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    “中国钾盐矿产成矿规律与深部探测技术”主题专辑
    特约主编致读者
    特约主编致读者
    郑绵平, 张永生, 牛新生
    2021, 28(6): 0-0. 
    摘要 ( 24 )   PDF(8277KB) ( 7 )  

    钾盐是我国大宗紧缺战略矿产之一,有“粮食”矿产之称,是农业生产不可或缺的矿物原料。长期以来,国内钾盐供应主要来自察尔汗盐湖和罗布泊盐湖,但现有的钾盐资源远远不能满足我国农业生产的长期需求。因此,寻找大型海相钾盐矿床是钾盐找矿工作的急切任务。为此,中国地质调查局于2016年和2019年启动了“西部地区钾盐矿产远景调查评价”项目和“四川盆地东北部锂钾资源综合调查评价”项目,2017年,国家科学技术部启动了国家重点研发计划项目“中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范”,《中国钾盐成矿规律与深部探测技术》专辑即是这3个项目最新研究成果的展示。论文所涉研究区覆盖四川、青海、云南、新疆、湖北等省区,各位作者力图将找矿理论方法与实践相结合,向读者呈现本轮钾盐找矿工作的最新思考和认识。本专辑共收录文章18篇﹐分为海相找钾新方向、钾盐找矿新认识﹑钾盐探测新技术和绿色提钾新工艺4个栏目。

    (1)海相找钾新方向:论文3篇。介绍了我国海相钾盐找矿突破的曙光:创新提出滇西南“二层楼’成钾模式、指出侏罗纪海相找钾新方向,在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,在新疆库车地区发现埋深超5000 m的钾石盐矿层,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段;对比研究了思茅盆地和呵叻盆地的钾盐矿床,认为思茅陆块与印度支那陆块在中生代可能为统一整体,中一晚侏罗世和晚白垩世具有较好的成盐成钾构造和古气候条件;详述了近些年非传统稳定同位素(Cl、B、Br、Mg.K和Ca)在蒸发岩研究中的应用情况,为蒸发岩的研究提供了新的视角。

    (2)钾盐成矿新认识:论文7篇。介绍了Na+, K+, Mg2+, Ca2+ //Cl-,SO42--H2O六元体系中杂卤石形成条件的新认识,认为25 C下杂卤石的形成并不需要极高的钾、镁浓度;介绍了江汉盆地潜江凹陷潜江组地下卤水中Li.B.Br等元素自下而上的分布规律,特别指出,尽管区内地下卤水普遍经受油田注水生产的影响,但大部分卤水的Li、B、Br等元素含量仍达到或超过边界工业品位;对思茅盆地勐野井组的石盐样品开展原位元素测定工作,探讨了其成因模式以及对区内找钾工作的指示;以四川盆地磨溪背斜为例,借鉴含油气系统的概念,归结了卤水成矿的6大关键因素,即钾的物质来源、储层物性、封盖条件、圈闭条件、运移方式和保存条件;详细总结了四川盆地海相深层富钾卤水层系的演化规律及储卤层响应模式;根据对大浪滩梁ZK02钻孔早一中更新世石盐纯液相流体包裹体的研究,探讨了区内早一中更新世的气候环境变化及其对盐湖成矿的影响;依据对SG-1钻孔石盐流体包裹体的研究,探讨了柴达木盆地西部中更新世气候转型期的古水温变化。

    (3)钾盐探测新技术:论文5篇。通过井-震联合对比和地震正、反演分析,总结了杂卤石的地震响应特征,通过体属性运算预测杂卤石分布的技术方法,取得了较好的预测效果;通过地震资料解释和属性分析,对比钻孔揭露储卤层岩性特征,获得黑北凹地一大浪滩地区中深部孔隙储卤层地震响应特征,建立了砂砾储卤层的地球物理识别标志,为预测中深部储卤层分布范围和靶区优选提供了依据;应用高分辨率地震处理关键技术,对罗布泊地区重要地震剖面开展数据处理,取得了预期效果;以四川盆地三叠系杂卤石为研究对象,引入人工智能算法对地震资料进行数据挖掘,形成了基于极限学习机的杂卤石预测方法;利用测井技术,探讨了南图尔盖盆地Aryskum坳陷钾盐的分布规律。

    (4)绿色提钾新工艺:论文3篇。介绍了川东北普光地区深层富钾卤水钾资源提取思路;基于Pitzer模型预测了Na-K-Ca-Mg-Cl-H2O溶液的密度,这是一项探索性的工作;对卤水中溶解性有机质的光谱学性质和光降解行为进行了研究。

    最后,希望该专辑讨论的关于钾盐地质找矿新方向、新认识、新技术和新工艺等研究成果,在今后推进我国深部海、陆相钾盐找矿和评价工作过程中能够发挥积极作用。衷心感谢所有作者、审稿专家和编辑部同志为本专辑出版付出的辛勤劳动!

    相关文章 | 计量指标
    海相找钾新方向
    中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范
    张永生, 郑绵平
    2021, 28(6): 1-9. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.37

    摘要 ( 39 )   HTML ( 4 )   PDF(1512KB) ( 64 )  
    本项研究得到国家“十三五”重点研发计划支持,系“深地资源勘探开采专项”2017年启动的重点项目之一,由中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所牵头,来自自然资源部、中国科学院、教育部、大型石油国企等10家骨干单位以及多家协作单位参加,联合开展协同创新研究,充分体现“产研学用”密切融合。本项研究聚焦“特提斯东段中生代(三叠纪、侏罗纪)海相成钾作用与后期改造、青藏高原北部柴达木盆地深层富钾卤水迁移-分异-汇聚成矿机制”的关键科学问题和“深部含钾盐系‘双复杂’高精度地震成像技术、深部钾盐矿层(富钾卤水层)测井识别与地震预测技术”的关键技术问题,以柴达木西部和川东北两个重点成钾区为资源基地落脚点,兼顾其他含钾盆地研究,建立三维地质模型和成矿模型,完善海、陆相成钾理论,形成3 000 m以浅钾盐勘探成套技术能力,综合评价深部钾盐资源潜力,实施异常验证钻探,新发现1个大型钾盐资源基地,值得综合评价的有利成钾远景区3~4处,实现深部钾盐找矿突破和增储示范。值得强调的是,只有立足国内,突破海相,在中西部大中型叠合盆地古代海相蒸发岩地层中找到大规模海相可溶性固体钾盐矿床,方能从根本上扭转中国钾盐资源严重短缺的被动局面。令人欣慰的是,通过近10年的艰苦努力,我国海相钾盐取得了一系列成矿理论新认识和钾盐找矿新发现:创新提出了滇西南“二层楼”成钾模式,指出侏罗纪海相找钾新方向;在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,开拓了四川盆地海相找钾新领域和新方向;在新疆库车地区发现埋深超5 000 m的钾石盐矿层,取得了库车坳陷海相找钾的实质性进展;创新提出“W型复底锅”成钾模式,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段,取得古陆表海型钾盐找矿重要新进展。至此,中国海相钾盐找矿崭露了突破的曙光。如何在这些新发现的基础上,进一步加大投入、深入研究,取得海相可溶性钾盐找矿的实质性突破,落实建成若干大型以上海相钾盐资源基地,将是“十四五”及以后时期中国钾盐的主攻方向。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    思茅和呵叻盆地钾盐矿研究新进展和新认识
    颜茂都, 张大文, 李明慧
    2021, 28(6): 10-28. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.40

    摘要 ( 30 )   HTML ( 1 )   PDF(5767KB) ( 85 )  
    思茅盆地与呵叻盆地属于同一大地构造带。二者的含钾盐建造在区域分布、沉积特征、成盐层位、析盐矿物组合特征及物质来源等方面具有良好的可比性,是中国海相找钾实现突破的重要潜在区之一。尽管目前对两地钾盐矿的成矿认识取得了许多进展,但对于二者的关系和成矿模式及规律等还存在着较大争议。为了下一步更好地建立思茅盆地钾盐矿的成矿规律和实现深部找钾的突破,本文从构造背景、地层年代、古气候环境和物质来源等方面对最近一些重要进展和认识做了梳理,现已确定:(1)思茅陆块与印度支那陆块在中生代可能为统一的整体,思茅与呵叻盆地基本位于副热带高压带内,在晚三叠世、中—晚侏罗世和晚白垩世具有较好的成盐成钾构造和古气候条件;(2)思茅和呵叻盆地在含钾盐及其下伏地层沉积期间可能具有相似的潜在物源区,包括扬子、松潘—甘孜、可可西里、义敦、北羌塘和南羌塘陆块等;(3)思茅与呵叻盆地钾盐矿的成钾物质主要来自陆源水体,同时也有海水和深部热液补给;(4)思茅和呵叻盆地含钾盐地层的年代部分重叠,但不完全吻合;(5)勐野井钾盐矿与呵叻钾盐矿可能系非同期矿床。综合构造和气候等证据,推测思茅盆地在约85.0 Ma这一呵叻钾盐矿成矿的时段就可能具有了重要的成钾潜力。
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    蒸发岩非传统稳定同位素研究综述
    夏芝广, 胡忠亚, 刘传, 魏海珍, 李伟强
    2021, 28(6): 29-45. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.38

    摘要 ( 40 )   HTML ( 1 )   PDF(2795KB) ( 48 )  
    蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。
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    钾盐成矿新认识
    Na+,K+,Mg2+,Ca2+//Cl-,$SO_{4}^{2-}$-H2O六元体系中杂卤石形成条件的再认识
    李东东, 高丹丹, 边绍菊, 李武, 董亚萍
    2021, 28(6): 46-55. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.53

    摘要 ( 19 )   HTML ( 3 )   PDF(2055KB) ( 17 )  
    研究海水体系(即Na+,K+,Mg2+,Ca2+∥Cl-,$SO_{4}^{2-}$-H2O六元体系)中杂卤石的形成条件不仅有助于理解海相蒸发盐成因,对开发杂卤石钾资源利用技术也具有重要的指导作用。但杂卤石以及其他含有硫酸钙矿物(如二水石膏、半水石膏、无水石膏、钾石膏、多钙钾石膏、钙芒硝和水钙芒硝)的相平衡,无论是在实验研究方面还是在热力学模拟方面都仍然存在很多争议。由于缺乏杂卤石在复杂水溶液体系中可靠的相平衡数据,使人们对认识杂卤石成因和利用杂卤石钾资源带来巨大障碍。本工作对海水体系中杂卤石的形成条件进行了热力学模拟和实验研究。超过一年的长时间固液平衡实验表明25 ℃下Na+,K+,Mg2+,Ca2+∥Cl-,$SO_{4}^{2-}$-H2O六元体系中杂卤石的形成区域极为可观,且较前人实验结果均大数倍;同时证实了热力学模型预测结果的可靠性。这些结果为讨论盐矿床中杂卤石的形成条件提供了物理化学依据。25 ℃下可靠的热力学信息表明:杂卤石与其他盐类矿物的共生情况丰富多样,并且与前人看法不同,杂卤石的形成并不需要极高的钾、镁浓度。这给以杂卤石为指示寻找可溶性固体钾盐带来了挑战,但却指示了以杂卤石为线索更容易找到钾、镁盐未饱和的富钾卤水。
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    江汉盆地潜江凹陷地下卤水地球化学特征和分布规律
    牛新生, 黄华, 郑绵平
    2021, 28(6): 56-65. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.42

    摘要 ( 22 )   HTML ( 2 )   PDF(3404KB) ( 25 )  
    江汉盆地潜江凹陷潜江组赋存有丰富的地下卤水,因其有较高的经济价值,是江汉盆地油气资源之外的又一种重要的战略资源。然而,长期的油田注水开采也对地下卤水产生了一定的影响,为进一步评估这种影响并探讨地下卤水微量元素的分布情况,通过采集和分析潜江组第一至第四卤水组的地下卤水样品开展其地球化学特征和分布规律的研究。结果表明,潜江凹陷潜江组地下卤水受油田生产影响,虽然普遍发生了淡化,但仍然拥有较高的TDS含量,淡化影响有限。卤水储层从上至下,第一卤水组至第四卤水组,随着深度的增加,硫酸钠亚型卤水和碳酸盐型水逐渐变少,氯化物型水逐渐增多。尽管区内地下卤水普遍经受油田注水生产的影响,但是卤水中Li、B、Br等元素依然保持较高的含量,大部分样品达到或超过边界工业品位,尤其以第二、第三卤水Li、B、Br品位较高,第四卤水组次之,第一卤水组最低。潜江凹陷地下卤水样品的钠氯系数接近于1,具备溶滤卤水特征,属于非海相地层的卤水,氯溴系数分析揭示区内现存地下卤水是溶滤卤水和沉积卤水混合以后的结果,卤水的脱硫系数和钙镁系数反映卤水的储集空间封闭性相对较差,凹陷内从第一至第三下卤水储集体的空间的封闭性逐渐变好,第四卤水组略变差。平面上,Li、B、Br具有相似的分布特征,凹陷内,卤水的浓集中心从下至上具有明显的迁移特征,钟市、浩子口、王场、周矶所围限的区域是高浓度卤水分布中心地带,其分布明显受控于卤水储集体的分布。
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    思茅盆地石盐矿物的原位元素含量特征对成矿模式的启示
    邵春景, 胡欢, 尹宏伟, 苗忠英, 张雪飞, 李伟强, 夏芝广
    2021, 28(6): 66-78. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.41

    摘要 ( 22 )   HTML ( 1 )   PDF(5425KB) ( 24 )  
    思茅盆地江城含盐带勐野井地区在“二层楼”钾盐成矿理论的指导下,逐步在侏罗系钾盐资源调查中取得重要成果,但盆地内其他含盐带研究程度薄弱。本文以整董含盐带的磨黑L2井勐野井组(K1m)盐岩样品为研究对象,通过显微镜观察、扫描电镜能谱分析、石盐矿物元素含量电子探针微区原位测试方法的建立,精细研究了样品岩相学、石盐矿物学及元素含量特征。同时,测试了江城含盐带勐野井地区MK-1井花开左组(J2h)石盐样品。对比研究两个井样品中石盐矿物微量元素K和Br含量及103Br/Cl值(质量分数比)特征,结合研究区地质演化,取得以下认识。L2井K1m(含)泥砾盐岩中石盐矿物发育两类产状:一类是胶结碎屑颗粒的主体石盐,具塑性流变特征;另一类是析出在碎屑中被盐类或黏土矿物碎屑包裹的石盐,两类包裹体特征指示均属次生成因。电子探针测得L2井K1m的主体石盐、碎屑包裹和勐野井MK-1井J2h含钾盐层石盐的K含量分别为≤0.09%、≤0.18%和≤0.13%,Br含量分别为≤60×10-6、70×10-6~410×10-6和70×10-6~500×10-6,103Br/Cl值分别为≤0.10、0.12~0.71和0.12~0.85,主体石盐显著低于后二者,处于陆源或海陆混合源石盐阶段或重结晶石盐阶段,而后二者数值接近,大多处在海源石盐阶段,小部分处在海源母液结晶钾石盐阶段和光卤石阶段。推断磨黑L2井碎屑包裹的石盐属深部古盐体刺穿贯入的证据,可能的成矿模式为深部中侏罗统海相古盐体受盐底辟作用迁移到浅层下白垩统勐野井组后,部分被盆地内侧向迁移来的中侏罗世残留海水、盆地周缘汇入的陆源水以及深部热液的共同溶蚀淋滤和混染改造形成新的卤水,部分以固体古石盐砾保留下来,在早白垩世晚期新母液卤水蒸发成盐过程中被形成的盐类和陆源碎屑矿物包裹,后期在母液结晶的主体石盐胶结下沉积成岩和成矿。以上认识完善了“二层楼”成矿理论在整董含盐带的勘探实践。
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    同层型气钾复合矿藏的形成机理浅析:以四川盆地磨溪背斜中三叠统雷口坡组富钾卤水矿为例
    陈小二, 张兵, 范昆, 杨凯, 张赛民
    2021, 28(6): 79-94. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.43

    摘要 ( 13 )   HTML ( 1 )   PDF(6438KB) ( 14 )  
    四川盆地中三叠统雷口坡组中发育多种类型的钾盐矿藏,是我国找钾的重点目标层系。磨溪气田雷口坡组地层卤水富含K、Li、Br、B元素,定性为中低矿化度KCl、LiCl、Br-、B2O3等超标的优质化工原料水,显示出较好的钾盐勘探前景。地震资料解释结果表明,磨溪气田雷口坡组一段的第一亚段(雷一1)顶面表现为一个完整的长轴背斜形态,断层不发育。富钾卤水发育在背斜的翼部,而天然气则占据了背斜的核部,二者共同贮存在雷一1亚段溶蚀孔洞发育的滩相白云岩中,构成了典型的同层型气钾复合矿藏。借鉴含油气系统的概念,将富钾卤水的形成、聚集及后期保存等影响卤水型钾矿形成全过程的各种因素总结归纳为6大关键要素,即钾的物质来源,储层物性、封盖条件、圈闭条件、运移方式和保存条件。在乐山—龙女寺古隆起形成和演化的背景下,确定构造圈闭形成时间,分析优质储层发育有利因素以及后期保存条件,并按照各要素在时空上的搭配关系,动态地分析雷口坡组同层型气钾复合矿藏的形成过程。烃类物质和卤化物都是地下水所含的特殊物质,在地下水动力场的作用下,地层水在雷口坡组内部向着川中地区的继承性发育的古构造高点——磨溪背斜持续运移。被运移而来的由蒸发浓缩的古海水和石膏脱水形成的初始富钾地层水不断捕获下伏绿豆岩释放的钾离子,使得钾离子二次富集成藏。在地层水运移和气藏压力的共同作用下,形成气在上、富钾卤水在下的复合矿藏。长期继承性发育的古隆起不仅是油气聚集的有利部位,亦是二次运移、聚集的富钾卤水矿藏发育部位。本次研究成果为四川盆地及其他类似盆地的“气钾兼探”工作提供了一种新的方法和思路。
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    四川盆地海相深层富钾锂层系沉积演化规律及储卤层响应特征
    杨洪宇, 张兵, 方朝合, 杨凯, 曹倩, 张赛民, 林晓杨
    2021, 28(6): 95-104. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.45

    摘要 ( 11 )   HTML ( 2 )   PDF(5497KB) ( 24 )  
    随着国内钾锂盐需求不断增大,浅层盐湖卤水勘探开发技术趋于成熟,深层卤水资源已成为经济矿产目标。四川盆地在三叠系发育了面积广泛且巨厚的蒸发岩层,并赋存了优质且丰富的富钾锂卤水储层。针对以往岩相古地理“盐味”不足的特点,文章通过分析四川盆地蒸发岩分布规律、岩相古地理特征以及沉积演化,明确了膏盐盆的形成具有“多期多区”特征,揭示了三叠系嘉四段—雷三段重点成盐期的膏盐盆规模、分布、迁移规律;同时基于地质、测井资料,明确了四川盆地富钾锂卤水储层的地质和测井响应特征,认为四川盆地富钾锂卤水储层质量受层位、相带、孔隙类型的控制,表现出中-高伽马、低电阻率、高声波时差、低密度的耦合特征。研究成果将对国内外深层海相层系的富钾锂卤水储层勘探起到一定的指导意义。
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    柴达木盆地大浪滩梁ZK02孔早—中更新世石盐纯液相流体包裹体均一温度及其对钾盐成矿的约束
    樊馥, 侯献华, 郑绵平, 孟凡巍, 杨振京, 苗青
    2021, 28(6): 105-114. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.44

    摘要 ( 14 )   HTML ( 2 )   PDF(2963KB) ( 14 )  
    运用低温冷冻成核方法,对柴达木盆地大浪滩地区梁ZK02孔早—中更新世石盐样品的纯液相流体包裹体进行均一温度测试,获得158个均一温度数据。所测石盐样品的镜下形貌显示有石盐“人”字晶特征,其内部流体包裹体呈负立方体晶形,且测试均一温度数据与包裹体粒度相关性不明显,指示了测试石盐及包裹体原生性良好,其最大均一温度可代表古代夏季气温。最大均一温度测试结果表明:(1)早更新世最大均一温度主要分布于25~30 ℃温度区间,高泥质、粉砂岩性特征指示早期气候较为温和,淡水补充相对丰富;晚期盐类矿物含量升高,反映干旱程度升高;个别时间段夏季温度高于40 ℃,呈高温干旱特征。(2)中更新世温度位于30~35 ℃温度区间,出现了更新世以来最高温度50.6 ℃,包裹体最大均一温度与高含量盐类矿物共同指示了高温干旱环境特征。与早更新世相比,中更新世环境温度总体呈升高趋势,蒸发盐含量升高,干旱程度增加,温度波动加剧,显示出中更新世更加不稳定的气候特点,与世界范围内中更新世总体气候特征一致,且盐类分布显示这种气候不稳定性在大浪滩地区自早更新世晚期就开始显现了。结合石盐包裹体古温度研究成果,对阿尔金山前砂砾岩孔隙含钾卤水矿成矿模式进行补充:早更新世较为温和湿润的环境下,风化盐分和N22古盐发生溶滤,汇聚形成含盐卤水,赋存于阿尔金山前冲洪积扇砂砾岩孔隙中,历经中更新世的高温蒸发,最终形成KCl砂砾岩孔隙储层卤水矿床。
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    柴达木盆地西部中更新世气候转型期的古水温:来自SG-1钻孔石盐流体包裹体的证据
    倪艳华, 李明慧, 方小敏, 孟凡巍, 颜茂都, 刘迎新
    2021, 28(6): 115-124. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.39

    摘要 ( 14 )   HTML ( 2 )   PDF(2248KB) ( 13 )  
    中更新世气候转型事件(MPT)是全球性冷气候事件,在柴达木盆地也有记录,但关于该事件形成时的古温度数据较少。石盐原生流体包裹体形成于浅水环境,其均一温度可直接反映晶体形成时的卤水温度,是恢复古温度常用的指标之一。本文选择柴达木盆地西部钻孔SG-1中1.22~0.88 Ma期间的石盐晶体进行流体包裹体均一温度测试,共获得390个石盐流体包裹体数据。其均一温度最高为50 ℃,最低为6.8 ℃,90%以上温差值在10 ℃以内,且石盐流体包裹体大小与温度没有明显线性相关关系,这说明SG-1钻孔石盐流体包裹体被捕获后没有受到后期热液的改造。均一温度数据反映了石盐沉积时的古水温特征。石盐晶体主要在暖季析出,原生流体包裹体恢复的古水温可能是暖季节的温度。均一温度的最高值可能受到热液和气候的共同作用。MPT时期,石盐流体包裹体均一温度(中位值Th,med)接近于现代盆地7月份大气温度的平均值,高于盆地的全年温度及MPT时期的全球气温,与MPT时期地中海的海水表面温度相当,均一温度的平均值(Th,avg)高于以上温度。SG-1钻孔记录的柴达木盆地MPT事件最冷期出现在约1.165~1.0 Ma。
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    钾盐探测新技术
    川东北嘉陵江组嘉四-五段杂卤石地震识别及属性预测方法
    任瑞军, 苗永康, 王延光
    2021, 28(6): 125-133. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.46

    摘要 ( 7 )   HTML ( 1 )   PDF(5825KB) ( 17 )  
    杂卤石作为一种重要的钾盐矿产,在川东北地区下三叠统嘉陵江组嘉四-五段(T1j4-5)分布广泛,而T1j4-5埋藏深,杂卤石横向分布不稳定,利用地震技术对杂卤石进行预测是本区钾盐勘探的必要需求。而杂卤石夹杂在低速盐膏岩和高速膏云岩互层的地层中,一般单层较薄,在地震剖面上反应弱,地震识别困难。本文通过井震联合对比和地震正演分析,总结了杂卤石的地震响应特征,认为杂卤石由于形成机理的特殊性,其一般位于厚层盐膏层的上部,因此在地震上具有低频、强波谷背景上的高频、弱振幅的特征。在低频地震剖面上,杂卤石对应低频、强波谷的部位;而在高频地震剖面上,杂卤石对应高频、弱波峰的部位。在此基础上,通过分析传统的层属性在杂卤石预测上的难点和制约因素,提出了利用杂卤石在高、低频地震体上的幅频差异特征,通过体属性运算预测杂卤石分布的技术方法,并取得了较好的预测效果。该方法可为其他地区杂卤石的地震识别和预测提供借鉴。研究结果认为,杂卤石在纵向上主要发育于T1j4-5第2旋回盐膏层的上部,平面上主要在盐膏层塑性变形增厚的部位富集,呈条带状展布。
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    柴达木盆地西部黑北凹地—大浪滩深层卤水钾盐储卤层地震响应特征研究
    侯献华, 王伟, 郑绵平, 樊馥, 李洪普, 高雪峰
    2021, 28(6): 134-145. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.49

    摘要 ( 6 )   HTML ( 1 )   PDF(9286KB) ( 12 )  
    柴达木盆地西部深层卤水型钾盐是近期新发现的一种以砂砾层为储存介质的氯化钠亚型钾盐资源,其中,以黑北凹地—大浪滩次级盐湖凹地工作程度较高,研究也相对深入。该区已经求取该类型KCl资源量(333)约3.5亿吨。对该类型成矿地质体的解剖可对该区钾盐找矿在面上和纵深拓展提供借鉴。鉴于此,笔者根据实际生产需要,系统收集了该区的钻井、测录井及地震探测资料,通过地震资料解释和属性分析,对比钻孔揭露储卤层岩性特征,获得研究区域内中深部孔隙储卤层地震响应特征:储卤层底部同相轴振幅较强、局部连续性较好,顶部同相轴为中-强振幅,内部多为弱反射振幅,成团块状;瞬时频率属性表现为中-低频反射特征;甜点属性表现为顶、底为甜点高值而内部为甜点低值的特征;包络属性表现为顶、底为异常高值而储层内部为低值分布。通过对地震剖面及钻孔资料分析,建立了砂砾储卤层的地球物理识别标志,为预测中深部储卤层分布范围及优选水文-地质钻孔提供依据。
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    深层钾盐矿高分辨率地震处理关键技术应用:以罗布泊为例
    王伟, 侯献华, 郑绵平, 高星, 樊馥, 刘青
    2021, 28(6): 146-154. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.50

    摘要 ( 6 )   HTML ( 1 )   PDF(6105KB) ( 108 )  
    罗布泊是我国重要的钾盐勘探区,因地表松散,造成地震激发和接收效果差,噪声干扰严重,资料信噪比低。利用过井LDK01的两条交叉石油地震勘探测线,针对目标层信噪比低、干扰波类型多等问题,首先采用了分频分时去噪技术有效压制野值低频噪音,其次利用锥形FK滤波压制强面波干扰,然后利用空变时变地表一致性反褶积改善近地表激发接收条件能量差异性,最后利用俞氏子波反褶积提高纵向分辨率,通过对不同高分辨率去噪技术的组合应用,处理过程中相对保持振幅、频率、相位和波形等动力学特征,提高剖面成像质量。借鉴罗西1井揭示的地质资料,清楚识别了侏罗系底界、白垩系底界、古近系底界、古近系上段底界、新近系底界、新近系上段底界6套界面,为进一步完善罗布泊钾盐深层成藏理论提供依据。
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    基于人工智能的川东北三叠系杂卤石地震识别
    慎国强, 王玉梅, 张繁昌, 张洪, 王希萍, 陈松莉
    2021, 28(6): 155-161. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.51

    摘要 ( 5 )   HTML ( 1 )   PDF(2463KB) ( 9 )  
    作为钾肥的主要来源之一,杂卤石矿藏具有旺盛的需求。我国川东北地区三叠系海相地层中,杂卤石矿藏发育。但该地区杂卤石矿体埋藏较深、分布散乱,勘探难度极大。为降低开发成本,需要充分借助地震资料的优势,为钾盐储层的描述提供钻前支持。针对该地区杂卤石层地震反射特征复杂、常规波阻抗反演方法难以直接预测的问题,本文引入人工智能算法对地震资料进行数据挖掘。本方法首先通过模糊粗糙集属性约简,提取适合富钾地层表征的敏感地震属性;然后以极限学习机为数据挖掘工具,自主学习敏感地震属性和井中实测钾含量曲线的非线性映射关系,形成了基于极限学习机的杂卤石预测方法。应用结果证明:利用极限学习机人工智能方法成功地对川东北地区的杂卤石进行了预测,取得了预期的地质效果,为该地区利用地震数据探寻杂卤石提供了一条新的勘探思路。
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    南图尔盖盆地Aryskum坳陷钾盐的测井响应特征及其分布
    王彬玮, 艾尼·买买提, 卢志明, 马崇尧, 陈科贵
    2021, 28(6): 162-170. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.52

    摘要 ( 3 )   HTML ( 1 )   PDF(3143KB) ( 10 )  
    钾盐作为战略资源,在农业、工业等领域具有重要的使用价值。世界大多数固态钾资源发现于大规模的石油勘探过程中,充分利用各种油气地质、地球物理资料开展钾盐勘探对于国家发展尤为重要。位于哈萨克斯坦的南图尔盖盆地地质构造简单、资源勘探潜力较大。文中以南图尔盖盆地Aryskum坳陷为研究区块,基于其沉积地质特点,结合多口井的常规测井资料及前人研究成果,综合分析自然伽马、自然电位、三孔隙度等测井曲线的响应特征,含钾层段具体表现为自然伽马异常高值,并通过无铀伽马曲线等排除铀、钍元素影响,扩径使得中子值偏高,自然电位异常幅度由砂岩层的负异常变化为正异常,电阻率值偏高,密度值介于2.25~2.45 g/cm3,声波时差在270~350 μs/m范围内。基于含钾层测井曲线特点,利用测井曲线综合识别法、重叠法、交会图法进行研究区钾盐识别。在研究区30余口井中发现有可溶性钾盐层分布,分布在M-Ⅱ-3、M-Ⅱ-2小层底部,其中M-Ⅱ-3层底部为主要钾盐层段,并对各井含钾层段累计厚度进行统计分析。最后,借助地层对比分析含钾层段在横向和纵向上的展布情况,通过等厚图的绘制开展了找钾有利区分析,拓展了测井资料在南图尔盖盆地钾盐勘查中的应用,进而为今后研究区钾盐找矿提供重点方向。
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    绿色提钾新工艺
    川东北普光地区深层富钾卤水钾资源提取研究
    边绍菊, 刘鑫, 李东东, 董亚萍, 李武
    2021, 28(6): 171-178. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.54

    摘要 ( 7 )   HTML ( 2 )   PDF(1462KB) ( 12 )  
    四川盆地地下卤水资源丰富,尤其川东北地区地下卤水富含高品质钾资源。本项目以四川普光地区富钾卤水为研究对象,根据卤水组成,采用模拟计算并结合实验验证的方法,研究了高温蒸发时,氯化钠、氯化钾、光卤石、硼酸等矿物的析出阶段及特点。研究结果表明,当蒸失水率约80%时,体系中约85%的NaCl析出,同时KCl达到饱和,继续蒸发可获取钾石盐。控制总蒸失水率94%~95%时分离,体系中大于80%的钾可在这一阶段析出,且湿基中KCl品位可高达约45%;析出钾石盐后的卤水降至室温可获得NaCl、KCl、KCl·MgCl2·6H2O及H3BO3的混合物,硼的析出率可达到约80%。同时,研究表明,将蒸失水率约80%时分离石盐后的卤水直接降温可以获得湿基品位约高达70%的钾石盐矿,钾析出率约50%。综合对比分析,提出两条以钾资源开发为主的工艺路线:其一为“高温蒸发析氯化钠-高温蒸发析氯化钾-冷却析钾硼混盐”,通过加工获得KCl及H3BO3产品;其二为“高温蒸发析氯化钠-冷却析钾”,通过加工获得高端KCl产品。
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    基于Pitzer模型预测Na-K-Ca-Mg-Cl-H2O溶液的密度
    路淼, 李东东, 李武, 董亚萍, 胡斌
    2021, 28(6): 179-186. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.55

    摘要 ( 8 )   HTML ( 1 )   PDF(957KB) ( 9 )  
    天然水体系的体积性质与压力、温度、组成的相关性(PVTx性质)研究在地球化学、盐湖化工等领域有广泛的应用。密度是卤水最基本的体积性质,不仅可以通过实验测定,还可以用理论模型进行预测。建立富钾卤水密度与组成、温度的关联模型有助于认识钾在复杂卤水中的富集、迁移规律。为了构建基于Pitzer离子相互作用模型的卤水密度预测方法,本文用高精度振荡管密度计测定了常压下KCl、CaCl2纯盐溶液以及最高离子强度为11.8 mol·kg-1的混合溶液在283~323 K下的密度,用所测得的密度通过Pitzer离子相互作用模型拟合得到多温下Pitzer单电解质参数和Pitzer混合参数。用Pitzer模型参数计算了Na-K-Ca-Mg-Cl-H2O体系293~313 K的密度,计算密度值与实验值的相对偏差在±0.25%以内,计算的结果整体上要优于文献值,文献在计算中均未考虑Pitzer混合参数项。结果表明,K、Ca、Cl离子间的相互作用对于Na-K-Ca-Mg-Cl-H2O溶液的密度有显著的影响,本文获得的Pitzer参数反映了这些离子间的相互作用,可用于计算含有K、Ca、Cl离子的复杂卤水密度的预测。
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    卤水中溶解性有机质的光谱学性质和光降解行为研究
    杨克利, 董亚萍, 李武, 彭姣玉, 刘海宁
    2021, 28(6): 187-195. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.56

    摘要 ( 5 )   HTML ( 1 )   PDF(1943KB) ( 7 )  
    卤水中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)会对盐田日晒工艺和产品质量产生不利影响,如盐田卤水的蒸发速率减缓、蒸发度减小以及提取的矿物产品带有刺鼻的气味、浓重的颜色等。因此,对具有资源开发利用价值的卤水体系中DOM结构和性质的研究可以为后续DOM的有效去除或在DOM共存体系中调控无机盐结晶工艺路线提供有效的指导意见。本文以自然界中广泛存在的两种不同类型的卤水体系,即盐湖卤水DOM(SLDOM)和油田卤水DOM(OFDOM)为研究对象,采用溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)分析、光谱学分析和平行因子分析等手段对DOM的含量、分子量分布特征、光谱学结构和光降解行为开展了研究。DOC和荧光分析表明SLDOM和OFDOM的DOC含量和生物指数(BIX)值相似;与OFDOM相比,SLDOM的腐质化指数(HIX)值和高分子量组分(HMW)比例偏高;特别吸收光谱(SUVA254)和糖类化合物含量检测结果表明,SLDOM和OFDOM的HMW组分中含有的芳香类和糖类化合物所占比例比低分子量组分(LMW)高;三维荧光谱图分析(EEM)结果表明,SLDOM主要以腐殖质类物质为主,而OFDOM以蛋白质类组分为主。此外,DOM的荧光组分在不同分子量中的分布也存在明显差异:对于SLDOM,富里酸主要分布在HMW DOM中,而腐殖酸主要在LMW DOM中;对于OFDOM,芳香胺类蛋白组分主要分布在HMW DOM中,色氨酸和酪氨酸类蛋白组分主要分布在LMM DOM中。在光降解实验中,SLDOM和OFDOM的DOC含量随光照时间增加而逐渐减少,分别下降了29.32%和15.11%。进一步的分析表明,光照过程中两种卤水中糖类化合物均减少,小分子量的DOM优先分解。此外,在光照过程中SLDOM芳香类化合物增加,腐质化程度基本不变;OFDOM芳香类化合物减少,腐质化程度增加。EEM平行因子分析(PARAFAC)结果表明,SLDOM荧光组分在光降解过程中荧光强度增加,而OFDOM荧光强度减少。
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    “印度-欧亚大陆碰撞及其远程效应”专栏之二
    咸海演化的关键问题及其对经济、社会和生态价值的重要启示
    S.K.KRIVONOGOV, T.I.KENSHINBAY, R.Kh.KURMANBAEV, B.S.KARIMOVA
    2021, 28(6): 196-204. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.9.36

    摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(831KB) ( 17 )  
    本文回顾了Aral Sea(咸海)海平面变化的最新认识,以供社会和经济项目决策者使用。我们提出了咸海生态标准的新认识:由于1960年之前当时的人类活动已经引起了湖泊萎缩,咸海在1960年之前是小到中型湖泊,而不是大型湖泊。对咸海认识的改变可能会使许多基于极端情景的昂贵计划变得更加现实。同时,基于地质、考古、历史和水文研究中所获得的多重数据的综合分析,本次结果认为咸海在过去的2万年内经历了多次突然的海侵和海退。然而,除了现代的原因外,引起这些变化的原因的认识仍然不完整,需要进行专门的调查研究。在这篇论文中,我们针对水位变化、气候变化与咸海盆地来自锡尔河和阿姆河供水变化相结合的研究方法进行了讨论。
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    西藏南羌塘增生杂岩中俯冲反向驱动高压变质岩折返:来自猫耳山大型拆离断层的启示
    李典, 王根厚, 刘正勇, 李鹏胜, 冯翼鹏, 唐宇, 李超, 李阳
    2021, 28(6): 205-226. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.11.12

    摘要 ( 26 )   HTML ( 2 )   PDF(12737KB) ( 41 )  
    大洋岩石圈俯冲增生过程中可能伴随着复杂的深部板片运动过程。高压变质岩无疑是记录这些深部过程的良好载体。最近的研究提出,在特定情况下,双向俯冲中占主导的俯冲板块拖曳另一侧板块发生反向运动,从而短板片可能被另一侧长板片拖出。该研究提示我们关注俯冲增生过程中这种可能的“不正常”的板片运动方式,从而客观而全面地剖析碰撞造山带。现有高压变质岩折返模式中,除了俯冲隧道流模式,其余模式均强调单次快速折返。然而,俯冲反向运动导致的折返过程有所不同:对单个高压变质岩来说仍是快速折返,但是对整体高压变质岩带来说,整个俯冲反向期间必然都存在高压变质岩折返,从而形成较长的折返过程持续时间。对上地壳层次的折返相关构造变形的研究有助于揭示上述过程。
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    利用分布式光纤声传感设备开展青藏高原易贡湖浅层结构探测
    张衡, 徐团伟, 裴顺平, 赵俊猛
    2021, 28(6): 227-234. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.11.10

    摘要 ( 13 )   HTML ( 1 )   PDF(3160KB) ( 10 )  
    地震数据是利用地震学方法探测地下结构的基础条件,然而传统地震仪器难以获得极端环境地区(水下、高原等)的长时间、高密度连续数据。较之国际仪器厂商,国内的DAS研制相对较晚。自2016年起,国产DAS逐步应用于石油测井和城市区域地下结构探测,而运用在极端环境下的探测工作尚未见报道。中国科学院半导体研究所与青藏高原研究所经过多年合作研究,于2021年4月将自主研发的DAS系统首次应用于青藏高原的野外数据采集。本次试验同时记录了地面和水下的连续背景噪声和重锤数据。该研究利用背景噪声成像技术,获得了西藏易贡湖地区地表70 m以内的横波速度结构。本次研究为极端环境下的低成本、高密度数据采集和地下结构探测提供了理论和试验依据。
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    准噶尔盆地基底构造
    Xiaojun WANG, Yong SONG, Baoli BIAN, Junmeng ZHAO, Heng ZHANG, Maodu YAN, Shunping PEI, Qiang XU, Shuaijun WANG, Hongbing LIU, Changhui JU
    2021, 28(6): 235-255. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.11.13

    摘要 ( 34 )   HTML ( 2 )   PDF(3904KB) ( 96 )  
    我们已完成了穿越准噶尔盆地及其周边地区的I-I、II-II、III-III、IV-IV和额敏—哈密剖面5条综合地球物理剖面。通过综合研究,初步了解准噶尔盆地及邻近地区的地球动力学问题:准噶尔盆地基底由北部的乌伦古地体和南部的玛纳斯地体组成。两者的分界为西西北方向的滴水泉—三个泉缝合线。其西部与北东向Dalbutte缝合带相连,东部与北西向的Cranamary缝合带相连。准噶尔盆地北部的乌伦古地体基底为双层构造,上层为泥盆系和下石炭统组成的褶皱基底,大致表现为北厚(3~5 km)、南薄(1~2 km)。缝合线以南的玛纳斯地体为单层基底,即新元古代结晶基底。准噶尔盆地地壳厚度为44~52 km,北薄南厚。周边山区地壳厚度高于盆地地区。盆地及邻近地区地壳分为上、中、下层,并且中地壳一般较薄。盆地地区的地壳存在多条深断裂。南北方向发育了6条主要深断裂,分别为红车、德伦山、石溪、呼图壁、彩南和阜康。这些断层倾角较大,向上延伸至上地壳下部,向下切入地壳基底界面。壳内水平构造和构造面无明显垂向断层,似有“开放断层”特征。这些断层是上地幔物质挤入地壳的良好通道。此外,该地区还有两条主要的横向深断层。一是北西西走向的滴水泉—三个泉深断裂,它向南倾斜,具有逆断层性质,可能会破坏滴水泉—三个泉缝合带。另一条是近东西向的昌吉—玛纳斯深断裂,向南倾斜,主要发育在中下地壳,具有逆断层性质。这些深断裂对盆地构造发育具有一定的控制作用。准噶尔盆地西部的莫霍面基本连续地延伸到了天山的莫霍面,并且后者的莫霍面深度明显大于前者。但是,盆地东部的莫霍面与博格达山脉的莫霍面并不连续。前者以叠加关系延伸到后者之下,表明盆地东部的地壳向博格达山脉俯冲。这有助于解释天山东部构造活动相对减弱而博格达山脉向北推高的构造地貌现象。周边准噶尔盆地具有挤压盆地-山地构造耦合格局,尤其是南部边界东部博格达—准东盆地的山地-盆地构造耦合。现在将准噶尔盆地与吐哈盆地分开的博格达山脉是年轻的、仍在上升的山脉。博格达山的隆升是印支运动以来多次推覆造山运动的反映,其现貌是新近纪以来新构造运动的结果。准噶尔盆地盖层发育经历了3个阶段:与天山和松潘—甘孜造山带形成有关的二叠纪—三叠纪前陆盆地阶段,区域压缩较弱的侏罗纪—早始新世陆内坳陷阶段,以及新近纪晚期以来与天山抬升有关的活化前陆盆地阶段。
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    非主题来稿选登
    国土空间类型划分与主要特征分析
    武强, 崔芳鹏, 熊晨, 黄银洲, 孙晨
    2021, 28(6): 256-262. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.7.7

    摘要 ( 16 )   HTML ( 1 )   PDF(935KB) ( 68 )  
    国土空间类型的综合划分是其后续规划、开发利用与保护的基石。首先,基于现有国土空间的主要类型及其深入划分的现实需求,选取空间维度、空间性质、使用用途、矿产资源价值/矿业空间规模和地下工程/空间规模作为文中对国土空间类型进行进一步划分的主要依据;其次,基于上述主要依据提出了较为完善的国土空间类型划分方案与体系,其涵盖了包括二维平面视角和三维立体视角的29类和45亚类陆域和海域国土空间;最后,简要分析了以上提出的不同类型国土空间的主要特征和规划开发要点,为其实现良性四维规划开发利用与保护提供了重要依据。
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    地震机理的地球系统科学研究及预测实践
    曾佐勋, 陈志耕, 鲁成东, 杨屿, 陈康力, 向世民, 代青沁, 张骏, 邓延廷, 付燕, 杜秋姣, 刘立林, 杨巍然
    2021, 28(6): 263-282. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.9.5

    摘要 ( 28 )   HTML ( 2 )   PDF(5449KB) ( 57 )  
    本文提出了一个新的地震机理模型:高温高压高导低速流变体震源腔(简称震源腔)与闭锁断层组合模型。高温高压下的软流圈物质在复杂相变空间中,受到温度场中的异重流作用和受迫振动作用而形成深源震源腔。随着软流圈物质上涌, 幔汁在温度差和压力差驱使下,涌入地壳中的物理空间,形成浅源地震震源腔。由于温度升高使得腔体内岩石部分熔融或全部熔融,释放出大量气液流体,拓展腔体空间范围,同时提升腔体内压。当腔体内部有效压力(即内压与上覆地壳压力之差)达到腔体边缘或者上方与脆性活动断层交会部位的岩石破坏强度时,震源腔便进入临界状态。当软流圈物质上涌继续向腔体内供能,或者由于星体连线在震源区造成触发作用,便引起震源腔的隐蔽爆炸,即隐爆,释放腔体内部积累的能量,同时释放区域构造应力场作用于闭锁断层积累的应变能。 腔体隐爆释放能量与腔体规模正相关。闭锁断层释放应变能与闭锁断层规模、闭锁区大小以及区域构造应力场强度相关。震源腔与脆性活动断层交会部位,是潜在震源位置。多年观测资料表明,震源腔从进入临界状态到隐爆,一般经历1~13天,平均7天。长期观测表明,潜在震中区在震前经常出现干旱、气温升高、海温升高、大量水汽释放等异常现象。通过超低频地震仪监测、重力波作用于水汽形成的地震云的观测、次声波的监测、卫星重力异常反映的高程面垂向震荡监测、以及地基卫星导航系统地面升降监测等,都显示出震源腔进入临界状态后的胀缩震荡引起震中及其外围地面的垂向振动。文中还给出了震源腔体隐爆遗迹的直接证据。
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    滑坡对降雨响应的多指标监测及综合预警探析:以赣南罗坳滑坡为例
    李高, 谭建民, 王世梅, 林旭, 陈勇, 王力, 郭飞
    2021, 28(6): 283-294. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.7.17

    摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(3304KB) ( 27 )  
    降雨量和位移是当前降雨型滑坡监测预警最常用的指标。然而,降雨量和位移监测结果只能反映降雨作用下滑坡的变形情况,不能揭示滑坡内在物理力学性状对降雨的响应。因此,除降雨量和位移监测之外,建立包括体积含水率、基质吸力等反映滑坡动态演化过程的关键指标监测体系必将成为今后更真实地把握滑坡内在演化趋势、更准确地建立滑坡综合预警判据的最有效手段。笔者对赣南地区典型降雨型滑坡进行了多指标监测及综合预警示范研究。结果表明:(1)在降雨条件下滑坡土体内部体积含水率、基质吸力和温度等多指标均产生有规律的动态响应;(2)随着降雨的持续,滑体体积含水率与基质吸力的变化均具有显著的滞后现象;(3)体积含水率和基质吸力变化速率与滑体位移具有显著的正相关性;(4)滑体温度分布变化规律受大气温度和体积含水率的共同影响。以实测数据的滑坡稳定性分析为基准,在考虑实际降雨入渗深度与滑坡稳定性的关联度上,建立了包括日降雨量、体积含水率增加速率、基质吸力减小速率以及位移速度多元指标预警方法体系,提出了基于关键指标综合预警体系及确定方法,旨在为降雨滑坡准确预警提供新模式。
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    华北克拉通东南缘1.90~1.80 Ga陆-陆碰撞作用:来自胶北地体花岗-绿岩带的证据
    石康兴, 王长明, 杜斌, 陈奇, 祝佳萱, 饶世成, 段泓羽
    2021, 28(6): 295-317. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.59

    摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(7105KB) ( 86 )  
    胶北地体位于华北克拉通东南缘,其太古宙-古元古代的岩石组合包括斜长角闪岩、TTG片麻岩、花岗闪长岩、片岩和表壳岩等,显示出典型的花岗-绿岩带岩石系列特征,这一岩石系列对了解华北克拉通前寒武纪构造演化以及微陆块碰撞拼合过程具有重要的科学研究意义。本文通过详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析显示,胶北地体古元古代斜长角闪岩原岩、TTG片麻岩原岩和花岗闪长岩的结晶年龄分别为(1 881±18) Ma、(1 852±16) Ma和(1 840±9) Ma,同时记录了(2 332±32) Ma、(2 244±25) Ma、(1 935±21) Ma的继承年龄和(1 796±17) Ma的变质年龄。锆石Lu-Hf同位素结果显示εHf(t)介于-4.7到3.9之间,地壳模式年龄(TDMc)介于2 784~2 289 Ma之间,表明胶北地体古元古代花岗-绿岩带岩石系列的形成在一定程度上受到了大陆地壳的混染作用。胶北地体古元古代斜长角闪岩具有低硅、高铁、轻重稀土元素分异较弱以及无明显Ce、Eu异常的特点,微量元素显示Nb、Ta负异常和Rb、Pb、K正异常的特征,与板内玄武岩的特征一致。TTG片麻岩和花岗闪长岩呈现出轻稀土元素富集型以及无明显Ce异常的特点,微量元素Nb、Ta、Ti、P的负异常和Rb、Pb、Zr、Hf的正异常等特征,与后碰撞花岗岩和板内花岗岩一致。地球化学特征表明:胶北地体古元古代花岗-绿岩带岩石系列的母岩浆是通过玄武质熔体的部分熔融作用产生的。结合前人研究,本文补充了相关岩石的年龄、同位素和地球化学证据,提出胶北地体存在1.90~1.80 Ga陆-陆碰撞作用,对理解华北克拉通古元古代陆-陆碰撞作用具有重要意义。
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    刚果(金)加丹加鲁苏西铜钴矿床S、C、O、Sr同位素特征及矿床成因
    王武名, 盛涛, 王丽娟, 董少波
    2021, 28(6): 318-330. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.7.21

    摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(4074KB) ( 41 )  
    鲁苏西铜钴矿床位于刚果(金)加丹加铜钴矿带,是该区域典型层控铜钴矿床。该矿床的矿石类型依据氧化程度可分为硫化矿和氧化矿。野外地质观察和区域资料分析表明,硫化矿的成矿期可分为成岩早期和造山期,矿石矿物为黄铜矿、斑铜矿、硫铜钴矿和辉铜矿。氧化矿主要为铜钴硫化物在富水表生环境下淋滤而成。矿床的同位素数据分析表明:该矿床成岩期的硫化物为以生物还原作用为主,硫源来自元古宙海水,碳源以海相无机碳为主,放射性锶同位素与基底物质有关;造山期硫化物生成以热化学还原作用为主,成矿流体来自蒸发盐的溶解,硫源来自早期硫化物再活化和蒸发盐溶解,碳氧同位素表明成矿流体与围岩发生了强烈的缓冲反应。综合分析表明,蒸发相的海水为鲁苏西铜钴矿富集和成岩早期成矿提供了有利条件,造山期改造和表生期氧化对矿床品位的富集影响明显。
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    维嘉平顶海山富钴铁锰结壳空间分布特征:基于“蛟龙号”载人潜水器近海底观测资料的分析
    姚会强, 刘永刚, 张伙带, 梁东红, 任江波, 于淼, 邓希光, 何高文
    2021, 28(6): 331-342. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.1.61

    摘要 ( 8 )   HTML ( 1 )   PDF(3487KB) ( 12 )  
    基于对具有高精度水下定位功能的载人潜水器“蛟龙号”近海底观测视像资料数据的分析研究,本文首次报道了维嘉平顶海山山顶平台凸起区域、顶坡过渡带以及斜坡上部地形单元内的富钴结壳分布特征,对我国富钴结壳资源勘查评价具有重要意义。研究表明:(1)不同地形单元发育的富钴结壳具有明显不同的分布特征;(2)山顶平台凸起区发育有连续分布的富钴结壳,可作为我国富钴结壳资源勘查工作的关注区;(3)顶坡过渡带—斜坡上部区域发育有连续分布的富钴结壳,然而往往被白色波纹状沉积物隔成数段;(4)顶坡过渡带钴结核发育较少,与马尔库斯—威克海山群平顶海山存在明显的不同。
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    “亮点论文学术评论”之二