的地球化学数据显示晚泥盆世弗拉期末—法门期海平面波折上升、水体从富氧变为贫氧, 同时无机、有机碳同位素(δ13Ccarbδ13Ckerogen) 分别从+0.43 (‰V-PDB) →+3.54 (‰V-PDB) 和-29.38 (‰V-PDB) →-24.14 (‰V-PDB), 可以与北美、欧洲等地进行对比.通过对海平面变化、缺氧程度分析, 并结合岩石薄片, 我们认为这种快速正向波动是由以菌藻类生物为主要生产者的海洋生产力迅速增加引起的.镜下观察发现, F-F大灭绝中菌藻类不但未受影响反而更加繁盛.与之相对应, 对营养盐P及菌藻类生长刺激元素Fe、Zn的研究也发现在晚弗拉期出现几次含量突增.更值得注意的是其来源主要由陆地输入, 这就印证了晚泥盆世陆生植物大规模繁盛使得生物化学风化盛行, 导致地表径流向陆表海输送的营养物质增加改变了海洋化学环境, 富营养化的海水使菌藻类繁盛并造成其他生物灭绝的假说.
    陇东地区延长组疑源类组合特征及其古环境意义
    吉利明, 王少飞, 徐金鲤
    2006, 31(6): 798-806.
    摘要:
    为了明确中晚三叠世延长组形成时期鄂尔多斯盆地陆相沉积的属性, 用孢粉分析方法详细研究了陇东西峰油田钻井岩心的微古植物组合, 在主要源岩层——延长组长7段发现了极为丰富的疑源类, 化石丰度高, 但属种单调; 以光面球藻(Leiosphaeridia) 绝对占优势, 经常出现具刺的微刺藻(Micrhystridium).同时代疑源类, 特别是具刺型疑源类生态分布和组合特征对比分析认为, 陇东地区中晚三叠世主要为淡水湖泊环境.出现的具刺疑源类不仅类型单调, 而且棘刺明显弱化, 推测是个别海生具刺类型在淡水环境中经历长期演化的结果.本地区主要烃源岩长7段沉积时期恰好处于湖水淡化过程, 也是最大湖进期, 大规模的湖水补给来源于陆地, 并非海侵.表明中晚三叠世鄂尔多斯盆地已经结束早中三叠世近海湖泊的性质.
    深部地质与岩石圈动力学
    辽西中生代软流圈底辟体的脉动式上涌
    邵济安, 陈福坤, 路凤香, 周新华
    2006, 31(6): 807-816.
    摘要:
    岩石学-地球化学数据揭示了辽西中生代火山岩组分存在的3个特征: (1) Mg#值和Cr、Ni含量比较高; (2) 多数火山岩源自受到地壳物质混染的富集的岩石圈地幔; (3) 相当部分火山岩的εNd(t)值偏高.对辽西及其邻区中生代(230~65Ma) 火山岩年代学的研究发现: 火山活动具有平均间隔2030Ma的周期性, 火山岩活动的峰期为230Ma、190Ma、160Ma、130120Ma、110100Ma、80Ma.同时火山岩εNd(t)值在时间上显示了类似的周期性波动.在空间上, 中、新生代火山岩有呈环状分布的趋势, 从中心向外逐渐变新.根据上述特点, 提出辽西晚中生代的火山岩活动可能与软流圈底辟体脉动式上涌有关, 研究区被岩石圈断裂围限的特定构造背景为软流圈底辟体的上涌提供了天然通道.
    苏鲁造山带北侧构造演化的几何学运动学特征
    吴冲龙, 张善文, 毛小平, 柳忠泉, 宋立军, 佟彦明
    2006, 31(6): 817-822.
    摘要:
    横穿诸城凹陷的南北向反射地震剖面揭示, 苏鲁造山带北侧边界的中上地壳中存在着三层结构, 即上部的胶莱盆地沉积盖层、中部的苏鲁楔状地体和下部代表华北板块的胶北地体; 诸城凹陷边缘和内部断裂均显示同沉积正断层性质, 苏鲁楔状地体中发育一组向北仰起的叠瓦状逆冲断层, 而胶北地体显示了向南俯冲的态势.由此而论, 可能存在着华北板块与扬子板块相向俯冲于苏鲁地体之下的陆陆碰撞机制, 苏鲁地体可能具有与大别地体相似的花状造山带结构.
    铜陵凤凰山岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄与构造变形及其对岩体侵位动力学背景的制约
    张达, 吴淦国, 狄永军, 臧文拴, 邵拥军, 余心起, 张祥信, 汪群峰
    2006, 31(6): 823-829.
    摘要:
    地球动力环境对岩浆来源和侵位机制具有重要的控制作用.铜陵矿集区中生代中酸性侵入岩和大规模成矿作用有密切关系.凤凰山岩体为凤凰山矿田的主要组成部分, 主要岩石类型为花岗闪长岩、石英二长闪长岩.根据精确锆石SHRIMP测年结果, 凤凰山岩体206Pb/238U年龄为(144.2±2.3) Ma, 是晚侏罗世形成的一个典型岩体, 和铜陵矿集区主要成矿岩体的形成时代一致.接触带构造变形特征显示岩体侵位受控于区域左旋剪切应力场作用.内部构造变形特征表明凤凰山岩体在深部主要为左旋螺旋式强力上升, 浅部为气球膨胀式主动侵位.岩体形成时代及构造变形特征表现出晚侏罗世铜陵矿集区和成矿有关的侵入岩系列的形成可能和古太平洋板块的向北斜向俯冲所导致的左旋剪切应力场有关.
    CCSD超高压榴辉岩中的水: 红外光谱分析
    徐薇, 刘祥文, 金振民
    2006, 31(6): 830-838.
    摘要:
    超高压变质岩中名义上无水矿物(NAMs) 在板块俯冲过程中可以携带一部分地表水进入上地幔, 这些水储存于地球深部并对地幔动力学有着重要的影响.对中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中的绿辉石和石榴石进行了详细的显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR) 分析, 结果显示所有绿辉石和石榴石颗粒都含有结构水, 其水含量范围分别在68~29μg/g和20~75μg/g.榴辉岩全岩的水含量为150~300μg/g.绿辉石和石榴石结构水含量的分布出现2种情况: (1) 颗粒内部的均一分布; (2) 不均匀分布, 表现为水含量从核部到幔部到边部随之增加或水含量核部、边部低而幔部高.电子探针结果表明水含量分布不均与矿物化学成分无直接关系.位错分布不均匀可能导致了颗粒内部结构水分布的不均匀.
    塔中地区寒武系-奥陶系碳酸盐岩Sr元素和Sr同位素特征
    黄文辉, 杨敏, 于炳松, 樊太亮, 初广震, 万欢, 朱井泉, 吴仕强, 王旭
    2006, 31(6): 839-845.
    摘要:
    使用VG354固体同位素质谱仪对中1、中4井的25个碳酸盐岩样品做了Sr同位素测试, 并利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS) 对塔中地区4口井共109个碳酸盐岩样品测试了Sr、Mn元素的含量.通过对Sr、Mn元素含量分析, 及中1、中4井碳酸盐岩的Sr同位素组成分析, 对比全球奥陶系海相碳酸盐的Sr同位素分析结果及演化趋势, 得出了如下认识: (1) 塔中地区奥陶纪87Sr/86Sr比值与全球海水Sr同位素演化趋势基本一致, 具有随时间下降的总体趋势, 这与广阔陆表海和有关的沉积物对放射性成因锶的封存作用有关, 说明海平面变化和白云岩化作用仍然是该区海相碳酸盐岩锶同位素组成与演化的主要控制因素; (2) 塔中地区早奥陶世的87Sr/86Sr比值与全球海水Sr同位素比值相当, 说明该区早奥陶世碳酸盐岩成岩环境为正常海水, 且早奥陶世87Sr/86Sr比值有单调降低的规律, 说明与海平面变化有关; (3) 塔中地区晚奥陶世87Sr/86Sr比值比全球海水高, 其原因是白云岩化作用和晚奥陶世盆地抬升近地表水带来高87Sr/86Sr比值, 且晚奥陶世87Sr/86Sr比值为整体升高的趋势; (4) 塔中地区奥陶纪碳酸盐岩中Mn元素含量变化不大, 反映了塔中地区奥陶纪成岩环境主要为浅水相, 但也有深水相, 白云岩化对其影响不大; (5) 塔中地区奥陶纪碳酸盐岩中Sr元素含量变化较大, 反映该时期该区碳酸盐岩成岩流体主要为海水, 但也有混合水, 白云岩主要为Ⅲ类白云岩和Ⅰ类白云岩.
    地学应用技术
    裂缝性碳酸盐岩裂缝的双侧向测井响应特征及解释方法
    邓少贵, 王晓畅, 范宜仁
    2006, 31(6): 846-850.
    摘要:
    裂缝评价是裂缝性碳酸盐岩储层评价的关键, 其常规评价方法受到裂缝发育的不均匀性及储层各向异性的影响而存在诸多困难.采用三维数值算法, 利用宏观各向异性地层模型, 研究不同的裂缝参数条件下双侧向测井响应特征, 由此导出一种用于裂缝孔隙度计算的快速算法.分析表明, 裂缝的双侧向响应同裂缝孔隙度与孔隙流体电导率之间存在明显的线性关系, 裂缝的倾角造成双侧向测井曲线幅度差异的变化; 不同倾斜情况下, 将双侧向测井响应近似表示为岩石基岩电阻率、裂缝孔隙度、裂缝流体电导率的函数, 用于裂缝孔隙度的快速计算.实际资料处理表明, 利用双侧向依据该方法确定的裂缝参数同成像测井资料具有良好的对应性.
    利用地震资料反演地层的碳酸盐含量
    熊艳, 钟广法, 李前裕, 吴能友, 李学杰, 马在田
    2006, 31(6): 851-856.
    摘要:
    基于碳酸盐含量与地层速度、密度之间的关系, 在井资料约束下, 使用人工神经网络方法反演高分辨率地震资料所反映的地层碳酸盐含量, 并应用于南海北部陆坡ODP184航次1146和1148孔区, 取得较好效果.方法的关键是从井旁地震道中提取多种属性, 利用逐步回归法, 确定6种与碳酸盐含量相关性最好的地震属性, 分别是平均频率、道积分绝对振幅、主频、时间、道微分瞬时振幅和瞬时频率, 然后进行地层碳酸盐含量反演.反演结果相对于岩心分析的碳酸盐含量的误差大多在±5%之内, 较为精确地揭示了地震地层剖面上碳酸盐含量的分布.
    松潘-阿坝地区深部电性特征
    陈高, 吴健生, 于鹏
    2006, 31(6): 857-860.
    摘要:
    针对青藏高原东部特殊的“三角形”区域——松潘-阿坝地区, 通过两条测线的MT资料分析和反演, 对其深部电性特征进行了揭示, 发现松潘-阿坝区中深层构造较为稳定, 层状特点明显, 地下电性横向变化小, 具有稳定地块的特点.这里存在壳内低阻层, 厚度近10~20km; 深部(岩石圈地幔内部) 的电性结构也有两种类型: 高阻异常区和具有幔内低阻层的次高阻异常区, 全区岩石圈厚度在120km左右, 其四周由深断裂与邻区接触.该区深部电性特征不同于龙门山隆起的电性结构, 也不同于西秦岭构造带, 后者具有高阻基底, 岩石圈厚度或更薄或加厚.
    应用多重分形滤波技术提取致矿地球化学异常: 以西南“三江”南段Cu、Zn致矿异常提取为例
    陈永清, 张生元, 夏庆霖, 李文昌, 卢映祥, 黄静宁
    2006, 31(6): 861-866.
    摘要:
    西南“三江”南段位于印度板块与扬子板块的结合带, 是特提斯-喜马拉雅成矿域的重要组成部分.在多旋回的构造岩浆活动过程中, 形成了复杂的成矿地质地球化学背景和丰富的有色金属和贵金属矿产.正是这种复杂的地质地球化学背景, 使得应用地质统计学方法提取致矿地球化学异常遇到了挑战.为此, 多重分形滤波技术被引进, 试图从复杂的多重地球化学背景中有效地分离与成矿有关的Cu、Zn异常.研究表明: (1) 由于研究区存在多重地球化学背景, 克里格方法揭示的Cu、Zn剩余异常通常是受区域线形构造控制的区域异常, 多重分形滤波技术则揭示了与矿化有关的Cu、Zn局部致矿异常; (2) Cu致矿异常的提取表明, 多重分形滤波技术能够克服某些岩性(譬如玄武岩) 引起的Cu高背景的影响, 并从多重地球化学背景中有效提取致矿异常, 包括低背景中的弱异常和隐蔽异常; (3) 运用多重分形滤波技术清晰揭示了一系列Zn原始数据图上没有显示的、规模不等的NNE向Zn矿化异常带, 其中那条穿越整个研究区的Zn矿化异常带含有金顶巨型Pb-Zn矿床和一系列矿床、矿点、矿化点.整个研究工作是基于MORPAS3.0软件系统实现的.
    微扰法测量干燥岩矿样品复介电常数
    郑永春, 欧阳自远, 王世杰, 李春来, 冯俊明
    2006, 31(6): 867-872.
    摘要:
    微扰法是测量微波频率下介质材料复介电常数的简单易行的方法, 尤其对低ε′和低tanδ介质的测量很灵敏, 至今仍在广泛应用.但大部分岩矿样品的ε′和tanδ超出了微扰法的量程范围, 无法用该方法直接测量.本文提出了基于微扰法测量干燥岩矿样品复介电常数的新方法.先将干燥岩矿研磨成粉, 并与ε′和tanδ较小且介电性质稳定的聚乙烯粉末以一定体积百分比混合, 热压成型制样; 用微扰法测量岩塑混合物的复介电常数.两相混合体系的介电性质与其中每相的关系可以用Lichtenecker混合公式描述, 由于聚乙烯的复介电常数已知, 因此, 岩矿样品的复介电常数可由岩塑混合物的复介电常数计算得到.测量结果表明, 9370MHz时, 同一试样用矩形谐振腔微扰法、圆形谐振腔微扰法和传输反射法的测量结果一致, 并提供了部分干燥岩石和矿物的复介电常数测量数据.
    环境工程
    河床含水系统对单环芳烃净化特征室内模拟
    李海明, 陈鸿汉, 郑西来
    2006, 31(6): 873-878.
    摘要:
    为了模拟长期排污河流中单环芳烃在地表水-地下水系统迁移转化规律以及不同含水介质和水动力条件对单环芳烃的净化特征, 室内土柱实验采用3种有代表性的天然砂土为研究对象, 以生活污水模拟纳污河流, 实验历时5个月.单环芳烃的自然净化作用主要发生在河床底下0.4m内, 垂直向下单环芳烃各组分浓度呈由高到低的分布特征; 粗砂对苯、甲苯和单环芳烃总量(TBETX) 总净化率分别为32.06%、21.39%和27.13%;中砂1分别为76.26%、81.40%、87.99%;中砂2分别为68.94%、74.41%、81.69%, 这表明, 河流污染初期河床底含水介质完全饱水, 含水介质颗粒尺寸越大, 对单环芳烃的净化率就越低, 单环芳烃容易迁移进入地下水中; 随着时间的延长, 河床底部淤泥层不断增加, 砂层中的水流处于非饱和状态, 淤泥层和含水介质系统对单环芳烃的净化能力较饱水流时大, 单环芳烃不容易迁移进入地下水.
    地下水补给与开采量对降水变化响应特征: 以京津以南河北平原为例
    张光辉, 费宇红, 杨丽芝, 郝明亮, 申建梅
    2006, 31(6): 879-884.
    摘要:
    通过对京津以南河北平原年降水量、地下水补给量和农业开采量三者动态规律及其互动关系研究表明, 年降水量减增, 同期地下水补给量与开采量呈互逆变化规律, 即降水量减小, 补给量变少, 开采量增大; 年降水量增大, 补给量较多, 开采量减小.在连续枯(丰) 水年份, 当年降水量减少(增加) 10mm时, 则地下水系统水量减少7.08 (增加7.06) mm, 水位下降(上升) 5.2~8.7cm; 在10~320mm变幅内, 当年降水量减少(增加) 10%时, 则地下水系统水量减少7.98 (增加7.67) %.气候旱化过程中降水变化对引起补给量减少和开采量增加的幅度, 大于气候增雨过程中降水变化对补给量增大和开采量减少的影响程度.因此, 需要重视连续枯水年份降水变化对地下水系统影响的应对举措, 这对于提高我国北方区域地下水资源供给安全保障具有重大意义.
    北方岩溶大泉地下水系统的圈划: 以太原盆地东西山地区为例
    韩冬梅, 徐恒力, 梁杏
    2006, 31(6): 885-890.
    摘要:
    运用地下水系统分析理论, 以山西省太原盆地东西山地区为实例, 利用GIS技术对区内岩溶大泉地下水系统进行了圈划.运用岩相古地理、地质构造和水文地质分析方法, 首次提取了研究区岩溶含水系统的区域隔水底板等高线、边山断裂两壁投影图及岩溶水系统图等定量或半定量水文地质信息, 圈划出了东西山岩溶水系统的局部饱水带、饱水带和碳酸盐岩非饱水带.研究结果表明, 西山地区兰村泉、晋祠泉属于同一个岩溶子系统; 西冶泉岩溶子系统是相对独立的岩溶水系统; 东山基岩山区大部分属于娘子关泉岩溶子系统, 且东山岩溶水子系统与盆地地下水有密切水力联系而与兰村泉-晋祠泉岩溶子系统无直接关系.这些为模拟盆地地下水系统和评价北方岩溶地下水资源提供重要的科学依据, 对前人就太原盆地边山岩溶水系统边界的确定和内部结构的划分提法有了新的认识.