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地质学报
中国地质学会
地质学报

中国地质学会

陈毓川

月刊

0001-5717

dizhixuebao@163.com

010-68312410

100037

北京阜成门外百万庄路26号

地质学报/Journal Acta Geologica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术性刊物。刊登地质学及其相关学科的领域的研究成果，涉及地层学、古生物学、矿物岩石学、地球化学、构造地质、水文地质、第四纪地质等方面。读者对象为地质科学研究人员及地质院校师生。
正式出版
收录年代

    基于优化的BP神经网络的重力数据反演马尼拉俯冲带及花东海盆区域地壳厚度

    王贞腾孙珍孙李恒
    3316-3331页
    查看更多>>摘要：地壳厚度是地质体的重要参数,对认识区域地壳形变以及量化物质循环至关重要.由于变形破坏以及地壳厚度在较窄空间上的急剧变化,地震探测方法对俯冲增生带的莫霍面成像质量较差,很难获得准确的地壳厚度.学者们常利用重力数据反演俯冲带的地壳厚度,由于缺乏其他地球物理数据的约束,加上传统的Parker-Oldenburg 算法在迭代过程中常需引入低通滤波以确保计算稳定.然而,如果低通滤波的范围选择不当,可能会使反演结果过于光滑.这些问题导致重力反演得到的地壳厚度结果与地震数据的一致性较差.本文基于卫星重力数据和大量海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)剖面,运用优化的反向传播(back propagation,BP)神经网络的方法,建立了一个多影响指标控制的定量估计地壳厚度的模型,并利用该模型反演了马尼拉俯冲带与花东海盆区域地壳厚度.与传统重力反演(Parker-Oldenburg)法相比,在地壳厚度变化显著的区域,BP神经网络重力反演方法具有明显的优势,与OBS剖面较吻合,更符合实际地质情况.结果表明,南海海盆地壳厚度在4～9 km,东部海盆残余扩张中心呈SW-NE向一直延伸至马尼拉海沟,地壳厚度局部增厚至10 km以上.花东海盆地壳厚度为4～7 km,推测为洋壳属性.通过分析不同构造单元地壳厚度的对称性,本研究推测加瓜脊可能是西菲律宾海盆向花东海盆俯冲的产物.

    地壳厚度重力反演BP神经网络马尼拉海沟

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    三峡东部地区成冰纪岩石地层格架的再认识

    张德军刘鹏举尚晓冬杨犇...
    3332-3340页
    查看更多>>摘要：以往研究认为,三峡东部地区仅发育可与Marinoan冰期相对应的南沱组冰碛岩,南沱组直接不整合覆于拉伸系莲沱组或黄陵花岗岩之上.然而,近年有学者通过对峡东黄陵背斜西南翼青林口南沱组剖面开展研究提出新认识,认为青林口剖面南沱组包含了上、下两套冰碛岩与二者之间的页岩夹纹层状含锰灰岩.该剖面的地层结构、含锰灰岩的岩石学及地球化学特征、化学蚀变指数(CIA)等与鄂西长阳古城成冰系剖面相似,二者之间可进行横向对比,并据此将峡东青林口剖面南沱组自下而上解体为古城组、大塘坡组和南沱组,分别对应Sturtian冰期、间冰期和Marinoan冰期沉积.针对这一新认识,笔者对青林口南沱组剖面开展详细的野外地质调查工作,在被认为可与间冰期沉积大塘坡组相对比的灰绿色页岩中发现了许多砾度不等的冰坠砾石,指示这套灰绿色页岩实为含冰坠石的冰碛页岩,而非间冰期沉积.此外,这套灰绿色冰碛页岩无论是岩石学特征,还是CIA值或MnO值,均与鄂西长阳古城、贵州松桃大塘坡等剖面的大塘坡组差异显著,将二者作为同一时期地层进行横向对比的证据不可信.因此,本文认为不宜将三峡东部南沱组解体为古城组、大塘坡组和南沱组.

    扬子克拉通新元古代成冰纪南沱组冰碛岩

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    低温热年代学和构造模拟约束下逆冲推覆带的构造-热演化及剥露历史恢复

    冯乾乾邱楠生腾格尔钟宁宁...
    3341-3353页
    查看更多>>摘要：利用古温标进行热史模拟时,需要设置时间域和温度域的地质约束,其中时间域约束条件的设置限制了热史结果的准确性.逆冲推覆带发生逆冲推覆时,地层抬升和冷却的同时也发生差异水平滑移,使得同一逆冲席的构造抬升过程存在差异,但古温标模拟热史仅揭示样品的冷却过程,无法获得水平位移的信息,因此如何设置合适的时间域约束模拟热史并准确揭示逆冲推覆带的构造-热演化过程是低温热年代学领域探索研究的科学难题.本文以华南地区川东逆冲推覆带为示例,介绍了一种联合构造模拟、平衡剖面解析和低温热年代学、镜质组反射率等多种古温标的热运动学方法,实现"点-面"结合和整体-局部定量耦合,精细剖析逆冲推覆过程抬升剥露的起始时间、方式、速率、期次和幅度,为逆冲推覆带构造-热演化研究提供思路参考.

    低温热年代学逆冲推覆带构造-热演化剥蚀量

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    扬子陆块西北缘米仓山地区新元古代早期沉积盆地演化:沉积序列与锆石U-Pb年代学证据

    邓奇汪正江丛峰宁括步...
    3354-3367页
    查看更多>>摘要：米仓山地区的火地垭群和正源-英萃变质火山-沉积岩系(原后河岩群)是扬子陆块西北缘前寒武纪发育的重要地层单元,是研究其形成时期沉积盆地演化过程及其与Rodinia超大陆聚合关系的重要载体,然而其准确的演化时限及构造属性仍存在较大争议.本文选择典型地层剖面对火地垭群开展系统的沉积序列演化研究,对正源-英萃变质火山-沉积岩系开展碎屑锆石U-Pb同位素年代学研究.结果显示,火地垭群是一套由碎屑岩-碳酸盐岩-碎屑岩夹火山岩构成的复杂沉积岩石组合,沉积序列及其他研究成果综合分析表明,盆地经历了三个演化阶段:①洋壳俯冲与弧盆开启;②弧后扩展与碳酸盐缓坡/台地建设;③盆地挠曲沉降与快速充填.正源-英萃变质火山-沉积岩系形成于新元古代早期,接受来自西北和东(南)部的双向物源供给,与火地垭群为同期异相地层,应是同一盆地不同部位的沉积产物,它们均为Rodinia超大陆汇聚过程在扬子陆块西北缘的沉积响应.

    扬子陆块西北缘新元古代沉积序列锆石U-Pb年代学盆地演化

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    西藏班公湖-怒江缝合带中段东巧豆荚状铬铁矿地球化学特征及构造意义

    张博扬熊发挥徐向珍邱添...
    3368-3392页
    查看更多>>摘要：东巧蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带中段北部,岩石组合为方辉橄榄岩、纯橄岩、铬铁岩、辉长岩、辉石岩、玄武岩和少量的硅质岩.东巧铬铁矿石的铬尖晶石化学成分表明岩体内同时存在高铬型铬铁矿(Cr#值为60.7～79.8,Mg#值为57.2～68.1)和高铝型铬铁矿(Cr#值为56.4～59.6,Mg#值为67.2～72.7).高铬型铬铁矿体多呈稠密浸染状,部分为致密块状,而高铝型铬铁矿体规模较小,兼具稠密浸染状和稀疏浸染状.两种铬铁矿矿体的围岩都是纯橄岩,并且矿体以透镜状分布于方辉橄榄岩中.从纯橄岩包壳到条带浸染状铬铁矿石的过渡带中,铬尖晶石呈Cr#值增加(67.2～68.5),Mg#值降低(57.4～74.6)的特点,表明东巧地幔橄榄岩及其铬铁矿可能经历了一定程度的熔-岩反应.方辉橄榄岩中橄榄石Fo值为91.2～92.3,铬尖晶石Cr#值为70.2～75.1;纯橄岩橄榄石Fo值为92.7～92.9,铬尖晶石Cr#值为75.4～76.6,与班公湖-怒江缝合带上丁青、切里湖、依拉山等岩体较为相似,表明东巧地幔橄榄岩形成条件可能与其相近.东巧地幔橄榄岩具有弧前地幔橄榄岩稀土元素特征,微量元素配分模式与Izu-Bonin-Mariana具有极高相似性,指示东巧蛇绿岩可能形成于板块俯冲消减带上盘海底扩张环境.铬铁矿的铂族元素(PGE)配分模式与罗布莎高铬铬铁矿相似,具有富集IPGE、亏损PPGE的特点.对东巧地幔橄榄岩及其铬铁矿平衡熔体进行分析,高铬型铬铁矿形成于俯冲带上岛弧环境(SSZ型)的弧前盆地,高铝型铬铁矿形成于洋中脊型环境(MOR型),并对比班-怒带毗邻岩体,指示东巧地幔橄榄岩及其铬铁矿经历了 MOR→SSZ的多期次演化过程.

    班公湖-怒江缝合带地幔橄榄岩全岩/矿物地球化学东巧铬铁矿

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    松辽盆地齐家凹陷南部青山口组一段基质型页岩油富集模式

    姚玉来肖飞李士超杨建国...
    3393-3407页
    查看更多>>摘要：松辽盆地齐家凹陷南部白垩系青山口组一段(青一段)发育半深湖—深湖相厚层暗色泥页岩,富含典型的纯页岩基质型页岩油.以松页油1井为例,利用钻井、测录井、岩芯实验测试等资料及数据,对青一段泥页岩地质特征、岩相类型和基质型页岩油富集模式进行了研究.结果表明,青一段泥页岩存在层状、块状和纹层状3种沉积构造类型,按照"有机碳含量—沉积构造—矿物成分"三因素分类方案,可以将泥页岩划分为高有机质层状长英质泥岩、高有机质块状长英质泥岩、中有机质层状长英质泥岩、中有机质块状长英质泥岩、中有机质纹层状长英质泥岩五大岩相.其中,高有机质层状长英质泥岩相是主体岩相,也是控制页岩油富集的最有利岩相.该岩相有机质含量高(TOC值一般为2.0％～3.5％),含油性好(S1最大值为19.4 mg/g),可动烃富集(可动油指数OSI平均值＞300 mg/g);储集空间以介孔为主,也发育一定比例的宏孔,孔径分布较连续,主要为狭缝型孔隙,连通性较好.青一段泥页岩热演化程度较高(R.平均值为1.26％),有机质已大量生烃,高有机质层状长英质泥岩相原油轻质组分占比达50％～55％,流动性较好;并且发育密集层理缝,连通微纳米孔隙形成了孔缝组合网络体系,改善了泥页岩储集性能,极大提高了岩石渗流能力.总体上看,齐家凹陷南部半深湖—深湖相高有机质层状长英质泥岩相具有相对较好的页岩油富集的物质条件和有效储集空间,同时以物性致密的块状泥页岩作为顶底板隔层,页岩油保存条件好,开发潜力巨大.

    富集模式岩相层理缝页岩油青山口组齐家凹陷松辽盆地

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    南海北部海马冷泉碳酸盐岩地球化学组成特征及地质意义

    曹荆亚刘鑫杨胜雄冯俊熙...
    3408-3417页
    查看更多>>摘要：稀土元素和Nd同位素组成是示踪冷泉碳酸盐岩形成环境以及流体来源的重要工具.本研究对采集于南海北部琼东南盆地海马冷泉区两个站点的筒状和含贝壳冷泉碳酸盐岩展开一系列元素和Nd同位素组成研究.筒状冷泉碳酸盐岩和含贝壳冷泉碳酸盐岩的Sr/Ca比值分别为0.01～0.02和0.01～0.03,而Mg/Ca比值分别为0.03～0.09和0.01～0.10,指示两种类型的冷泉碳酸盐岩中碳酸盐矿物分别以文石和高镁方解石为主,其中前者指示了较高通量甲烷渗漏和较高沉淀速率的形成环境.两种类型冷泉碳酸盐岩具有相似的稀土元素总量(∑REE),分别为36.9×10-6～41.8×10-6和36.0× 10-6～53.5 × 10-6,且均以富集轻稀土元素(LREE)和亏损重稀土元素(HREE)(LREE/HREE分别为11.2～11.6和10.0～11.4)为特征,二者均无明显的铕异常(δEu分别为1.03～1.05和1.00～1.03)和铈异常(δCe分别为0.97～0.98和0.92～1.01),指示其应形成于缺氧环境.筒状冷泉碳酸盐岩和含贝壳冷泉碳酸盐岩均具有相对较低的143Nd/144Nd同位素比值(分别为0.512066～0.512096和0.512059～0.512087),计算得到εNd值分别为-10.8～-10.6和-11.3～-10.7,且eNd和1/Nd具有明显的负相关性,指示形成两种类型冷泉碳酸盐岩的流体中Nd可能是混合来源,其中绝大部分Nd来源于海水和沉积物的水岩反应释放出的富集143Nd流体.

    稀土元素Nd同位素氧化还原条件冷泉碳酸盐岩海马冷泉

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    CO2地质封存诱发断层活化和流体泄漏模型及数值研究

    蒋林桐马天然李采郭朝斌...
    3418-3432页
    查看更多>>摘要：地下注入二氧化碳(CO2)可能通过改变孔隙压力和地下应力而引发地震.深入了解流体注入导致的断层再活化的基本机理对于评估与地下流动过程相关的地震及流体泄漏风险具有重要意义.基于此问题,本文推导了地层和断层内CO2与水两相渗流控制方程,建立了模拟CO2注入诱发断层活化及泄漏的全过程数值模型,重点分析了不同的断层属性和CO2注入工况对断层活化及流体泄漏的影响.数值结果表明,在断层活化后,其渗透率显著提升,最大增幅可达106倍,将断层滑移区从原本的阻碍渗透的屏障状态转变为主导渗流通道.不同的初始切向渗透率对断层活化时的力学特征有显著影响,初始切向渗透率越大,断层滑移量越大.具有较强的剪切刚度的断层对注入诱发的活化表现出更强的抵抗能力.此外,CO2注入速率影响了断层活化的地震和CO2泄漏.低注入速率在相同的注入量下引起的断层滑移量更小,但伴随着更多的CO2泄漏;而高注入速率下,断层滑移量更大,但CO2泄漏量较少.

    CO2地质封存两相流状态-速率摩擦本构断层活化

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    基于不同土壤转换函数的土壤水分运移模拟对比研究

    陈思源王云权齐鹏飞孙自永...
    3433-3440页
    查看更多>>摘要：土壤水力参数是土壤水分运移模拟的关键输入.在野外应用中,土壤水力参数一般由土壤转换函数(PTF)基于土壤质地信息估计获取.为了对比分析不同PTF对土壤水分运移模拟的影响,本文选取了八个常用的PTF,基于七个FLUXNET中的站点,利用HYDRUS-1D软件开展了土壤水分运移的模拟.结果表明,使用不同的PTF会导致预测结果的显著差异.对于VGM模型,Rosetta3是最稳定的PTF;对于BC模型,Cosby2是最稳定的PTF.基于本文的模拟结果,不同PTF应该在模型中比较使用,以避免由于PTF的选择而带来的不确定性.

    土壤水分运移土壤转换函数BC模型VGM模型HYDRUS-1D

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    再探运动特征及落石特征对切向恢复系数的影响

    姬中民王庭辉伍劼伍法权...
    3441-3453页
    查看更多>>摘要：切向恢复系数(Rt)是预测落石冲击运动过程的关键参数,其取值准确与否直接决定落石轨迹预测精度,继而影响所布设防护结构的防护效果.由于对落石冲击运动机制认识尚不够深入,一直以来Rt常被认为与坡面特征密切相关,对于运动特征及落石特征这两个关键参与角色却鲜有关注.本文结合冲击动力学理论及前人研究结论,确定了运动特征及落石特征中所涉及的Rt显著关联控因,并基于此,采用专门研发的多功能落石冲击测试装置分别开展了运动特征和落石特征中各控因对Rt影响的系统研究.结果表明,低入射速度(V)范围内,V与Rt正相关,V足够高时,影响不显著,基于松散介质坡,两者又表现为负相关;竖直入射斜面和斜入射水平面条件下,Rt随碰撞角增大分别呈下降和上升趋势;Rt对转速变化不敏感,探究两者关系需联合考虑冲击姿态及试块形状;致密岩质和松散介质坡面条件下,试块尺寸对Rt表现出两种相反影响趋势;较大Rt值常在几何不对称度较高试块碰撞测试中获得,且棱角状试块Rt值总体高于非棱角试块;较低或较高冲击动能条件下,Rt随试块硬度增大分别呈上升或下降趋势.这些发现不仅可为落石空间径迹的精准预测以及相关防护设施的设计、布设提供重要参考,同时也为后续更全面深入探究落石碰撞运动过程拓宽了视野.

    落石特征运动特征显著关联控因切向恢复系数影响机理

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