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    2012年, 第19卷, 第6期
    刊出日期:2012-11-15
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    论文
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    论文
    基于多源数据的月球大地构造纲要图编制: 以LQ-4地区为例
    陈建平,王翔,许延波,颜丹平,刘少峰,郑永春,闫柏琨,吴昀昭
    2012, 19(6): 1-14. 
    摘要 ( 1548 )   PDF(6180KB) ( 1034 )  

    月球表面的地质构造要素主要包括环形构造、线性构造、地体构造及大型盆地构造等。月球大地构造纲要图从物质组成、构造要素、构造单元上对月表的构造状态进行全面的梳理、统计和分析。利用CE1 CCD 2C像数据、LROC宽视角影像数据、CE1 IIM 2C干涉成像光谱仪数据、Clementine紫外可见光影像数据、LOLA激光高度计数据识别月球表面各类矿物组分、线形构造、环形构造、火山构造和穹窿构造以及确定构造要素和构造单元的时代、古老撞击坑和大型盆地边界以及对月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度及月球断裂和环形影像解译,充分认识月表基本情况,精细划分月表构造地貌单元,综合利用上述分析结果与国际上研究的进展,确定大地构造区划的基本原则,厘定月表重大构造事件与演化序列。依据岩石、月壤、构造地貌与构造形迹的综合分类,拟定大地构造区划的图例、图识规范,确定不同类型环形构造影像、线性构造影像、高地、盆地和月海等大地构造单元,进而编制大地构造区划图,并对重点区域构造形迹进行研究。虹湾区域(LQ4)月球数字构造编图研究,充分借鉴国际行星地质编图的已有技术标准和规范,结合国内数字地质编图的技术标准和规范,建立了中国自己的月球与行星地质编图标准、规范和制图流程,也为最终完成月球大地构造区划提供地貌和构造方面的基础信息。

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    月球虹湾幅(LQ-4)地质图的编制
    丁孝忠,韩坤英,韩同林,剧远景,庞健峰,丁伟翠,王梁
    2012, 19(6): 15-24. 
    摘要 ( 1502 )   PDF(3361KB) ( 844 )  

    国首次月球探测工程所获得的嫦娥一号(ChangeI)CCD影像数据、干涉成像光谱数据、数字高程模型(DEM)数据和数据分析处理结果等资料,开展了虹湾—雨海地区区域地质综合研究。通过对月球撞击坑及溅射堆积物分析,以及地层单元划分、构造单元划分、岩石类型划分、年代学和月球演化历史的集成分析,依据月坑的形态特征、充填物的多少和保留的程度等,将月球撞击坑划分出7种类型11个亚类,并将月球撞击坑堆积物系统划分为6种类型9个堆积岩组。根据TiO2的含量、分布及影像特征,将月海、月陆玄武岩划分为高钛玄武岩、中钛玄武岩和低钛玄武岩。应用ArcGIS地理信息系统,试点编制了1∶250万月球典型地区——虹湾幅(LQ4)地质图,并建立了空间数据库,探索制定了月球数字地质图编制技术规范、流程和方法,为中国下一步应用嫦娥二号数据开展“全月球地质图”编制,以及未来其他天体的区域地质综合研究与地质编图工作奠定了基础。

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    基于嫦娥数据的月球虹湾区域TiO2、MgO含量反演
    王翔,陈建平,许延波,郑永春,闫柏琨,吴昀昭
    2012, 19(6): 25-36. 
    摘要 ( 1661 )   PDF(2736KB) ( 1033 )  

    月球虹湾地区覆盖多种地质类型,构造类型众多,包括较古老的高地、风暴洋(目前发现了最年轻的玄武岩喷发单元)、雨海(重要的月面历史划分节点)和冷海等月海玄武岩地质单元。撞击坑类型众多,从碗型撞击坑到较大型内部发生玄武岩填充的柏拉图撞击坑均有。虹湾也将是中国未来的探月着陆区候选区域。反演该区域TiO2、MgO含量的分布对于月球科学研究和未来月球资源开采与利用具有重要意义。Ti元素对月海玄武岩的演化起到了关键作用,而研究Mg元素的分布可以探索高地区域富镁月岩等。文中利用LSCC 的Apollo样品,采用修正光谱角度与基于光谱反射率多元统计(MNF)的数学模型,依据嫦娥一号高光谱数据反演TiO2、MgO含量,将LQ4区域划为高钛、中钛、低钛区域以及富镁岩高地区域,将它们与Lucey、Shkuratov等人的光学模型用于Clementine影像和伽马射线谱仪数据填图的结果进行对比,二者具较好的一致性。

     

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    虹湾东缘雁列式月岭构造带形貌特征与成因模式研究
    俞天石,颜丹平,许延波
    2012, 19(6): 37-46. 
    摘要 ( 1393 )   PDF(2465KB) ( 729 )  

    月岭作为月海中一种广泛分布的线性构造,多表现为褶皱逆冲推覆为主的构造样式,且具雁列式展布。因此,月岭对月表区域乃至全月的构造应力分析有着非常重要的指示作用,但其成因机制不清。虹湾是中国嫦娥绕月探测工程研究的重点区域,区域内最明显的线性构造是虹湾东缘呈雁列式展布的月岭构造带,对这一月岭构造带的研究将有助于了解虹湾地区的区域应力特征和构造演化过程。文中通过对虹湾东缘雁列式月岭构造带的高分辨率影像进行解译并与其他区域对比分析,结合虹湾地区已有地质资料和前人提出的相关构造演化模式及目前最新的研究成果,认为虹湾东缘雁列式月岭构造带受虹湾撞击坑坑缘基底和表面玄武岩性影响,虹湾撞击盆地沉降引起的径向挤压应力和表面熔岩流导致的挤压应力由于方向与大小的差异,共同导致该月岭构造带呈类似走滑剪切中右阶左行的形貌特点。在此基础上讨论了此月岭构造带的演化过程,并根据月岭与撞击坑的交切关系,发现虹湾东缘月岭构造带在哥白尼纪仍在继续活动。

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    基于撞击坑自动识别的月球雨海北部地区(LQ-4)月海玄武岩定年研究
    李珂,陈建平,奚晓旭,许延波,王春女
    2012, 19(6): 47-59. 
    摘要 ( 1405 )   PDF(3775KB) ( 753 )  

    月球表面定年研究对于理解和重建月球地质演化历史具有关键作用,撞击坑尺寸频率分布法(CSFD)是通过统计区域内不同尺寸撞击坑密度得到特定地质单元的绝对地质年龄。雨海北部地区(LQ4)包括雨海北部、冷海西部地区以及风暴洋东北部等月海,位于雨海西北边缘的虹湾是中国嫦娥三号卫星预选软着落区,文中综合使用3种方法从影像和地形数据中自动提取了该区内的撞击坑。利用Clementine光谱数据对雨海北部和风暴洋东北部内玄武岩进行了分区,利用撞击坑尺寸频度法(CSFD)法得到每个玄武岩分区内的定年结果。对比该地区之前的定年数据后发现,使用自动识别结果得到的各分区定年结果新老整体趋势上与之前研究结果基本一致,但存在一定偏差。根据自动识别定年结果,认为该地区玄武岩新老顺序大致为:雨海东部(3.56 Ga)—虹湾(3.38 Ga)—风暴洋东北部(2.74 Ga)—雨海西部(2.63 Ga)—柏拉图坑(2.37 Ga)。结合撞击坑自动识别技术和CSFD法,形成了一条利用影像和地形遥感数据快速得到月球表面地质年龄的方法,为月球年代学研究提供一种新途径。

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    雨海地区月岭分布特征及控制因素分析
    许延波,颜丹平,俞天石,王翔
    2012, 19(6): 60-71. 
    摘要 ( 1643 )   PDF(8024KB) ( 810 )  

    月岭是月球表面上最常见的线性构造之一,大多分布于被玄武岩充填的月海之中。虽对于月岭成因的观点不一,但多数月岭具有明显的挤压变形特征,其展布形式有单列、组或群(常见)、网状或雁列状等。月岭的形成和展布既受到月海盆地构造的控制,又受到区域应力状态的影响。文中以雨海为研究区域,利用美国环月球巡逻者(LRO)的宽视角影像(WAC)数据和激光高度计(LOLA)数据对雨海地区的月岭构造进行解译和提取,对月岭进行分类和统计分析,结合雨海盆地构造特征以及月岭构造的样式解析,并运用沙箱构造物理模拟方法对月岭的形成和分布进行模拟实验,讨论了雨海地区影响月岭形成和分布的主控因素。结果表明,月岭是挤压体制下形成的;盆地构造是控制月岭类型Ⅰ分布的主要因素;月岭类型Ⅱ的分布主要受区域构造应力控制,其走向主要反映区域构造的最大主应力方向。综上推断,雨海地区月岭形成于近东西向最大主应力并受到雨海盆地构造的控制,表现为月岭类型Ⅰ和月岭类型Ⅱ的综合样式。

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    月表澄海—静海区遥感地质分析
    韦蔚,刘少峰,奚晓旭,李力,焦中虎,吴志远
    2012, 19(6): 72-82. 
    摘要 ( 1388 )   PDF(7203KB) ( 690 )  

    月海盆地作为月球表面重要的地貌单元,分析其玄武岩喷发历史和构造作用,对于了解月球演化有着重要的意义。文中以澄海和静海两个相连通盆地为研究区,通过对LRO的DEM数据进行处理,获得两个月海的地形特征。基于Clementine多光谱数据处理,提取TiO2、FeO含量和成熟度分布图。经过对嫦娥一号CCD影像数据并结合LRO和LO全色波段影像的解译,提取了研究区126条月岭和114条月溪,并对比Clementine提取的重力分布图,对其展布形式进行研究。综合分析结果表明,两个盆地虽然相邻连通,但岩性和构造分布有着明显的差别,玄武岩喷发不同期次界限明显,且澄海玄武岩年龄普遍晚于静海,相通处玄武岩与静海北部玄武岩同源。澄海中的线状构造展布形式与静海中的明显不同,呈现出一定规律,与质量瘤的有无及重力展布形式有关。

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    月表典型区撞击坑形态分类及分布特征
    何姝珺,陈建平,李珂,王翔,李智强
    2012, 19(6): 83-89. 
    摘要 ( 1898 )   PDF(2163KB) ( 2026 )  

    月球表面环形构造主要有撞击坑、火山口和月海穹窿3种,其中撞击坑分布最广泛,是研究月表环形构造的主要内容。由于月表撞击坑数量大、种类多及其形成伴随着整个月球地质的演化过程,因此这种月表地形地貌比较完整地记录了月球表面地貌随时间的改造过程以及改造类型。文中通过研究撞击坑遥感影像及形貌特征,总结归纳为简单型、碗型、平底型、中央隆起型、同心环型、复杂型及月海残留型7种撞击坑类型,用来描述月表典型区域撞击坑的形态特征。从结构和物质两方面进行了月表典型区域撞击坑的形态地貌参数提取,综合利用嫦娥一号CCD 影像数据、LROC数据,得到了该区域撞击坑形态数据(坑底、坑唇、坑壁、坑缘、溅射物覆盖层、中央峰)和形态测量数据(直径、深度、地理位置)。研究发现,LQ4地区的撞击坑分布可分为月陆区和月海区,月陆区的撞击坑多以中小型撞击坑为主,其分布密度极高,形成年代较早,月海区撞击坑多为年轻的撞击坑,分化程度较低,分布密度也较低。

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    雨海哥白尼纪月岭的构造样式与演化过程研究
    俞天石,颜丹平,许延波
    2012, 19(6): 90-103. 
    摘要 ( 1590 )   PDF(2591KB) ( 862 )  

    月岭是月球表面月海中分布最广的一种线性构造。虽然月岭的形貌特点已被广泛认识,但它的演化机制与过程却一直存在争论。月球目前所处的地质历史时期哥白尼纪形成的另一种线性构造叶状陡坎已被发现,改变了之前人类普遍认为月球自31亿年以来再无构造活动的认识,但月岭发育的时代特征还未确定,因此,对月岭成因过程和形成时代的研究是认识月球表面构造形成机制和月球演化过程的关键。基于美国勘测轨道飞行器(LRO)数据,对雨海地区的月岭构造进行解译;利用小型撞击坑直径与形貌相对关系定年法结合月岭与小型撞击坑的交切关系,证明在哥白尼纪月球表面仍然有月岭发育,进一步证实月球表面仍然有构造运动发生。利用哥白尼纪叶状陡坎的成因机制,文中设计了基底收缩作用下的月岭砂箱构造物理模拟实验,并设置不同参数多次反复模拟,将模拟结果的顶面和剖面形态以及构造样式与实际月岭进行了对比分析。模拟结果与实际月岭各项特征基本吻合,得出基底收缩可以作为哥白尼纪月岭的形成机制;此外,通过实验发现在这一机制下月岭是由先形成的叶状陡坎构造发展而来,并在月岭发育后又有新的叶状陡坎形成。通过实验过程的监测以及对实验数据的测算,发现月岭的演化过程经历塑性变形期、叶状陡坎发育期、月岭形成期和月岭成形后的叶状陡坎再发育期4个时期;月岭与叶状陡坎并不是受物质与环境约束完全独立发育的两类线性构造,在哥白尼纪以收缩为动力来源的应力环境下可以互相转化。

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    基于ArcGIS的月球虹湾地区数字地质图编制研究
    韩坤英,庞健峰,丁孝忠,韩同林,剧远景,范本贤,丁伟翠,王振洋
    2012, 19(6): 104-109. 
    摘要 ( 1290 )   PDF(1670KB) ( 886 )  

    虹湾幅月球数字地质图是中国首次编制的关于月球地质演化的地质图,应用的主要数据资料来源于“中国首次月球探测工程”嫦娥一号CCD影像数据、DEM数据,结合Clementine750 nm影像数据,主要月坑的高分辨率图片,同时结合前人的研究成果,如主要矿物元素含量分布图、多波段反射率特征分布图等编制完成。所有的数据处理应用的是ArcMap平台,同时结合使用了MapGIS软件和Photoshop软件,数据模型采用Geodatabase地理数据模型。详细介绍了基于ArcGIS平台编制月球数字地质图的工作流程,编制方法及依据、编制规则及数据库的建立等,为今后开展月球数字地质图的编制积累了经验。

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    月表撞击坑形成过程数值模拟理论与方法
    岳宗玉,邸凯昌,张平
    2012, 19(6): 110-117. 
    摘要 ( 1635 )   PDF(2294KB) ( 802 )  

    数值模拟是研究撞击坑形成过程的一种主要方法,尤其是认识撞击坑形成机制的重要手段。撞击坑形成过程数值模拟的基本原理是用离散方法描述物质在高速撞击作用下的运动及状态,在模拟中首先将物质与空间划分成离散的网格,在每一次迭代计算中逐步求解各个网格的形变、运动与状态改变的规律。牛顿运动定律、物质的连续体模型与热力学方程是撞击坑形成过程数值模拟的理论基础,牛顿运动定律以偏微分方程的形式贯穿在离散化的网格空间中,物质的连续体模型将物质的屈服强度与破裂、温度、孔隙、振动等联系起来,而热力学方程则通过其他热力学参数计算网格单元内物质的压强与物质所处的状态。

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    月表撞击坑自动识别与提取的新方法及其应用
    张锋,邹永廖,郑永春,付晓辉
    2012, 19(6): 118-127. 
    摘要 ( 1348 )   PDF(2503KB) ( 1282 )  

    月表撞击坑是月球最显著的地质构造特征。随着不同月球探测器探测数据的丰富与数据质量的提高,月表地质信息挖掘成为月球科学领域重要的研究内容。月表分布广泛的撞击事件的撞击机理研究和月表地质单元的地质年龄的判定等科学问题都离不开对撞击坑的研究。因此,对撞击坑进行识别和特征参数提取是挖掘以上月表地质隐含信息的基础和关键。针对目前用于撞击坑识别和特征参数提取的方法存在效率低下、应用范围有限等种种缺陷,提出了一种新的月表环形构造识别和特征参数提取方法,并且实现了定量自动化处理。首先,根据撞击坑环形构造特征,利用坡度指数提取坑壁多边形矢量要素;其次,提出并采用环形构造最小外包矩形法提取撞击坑的伪中心与伪直径;然后,以伪中心为中心点向外搜寻并确定撞击坑坑缘顶点;最后,利用三点定圆法确定撞击坑的中心位置和直径大小。以嫦娥一号CCD相机影像数据和利用CCD立体相机制作的DEM数据为数据源,选取不同区域、不同类型的月表撞击坑进行试验,并将计算结果与目前研究成果进行对比。结果验证表明,此方法可以推广到月表其他表面,并可应用于月表撞击坑形成机理研究和利用撞击坑大小频率分布测量的方法确定月表地质单元的地质年龄工作中。

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    美国阿波罗月球样品的处理与保存
    孙灵芝,凌宗成,刘建忠
    2012, 19(6): 128-136. 
    摘要 ( 1294 )   PDF(1878KB) ( 857 )  

    中国嫦娥工程三期将进行月球样品的采集与返回,这是继美国Apollo和前苏联Luna之后,国际上最新的月球样品返回计划。月球样品的存储与管理方法将成为中国探月工程中亟待解决的重要问题之一。特别是如何最大程度地保持月球样品的科学研究价值,避免或减少可能的样品污染等问题,不仅为工程部门所关心,也是月球科学家所极为关注的问题。文中主要回顾和总结了美国Apollo月球样品的处理与保存方法,包括月球样品实验室简况、月球样品初步处理方法、月球样品初步测试分析及相关实验简介和月球样品的保存方法等内容,以期为中国月球样品的返回和地面存储提供有益的借鉴。

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    月表虹湾Hurst指数分析
    奚晓旭,刘少峰,韦蔚,李珂,焦中虎,李力
    2012, 19(6): 137-143. 
    摘要 ( 1565 )   PDF(1472KB) ( 793 )  

    月球遥感是在登月技术还不完善的情况下,利用遥感数据,通过各种分析来研究月球演化、内部结果和表面特征的方法。粗糙度是地表隆升、沉降、侵蚀和火山喷射物覆盖在行星表面留下的记录,因此对行星表面粗糙度的定量分析可以精确反映其地质演化过程。而Hurst指数则是粗糙度的精确反映。文中利用LOLA制作的DEM,以月球正面虹湾为例,选取水平方向的12条剖面和垂直方向的15条剖面对其各粗糙度参数进行计算,并结合月表成熟度对Hurst指数与底层年龄的相关性进行了分析,得出如下结论:(1)在1 km的剖面长度上,虹湾地区均方根高程的平均值在3 m左右;在0.2~3 km研究尺度范围内,虹湾地区的坡度不超过2°,说明该地表起伏度小。(2)虹湾地区的Hurst指数跨度比较大,尤其在垂直方向(南北)上,在0.4到0.9之间,表明其构造样式丰富。(3)在0.2~3 km研究尺度范围内,Hurst指数自北往南增大、自西往东增大,表示在虹湾地区粗糙度自西北向东南方向增大。(4)虹湾地区地质年龄为自西北向东南方向变小,与Hurst指数增大方向一致。(5)在月表年轻撞击坑地区月表成熟度与Hurst指数大致呈负相关关系。

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    峨眉地幔柱对中上扬子区二叠纪成藏条件影响的探讨
    罗志立,孙玮*,韩建辉,王睿婧
    2012, 19(6): 144-154. 
    摘要 ( 1308 )   PDF(4557KB) ( 1659 )  

    峨眉地幔柱与峨眉地裂运动有何关系?它对中上扬子区二叠纪天然气藏有何影响?研究地幔柱和地裂运动对塔里木盆地油气勘探和开拓新的油气资源有何意义?这些均是复杂而有挑战性的问题。在多年研究峨眉地裂运动基础上,利用前人对峨眉地幔柱的研究成果,探讨扬子板块西北缘拗拉槽群形成与峨眉地幔柱关系,以及峨眉地幔柱产生的热力作用对烃源岩转化和优质储层的影响。对比塔里木盆地和四川盆地构造演化史,建议塔里木盆地油气勘探加强地幔柱和地裂运动对油气成藏条件影响的研究,同时开展地幔柱对2个盆地无机成因油气资源的探索,争取发现新的油气资源。

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    辽西阜新—彰武—黑山区白垩系火山岩U-Pb同位素年龄、层序和找煤研究
    徐德斌,李宝芳,常征路,张俊宝,蔡厚安
    2012, 19(6): 155-167. 
    DOI: P588.14;P597.3

    摘要 ( 1249 )   PDF(7702KB) ( 792 )  

    研究区中、新生代火山喷发作用频繁,火山岩分布广泛,火山、沉积地层命名不一,层位及其与主要含煤地层的关系存在争议。通过对区内义县组、吐呼噜组、冮台山组、榆树沟组、大兴庄组和大凌河组等火山岩的野外调查研究和采样,用SHRIMP法进行了UPb同位素年龄测定,得出仅1块样品年代属古近纪,其他10块样品的UPb同位素年龄都在115.5~132 Ma,且大多数集中在125~127 Ma,时代应属早白垩世中期。早白垩世火山沉积岩系按岩性、岩相和层序自下而上可分为4个喷发-沉积旋回:义县组金刚山组旋回、吐呼噜组九佛堂组旋回、榆树沟组(冮台山组)旋回和沙海组阜新组旋回。义县组总体为裂隙式喷发的玄武安山岩、粗安岩和粗面岩夹湖相沉积岩,吐呼噜组为中心式喷发的英安岩,冮台山组为裂隙式玄武安山质潜火山岩,金刚山组和九佛堂组是火山喷发间歇期的湖相沉积,沙海组、阜新组是火山活动期后的含煤沉积。研究区东部彰武—黑山一带广泛分布的大兴庄组火山岩与阜新盆地南部义县县城附近义县组火山岩的年龄相当,都比主要含煤地层八道壕组(沙海组)的时代要老,而所谓覆盖在含煤地层之上的晚白垩世大凌河组火山岩实际是早白垩世火山岩,时代比含煤地层更老,据此否定了火山岩覆盖之下寻找早白垩世煤的希望。

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    塔里木东南缘阿克塔什塔格地区古元古代壳源碳酸岩的特征及其地质意义
    辛后田,罗照华,刘永顺,王树庆,张利忠
    2012, 19(6): 167-178. 
    摘要 ( 1468 )   PDF(3373KB) ( 835 )  

    塔里木盆地东南缘的阿克塔什塔格地区,变质基底杂岩中发育火成碳酸岩侵入体,呈似层状侵入于米兰岩群和新太古代TTG花岗片麻岩中。碳酸岩主要由方解石(45%~90%)、透辉石(15%)和含量不等的石英、长石等矿物组成,可见少量金云母、方柱石,矿物组成较为简单。常量元素中Fe、Mg、Mn、Ti、P等元素低于世界已知幔源碳酸岩10个数量级之上,而Si、Al含量较高;微量元素富集大离子亲石元素Rb、Th、K和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb、Ta、Sr、Ti,  并且稀土总量仅为(25.74~63.01)×10-6,锆石Th/U比为0.04~0.36。上述特征明显有别于幔源成因的碳酸岩,可能指示米兰岩群大理岩在古元古代的深熔作用,即由米兰岩群中的大理岩在古元古代深熔作用条件下形成。挑选其中的锆石利用UPb SHRIMP法测年,获得年龄为(1 931±18) Ma。该碳酸岩体的发现不仅丰富了壳源碳酸岩的成因类型,也暗示塔里木克拉通的新太古代基底变质岩在古元古代末期发生过深熔作用和混合岩化,是塔里木克拉通对全球哥伦比亚超大陆的汇聚事件的响应。

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    斑岩型铜(钼)矿床和斑岩型钼(铜)矿床的形成机制探讨:流体演化及构造背景的影响
    孙燕,刘建明,曾庆栋
    2012, 19(6): 179-193. 
    摘要 ( 1474 )   PDF(2203KB) ( 1433 )  

    斑岩型铜(钼)矿床和斑岩型钼(铜)矿床是世界钼资源最主要的来源,提供的钼金属量相当。对比发现,两类矿床在流体来源演化以及铜和钼的相关性上较为相似,而在铜/钼比值、品位、矿物共生组合、蚀变类型等方面存在差异,特别是斑岩铜(钼)矿初始出溶流体中的Cl-/F-值、硫的总量、SO2/H2S以及H+/ K+比斑岩钼(铜)矿高。流体演化过程中有两方面因素可能影响最终沉淀的铜和钼比值:(1)铜和钼在流体中的性质差异,如铜以氯或硫络合物形式运移,沉淀受温度影响比较显著,钼以羟基或氯络合物形式存在,沉淀受压力控制比较明显;(2)流体自身氧逸度、pH、硫逸度的变化以及演化路径的改变。然而,和初始流体性质的差异相比,流体演化过程对最终形成矿床类型的影响是有限的,决定矿床形成斑岩铜(钼)矿化还是钼(铜)矿化的因素可能在流体出溶之前的岩浆起源演化阶段就存在。斑岩铜(钼)矿常分布在偏挤压的陆缘弧和大陆碰撞造山带环境,基底多为新生或加厚的陆壳,斑岩钼(铜)矿多出现在偏伸展的陆内裂谷、弧后及造山后伸展环境,基底可以为老陆壳或新生的陆壳;上述特征反映物源区或岩浆的起源和演化方式不同可能是制约形成斑岩铜(钼)矿还是钼(铜)矿的主要机制。

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    北大港构造带东翼华北期构造应力场模拟
    万贵龙,张德会,张守仁,李胜虎
    2012, 19(6): 194-199. 
    摘要 ( 1365 )   PDF(4001KB) ( 788 )  

    通过对北大港构造带东翼对油气运聚影响较大的华北期(52~23.5 Ma)进行应力场模拟,结果表明,华北期构造运动的最大主压应力方向为近ESE向。华北期构造运动在北大港构造带东翼的构造剪应力值分布在18~42 MPa,大多分布在22~32 MPa,而在22~25 MPa间有较明显的梯度带,塑性变形后应力释放处,为构造裂缝发育区带。构造裂缝发育区NEE向的断层与华北期构造应力方向之间的夹角较小,开启性较好,有可能成为油气运移和聚集部位,但是也有可能成为油气散失的部位。结合现今构造应力场的模拟结果,综合分析认为构造剪应力值在22~25 MPa的构造发育区带内的ESE向的裂缝发育区带可能形成较好的油气藏,而ENE向的裂缝发育带则易成为现代油气散失的部位。

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    张性断裂带内部结构特征及油气运移和保存研究
    付晓飞,许鹏,魏长柱,吕延防
    2012, 19(6): 200-212. 
    摘要 ( 1293 )   PDF(2952KB) ( 956 )  

    断裂带是一个宽度、长度和高度均与断距呈正比关系的三维地质体,具有典型的二分结构:即断层核和破碎带。断层核由多种类型的断层岩和后期胶结物组成,具有分选差,粘土含量高,颗粒粒径小等特征,表现为具有比围岩更低的孔渗性。破碎带同围岩相比发育大量的裂缝,裂缝的密度随着离断层核距离的增大而逐渐减小,孔渗性较高。断层岩类型取决于断移地层的岩性、成岩程度和断裂变形时期。对于同生断层而言,泥岩和不纯净的砂岩主要发生泥岩涂抹作用;纯净砂岩发生解聚作用,形成颗粒重排的变形带。中成岩阶段发生断裂变形,泥岩发生泥岩涂抹作用,不纯净的砂岩发生碎裂作用和层状硅酸盐涂抹作用,形成碎裂岩和层状硅酸盐框架断层岩;纯净砂岩主要发生碎裂作用,形成碎裂岩。晚成岩阶段发生断裂变形,碎裂作用成为主要的变形机制,泥岩破碎形成大量断层泥,不纯净的砂岩和纯净的砂岩均形成碎裂岩,其中纯净砂岩形成的碎裂岩由于石英的压溶胶结变得更致密。因此不同成岩阶段、不同岩性形成的断层岩类型不同,泥岩涂抹的排替压力高于层状硅酸盐框架断层岩和碎裂岩,即使都是碎裂岩,其渗透率相差7个数量级。从断裂带结构看油气运移和保存,断层垂向封闭主要靠剪切型泥岩涂抹的连续性,侧向封闭能力取决于断层岩物性,物性很高的碎裂岩自身封闭能力很差,依靠两盘岩性对接封闭油气,最小断距决定油水界面位置。物性很低的断层岩一般能封住一定高度的油气柱,其是断裂带中泥质含量的函数。断层在储盖层段变形机制差异,决定了断裂输导与封闭油气的耦合,即破碎带双向输导充注,盖层段剪切型泥岩涂抹顶部封闭,断层核遮挡成藏。

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    日喀则弧前盆地碎屑铬尖晶石地球化学与物源判别
    郭荣华,胡修棉,王建刚
    2012, 19(6): 213-220. 
    摘要 ( 1276 )   PDF(3041KB) ( 821 )  

    该工作在藏南日喀则弧前盆地砂岩中发现了大量碎屑铬尖晶石。电子探针化学成分分析显示这些铬尖晶石具有高铬(铬指数Cr#为0.52~0.89)、低Fe3+含量(Fe3+/ Fe2+<0.5)、低TiO2含量(多小于0.2%)的特征,指示这些铬尖晶石来源于与洋壳俯冲作用有关的橄榄岩和火成岩,因此弧火山岩和SSZ型蛇绿岩套是其最可能的物源。考虑到日喀则弧前盆地的碎屑物主要来源于拉萨地体,而拉萨地体北侧的班公—怒江缝合带的碎屑物质不可能穿过晚白垩世时期已经隆起的冈底斯岩浆弧。笔者推测,铬尖晶石可能来自于冈底斯弧和拉萨地体内部已经消失的古蛇绿岩套。

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    基于RS和GIS的地质灾害易发性定量评价: 以湖北省五峰县为例
    王宁涛,彭轲,黎清华,赵信文,黎义勇,何军
    2012, 19(6): 221-229. 
    摘要 ( 1343 )   PDF(2314KB) ( 750 )  

    根据地质灾害的群发性和区域性的特点,运用地质统计学理论,通过分析,选取研究区内致灾因子,采用信息量模型进行地质灾害易发性定量评价。文中采用地质统计学信息量法,以GIS技术和RS技术为基础,从致灾机理上对各致灾因子进行选取和分析,使用GIS空间分析技术,完成了地质灾害易发性分区定量分析。分析结果表明,研究区内:(1)软硬相间碳酸盐岩类、(2)与河谷距离50~350 m的斜坡带、(3)软硬相间碎屑岩类、(4)公路两侧1 km范围、(5)斜坡在断裂带影响范围以内(1 km)、(6)与河谷距离<50 m或350~550 m等6大影响因子对地质灾害的发生起主导作用。其中,除“公路两侧1 km范围”为人类工程活动外,其他因素均为地质动力作用。研究完成的五峰县地质灾害易发分区定量评价,为五峰县的经济发展和城镇规划提供了科学依据,同时为以后在鄂西南地区进行地质灾害遥感解译提供了参考。

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    汞污染土壤的萃取修复技术研究
    陈宗英,张焕祯
    2012, 19(6): 230-235. 
    摘要 ( 1220 )   PDF(981KB) ( 833 )  

    分别采用HAc、NH4Ac、KI、EDTA、Na2S2O3等萃取剂萃取污染土壤中汞,研究了萃取剂对汞的萃取效果和萃取条件对萃取率的影响,并分析了用Na2S2O3溶液萃取前后土壤中汞的形态变化。结果表明,Na2S2O3水溶液对汞的萃取效果最好,适宜萃取条件为:浓度0.1 mol·L-1、土液比1∶6、萃取时间12 h,当土壤中汞浓度为107.86 mg/kg时,萃取率为65.32%。污染土样在适宜萃取条件下经Na2S2O3溶液萃取后,土壤中可交换态汞、酸溶态汞和硝酸溶态汞基本完全去除,土壤中汞的生物有效性显著降低;萃取后土样的浸出毒性检测符合《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中要求的无害化堆放标准。

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    非均质包气带三氮累积转化模拟砂箱试验
    刘超,何江涛*,沈杨,刘玉梅,陈鸿汉
    2012, 19(6): 236-242. 
    摘要 ( 1248 )   PDF(1699KB) ( 834 )  

    为研究包气带非均质结构对氮素迁移转化的影响,采用室内砂箱实验模拟了1.72 mm/h降雨强度下NH4-N污染非均质包气带的过程。通过观测出水及土壤溶液中NH4-N、NO2-N和NO3-N质量浓度变化,分析探讨了NH4-N在含有两个亚粘土透镜体的非均质包气带介质中的迁移转化和累积时空分布特征。结果表明:经过89 d物理吸附和微生物作用,出水NH4-N首先迅速增加然后逐渐减小,而出水NO3-N含量持续增加,其间NO2-N出现累积峰,系统最终达到平衡稳定状态;土壤溶液中NH4-N在两亚粘土透镜体上表面累积较多,NO3-N和NO2-N在上透镜体中的累积含量大于下透镜体;而砂槽上部土壤中出现明显的NO3-N累积,NH4-N和NO2-N则在下部土壤和亚粘土透镜体中累积较多。包气带介质质地、粗细交互结构及降雨淋溶、水分运移对“三氮”的迁移转化和富集有重要影响。

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    关于河北平原区深层地下水资源属性的探讨
    王欣宝,张树刚,谷明旭,李玉龙
    2012, 19(6): 243-247. 
    摘要 ( 1230 )   PDF(1158KB) ( 1106 )  

    以河北平原为例,采用同位素、地下水资源评价和地下水水位动态3种思路分析了深层地下水资源属性。根据实测地面沉降量反求深层地下水储存资源量的构成,确定了在以往的深层地下水资源计算时储存资源量少计算了32.77%,弹性释放系数比以往的数据大;根据深层地下水动态特征,分析认为深层地下水资源在同一水文年内可以得到部分恢复,在深层地下水降落漏斗区地下水循环速率将加大,并根据沉积学的观点,认为河北平原含水层在各期古河道带交叉重叠部位或在重叠部位附近可能是连通的,浅层地下水可以沿着各期古河道带沉积的砂性土构成的含水层向下补给深层地下水,其补给量远大于通过巨厚的黏性土层向深层地下水的越流补给。

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    常用小波及其时频特性
    张建锋,崔树军,李国敏
    2012, 19(6): 248-253. 
    摘要 ( 1348 )   PDF(2068KB) ( 1236 )  

    小波分析以其良好的时频局部化效果,能够用来分析时间序列不同频率的非稳定能量特征。目前,有许多可供选择的小波函数,这些函数的时频特征各不相同,根据研究目的选择合适的分析小波函数就显得非常重要。针对常用的几个实数和复数小波函数,以Nino3海面季度平均温度时间序列(1871—1996,5oS~5oN, 90o~150oW)为例,分别研究它们的时频特征,希望为实际应用过程中选择合适的分析小波提供依据。研究发现,消失矩越大,时域小波越窄,时间分辨率增强,波动幅度越大;而频域小波与时域相反。复数的Morlet小波具有良好的频率分析能力,而Mexican hat小波(Gauss函数的二阶导数)则具有优秀的时间分辨能力。相对小波的总能量谱,复数小波的实部或虚部的能量谱能够明显提高分析结果的时间分辨率,但并不影响小波的频域分辨力。

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    不同光照条件下石灰岩表面蓝藻生物岩溶侵蚀能力与生理活性研究
    聂磊,萧洪东,侯雨佳,杨志聪,Evelin Peli4
    2012, 19(6): 254-259. 
    摘要 ( 1376 )   PDF(1359KB) ( 802 )  

    野外和室内监测试验结果初步表明,不同光照环境下石生蓝藻的生理学特性有明显差异。阴生生境下生长的石生蓝藻,其生理活性,包括光合放氧速率,叶绿体光化学活性,尤其是影响生物岩溶过程的关键酶——碳酸酐酶(CA)的活性明显高于阳生环境下生长的同类,最终导致阴生生境下生长的蓝藻对石灰岩溶蚀的速率也明显快于阳生生境下的蓝藻。

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    地球磁场起源之粒子起电问题研究
    刘全稳,王威,李臻
    2012, 19(6): 260-268. 
    摘要 ( 1342 )   PDF(2162KB) ( 1552 )  

    粒子起电问题是解决地球磁场起源中固体地球内部电流形成问题的关键之一。通过引述电化学领域二相流起电机制,建立了有利于分析地球磁场起源的固体地球内部物质流动的双电层模型结构,即液/液界面双电层模型和液/固界面双电层模型,分析了地球外核物质流动及流动起电问题。在地球运动动力和运动定律作用下,地球外核物质的定向移动是形成地下电流、产生磁场的直接原因。研究了形成地磁场电流的一般算法及影响因素,探讨了“静电”的“动电”本质,讨论了双电层模型的适应性、起电电荷电性变化、局部气旋电流、磁异常等问题。指出固体地球内部物质起电电荷电性的改变是地磁场极性倒转主要原因。

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    向读者推荐
    2012, 19(6): 269-269. 
    摘要 ( 939 )   PDF(302KB) ( 398 )  

    编者按:从本期开始,《地学前缘》编辑部将不定期推出“向读者推荐”栏目。根据一些论文评价指标和专家评审意见,重点推出一些文章的评价意见、主要内容和创新点提示,以期获得读者更多的关注,提升学术论文的影响力,更好地发挥学术导向作用,促进论文成果为科技创新服务。

    亚洲大地构造基本特征和演化规律
    作者:杨巍然王杰梁晓
    刊登于《地学前缘》2012,19(5):117
    评价意见:本文作者根据长期科学积累和自身总结的开合构造观点,分析了亚洲大陆大地构造基本特征和演化规律,运用科学思维,凝炼出一些规律性的新认识。


    1首次将亚洲大地构造划分为北亚、中亚、南亚、环太平洋4个构造集群。每个集群的地块、造山系、造山带分别围绕西伯利亚古陆块、古中华古陆、印度古陆和太平洋陆块作小开小合运动。各构造集群之间则作大开大合运动,且二者之间具有同步性。其中系统论证了古中华古陆的存在及其在亚洲大地构造演化中起着中流砥柱作用。

    2将亚洲大地构造演化划分为大陆基底形成、泛大陆和超大陆形成与发展及现代板块形成与陆内演化3大阶段及11个旋回,对比它们与全球演化的共性与特殊性,强调印支运动广泛发育和强烈影响是亚洲地质构造的显著特征。

    3总结了亚洲构造变形特征,其中提出青藏高原特别是珠穆朗玛峰为垂向挤出和重力滑脱构造的新认识。进一步采用GNF软件进行非连续介质有限元数值模拟加以验证。

    4总结出背向俯冲对接式、单向运动拼贴式和原地开合手风琴式3种构造运动程式,并分析了它们的成因。

    总之,我国地质学家研究分析亚洲地质构造并发表论文、提出新观点,还为数甚少。本文内容丰富,提出的观点具有创新性,具有很高的理论水平和实用价值。

    页岩气资源评价方法与技术:概率体积法
    作者:张金川林腊梅李玉喜姜生玲刘锦霞姜文利唐玄韩双彪
    刊登于《地学前缘》2012,19(2): 184191


    论文《页岩气资源评价方法与技术:概率体积法》针对页岩气资源评价中的关键科学问题和页岩气聚集机理特殊性,首次提出了我国页岩气资源评价方法和有利区优选标准。以国内外页岩气资源评价特点对比为基础,结合我国页岩气聚集地质条件和勘探开发现状,对国内外大量泥页岩和页岩气参数进行了统计分析,确定了页岩气资源评价起算条件,建立了页岩气远景区、有利区和目标区优选参数体系,提出了我国海相、海陆过渡相及陆相页岩气的选区标准,形成了我国页岩气资源评价主体工作流程,并根据离散型和连续型参数分布特点,研究了页岩气资源评价关键参数的获取和概率赋值方法。这些创新性研究成果为我国系统开展页岩气资源评价工作提供了基础和依据,已被国土资源部采纳为全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选工作的主要方法,应用该方法评价获得的我国页岩气地质资源量、可采资源量及有利选区结果已由国土资源部向社会发布。论文研究成果有利于推进我国页岩气勘探开发并形成我国特色的页岩气资源评价方法体系,也加深了我国在页岩气领域的研究程度,为我国页岩气产业跨越式发展提供基础支撑。

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