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    “古灾害:沉积、地貌与年代”主题专辑
    “古灾害:沉积、地貌与年代”主题专辑目次
    2021, 28(2): 0-0. 
    摘要 ( 40 )   PDF(308KB) ( 88 )  
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    特约主编致读者
    崔鹏, 刘维明, 王昊
    2021, 28(2): 0-0. 
    摘要 ( 29 )   PDF(181KB) ( 45 )  
    特约主编致读者
    崔鹏刘维明王昊

           21世纪以来,在气候变化、构造活动与人类活动的综合作用下,自然灾害强度和风险明显增大,严重危害人类社会的发展,防灾减灾已成为全人类共同面临的巨大挑战和亟须解决的重大课题。特别是巨型灾害,往往造成严重的生命财产损失,甚至对区域或全国性社会经济系统造成严重冲击。巨灾突发性强,发生频率低,观测数据和历史记录稀缺,形成机理与风险演化规律研究难度大,目前科学认识难以满足巨灾的防灾需求。从地质历史记录中捕捉与重建巨型古灾害事件,分析其时空分布特点,认识其发育机制和风险演化规律,可以有效弥补现有观测数据缺乏的不足,为巨灾风险防范提供科学依据和理论支持。
           目前,古灾害研究在国际上已经取得了长足的进展,发现了众多超出已有认知的极端事件,比如洪峰达到107 m3/s造成全球气候突变的北美大洪水。这些极端事件的发现极大促进了对地球表层动力过程灾害效应的认识。中国地学界非常关注古灾害研究,形成了古灾害研究的科学群体,在该领域取得了一系列成果,也在防灾减灾的实践中发挥了巨大作用。
    为了集中体现我国古灾害的研究成果,《地学前缘》编辑部委托我们邀请从事古灾害研究的专家撰文,汇编成《古灾害:沉积、地貌与年代》专辑,主要介绍我国不同灾种古灾害的沉积和地貌特征、测年方法、区域分布和发育规律等。本专辑共收录18篇文章,分为测年方法、古灾害链、古滑坡、古洪水、古地震和古海洋灾害6个栏目。
           确定古灾害事件的年代是重建灾害演化过程的关键。测年方法栏目共收录2篇文章:赖忠平等综述了灾变过程的年代学研究,围绕不同灾害过程的沉积体系介绍野外采样策略和对应的测年方法;灾变沉积测年的不确定性是制约古灾害事件重建的重要因素,白世彪等提出了提高古滑坡定年精度的途径。巨型灾害具有典型的链生效应。古灾害链栏目共5篇文章,王萍、殷志强和刘维明等分析了雅鲁藏布江中下游、黄河上游以及雅砻江古堰塞事件的发育特征和分布规律以及地貌效应等,范宣梅和陈剑等分别介绍了岷江上游叠溪和金沙江上游特米巨型古堰塞湖。滑坡是山区最为频发的灾害。古滑坡栏目共收录3篇文章,张永双等以青藏高原东缘为例介绍了深切河谷区古滑坡的判识、特征和定年,王玉峰和黄小龙等分别介绍了高速远程滑坡沉积动力学特征和程海断裂的古滑坡分布规律。洪水是对人类影响最广泛的灾害。古洪水栏目共收录4篇文章,王昊和郭永强等的综述文章分别介绍了高能(溃决)洪水的沉积特征和高山峡谷区古洪水的重建方法,朱诚等系统研究了成都平原一处典型文化遗址古洪水沉积的时代和成因,苏怀等以金沙江2018年白格洪水为例总结了现代溃决洪水的沉积特征。地震破坏力极大,往往造成毁灭性灾害。古地震栏目共收录2篇文章,刘静等介绍了古地震学的研究历史、前沿和发展趋势,李德文等总结了湖泊沉积古地震研究的主要进展、存在的问题和解决途径。我国海洋开发对古海洋研究提出了新的需求。古海洋灾害栏目共收录2篇文章:杨文卿等重建了南海1076年的古海啸事件,分析了其对沿海岛屿的社会经济影响;孙启良等分析了南海北部海底滑坡的特征,进行了灾害评估,指出了海底滑坡的成因机制和潜在海底滑坡的识别方法。
           最后,希望更多的科学家能够关注古灾害研究,并把古灾害研究与现代灾害研究紧密结合,不断深化灾害形成与风险演化机理探索,服务巨灾风险防范。
           值此古灾害专辑付梓之际,谨向各位作者和评审专家为本专辑做出的科学贡献,以及《地学前缘》编辑部的精心把关表示衷心感谢!
           文中全球尺度的海底地形数据由GEBCO(www.gebco.net)提供,在此一并致谢。
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    测年方法
    山地灾害沉积物的测年综述
    赖忠平, 杨安娜, 丛禄, 刘维明, 王昊
    2021, 28(2): 1-18. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.7

    摘要 ( 38 )   PDF(5741KB) ( 80 )  
    山地灾害事件发生的年代是理解其发育机制并作出预测的基础。在长时间尺度上,常用的测年方法有光释光、14C、宇宙成因核素和火山灰测年等,其中的关键是能否在剖面中寻找到合适的测年物质。短时间尺度的测年方法以树轮为主,辅以地衣测年。在山地灾害中,不仅灾害沉积本身,其相关沉积物对事件年代也具有指示意义。在实际应用中,根据测年材料的可获性来选择合适的测年方法,最好能结合多种方法对整个灾害沉积体系进行交叉测年,以增强结果的可靠性。野外采样既要满足灾害研究的需要,又要满足年代学的要求。因此建议在野外采样时,灾害和年代学研究人员共同现场讨论以确定最佳采样策略。随着山地灾害得到越来越多的关注,人们认识到仅依据测量记录和历史记录很难具备足够的数据来评估其频率和强度变化,因而,古灾害事件的测年必将得到越来越多的应用。
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    古滑坡测年方法与定年精度的提高途径
    白世彪, 崔鹏, 葛永刚, 王昊
    2021, 28(2): 19-34. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.14

    摘要 ( 30 )   PDF(1882KB) ( 75 )  
    明确滑坡每次活动准确的年代对于揭示一个地区滑坡在时间上的活动规律,进而评价该地区的滑坡灾害风险至关重要。本文对宇宙成因核素(TCN)、光释光(OSL)和14C等古滑坡测年方法研究的现状和成果进行了总结,简要介绍了不同的古滑坡测年方法,重点阐释了滑坡体、次生沉积物、滑动面、滑坡塘、滑坡后壁、滑床以及滑坡伴生堰塞湖等不同的地貌部位和测年介质以及选择不同古滑坡测年方法的局限性与使用条件,并根据目前古滑坡测年存在的问题和难点,探讨了提高古滑坡定年精度的途径。

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    古灾害链
    雅鲁藏布江流域古堰塞湖群的发育及其地质意义初探
    王萍, 王慧颖, 胡钢, 覃金堂, 李翠平
    2021, 28(2): 35-45. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.18

    摘要 ( 20 )   PDF(13310KB) ( 249 )  
    展布于青藏高原东南部的雅鲁藏布江流域河谷中广泛分布有古堰塞湖沉积,古堰塞湖发育与构造活动、气候变化和地表过程等因素关系密切。在广泛地质调查的基础上,识别出雅鲁藏布江流域的十余个古堰塞湖,通过对其开展沉积学、地貌学和年代学工作,结合前人工作结果,初步建立了古堰塞湖群的地层年代框架。地表残留的古堰塞湖沉积多集中于末次冰期冰盛期和全新世早期,持续时间可达千年—万年。对大竹卡古湖、格嘎古湖和易贡湖的研究结果进行了介绍,归纳出古堰塞湖群发育的基本特征,初步讨论了构造、气候和侵蚀相互作用下古堰塞湖研究的意义、存在的问题以及研究的方向。提出末次冰期以来的冰川(泥石流)堵江堰塞溃决洪水所构建的极端气候灾害事件,对雅鲁藏布江河谷地貌和古地理环境等有重要影响。
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    青藏高原东北缘黄河上游滑坡与堰塞湖研究进展
    殷志强, 魏刚, 秦小光, 李文娟, 赵无忌
    2021, 28(2): 46-57. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.4

    摘要 ( 17 )   PDF(5777KB) ( 54 )  
    随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家战略,滑坡灾害防治成为迫切需要攻克的基础性问题。另外,黄河上游地区因地形高差大、古地震及强降雨事件频繁,诱发的滑坡及滑坡堰塞湖数量多、分布广、危害重,是近年来滑坡发育和演化机制以及滑坡堰塞湖溃决效应研究的热点。本文在综合整理该地区已有研究工作的基础上,结合笔者研究团队近20年来所获得的滑坡调查评价、测试分析和防灾减灾研究成果,系统归纳了黄河上游地区滑坡调查与风险评价、滑坡时空展布规律及主控因素研究、典型滑坡堰塞湖的续存时长及溃决危害、古滑坡堆积体开发利用及防灾减灾等方面的研究进展和成果,提出了未来在该地区研究古滑坡、堰塞湖沉积与河流阶地以及堰塞湖溃决效应等应关注的4个科学问题。研究结果对于揭示黄河上游地质历史时期滑坡发育和堰塞湖形成的主控因素,探讨滑坡发育的动力机制对地震和降雨的响应过程,拓展第四纪地质学在古滑坡形成演变方面的应用研究等具有重要参考价值。
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    雅砻江流域河道高程剖面上的堰塞坝印记
    刘维明, 周丽琴, 陈晓清, 周震, Wolfgang SCHWANGHART, 胡旭东, 李雪梅, 张小刚
    2021, 28(2): 58-70. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.1

    摘要 ( 15 )   PDF(10539KB) ( 126 )  
    堰塞坝会对山区河流的纵剖面产生强烈扰动,在某些情况下,堰塞坝造成的河流纵剖面变陡很容易与构造作用下基准面下降的迁移裂点混淆。然而,在何种程度下堰塞坝会影响基于地貌测量的构造分析还没有系统的研究。因此本文选取青藏高原东缘的雅砻江流域为研究对象,利用遥感影像解译,结合数字高程模型(DEM),来研究堰塞坝对河流纵剖面的影响。通过遥感影像解译和部分野外判识,在雅砻江流域共发现了34个堰塞坝;同时利用TopoToolbox工具包,选用30 m SRTM DEM提取了雅砻江流域河流纵剖面、河流裂点、河流陡峭指数等地貌参数。分析结果表明,有18个堰塞坝与河流裂点在空间上重叠,其中有8个堰塞坝形成高差>100 m的裂点,对河流纵剖面有显著的影响,并发现滑坡坝比泥石流坝对河流纵剖面的影响更大。进一步分析雅砻江主干流及其支流力丘河,发现堰塞坝所在的河段河流陡峭指数相对较大;在排除岩性和断层活动的影响后,发现堰塞作用也能够解释河流裂点的成因。本研究结果指示,在利用DEMs来提取和分析区域构造信息时,必须考虑由堰塞坝引起的河流裂点的影响。
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    岷江上游叠溪古滑坡坝堰塞湖研究进展
    范宣梅, 戴岚欣, 钟育瑾, 李婧娟, 王兰生
    2021, 28(2): 71-84. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.2

    摘要 ( 33 )   PDF(15493KB) ( 46 )  
    四川岷江上游叠溪发育有一套厚度超过200 m、保存较为完整的湖相沉积,被定名为叠溪古堰塞湖相沉积,其形成于距今30 ka前,存活了约15 ka,因此记录了青藏高原东缘晚更新世—全新世(包括末次冰期)的重大地质与环境事件。现有研究初步揭示了古堰塞的沉积特征,但对叠溪古滑坡及古堰塞湖形成与演化的系统研究还十分不足。本文通过详细的野外调查,结合现代遥感测绘技术(无人机载LiDAR),构建叠溪古滑坡的三维地质模型,研究了其地质与地貌特征。同时,采用高密度电阻率法ERT,在滑坡体上布设2条长870 m和990 m的测线,探明了滑坡体内部结构特征。通过古堰塞湖相沉积露头和钻孔的调查,结合激光粒度测试,重建了古堰塞湖的范围、规模与沉积特征。在此基础上,通过对古湖相沉积坡面上多级阶地的分析,初步探讨了古堰塞湖的消亡及其对下游史前古聚落变迁的影响。研究结果表明,叠溪古滑坡不仅完全堵塞岷江而且还堵塞了对岸支沟,堆积体方量达到(1 400~2 000)×106 m3。古堰塞湖在滑坡坝后向上游延伸26 km,所形成的最大湖面覆盖面积约21.4 km2,库容蓄水量约1 670×106 m3。叠溪古滑坡堰塞湖在岷江上游形成了陡峭的河道裂点(Knickpoint),对山区河道与地貌演化具有长期影响。
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    金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化
    陈剑, 崔之久, 陈瑞琛, 郑欣欣
    2021, 28(2): 85-93. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.9

    摘要 ( 23 )   PDF(8065KB) ( 57 )  
    金沙江上游巴塘—中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野外调查的基础上,结合遥感影像解译和年代学测试,对特米古滑坡堰塞湖的地貌和沉积特征进行了详细研究,并对其形成与演化过程进行了分析。研究结果表明,特米古滑坡堰塞湖很可能是由该地区的古地震活动触发大型滑坡并堵塞金沙江形成的,最大湖面面积约为1.42×107 m2,库容蓄水量约为1.46×109 m3。该古堰塞湖的形成时间约为1.8 ka BP,其溃决消亡的时间约为1.4 ka BP,溃决洪峰流量约为55 858 m3/s,该滑坡堰塞湖持续稳定了约400年的时间。
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    古滑坡
    青藏高原东缘深切河谷区古滑坡:判识、特征、时代与演化
    张永双, 刘筱怡, 吴瑞安, 郭长宝, 任三绍
    2021, 28(2): 94-105. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.10

    摘要 ( 23 )   PDF(7087KB) ( 89 )  
    青藏高原东缘是全球古滑坡最发育的地区之一。基于大量地面调查、遥感解译和年龄测试资料,总结了青藏高原东缘深切河谷区古滑坡的判识方法、主要发育特征、形成时代和分布规律。结果表明,古滑坡具有规模巨大、高位起动、物质组成和结构复杂等特征,其空间分布与地形地貌、岩性组合和活动构造等因素关系密切。古滑坡在区域上受气候变化影响较明显,一般形成于河流强烈下切阶段,与河流阶地具有较好的对应关系,多数已发现的古滑坡与T2阶地时代相当,时间跨度为40~10 ka,集中分布于30~20 ka。构造活动和地震造成古滑坡在不同区段的分布具有差异性,一般在活动断裂带附近密集发育,现今发现的古滑坡多为这种成因。这些认识对于科学认知古滑坡的形成演化过程和未来巨灾风险预测具有重要的指导作用。
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    青藏高原古高速远程滑坡沉积学特征研究
    王玉峰, 程谦恭, 林棋文, 李坤, 史安文
    2021, 28(2): 106-124. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.12

    摘要 ( 9 )   PDF(20777KB) ( 40 )  
    高速远程滑坡运动学机理是国际工程地质领域亟待解决的重大前沿性关键科学问题。为探索高速远程滑坡的运动学机理,以青藏高原不同构造背景下的三大高速远程滑坡为研究对象,通过现场工程地质调查与分析,详细探讨了滑坡运动路径上所揭露出的各种表面与剖面沉积学特征,结果显示:(1)沿滑坡运动路径上依次可见大型堆积平台、纵向脊、横向脊、堆积丘等表面沉积学地貌的规律性分布,根据各类地貌的空间分布特征,可将滑坡区自后向前划分为源区、流通区和堆积区;(2)剖面上则可见反粒序堆积结构的展布,自上而下依次可划分为硬壳层、主体层和基底层,在硬壳层和主体层中可见层序保留、拼贴构造等低扰动性沉积学特征分布,在基底层中则可见其与下伏原沟谷堆积层强相互作用形成的底辟构造、小型褶皱等剖面沉积学特征分布。基于高速远程滑坡运动路径上各类表面和剖面沉积学地貌的空间展布特征,初步提出青藏高原关键地带高速远程滑坡的运动与停积就位机制,即滑体自源区失稳后主体表现为一种快速的低扰动性的整体性剪切运动过程,其流通区以快速拉张运动为主,堆积区则以快速推挤运动为主;当滑体下伏层中含水量较高时,伴随着滑体底部摩阻力的迅速降低,滑体表现出明显的侧限扩离运动。
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    滇西北程海断裂带主要古地震滑坡及其分布特征的构造解释
    黄小龙, 吴中海, 刘锋, 田婷婷, 黄小巾, 张铎
    2021, 28(2): 125-139. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.11

    摘要 ( 14 )   PDF(19274KB) ( 289 )  
    位于红河断裂带西北端,滇西北断陷带东侧的程海断裂带第四纪活动显著,沿断裂盆山地貌与高山峡谷地貌发育,地质灾害频发。综合利用目视解译与野外调查,对程海断裂带沿线滑坡调查发现,沿程海断裂带共发育各类滑坡940余个,含巨型滑坡61个、大型滑坡125个、中型滑坡316个、小型滑坡438个。这其中有32个巨型滑坡、61个大型滑坡分布在程海断裂带下盘,距断裂约5 km范围内的断层崖和断层三角面上。它们往往具有规模大、滑动距离远、有高速远程碎屑流为主要特征的动力学特性,属于程海断裂带上地震活动触发的古地震滑坡。对区内主要古地震滑坡的调查发现,大型特别是巨型古地震滑坡,主要集中分布在金官和程海盆地东侧,期纳盆地南部金沙江与程海断裂带交汇处,以及弥渡盆地西部。并且在垂向活动速率最大的程海断裂带北端最为发育,明显受程海断裂带不同段落活动的控制。结合程海断裂带晚新生代活动及青藏高原东南缘地壳变形特征的分析显示,程海断裂带端部更为强烈的活动性、更为频发的地震以及更多的古地震滑坡,是在川滇内弧带顺时针旋转及南汀河断裂、畹町断裂与理塘断裂的走滑拉分共同作用下,滇西北地区发生顺时针旋转变形作用的结果。
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    高能洪水沉积研究综述
    王昊, 崔鹏, Paul A.CARLING
    2021, 28(2): 140-167. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.17

    摘要 ( 35 )   PDF(15095KB) ( 50 )  
    第四纪巨型堰塞湖溃决产生的高能洪水是地球及其他星球上已知规模最大的陆地淡水事件。越来越多的研究证明高能洪水事件具有普遍性,广泛发育于欧亚大陆、北美洲和南美洲等地区。研究者发现不同地区高能洪水事件的沉积特征具有一定的共性,但其典型沉积序列却依然缺失。本文首先回顾了全球已报道高能洪水案例并介绍了高能洪水的定义,总结了高能洪水沉积的特征与地层层序,归纳了其典型沉积序列及其标志性特性。同时,沉积证据是高能洪水的唯一记录,本文通过沉积层序的解读以期重建单次或多次高能洪水的流量过程、水动力条件和物质输送方式。典型高能洪水沉积物多呈块状构造,席状展布,缺乏黏土和粉砂粒级,发育层合并现象、“漂浮”碎屑、内碎屑、脱水构造和同生变形构造。高能洪水典型沉积序列由下往上包括底部粗粒平行、大型斜坡沉积、水平纹层、波纹和砂沙垄交错层理、粉砂层和顶部泥石流沉积。该沉积序列由高浓度悬浮质的快速沉积主导,可对应于单次的水流增强与减弱;从洪水过程曲线的时间尺度理解,其代表了洪水的涨水和消落过程,其间伴随着水流的周期性强烈脉动。最后,简单介绍了我国已发现的高能洪水事件,展望了我国的高能洪水研究。
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    古洪水
    高山峡谷区古洪水事件重建研究进展
    郭永强, 葛永刚, 陈晓清, 刘维明, 毛沛妮, 刘涛
    2021, 28(2): 168-180. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.13

    摘要 ( 20 )   PDF(9009KB) ( 32 )  
    古洪水事件重建是地貌学与环境变化领域的前沿性课题之一。高山峡谷基岩河段是古洪水重建的理想场所,通过系统梳理国内外文献,评述古洪水事件重建研究进展,认为识别古水位标志(palaeo-stage indicators)、系统建立流域尺度洪水综合地貌证据是古洪水重建的前提和基础。而不同类型的古洪水地貌证据中,古洪水滞流沉积物(slackwater deposits,SWD)是最完整的具有确切水位标志指示意义的高水位悬移质沉积物,而其他边滩坝体(bars)是指示洪水路径和水动力条件的低水位标志沉积物。基于这些洪水地貌证据与水位标志物指示,采用多种水力学模型重建古洪水规模。同时采用多种测年方法相互验证建立可靠完整的古洪水事件年代序列。从点到面建立古洪水事件数据库,提出不同成因类型古洪水事件的时空模式,系统揭示特大洪水发生规律及其演化趋势。其中,青藏高原周缘灾难性古洪水事件在形成年代、地貌证据和水文模拟等方面具有鲜明的时空特征与地貌效应,这些对认识全球末次冰期巨型洪水事件具有重要意义。在特定的时空尺度范围内评估极端洪水事件的地表过程与地貌效应,甚至大陆尺度灾难性古洪水研究已经拓展到行星尺度洪水地貌。此外,高山峡谷现代大洪水地貌原型观测对理解古洪水水文过程机制等具有重要的参考价值。
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    成都平原马街遗址古洪水事件遗存考古发现与研究
    朱诚, 徐佳佳, 黄明, 杨占风, 张娜, 江章华, 白铁勇, 陆福志
    2021, 28(2): 181-201. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.5

    摘要 ( 11 )   PDF(12410KB) ( 215 )  
    2014年5月,对四川成都郫县马街遗址古洪水事件做了调查,该遗址经度为103°55′39″E,纬度为30°53′37.1″N,遗址海拔为黄海高程499.758 m,遗址的2014CPMT1-T2探方中有古代生长在地下的树根1处、冲刷带来的独木舟1处、古树干9处。经光学方法鉴定,其中的古树根和古树木主要是秋枫树(Bischafia javanica)。这些木质沉积物平面倾向大都沿NW-NE-SW平面沉积,反映出这些沉积物被水流冲来的方向主要是郫县西北都江堰地区。测得T1-T2探方树干2、3、5和木椽9这4个AMS 14C年代数据年龄为(2 420±70)~(2 566±78)a BP,由于都江堰是战国时期太守李冰于公元前256年率众修建,从马街遗址T1-T2探方出土的古洪水木质沉积物年代分析看,其应是公元前405年—公元前551年都江堰工程尚未开始前的周代(公元前1122年—公元前256年)由古岷江洪水从北向南冲刷到此沉积所致。整个剖面锆石形态鉴定分析结果表明,随着深度的不同,其形态组成有所差异,尤其在约2.6~2.4 ka BP时段的锆石微形态组合中,浑圆柱状比例较大,而四方双锥所占比例略小,表明这段时期可能经历了洪水事件,其大量浑圆状锆石是经过长距离搬运到此的沉积物证据。
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    金沙江“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用和沉积特征
    苏怀, 史正涛, 董铭, 叶燎原, 叶蕾
    2021, 28(2): 202-210. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.19

    摘要 ( 8 )   PDF(14407KB) ( 28 )  
    古堰塞湖溃决洪水事件的重建是当前地学研究的热点问题之一,寻找足够的可参考的现代溃决洪水事件案例是顺利开展这项工作的基础。2018年11月13日发生在金沙江干流的白格堰塞湖超万年一遇的溃决洪水事件(学术界称之为“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件)就是一个难得的样本。这次溃决事件发生在枯水期,洪峰完全由溃决洪水产生,没有叠加其他来源,对评估流域地貌和沉积体系对堰塞溃决事件的响应有很好的参考价值。本文以溃决洪水事件受灾最为严重的奔子栏—石鼓段为研究区,通过详细的野外调查和初步的水力学估算发现“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用主要表现为洪水淹没区的岸坡塌岸和沉积物堆积,未发现明显的基岩侵蚀。沉积物主要由分选良好的具水平纹层的砂组成。受金沙江较低的河床比降影响,洪水产生的基底剪切应力较弱在27~142 N/m2,不能悬浮和搬运直径5 cm以上的砾石,也不能产生明显的磨蚀和冲(撞)击作用。在发生塌岸的部分段落,洪水沉积物中有砾石坠入,甚至会出现类似浊流沉积的层序。这些现象的发现对深入理解堰塞湖溃决洪水的复杂地貌过程和沉积特征有重要参考意义。
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    古地震
    古地震学:活动断裂强震复发规律的研究
    刘静, 袁兆德, 徐岳仁, 邵延秀, 王鹏, 徐晶, 林舟, 韩龙飞
    2021, 28(2): 211-231. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.8

    摘要 ( 33 )   PDF(5122KB) ( 60 )  
    古地震学是活动构造学、地震地质学和构造地貌学相结合的一个分支学科,它以野外工作为基础,以史前地震的发生位置、时间及震级为研究目标,其核心是古地震事件变形的地层和地貌证据。古地震学通过运用沉积地层学、地貌学和构造地质学等研究中常用的方法和手段来识别第四纪沉积中保存的史前强震的证据并对其进行准确年代测定,弥补了历史地震和仪器记录短而大地震原地复发间隔长的局限,获得活动断裂上多次强震的时空重复特征,为评估未来地震发生概率提供基础数据。本文对古地震学的历史、研究前沿和发展趋势进行综述。首先介绍了古地震学的定义、世界和中国古地震研究的发展历史和古地震研究中的基本研究方法,重点对古地震研究的最新进展和前沿领域,如古地震探槽方法的更新、古地震事件识别证据的分级和不确定性量化评估、古地震数据对地震复发间隔和同震位移的重复规律等理论认识的贡献以及基于震害效应的古地震研究等方面的重要研究成果进行了回顾,最后对古地震研究的未来发展趋势进行了展望,认为未来古地震研究中应加强地震事件识别证据的不确定性量化方法应用,在新的测年方法上开展探索,尝试和完善虚拟现实场景下的古地震研究。在中国,尤其像华北这样历史地震文献资料较为丰富的地区,历史地震震害记录与古地震探槽开挖的结合可以拓展震例研究的丰富程度,拓宽研究思路和方法,促进对难点地区活动断裂的古地震和区域地震危险性评价工作。
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    湖泊沉积对地震动的响应特征与古地震序列重建
    李德文, 李林林, 马保起, 张健
    2021, 28(2): 232-245. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.15

    摘要 ( 19 )   PDF(2345KB) ( 55 )  
    湖泊沉积因其对地震动的敏感而被认为是“天然地震仪”,湖泊沉积古地震研究有机会重建长时间尺度的地震(动)序列,对认识区域发震孕震环境和地震复发规律具有潜在优势,是当前古地震学研究的重要方向之一。本文旨在总结现今湖泊沉积古地震研究的主要进展、存在的问题和未来展望。首先通过与传统古地震研究关注的记录对比,扼要介绍了湖泊沉积地震动记录在形成和保存潜力、空间分布以及感应能力等方面的相对优势。然后从过程角度总结了湖泊沉积对地震动响应的主要机制,着重剖析了液化、流化和沉积物再悬浮等不同机制在控制因素、过程特点、响应阈值等方面的异同。再结合湖泊沉积对地震动响应的过程特点和研究现状,总结了不同类型的湖泊沉积地震动记录,对比分析了变形构造、块体运动堆积、浊流堆积和再悬浮沉积等4种类型记录的沉积学和动力学特征;对不同类型记录的古地震学含义和研究手段进行了梳理。再总结了地球物理勘探、结构构造和理化代理指标等现阶段流行的方法在不同尺度湖泊沉积古地震识别和古地震序列重建中的适用性和局限性,后者主要缘于湖泊沉积系统本身的复杂性和外部扰动过程的多样性。最后指出,当前湖泊沉积古地震研究面临的主要问题是缺乏普适性的响应模式、判别依据和甄别准则;今后工作应致力于对湖泊沉积地震动响应过程的深入理解,积极引进数字或试验模拟等理论工具与方法,从二维观察扩展到三维重建;数据解释力求宏观结合微观,由单一指标转向综合性组合式指标,为最终建立普适性的诊断指标和判别依据服务。
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    古海洋灾害
    南海古海啸重建与海啸沉积研究进展
    杨文卿, 谢周清, 孙立广
    2021, 28(2): 246-257. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.6

    摘要 ( 19 )   PDF(4081KB) ( 37 )  
    中国东海、南海等近海临近琉球海沟、马尼拉海沟等俯冲带,地震频发。过去的海啸研究主要关注历史文献分析、海啸数值模拟等,据此评估中国近岸海啸灾害的历史和风险。历史时期是否引发了海啸,特别是具有特大致灾风险的大海啸记录,目前还不明确。近年来,本课题组通过对海岛、海洋沉积和海岸带及其岛屿的沉积过程、海啸遗迹和历史记录研究,阐述了确定古海啸的系列研究方法。首先通过对南海西沙群岛东岛湖泊沉积序列、大量砗磲和珊瑚块在海岛分布的特征分析,识别出距今千年的一次海啸事件。以此为标志,根据湖泊沉积结构作为识别海岛海啸沉积的特征。同时提出了确定海岛海啸发生时代的样品采集和定年方法,其中包括根据事件沉积层顶部和底部植物残体14C年龄定年和历史文献记录的印证。首次确定在过去1 300年中,南海发生过一次海啸,其发生时间为公元1076年。为了寻找更古老的海啸记录,结合对东海闽浙沿岸过去两千年海洋泥质沉积的分析,发现南海海啸在沉积序列中留下记录,但除此之外沉积记录中并无更强的扰动,因此东海在过去两千年中受到海啸的影响较小。1076年的海啸同时冲击了南海沿岸,通过对广东南澳岛考察发现,岛屿东南海岸保存着距今约1 000年的海啸沉积层,其中夹杂着宋代陶器瓷器残片。对遗迹数量变化的分析显示,岛上的文化受海啸破坏出现了长达500年的文化中断,直至明代中后期设镇之后才逐渐恢复。根据海啸层植物残体、贝壳14C测年、覆盖海啸层的海砂光释光定年以及瓷器碎片的年代鉴定了海啸的发生时代,并据此提出了海岸带古海啸沉积的定年方法。此外,不同环境下海啸沉积的特征也存在较大区别,需要结合地形、沉积物来源以及地球化学特征等多种指标进行识别。有迹象表明海南岛东侧海岸带有海啸破坏的明显证据,需要进行深入的研究。
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    南海北部海底滑坡的特征、灾害评估和研究展望
    孙启良, 解习农, 吴时国
    2021, 28(2): 258-270. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.3

    摘要 ( 20 )   PDF(15060KB) ( 108 )  
    海底滑坡及其触发的海啸是海洋地质灾害的重要组成部分。随着海洋工程设施及沿海地区人口及经济的快速增长,海洋地质灾害研究和评估变得越来越重要和紧迫。根据高精度地球物理资料(地震和多波束),在南海北部主要含油气盆地(珠江口盆地和琼东南盆地)中发现大量的海底滑坡。这些海底滑坡形成于上新世至第四纪,它们多以杂乱或空白的地震反射为特征,部分海底滑坡含有大量滑塌块体;这些海底滑坡的规模从数平方千米至上万平方千米不等。本文梳理了南海北部海底滑坡的特征;并对包括西沙隆起在内的海底滑坡所造成的直接灾害和次生灾害(海啸)进行初步评估;最后,指出了南海北部未来海底滑坡研究中需要解决并有望取得突破的主要科学(海底滑坡的成因机制)和实践(潜在海底滑坡及其触发海啸可能性)问题。
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    非主题来稿选登
    西南印度洋中脊斜向扩张分段特征及构造成因探讨
    张华添, 李江海, 陶春辉
    2021, 28(2): 271-283. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.12.7

    摘要 ( 14 )   PDF(4484KB) ( 24 )  
    斜向扩张是超慢速扩张洋中脊独特的构造特征,其地形分段特征明显区别于经典的快速慢速端元洋中脊模型,是理解超慢速扩张洋中脊地质过程的重要切入点。基于西南印度洋中脊Indomed-Gallieni和Shaka-DuToit段多波束地形数据,分析了不同斜向扩张角度(α)洋中脊的地形分段样式。其中,46.5°~47.5°E(α=5°)、16°~25°E(α=10°)和48.5°~52°E(α=15°)为近正向扩张段,发育雁列式叠置的中央火山脊;47.5°~48.5°E(α=50°)和16°~25°E(α=60°)为斜向扩张段,仅在洋脊段中部形成中央火山脊。利用有限差分+颗粒法(FD+MIC)数值模拟技术研究了洋中脊应变分布特征对不同α值的响应,结合地形分析,认为斜向扩张角度和温度异常分布共同控制了洋中脊地形分段样式。近正向扩张洋中脊(α<20°)在温度异常处形成地壳伸展应变的集中区,有利于岩浆汇聚,发育雁列式叠置的中央火山脊,其位置随温度异常分布的变化而改变;斜向扩张洋中脊(α>20°)地壳伸展应变集中区的位置受斜向扩张几何样式控制,在洋脊段中部发育中央火山脊,对温度异常不敏感,形成位置长期固定的岩浆活动中心。
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    基于岩石圈厚度和地幔横向黏度变化的地幔对流模型重估云南地区剪切波各向异性源的深度
    朱涛, 马小溪
    2021, 28(2): 284-295. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.28

    摘要 ( 5 )   PDF(5658KB) ( 6 )  
    在已有模型的基础上,考虑岩石圈厚度和软流层横向黏度的变化,本文建立了更接近地球实际情形的地幔对流模型,然后重新推测了导致云南地区剪切波各向异性的软流层源的深度。结果表明:岩石圈厚度和软流层横向黏度变化对云南地区的软流层各向异性源的深度及软流层的变形程度和机制具有重要影响;软流层各向异性对云南西南部区域、东部区域北纬26°N以南和四川盆地及其西缘的剪切波分裂具有明显的贡献,它们分别位于90~180、170~330和200~320 km深度;在云南西南部区域和东部区域北纬26°N以南,导致剪切波分裂的软流层可能处于大剪切变形状态,主要受地幔流动方向/流动平面模式控制,而四川盆地及其西缘的则处于小剪切变形状态,主要受应变模式的控制。
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    基于连续消光特征分析的岩石薄片分析系统
    胡小晴, 高世臣, 张欣, 王维, 仲鸿儒, 周恒
    2021, 28(2): 296-304. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.36

    摘要 ( 13 )   PDF(5452KB) ( 19 )  
    连续消光是指在正交偏光显微镜下,岩石薄片随载物台旋转而发生消光强弱连续变化的现象。作为人工鉴定岩石薄片的重要依据,提取后的连续消光特征可以用于实现岩石薄片的自动分析。结合数字图像处理技术与聚类划分算法,开发出一套能够分割出孔隙、颗粒轮廓,实现颗粒类别划分,并对结果做定量分析的岩石薄片分析系统。从矿物的消光特征本质出发,连续消光特征提取精确与否是能否有效划分颗粒类别的关键环节。因此,针对系统在连续消光特征提取过程中的消光位对齐与消光基值去除操作分别设置了对照组。以鄂尔多斯盆地某区长6段砂岩薄片在正交偏光镜下的角度域序列图像进行实验,结果表明,所开发的基于岩石薄片分析系统能够提取到更为精确的连续消光特征,且该系统定量分析结果与专业人员鉴定结果基本一致。
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    胶东三山岛北部海域金矿床石英热释光和晶胞参数特征及其找矿意义
    宋英昕, 李胜荣, 申俊峰, 张龙, 李文涛, 曾勇杰
    2021, 28(2): 305-319. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.27

    摘要 ( 10 )   PDF(4844KB) ( 18 )  
    胶东是中国最重要的黄金资源基地之一,近年来深部找矿取得重大突破,特别是在三山岛北部海域发现超大型金矿床。深入研究其成矿规律,对于指导今后的找矿勘探意义重大。笔者应用成因矿物学和找矿矿物学理论,选取该矿床的贯通性矿物石英,对其热释光和晶胞参数特征的时空分布规律及与金矿化的关系进行了系统研究。结果表明:(1)石英热释光曲线以中温单峰、肩峰和不对称双峰为特征。主成矿阶段发光曲线出现中温峰和高温峰的双峰,发光强度大;(2)石英热释光峰位温度、发光强度在垂向上的波动变化与矿石金品位套合较好;(3)石英(Δa0/a0)/(Δc0/c0)值的变化范围在1.92~3.30,指示微量元素进入石英的方式以填隙为主;(4)随着成矿阶段由早至晚,石英晶胞参数a0和V0逐渐升高,c0/a0逐渐降低,表明石英的晶胞参数可作为识别其结晶阶段的标识之一;(5)钻孔深部石英热释光峰位温度较高,发光强度波动性较大,峰型呈单峰和肩峰,石英晶胞参数a0、V0仍较大,指示该矿深部仍有较好的找矿前景。
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    内蒙古撰山子金矿床流体包裹体特征与矿床成因
    欧阳鑫, 章永梅, 顾雪祥, 刘丽, 王路智, 高丽晔
    2021, 28(2): 320-332. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.30

    摘要 ( 18 )   PDF(9802KB) ( 18 )  
    撰山子金矿床位于内蒙古台隆东段北缘华北克拉通与兴蒙造山带的结合部位。矿体赋存于下二叠统于家北沟组灰岩、中二叠世流纹岩和中三叠世花岗斑岩中,被晚三叠世闪长岩所截切。本文在查明矿床地质特征的基础上,对各成矿阶段热液矿物中的流体包裹体开展研究,查明了矿床成矿流体性质、演化特征及其与金成矿的关系。成矿阶段按从早到晚的顺序可分为石英黄铁矿、石英硫化物和石英萤石方解石阶段。流体包裹体岩相学和激光拉曼实验表明,热液矿物中原生包裹体可分为气液两相水型包裹体(Ⅰ型)、二氧化碳水三相型包裹体(Ⅱ型)、含子矿物三相型包裹体(Ⅲ型)、纯气相二氧化碳型包裹体(Ⅳ型)、纯气相水型包裹体(Ⅴ型)和纯液相水型包裹体(Ⅵ型)6种类型。成矿流体的温度和盐度从早阶段至晚阶段逐渐降低。成矿流体为中高温、中低和高盐度、中低密度的CO2-NaCl-H2O体系。主成矿阶段气液两相盐水和CO2-H2O三相包裹体限定的成矿压力范围分别为15.7~28.6、59.0~88.7 MPa,整体成矿深度范围在1.6~3.3 km之间。综合分析认为,撰山子金矿床在成矿过程中发生了流体不混溶(沸腾)作用,矿床的形成与中三叠世—晚三叠世华北板块和西伯利亚板块碰撞拼合引起的岩浆活动密切相关,是区内典型的中高温岩浆热液矿床。
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    云南大丫口祖母绿矿床中电气石的地球化学特征及其对成矿的指示意义
    龙政宇, 余晓艳, 郑育宇, 郭碧君
    2021, 28(2): 333-347. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.30

    摘要 ( 12 )   PDF(6319KB) ( 25 )  
    祖母绿是由微量Cr和/或V致色的绿色绿柱石。位于云南省麻栗坡县的大丫口祖母绿矿床是中国重要的祖母绿矿床,近年来取得了一系列的研究进展,但与祖母绿相关的电气石的研究工作还未展开。本文以大丫口矿床含祖母绿矿脉和非矿脉中的电气石为研究对象,在详细的野外调查和岩相学研究基础上,对电气石进行成分测试,旨在探讨电气石成因、查明物质来源和流体演化过程,进一步探究大丫口祖母绿矿床的成矿机制。结果显示:含矿脉电气石单位分子中Na含量为0.62~0.79 apfu,Al含量为5.36~6.17 apfu,Fe/(Fe+Mg)值为0.31~0.41;非矿脉电气石单位分子中Na含量为0.64~0.76 apfu,Al含量为5.66~6.38 apfu,Fe/(Fe+Mg)值为0.14~0.34。大丫口电气石具有富Mg、Y位(Y-site)上呈低Al或无Al的特征,属于碱族镁电气石,但是含矿脉电气石则显示更高的Fe/(Fe+Mg)值。电气石成分的差异可能主要与形成环境有关,电气石的成分差异具有指示祖母绿是否富集的潜力。大丫口电气石具有成分分带且V2O3含量为0.65%~4.76%,其形成与持续的热液流体交代围岩有关。大丫口矿床是一个岩浆起源的动态热液体系,流体通过碱交代作用参与水岩反应萃取围岩中的成矿物质。早期流体的物质组成以源于花岗质熔体的Si、Al、Be、F、P为主,而随着演化的进行,Ca、V等来自地层的成分逐渐增加。研究表明,铍的氟化物或氟铍络合物是大丫口成矿流体中Be的一种重要的迁移方式。萤石、氟磷灰石等含氟矿物的结晶促使铍的氟化物或氟铍络合物分解,流体中氟元素的减少可能是大丫口祖母绿成矿的重要机制之一。
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    新疆准噶尔地层区黑山头组的重新厘定及阿克塔木组新建
    李永军, 李海, 宁文涛, 徐倩, 任朋飞, 陶晓杨
    2021, 28(2): 348-361. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.12.10

    摘要 ( 21 )   PDF(9689KB) ( 33 )  
    黑山头组在新疆东准噶尔、西准噶尔两个地层分区均有产出,分布最为广泛,可作为两个地层分区对比的标志性地层单位。最初确立该组为一套海相正常陆源碎屑岩,但因最初建组剖面上的黑山头组更名为那林卡拉组,加之补立黑山头组层型剖面中火山地层的并入,特别是对并入火山地层的划分归属分歧和时代争议,使得黑山头组的划分与时代认识出现严重分歧,导致其上覆和下伏多个组级地层单位的使用混乱,引发了这些地层的区域地层划分与对比困难。野外调查确认,原黑山头组的海相正常陆源碎屑岩与并入上部的火山地层岩性差异显著,二分性界面清楚,区域延伸性和可对比性标志清晰,且两者之间发育明显的喷发不整合界面,故建议对其解体和重新厘定。新厘定的黑山头组只保留(原下部)陆源碎屑岩层位,其上的火山地层确信为早石炭世(非前人所述的中泥盆世),故新建早石炭世阿克塔木组。这一新方案为准噶尔地层区石炭系地层的正确划分和区域地层合理对比等提供了重要佐证,提升了黑山头组在两个地层分区的对比价值。
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    塞内加尔盆地北部次盆白垩系被动大陆边缘深海扇演化特征及主控因素
    王宏语, 张峰, 杨雄兵
    2021, 28(2): 362-375. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.12.12

    摘要 ( 10 )   PDF(15214KB) ( 21 )  
    被动大陆边缘深海扇是当今海洋深水油气勘探的热点。识别深海扇,明确其时空演变特征,总结关键地质因素对其发育的控制作用,对于建立深海扇成因与预测地质模型具有重要意义。本文通过地震与钻井资料综合解释,分析塞内加尔盆地北部次盆白垩纪被动大陆边缘时期的构造沉积演化特征,识别深海扇体,并分析其岩性、形态与规模的演变特征;然后分析海平面变化、陆源物质供给、陆坡与沟谷地貌等地质条件对深海扇体发育的控制作用。研究表明,研究区在白垩纪盆地被动大陆边缘阶段,经历了早白垩世的碳酸盐岩台地建设期、AlbianSantonian期碎屑岩沉积被陆坡内外分割的沉积期、CampanianMaastrichtian期的碎屑岩缓坡沉积期等3个构造沉积演化阶段;从早白垩世Aptian期到白垩纪末期发育了具有不同岩性、形态与规模特征的深海扇体。全球海平面变化、陆源碎屑供给、陆坡与沟谷地貌特征共同制约了深海扇的演化特征,但它们对深海扇发育与演化的影响作用又有所不同。全球海平面变化与陆源碎屑供给特征更多是影响了扇体的岩性粗细与规模,而陆坡沟谷地貌特征则直接决定了扇体的形态与分布。
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    苏北盆地古近系阜三段物源特征及其形成的构造背景分析
    王旭影, 姜在兴
    2021, 28(2): 376-390. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.31

    摘要 ( 11 )   PDF(6028KB) ( 19 )  
    综合碎屑组分、砾石成分、稀土元素、砂岩含量分布和砂砾岩分布特征的分析,并借鉴前人的研究成果,可以得出,苏北盆地古近系阜三段的物源区主要有6个。(Ⅰ,Ⅱ)建湖隆起分别向南北两侧供源:向南为金湖东部凹陷、高邮北部凹陷和海安凹陷供源,母岩成分主要为中酸性火成岩、石英岩和花岗岩;向北为盐城凹陷供源,母岩成分主要为中酸性火成岩、石英岩、基性火成岩和花岗岩,与建湖隆起南侧相比,存在基性火成岩的混入。(Ⅲ)张八岭隆起向东为金湖西部凹陷供源,母岩成分主要为中酸性火成岩和石英岩,与建湖隆起南侧母岩相比,缺少花岗岩成分。(Ⅳ)苏南隆起向北为高邮南部凹陷供源,母岩成分主要为碳酸盐岩和中酸性火成岩,与高邮北部凹陷母岩成分有差异,存在大量碳酸盐岩成分的混入。(Ⅴ)滨海隆起向南为阜宁凹陷供源,据调研,母岩主要为中深变质岩和古生界沉积岩。(Ⅵ)据调研,鲁苏隆起东段为涟北凹陷供源,主要为浅变质酸性火成岩。结合Bhatia稀土元素特征参数对比和Dickinson构造背景判别图解,认为源区构造背景属于与大陆岛弧相关的活动大陆边缘和再旋回造山带。
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    燕辽东段侏罗、 白垩纪构造转变期古地理和古环境的初步分析
    李晓波, 张艳, 仝亚博
    2021, 28(2): 391-411. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.29

    摘要 ( 28 )   PDF(6921KB) ( 41 )  
    自中、晚侏罗世之交至早白垩世早期,中国东部发生了构造格局和古地理环境的巨大转变。对这一时期燕辽东段古地理和古环境的部分问题进行了多学科整合分析,初步认识如下:中侏罗世开始增强的板块汇聚造成中、晚侏罗世亚洲东部地壳增厚和地势升高,古太平洋伊泽纳崎板块持续俯冲引起深部岩浆上涌、地壳减薄和多期伸展裂陷,同时东亚洋陆过渡带形成一系列逃逸构造,上述构造演化导致燕辽地区在晚侏罗世至早白垩世中期形成高山和盆岭地貌。早白垩世137~131 Ma,嫩江—八里罕断裂至喀喇沁变质核杂岩延伸线两侧出现东高西低的地貌差异,相对下降的冀北—大兴安岭火山地堑带地层中赋存热河生物群早期化石组合,而辽西—松辽地区为相对隆升的构造高地。130~110 Ma时期裂陷作用扩展,热河生物群中、晚期组合向周围扩散。热河生物群生存时期总体为以干冷为主的温带大陆性气候,这与中生代中国东部高原的潜在环境效应并不矛盾。全球气候演化和区域构造古地理条件共同导致燕辽地区自晚侏罗世至早白垩世的干旱化和寒冷化,并影响到中、晚侏罗世燕辽生物群和早白垩世热河生物群之间的生态群进化演替。
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    太平洋调查区多金属结核的地球化学特征和成因
    任江波, 邓义楠, 赖佩欣, 何高文, 王汾连, 姚会强, 邓希光, 刘永刚
    2021, 28(2): 412-425. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.37

    摘要 ( 23 )   PDF(5947KB) ( 38 )  
    东太结核主要为半埋藏和埋藏型,发育于以黏土和硅质组分为主的沉积环境。东太结核的锰相矿物主要有水羟锰矿和钡镁锰矿,具有较高的REY、Cu、Ni含量和Mn/Fe比值,显示遭受间隙水的影响,落入水成成因和成岩成因两个区间范围。西太结核主体暴露在海水中,周围沉积物主要由深海黏土组成。西太结核的锰相矿物几乎只有水羟锰矿,具有较高的REY、Co含量和低Mn/Fe比值,属于典型的水成成因型。两个区域的多金属结核的稀土北美页岩标准化模式均显示Ce正异常、Y负异常和无或弱Eu异常,与海水稀土特征构成良好的耦合关系,是多金属结核对海水稀土选择性富集的结果。西太结核相对东太结核具有更高的Ce含量和δCe,Co、Ti与Ce具有良好的正相关关系。研究认为海水中溶解氧并不一定是控制结核Ce正异常程度的关键因素,Co、Ti等元素及其相关组分能够引起Ce与其他稀土元素的强烈分馏,也可能是影响多金属结核Ce正异常程度的控制因素。研究区多金属结核和富钴结壳表层样的εNd范围为-6.6~-2.5,是全球最富放射性成因Nd的海洋铁锰壳层。结合稀土模式以及Eu异常特征,本研究认为多金属结核的稀土主要来自εNd相对较高的周围陆壳,可以通过河流或者大气沉降等方式输送到大洋,而研究区广泛分布的海山玄武岩释放的放射性成因Nd同位素对海水的影响微弱。
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    塔城盆地地下水氟分布特征及富集机理
    吕晓立, 刘景涛, 周冰, 朱亮, 张玉玺
    2021, 28(2): 426-436. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.29

    摘要 ( 10 )   PDF(3148KB) ( 26 )  
    塔城盆地位于新疆维吾尔自治区西北部,干旱少雨,蒸发强烈。但相对于新疆其他盆地,塔城盆地地下水水质相对较好,溶解性总固体和F-含量相对较低。为解译这种差异及盆地内高氟地下水的成因,本文在对盆地地下水样品水化学组分系统分析的基础上,结合多种水文地质调查数据,利用数理统计、离子比及主成分分析等手段,研究高氟水的成因及其分布规律。结果表明:受气候以及地质等因素控制,研究区地下水氟浓度总体较低,高氟水主要分布于扇前洼地及盆地中部的低洼地带;受承压含水层的顶托补给,地下水氟浓度呈现出上高下低的垂向分带特征。研究区地下水径流途径短,水循环快,水岩相互作用时间较短,且山区地下水以深径流形式循环补给平原区深层承压含水层,再顶托补给潜水,避免了强烈的蒸发浓缩作用。山前洪积扇地下水氟富集主要受控于沉积地层中含氟矿物的风化溶解,而岩石风化、蒸发浓缩、阳离子交换、竞争吸附为平原区地下水氟浓度的主要影响因素。
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