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期刊信息/Journal information
地球科学
地球科学

王亨君

双月刊

1000-2383

xbb@cug.edu.cn，cjournal@cug.edu.cn

027-67885075

430074

武汉市洪山区鲁磨路388号

地球科学/Journal Editorial Committee of Earth Science-Journal of China University of GeosciencesCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是教育部主管、中国地质大学主办的综合性地球科学学术理论刊物，是中国自然科学核心期刊，以反映我国地球科学领域最新的高水平的基础地质、应用地质、资源与环境地质及地学工程技术科研成果为主要任务，以促进国内外地学学术交流，繁荣我国地质教育、地质科技与地质找矿事业，为我国社会主义现代化建设服务为目的。读者对象为从事地质教育和科研工作的研究者以及大学生和研究生。
正式出版
收录年代

    独居石Th-Pb年代学揭示白云鄂博富稀土碳酸岩侵位和热液交代历史

    訾建威李立兴李以科Birger Rasmussen...
    2685-2696页
    查看更多>>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.

    白云鄂博稀土矿一号岩墙(吴氏岩墙)火成碳酸岩独居石Th-Pb年代学地球化学

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    东天山地区中天山地块早二叠世后碰撞伸展与壳幔岩浆作用:来自二长闪长玢岩的制约

    张维峰邓新张利国王晶...
    2697-2713页
    查看更多>>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.

    后碰撞伸展板片断裂二叠纪岩石成因中天山地球化学

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    北秦岭松树沟榴闪岩变质演化:石榴石矿物学和锆石年代学制约

    林少伟张强强高晓英郑永飞...
    2714-2735页
    查看更多>>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.

    榴闪岩多期次变质石榴石锆石北秦岭造山带俯冲带地球化学

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    泰国北部晚泥盆世后碰撞岩浆岩:对特提斯演化的启示

    刘方凯冯庆来赵天宇Punyawai Wunnaporn...
    2736-2750页
    查看更多>>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.

    晚泥盆世特提斯岩浆岩后碰撞泰国北部地球化学

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    俯冲带水岩相互作用:来自西南天山(超)高压变质岩的矿物学证据

    窦萍肖媛媛林晋炎姚永祥...
    2751-2765页
    查看更多>>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.

    西南天山俯冲变质作用流体活动赋存矿物元素地球化学行为地球化学

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    华南地区澳大利亚-亚洲远撞击溅射玻璃的磁学性质研究

    潘卿肖智勇
    2766-2788页
    查看更多>>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.

    远撞击溅射玻璃岩石磁学澳亚散布区撞击过程华南行星地质

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    基于二维细观裂隙模型的爆喷型岩爆机制

    孟陆波李昊禹李天斌李攀...
    2789-2798页
    查看更多>>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.

    爆喷型岩爆岩爆机制细观裂隙MatDEM工程地质

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    基于DEM-FDM耦合的顺层岩质边坡强震动力响应及破坏模式分析

    刘毛毛石振明李博夏成志...
    2799-2812页
    查看更多>>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.

    DEM-FDM耦合顺层岩质边坡强震动力响应破坏模式工程地质

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    砂化白云岩隧洞围岩分类方法SHF构建及应用

    董家兴龚欣月米健范开元...
    2813-2825页
    查看更多>>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SHF围岩分类方法砂化等级地下水滇中引水工程

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    基于摩擦角修正的异性岩石结构面抗剪强度准则

    张志飞黄曼唐志成
    2826-2838页
    查看更多>>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.

    异性岩石结构面抗剪强度准则三维形貌参数壁岩强度组合系数工程地质

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