登录
注册
高级检索
邮件订阅
RSS
当期目录
显示方式:
2024,
49(8):
2685-2696. doi: 10.3799/dqkx.2023.027
摘要
HTML全文
PDF 13855KB
摘要:
越来越多的证据表明，白云鄂博超大型稀土矿床与区内分布的火成碳酸岩有密切的成因联系，因此精确约束碳酸岩的侵位时代对研究成矿历史和机制非常关键. 然而，由于后期复杂的热液叠加影响，以往的年代学研究结果大多得到后期扰动事件的年龄，而对碳酸岩岩浆活动的启动时间的制约则比较缺乏. 为重建白云鄂博碳酸岩型稀土矿的岩浆-热液成矿历史，我们利用SHRIMP离子探针对一号碳酸岩墙（吴氏岩墙）及其蚀变围岩样品开展了薄片原位独居石Th-Pb年代学研究. 碳酸岩中最老的独居石记录了其侵入时代1 401±39 Ma（MSWD=0.57，n=7），这是首次从白云鄂博的独居石得到碳酸岩初始岩浆年龄，证实白云鄂博碳酸岩可能代表了华北克拉通从Nuna超大陆裂解过程中早期岩浆作用产物. 同时，碳酸岩和霓长岩化围岩中的独居石还获得了格林威尔期到加里东期的一系列年龄数据，反映了后期构造热事件的叠加-扰动记录. 尤其是，本研究识别出泛非期构造事件的独居石年代学记录（529±17 Ma，MSWD=1.01，n=6）并对其地质意义进行了初步探讨.本文的研究结果和认识为理解白云鄂博碳酸岩型稀土矿的岩浆-热液历史及成矿构造动力学背景提供了新的关键证据，所采用的研究方法对解决类似碳酸岩和稀土矿的年代学问题具有启示意义.
越来越多的证据表明，白云鄂博超大型稀土矿床与区内分布的火成碳酸岩有密切的成因联系，因此精确约束碳酸岩的侵位时代对研究成矿历史和机制非常关键. 然而，由于后期复杂的热液叠加影响，以往的年代学研究结果大多得到后期扰动事件的年龄，而对碳酸岩岩浆活动的启动时间的制约则比较缺乏. 为重建白云鄂博碳酸岩型稀土矿的岩浆-热液成矿历史，我们利用SHRIMP离子探针对一号碳酸岩墙（吴氏岩墙）及其蚀变围岩样品开展了薄片原位独居石Th-Pb年代学研究. 碳酸岩中最老的独居石记录了其侵入时代1 401±39 Ma（MSWD=0.57，n=7），这是首次从白云鄂博的独居石得到碳酸岩初始岩浆年龄，证实白云鄂博碳酸岩可能代表了华北克拉通从Nuna超大陆裂解过程中早期岩浆作用产物. 同时，碳酸岩和霓长岩化围岩中的独居石还获得了格林威尔期到加里东期的一系列年龄数据，反映了后期构造热事件的叠加-扰动记录. 尤其是，本研究识别出泛非期构造事件的独居石年代学记录（529±17 Ma，MSWD=1.01，n=6）并对其地质意义进行了初步探讨.本文的研究结果和认识为理解白云鄂博碳酸岩型稀土矿的岩浆-热液历史及成矿构造动力学背景提供了新的关键证据，所采用的研究方法对解决类似碳酸岩和稀土矿的年代学问题具有启示意义.
2024,
49(8):
2697-2713. doi: 10.3799/dqkx.2023.064
摘要:
研究区的二长闪长玢岩出露于中天山地块南缘，是东天山地区二叠纪岩浆活动的典型代表. 锆石LA-ICP-MS年代学研究获得其成岩年龄为281.3±1.5 Ma. 岩体Na2O+K2O含量和A/CNK分别介于5.88%~6.62%和0.79~0.80之间，显示出高钾钙碱性和准铝质特征. 二长闪长玢岩具有高的Fe2O3/FeO比值（0.66~0.73），基质中出现榍石-磁铁矿-石英组合，暗示它们形成于高氧逸度环境下. 岩石样品富集大离子亲石元素Rb、K和Ba，而亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和重稀土元素. 此外，样品的εNd（t）和ISr值分别集中于-2.72~-3.07和0.706 46~0.706 54之间，锆石的εHf（t）值变化于-3.7~-0.8，Nb/U比值变化于10.3~10.9，表明它们来源于交代的石榴石-尖晶石二辉橄榄岩并混合有少量壳源组分. 综合考虑中天山地块岩石成因及其他地质资料，我们认为东天山地区的中天山地块在早二叠世处于俯冲板片断裂的后碰撞伸展体系.
研究区的二长闪长玢岩出露于中天山地块南缘，是东天山地区二叠纪岩浆活动的典型代表. 锆石LA-ICP-MS年代学研究获得其成岩年龄为281.3±1.5 Ma. 岩体Na2O+K2O含量和A/CNK分别介于5.88%~6.62%和0.79~0.80之间，显示出高钾钙碱性和准铝质特征. 二长闪长玢岩具有高的Fe2O3/FeO比值（0.66~0.73），基质中出现榍石-磁铁矿-石英组合，暗示它们形成于高氧逸度环境下. 岩石样品富集大离子亲石元素Rb、K和Ba，而亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和重稀土元素. 此外，样品的εNd（t）和ISr值分别集中于-2.72~-3.07和0.706 46~0.706 54之间，锆石的εHf（t）值变化于-3.7~-0.8，Nb/U比值变化于10.3~10.9，表明它们来源于交代的石榴石-尖晶石二辉橄榄岩并混合有少量壳源组分. 综合考虑中天山地块岩石成因及其他地质资料，我们认为东天山地区的中天山地块在早二叠世处于俯冲板片断裂的后碰撞伸展体系.
2024,
49(8):
2714-2735. doi: 10.3799/dqkx.2020.320
摘要:
北秦岭造山带早古生代的构造格局和变质演化过程长期以来存在较大争议，是地学界比较关注的问题之一. 尽管前人对松树沟变质岩进行了大量的同位素年代学研究工作，但是峰期榴辉岩相变质时间的限定仍然存在较大争议. 基于此，以松树沟榴闪岩为研究对象，进行系统的石榴石矿物学和锆石年代学研究. 根据岩相学显微结构、矿物包裹体和矿物地球化学成分研究，在榴闪岩中识别出进变质（522~611 ℃/1.4~3.0 kbar）、峰期（742~749 ℃/ > 3.0 GPa）以及退变质（726~764 ℃/7.3~8.3 kbar）3期变质矿物组合. 锆石年代学研究识别出3组年龄：G1为残留锆石核部，具有典型岩浆振荡环带，富集HREE，明显的Eu负异常，具有746±16 Ma到720±7 Ma的锆石206Pb/238U年龄，表明榴闪岩的原岩结晶时代为新元古代时期；G2锆石无环带或保留较弱的切割原岩锆石的振荡环带，具有陡峭的HREE配分型式，明显变化的Eu异常，属于变质重结晶锆石，具有从492±15 Ma到547±17 Ma较大变化范围的206Pb/238U值. G3锆石主要靶上位于锆石边部以位于石榴石边部与其平衡共存的原位锆石为主，具有云雾状或冷杉叶状CL特征，206Pb/238U年龄范围为491~480 Ma（加权平均年龄为488±10 Ma），富集MREE，亏损HREE，低Th/U比值（0.01~0.04），微弱的Eu异常，表明其形成于榴辉岩相变质阶段，代表峰期变质年龄. 此外，我们在榴闪岩中代表石榴石峰期的边部发现包裹大量呈定向的棒状出溶体Rt+Ap+Qz，可能表明该岩石曾经历过超高压变质作用. 松树沟榴闪岩原岩是来源于Rodinia超大陆在新元古代裂解出来的北秦岭微陆块，于寒武纪开始深俯冲并在488 Ma达到峰期榴辉岩相，而后发生折返并经历角闪岩相退变质作用.
北秦岭造山带早古生代的构造格局和变质演化过程长期以来存在较大争议，是地学界比较关注的问题之一. 尽管前人对松树沟变质岩进行了大量的同位素年代学研究工作，但是峰期榴辉岩相变质时间的限定仍然存在较大争议. 基于此，以松树沟榴闪岩为研究对象，进行系统的石榴石矿物学和锆石年代学研究. 根据岩相学显微结构、矿物包裹体和矿物地球化学成分研究，在榴闪岩中识别出进变质（522~611 ℃/1.4~3.0 kbar）、峰期（742~749 ℃/ > 3.0 GPa）以及退变质（726~764 ℃/7.3~8.3 kbar）3期变质矿物组合. 锆石年代学研究识别出3组年龄：G1为残留锆石核部，具有典型岩浆振荡环带，富集HREE，明显的Eu负异常，具有746±16 Ma到720±7 Ma的锆石206Pb/238U年龄，表明榴闪岩的原岩结晶时代为新元古代时期；G2锆石无环带或保留较弱的切割原岩锆石的振荡环带，具有陡峭的HREE配分型式，明显变化的Eu异常，属于变质重结晶锆石，具有从492±15 Ma到547±17 Ma较大变化范围的206Pb/238U值. G3锆石主要靶上位于锆石边部以位于石榴石边部与其平衡共存的原位锆石为主，具有云雾状或冷杉叶状CL特征，206Pb/238U年龄范围为491~480 Ma（加权平均年龄为488±10 Ma），富集MREE，亏损HREE，低Th/U比值（0.01~0.04），微弱的Eu异常，表明其形成于榴辉岩相变质阶段，代表峰期变质年龄. 此外，我们在榴闪岩中代表石榴石峰期的边部发现包裹大量呈定向的棒状出溶体Rt+Ap+Qz，可能表明该岩石曾经历过超高压变质作用. 松树沟榴闪岩原岩是来源于Rodinia超大陆在新元古代裂解出来的北秦岭微陆块，于寒武纪开始深俯冲并在488 Ma达到峰期榴辉岩相，而后发生折返并经历角闪岩相退变质作用.
2024,
49(8):
2736-2750. doi: 10.3799/dqkx.2023.033
摘要:
东南亚特提斯构造带的研究主要集中在晚古生代古特提斯的演化，而对于原特提斯演化的研究非常薄弱.对泰国北部花岗岩和角闪辉长岩进行了锆石U-Pb年代学、地球化学及锆石Lu-Hf同位素研究.这些岩浆岩的加权平均年龄为367~361 Ma，时代为晚泥盆世. 泰北花岗岩属高钾钙碱性A2型花岗岩，具备LILE相对富集，HFSE相对亏损的地球化学特征，具明显的Nb、Ta、Sr和Ti的负异常. Hf同位素具有正εHf（t）值（+5.43~+10.91），TDM2年龄在1 015.0~668.9 Ma之间，来源于年轻的镁铁质下地壳. 角闪辉长岩具高含量的Al2O3、Zr和Nb，低含量的TiO2、Ni，LILE相对富集和HFSE相对亏损，明显的Nb和Ta负异常，类似于岛弧钙碱性玄武岩特征. 正的εHf（t）值（+1.24~+9.11）和高的Mg#（50.0~64.8）表明其来源于亏损的地幔楔.根据泰国北部岩浆岩U-Pb年龄、Hf同位素及地球化学特征，认为它们形成于晚泥盆世后碰撞伸展构造背景下，可以与缅甸东部、云南西南部同期原特提斯地质记录对比，该成果为滇西南及东南亚地区原特提斯演化提供了依据.
东南亚特提斯构造带的研究主要集中在晚古生代古特提斯的演化，而对于原特提斯演化的研究非常薄弱.对泰国北部花岗岩和角闪辉长岩进行了锆石U-Pb年代学、地球化学及锆石Lu-Hf同位素研究.这些岩浆岩的加权平均年龄为367~361 Ma，时代为晚泥盆世. 泰北花岗岩属高钾钙碱性A2型花岗岩，具备LILE相对富集，HFSE相对亏损的地球化学特征，具明显的Nb、Ta、Sr和Ti的负异常. Hf同位素具有正εHf（t）值（+5.43~+10.91），TDM2年龄在1 015.0~668.9 Ma之间，来源于年轻的镁铁质下地壳. 角闪辉长岩具高含量的Al2O3、Zr和Nb，低含量的TiO2、Ni，LILE相对富集和HFSE相对亏损，明显的Nb和Ta负异常，类似于岛弧钙碱性玄武岩特征. 正的εHf（t）值（+1.24~+9.11）和高的Mg#（50.0~64.8）表明其来源于亏损的地幔楔.根据泰国北部岩浆岩U-Pb年龄、Hf同位素及地球化学特征，认为它们形成于晚泥盆世后碰撞伸展构造背景下，可以与缅甸东部、云南西南部同期原特提斯地质记录对比，该成果为滇西南及东南亚地区原特提斯演化提供了依据.
2024,
49(8):
2751-2765. doi: 10.3799/dqkx.2023.066
摘要:
西南天山（超）高压变质带内发育有大规模被流体交代的变质岩，其脉体和围岩记录了重要的俯冲带流体信息.在以往对有脉体发育的俯冲带变质岩全岩地球化学研究的基础上，进一步对该样品脉体和围岩中的石榴石、帘石、绿辉石、多硅白云母等矿物成分进行原位分析，对比同一矿物在脉体和围岩中的成分区别，以深入理解脉体和围岩的全岩成分差异、俯冲带水岩相互作用中相关元素的地球化学行为及流体性质.根据岩石学特征，该样品分为富蓝闪石脉体、富帘石和碳酸盐的过渡部分及富绿辉石内部.元素储库计算揭示全岩的元素组成和元素赋存矿物及其丰度具有一致性，脉体中更高的中重稀土元素（M-HREE）含量显示该部分更多的石榴石对M-HREE的赋存，过渡部分更高的REE-Th-U-Pb-Sr等元素含量反映了大量存在的帘石族矿物、碳酸盐对这些元素的控制，富绿辉石内部更高的K-Rb-Ba-Cs等元素含量则反映了这部分更多的白云母对这些元素的控制.另外，同一矿物在样品不同部分的成分差异可直接反映元素在不同变质阶段和不同水化程度下的地球化学变化，相较于受流体改造较少的富绿辉石内部，富蓝闪石脉体和过渡部分的多硅白云母和绿辉石丰度降低但更富集K-Rb-Ba-Cs等元素；石榴石丰度升高但其所含的HREE含量更低；帘石丰度升高但其所含的Th-U-轻稀土元素（LREE）含量更低.结合过渡部分出现的大量碳酸盐矿物，推测外来流体为含碳酸盐的蛇纹岩衍生流体.水岩相互作用后，流体的LILE含量显著升高，碳酸盐组分明显降低，其余元素含量变化不大.
西南天山（超）高压变质带内发育有大规模被流体交代的变质岩，其脉体和围岩记录了重要的俯冲带流体信息.在以往对有脉体发育的俯冲带变质岩全岩地球化学研究的基础上，进一步对该样品脉体和围岩中的石榴石、帘石、绿辉石、多硅白云母等矿物成分进行原位分析，对比同一矿物在脉体和围岩中的成分区别，以深入理解脉体和围岩的全岩成分差异、俯冲带水岩相互作用中相关元素的地球化学行为及流体性质.根据岩石学特征，该样品分为富蓝闪石脉体、富帘石和碳酸盐的过渡部分及富绿辉石内部.元素储库计算揭示全岩的元素组成和元素赋存矿物及其丰度具有一致性，脉体中更高的中重稀土元素（M-HREE）含量显示该部分更多的石榴石对M-HREE的赋存，过渡部分更高的REE-Th-U-Pb-Sr等元素含量反映了大量存在的帘石族矿物、碳酸盐对这些元素的控制，富绿辉石内部更高的K-Rb-Ba-Cs等元素含量则反映了这部分更多的白云母对这些元素的控制.另外，同一矿物在样品不同部分的成分差异可直接反映元素在不同变质阶段和不同水化程度下的地球化学变化，相较于受流体改造较少的富绿辉石内部，富蓝闪石脉体和过渡部分的多硅白云母和绿辉石丰度降低但更富集K-Rb-Ba-Cs等元素；石榴石丰度升高但其所含的HREE含量更低；帘石丰度升高但其所含的Th-U-轻稀土元素（LREE）含量更低.结合过渡部分出现的大量碳酸盐矿物，推测外来流体为含碳酸盐的蛇纹岩衍生流体.水岩相互作用后，流体的LILE含量显著升高，碳酸盐组分明显降低，其余元素含量变化不大.
2024,
49(8):
2766-2788. doi: 10.3799/dqkx.2024.023
摘要:
地外天体物质的高速撞击深刻地影响着地球系统各个圈层的协同演化. 撞击过程产生了广泛分布的气化、熔融和冲击变质物质，其中，一部分飞行距离超过母坑半径五倍的气化和熔融物快速冷却形成远撞击溅射玻璃（tektites）. 远撞击溅射玻璃是极端高温高压环境的忠实记录者，其蕴含的磁性信号是研究撞击过程、撞击体和靶体物质的关键信息. 澳大利亚-亚洲散布区（Australasian strewn field；AASF）是目前已知面积最大（~1×108 km2）、时代最新（78.8万年前）的远撞击溅射玻璃散布区. 该散布区是一颗小行星或彗星自北向南倾斜撞击地表的产物，形成的tektites和microtektites主要分布在下靶区方向（中南半岛-澳大利亚-南极洲及其毗邻地区）. 但是，形成澳亚散布区的母坑至今仍未被发现，探索该母坑及其地质响应是地球和行星科学领域的重要科学问题.华南属于澳亚散布区的上靶区，区内存在丰富的tektites，它们是解译本次大型撞击过程、追溯母坑位置的重要载体，但其研究程度相对较低.我们近年来对采自广东省、广西壮族自治区和海南省的tektites进行了系统的岩石磁学研究.结果表明：华南tektites具有显著的顺磁性信号和微弱的铁磁性信号；在整个澳亚散布区内，华南芒农型tektites的磁化率最低，飞溅型tektites的天然剩磁强度和饱和等温剩磁强度最低；矿物包裹体的晶体学研究发现，华南芒农型tektites中存在纳米级磁铁矿颗粒，与检测到的单畴或假单畴磁铁矿信号吻合.本研究提出撞击熔体受到的冲击程度和经历的冷却历史影响着磁性颗粒的含量和粒径变化，进而控制了不同地区和不同类型AASF tektites磁性信号的差异表达. 相同形态类型的AASF tektites的磁性信号变化范围较大，而单块样品内部的磁性信号较均一，表明厘米级熔体具有相同的原岩组分并经历了相似的热历史. 本研究证明磁学性质是揭示AASF tektites形成过程的重要线索，是探寻其母坑方位的新线索，也为计划中的月球和火星表面采样返回探测有望采集的撞击玻璃的成因分析提供了比较行星学样本.
地外天体物质的高速撞击深刻地影响着地球系统各个圈层的协同演化. 撞击过程产生了广泛分布的气化、熔融和冲击变质物质，其中，一部分飞行距离超过母坑半径五倍的气化和熔融物快速冷却形成远撞击溅射玻璃（tektites）. 远撞击溅射玻璃是极端高温高压环境的忠实记录者，其蕴含的磁性信号是研究撞击过程、撞击体和靶体物质的关键信息. 澳大利亚-亚洲散布区（Australasian strewn field；AASF）是目前已知面积最大（~1×108 km2）、时代最新（78.8万年前）的远撞击溅射玻璃散布区. 该散布区是一颗小行星或彗星自北向南倾斜撞击地表的产物，形成的tektites和microtektites主要分布在下靶区方向（中南半岛-澳大利亚-南极洲及其毗邻地区）. 但是，形成澳亚散布区的母坑至今仍未被发现，探索该母坑及其地质响应是地球和行星科学领域的重要科学问题.华南属于澳亚散布区的上靶区，区内存在丰富的tektites，它们是解译本次大型撞击过程、追溯母坑位置的重要载体，但其研究程度相对较低.我们近年来对采自广东省、广西壮族自治区和海南省的tektites进行了系统的岩石磁学研究.结果表明：华南tektites具有显著的顺磁性信号和微弱的铁磁性信号；在整个澳亚散布区内，华南芒农型tektites的磁化率最低，飞溅型tektites的天然剩磁强度和饱和等温剩磁强度最低；矿物包裹体的晶体学研究发现，华南芒农型tektites中存在纳米级磁铁矿颗粒，与检测到的单畴或假单畴磁铁矿信号吻合.本研究提出撞击熔体受到的冲击程度和经历的冷却历史影响着磁性颗粒的含量和粒径变化，进而控制了不同地区和不同类型AASF tektites磁性信号的差异表达. 相同形态类型的AASF tektites的磁性信号变化范围较大，而单块样品内部的磁性信号较均一，表明厘米级熔体具有相同的原岩组分并经历了相似的热历史. 本研究证明磁学性质是揭示AASF tektites形成过程的重要线索，是探寻其母坑方位的新线索，也为计划中的月球和火星表面采样返回探测有望采集的撞击玻璃的成因分析提供了比较行星学样本.
2024,
49(8):
2789-2798. doi: 10.3799/dqkx.2023.071
摘要:
为探明高地应力隧道爆喷型岩爆演化过程，采用矩阵离散元MatDEM，模拟分析爆喷型岩爆现象，探讨爆喷型岩爆机制. 结果表明：（1）爆喷型岩爆是一种缝合带区富含细观裂隙挤压硬岩隧道开挖卸荷扰动作用下，围岩发生突然高速喷射并伴有大量粉尘的现象；（2）爆喷型岩爆演化过程为4个阶段：裂隙激活及发展阶段、裂隙聚集碎岩阶段、破碎岩块高速喷射阶段、破碎岩块自由落体阶段；（3）爆喷型岩爆地质力学模式为张剪-喷射型：富含细观裂隙的挤压硬岩隧道，在开挖卸荷扰动作用下，发生以张拉破坏为主，剪切破坏为辅的聚集性破裂，积聚的弹性应变能突然释放并赋予破碎岩块动能，发生高速喷射. 研究成果为缝合带高地应力区硬岩隧道岩爆演化过程提供新的认识.
为探明高地应力隧道爆喷型岩爆演化过程，采用矩阵离散元MatDEM，模拟分析爆喷型岩爆现象，探讨爆喷型岩爆机制. 结果表明：（1）爆喷型岩爆是一种缝合带区富含细观裂隙挤压硬岩隧道开挖卸荷扰动作用下，围岩发生突然高速喷射并伴有大量粉尘的现象；（2）爆喷型岩爆演化过程为4个阶段：裂隙激活及发展阶段、裂隙聚集碎岩阶段、破碎岩块高速喷射阶段、破碎岩块自由落体阶段；（3）爆喷型岩爆地质力学模式为张剪-喷射型：富含细观裂隙的挤压硬岩隧道，在开挖卸荷扰动作用下，发生以张拉破坏为主，剪切破坏为辅的聚集性破裂，积聚的弹性应变能突然释放并赋予破碎岩块动能，发生高速喷射. 研究成果为缝合带高地应力区硬岩隧道岩爆演化过程提供新的认识.
2024,
49(8):
2799-2812. doi: 10.3799/dqkx.2023.062
摘要:
基于DEM-FDM耦合，考虑结构面的三维延展情况，分区建立不同岩体结构的顺层岩质边坡数值模型，输入双向地震动，分析强震下不同岩体结构顺层岩质边坡的动力响应及破坏模式，得出了如下结论：（1）地震作用下，边坡加速度存在一定的高程放大效应，边坡底部水平向放大效应强于竖直向放大效应，顶部水平与竖向放大效应不相上下；（2）在32.5~42.5 m高程范围内，层面和节理等结构面的存在，对于地震波的传播有一定阻隔作用. 坡肩相对于其他部位放大效应更强，且节理越发育，坡肩放大效应越强，相比倾向180°的节理，倾向90°的节理对放大效应影响更大；（3）具有不同岩体结构的4个模型分别呈现稳定、局部开裂、滑移-拉裂破坏及滑移-溃散破坏等不同的变形破坏特征，倾向90°的节理是顺层边坡稳定性的主控结构面. 通过与以往研究结果对比可知，耦合方法能较好地揭示不同岩体结构顺层岩质边坡的动力响应及破坏模式，为强震区相关边坡工程提供了一定参考.
基于DEM-FDM耦合，考虑结构面的三维延展情况，分区建立不同岩体结构的顺层岩质边坡数值模型，输入双向地震动，分析强震下不同岩体结构顺层岩质边坡的动力响应及破坏模式，得出了如下结论：（1）地震作用下，边坡加速度存在一定的高程放大效应，边坡底部水平向放大效应强于竖直向放大效应，顶部水平与竖向放大效应不相上下；（2）在32.5~42.5 m高程范围内，层面和节理等结构面的存在，对于地震波的传播有一定阻隔作用. 坡肩相对于其他部位放大效应更强，且节理越发育，坡肩放大效应越强，相比倾向180°的节理，倾向90°的节理对放大效应影响更大；（3）具有不同岩体结构的4个模型分别呈现稳定、局部开裂、滑移-拉裂破坏及滑移-溃散破坏等不同的变形破坏特征，倾向90°的节理是顺层边坡稳定性的主控结构面. 通过与以往研究结果对比可知，耦合方法能较好地揭示不同岩体结构顺层岩质边坡的动力响应及破坏模式，为强震区相关边坡工程提供了一定参考.
2024,
49(8):
2813-2825. doi: 10.3799/dqkx.2023.059
摘要:
砂化白云岩在我国西南地区分布广泛，在该地层中修建隧洞，常出现掌子面塌方、突水涌砂等地质灾害，因此在滇中引水工程建设中面临的砂化白云岩问题备受关注. 砂化等级和地下水条件是控制砂化白云岩隧洞围岩破坏模式与稳定性的关键因素，然而，在传统围岩分类方法中往往没有全面考虑到这些因素，例如在Q系统中未考虑岩石强度、RMR法未考虑地应力、BQ法对砂化白云岩的结构面状态、粗糙度等，同时，传统方法均未直接考虑砂化等级对于砂化白云岩工程特性的影响. 为实现更为快速、客观地进行砂化白云岩隧洞围岩分类，需构建一种适合于砂化白云岩隧洞的围岩分类方法. 为解决以上缺陷，以在建的滇中引水工程为依托，首先分析了Q法、RMR法、RMi法、GSI法、BQ法等传统方法在砂化白云岩隧洞中的适用性. 其次，结合砂化白云岩工程地质特性及赋存地质环境，构建了以砂化等级、结构面状态、地下水、主要结构面状态、地应力为评价指标的围岩分类体系SHF，并选取依托工程典型洞段对SHF分类方法进行了验证和应用. 建立的砂化白云岩隧洞围岩分类方法SHF易于操作，应用该方法所得的围岩分类结果更符合工程实际，研究可为砂化白云岩隧洞支护设计和施工提供理论依据.
砂化白云岩在我国西南地区分布广泛，在该地层中修建隧洞，常出现掌子面塌方、突水涌砂等地质灾害，因此在滇中引水工程建设中面临的砂化白云岩问题备受关注. 砂化等级和地下水条件是控制砂化白云岩隧洞围岩破坏模式与稳定性的关键因素，然而，在传统围岩分类方法中往往没有全面考虑到这些因素，例如在Q系统中未考虑岩石强度、RMR法未考虑地应力、BQ法对砂化白云岩的结构面状态、粗糙度等，同时，传统方法均未直接考虑砂化等级对于砂化白云岩工程特性的影响. 为实现更为快速、客观地进行砂化白云岩隧洞围岩分类，需构建一种适合于砂化白云岩隧洞的围岩分类方法. 为解决以上缺陷，以在建的滇中引水工程为依托，首先分析了Q法、RMR法、RMi法、GSI法、BQ法等传统方法在砂化白云岩隧洞中的适用性. 其次，结合砂化白云岩工程地质特性及赋存地质环境，构建了以砂化等级、结构面状态、地下水、主要结构面状态、地应力为评价指标的围岩分类体系SHF，并选取依托工程典型洞段对SHF分类方法进行了验证和应用. 建立的砂化白云岩隧洞围岩分类方法SHF易于操作，应用该方法所得的围岩分类结果更符合工程实际，研究可为砂化白云岩隧洞支护设计和施工提供理论依据.
2024,
49(8):
2826-2838. doi: 10.3799/dqkx.2023.026
摘要:
异性岩石结构面在三峡库区广泛发育，准确评估其峰值剪切强度对库区岩体稳定性评价至关重要. 采用类岩石材料浇筑若干具有相同形貌、不同壁岩强度组合的异性结构面试块，在0.3~3.0 MPa常法向应力下开展直剪试验，并引入“壁岩强度组合系数λ”来表征岩石抗压强度和基本摩擦角对异性结构面峰值剪切强度的综合影响. 结果表明，异性结构面的峰值剪切强度随λ的增加而呈非线性降低，降低程度主要受粗糙度控制，而与法向应力关系不明显. 采用简单幂函数分析了峰值摩擦角与λ之间的关系，并在此基础上建立含三维形貌参数的异性岩石结构面抗剪强度经验准则. 最后，利用在三峡库区采集的天然样品进一步验证了新准则对天然异性岩石结构面峰值剪切强度评估的可靠性. 新准则可在一定程度上为三峡库区含异性结构面的岩体稳定性评价提供理论依据.
异性岩石结构面在三峡库区广泛发育，准确评估其峰值剪切强度对库区岩体稳定性评价至关重要. 采用类岩石材料浇筑若干具有相同形貌、不同壁岩强度组合的异性结构面试块，在0.3~3.0 MPa常法向应力下开展直剪试验，并引入“壁岩强度组合系数λ”来表征岩石抗压强度和基本摩擦角对异性结构面峰值剪切强度的综合影响. 结果表明，异性结构面的峰值剪切强度随λ的增加而呈非线性降低，降低程度主要受粗糙度控制，而与法向应力关系不明显. 采用简单幂函数分析了峰值摩擦角与λ之间的关系，并在此基础上建立含三维形貌参数的异性岩石结构面抗剪强度经验准则. 最后，利用在三峡库区采集的天然样品进一步验证了新准则对天然异性岩石结构面峰值剪切强度评估的可靠性. 新准则可在一定程度上为三峡库区含异性结构面的岩体稳定性评价提供理论依据.
2024,
49(8):
2839-2850. doi: 10.3799/dqkx.2023.035
摘要:
震后低频泥石流发生概率增加、泥石流规模增大，导致拦挡坝阻灾能力变化，进而影响泥石流的危险性. 但鲜有研究揭示拦挡坝对泥石流危险性的影响. 同时，针对以形成条件为危险性评价指标的传统危险性评价方法无法度量泥石流的破坏力及强度等问题，提出增加泥石流动力学参数作为危险性评价指标，并采用改进的熵值法评估泥石流危险性. 通过计算不同重现期下锄头沟泥石流的动力参数、拦挡坝稳定系数. 定量分析拦挡坝与泥石流危险性之间的控制关系. 结果表明：增加动力特征参数的泥石流危险性评价方法能考虑其动力破坏、泥石流强度作用，结合改进的熵值法能够获取较为科学、合理的评价结果；若拦挡措施安全稳定，由于停淤作用使坝后冲出量减少，使100~10年一遇泥石流危险性降低12.27%~43.75%不等. 考虑拦挡坝抗灾能力进行泥石流危险性评价，能有效对防灾减灾决策、土地规划利用等资源的合理调配提供指导.
震后低频泥石流发生概率增加、泥石流规模增大，导致拦挡坝阻灾能力变化，进而影响泥石流的危险性. 但鲜有研究揭示拦挡坝对泥石流危险性的影响. 同时，针对以形成条件为危险性评价指标的传统危险性评价方法无法度量泥石流的破坏力及强度等问题，提出增加泥石流动力学参数作为危险性评价指标，并采用改进的熵值法评估泥石流危险性. 通过计算不同重现期下锄头沟泥石流的动力参数、拦挡坝稳定系数. 定量分析拦挡坝与泥石流危险性之间的控制关系. 结果表明：增加动力特征参数的泥石流危险性评价方法能考虑其动力破坏、泥石流强度作用，结合改进的熵值法能够获取较为科学、合理的评价结果；若拦挡措施安全稳定，由于停淤作用使坝后冲出量减少，使100~10年一遇泥石流危险性降低12.27%~43.75%不等. 考虑拦挡坝抗灾能力进行泥石流危险性评价，能有效对防灾减灾决策、土地规划利用等资源的合理调配提供指导.
2024,
49(8):
2851-2861. doi: 10.3799/dqkx.2023.054
摘要:
顺层岩质滑坡在边坡工程中普遍存在，其运动距离不仅是表征滑坡形态的重要参数，也是风险评价的重要指标。基于顺层岩质滑坡演化过程的分析，推导了其运动距离的理论计算公式，并将公式应用于新嘉南滑坡进行验算。结果表明：开挖卸荷下顺层岩质滑坡的运动距离由三部分组成即块体在空中做自由落体产生的水平距离、与地面碰撞的移动距离以及最后在地面的滑动距离，此外，选取的新嘉南滑坡3个剖面运动距离理论计算值和实际值的相对误差分别为9.99%、2.53%以及0.58%，误差结果较小，表明公式适用性良好。研究成果对该类型滑坡预测与防治有一定的参考价值.
顺层岩质滑坡在边坡工程中普遍存在，其运动距离不仅是表征滑坡形态的重要参数，也是风险评价的重要指标。基于顺层岩质滑坡演化过程的分析，推导了其运动距离的理论计算公式，并将公式应用于新嘉南滑坡进行验算。结果表明：开挖卸荷下顺层岩质滑坡的运动距离由三部分组成即块体在空中做自由落体产生的水平距离、与地面碰撞的移动距离以及最后在地面的滑动距离，此外，选取的新嘉南滑坡3个剖面运动距离理论计算值和实际值的相对误差分别为9.99%、2.53%以及0.58%，误差结果较小，表明公式适用性良好。研究成果对该类型滑坡预测与防治有一定的参考价值.
2024,
49(8):
2862-2878. doi: 10.3799/dqkx.2023.051
摘要:
岩溶地下水和地热水分别是中国北方重要的供水水源和供暖热源，但二者水力联系尚缺乏系统研究；为实现保泉、供水和地热清洁能源开发的三赢，通过含水层/热储层空间分布、同位素测年、水文地球化学场、水动力场、温度场特征及规律分析等方法，揭示了趵突泉泉域岩溶地下水流系统从浅、中循环子系统至深循环子系统，即岩溶地下水至冷泉和热泉的演变过程、驱动机制与响应机理. 在地下水位高程差引起的重力势能差驱动下，岩溶地下水沿济南含水层系统从上游浅循环-开放式地下水动力系统，向中游中循环-半开放式地下水动力系统径流，径流途中在济南市区遇不透水的辉长岩体或石炭纪二叠纪砂岩页岩地层阻截，大部分地下水沿垂向强裂隙岩溶发育通道上涌、穿透第四纪砾岩或辉长岩体裂隙发育带喷出地表形成17~18 ℃的承压上升冷泉. 一小部分地下水从深部穿过或从侧面绕过辉长岩体，沿裂隙岩溶通道继续向下游深循环运移，形成弱开放地热水动力系统；高大地热流传导聚热、深大断裂带/侵入岩体-灰岩接触带带状对流聚热、凸起区高热导率分流聚热、盖层低热导率保温聚热、地下水深循环运移传导-对流聚热等五元聚热驱动14~18 ℃的常温地下水演变为33~95℃的承压热泉（自流地热水）.
岩溶地下水和地热水分别是中国北方重要的供水水源和供暖热源，但二者水力联系尚缺乏系统研究；为实现保泉、供水和地热清洁能源开发的三赢，通过含水层/热储层空间分布、同位素测年、水文地球化学场、水动力场、温度场特征及规律分析等方法，揭示了趵突泉泉域岩溶地下水流系统从浅、中循环子系统至深循环子系统，即岩溶地下水至冷泉和热泉的演变过程、驱动机制与响应机理. 在地下水位高程差引起的重力势能差驱动下，岩溶地下水沿济南含水层系统从上游浅循环-开放式地下水动力系统，向中游中循环-半开放式地下水动力系统径流，径流途中在济南市区遇不透水的辉长岩体或石炭纪二叠纪砂岩页岩地层阻截，大部分地下水沿垂向强裂隙岩溶发育通道上涌、穿透第四纪砾岩或辉长岩体裂隙发育带喷出地表形成17~18 ℃的承压上升冷泉. 一小部分地下水从深部穿过或从侧面绕过辉长岩体，沿裂隙岩溶通道继续向下游深循环运移，形成弱开放地热水动力系统；高大地热流传导聚热、深大断裂带/侵入岩体-灰岩接触带带状对流聚热、凸起区高热导率分流聚热、盖层低热导率保温聚热、地下水深循环运移传导-对流聚热等五元聚热驱动14~18 ℃的常温地下水演变为33~95℃的承压热泉（自流地热水）.
2024,
49(8):
2879-2890. doi: 10.3799/dqkx.2022.103
摘要:
自然界中裂隙介质的具体结构往往控制着其中的水流流动和溶质运移过程. 由于真实裂隙网络的复杂性，常据不同裂隙参数（形状、位置、大小、密度、走向等）概化并使用特定数学分布来刻画和产生离散裂隙网络，但这种离散裂隙网络介质因其高度非均质性和各向异性导致传统基于多孔介质理论的数值方法难于模拟裂隙水流和溶质运移过程. 利用三维离散裂隙网络模型生成场地裂隙介质不连续体，并基于裂隙空间参数将离散裂隙网络模型映射为等效多孔介质模型，由此进一步耦合地下水流与多组分反应性溶质运移开源代码PFLOTRAN，以实现三维裂隙网络中重金属污染物反应运移过程的数值模拟与污染物通量的定量评估. 算例研究表明，随着裂隙密度的增大，裂隙网络表征逐渐趋近于多孔介质；裂隙发育的密度和方向均影响着裂隙网络的连通性，进而影响裂隙水流中不同组分的迁移规律和通量评估，其中保守性组分与不同反应性组分的迁移行为有明显差异. 同时，研究表明，裂隙粗糙度对刻画裂隙网络中的污染组分迁移过程和通量评估具有重要影响. 本文方法可为场地裂隙介质中地下水流和污染物的反应运移提供有效模拟手段和定量评估工具.
自然界中裂隙介质的具体结构往往控制着其中的水流流动和溶质运移过程. 由于真实裂隙网络的复杂性，常据不同裂隙参数（形状、位置、大小、密度、走向等）概化并使用特定数学分布来刻画和产生离散裂隙网络，但这种离散裂隙网络介质因其高度非均质性和各向异性导致传统基于多孔介质理论的数值方法难于模拟裂隙水流和溶质运移过程. 利用三维离散裂隙网络模型生成场地裂隙介质不连续体，并基于裂隙空间参数将离散裂隙网络模型映射为等效多孔介质模型，由此进一步耦合地下水流与多组分反应性溶质运移开源代码PFLOTRAN，以实现三维裂隙网络中重金属污染物反应运移过程的数值模拟与污染物通量的定量评估. 算例研究表明，随着裂隙密度的增大，裂隙网络表征逐渐趋近于多孔介质；裂隙发育的密度和方向均影响着裂隙网络的连通性，进而影响裂隙水流中不同组分的迁移规律和通量评估，其中保守性组分与不同反应性组分的迁移行为有明显差异. 同时，研究表明，裂隙粗糙度对刻画裂隙网络中的污染组分迁移过程和通量评估具有重要影响. 本文方法可为场地裂隙介质中地下水流和污染物的反应运移提供有效模拟手段和定量评估工具.
2024,
49(8):
2891-2900. doi: 10.3799/dqkx.2023.060
摘要:
为了提高以Fe2+作为还原剂的NO2-去除工艺在实际应用中的效率，设计了外源阴离子、Fe2+浓度以及反应温度3个环境因素来探明其对Fe2+化学还原NO2-过程的影响. 结果表明，虽然提高Fe2+浓度可以明显促进NO2-的去除速率，但同时降低了Fe2+的利用率，除此以外，升高温度和添加HCO3-/CO32-都可以提高NO2-去除速率和程度. 另外铁氧化所形成的副产物类型也受到温度和HCO3-的调控，温度在55 ℃以下（30 ℃，40 ℃）时铁氧化产物以纤铁矿和针铁矿为主，温度高于55 ℃时铁氧化产生磁铁矿. 而在HCO3-体系中，磁铁矿可以在更低温度（40 ℃）条件下形成. 这些发现对改进Fe2+作用下的化学反硝化应用模式和副产物的二次处理利用提供了实验参考，为推动其在实际工程中应用提供了理论依据.
为了提高以Fe2+作为还原剂的NO2-去除工艺在实际应用中的效率，设计了外源阴离子、Fe2+浓度以及反应温度3个环境因素来探明其对Fe2+化学还原NO2-过程的影响. 结果表明，虽然提高Fe2+浓度可以明显促进NO2-的去除速率，但同时降低了Fe2+的利用率，除此以外，升高温度和添加HCO3-/CO32-都可以提高NO2-去除速率和程度. 另外铁氧化所形成的副产物类型也受到温度和HCO3-的调控，温度在55 ℃以下（30 ℃，40 ℃）时铁氧化产物以纤铁矿和针铁矿为主，温度高于55 ℃时铁氧化产生磁铁矿. 而在HCO3-体系中，磁铁矿可以在更低温度（40 ℃）条件下形成. 这些发现对改进Fe2+作用下的化学反硝化应用模式和副产物的二次处理利用提供了实验参考，为推动其在实际工程中应用提供了理论依据.
2024,
49(8):
2901-2913. doi: 10.3799/dqkx.2023.039
摘要:
海岸带沉积物是污染物迁移转化的主要载体和归宿地. 溶解性有机质（DOM）作为重金属在环境中迁移的重要媒介，对沉积物中重金属的分布和迁移具有重要控制作用.运用因子指数和地累积指数法对胶州湾北部海岸带表层沉积物中Cr、Cu、Zn、As和Pb五种重金属的污染现状进行了评估，并结合三维荧光光谱分析沉积物中不同DOM组分的空间分异规律，探讨了胶州湾北部地区表层沉积物DOM组成与重金属迁移行为的关系.研究结果表明，海岸带沉积物重金属整体呈轻度污染水平；沉积物中的天然DOM组分包括陆地类富里酸（C1）、陆地类腐殖质（C2）、微生物源腐殖质（C3）和类色氨酸（C4）4种，整个地区类腐殖酸组分占比显著高于类蛋白组分，其来源同时受地面输入和生物代谢的影响；各重金属可能存在相似的污染来源，但迁移机制不同，造成其分布的差异；C1促进了Cr的自然迁移，DOM各组分通过不同的吸附络合机理影响着重金属在沉积物中的分布，且DOM各组分之间存在一定的相互转化过程.
海岸带沉积物是污染物迁移转化的主要载体和归宿地. 溶解性有机质（DOM）作为重金属在环境中迁移的重要媒介，对沉积物中重金属的分布和迁移具有重要控制作用.运用因子指数和地累积指数法对胶州湾北部海岸带表层沉积物中Cr、Cu、Zn、As和Pb五种重金属的污染现状进行了评估，并结合三维荧光光谱分析沉积物中不同DOM组分的空间分异规律，探讨了胶州湾北部地区表层沉积物DOM组成与重金属迁移行为的关系.研究结果表明，海岸带沉积物重金属整体呈轻度污染水平；沉积物中的天然DOM组分包括陆地类富里酸（C1）、陆地类腐殖质（C2）、微生物源腐殖质（C3）和类色氨酸（C4）4种，整个地区类腐殖酸组分占比显著高于类蛋白组分，其来源同时受地面输入和生物代谢的影响；各重金属可能存在相似的污染来源，但迁移机制不同，造成其分布的差异；C1促进了Cr的自然迁移，DOM各组分通过不同的吸附络合机理影响着重金属在沉积物中的分布，且DOM各组分之间存在一定的相互转化过程.
2024,
49(8):
2914-2924. doi: 10.3799/dqkx.2024.036
摘要:
北太平洋中层水是北太平洋最大的原生水体，是目前发现的北太平洋表层与底层水发生交换的唯一通道，因此认识北太平洋中层水生成和传输过程是理解北太平洋垂向水交换及其环流结构的必要一环. 同时，北太平洋中层水的水体特征和环流结构在“海-气-冰”耦合系统内显著影响全球碳循环系统和海洋生态系统，进而可能改变全球气候变暖进程. 围绕北太平洋中层水的物理海洋学研究主要从20世纪70年代开始，已有研究多依赖走航断面和站点数据，少部分结合数值模拟方法. 本文对已有的北太平洋中层水研究工作进行了综述，进而提出继续深化对北太平洋中层水的研究包括如下几个方面：北太平洋中层环流系统趋势和“季节性-年际-年代际”振荡的特征识别；北太平洋中层环流系统对大气环流和上层海洋过程的响应机制研究；北太平洋中层环流系统稳定性及对气候变暖的反馈机制研究.
北太平洋中层水是北太平洋最大的原生水体，是目前发现的北太平洋表层与底层水发生交换的唯一通道，因此认识北太平洋中层水生成和传输过程是理解北太平洋垂向水交换及其环流结构的必要一环. 同时，北太平洋中层水的水体特征和环流结构在“海-气-冰”耦合系统内显著影响全球碳循环系统和海洋生态系统，进而可能改变全球气候变暖进程. 围绕北太平洋中层水的物理海洋学研究主要从20世纪70年代开始，已有研究多依赖走航断面和站点数据，少部分结合数值模拟方法. 本文对已有的北太平洋中层水研究工作进行了综述，进而提出继续深化对北太平洋中层水的研究包括如下几个方面：北太平洋中层环流系统趋势和“季节性-年际-年代际”振荡的特征识别；北太平洋中层环流系统对大气环流和上层海洋过程的响应机制研究；北太平洋中层环流系统稳定性及对气候变暖的反馈机制研究.
2024,
49(8):
2925-2937. doi: 10.3799/dqkx.2023.070
摘要:
为了更好地理解目前南极冰盖与气候的演化，以及为未来冰盖和气候变化的预测提供依据，通过对A11-02孔沉积物的有机碳、氮含量与稳定同位素值进行分析，结合粒度和地球化学元素等特征，探讨了中全新世以来西南极阿蒙森海沉积物有机质的来源及古气候意义. 沉积物的δ13Corg值指示有机质主要为海源输入，陆源有机质贡献相对较少. 通过分析沉积物总有机碳含量及海源有机质含量变化，结合粒度及元素的变化特征，认为中全新世以来研究区古生产力的变化主要与气候变化有关，进而识别出4 750~4 500 a BP、3 600~3 400 a BP、2 250~2 000 a BP和600~400 a BP 4个寒冷阶段.
为了更好地理解目前南极冰盖与气候的演化，以及为未来冰盖和气候变化的预测提供依据，通过对A11-02孔沉积物的有机碳、氮含量与稳定同位素值进行分析，结合粒度和地球化学元素等特征，探讨了中全新世以来西南极阿蒙森海沉积物有机质的来源及古气候意义. 沉积物的δ13Corg值指示有机质主要为海源输入，陆源有机质贡献相对较少. 通过分析沉积物总有机碳含量及海源有机质含量变化，结合粒度及元素的变化特征，认为中全新世以来研究区古生产力的变化主要与气候变化有关，进而识别出4 750~4 500 a BP、3 600~3 400 a BP、2 250~2 000 a BP和600~400 a BP 4个寒冷阶段.
2024,
49(8):
2938-2951. doi: 10.3799/dqkx.2023.045
摘要:
温暖的“大西洋水层”为北冰洋提供了重要的热量来源，是决定其海冰状况、冰架分布及周边冰盖稳定性的关键因素. 通过分析M04孔沉积物中稀土元素（REE）的含量及其配分模式和Fe-Mn氧化物组分的钕同位素组成，探讨了晚更新世以来楚克奇陆架边缘REE的富集机制、εNd示踪水团性质的有效性以及“大西洋水层”的强弱变化. 结果表明，间冰期Fe-Mn氧化物是溶解态REE沉淀的主要载体，但冰期缺少Fe-Mn氧化物的灰色层中也富集了大量的溶解态REE. 同时，Fe-Mn氧化物萃取液中εNd介于-5.50~-8.74之间，呈现出冰期高，间冰期低的特点，有效指示了“大西洋水层”在楚克奇陆架边缘的活动. 在间冰期，“大西洋水层”增强，为陆架输入的Fe2+和Mn2+创造了再氧化的条件；而在冰期，“大西洋水层”几乎退出了楚克奇陆架边缘. 参照现代冰川溶水的化学组成，导致冰期M04孔Fe-Mn氧化物萃取液中REE富集和εNd显著正偏的环境要素，很可能是东西伯利亚冰盖的扩张及其冰下排水，而不是海冰排盐形成的“卤水”. 这些发现进一步揭示了北冰洋REE的富集机制，论证了εNd示踪“大西洋水层”的有效性，并深化了对“大西洋水层”演变规律的认知.
温暖的“大西洋水层”为北冰洋提供了重要的热量来源，是决定其海冰状况、冰架分布及周边冰盖稳定性的关键因素. 通过分析M04孔沉积物中稀土元素（REE）的含量及其配分模式和Fe-Mn氧化物组分的钕同位素组成，探讨了晚更新世以来楚克奇陆架边缘REE的富集机制、εNd示踪水团性质的有效性以及“大西洋水层”的强弱变化. 结果表明，间冰期Fe-Mn氧化物是溶解态REE沉淀的主要载体，但冰期缺少Fe-Mn氧化物的灰色层中也富集了大量的溶解态REE. 同时，Fe-Mn氧化物萃取液中εNd介于-5.50~-8.74之间，呈现出冰期高，间冰期低的特点，有效指示了“大西洋水层”在楚克奇陆架边缘的活动. 在间冰期，“大西洋水层”增强，为陆架输入的Fe2+和Mn2+创造了再氧化的条件；而在冰期，“大西洋水层”几乎退出了楚克奇陆架边缘. 参照现代冰川溶水的化学组成，导致冰期M04孔Fe-Mn氧化物萃取液中REE富集和εNd显著正偏的环境要素，很可能是东西伯利亚冰盖的扩张及其冰下排水，而不是海冰排盐形成的“卤水”. 这些发现进一步揭示了北冰洋REE的富集机制，论证了εNd示踪“大西洋水层”的有效性，并深化了对“大西洋水层”演变规律的认知.
2024,
49(8):
2952-2960. doi: 10.3799/dqkx.2023.144
摘要:
中强级地震给我国人民生命财产安全带来不可磨灭的灾难，探索中强震发生时地球内部磁场与地震间的联系，获取地震发生的前兆信息，进而实现对中强级地震的预报，是亟待解决的关键问题. 近年来，地磁场垂直分量Z被普遍用来进行地震预警，但其存在预测周期长、阈值不易确定、对中强震预测精度不高等问题.为解决上述问题，提出一种基于高阶磁异常导数与高阶统计量的地震短临预测方法（简称：HMAD-HS），以有效减少高斯噪声对中强震前兆地磁信号的影响、缩短预测期、降低预测误报率，进而提高预测性能. 为验证该方法的可行性，以2017年新疆喀什地区中强震情况为例，将HMAD-HS与加卸载响应比、地磁逐日比等常用方法进行对比分析，实验表明：HMAD-HS处理得到的中强震前兆信号明显且漏报率与误报率降低30%以上，大幅提升了预报可信度. 此外，将HMAD-HS应用于我国多个地区的中强震短临预测，证明该方法具有普适性且对中强震预测效果良好.
中强级地震给我国人民生命财产安全带来不可磨灭的灾难，探索中强震发生时地球内部磁场与地震间的联系，获取地震发生的前兆信息，进而实现对中强级地震的预报，是亟待解决的关键问题. 近年来，地磁场垂直分量Z被普遍用来进行地震预警，但其存在预测周期长、阈值不易确定、对中强震预测精度不高等问题.为解决上述问题，提出一种基于高阶磁异常导数与高阶统计量的地震短临预测方法（简称：HMAD-HS），以有效减少高斯噪声对中强震前兆地磁信号的影响、缩短预测期、降低预测误报率，进而提高预测性能. 为验证该方法的可行性，以2017年新疆喀什地区中强震情况为例，将HMAD-HS与加卸载响应比、地磁逐日比等常用方法进行对比分析，实验表明：HMAD-HS处理得到的中强震前兆信号明显且漏报率与误报率降低30%以上，大幅提升了预报可信度. 此外，将HMAD-HS应用于我国多个地区的中强震短临预测，证明该方法具有普适性且对中强震预测效果良好.
2024,
49(8):
2961-2978. doi: 10.3799/dqkx.2024.015
摘要:
2023年2月6日土耳其发生了两次震级大于7.0级的破坏性大地震. 迄今为止，用不同观测资料得到的土耳其破裂模型仍存在较大的差异，其中美国地质调查局给出的有限断层模型是目前所能得到的最为准确的一个综合性模型，所以我们选择采用美国地质调查局给出的有限断层模型作为本研究的先验模型，并结合哨兵一号获取的InSAR观测数据反演出土耳其双震的同震破裂分布，得到的结果如下：（1）反演得出的总地震矩为1.626 8 × 1021 N∙m，相当于一次Mw8.1级的大地震；（2）在东安纳托利亚主断层上的破裂多集中在地下0~15 km的范围内，东安纳托利亚北部分支断层Çardak-Sürgü断裂带上的破裂多集中在地下5~20 km范围内. 在东安纳托利亚主断层中，破裂呈现为两个明显的高值区，一处位于Narlıdağ断裂带与东安纳托利亚主断层的交汇处，另一处位于Narlıdağ断裂带与东安纳托利亚主断层的交汇处往西南方向大约65 km的位置，其中破裂的最大走滑分量可达到9.0 m，最大的倾滑分量约为3.0 m；在Çardak-Sürgü断裂带中，总体形态表现为两个高值区，一个位于7.5级土耳其地震的震中附近，一个则是位于Çardak-Sürgü断层西北角东南-西北走向与东北-西南走向断层的交汇处，其中走滑分量的最大值约为8.1 m，倾滑分量的最值约为6.1 m. 土耳其双震产生的破裂以走滑分量为主，倾滑分量为辅，且两个发震断层东安纳托利亚主断层和Çardak-Sürgü断裂带总体都呈现为左旋走滑性质，但在局部范围内也呈现出明显的逆冲性质与正断性质.
2023年2月6日土耳其发生了两次震级大于7.0级的破坏性大地震. 迄今为止，用不同观测资料得到的土耳其破裂模型仍存在较大的差异，其中美国地质调查局给出的有限断层模型是目前所能得到的最为准确的一个综合性模型，所以我们选择采用美国地质调查局给出的有限断层模型作为本研究的先验模型，并结合哨兵一号获取的InSAR观测数据反演出土耳其双震的同震破裂分布，得到的结果如下：（1）反演得出的总地震矩为1.626 8 × 1021 N∙m，相当于一次Mw8.1级的大地震；（2）在东安纳托利亚主断层上的破裂多集中在地下0~15 km的范围内，东安纳托利亚北部分支断层Çardak-Sürgü断裂带上的破裂多集中在地下5~20 km范围内. 在东安纳托利亚主断层中，破裂呈现为两个明显的高值区，一处位于Narlıdağ断裂带与东安纳托利亚主断层的交汇处，另一处位于Narlıdağ断裂带与东安纳托利亚主断层的交汇处往西南方向大约65 km的位置，其中破裂的最大走滑分量可达到9.0 m，最大的倾滑分量约为3.0 m；在Çardak-Sürgü断裂带中，总体形态表现为两个高值区，一个位于7.5级土耳其地震的震中附近，一个则是位于Çardak-Sürgü断层西北角东南-西北走向与东北-西南走向断层的交汇处，其中走滑分量的最大值约为8.1 m，倾滑分量的最值约为6.1 m. 土耳其双震产生的破裂以走滑分量为主，倾滑分量为辅，且两个发震断层东安纳托利亚主断层和Çardak-Sürgü断裂带总体都呈现为左旋走滑性质，但在局部范围内也呈现出明显的逆冲性质与正断性质.
2024,
49(8):
2979-2991. doi: 10.3799/dqkx.2023.053
摘要:
2022年6月1日，四川芦山县地区发生了Ms6.1地震，造成4死14伤以及周围地区多县经济损失. 考虑到地区丰富的断层背景、历史地震以及地震空区，对该地区重要历史地震序列的回溯研究以及未来危险性评估对防震御灾具有重要意义. 基于弹性位错理论以及地区岩石圈分层模型，计算了Mw7.9汶川地震以及Ms7.0芦山地震对本次地震在不同深度上的同震及震后粘弹松弛效应影响，讨论历史地震对本次地震发生的影响. 同时，对未来十年该地区及周边活跃断层的应力积累进行计算，圈定未来地震危险性较高的区域. 结果表明：（1）Mw7.9汶川地震导致2022年Ms6.1芦山地震震中的同震应力增量为0.014 MPa，可能有效的促进了芦山地震的发生，而Ms7.0芦山地震的发生导致其应力释放0.174 MPa，起到抑制作用. 考虑到震后粘弹松弛的影响，本次地震震中发震前应力积累为0.086 MPa，已恢复到较高应力水平，具备发震背景；（2）大邑地震空区中段、抚边河断裂带未来库仑应力增量进一步提升，地震危险性较强.
2022年6月1日，四川芦山县地区发生了Ms6.1地震，造成4死14伤以及周围地区多县经济损失. 考虑到地区丰富的断层背景、历史地震以及地震空区，对该地区重要历史地震序列的回溯研究以及未来危险性评估对防震御灾具有重要意义. 基于弹性位错理论以及地区岩石圈分层模型，计算了Mw7.9汶川地震以及Ms7.0芦山地震对本次地震在不同深度上的同震及震后粘弹松弛效应影响，讨论历史地震对本次地震发生的影响. 同时，对未来十年该地区及周边活跃断层的应力积累进行计算，圈定未来地震危险性较高的区域. 结果表明：（1）Mw7.9汶川地震导致2022年Ms6.1芦山地震震中的同震应力增量为0.014 MPa，可能有效的促进了芦山地震的发生，而Ms7.0芦山地震的发生导致其应力释放0.174 MPa，起到抑制作用. 考虑到震后粘弹松弛的影响，本次地震震中发震前应力积累为0.086 MPa，已恢复到较高应力水平，具备发震背景；（2）大邑地震空区中段、抚边河断裂带未来库仑应力增量进一步提升，地震危险性较强.
2024,
49(8):
2992-3009. doi: 10.3799/dqkx.2023.041
摘要:
华南峡东地区埃迪卡拉纪灯影组保存了大量埃迪卡拉纪宏体生物化石，是研究寒武纪大爆发之前生命演化的热点地层单元之一. 峡东灯影组一般划分为3段，然而灯影组在黄陵背斜周缘不同位置的厚度、岩性等方面具有差异性，使得峡东地区灯影组的地层对比关系还有待于进一步研究.围绕鄂西黄陵背斜周缘灯影组进行对比研究，以岩石地层序列为基础，厘定不同区域灯影组的地层序列.将黄陵背斜周缘灯影组地层总结归纳出7种类型并建立各岩石地层单元之间的联系.从而揭示灯影组的区域性变化，进而为埃迪卡拉纪晚期环境和生物演化研究提供地层对比方面的重要支撑.
华南峡东地区埃迪卡拉纪灯影组保存了大量埃迪卡拉纪宏体生物化石，是研究寒武纪大爆发之前生命演化的热点地层单元之一. 峡东灯影组一般划分为3段，然而灯影组在黄陵背斜周缘不同位置的厚度、岩性等方面具有差异性，使得峡东地区灯影组的地层对比关系还有待于进一步研究.围绕鄂西黄陵背斜周缘灯影组进行对比研究，以岩石地层序列为基础，厘定不同区域灯影组的地层序列.将黄陵背斜周缘灯影组地层总结归纳出7种类型并建立各岩石地层单元之间的联系.从而揭示灯影组的区域性变化，进而为埃迪卡拉纪晚期环境和生物演化研究提供地层对比方面的重要支撑.
2024,
49(8):
3010-3019. doi: 10.3799/dqkx.2022.482
摘要:
冰川运动速度通过控制冰量输送变化影响冰川进退，认识冰川运动及影响机制有助于理解冰川变化差异性机理.利用ITS_LIVE冰川运动速度数据分析了亚洲高山区冰川运动时空特征，并基于地理探测器和相关分析探讨了亚洲高山区冰川运动及其变化的影响因素.青藏高原东南部和兴都库什山冰川运动特征值较大，西昆仑山、青藏高原中部、青藏高原东部、东天山等区域冰川运动特征值较小. 2000—2016年，亚洲高山区大多数冰川呈现减速的状态，念青唐古拉、横断山等地区冰川减速幅度最大，而西昆仑等地区冰川呈现增速状态.冰川运动主要受规模因素控制，兼受地形和气候等因素的影响，冰川运动变化主要受冰川物质平衡或者厚度变化的影响.
冰川运动速度通过控制冰量输送变化影响冰川进退，认识冰川运动及影响机制有助于理解冰川变化差异性机理.利用ITS_LIVE冰川运动速度数据分析了亚洲高山区冰川运动时空特征，并基于地理探测器和相关分析探讨了亚洲高山区冰川运动及其变化的影响因素.青藏高原东南部和兴都库什山冰川运动特征值较大，西昆仑山、青藏高原中部、青藏高原东部、东天山等区域冰川运动特征值较小. 2000—2016年，亚洲高山区大多数冰川呈现减速的状态，念青唐古拉、横断山等地区冰川减速幅度最大，而西昆仑等地区冰川呈现增速状态.冰川运动主要受规模因素控制，兼受地形和气候等因素的影响，冰川运动变化主要受冰川物质平衡或者厚度变化的影响.
2024,
49(8):
3020-3028. doi: 10.3799/dqkx.2022.408
摘要:
随着国家城市群基础设施建设步伐的加快，对城市道路网数据现势性的需求急剧增加. 针对当前以位置和长度为主要参数的道路网匹配算法的不稳定性，以及分析结果的不确定性和可靠性差等问题，提出了一种新的基于模糊层次理论的路网匹配模型，该模型通过融合多个评价指标进行构建，并对其指标权重进行优化，采用该模型对路网的一致性进行评价. 以长株潭城市群道路网为实验对象进行实验验证. 实验结果表明：提出的匹配模型能够有效改善道路网匹配精度，且具有较好的稳定性和可靠性. 道路匹配的准确率和召回率分别达到了92.9%和86.2%，比现有的典型匹配方法的86.7%和83.8%均有了显著提高. 研究成果为道路网匹配与评价提供一种新的更为有效之方法.
随着国家城市群基础设施建设步伐的加快，对城市道路网数据现势性的需求急剧增加. 针对当前以位置和长度为主要参数的道路网匹配算法的不稳定性，以及分析结果的不确定性和可靠性差等问题，提出了一种新的基于模糊层次理论的路网匹配模型，该模型通过融合多个评价指标进行构建，并对其指标权重进行优化，采用该模型对路网的一致性进行评价. 以长株潭城市群道路网为实验对象进行实验验证. 实验结果表明：提出的匹配模型能够有效改善道路网匹配精度，且具有较好的稳定性和可靠性. 道路匹配的准确率和召回率分别达到了92.9%和86.2%，比现有的典型匹配方法的86.7%和83.8%均有了显著提高. 研究成果为道路网匹配与评价提供一种新的更为有效之方法.
2024,
49(8):
3029-3042. doi: 10.3799/dqkx.2022.391
摘要:
为了进一步明确库车坳陷东西段构造差异发育的成因机制，采用构造物理模拟的方法探讨了东西段膏岩层粘度差异和基底性质差异对其构造分段特征的控制作用.构造模拟结果显示硅胶流变强度和基底强度的差异对实验演化过程的运动学特征有较大影响，构造样式也在不同的区域表现出差异性.实验结果与库车坳陷的构造特征对比分析认为：膏岩层粘度以及古生代基底强度差异是其东西构造分段的重要控制因素. 膏岩层粘度对盐上构造样式具有较强的控制作用，影响了盐上构造的传播范围和构造样式. 盐下构造样式主要依赖于基底强度，强度较弱的基底对盐下构造变形的传播有一定的抑制作用. 二者的共同影响下，库车坳陷的盐上和盐下构造样式均表现出东西分段特征.
为了进一步明确库车坳陷东西段构造差异发育的成因机制，采用构造物理模拟的方法探讨了东西段膏岩层粘度差异和基底性质差异对其构造分段特征的控制作用.构造模拟结果显示硅胶流变强度和基底强度的差异对实验演化过程的运动学特征有较大影响，构造样式也在不同的区域表现出差异性.实验结果与库车坳陷的构造特征对比分析认为：膏岩层粘度以及古生代基底强度差异是其东西构造分段的重要控制因素. 膏岩层粘度对盐上构造样式具有较强的控制作用，影响了盐上构造的传播范围和构造样式. 盐下构造样式主要依赖于基底强度，强度较弱的基底对盐下构造变形的传播有一定的抑制作用. 二者的共同影响下，库车坳陷的盐上和盐下构造样式均表现出东西分段特征.
2024,
49(8):
3043-3055. doi: 10.3799/dqkx.2023.067
摘要:
晚更新世以来，海南岛构造活动活跃且差异性构造升降特征明显. 受这些构造活动影响，海南岛上各条主要河流发育了一系列河流阶地，深刻理解这些阶地的形成演化过程无疑将有助于更好地揭示海南岛不同部位的构造差异活动特征.运用光释光测年技术对海南岛西部6条河流的河流阶地沉积物进行定年，结合野外地质调查与地貌学研究，系统建立了4级河流阶地年代框架：27.3~29.6 ka、2.82~3.92 ka、0.60~0.93 ka、~0.40~0.50 ka，进而结合海南岛构造活动和区域气候演化等探讨了河流阶地的成因.研究结果表明，T4阶地的形成主要受控于气候变化，它改变了径流搬运能力和沉积物通量，进而导致了河流产生堆积和侵蚀作用；T3、T2、T1阶地的形成受控于多条断裂活动，间歇性的差异性构造升降运动是这些河流阶地形成的主要驱动力，而且河流下切速率差异性表明0.60~3.92 ka海南岛中西部构造隆升速率高于西南部.
晚更新世以来，海南岛构造活动活跃且差异性构造升降特征明显. 受这些构造活动影响，海南岛上各条主要河流发育了一系列河流阶地，深刻理解这些阶地的形成演化过程无疑将有助于更好地揭示海南岛不同部位的构造差异活动特征.运用光释光测年技术对海南岛西部6条河流的河流阶地沉积物进行定年，结合野外地质调查与地貌学研究，系统建立了4级河流阶地年代框架：27.3~29.6 ka、2.82~3.92 ka、0.60~0.93 ka、~0.40~0.50 ka，进而结合海南岛构造活动和区域气候演化等探讨了河流阶地的成因.研究结果表明，T4阶地的形成主要受控于气候变化，它改变了径流搬运能力和沉积物通量，进而导致了河流产生堆积和侵蚀作用；T3、T2、T1阶地的形成受控于多条断裂活动，间歇性的差异性构造升降运动是这些河流阶地形成的主要驱动力，而且河流下切速率差异性表明0.60~3.92 ka海南岛中西部构造隆升速率高于西南部.
2024,
49(8):
3056-3070. doi: 10.3799/dqkx.2023.069
摘要:
为了充分利用已有地质知识来降低三维地质模型的不确定性，采用了一种基于贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛（Bayesian-MCMC，Bayesian-Markov chain Monte Carlo）方法的三维地质模型概率性推断框架，在协同克里金（Cokriging）插值的三维地质隐式建模过程中，显式地考虑先验参数（即建模数据集）的不确定性，并将已有地质知识（如地层厚度、地层产状、断层产状等）或地球物理勘探数据以似然函数的方式嵌入到推断框架中，来充分保证三维地质模型符合已有的地质知识. 首先，基于Bayesian概率理论，建立不同建模数据集的先验分布以及已有地质知识似然函数约束；其次，使用MCMC随机采样的方法对先验参数的后验概率空间进行采样，获得大量既满足建模数据先验分布、又符合已有地质知识似然约束的建模数据样本；再次，由重新计算的建模数据样本集采用Cokriging插值算法获得一系列模型实现，获得符合已有地质知识的三维地质模型；最后，相比确定性三维地质建模方法，Bayesian-MCMC概率性建模框架可得到一系列模型实现，同时采用信息熵对模型的不确定性进行评价. 以桂西南地区凌念-那茶地区为例，采用本文构建的Bayesian-MCMC概率性推断框架，考虑地层、断层采样点及产状数据的不确定性，由已知的地层厚度、地层倾角和断层倾角等地质知识对三维地质模型进行优化，结果表明该方法既能重建地质体的三维空间形态，又可降低三维地质模型的不确定性，为地质学家通过已有地质知识来降低三维地质模型的不确定性提供了有效的途径.
为了充分利用已有地质知识来降低三维地质模型的不确定性，采用了一种基于贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛（Bayesian-MCMC，Bayesian-Markov chain Monte Carlo）方法的三维地质模型概率性推断框架，在协同克里金（Cokriging）插值的三维地质隐式建模过程中，显式地考虑先验参数（即建模数据集）的不确定性，并将已有地质知识（如地层厚度、地层产状、断层产状等）或地球物理勘探数据以似然函数的方式嵌入到推断框架中，来充分保证三维地质模型符合已有的地质知识. 首先，基于Bayesian概率理论，建立不同建模数据集的先验分布以及已有地质知识似然函数约束；其次，使用MCMC随机采样的方法对先验参数的后验概率空间进行采样，获得大量既满足建模数据先验分布、又符合已有地质知识似然约束的建模数据样本；再次，由重新计算的建模数据样本集采用Cokriging插值算法获得一系列模型实现，获得符合已有地质知识的三维地质模型；最后，相比确定性三维地质建模方法，Bayesian-MCMC概率性建模框架可得到一系列模型实现，同时采用信息熵对模型的不确定性进行评价. 以桂西南地区凌念-那茶地区为例，采用本文构建的Bayesian-MCMC概率性推断框架，考虑地层、断层采样点及产状数据的不确定性，由已知的地层厚度、地层倾角和断层倾角等地质知识对三维地质模型进行优化，结果表明该方法既能重建地质体的三维空间形态，又可降低三维地质模型的不确定性，为地质学家通过已有地质知识来降低三维地质模型的不确定性提供了有效的途径.
