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    2021年  46卷  第7期

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    2021, 46(7).
    摘要:
    矿物学·岩石学·矿床学
    东天山早中生代侵入体地球化学特征及其构造意义
    高志武, 吕昶良, 邓明国, 管申进, 杨富强
    2021, 46(7): 2287-2298. doi: 10.3799/dqkx.2020.212
    摘要:
    东天山百灵山西辉长岩、似斑状花岗岩近年来才被发现,为了解其成因及相关大地构造背景,对其进行地质学、地球化学、锆石U-Pb定年及Sr-Nd同位素分析.LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,百灵山西辉长岩、似斑状花岗岩分别形成于236 Ma和228 Ma.辉长岩具有较低的SiO2(43.50%~46.03%)含量,较高的CaO(11.40%~13.24%)、Fe2O3T(9.62%~11.84%)和MgO(6.02%~10.58%;Mg#=53~69)含量以及Ce/Pb、Ti/Zr、Ti/Y及Ba/Th比值,且富集LREE、LILE,表明其形成于受板片脱水流体交代地幔楔的部分熔融.似斑状花岗岩表现出I型花岗岩的特征,且具有较高的SiO2(71.14%~72.71%),强富集LREE[(La/Yb)N=12.61~28.45]和LILE(例如Rb,K和Pb),表明其形成于下地壳的部分熔融.而较高的Mg#(39~41)值、Ti/Y(154.40~306.18)比值,显示其源区有地幔物质的加入.结合前人研究成果,可知东天山地区在240 Ma以后已经进入陆内演化阶段,百灵山西辉长岩及似斑状花岗岩均形成于陆内环境.
    埃塞俄比亚西部布雷地区A型花岗岩成因及地质意义
    向文帅, 姜军胜, 雷义均, 赵凯
    2021, 46(7): 2299-2310. doi: 10.3799/dqkx.2020.209
    摘要:
    为进一步约束埃塞俄比亚西部地区区域地质构造演化,选取埃塞俄比亚西部布雷地区岩浆岩开展岩石地球化学、年代学等分析.结果显示:布雷岩体具有相对较高的SiO2(66.4%~68.5%)、K2O(4.56%~4.87%)及铁值[TFeO/(TFeO+MgO]为0.75~0.79,相对较低的MgO(0.80%~1.3%)、CaO(2.01%~2.36%)和A/CNK(0.89~0.96),富集Zr、Hf、Y、Ga等元素,亏损Sr、P、Ti和Eu元素,显示了A型花岗岩的特征.锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄为631±4 Ma,代表了东非造山运动后伸展阶段.锆石εHf(t)值为3.2~9.1,具有一定的不均一特征.布雷A型花岗岩形成于碰撞造山的后伸展环境.岩石地球化学及Hf同位素特征表明布雷岩体主体可能来源于减薄的岩石圈地幔玄武质岩浆,其后经历了广泛的结晶分异作用而形成.
    大兴安岭多宝山晚三叠世双峰式侵入岩年代学及地球动力学背景
    刘宝山, 程招勋, 钱程, 张春鹏, 钟辉, 韩仁萍
    2021, 46(7): 2311-2328. doi: 10.3799/dqkx.2020.214
    摘要:
    多宝山矿区发现有侵位于晚奥陶世花岗闪长岩的角闪辉长岩和英云闪长岩,二者具有双峰式侵入岩的特征,在详细的野外地质调查基础上,对多宝山双峰式侵入岩进行了岩石学、年代学、地球化学方面的研究,并初步探讨其构造意义.角闪辉长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为224.3±1.7 Ma,英云闪长岩为226.3±2.3 Ma,两者形成于同一构造岩浆作用事件;侵入岩的SiO2含量呈双峰式,稀土、微量元素特征表明它们具有岛弧岩浆特征,二者具有相同的岩石圈地幔源区,其源区可能受到了俯冲流体交代作用的影响.结合区域构造背景,认为其形成与鄂霍茨克洋壳俯冲有关,产于活动大陆边缘环境,它们可能是受地壳混染的OIB型玄武质岩浆在地壳中部的一个“双扩散”岩浆房通过结晶分异形成的.
    中上扬子地区奥陶纪-志留纪之交火山作用对有机质富集的影响
    卢贤志, 沈俊, 郭伟, 冯庆来
    2021, 46(7): 2329-2340. doi: 10.3799/dqkx.2020.258
    摘要:
    为了研究火山作用对黑色泥岩有机质富集机制的影响,以重庆市武隆区焦页143-5井岩心为研究对象,借助汞元素含量、总硫、总有机碳和钡元素含量等手段,分析上扬子地区奥陶系与志留系之交(五峰组-龙马溪组)火山活动和有机质富集的耦合关系.结果表明,汞元素富集层位(龙马溪组底部)对应着海洋生产力指标(总有机碳和生源钡)的高值,同时,上扬子地区多个剖面的火山凝灰岩的厚度分布与有机碳含量空间分布有很好的对应关系,亦表明火山作用与有机质富集具有紧密联系.因此,认为多期次的、广泛的火山喷发可能是奥陶纪与志留纪之交中上扬子地区有机质富集的重要原因.
    元素在不同自然体系的分布:偶数规则之后,还有一个普遍规律——以类地行星为例
    杨建业
    2021, 46(7): 2341-2350. doi: 10.3799/dqkx.2020.194
    摘要:
    在地球化学、天体化学乃至宇宙化学领域中,有一个应用十分广泛的著名的偶数规则(即Oddo-Harkins规律),该规律认为,元素在太阳系分布中,原子序数为偶数的元素丰度通常会比相邻的两个奇数元素丰度值高.通过研究发现,化学元素在宇宙不同自然体系中分布与分配,至少对非亲气元素而言,在统计上还呈周期性变化,而这种周期性变化恰好和元素周期律吻合.而偶数规则也和元素周期性变化规律存在着某种深刻的联系,实际上是同一地球化学现象不同侧面的反映.以地球和金星等自然体系的化学元素质量丰度的比值为例,说明任意两个自然体系,其形成与演化的历程、机制、程度、条件以及物质的来源和化学构成愈是接近,二者之间的元素比值的变化波形就愈符合元素周期律.定量地确定元素在自然体系中分布/分配曲线对元素周期性变化曲线的吻合程度.元素在自然体系分布上的元素周期性变化规律的发现及其量化描述的实现,为更科学地、精确地计算、校验和获取自然体系中化学元素的一些基础数据,提供了一个全新的思路.
    基于三维激光点云技术的岩体结构面智能解译
    陈娜, 蔡小明, 夏金梧, 张绍和, 姜清辉, 史超
    2021, 46(7): 2351-2361. doi: 10.3799/dqkx.2020.282
    摘要:
    准确、高效、全面获取岩体结构面信息,对岩体的稳定性分析有着重要的意义.采用三维激光扫描设备进行岩体数据采集,基于岩体点云模型提出了结构面自动识别方法.通过对Ransac算法进行改进,引入了新的采样方法和评分准则,大大提升了Ransac算法的计算效率和提取精度,使之更好地适应粗糙不平的岩体点云数据;基于改进的Graham Scan算法可以精准描绘出结构面的凸凹边界,进而精细化计算出结构面尺寸.基于以上算法研发了结构面识别程序RDD(ransac discontinuity dtection),并且采用了两组标准几何体数据和一组岩体数据对程序进行测试.结果表明,标准几何体产状误差在1°以内,实际岩体最大误差在6°以内,结构面尺寸最大误差率为0.278%,满足工程限定的误差要求.
    构造地质学
    四川盆地喜马拉雅期张扭性断裂构造特征及形成机制
    苏楠, 杨威, 苑保国, 戴鑫, 王小丹, 武赛军, 马石玉, 谢武仁, 张光武, 裴仰文
    2021, 46(7): 2362-2378. doi: 10.3799/dqkx.2020.202
    摘要:
    前人对四川盆地盆缘冲断带及川中高-磨地区断裂系统进行了系统性研究,但对于盆地其他区块断裂发育特征、形成演化及应力背景的认识尚不充分.发现了梓潼-成都-威远-华蓥山-广安地区震旦系-下三叠统地层中发育的一套区域性张扭性断裂,主要自震旦系及以下地层向上延伸切穿二叠系地层,多为高陡、小断距正断层,部分形成负花状构造.根据该断裂系统的剖面产状、纵向穿层特征及盆地范围内体现出的分异性,推断该断裂系统形成于喜马拉雅期.物理模拟实验研究发现该断裂体系应发育于扭张性应力环境中,该断裂体系的发育指示了四川盆地内部新生代存在南西-北东向张应力,可能与四川盆地新生代发生的逆时针旋转有关.
    孙吴-嘉荫盆地晚白垩世地层物源及构造背景
    贾啸宇, 高福红, 修铭, 刘国卿
    2021, 46(7): 2379-2390. doi: 10.3799/dqkx.2020.252
    摘要:
    为揭示孙吴-嘉荫盆地晚白垩世富饶组和太平林场组的物源特征及其构造背景,对两组样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和地球化学特征研究.富饶组碎屑锆石55个测点产生以下年龄峰值:65 Ma、280 Ma和496 Ma,太平林场组碎屑锆石78个测点产生以下年龄峰值:98 Ma,189 Ma,240 Ma和488 Ma,表明富饶组和太平林场组具有混合物源的特征.Al2O3/TiO2平均值分别为41.42和29.31,结合主量、微量及稀土元素特征和碎屑锆石峰值年龄,确定富饶组和太平林场组物源主要为晚中生代长英质火成岩和沉积岩.地球化学和区域构造演化特征共同揭示富饶组和太平林场组物源区构造背景为活动大陆边缘,区域内晚中生代岩浆事件、佳木斯地块北部麻山群及广泛分布的古生代花岗岩为盆地晚白垩世地层提供了沉积物源.
    渤海湾盆地黄河口凹陷东洼断裂体系发育特征及其变形过程的构造物理模拟
    杨海风, 吕丁友, 孙永河, 赵野, 张志强, 赵梦
    2021, 46(7): 2391-2402. doi: 10.3799/dqkx.2020.189
    摘要:
    黄河口凹陷东洼是渤海盆地典型的盆缘洼陷,基于新一轮区域三维地震精细解释资料,采用构造解析与构造物理模拟技术相结合的方式,对黄河口凹陷东洼的断裂体系特征与构造演化过程进行研究.研究表明,受走滑和伸展变形的共同作用,研究了发育了以NNE-NE走向为主的走滑断裂体系和以EW-NEE走向为主的伸展断裂体系,断裂构造演化经历了孔店组-沙四段沉积时期的初始张扭裂陷阶段、沙三段沉积时期的走滑伸展裂陷阶段、沙一二段和东营组沉积时期的伸展萎缩持续走滑阶段、馆陶组和明化镇组沉积时期张扭变形阶段等4个阶段.其中,主走滑断层是在初始张扭裂陷阶段所形成的NE向伸展断层基础上持续活化而成;主伸展断层则形成于走滑伸展裂陷阶段的SN向伸展作用应力背景下.在伸展萎缩持续走滑阶段,各方位断裂在近SN向伸展作用下持续再活动,表现为走滑-伸展复合变形为主;在张扭变形阶段,先期主干断裂选择性活动,同时新生形成大量新近系的次级断层.
    内蒙古东部大石寨地区大石寨组火山岩的成因及其大地构造背景
    那福超, 宋维民, 杨雅军, 付俊彧, 汪岩, 刘英才, 孙巍, 钱程, 秦涛, 马永非, 伍月, 钟辉
    2021, 46(7): 2403-2422. doi: 10.3799/dqkx.2020.272
    摘要:
    内蒙古东部早二叠世火山岩的成因和动力学背景对于揭示兴安地块和松嫩地块的拼合作用具有重要意义.通过选取大石寨地区大石寨组基-中性火山岩为研究对象,开展LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩主微量和锆石原位Lu-Hf同位素分析,旨在讨论其岩石成因和构造背景,为制约兴安地块与松嫩地块的拼合过程和探讨兴蒙造山带东段的构造演化提供更多信息.大石寨组基-中性火山岩包括变细碧岩、变玄武岩、碎屑岩化玄武安山岩、玄武安山质晶屑凝灰岩、绿泥石化安山岩、杏仁状安山岩、安山质晶屑凝灰岩等.锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年结果显示,变细碧岩和绿泥石化安山岩样品的206Pb/238U年龄加权平均值分别为286.0±4.3 Ma(MSWD=0.14)和286.0±3.3 Ma(MSWD=0.14),说明大石寨组基-中性火山岩喷发于早二叠世,反映了早二叠世的构造岩浆作用事件.岩石地球化学研究表明,大石寨组基-中性火山岩为一套弱过铝质-偏铝质富钠质亚碱性玄武岩-玄武安山岩-安山岩岩石组合,以拉斑系列为主,部分兼具拉斑性和钙碱性特征,相对富集大离子亲石元素(LILE,Ba、U、K等)和轻稀土元素(LREE,La、Ce),亏损高场强元素(HFSE,如Nb、Ta等).锆石原位Lu-Hf资料显示,变细碧岩和绿泥石化安山岩具有较高的正εHft)值(6.68~12.94,8.41~12.31)和相近的单阶段模式年龄(TDM1=438~589 Ma和413~668 Ma).综合研究表明,大石寨组基-中性火山岩来源于亏损地幔,在岩浆演化过程中经历了单斜辉石、橄榄石和铁镁氧化物的分离结晶作用,并遭受过较强烈的地壳混染作用.结合区域地质资料,大石寨地区大石寨组火山岩形成于陆内伸展的构造背景,而非俯冲背景的产物,这表明兴安地块与松嫩地块的拼合事件发生在早二叠世之前.同时通过对比区域上早中二叠世火山岩的地球化学特征以及其他地质资料,认为内蒙古中东部早中二叠世火山岩是陆内伸展作用的产物,而区域上的伸展作用可能起始于早石炭世.
    吕梁山——华北克拉通中部中生代基底卷入褶皱系统
    张北航, 张进, 曲军峰, 赵衡, 王艳楠, 李锦轶, 牛鹏飞, 赵硕, 郑荣国, 李岩峰, 云龙, 张义平, 惠洁
    2021, 46(7): 2423-2448. doi: 10.3799/dqkx.2020.235
    摘要:
    位于华北克拉通中部的吕梁山的形成代表了华北克拉通在晚侏罗世-早白垩世的挤压变形事件,为了更好地理解该期变形的样式、时代、机制和背景,对吕梁山地区开展了详细的野外调查,同时搜集了前人的低温热年代学工作.结果表明,吕梁山是一个中生代期间形成的发育有典型单褶(monocline)构造的陆内基底卷入型大型褶皱系统.早前寒武纪造山作用在基底中形成早期面理(片麻理、片理、劈理以及节理),这些面理在后期近东西向挤压作用下再次活动形成了基底断裂,并导致了上覆沉积地层褶皱变形,吕梁山不同地区褶皱的古应力场方向总体为SE(122°)~NW(302°).吕梁山单褶构造的构造样式、形成机制以及分布,与北美西部的Laramide造山带中的厚皮构造相似,形成的构造环境也类似.吕梁山褶皱及其单褶构造总体形成于晚侏罗世期间古太平洋板块向西低角度俯冲的环境中,该期俯冲也导致了华北克拉通同期陆内挤压变形.
    四川盆地北缘五峰组和龙马溪组沉积构造格局研究
    肖斌, 刘树根, 冉波, 李智武, 叶玥豪, 韩雨樾
    2021, 46(7): 2449-2465. doi: 10.3799/dqkx.2020.208
    摘要:
    为了重建四川盆地北缘五峰组和龙马溪组沉积构造格局,以四川盆地北缘米仓山-大巴山地区五峰组和龙马溪组为研究对象,进行地层格架对比和沉积相分析,并使用Mo/TOC和Al-Co[EF]×Mn[EF]地球化学指标对沉积时期水体滞留程度进行判识.发现靠近隆起区,受物源供给及沉积空间控制,地层厚度差异较大,黑色页岩厚度整体较小.而远离隆起区,受大陆边缘上升洋流和陆内凹陷控制,黑色页岩自西向东逐渐加厚,TOC含量增高.研究表明:(1)米仓山地区五峰组沉积时期南郑福成和南江桥亭位于两种上升洋流交汇区域,长期受上升洋流影响;龙马溪组沉积时期主要受西乡上升影响,导致旺苍和南江地区隆升成岛,MS1井沉积最厚.(2)大巴山前缘及鄂西-渝东地区五峰组整体呈现出隆-凹相间的格局;受到来自华夏地块自南东至北西的持续挤压,龙马溪组沉积时期石柱-巫溪一线持续沉降,地层沉积较厚.
    石油地质和沉积学
    CFD油田火山岩展布特征及其对油藏的控制作用
    赵鹏飞, 刘朋, 明君, 田晓平, 刘文超, 吕世聪
    2021, 46(7): 2466-2480. doi: 10.3799/dqkx.2020.238
    摘要:
    火山岩复合油气藏特征独特,为揭示该类油气藏的特征和拓展勘探思路,论述了火山岩的特征及其对油藏的控制作用.综合薄片、钻井、测井和地震资料研究火山岩的岩相特征和发育模式,采用岩电分析和测井响应特征研究手段定量识别玄武岩和凝灰岩.在此基础上,依据地球物理手段确定火山岩和砂泥岩的波阻抗界限值,并基于测井约束下的波阻抗反演和东营组局部井区杂乱反射的地震特征,实现复杂岩性背景下火山岩的刻画和分布预测.论证结果:馆陶组为火山大规模活动期,发育大套火山岩,火山岩主要分布于油田南部和西南部.东营组和沙河街组火山小规模活动,发育少量火山岩,零星分布于油田的局部井区;主断裂区火山岩较厚,远离断裂区火山岩相对较薄,主断裂控制火山岩的发育程度和分布;火山岩岩性致密,可作为油藏的盖层和侧向遮挡层,并占据外来碎屑岩的沉积空间;火山岩是研究区油气成藏的必要条件,但其分割圈闭,控制和限制碎屑岩储层的分布,也限定了油藏的类型和规模,并对原油物性具有一定的影响.研究成果揭示了渤海湾盆地中新生界新的勘探领域,也可为该类油田的油藏评价和开发部署提供范例.
    榆科油田东营组河流相储层构型与油藏单元研究
    孟玉净, 赵彦超, 熊山, 刘洪平, 李英联, 李小明
    2021, 46(7): 2481-2493. doi: 10.3799/dqkx.2020.226
    摘要:
    为解释榆科油田榆108和榆24断块东营组存在的油水关系复杂、注采不对应、注水开发效率差等问题.通过采用地质、地球物理及开发动态资料,开展沉积微相、单河道及点坝砂体储层构型研究,提出2类河流相砂体连通模式;结合生产动态,在研究区内河流相储层中,划分出4类油藏单元和5类油藏单元组合.给出3个实例,证明基于沉积微相和储层构型研究划分出的油藏单元,可用于解释油藏勘探开发中暴露的矛盾.该研究可为下一步油藏精细开发调整、提高油藏开发水平提供依据.
    川西坳陷源内油气成藏主控因素及模式:以孝泉-丰谷构造带须家河组五段为例
    田杨, 朱宏权, 叶素娟, 卓俊驰, 谢锐杰, 熊剑文
    2021, 46(7): 2494-2506. doi: 10.3799/dqkx.2020.257
    摘要:
    上三叠统须家河组是四川盆地川西坳陷的主力烃源岩系,而孝泉-丰谷构造带须家河组五段则是川西坳陷致密砂岩气勘探开发的新领域.利用地质、录井、钻井、分析化验等资料,结合盆地模拟技术,在须五段内部烃源岩、储集层特征以及其发育构造-沉积背景分析的基础上,探讨了孝泉-丰谷构造带须家河组五段源内成藏的主控因素,并建立了相应模式.须五段泥页岩连续稳定分布,有机质丰度高,有机质类型以Ⅲ为主,总体上处于成熟-高成熟阶段;砂岩储层总体为特低孔特低渗致密储层;沉积相以三角洲前缘亚相为主.须五段源内成藏主控因素为烃源岩控制气藏范围和规模,有利相带决定了优质储层发育位置,源储配置关系控制油气富集程度,异常高压有效保存和改造;总结其成藏模式为源内短距离垂向叠覆运聚模式.
    重排藿烷:示踪油藏充注途径的分子标志物
    李威, 窦立荣, 文志刚, 张光亚, 程顶胜, 刘爱香, 客伟利
    2021, 46(7): 2507-2514. doi: 10.3799/dqkx.2018.322
    摘要:
    基于C30重排藿烷(C30DH)和C30藿烷(C30H)热稳定性差异,研究了C30DH/C30H作为油气运移方向和充注途径的可行性.结果发现:C30DH结构稳定性高于C30H,C30DH/C30H参数具有成熟度属性;同时对比分析C30DH/C30H参数与咔唑类参数的相关性,认为两者之间正相关性明显,表明C30DH/C30H参数不仅是良好的热成熟度参数还是良好的石油充注运移参数.M油田位于Fula凹陷东部,M油田原油为弱氧化-还原、淡水-微咸水环境下低等藻类与高等植物混源生成,属于同一族群原油.利用C30DH/C30H参数示踪Fula凹陷M油田石油充注方向,油气运移途径主要为自北向南,同时还发育自西向东的运移途径;咔唑类参数也验证了C30DH/C30H参数示踪油气运移的准确性.结果表明C30DH/C30H参数是示踪石油充注途径的有效参数.
    峡东南华系南沱组底部冰川底碛沉积特征及其意义
    胡军, 孙思远, 谷昊东, 安志辉, 叶琴, 王霈
    2021, 46(7): 2515-2528. doi: 10.3799/dqkx.2020.179
    摘要:
    峡东地区是我国原震旦系标准剖面所在地,该地区南沱组直接覆盖莲沱组之上,中间缺失下冰期和间冰期地层,究其原因尚不清楚.通过聚焦南沱组与莲沱组接触层位,利用现代冰川沉积物研究方法开展系统沉积学研究,结果表明:九龙湾周缘南沱组和莲沱组之间存在一层紫红色混合杂砾岩层,其内部砾石定向性、形态、磨圆、岩性以及显微构造与之上南沱组典型灰绿色杂砾岩区别明显,青林口剖面南沱组底部发育微观尺度上的变形沉积构造.表明南沱组底部与莲沱组接触层位为冰川底碛成因,而南沱组主体为冰海沉积成因.证明峡东地区南沱组与莲沱组之间地层缺失是由盛冰期的冰川剥蚀所致,南沱组可能仅代表了盛冰期之后冰消期的沉积记录.
    扬子地块新元古代裂谷盆地莲沱组沉积分异及其物源分析
    杜秋定, 王剑, 汪正江, 邓奇, 杨菲
    2021, 46(7): 2529-2543. doi: 10.3799/dqkx.2020.280
    摘要:
    扬子地块莲沱组及相当地层单元的划分和对比,一直是我国南华系(即Cryogenian)研究关键难题之一.新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整.过分依赖岩石地层单元对比,历存分歧,典型的就是关于莲沱组与板溪群地层对比、时代归属以及莲沱组的沉积环境问题.本文通过对扬子地块东南缘莲沱组沉积古环境分析和锆石U-Pb精确定年,认为莲沱组沉积时限为790~720 Ma,相当于板溪群中上部,是华南新元古代裂谷盆地沉积充填序列的第Ⅱ旋回.莲沱组顶部U-Pb最小年龄约720 Ma,制约了扬子地块Sturtian冰期的启动年龄≤720 Ma.通过对中扬子地块从北向南展布的莲沱组陆相-海陆过渡相-海相不同的沉积单元岩相组合的沉积特征观察研究,分析沉积环境并建立了沉积模式;莲沱组及休宁组碎屑锆石记录了莲沱组沉积时该盆地在780~760 Ma经历了持续热隆升与地层剥蚀,揭示了中国南方扬子和华夏地块聚合与裂解事件的重要信息.
    环境地质学和工程地质学
    西藏搭格架高温热泉中钨的水文地球化学异常
    郭清海, 杨晨
    2021, 46(7): 2544-2554. doi: 10.3799/dqkx.2020.287
    摘要:
    西藏搭格架水热区的热泉含异常高浓度的钨,其钨/钼比也远高于常见天然水.开展了搭格架典型热泉的地球化学研究,发现中性热泉的钨浓度显著高于偏酸性热泉:前者是深部母地热流体经绝热冷却、传导冷却等过程后排出地表而形成,其中的钨主要来自岩浆水的贡献;而后者为中性地热水和蒸汽加热型强酸性水的混合产物,贫钨蒸汽加热型水的稀释使其钨浓度不同程度降低.在地热水中,钨与典型保守组分氯相似,不易自液相沉淀或被热储介质吸附;但地热水含硫化物时,钼则极易以辉钼矿的形式沉淀,导致搭格架热泉的钨/钼比偏高.虽然搭格架地热水中存在硫化物,但钨在水中主要以钨酸盐的形式存在,少量硫代钨酸盐的形成对钨的水文地球化学过程影响不大.
    1996~2017年枯水期地下水排泄对洞庭湖水量均衡的贡献及其时间变异性
    孙晓梁, 杜尧, 邓娅敏, 陶艳秋, 马腾
    2021, 46(7): 2555-2564. doi: 10.3799/dqkx.2020.195
    摘要:
    地下水排泄在湖泊水量及营养盐均衡中发挥着重要作用,其中地下水向湖泊排泄的量化是关键,但目前对其时间变异性的研究却十分薄弱.针对这一科学问题,以长江中游重要调蓄湖泊-洞庭湖为例,通过收集1996~2017年洞庭湖流域的水文和气象数据,基于质量平衡模型,查明地下水排泄对洞庭湖水量均衡的贡献以及地下水向洞庭湖排泄强度随时间的变化.结果显示:(1)枯水期时地下水排泄量为(0.17~1.51)亿m3/d,地下水排泄强度为38.74~207.26 mm/d,地下水排泄对湖泊水量均衡的贡献为8.70%~30.37%;(2)地下水排泄量、地下水排泄强度、地下水排泄对湖泊水量均衡的贡献在1996~2017年间均呈现出明显的先降低再升高的变化趋势,三峡水库蓄水后至三峡工程全面竣工初期的地下水排泄相较于三峡水库蓄水前和三峡工程全面运行后显著降低;(3)三峡工程运行对长江水位及地下水位的改变可能是引起湖底地下水排泄时间变异性的重要原因.为洞庭湖区域的水量均衡提供了新的认识,也为今后洞庭湖区域水资源开发利用和区域生态安全管理提供了理论支撑.
    典型滨海平原区地下水流系统水化学场演化及成因:以杭嘉湖平原为例
    黄金瓯, 鲜阳, 黎伟, 张达政, 庄晓明
    2021, 46(7): 2565-2582. doi: 10.3799/dqkx.2020.230
    摘要:
    滨海平原地区地下水流系统水化学场演化过程复杂,同时受古海侵咸化以及现代人类活动影响,当前对其专门分析的研究较少.以杭嘉湖平原为例,综合运用多元统计和水化学分析方法,对采集的78个深层孔隙承压水样品水化学数据进行解译.研究表明:区内水化学分区可划分为“古海侵区”、“径流排泄区”、“海水咸化区”,水化学类型依次为Na-Cl-HCO3型、Na-HCO3和Na-Ca-HCO3型、Na-Cl型.深层地下水化学成因包括“海水入侵和离子交换”、“天然矿物溶解”、“人类活动”.滨海平原区地下水流系统无明显级次划分,地下水化学场演化先后经历原生淡水形成、古海侵咸化、人为超采和现代海水入侵3个阶段,当前不同程度的“人类活动”已取代自然过程成为驱动区内地下水流系统、尤其是水化学场演化的主要因素.
    运用水文时间序列分析识别济南泉域岩溶发育特征
    李严, 王家乐, 靳孟贵, 马河宽, 柳浩然, 彭涛
    2021, 46(7): 2583-2593. doi: 10.3799/dqkx.2020.236
    摘要:
    岩溶含水层具有高度的非均质性和各向异性,为定量识别济南泉域岩溶含水层发育状况,通过选取泉域岩溶水补给区和排泄区的地下水位动态数据,采用相关分析和频谱分析,研究其对降雨补给的响应特征.地下水位-降雨量的自相关和互相关分析表明,系统对降雨输入信号的敏感程度自补给区至排泄区逐渐降低,但记忆作用逐渐增强.相位分析结果表明泉域地下水位对降雨信号的响应存在滞后现象,自补给区至排泄区滞后时间逐渐延长,补给区地下水位与降雨具有更好的线性相关性.交叉振幅分析结果表明补给区地下水流中快速流约占20%~30%,而在排泄区快速流占比减少至2.5%~10.0%.岩溶含水系统地下水动力条件主要受岩溶发育程度等介质内部结构影响,济南泉域岩溶含水层岩溶发育程度较低,含水介质和水流通道以岩溶裂隙为主,地下水运动以基质流为主.
    太行山-雄安新区蓟县系含水层水文地球化学特征及意义
    朱喜, 王贵玲, 马峰, 张薇, 张庆莲, 张汉雄
    2021, 46(7): 2594-2608. doi: 10.3799/dqkx.2020.207
    摘要:
    雄安新区蓟县系雾迷山组热储层中具有丰富的中低温地热资源,研究其地热流体水文地球化学特征可分析地热资源的形成机制,对推动雄安新区深部地热资源有效开发利用具有重要意义.太行山区雾迷山组为基岩裸露区,雄安新区雾迷山组基底埋藏较深,两个系统的地热流体经历不同的水岩相互作用,导致水化学特征有一定差异.通过对保定以西太行山区-雄安新区共26组蓟县系雾迷山组地热流体样品的水化学及同位素数据进行分析,研究地热流体的补给来源及经历的深部地热循环过程.太行山区雾迷山组流体水化学类型以HCO3-Ca·Mg型为主,雄安新区以Cl·HCO3-Na型为主.地热流体均来源于大气降水,通过断裂、裂隙等通道入渗,在长距离运移过程中伴随有矿物的沉淀和溶解现象,水岩相互作用逐渐增强.深部热循环深度为2 880.26~4 143.42 m,均值为3 700 m,深部热储温度为160℃左右;地热流体在深部通过断裂上升过程中,由于传导冷却、冷水混入及深部热源通过结晶基底的热传导作用,在750~2 100 m的凸起处雾迷山组碳酸盐岩地层中封闭聚集形成热储层,热储平均温度为70℃左右,属于对流-传导型地热系统.
    白洋淀近70年生态环境演化过程及影响因素
    毛欣, 刘林敬, 宋磊, 姜高磊, 李峻峰, 李长安
    2021, 46(7): 2609-2620. doi: 10.3799/dqkx.2020.203
    摘要:
    基于白洋淀北部沉积岩心210Pb和137Cs测年、重金属元素、营养元素、粒度和硅藻优势属种分析,结合水文、气候以及保定市和安新县社会经济统计资料,重建了白洋淀近70年以来的生态环境演化历史,并探讨了影响硅藻优势属种演替的主要驱动因素.结果表明:1960年之前,重金属和营养元素处于较低的水平,硅藻属种以Aulacoseira granulata为主,反映湖泊生态环境处于自然演化阶段;1960年前后,由于受到上游水文调控的影响,白洋淀TP和TN含量开始缓慢增加,富营养指示种Cyclotella meneghiniana明显增加;1960~1990年,TP和TN含量明显升高,反映快速农业化进程中营养物质输入增加,但重金属含量仍保持在较低的水平,硅藻属种以A.granulataC.meneghiniana为优势组合;1990年以来,流域工农业活动的快速发展导致重金属和营养盐富集,尤其是2000年以后,重金属和营养盐富集进一步加剧,此时硅藻组合也发生了重大转变,由1990年前的A.granulata优势种转变为1990年后的C.meneghiniana优势种,重金属耐受种Nitzschia palea也自2000年以来开始持续增加.冗余分析表明沉积物重金属、TP、TN、温度、风速、入淀水量和水位是影响白洋淀近70年以来3个硅藻优势属种演替的显著因子,其中重金属和营养是硅藻组合演替的主要驱动因素,水文过程、温度和风速是硅藻组合演替的重要诱因.
    承德杏仁产区关键带基岩-土壤-作物果实BRSPC系统元素迁聚特征
    孙厚云, 卫晓锋, 孙晓明, 贾凤超, 李多杰, 李健
    2021, 46(7): 2621-2645. doi: 10.3799/dqkx.2020.285
    摘要:
    特色经济作物品质与生态地球化学条件密切相关,查明山区地球关键带基岩-风化壳-土壤-作物BRSPC系统元素迁移富集规律,对农业种植布局优化具有重要意义.选取承德冀北山区仁用杏产区为研究区,结合多元统计分析采用多种化学风化指数、元素化学损耗分数CDF、质量迁移系数法、生物富集系数BCF法分碎屑岩建造区和火山岩建造区定量评价BRSPC体系中元素迁聚特征.结果表明:研究区土壤TK和TFe2O3含量丰富,Se元素含量适量,Cu和Ge含量中等-较丰富,TP、S和B元素含量较缺乏.区内基岩-土壤总体处于初等化学风化阶段,火山岩建造区土壤风化程度总体高于碎屑岩区.土壤S、B、Se、Ti、MgO和Fe2O3含量在基岩风化过程相对富集,基岩风化过程中Se、S、B、Ni和V为质量迁移强活动元素.全区85.71%的杏果肉样品Se含量达到富硒标准,25%杏仁达到含硒-富硒标准;碎屑岩区杏果实Se含量高于火山岩区.基岩风化过程中的元素富集亏损特征与土壤-作物吸收过程中的元素迁聚密切相关,BRSPC系统元素传导具有较好的继承性.土壤Cu、Zn、TP、Se、B、CaO和TFe2O3含量是制约研究区杏果实品质的主要地化因素,火山岩基岩风化过程中Cu和Zn元素淋滤流失程度大于碎屑岩区,碎屑岩区土壤TP、Se、B、CaO和TFe2O3含量高于火山岩建造区,相对更适宜于仁用杏种植.
    地球物理学
    康定-老榆林地热系统氢氧同位素迁移数值模拟分析
    那金, 姜雪, 姜振蛟
    2021, 46(7): 2646-2656. doi: 10.3799/dqkx.2020.249
    摘要:
    以康定老榆林地区地热系统为研究对象,利用TOUGH-Isotope程序进行水-热-同位素耦合数值模拟,并鉴于研究区大气降水氢氧同位素季节性明显、地震活动活跃,探讨了补给水同位素特征、热储层渗透性变化对地热系统氢氧同位素迁移过程的影响.研究结果表明氢氧同位素模拟值与研究区ZK3钻孔流出水测试值基本拟合,高温地热系统的对流-弥散作用对氢氧同位素迁移过程影响明显;研究区地热水循环条件较好,水-岩作用程度较低,导致氧同位素重化现象不明显;补给水同位素特征、热储层渗透性两个因素对地热水循环过程中的氢氧同位素分布具有明显的影响.开展地热系统流体氢氧同位素迁移过程研究,有助于提高对地热系统动态演化的定量化认识,为地热开发提供支持.
    2018年帕卢MW7.6地震震源及苏拉威西地区构造应力场特征
    崔华伟, 万永革, 王晓山, 黄骥超, 靳志同
    2021, 46(7): 2657-2674. doi: 10.3799/dqkx.2020.243
    摘要:
    为分析帕卢地震的发震构造及构造应力场特征,基于1976年1月至2018年4月全球CMT目录的震源机制解,反演了2018年9月28日印度尼西亚帕卢地震震源区及苏拉威西地区构造应力场,得到以下初步认识:赤道0°两侧南、北区域的应力场呈现出整体的一致性和局部的不均匀性,北部是以向北倾伏的低倾伏角挤压和向南倾伏的高倾伏角拉张作用为主;南部是近水平的NNW-EW向挤压及低倾伏角的近N-S向拉张的应力状态.摆堆易逆冲推挤及西里伯斯海阻挡导致北部地区的应力场显示俯冲带的特征,也导致北苏拉和马纳都块体的应力场出现差异性.在班达海自东向西的挤压及西部马卡萨盆地的阻挡作用下,南部地区呈现出近E-W向的挤压状态,并沿着NNE-SSW向呈现出地壳物质的构造逃逸现象.深部地幔物质上涌致使苏拉威西中部的R值偏小,形成活火山.受到桑吉双俯冲带和麦纳哈撒海沟的推挤及火山喷发作用,东部交汇区的应力场呈较大倾伏角的拉张为主及R值复杂突变.西部交汇地区的应力场是走滑为主兼有正断应力机制,该应力场有益于此次地震的触发及超剪切波破裂现象的出现.