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    地球科学2022年第4期

    主编: 赖旭龙

    副主编: 张宏飞,章军锋,李建威,胡兆初,王淑华(常务)

    主管: 教育部

    主办: 中国地质大学

    编辑出版: 《地球科学》编辑部

    投稿网址: http://mc03.manuscriptcentral.com/es

    ISSN: 1000-2383

    CN: 42-1874/P

    优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
    显示方式:
    辽宁及其邻区高精度航磁数据分析:对区域性断裂带与岩石圈热结构约束
    维 高, 晴 舒, 志宏 郭, 庆奎 孟, 凯淞 张, 立梅 陈
    当前状态:
    摘要(117) PDF 2968KB(17)
    摘要:
    高精度航磁数据分析与挖掘是揭示区域性断裂带空间展布与岩石圈热结构重要手段之一。为了揭示辽宁及其区航磁异常与区域性断裂带关系,估算其居里面深度与岩石圈厚度,本文在对航磁数据进行化极的基础上,利用功率谱法反演了研究区居里面深度;采用一维稳态热传导方程,计算了辽东-渤海湾地区岩石圈厚度。研究表明:(1)辽东、辽西与渤海湾地区存在多条北东向/北北东向航磁异常带,它们是晚中生代以来太平洋板片俯冲作用背景下,活动大陆边缘长期伸展与短暂挤压状态交替演变的产物;而辽北地区被北东向磁异常带错断的近东西/北西西向航磁异常带,则是古亚洲洋闭合后碰撞造山晚期伸展抬升至中地壳层次的构造形迹。(2)辽宁及其邻区居里面深度介于16 ~ 40 km 之间,平均深度为28 km,阜新与盘锦等居里面隆起区对应的大地热流值相对偏高;而沈阳与辽源居里面坳陷区对应的大地热流值偏低。(3)辽宁及其邻区岩石圈厚度具有空间非均匀性,变化范围为70 ~ 150 km,平均值为100 km;郯庐断裂带附近的营口-鞍山地区下方岩石圈厚度最薄,为60 ~ 80 km;辽东与渤海湾地区岩石圈厚度空间非均匀性可能是晚中生代以来太平洋板片俯冲诱导的上升流与克拉通岩石圈内部先存的构造薄弱带共同作用的结果。
    泥页岩中有机质:类型、热演化与有机孔隙
    贝 刘
    当前状态:
    摘要(144) PDF 2064KB(33)
    摘要:
    泥页岩中的有机质作为石油和天然气的来源,其有机岩石学分类方案仍不明确,传统的煤岩学分类方法并不完全适用于泥页岩中的分散有机质。页岩中有机孔隙是页岩孔隙系统的重要组成部分,控制了页岩的含气量和孔隙度,但其成因及与有机质类型和热成熟度的关系仍存在争议。本文系统地总结了泥页岩中分散有机质的类型、不同类型有机质的热演化特征以及有机孔隙发育与保存的控制机理,并提出了存在问题及今后研究方向。泥页岩中的分散有机质包含5个显微组分组:镜质体、惰质体、类脂体、动物碎屑和次生有机质,每个显微组分组可再划分为多个显微组分。不同显微组分的成因和生烃潜力不同,有机孔隙发育程度也存在差异。页岩中有机孔隙包括原生孔隙和次生孔隙,后者是主要的有机孔隙类型,其形成与生油型有机质生烃密切相关,主要赋存在固体沥青或焦沥青中。有机质类型和成熟度决定了次生有机孔隙的发育程度,而热成熟度、有机质含量、矿物组成和孔隙压力控制了其保存程度。烃源岩评价中对有机质生烃潜力的研究应建立在对显微组分以及不同显微组分生烃能力充分了解的基础上。非常规油气储层表征中对有机孔隙的研究应充分考虑有机质数量、类型、成熟度以及页岩矿物学组成,准确地评价有机孔隙对页岩孔隙系统的贡献。
    基于深度特征的双极化SAR遥感图像岩性自动分类
    发森 李, 显巨 李, 伟涛 陈, 玉森 董, 雨柯 李, 力哲 王
    当前状态:
    摘要(99) PDF 2066KB(22)
    摘要:
    目的)基于像元基元、极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据和传统机器学习算法的岩性分类方法,易受SAR图像固有斑点噪声影响,精度不高。为了降低噪声的影响,(方法)本研究以大尺度像元邻域为基元,用于表征地表地质体的遥感图像特征和相应的岩性语义信息;采用高分三号双极化SAR数据,先进行极化分解,并构建3通道彩色合成影像,作为后续模型输入数据;然后采用深度卷积神经网络(Deep Convolutional Neural Network,DCNN)迁移学习的方法,提取有效的深度特征表示,从而分别实现5m和15m两种空间分辨率下岩性遥感自动分类。(结果)实验结果表明:基于不同分辨率数据和不同DCNN算法,岩性遥感自动分类的总精度均大于80%,且最高精度达到91%。(结论)总之,基于大尺度像元邻域和DCNN迁移学习方法,能够实现基于SAR数据的高精度岩性分类。论文创建的双极化SAR岩性遥感数据集,也能作为基于人工智能的岩性遥感分类基准数据集。
    目次
    目录
    2022, 47(4).  
    摘要(69) PDF 934KB(6)
    摘要:
    构造地质学
    中国新近纪构造-地层区划及地层格架
    宋博文, 张克信, 徐亚东, 季军良, 骆满生, 韩芳, 侯亚飞, 艾可可
    2022, 47(4): 1143-1161.   doi: 10.3799/dqkx.2021.072
    摘要(200) HTML全文(141) PDF 5605KB(126)
    摘要:
    新近纪是中国地貌地形和气候环境格局最终奠定的关键时期,如青藏高原强烈抬升和现代高原地貌最终成型、中国南海海盆扩张结束、东亚现今大型水系格局最终建立、中国西高东低的地势最终确立以及东亚季风系统开始形成并逐渐增强.通过对中国新近纪大地构造、沉积盆地(群)、火山岩、隆起带和大型变形构造等的综合研究,共厘定一级构造-地层单元(大区)10个,二级构造-地层单元27个(区),包含各类沉积盆地94个.通过综合各个地层分区内盆地的盆地类型、沉积序列、沉积时代及地层接触关系的研究,重新厘定了中国新近纪岩石地层对比格架,并对中国新近纪时期沉积-构造-气候耦合历史进行了系统总结.
    苏鲁造山带东段新生代两阶段剥露事件的磷灰石(U-Th)/He热年代学证据
    林旭, 吴林, MarcJolivet, 李长安, 刘海金
    2022, 47(4): 1162-1176.   doi: 10.3799/dqkx.2021.083
    摘要(116) HTML全文(71) PDF 6191KB(40)
    摘要:
    苏鲁造山带位于华北和华南板块之间,是中国东部最显著的陆内造山带之一,约束其新生代剥露过程对于理解中国东部盆山格局分布及其动力学机制具有重要意义.低温热年代学方法由于封闭温度较低,能更准确地约束上地壳地质体的剥露过程.利用磷灰石(U-Th)/He方法,对苏鲁造山带东部的多福山和锯齿山开展研究.磷灰石(U-Th)/He年龄-高程和热历史模拟结果显示,多福山和锯齿山在早-中始新世(54~43 Ma)和渐新世(35~27 Ma)发生剥露.这与苏鲁造山带西段的剥露时间同步.结合区域内已报道的研究结果,表明中国东部造山带受太平洋板块、印度板块向欧亚大陆俯冲的影响,在早新生代出现广泛的阶段性剥露过程,从而奠定了中国东部的盆山分布格局.
    内蒙古额济纳旗雅干地区北山岩群的厘定及其地质意义
    王振义, 李钢柱, 丁海生, 于洋, 闫振军, 黄磊
    2022, 47(4): 1177-1193.   doi: 10.3799/dqkx.2021.082
    摘要(71) HTML全文(44) PDF 9192KB(23)
    摘要:
    北山岩群是中亚造山带南缘中段明水-旱山地块的主要组成部分,研究其展布特征和形成时代对探讨带内地块前寒武纪基底构造演化、造山增生过程有着十分重要的意义.首次报道了在雅干南部少木尚德地区原划二叠系地层中新识别出的北山岩群的岩石组合、变质变形、剖面特征和碎屑锆石年龄特征,并将其与甘新蒙北山地区的北山岩群进行了对比.在其中的石英岩中运用LA-ICP-MS法获得了2个碎屑锆石年龄,其年龄值介于1 075.7~2 708.1 Ma,多集中在1 100~1 900 Ma,本区的北山岩群最大成岩年龄限定为1 075.7 Ma.根据物源区时代特征对比,珠斯楞-杭乌拉构造带与北山地区微陆块、蒙古地块具有相近的亲缘性,与北山地区微陆块可能源于一个统一陆块.该发现证实了阿拉善北部地区与北山地区具有相同的前寒武纪褶皱基底,间接证明了雅干断裂带与红石山-百合山蛇绿构造混杂岩带在构造分化意义上可对比.
    岩石学·矿物学·矿床学
    东昆仑造山带波洛斯太地区晚三叠世中酸性火山岩锆石U-Pb年代学、地球化学及地质意义
    封铿, 李瑞保, 裴先治, 李佐臣, 刘成军, 裴磊, 陈有炘, 陈国超, 杨再兵
    2022, 47(4): 1194-1216.   doi: 10.3799/dqkx.2021.116
    摘要(96) HTML全文(36) PDF 8353KB(34)
    摘要:
    东昆仑造山带东段波洛斯太地区出露一套晚三叠世中酸性火山岩,对研究古特提斯洋关闭及碰撞造山过程具有重要意义.通过对该火山岩进行详细的锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素研究来确定其形成时代、岩石成因和构造环境.研究结果表明,英安岩加权平均年龄为233.4±1.3 Ma和234.7±1.5 Ma,形成时代为晚三叠世.火山岩SiO2含量为64.57%~71.27%,全碱含量(ALK)为7.53%~8.07%,Na2O/K2O值为0.84~1.01,Mg#值为35.66~45.39,A/CNK为1.0~1.1之间,表现为弱过铝高钾钙碱性系列.岩石轻、重稀土元素分馏明显,表现为轻稀土富集、重稀土亏损的特征,具有弱的负Eu异常.英安岩的锆石εHft=235)为-4.81~+0.09,对应的二阶段模式年龄为1 059~1 309 Ma,岩石成因研究表明英安岩为陆壳富长石杂砂岩和少量基性岩部分熔融的产物.综合区域地质资料认为该英安岩形成于后碰撞构造环境,进一步说明东昆仑造山带于晚三叠世早期古特提斯洋已关闭,并转化到后碰撞构造演化阶段.
    西藏中部塔吉冈矿区早白垩世花岗岩成因及地质意义
    刘海永, 唐菊兴, 曾庆高, 华康, 赵洪飞, 王雨, 央宗
    2022, 47(4): 1217-1233.   doi: 10.3799/dqkx.2021.100
    摘要(62) HTML全文(40) PDF 6682KB(25)
    摘要:
    塔吉冈铜多金属矿位于南羌塘地块的南缘,是认识班公湖-怒江成矿带构造-岩浆-成矿作用的理想窗口.以塔吉冈铜多金属矿区内出露的花岗岩为研究对象,对其进行了系统的锆石U-Pb定年、全岩地球化学和锆石原位Hf同位素研究.结果显示塔吉冈花岗岩形成于早白垩世晚期(120~118 Ma),岩石地球化学具有高SiO2、高碱(Na2O+K2O)、低P2O5的特征,铝饱和指数(A/CNK)为0.78~1.02,整体显示偏铝质钙碱性Ⅰ型花岗岩的特征.塔吉冈花岗岩具有正的锆石εHft)值(+3.9~+7.2)、年轻的地壳模式年龄(TDMC=717~926 Ma)以及与陆壳相似的Zr/Hf(26.88~38.65)、Nb/Ta(7.01~13.61)、Sm/Nd(0.17~0.21)、Nb/La(0.32~0.58)等特征元素比值,指示其起源于新生的火成岩下地壳部分熔融.对比研究区域地质资料,塔吉冈花岗岩形成于拉萨与南羌塘地块碰撞的构造背景,并显示与区域同时期成矿相关岩体一致的地球化学与同位素组成,均为西藏中部新生下地壳部分熔融的产物.考虑到新生地壳通常富含铜金等金属元素,研究提出西藏中部大规模发育的新生地壳熔融成因的花岗岩体具有一定的成矿条件,是今后寻找斑岩型铜金矿重点勘查方向.
    内蒙古拜仁达坝石炭纪岩体年代学、地球化学、Sr-Nd同位素特征及其对中亚造山带的制约
    张艳飞, 周永恒, 董洋, 李琛, 王刚
    2022, 47(4): 1234-1252.   doi: 10.3799/dqkx.2021.059
    摘要(63) HTML全文(31) PDF 6340KB(20)
    摘要:
    为探讨内蒙古拜仁达坝岩体岩浆来源与构造环境,进而限制古亚洲洋闭合时间,锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr-Nd同位素地球化学研究结果表明,岩体由花岗闪长岩和石英闪长岩组成,岩石侵位年龄为327±2 Ma(MSWD=1.4). 岩体具有偏铝质-弱过铝质钙碱性特征,富集Rb、Th、U、K,亏损Ba、Sr、P及Nb、Ta、Ti等高场强元素,Eu负异常,具典型岛弧钙碱性Ⅰ型花岗岩特征. 岩体具有亏损的Sr-Nd同位素组成,(87Sr/86Sr)i=0.705 8~0.709 6,εNdt)=-4.93~0.01,TDM2=1.08~1.48 Ga,且锆石中发现有继承锆石,高Rb/Sr(0.70~2.63)、Zr/Hf(35.88~77.17)比值,表明岩浆起源于早石炭世晚期由中元古代幔源基性地壳物质熔融.拜仁达坝岩体形成于俯冲带的活动大陆边缘环境,认为西伯利亚板块南缘在晚石炭世已进入俯冲消减的活动大陆边缘演化阶段,进而表明此时古亚洲洋俯冲作用仍在持续.对兴蒙造山带南部早中二叠世中酸性岩体的研究也得到同样的结论,表明晚石炭世到晚二叠世古亚洲洋一直在向北俯冲消减,直到中晚三叠世后造山伸展环境形成的花岗岩类岩体出现,暗示古亚洲洋完全闭合.
    东昆仑布尔汗布达早古生代岩浆弧的形成与演化初探
    王秉璋, 李积清, 付长垒, 许海全, 李五福
    2022, 47(4): 1253-1270.   doi: 10.3799/dqkx.2021.094
    摘要(53) HTML全文(47) PDF 8447KB(29)
    摘要:
    东昆仑布尔汗布达弧位于东昆中断裂南侧,不同于北昆仑晚古生代-中生代岩浆弧,是东昆仑早古生代岩浆岩广泛分布的地区,对研究原特提斯洋俯冲-增生过程具有重要意义.报道了布尔汗布达地区早古生代岩浆岩岩石学、地球化学、锆石U-Pb定年、Lu-Hf和Sr-Nd同位素资料,结合以往研究成果,推断布尔汗布达弧与增生造山作用相关的岩浆活动可以划分为寒武纪(515~482 Ma)、中奥陶世(465~463 Ma)和晚奥陶世-早志留世(454~438 Ma)3期.寒武纪岩浆岩是富铌镁铁-超镁铁质岩和偏铝质中高钾钙碱性闪长岩,中奥陶世为弱过铝质高钾钙碱性二长花岗岩,晚奥陶世岩浆岩主要是弱过铝质中高钾钙碱性花岗闪长岩和二长花岗岩,次为中钾钙碱性偏铝质石英闪长岩和拉斑玄武质辉绿岩.3期岩浆活动中酸性侵入岩微量元素组成与弧安山岩(CAA)相似,寒武纪闪长岩Sr/Y比值(22.6~30.0)低,中奥陶世二长花岗岩Sr/Y比值(34.4~37.1)中等,晚奥陶世花岗闪长岩和二长花岗岩Sr/Y比值(49.4)较高,并且均富集全岩放射性成因Sr、Nd同位素;寒武纪闪长岩(87Sr/86Sr)i为0.715 1~0.715 7,εNdt)值为-7.4~-7.3;中奥陶世二长花岗岩(87Sr/86Sr)i是0.707 6~0.707 7,εNdt)值是-2.5~-2.4;晚奥陶世花岗闪长岩和二长花岗岩(87Sr/86Sr)i是0.705 9~0.706 5,εNdt)值是(-3.3~-1.7),闪长岩(87Sr/86Sr)i是0.706 9~0.708 5,εNdt)值是-6.0~-5.6.锆石Hf同位素组成变化较大,寒武纪闪长岩εHft)为-6.8~-4.4,中奥陶世二长花岗岩εHft)是+0.13~+2.90,晚奥陶世花岗闪长岩和二长花岗岩εHft)为-2.7~9.2,闪长岩εHft)为-8.6~-2.1.综上所述,推断布尔汗布达弧是原特提斯洋向南俯冲形成的安第斯型陆缘弧,经历了3个重要的演化阶段,早期(515~482 Ma)俯冲带楔状地幔部分熔融形成基性岩浆,同时诱发古元古代下地壳重熔形成中酸性岩浆;中期(465~463 Ma)幔源基性岩浆底侵,下地壳加厚,地壳部分熔融形成小规模酸性岩浆,晚期(454~438 Ma)幔源基性岩浆底侵、加厚下地壳形成,下地壳部分熔融,形成大规模具有埃达克岩地球化学成分的中酸性岩浆岩.
    中条山中生代镁铁质侵入岩年代学与地球化学:对华北克拉通南部岩石圈地幔性质的制约
    刘洁, 袁玲玲, 杨智荔
    2022, 47(4): 1271-1294.   doi: 10.3799/dqkx.2021.104
    摘要(83) HTML全文(38) PDF 11985KB(16)
    摘要:
    镁铁质岩石作为幔源岩浆产物,其成因研究有助于探讨华北克拉通深部地幔性质及其演化过程.对中条山地区镁铁质侵入岩开展了系统的锆石U-Pb年代学、全岩主、微量元素、全岩Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素研究,揭示了晚三叠世(217±2 Ma)和早白垩世(121±2 Ma)两期镁铁质岩浆活动.晚三叠世镁铁质侵入岩SiO2含量低至中等(46.03%~53.87%),MgO(14.37%~18.61 %)、Ni(282×10-6~433×10-6)、Cr(619×10-6~1 847×10-6)异常富集,亲岩浆元素丰度较低,上凸型稀土配分模式发育显著,指示岩体为堆晶成因.大量原生角闪石的发育表明晚三叠世杂岩的母岩浆高度富水,所有样品具有近平行的微量元素配分模式指示其轻度分异的LILE-HFSE(大离子亲石元素-高场强元素)组成反映地幔源区固有属性,母岩浆可能起源于经大洋板片沉积物熔/流体交代的地幔楔部分熔融.早白垩世镁铁质侵入岩SiO2含量介于49.23%~54.99%,MgO和Fe2O3T含量分别为4.29%~7.17%和9.70%~14.79%,大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Pb)和轻稀土元素富集,高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)和重稀土元素亏损,可能为经俯冲陆壳衍生熔体交代的岩石圈地幔部分熔融形成.晚三叠世杂岩可能响应于扬子板块与华北克拉通碰撞引起的造山后岩石圈拆沉,早白垩世侵入岩则可能与古太平洋板块西向俯冲后回撤所引起的弧后岩石圈伸展有关.此外,二者均具有相对典型克拉通富集地幔亏损的全岩Nd(εNdt)=-18.56~-12.64)和锆石Hf(εHft)=-20.2~+10.4),指示华北克拉通中南部岩石圈地幔性质自晚三叠世以来发生了显著改变,早白垩世克拉通破坏可能延及华北中部.
    内蒙古二连-东乌旗地区晚石炭世碱性花岗岩时代、成因及地质意义
    王树庆, 辛后田, 张永, 刘文刚
    2022, 47(4): 1295-1315.   doi: 10.3799/dqkx.2021.081
    摘要(46) HTML全文(40) PDF 8855KB(26)
    摘要:
    内蒙古二连-东乌旗地区发育一条晚古生代碱性花岗岩带,代表贺根山洋盆闭合后的伸展背景.本次工作在苏尼特左旗北部红格尔(302±1 Ma)、祖横得楞(~299 Ma)、那仁宝力格(301.7±1.4 Ma)等地区新识别出了晚石炭世碱性花岗岩.野外露头及镜下观察可见其中有钠铁闪石和霓辉石等典型碱性暗色矿物;全岩地球化学分析表明具有高SiO2(73.15%~77.38%)、高碱(K2O=4.28%~5.35%,Na2O=4.01%~4.79%)、贫CaO、MgO、FeOt,相对富FeOt(FeOt/MgO为8.2~46.1)等特征,属于弱过铝质系列(A/CNK范围为0.81~1.06,平均为0.97);富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素及Zr、Hf等高场强元素,弱亏损Nb、Ta,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti;轻稀土略富集,具有明显负Eu异常(δEu=0.03~0.50),显示“海鸥”型稀土配分模式.岩石学和地球化学分析显示本区晚石炭世碱性花岗岩属于碱质A型花岗岩.同位素分析显示具有亏损的Hf-Nd同位素组成,εHft)和εNdt)均为正值,Hf地壳存留模式年龄范围为345~833 Ma(集中于400~600 Ma),二阶段Nd模式年龄范围为396~806 Ma,表明源岩为幔源新生地壳,代表了新元古-早古生代地壳增生.结合区域地质资料表明,二连-东乌旗旗地区晚石炭世碱性花岗岩是由新生基性下地壳在晚石炭世贺根山洋盆闭合后伸展背景下,在上涌软流圈的加热及减压作用下部分熔融形成的,指示贺根山洋盆至少在300 Ma就已封闭.
    鄂西北碱性火山岩型铌矿床榍石矿物学及对铌富集机理的指示
    苌笙任, 苏建辉, 秦志军, 赵新福
    2022, 47(4): 1316-1332.   doi: 10.3799/dqkx.2021.134
    摘要(51) HTML全文(25) PDF 10729KB(20)
    摘要:
    位于南秦岭武当地区的天宝铌矿床是我国典型的碱性火山岩型铌矿床,但其岩浆成因、演化及成矿机理等方面的研究十分薄弱.天宝碱性火山岩主要分为粗面质岩石和碱性玄武岩两大类,两者在空间上紧密共生.在详细的岩(矿)相学及榍石显微结构研究的基础上,利用LA-ICP-MS分析技术对天宝粗面质火山岩中的榍石进行原位U-Pb定年,并利用EPMA对不同岩性中不同产状的榍石进行原位地球化学成分分析,从而反演岩浆演化过程及铌富集过程.粗面质岩石中榍石原位U-Pb定年的结果为432.4±4.4 Ma(n=30,MSWD=2.4),这与区域上其他粗面岩、基性岩、碳酸岩-碱性岩杂岩体形成年龄基本一致,说明研究区在早志留世发生过大规模的碱性岩浆活动.碱性玄武岩和粗面岩中榍石均可以分为岩浆榍石及捕获榍石.不同类型的榍石具有明显的产状和地球化学特征上的差异,其中岩浆榍石以自形、粒度大、振荡环带发育为主要特征,也有部分以微小粒状的形式产于基质或斑晶榍石周围,其通常具有贫Al和低Al/Fe的特点;而捕获榍石以破碎程度高、多产在岩屑内部及周围为典型特征,部分以晶屑的形式弥散状分布,且具有富Al及高Al/Fe的特点.早期形成的碱性玄武岩中的岩浆榍石具有相对较低Nb2O5(< 0.47%)、Na2O(< 0.05%)和REE2O3(< 0.87%)的特征,但Al2O3+Fe2O3的含量变化较大(0.80%~2.91%),说明早期玄武质岩浆的Nb含量相对较低.而粗面岩中的岩浆榍石明显富集Nb2O5(0.19%~1.50%)及REE2O3(0.02%~4.06%),结合镜下观察到微细铌铁矿、易解石等铌矿物发育在粗面质岩石中,指示了碱性岩浆从玄武质到粗面质演化的过程中,Nb的含量发生了明显的提高并最终在粗面岩中富集成矿.
    大别造山带中元古代变沉积岩碎屑锆石U-Pb年代学与Hf同位素特征及其地质意义
    孔令耀, 郭盼, 万俊, 刘成新, 王晶, 陈超
    2022, 47(4): 1333-1348.   doi: 10.3799/dqkx.2021.096
    摘要(59) HTML全文(76) PDF 10641KB(17)
    摘要:
    大别造山带位于扬子陆块北缘,近年来的研究显示其发育太古代-古元古代的结晶基底,但一直缺乏中元古代的物质信息.首次报道了大别造山带核部一套中元古代“变砂岩-大理岩”变沉积岩组合,通过对该套地层的3个样品碎屑锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素特征分析,显示最年轻的锆石平均年龄分别为:1 556±13 Ma、1 541±20 Ma和1 584.3±24 Ma,在误差范围内基本一致,说明该套地层的形成时代为中元古代,锆石变质增生边记录该套地层经历了124.1±2.3 Ma的变质事件,碎屑锆石年龄频谱和Lu-Hf同位素特征显示该套地层物源特征与神农架群一致;碎屑锆石峰值年龄2 682 Ma,2 461 Ma记录了“大别陆块”结晶基底两期重要生长事件,峰值年龄2 043 Ma,1 803 Ma和1 572 Ma显示“大别地块”可能参与Columbia超大陆聚合-裂解事件,在新元古代早期与“黄陵陆核”拼合而成为扬子陆块统一基底的重要组成部分.
    拉萨地体南缘早始新世荣玛辉长岩年代学、岩石地球化学特征及其地质意义
    董咪, 郎兴海, 邓煜霖, 王旭辉
    2022, 47(4): 1349-1370.   doi: 10.3799/dqkx.2021.137
    摘要(97) HTML全文(27) PDF 9096KB(26)
    摘要:
    印度-欧亚大陆初始碰撞后的新特提斯洋板片断离过程至今尚未得到较好的约束.对拉萨地体南缘荣玛地区早始新世辉长岩开展了锆石U-Pb定年、全岩主微量及Sr-Nd同位素分析,探讨了岩石成因及动力学意义,以进一步约束新特提斯洋板片断离过程.研究结果表明,荣玛辉长岩的锆石U-Pb年龄为51±1 Ma,形成于早始新世;地球化学特征显示富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba),亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti),初始87Sr/86Sr比值为0.705 9~0.706 6,εNdt)值为+3.1~+3.3;与典型弧岩浆岩相比具有较高的Zr(134.28×10-6~230.07×10-6)、TiO2(1.04%~1.51%)、Nb(9.01×10-6~14.67×10-6)含量,显示出典型板内玄武岩的地球化学属性.岩石源区除了来自俯冲板片释放的流体交代的岩石圈亏损地幔外,同时可能受到深部软流圈地幔物质的加入.结合南部拉萨地体已发表的始新世岩浆岩的地球化学及年代学数据,进一步约束新特提斯洋板片断离时间不晚于51 Ma.
    绿松石低温生长过程中Cu同位素特征及其对产地溯源的意义
    雷天婷, 汪在聪, 李妍
    2022, 47(4): 1371-1382.   doi: 10.3799/dqkx.2021.138
    摘要(60) HTML全文(26) PDF 4488KB(22)
    摘要:
    绿松石(CuAl6(PO44(OH)8·4(H2O))是重要的表生宝石矿物,已有研究采用绿松石主量元素Cu的同位素进行产地溯源,但是溯源机理不明确.此外,绿松石生长过程复杂,该过程是否造成Cu同位素组成的显著变化还不甚清楚,这限制了其产地溯源的应用.湖北省竹山县是全球最大的宝石级绿松石产出地,采用MC-ICP-MS对竹山县条带状绿松石的生长条带进行高精度Cu同位素测试.结果表明:绿松石δ65Cu值较高,然而不同条带没有明显变化(δ65Cu=10.99‰~11.54‰).绿松石含矿热液沉淀过程分馏有限(< 1‰),这指示绿松石Cu同位素显著变化主要发生在含矿热液的形成过程.原生硫化物的δ65Cu=0±1‰,显著低于绿松石样品测定值,推测引起含矿热液Cu同位素显著分馏的主要原因是原生硫化物发生氧化作用.全球典型绿松石矿区的数据整体与该结果一致,表明绿松石Cu同位素组成主要受源区环境的控制;同一矿区中形成的绿松石,即使经历周期生长产生条带状结构,其Cu同位素组成基本一致.该研究深入探究了Cu同位素示踪绿松石矿区的机理,同时也加深了对低温过程Cu同位素分馏的认识.
    独居石成因矿物学特征及其对U-Th-Pb年龄解释的制约
    梁晓, 徐亚军, 訾建威, 张航川, 杜远生
    2022, 47(4): 1383-1398.   doi: 10.3799/dqkx.2021.157
    摘要(78) HTML全文(150) PDF 6050KB(53)
    摘要:
    独居石U-Pb定年在岩浆活动、变质作用和沉积作用等方面发挥着日益重要的作用,但是由于独居石成因复杂,因此从成因矿物学角度对不同成因独居石的特征进行总结将有助于解释独居石年代学数据.总结了不同成因独居石的矿物共生关系和组构特征、外部形貌-内部结构、化学元素特征,依托Th、U、Y、Ca、Pb、REE含量及其比值关系进行化学组成特点分析.结果表明:岩浆独居石边缘平直、有棱角或港湾状,存在振荡环带、扇形分区和均一的内部结构,常作为包裹体存在于长石、石英内.变质独居石分为高级变质独居石和低级变质独居石.高级变质独居石边缘平整,存在均一状、同心环状、补丁状和交叉状的内部结构,常与变质矿物(如石榴子石)共生.低级变质独居石颗粒分散,含有丰富的包裹体,常见骨架状结构.热液独居石分为两种类型,一种晶形较小(< 50 μm),呈团簇状多颗粒集合体形态存在,另一种颗粒致密,存在振荡环带、扇形分区的内部结构.从化学组成来说,由于富含轻稀土,独居石的稀土元素配分型式整体为右倾型.岩浆独居石具有最为强烈的Eu负异常,Th、U、Pb、Y、HREE含量相对较高;高级变质独居石存在明显的Eu负异常,Th、U含量高,HREE的含量和Y元素含量与其共生矿物相关;低级变质独居石的Eu负异常不明显,Th、U含量低.热液独居石的Eu负异常较弱,U含量极低,Th/U比值高.
    岩石中斜长石双晶的背散射电子衍射测试与分析
    赵珊茸, 刘宇坤, 徐畅
    2022, 47(4): 1399-1414.   doi: 10.3799/dqkx.2021.150
    摘要(46) HTML全文(37) PDF 6469KB(26)
    摘要:
    斜长石双晶很常见,双晶律达10多种,但斜长石的各种双晶律在光学显微镜下不容易鉴别.基于背散射电子衍射(EBSD)技术,对产于大别山地区的3种岩石(花岗岩、闪长岩、变粒岩)中斜长石双晶进行了精确测定.3种岩石中均以卡-钠复合双晶(包括钠长石律、卡斯巴律、卡-钠复合律)为主,这种卡-钠复合双晶在光学显微镜下只表现为两个聚片单体的聚片双晶,还有1个或2个单体以晶畴形式分散在聚片单体中,在光学显微镜下不可辨别.除了卡-钠复合双晶外,偶见肖钠长石律、柱面{130}、{130}和{110}律.并发现了新的斜长石双晶律的复合关系和规则连生关系:(1)卡斯巴律-柱面{130}律-柱面{110}律可以形成复合双晶;(2)卡-钠复合律-柱面{130}律-柱面{130}律可以形成具三-六方对称的规则连生体,但不能形成复合双晶.基于本文有限的斜长石双晶统计数量,3种岩石中斜长石各双晶律出现的概率差异不大,可能斜长石双晶律出现概率与成岩条件关系不大.精确测定斜长石双晶律的方法,为今后大规模测量统计岩石中斜长石双晶律、发现新的斜长石双晶律及其复合关系等,提供一种方便有效的方法与手段.
    华北克拉通南缘大庄铌-稀土矿床碱性岩中榍石的地球化学、U-Pb年龄和Nd同位素特征
    李志丹, 李山坡, 郭虎, 曾威, 崔玉荣, 李效广, 陈俊魁, 张哨波
    2022, 47(4): 1415-1434.   doi: 10.3799/dqkx.2021.126
    摘要(38) HTML全文(23) PDF 14521KB(19)
    摘要:
    位于华北克拉通南缘河南省方城县的大庄铌-稀土矿是近年来新发现的一例具有中型规模的铌-稀土矿床.该矿床赋存于新元古代双山碱性侵入岩中,黑云母正长岩和角闪霞石正长岩是铌-稀土矿的主要赋矿岩石.通过电子探针与LA-ICP-MS等方法对大庄铌-稀土矿碱性岩中的榍石开展了主量、微量元素、U-Pb年代学和微区Nd同位素研究.大庄铌-稀土矿碱性岩中榍石的SiO2(28.597%~31.169%)、CaO(25.492%~28.949%)、TiO2(34.126%~38.940%)平均含量明显低于理论值,含有相对较高的F(0.141%~1.086%)、Al2O3(1.573%~2.817%)和FeO(0.446%~2.147%).榍石具有极高的稀土元素总量(∑REE=781.47×10-6~31 766.59×10-6),球粒陨石标准化稀土配分曲线呈明显的右倾型,轻重稀土分馏明显,样品具有明显的负δEu异常(0.27~0.86)和不明显的δCe异常(0.97~1.22),Th/U值介于1.40~11.86,暗示大庄铌-稀土矿碱性岩中榍石为岩浆成因榍石,榍石Zr温度计获得大庄碱性岩的形成温度为667~964 ℃,平均为933 ℃.大庄铌-稀土矿碱性岩中的榍石具有极高的Nb和REE含量,表明榍石是大庄铌-稀土矿的重要成矿矿物,铌、稀土等元素是伴随岩浆演化逐步富集的结果.富铌榍石样品获得848±35 Ma、849±22 Ma、843±30 Ma、845±20 Ma、845±24 Ma和849±40 Ma的形成年龄,限定大庄铌-稀土矿化富集的时代为新元古代,与Rodinia超大陆裂解事件相关.榍石具有较为均一的Nd同位素值(εNdt)=-3.25~-0.66),表明方城地区霞石正长岩的原始岩浆形成于富金云母的地幔源区.
    锆石氧逸度对义敦岛弧南段中甸矿集区斑岩型矿床差异性成矿控制因素的指示
    李守奎, 刘学龙, 卢映祥, 张世涛, 刘思晗, 陈建航, 李振焕, 余海军, 张传昱
    2022, 47(4): 1435-1458.   doi: 10.3799/dqkx.2021.079
    摘要(67) HTML全文(34) PDF 12727KB(17)
    摘要:
    中甸铜钼多金属矿集区位于义敦岛弧南段,区内绝大多数矿床与晚三叠世和晚白垩世岩浆活动有关,目前两期斑岩锆石氧逸度及差异性成矿研究薄弱.对4个斑岩体5类岩石的锆石开展LA-ICPMS微量元素分析,数据经筛选检验后进行了氧逸度估算.氧逸度结果由高到低为:地苏嘎铜矿晚三叠世石英闪长玢岩(Ce4+/Ce3+比值为515)、休瓦促晚三叠世贫矿黑云母花岗岩(Ce4+/Ce3+比值为443)、铜厂沟钼铜矿晚白垩世花岗闪长斑岩(Ce4+/Ce3+比值为368)、热林钼矿晚白垩世二长花岗岩(Ce4+/Ce3+比值为237)、休瓦促钨钼矿晚白垩世二长花岗岩(Ce4+/Ce3+比值为104).综合前人资料,认为俯冲或碰撞环境的斑岩型铜矿,高氧逸度是成矿的必要非充分条件,Cu铜主要直接或间接(有幔源贡献的新生下地壳)来自地幔;碰撞型斑岩矿床钼、钨主要来自古老地壳,对氧逸度的要求相对较低,偏氧化环境有利钼矿形成,偏还原环境有利于钨矿形成.矿产评价时,斑岩型铜矿应注重幔源/壳源比例和氧逸度条件的研究,斑岩型钼、钨矿不适用斑岩型铜矿氧逸度评价标准.
    石油地质学
    Melut盆地富含CO2油气藏的成因及期次
    李威, 窦立荣, 文志刚, 张光亚, 程顶胜
    2022, 47(4): 1459-1469.   doi: 10.3799/dqkx.2018.539
    摘要(55) HTML全文(39) PDF 4390KB(14)
    摘要:
    Palogue油田的发现打开了Melut盆地古近系勘探新方向,证实了北部凹陷为富油气凹陷.Palogue油田具有以下白垩统为主力烃源岩,古近系为主力成藏组合的跨时代运聚风格,幔源CO2气体对油气的聚集和改造具有不可忽略的作用.通过对CO2气体、原油特征、生标特征、包裹体特征进行研究,结合地层埋藏史,分析油气特征及成藏期次.结果表明:Palogue油田具有两期成藏的特征,古近纪中期发生第1期油气成藏事件,随后原油被降解;古近纪晚期-新近纪以来,伴随幔源CO2气体油气发生第2次运移充注事件,且CO2气体对油藏进行了强烈的气洗作用.
    工程地质学和地球物理学
    求解岩体裂隙产状三维概率分布的数值方法
    赵萌, 唐辉明, 詹红兵, 张俊荣
    2022, 47(4): 1470-1482.   doi: 10.3799/dqkx.2021.056
    摘要(41) HTML全文(18) PDF 4233KB(11)
    摘要:
    测线法是一种广泛使用的裂隙几何特征野外观测技术,但它获得的一维产状观测数据不能代表三维空间内的概率分布.在实测裂隙倾向和倾角之间相互独立的假设基础上,借用概率论和微积分建立了一维数据和三维分布的数值解关系式,进而提出一种由一维观测数据求解三维概率分布的方法.该方法的实现步骤是:(1)通过关系式数值求解产状的三维累积概率;(2)使用如Kolmogorov-Smirnov逼近法对累积概率进行分布形式和分布参数的估计.结合两类裂隙(层理面和节理面)的观测数据,比较了本文方法与Fouché方法的求解误差,并调查了样本容量对本文方法求解误差的影响.结果表明,本文方法求解误差更低.样本容量接近150时,可实现最低求解误差;当超过150时,求解误差不会随样本容量的增加而显著降低.同时,应用于互不平行的裂隙个体如节理面时,本文方法效果明显.而应用于近似平行的裂隙个体如层理面时,效果不明显.
    既有建筑对极软岩地层中土压盾构的施工影响
    王晓睿, 蔡松, 杨伟, 郑培信
    2022, 47(4): 1483-1491.   doi: 10.3799/dqkx.2020.326
    摘要(43) HTML全文(25) PDF 6908KB(17)
    摘要:
    基于土压盾构在极软岩地层中近距离下穿既有建筑的背景,采用ABAQUS有限元数值模拟与现场实测相结合的方法,从地表和建筑物竖向位移变化及其控制的角度出发研究既有建筑对盾构施工的影响.实测结果表明:地表和建筑物在盾构下穿过程中会呈现出先隆起后沉降的趋势,其中在盾尾脱出阶段地表和建筑物会产生较大速率的沉降.数值模拟结果表明:建筑物改变了地层原有的应力场,使地表最终沉降峰值向靠近建筑物方向偏移并增大,沉降槽宽度也在一定程度上增大.本研究对于土压盾构穿越地层敏感区域具有较强的理论指导意义.同时,在工程实践方面,也对土压盾构采用施工参数调节与补强注浆来进行沉降控制提出了具体的指导方案.
    基于时间卷积网络的地震波阻抗反演
    王德涛, 陈国雄
    2022, 47(4): 1492-1506.   doi: 10.3799/dqkx.2021.070
    摘要(66) HTML全文(32) PDF 11630KB(21)
    摘要:
    近些年来,深度学习网络的兴起极大地推动了人工智能技术在地震数据处理、反演以及解译等领域的应用.地震波阻抗反演是石油地震勘探领域的一项关键技术,其反演精度在圈定油气储层构造中起到非常重要的作用.提出了一种基于数据驱动时间卷积网络(temporal convolution network,TCN)模型的地震波阻抗反演方法,旨在无需建立初始反演模型,直接利用工区的少量测井标签数据,以地震振幅数据为输入,将波阻抗反演转化为时间序列建模任务,最终输出地下模型的阻抗信息.采用Marmousi2数据集对基于TCN的波阻抗反演模型进行训练、验证和测试,结果显示,在测试集上该模型预测结果的皮尔逊系数和决定系数分别达到97.92%和95.95%,并对远离训练区域的波阻抗信息预测有着良好的泛化性,且在预测时间和预测精度等方面都要明显优于前人的相关研究工作.上述结果表明,TCN时间序列深度学习模型在复杂地层波阻抗反演中具有一定优越性和应用前景,为地震波阻抗反演提供了新思路.
    广西地区岩石圈表层与深部构造之关联性:源于岩石圈密度与磁性结构的解读
    黎海龙, 胡正旺, 杜劲松, 涂晨鸣, 支剑丽, 刘鹏宇, 梁青, 陈超
    2022, 47(4): 1507-1516.   doi: 10.3799/dqkx.2021.025
    摘要(55) HTML全文(38) PDF 6857KB(19)
    摘要:
    广西地处华南地块、印支地块与西太平洋板块的汇合部位,因特殊的构造部位,广西区内大地构造单元归属、构造单元边界等许多基础地质问题一直存在争议.自新生代以来的板块构造运动对岩石圈的改造,广西地壳与上地幔在地震波速度及温度结构方面具有显著差异.应用卫星重、磁异常数据以及区域重力和航磁资料对广西地区岩石圈密度和磁化率结构及其与上地壳构造的关系开展了研究,结果显示广西地区地壳密度和上地壳磁性结构与现今地表构造较为契合,但下地壳密度结构与上地幔存在不连续现象;此外,岩石圈磁化率结构指示中下地壳存在不同范围和程度的解耦.对广西岩石圈密度与磁性结构的解读认为,在中生代以来岩石圈被大规模改造的背景下,幔源物质上侵至上地壳的规模和范围都有限,这可能是整个广西地区上地幔结构与地壳构造不对应的主要原因.
    沉积物中铁的化学相态分析进展
    李超, 舒劲松, 许斐, 杨守业
    摘要(15544) HTML全文(492) PDF 425KB(4844)
    摘要:
    元素铁因其在地球早期环境演化和在海洋初级生产力中的重要角色, 是目前全球变化与地球化学研究的热点.铁元素的相态分析, 对于深入了解其在环境中迁移、转化及生物的吸收利用, 都具有重要意义.回顾沉积物中铁的化学相态分析方法发展过程, 从早期的简单相态分析(degree of pyritization, DOP), 元素的顺序提取法(Tesser方法), 到Raiswell和Poulton等学者提出针对Fe元素特定的相态分析法等.重点介绍较为常用的三步提取法和其在表生地球化学研究中的应用; 结合目前国际上铁地球化学循环研究进展, 提出Fe的化学相态分析的改进建议.
    钱塘江河口涌潮河段滩槽演替与沉积层序
    涂俊彪, 范代读, 尚帅, 陈玲玲, 张悦
    摘要(12998) HTML全文(296) PDF 2581KB(2625)
    摘要:
    通过分析时间序列的卫片资料、4 m高的露头剖面的沉积学和元素地球化学特征, 研究钱塘江涌潮河段的滩槽冲淤变化规律、涌潮沉积特征和沉积层序.涌潮河段河道宽浅, 受径流与潮流相互作用强烈, 冲淤频繁且剧烈, 滩槽演替存在约20 a的周期, 与流域年代际洪、枯期转变有关.在滩槽叠置的垂向层序中, 底部为河槽、低潮滩相的厚层块状砂质沉积, 发育各种变形沉积构造, 为典型的涌潮沉积; 顶部为高潮滩相的潮汐韵律沉积, 发育典型的潮汐成因的双黏土层、大小潮周期; 二者之间的中潮滩相呈渐变过渡.C-M图和概率累计曲线可较好地区分涌潮沉积与潮成砂、泥质沉积.涌潮沉积层Si/Al、Zr/Al、Ti/Al等元素比值较高, 而潮汐韵律层Fe/Al、Mn/Al等元素比值较高, 这与它们的赋存方式和水动力分异有关.Si、Zr和Ti主要见于石英和重矿物中, 因此在强水动力沉积层中富集; 而Fe、Mn易被黏土矿物吸附, 在水动力较弱的中高潮滩富集.
    湘西寒武纪早期黑色岩系中干酪根的稀土元素地球化学特征
    邓义楠, 郭庆军, 朱茂炎, 张俊明
    摘要(12322) HTML全文(249) PDF 959KB(2582)
    摘要:
    湘西寒武纪早期黑色岩系中富含源于上层海水生物体的有机质, 其稀土元素(REE)特征不被碎屑物质干扰, 能有效地反映海洋上层水体的古环境特征.样品中作为有机质主体的干酪根的重稀土富集、Ce负异常、Y正异常和Eu无明显异常等特点与现代海水一致, 其特征可能反映古海洋上层水体的氧化还原信息.扬子地台各相区沉积剖面底部可能出现滞流(或硫化)环境, 随后沉积环境逐渐氧化.全岩样品中Ce的负异常可能由有机质提供, Ce/Ce*值由剖面底部的较低值向上逐渐升高可能意味着海洋上层水体含氧量的逐渐上升, 而海水含氧量逐渐升高或许是由寒武纪早期海洋底部硫化环境的减弱所导致.
    达西定律成立吗
    万军伟, 黄琨, 陈崇希
    摘要(13259) HTML全文(307) PDF 400KB(2161)
    摘要:
    目前在地下水渗流研究领域公认的是:当雷诺数Re<(1~10)时,达西线性定律是描述地下水渗流运动的最基本方程,地下水流动的数学问题都可以基于该线性方程而导出.通过对当年达西实验数据的再分析以及利用透水石孔隙介质进行的渗流实验发现:即使在雷诺数Re<(1~10)的条件下,地下水渗流也不服从达西线性定律,而是呈现出随着雷诺数的增大,水流阻力也在逐渐增大,孔隙介质中的地下水渗流服从非线性渗流规律.达西线性渗流定律只是对斜率变化不大的非线性渗流规律的近似表征.
    阿拉善北部地区石炭纪火山岩岩石成因及构造意义
    党犇, 赵虹, 林广春, 赫海洋, 吴元伟, 周广法, 曾现虎, 吴文奎
    摘要(14021) HTML全文(436) PDF 1060KB(1997)
    摘要:
    阿拉善北部地区石炭纪火山岩分布广泛, 目前对其成因和构造环境研究还很薄弱.通过对该区石炭纪火山岩岩石学和地球化学特征的分析, 探讨其岩石成因和形成时的构造背景, 为判定石炭纪盆地性质与古构造环境提供岩石地球化学约束.研究区内石炭纪火山岩主要为中-酸性火山岩, 少量基性火山岩.玄武岩、玄武安山岩的大多数样品显示亚碱性系列特征, Mg#介于0.29~0.69之间, 高场强元素Nb、Ta、Ti明显亏损, 岩石轻度富集轻稀土元素(LREE), (La/Yb)N=2.19~10.10, Eu异常不明显(δEu=0.81~1.08), 稀土配分曲线右倾较缓, εNd(t)值较高(+1.10~+6.35).总体上既显示板内构造环境特征, 又携带俯冲带地球化学印记.综合区域地质特征及前人研究结果, 认为阿拉善北部及其邻区石炭纪火山岩形成于板内裂谷环境, 且可能与地幔柱事件有关, 岩浆在上升过程中受到地壳物质不同程度的混染.