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    1. 我国城市地下空间规划现状、问题与对策
    彭芳乐,乔永康,程光华,朱合华
    地学前缘    2019, 26 (3): 57-68.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.23
    摘要1000)      PDF (3128KB)(274)   
    地下空间规划是城市地下空间开发利用有序开展的重要保障。随着我国轨道交通建设的全面展开以及相关政策的陆续出台,我国城市地下空间开发利用必将迎来更大的发展。城市地下空间规划也在近年越来越得到重视。从目前各城市的地下空间规划实践来看,我国城市地下空间规划的技术体系已基本成型,但其中仍然存在着各种各样的问题。在摸清我国城市地下空间规划编制现状和实施效果的基础上,掌握我国城市地下空间规划所面临的问题,并结合未来地下空间发展趋势提出我国城市地下空间规划解决问题的对策,有助于城市地下空间规划理论和方法进一步完善,更好地保障我国城市地下空间事业的可持续发展。
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    2. 中国地热资源现状及发展趋势
    王贵玲,刘彦广,朱喜,张薇
    地学前缘    2020, 27 (1): 1-9.   DOI: 10.13745/j.esf.2020.1.1
    摘要398)      PDF (9843KB)(920)   

    中国地热资源禀赋良好,分布广泛且具有明显的规律性和地带性。本文系统总结了国内取得的地热资源勘查开发成果:浅层地热能资源在全国范围内普遍分布,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨;水热型地热资源年可开采量折合标准煤19亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。阐明了有代表性的水热型地热资源成因机制和干热岩资源成藏模式。地热开发利用技术发展迅速,浅层地热能和水热型地热资源利用量逐年攀升,但在地热资源成藏模式研究、勘查开发及管理利用等方面仍有亟须突破的技术瓶颈和需要改进的环节。文章分析了存在问题并提出了我国地热发展战略路线,下一步应加强热源机理与控热构造研究,推进地热探测技术和开发利用示范,开展重点地区浅层地热能、水热型地热资源勘查评价,完善干热岩勘查开发技术体系,推动地热产业健康有序发展。

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    3. 全国土地质量地球化学调查二十年
    李括,彭敏,赵传冬,杨柯,周亚龙,刘飞,唐世琪,杨帆,韩伟,杨峥,成晓梦,夏学齐,关涛,骆检兰,成杭新
    地学前缘    2019, 26 (6): 128-158.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.8.25
    摘要367)      PDF (11721KB)(260)   
    土地质量地球化学调查计划是我国继区域化探全国扫面计划之后一个新的国家地球化学填图计划,该计划实施20年来,在支撑土壤环境污染防控、土地资源管理、国家重大立法、精准扶贫等方面做出了重大贡献,显著拓展了地质工作服务链。本文从计划的提出背景、项目的组织实施、主要进展、调查技术的进步和分析测试技术的提高与质量控制方案的完善等方面回顾了该计划的发展历程。从全国耕地地球化学状况、全国省会城市土壤环境质量状况、中国主要淡水湖泊沉积物环境质量状况、中国主要农耕区20年来土壤碳库变化4个方面对调查成果做了全面总结。全方位介绍了调查应用成果在土地管理、土壤污染防治、农业种植结构调整、脱贫攻坚、地方病防治、油气勘查、固体矿产勘查等7个领域中的应用。并在调查技术革新、评价方法创新和调查与研究融合三个方面对土地质量地球化学调查工作的未来发展趋势做了展望。
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    4. 板块运动的机制与动力来源学术争鸣
    万天丰,李三忠,杨巍然,梁光河,毛小平,刘银河,於文辉,陈志耕,丁卫平, 胡宝群,付虹,方曙,唐春安,莫宣学
    地学前缘    2019, 26 (6): 309-319.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.11.20
    摘要339)      PDF (1745KB)(464)   
    目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略——板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。
    研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。
    在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。
    在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是:大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。
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    5. 内蒙古鄂尔多斯地区早白垩世新的翼龙类化石
    姬书安,张笠夫
    地学前缘    2020, 27 (6): 365-370.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.14
    摘要296)      PDF (4202KB)(196)   

    发现于内蒙古鄂托克旗召稍早白垩世罗汉洞组的一件不完整翼龙类下颌标本,以下颌愈合部长且平直、齿骨侧嵴发育、近圆形齿窝沿侧嵴之上的齿骨侧面上半部分自前向后呈直线排列、齿窝直径(2~2.5 mm)前后变化较小、相邻齿窝的间距约为齿窝直径的一半、下颌牙齿密度为3枚/cm等特征,可归入梳颌翼龙科(Ctenochasmatidae),且代表一新属种——郝氏鄂托克翼龙Otogopterus haoae gen.et sp.nov.。该化石是继鄂托克旗新召准噶尔翼龙科的平颌鄂尔多斯翼龙Ordosipterus planignathus之后在内蒙古鄂尔多斯地区发现的第2件确切翼龙类材料,丰富了这一地区早白垩世脊椎动物群的组成。该翼龙也是继甘肃庆阳环河翼龙Huanhepterus quingyangensis之后在鄂尔多斯盆地发现的第2种梳颌翼龙科化石,进一步扩大了鄂尔多斯盆地梳颌翼龙科的地理分布范围,同时表明鄂尔多斯盆地是继辽宁西部之后梳颌翼龙科在中国的又一重要分布区。

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    6. 量子纠缠技术在地质学上应用的可能性
    张旗,焦守涛,李明超,朱月琴,韩帅,刘学龙,金维浚,陈万峰, 刘欣雨
    地学前缘    2019, 26 (4): 159-169.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.10
    摘要254)      PDF (2761KB)(444)   
    牛顿力学是研究宏观世界的理论,量子力学是研究微观世界的理论。量子力学中有许多超乎宏观世界的现象,有些很神秘,甚至颠覆了我们对科学的认识,这其中最典型的就是量子纠缠现象。量子纠缠是指两个相互纠缠的量子不管相距多远,它们都不是独立的事件。当你对其中的一个量子进行测量时,另外一个相距很远的量子也可以被感知,可以被关联测量。量子纠缠是量子系统区别于经典系统的最不可思议的特性。量子纠缠正是由于它过于神奇,很难验证,故引起学术界争论不断。但是,由于量子纠缠具有的强大功能,正在成为国际大国竞相发展的焦点。文中讨论了量子纠缠目前研究的现状及其特征,探讨了量子纠缠应用的若干实例,包括量子纠缠的隐形传态功能,量子纠缠推动了量子计算机的进步,量子纠缠与大数据结合开创了量子机器学习方法等。至于量子纠缠技术如何应用于地质学,国内外还没有先例,但我们认为,从理论上来说不是不可能的。研究表明,两个具有相关关系的粒子之间容易产生纠缠,纠缠特别容易出现在具有亲缘关系(因果关系)的群体中。我们研究地质学问题,最喜欢、最关注的即成因问题,如岩石成因、矿床成因、变质成因、沉积成因等等。成因关系即因果关系。因此从成因研究入手,可能是量子纠缠技术在地质学上应用的切入点。从我国经济发展、资源现状和国际生存空间角度出发,我们应当重视对量子纠缠技术应用的研究。将量子纠缠技术引入地质学领域是一件前无古人但肯定后有来者的事情。
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    7. 基于国内典型城市对比的地下空间开发利用现状及问题分析
    杨晓刚,王睿,黄伟亮
    地学前缘    2019, 26 (3): 69-75.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.21
    摘要222)      PDF (1247KB)(186)   
    根据对北京、上海、南京、成都、青岛、武汉、郑州、惠州8个国内典型城市地下空间开发利用现状的调查与研究,认为我国城市地下空间开发利用的速度和规模发展迅速,成效显著,但不同类型城市地下空间开发利用程度还存在较大差异,城市地下空间存在冒进式开发与协调性不足等问题,地下空间开发深度不够、功能不全面、规划体系不完善和管理制度不健全等问题较为突出。结合国外发达国家与城市地下空间发展的方向和趋势,提出了我国城市地下空间发展应不断加强城市地质调查、完善地下空间规划体系、加强城市地下空间运营管理、健全城市地下空间信息共享平台和推动科学技术创新的意见与建议。
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    8. 地热能可持续开发利用的数值模拟软件OpenGeoSys:原理与应用
    孔彦龙,黄永辉,郑天元,陆仁超,潘晟,邵亥冰,庞忠和
    地学前缘    2020, 27 (1): 170-177.   DOI: 10.13745/j.esf.2020.1.18
    摘要212)      PDF (9446KB)(202)   

    地热能规模化利用的可持续开发,通常需要建立数学模型,以实现定量管理和预测。文章评述OpenGeoSys(OGS)数值模拟软件及其在地热资源开发利用过程中的应用算例。OGS是一款基于有限元的免费开源软件,它可处理与地热能开发相关的水流场温度场力学场化学场等多场耦合过程。OGS已应用在国内外多个地热场地,文中着重介绍它在浅层地热能的流体温度变化预测、水热型地热能开发过程中的采灌井距优化、结垢机理和干热岩开发过程中的渗透性演化等方面的应用算例,为地热能的开发提供计算手段和参考。

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    9. 大巴山西北缘浅层次叠加褶皱变形分析:以镇巴县简池地区为例
    张忠义
    地学前缘    2019, 26 (2): 1-15.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.3.10
    摘要192)      PDF (12063KB)(528)   
    在大巴山西北侧镇巴县简池地区开展1∶10 000的地质填图和构造解析工作,重点研究露头和区域尺度上叠加褶皱变形的时空变化、成因,确定褶皱的构造属性及变形时限。研究表明未拆离的中上三叠统—中侏罗统沉积岩系中发育两组褶皱:(1)北东近东西向褶皱(F1),成组、分区断续相连,线性展布发育,代表了区域米仓山主背斜较陡倾南翼上的次级大型褶皱的枢纽带;(2)北西北北西向褶皱(F2),区域呈弧形展布,发育隔挡式褶皱组合型式,构成大巴山前陆坳陷带东部边缘的复式向斜。北西北北西向褶皱向西横跨在北东近东西向褶皱之上,形成露头尺度上的2类4种基本样式,发育大角度叠加交切的两组褶皱弯滑擦痕。北东近东西向褶皱减弱消失在同造山的上三叠统—中侏罗统(Ts1Ts4岩性段)中,上被中侏罗世晚期Ts5与Ts6岩性段包络覆盖,属中生代南秦岭碰撞造山相关的前陆生长褶皱,时限约为213~178 Ma,与米仓山构造形成晚期阶段的指向南的非共轴剪切变形有关。北西北北西向褶皱将研究区的中生代及之前岩系普遍卷入了变形,属晚中生代大巴山陆内造山带的前陆构造褶皱,时限约为160~120 Ma,区域褶皱变形长期保持稳定的总体近似纯剪的应变状态。尽管两期挤压收缩褶皱事件的时间间隔不长,但两组褶皱的样式、形成时间、构造属性与形成机制都存在巨大差异,表明区域构造环境和地壳变形机制的重大变动和转换。
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    10. Core value of the Chengjiang fauna: formation of the animal kingdom and the birth of basic human organs
    SHU Degan, HAN Jian
    地学前缘    2020, 27 (6): 382-412.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.28
    摘要191)      PDF (25271KB)(85)   

    澄江动物群以富含多门类精美软躯体构造化石享誉学界,是寒武纪大爆发主幕的见证者;它亲眼目睹了地球动物树上几乎所有主要门类祖先的首次大聚会。对该动物群30多年的大规模调查研究大体上可以划分为3个阶段。始自1984年的第一个10年(1984—1994年),早期动物树上的基础动物亚界和原口动物亚界的大量门类被发现,然而对后口动物亚界全然无知。第二个10年研究(1995—2005年),基础动物亚界和原口动物亚界中的更多门类被发现;而最重要的进展,是西北大学团队主导的早期后口动物大发现使后口动物亚界的基本框架被构建,由此地球三分动物树首次成型。第三个10年及其以后时期(2005年之后),3个动物亚界中进一步添加了一些新的门类认知;综合20世纪40年代以来对埃迪卡拉生物群、寒武纪第一世和第二世的珍稀动物群研究成果,学界开始思考三分动物树分步成型与多幕式寒武纪大爆发事件的内在关联,提出了三幕式寒武纪大爆发新假说。澄江动物群研究具有多方面的科学价值,包括动物群结构研究,生态环境研究等,然其核心学术价值主要集中在如下两个方面:(1)作为寒武纪大爆发的主幕见证者,澄江动物群首次创建了地球上三分动物树的完整谱系框架。三幕式寒武纪大爆发假说揭示了地球上动物门类由低等到高等、分阶段爆发创造的本质内涵,即历时约0.4亿年的三幕式寒武纪大爆发与动物树阶段性快速成型的内在耦合性。第一幕发生于埃迪卡拉纪晚期,它诞生了众多基础动物亚界门类(包括大量绝灭门类),也可能出现了少量原口动物的先驱分子;第二幕发生于寒武纪的第一世,除了延续基础动物门类的繁盛外,更创生了原口动物亚界里的主要门类(包括蜕皮类和触手担轮类);第三幕发生于寒武纪第二世(以澄江动物群为代表),不仅延续了基础动物和原口动物门类的兴盛,更重要的是诞生了后口动物亚界里的所有门类。至此,整个三分动物树的框架成型,寒武纪大爆发创新事件宣告基本结束。文章还对几个重要动物类群的生物学属性进行了评述。第一鱼昆明鱼目是已知唯一的最古老脊椎动物,而云南虫、海口虫既不是脊椎动物(即高等脊索动物),也不属于低等脊索动物,而是一类特殊的低等后口动物;长江海鞘是可信的始祖尾索动物,它支持了经典的尾索动物起源假说;古虫动物门首创鳃裂构造,对后口动物亚界的起源探索提供了关键信息。(2)澄江动物群具有深刻的人文哲学意义,所发现的古虫动物门创造的“第一鳃裂”,昆明鱼目创造的“第一头脑”“第一脊椎”“第一心脏”,为达尔文在《人类的由来》中关于人类的主要基础器官起源悬案的破解提供了关键证据。澄江动物群承上启下,其各种形态解剖学信息对解读埃迪卡拉生物群以及寒武纪相关化石库中绝大多数生物类型都具有重要的参考价值。

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    11. 深层含水层地下储热技术的发展现状与展望
    黄永辉,庞忠和,程远志,孔彦龙,汪集旸
    地学前缘    2020, 27 (1): 17-24.   DOI: 10.13745/j.esf.2020.1.3
    摘要172)      PDF (6344KB)(304)   

    深层含水层储热是一种利用深度>500 m的深层含水层作为储热介质的储热技术,储热对象通常为50~150 ℃的热水。它通过地下水井从深层含水层中抽取和灌入地下水,实现热能储存和回收。深层含水层储热技术是弥补能源供需时空分布的不平衡,综合利用多种可再生能源,实现节能减排的有效途径,是国内外研究的前沿和热点。文中首先阐述了深层含水层储热系统在世界范围内的历史发展,归纳储热系统的热工性能,在总结前人研究工作的基础上分析影响其热回收效率的关键参数,并对各个参数对热回收效率的敏感性做了综述。在此基础上,本文还讨论了限制深层含水层储热系统发展的技术瓶颈,并针对系统的经济效益和市场潜力做了预测和展望。

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    12. 地质大数据特点及其合理开发利用
    赵鹏大
    地学前缘    2019, 26 (4): 1-5.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2018.9.8
    摘要167)      PDF (787KB)(510)   
    大数据的合理开发与利用将开辟一个新的认知空间,提出解决各种实际问题的新模式,催生一个前所未有的数字经济新领域和开创一个新的人类生活方式。“数学地质”与“信息技术”结合形成“数字地质”。“数字地质”是地质科学的“数据科学”。地质数据科学是用数据的方法研究地质学,根据地质数据的特点和地质工作的需要研究和开发利用地质大数据。本文概述了地质数据的混合性、抽样性、因果性、时空性、多态性和多元性等主要特点,提出地质大数据的开发利用宜首先建立“知识库”,据此建立“数据库”“模型库”和“方法库”,以便有针对性地做到获取、分析、研究和应用大数据。
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    13. 澄江动物群的核心价值:动物界成型和人类基础器官诞生(本篇文章的英文版见本期第382~412页)
    舒德干, 韩健
    地学前缘    2020, 27 (6): 1-27.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.15
    摘要166)      PDF (15933KB)(229)   

    澄江动物群以富含多门类精美软躯体构造化石享誉学界,是寒武纪大爆发主幕的见证者;它亲眼目睹了地球动物树上几乎所有主要门类祖先的首次大聚会。对该动物群30多年的大规模调查研究大体上可以划分为3个阶段。始自1984年的第一个10年(1984—1994年),早期动物树上的基础动物亚界和原口动物亚界的大量门类被发现,然而对后口动物亚界全然无知。第二个10年研究(1995—2005年),基础动物亚界和原口动物亚界中的更多门类被发现;而最重要的进展,是西北大学团队主导的早期后口动物大发现使后口动物亚界的基本框架被构建,由此地球三分动物树首次成型。第三个10年及其以后时期(2005年之后),3个动物亚界中进一步添加了一些新的门类认知;综合20世纪40年代以来对埃迪卡拉生物群、寒武纪第一世和第二世的珍稀动物群研究成果,学界开始思考三分动物树分步成型与多幕式寒武纪大爆发事件的内在关联,提出了三幕式寒武纪大爆发新假说。澄江动物群研究具有多方面的科学价值,包括动物群结构研究,生态环境研究等,然其核心学术价值主要集中在如下两个方面:(1)作为寒武纪大爆发的主幕见证者,澄江动物群首次创建了地球上三分动物树的完整谱系框架。三幕式寒武纪大爆发假说揭示了地球上动物门类由低等到高等、分阶段爆发创造的本质内涵,即历时约0.4亿年的三幕式寒武纪大爆发与动物树阶段性快速成型的内在耦合性。第一幕发生于埃迪卡拉纪晚期,它诞生了众多基础动物亚界门类(包括大量绝灭门类),也可能出现了少量原口动物的先驱分子;第二幕发生于寒武纪的第一世,除了延续基础动物门类的繁盛外,更创生了原口动物亚界里的主要门类(包括蜕皮类和触手担轮类);第三幕发生于寒武纪第二世(以澄江动物群为代表),不仅延续了基础动物和原口动物门类的兴盛,更重要的是诞生了后口动物亚界里的所有门类。至此,整个三分动物树的框架成型,寒武纪大爆发创新事件宣告基本结束。文章还对几个重要动物类群的生物学属性进行了评述。第一鱼昆明鱼目是已知唯一的最古老脊椎动物,而云南虫、海口虫既不是脊椎动物(即高等脊索动物),也不属于低等脊索动物,而是一类特殊的低等后口动物;长江海鞘是可信的始祖尾索动物,它支持了经典的尾索动物起源假说;古虫动物门首创鳃裂构造,对后口动物亚界的起源探索提供了关键信息。(2)澄江动物群具有深刻的人文哲学意义,所发现的古虫动物门创造的“第一鳃裂”,昆明鱼目创造的“第一头脑”“第一脊椎”“第一心脏”,为达尔文在《人类的由来》中关于人类的主要基础器官起源悬案的破解提供了关键证据。澄江动物群承上启下,其各种形态解剖学信息对解读埃迪卡拉生物群以及寒武纪相关化石库中绝大多数生物类型都具有重要的参考价值。

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    14. 中国早白垩世翼龙动物群及其多样性对比
    汪筱林,李阳,裘锐,蒋顺兴,张鑫俊,陈鹤,王俊霞,程心
    地学前缘    2020, 27 (6): 347-364.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.19
    摘要149)      PDF (24877KB)(150)   

    中国西北和东北地区发育中生代河湖相沉积的陆相盆地,其中赋存丰富的脊椎动物化石群,包括天山北部准噶尔盆地的乌尔禾翼龙动物群、天山南部吐哈盆地的哈密翼龙动物群和辽西热河生物群富含翼龙化石。乌尔禾和哈密翼龙动物群都发现于下白垩统吐谷鲁群中,两者的繁盛时间大致相当,这两个动物群的翼龙个体数量巨大,但是物种多样性很低。乌尔禾翼龙动物群的化石多保存在半深湖环境沉积的细砂岩和粉砂岩中,化石保存较为完整,主要为正常死亡;哈密翼龙动物群的化石富集保存在滨浅湖环境事件沉积的风暴岩中,大都经过了大型风暴的短距离搬运和快速埋藏,骨架分散,但几乎所有单个骨骼完整。东北地区的热河生物群翼龙种类众多,共生包括鱼类、两栖类、恐龙等其他爬行类、鸟类和哺乳类等脊椎动物,生物多样性极为丰富,大多保存在半深湖深湖环境形成的页岩中,骨架多为完整保存,是火山爆发事件导致其集群死亡,并被火山灰快速埋藏,与新疆的动物群面貌明显不同。根据天山南北的翼龙动物群初步对比,乌尔禾翼龙动物群的主要优势类群准噶尔翼龙类,在天山北部的准噶尔盆地及相邻的蒙古西部地区都有分布,与天山南部的哈密翼龙动物群中已知唯一翼龙类群哈密翼龙完全不同,两者亲缘关系很远。因此认为在中生代,天山的隆升就已经达到了一定的高度,并对翼龙的南北迁徙交流形成了有效的地理阻隔。依据中国东北和西北地区早白垩世翼龙动物群对比,认为辽西及相邻周边地区由于华北克拉通破坏,导致大量火山活动,造成了生态环境的多样性和生物种类的快速更替,从而形成了热河生物群独有的极高的生物多样性,而缺少火山活动、环境相对单一的西北陆相盆地,虽然翼龙类具有数以千万计的庞大居群,但是物种多样性很低。华北克拉通破坏导致的辽西地区频繁而强烈的火山活动,是形成中国西北和东北早白垩世生物多样性差异的重要原因。

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    15. 表生地球化学动力学与中国西南土壤中化学元素分布模式的驱动机制
    成杭新,彭敏,赵传冬,韩伟,王惠艳,王乔林,杨帆,张富贵,王成文,刘飞,周亚龙,唐世琪,李括,杨柯,杨峥,成晓梦,陈子万,张华,莫春虎
    地学前缘    2019, 26 (6): 159-191.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.11.28
    摘要145)      PDF (21709KB)(242)   

    地球表层是由山水林田湖草等要素构成的互动和互馈的复杂系统,这些要素中化学元素的互动和互馈过程均可驱动化学元素分布模式的变化。本文以系统的1∶25万土地质量地球化学调查数据为基础,讨论了中国西南地区土壤中常量元素、亲生物元素、卤族元素、重金属元素分布模式的驱动机制和互动过程。结果发现成土母质决定了土地资源中化学元素的自然状况,表生地球化学动力学过程重塑了表层土壤中元素分布模式,生物地球化学过程驱动了土地质量的演化趋势,强烈的人类活动(如矿业活动)破坏了元素分布的自然演化规律。表生地球化学动力学理论的提出将引领山水林田湖草生命共同体知识体系构建和土地资源地球化学综合调查技术的革新。

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    16. 国内城市地下空间开发利用现状与发展趋势
    程光华,王睿,赵牧华,苏晶文,杨洋,张晓波
    地学前缘    2019, 26 (3): 39-47.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.4.20
    摘要144)      PDF (1452KB)(211)   
    我国城镇化水平不断提高的过程中,各类“城市病”是多数城市必须面对的难题,城市地下空间的开发利用成为各个城市解决这一问题的有效途径。在这样的背景下,我国城市地下空间开发利用从21世纪起进入快速发展阶段,十几年来地下空间利用增长迅猛,成就斐然。文章总结了当前我国城市地下空间各功能开发现状,并分等级叙述了我国几类城市地下空间开发利用现状。最后文章提出我国城市地下空间开发利用的趋势是向地质调查先行,网络化与分层化规划,协同化利用,内部环境生态化和人性化,管理数字化和智能化方向发展;不同城市将根据其社会经济需求和地质环境特点差异化重点开发,科学利用城市地下空间资源,发挥其社会、经济效益,让城市更美好。
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    17. 从东海和南海北部盆地群演化探讨日本大陆板块的形成过程
    梁光河
    地学前缘    2020, 27 (1): 244-259.   DOI: 10.13745/j.esf.2020.1.26
    摘要138)      PDF (1973KB)(353)   

    日本列岛是位于欧亚东缘和西太平洋过渡带上的大陆板块,其来源和成因机制得到了广泛研究,传统上认为其成因是由太平洋俯冲形成的沟弧盆体系的一部分,但仍存在诸多争议。基于地形地貌、地震勘探剖面和盆地构造演化史恢复、古地磁测量和古生物等诸多证据,将南海北部的珠江口盆地、台西南盆地和东海盆地及冲绳海槽的构造迁移进行统一的系统分析,研究结果表明日本大陆板块在新生代由两个区域分别漂移而来。北海道来自赤道附近,而本州、四国和九州来自华南大陆边缘。其成因动力机制与欧亚板块从北大西洋的裂解东漂和印度与欧亚碰撞密切相关,在这个过程中,位于欧亚板块东缘的日本三岛首先发生了裂解,之后发生了漂移。新的大陆漂移模型合理地解释了沟弧盆体系的形成机制和过程,说明了弧状岛弧的成因机制,也给出了所形成的盆地内油气富集的规律。本研究为大陆漂移模式提供了一个新的动力机制。

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    18. 再论中国大陆斑岩Cu-Mo-Au矿床成矿作用
    侯增谦,杨志明,王瑞,郑远川
    地学前缘    2020, 27 (2): 20-44.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.8
    摘要135)      PDF (8991KB)(735)   

    本文在综述斑岩铜矿(PCDs)最新研究进展基础上,结合最新资料,重点阐释了中国大陆非弧环境PCDs的地球动力学背景、成矿岩浆起源、岩浆流体系统演化、成矿金属(Cu,Au,Mo)和H2O来源及富集过程。中国大型PCDs除少量产于岩浆弧外,主要产于碰撞造山环境的构造转换和地壳伸展阶段、陆内造山环境的岩石圈伸展和崩塌阶段以及活化克拉通的边缘及内部。这些非弧环境成矿斑岩多呈彼此孤立的近等间距分布的岩株或岩瘤产出,以高钾为特征,显示埃达克岩地球化学亲和性。成矿岩浆主要起源于加厚的镁铁质新生下地壳或拆沉的古老下地壳,少数起源于遭受早期俯冲板片流体/熔体交代改造过的富集地幔。大陆碰撞和陆内俯冲引起的地壳大规模增厚和紧随其后的板片撕裂、断离、岩石圈拆沉和软流圈上涌,是形成这些成矿岩浆的主要动力机制。与岩浆弧环境斑岩类似,非弧环境斑岩也相对富水(>4%H2O)和高f(O2)值(ΔFMQ≥+2),但H2O不是来自俯冲板片,而是主要来自新生下地壳的角闪石分解或/和幔源富水超钾质岩浆水注入;金属Cu(Au)主要来自新生的镁铁质下地壳中含Cu硫化物的熔融分解,或者来自拆沉下地壳熔体与金属再富集的地幔岩反应,而金属Mo则主要来自具有高Mo丰度的大陆地壳。不论在岩浆弧还是非弧环境,成矿岩浆通常相对富集成矿金属(Cu,Au,Mo),但PCDs的形成并不要求成矿岩浆在初始阶段就异常富集金属组分,但要求金属硫化物相在岩浆流体出溶前没有从岩浆中饱和分离。浅成侵位的斑岩体(1~6 km)虽然可以出溶成矿流体,但大型PCDs通常要求成矿流体出溶自深部(侵位深度≥6 km)、有镁铁质岩浆持续补给的稳定大体积岩浆房。斑岩体可以分凝出不混溶的低盐度的气相和高盐度的液相,岩浆房则直接出溶出高温低盐度的富金属超临界流体。高盐度液相和低密度的超临界气相流体均可以迁移金属,伴随大规模热液蚀变,形成PCDs。

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    19. 云南个旧似长石正长岩类及其岩石成因
    王宇菲,董国臣,陈薇,苏麟,殷国栋,朱红运,李华伟
    地学前缘    2019, 26 (4): 209-220.   DOI: 10.13745/j.esf.2019.04.021
    摘要134)      PDF (4113KB)(186)   
    The main types of alkaline rocks in Gejiu, Yunnan are alkaline and feldspathoid syenites. The feldspathoid syenite contains many feldspathoid minerals including nepheline, sodalite and alkaline dark minerals. In this paper, we further divide the feldspathoid syenite into four categories according to its mineral composition and characteristics: melanite nepheline sodalite, nepheline sodalite, nepheline and sodalite nepheline syenites. Geochemical analysis revealed peralkaline characteristics with very high K2O+Na2O content. The rocks also show potassium characteristics. The high rock differentiation index (DI) indicates high degree evolutionary differentiation of magma at its origin. The rare earth element (REE) patterns show enrichment in light rare earth elements (LREE) and depletion in heavy rare earth elements (HREE). The rocks are generally enriched in high field strength elements (HFSE) Zr and Hf but depleted in Ta and Ti; they are enriched in large ion lithophile elements (LILE) Th and U but depleted in Ba and Sr, and P. They have low Cr, Co and Ni contents and moderate negative Eu and weak negative Ce anomalies. These petrographic and geochemical features are obvious indication that feldspathoid syenite underwent fractional crystallization during the magmatic evolution. The temperature of the magma origin was about 835 ℃ and the origin laid relatively deep. The rock subtype is A1 of the A type suites. We suggest that the Gejiu feldspathoid syenite may be the product of high fractional crystallization from enriched mantle of amphibole or phlogopite facies at high temperatures and that it was formed in the late Yanshanian extensional tectonic setting with the mixing of continental crust components.
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    20. 东北大兴安岭北段蛇绿岩的时空分布及与区域构造演化关系的研究
    冯志强,刘永江,金巍,蒋立伟,李伟民,温泉波,李小玉, 张铁安,杜兵盈,马永非,张丽
    地学前缘    2019, 26 (2): 120-136.   DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.3.11
    摘要130)      PDF (6651KB)(410)   
    大兴安岭北段作为中亚造山带东段重要组成单元,该区域的构造背景一直悬而未决,它涉及兴安与松辽地块基底属性、额尔古纳地块亲缘性以及三者之间的拼贴位置、时限和方式等众多科学问题。蛇绿岩作为研究造山带的重要工具之一,不仅是古板块或微地块的重要边界,而且是认识地幔组成和壳幔演化的重要窗口。然而大兴安岭北段蛇绿岩却鲜有报道。根据近年来野外工作及结合前人研究成果,文章探讨了蛇绿岩形成时代及构造环境。研究表明:(1)大兴安岭北段蛇绿岩整体呈北东向展布,但时代跨越较大,主要包括新元古代、早奥陶世—志留纪、石炭纪—二叠纪;(2)大兴安岭北段蛇绿岩均有E-MORB地球化学特征,其中新元古代的蛇绿岩明显亏损高场强元素Nb、Ta,而晚古生代的蛇绿岩则相对富集高场强元素;(3)大兴安岭北段新元古代蛇绿岩可能形成于洋内岛弧环境,记录着前寒武纪陆弧碰撞信息,而早奥陶世—志留纪蛇绿岩可能与早古生代弧盆体系演化相关。尽管上述认识为大兴安岭北段古生代的地球动力学背景研究提供了新的依据,但大兴安岭北段蛇绿岩仍存在较多问题亟须解决。
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