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    2010年, 第17卷, 第3期
    刊出日期:2010-05-15
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    论文
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    论文
    中国岩石圈的基本特征
    李廷栋
    2010, 17(3): 1-13. 
    摘要 ( 3853 )   PDF(5462KB) ( 8094 )  

    中国及邻区岩石圈结构构造十分复杂,并具有若干明显的特点:中国大陆地壳西厚东薄、南厚北薄,青藏高原地壳平均厚度为60~65 km,最厚达80 km;东部地区一般为30~35 km,南中国海中央海盆平均只有5 km;中国大陆地壳平均厚度为476 km,大大超过全球地壳392 km的平均厚度。中国大陆及邻区岩石圈亦呈西厚东薄、南厚北薄的变化趋势,青藏高原及西北地区岩石圈平均厚度为165 km,塔里木盆地中东部、帕米尔与昌都地区岩石圈厚度可达180~200 km。大兴安岭—太行山—武陵山以东,包括边缘海为岩石圈减薄区,厚度为50~85 km。西部岩石圈、软流圈“层状结构”明显,反映了板块碰撞汇聚的动力学环境;东部岩石圈、软流圈呈“块状镶嵌结构”,岩石圈薄,软流圈厚,反映了地壳拉张、软流圈物质上涌的特点,并在东亚及西太平洋地区85~250 km深处形成一巨型低速异常体。中国东部上、下地壳及地壳、岩石圈地幔之间普遍存在“上老下新”年龄结构。

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    中、上扬子北部盆-山系统演化与动力学机制
    刘少峰, 王平, 胡明卿, 郜瑭郡, 王凯
    2010, 17(3): 14-26. 
    摘要 ( 2675 )   PDF(4002KB) ( 1260 )  

    中国南方中生代经历了中国大陆最终主体拼合的陆缘及其之后的陆内构造演化。晚古生代末期,在秦岭—大别山微板块与扬子板块之间存在向西张口的洋盆,即勉略古洋盆。中三叠世末期开始,扬子板块相对于华北板块发生自南东向北西的斜向俯冲碰撞作用,扬子北缘晚三叠世至中侏罗世发育陆缘前陆褶皱逆冲带与前陆盆地系统。晚侏罗世至早白垩世,中国东部的大地构造背景发生了重要的构造转变,中、上扬子地区处于三面围限会聚的大地构造背景。在这种大地构造格局下,中、上扬子地区晚侏罗世至早白垩世发育陆内联合、复合构造与具前渊沉降的克拉通内盆地系统。自中侏罗世末期开始,扬子北缘前陆带与雪峰山—幕阜山褶皱逆冲带经历了自东向西的会聚变形过程及盆地的自东向西的迁移过程和收缩过程。扬子北缘相对华北板块的斜向俯冲导致在中扬子北缘的深俯冲及超高压变质岩的形成。俯冲之后以郯庐断裂—襄广断裂围限的大别山超高压变质地块在晚侏罗世向南强逆冲,致使扬子北缘晚三叠世至中侏罗世前陆盆地被掩覆和改造。

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    新世纪构造地质学的纵深发展: 深海、深部、深空、深时四领域成就及关键技术
    李三忠, 张国伟, 刘保华, 郝天珧, 戴黎明, 刘鑫, 刘丽萍
    2010, 17(3): 27-43. 
    摘要 ( 1850 )   PDF(2326KB) ( 1145 )  

    近10年来,构造地质学面临前所未有的机会和巨大的发展前景,建立超越板块构造理论的时代已经来临,地幔柱理论与板块构造理论的融合必将为太阳系乃至宇宙形成的构造过程提供全新认识。文中从宏观角度,综述了当前深部、深海、深空和深时4个发展方向取得的成就,展望了这4个方面的未来发展趋势。同时,综合概述了推动近10年来构造地质学发展的4个关键技术:针对表面构造形迹的高精度激光高度计(深空星球表面成像)、高分辨率多波束(深海海底地形成像);针对深部构造形态的层析成像(tomography);针对动力学演化(深时)的各种模拟软件(ANSYS、COMSOL、FLAC等);针对物质材料流变学的高温高压实验和成分原位测试技术。

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    昌宁—孟连缝合带乌木龙—铜厂街洋岛型火山岩地球化学特征及其大地构造意义
    赖绍聪, 秦江锋, 李学军, 臧文娟
    2010, 17(3): 44-52. 
    摘要 ( 2345 )   PDF(1908KB) ( 1034 )  

    详细的地球化学解析表明,乌木龙—铜厂街地区出露的蛇绿混杂岩主要包括方辉橄榄岩、纯橄榄岩和碱性玄武岩。其中,方辉橄榄岩和纯橄榄岩具有极低的CaO含量(<01%)、稀土总量(<5×10-6)和(La/Yb)N(096~114)值,(Ce/Yb)N为104~137,为轻稀土弱亏损型。本区碱性玄武岩具有高TiO2(257%~333%)、高K2O(229%~552%)的显著特征,(La/Yb)N为1542~1981,(Ce/Yb)N为1248~1476,为轻稀土强烈富集型;岩石Ti/V、Th/Ta、Th/Yb、Ti/Yb、Ta/Yb与来自亏损地幔的MORB以及与俯冲有关的岛弧火山岩明显不同,而主要显示为OIB型火山岩的微量元素地球化学特征,乃是典型的大洋板块内部岩浆作用的产物。该区洋岛型火山岩的厘定,表明昌宁—孟连古洋盆在石炭—二叠纪期间曾经历过一个由初始洋盆到成熟洋盆的完整发育演化过程。

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    西藏班公湖中特提斯洋盆的打开时间:镁铁质蛇绿岩地球化学与锆石U-Pb LAICPMS定年结果
    曲晓明, 辛洪波, 赵元艺, 王瑞江, 樊兴涛
    2010, 17(3): 53-63. 
    摘要 ( 2229 )   PDF(1759KB) ( 1416 )  

    对青藏高原西北部班公湖缝合带开展了路线剖面地质调查,在北面日土蛇绿岩带上采得2处镁铁质岩墙(辉长岩和辉绿岩),岩石地球化学分析表明这两处镁铁质岩墙具有平缓的球粒陨石标准化稀土元素分布型式,显示出洋中脊玄武岩特征,说明它们形成于洋中脊环境,其锆石UPb LAICPMS年龄测定结果分别为(1819±26) Ma(MSWD=115)和(1844±44) Ma(MSWD=22),表明班公湖中特提斯洋是在早侏罗世晚期打开的。另外,在狮泉河—改则蛇绿岩带上采得橄榄辉绿岩,岩石以K2O(质量分数为149%~156%)、Al2O3(质量分数为1476%~1521%)含量高,Fe2O3/FeO比值高(173~249),富集大离子不相容元素(Rb、Ba、Th、Sr)和轻稀土元素(LREE)为特点,在基性岩构造环境判别图上显示出洋岛玄武岩的亲合性。该样品给出的(1762±90) Ma(MSWD=31)的锆石UPb LAICPMS年龄说明,班公湖中特提斯洋从早侏罗世晚期打开,经过近10 Ma的扩张至中侏罗世早期已变成一个成热的洋盆。

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    西昆仑及邻区区域构造演化的碎屑锆石裂变径迹年龄记录
    刘函, 王国灿, 曹凯, 孟艳宁, 王岸, 张克信
    2010, 17(3): 64-78. 
    摘要 ( 2432 )   PDF(2458KB) ( 1058 )  

    通过对西昆仑北部山前的碎屑锆石裂变径迹年代学分析,将年龄划分为8个峰值区间:P1—47 Ma以来;P2—13~9 Ma;P3—24~18 Ma;P4—47~33 Ma;P5—79~57 Ma;P6—131~103 Ma;P7—185~180 Ma;P8—267~235 Ma,各峰值分布受阶段性抬升剥露和热事件共同影响。P8与P5主要受热事件控制,P6、P4、P3、P2、P1主要和抬升剥露有关,P7主控因素不明显。裂变径迹年龄峰值与西昆仑及邻区发生的一系列重大构造事件的时限吻合,并伴随强烈的区域性断裂活动,指示裂变径迹年龄峰值记录了西昆仑及邻区构造演化的重大事件;其中,晚白垩世以来喜马拉雅东、西构造结抬升具有相似性,反映了青藏高原自印度板块与欧亚大陆碰撞以来经历了相似的阶段性抬升。柯克亚连续沉积剖面显示西昆仑及邻区47 Ma以来开始最后一次大规模抬升,并指示上新世以来西昆仑及邻区的径迹年龄储备表现出由多样性向一致性、由无规律向年轻化的发展趋势,暗示47 Ma以来的抬升具整体抬升性质;36 Ma为抬升的转折点,表现为抬升剥露速率加快、基底开始大规模出露地表,西昆仑山对南边的水流形成障碍。

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    黔中隆起性质及其构造演化
    邓新, 杨坤光, 刘彦良, 佘振兵
    2010, 17(3): 79-89. 
    摘要 ( 2181 )   PDF(2155KB) ( 1405 )  

    “黔中隆起”是雏形于晚寒武世郁南运动的东西向平缓隆起,经历了都匀运动水下隆起向陆上隆起的转化发展阶段。通过对比沉积岩相与古地理研究,黔中隆起水陆转换开始于晚奥陶世涧草沟期,即都匀运动发生的时间,鼎盛时期发育在晚奥陶世五峰期至早志留世龙马溪期。广西运动期间,受到来自南部云开地块与桂滇北越地块的挤压和南东向华夏地块与扬子板块汇聚、碰撞脉动式收缩的远程效应,出现了以黔中背斜、乌当二比向斜为代表的东西向构造带和以麻江背斜为代表的南北向构造带共存的现象,之后,“黔中隆起”作为独立意义的构造单元消失,与“江南古陆”相连接进入联合发展时期。东吴运动和峨眉山玄武岩的喷发改变了黔中隆起控制东西走向的沉积古地理格架,变为近南北向,黔中隆起与上扬子地区的构造演化彻底融为一体,标志黔中隆起演化的彻底结束。黔中隆起南缘边界的镇远—贵阳断裂中的钾镁煌斑岩单颗粒锆石UPb同位素年龄为(2613±80) Ma,很好地指示了黔中隆起作为独立单元发展的最后年限。

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    地幔转换带:地球深部研究的重要方向
    周春银, 金振民, 章军锋
    2010, 17(3): 90-113. 
    摘要 ( 2738 )   PDF(2442KB) ( 1523 )  

    Mantle transition zone (MTZ) is the link between the upper and lower mantle. It has important implications for our understanding of the composition and evolution of the whole mantle, mantle convection and the geodynamics of the deep subduction of lithosphere and deepfocus earthquakes. The seismic discontinuities in transition zone are generally interpreted in terms of phase transformations in olivine component at high pressures. Recent highpressuretemperature experiments indicate that the transformations in nonolivine components (e.g. pyroxene and garnet) contribute significantly to the depth and sharpness of these discontinuities as well as the gradients in seismic velocities and density. In addition, the bulk composition, elemental partitioning, temperature and H2O have great impacts on these phase transformations and relative discontinuities, as well. These subtle experiment results explained some relative local characteristics and variations very well, and advanced our knowledge of the Earths deep interior and its geodynamic process. Because of the lack of samples directly from deep Earth, and the relative limitation of geophysical and geochemical methods, the highpressuretemperature experiments are still the indispensable method for our understanding of the composition and characteristics of the Earths deep interior.

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    地幔转换带中的水及其地球动力学意义
    杨翠平, 金振民, 吴耀
    2010, 17(3): 114-126. 
    摘要 ( 2479 )   PDF(1453KB) ( 1174 )  

    综述了近20年国际上地幔转换带中水的研究进展。前人研究表明,地球深部的水主要以OH-(hydroxyl)形式存储在名义上无水矿物(NAMs)中。高温高压实验研究表明,地幔转换带中的主要矿物均具有较高的储水能力,且在转换带的温压条件下,其储水能力随着温度的升高而降低,其中瓦兹利石(βOl)和林伍德石(γOl)的储水能力为2%~3%,超硅石榴子石(Mj)的储水能力为01%左右,据此估算地幔转换带的储水能力约为12%~191%,是地表水总量的39~62倍;而转换带除外的上地幔和下地幔主要矿物的含水量或储水能力均小于01%,因此与上、下地幔相比,地幔转换带可能是地幔的主要储水库。尽管地幔转换带具有较强的储水能力,但对地幔转换带的实际含水量还存在干、湿两方面的地质和地球物理证据和争议。地幔转换带中的水会对转换带中一系列的过程产生重要影响,当水含量增加时,橄榄石(Ol)向βOl、γOl分解以及超硅石榴石的分解反应分别向低压、高压和低压方向迁移,从而由橄榄石向βOl和γOl分解两个相变反应界定的转换带宽度也会增加;水还会使地幔深部的部分熔融温度降低,熔体的密度降低;同时,水的加入可以很好地解释地幔岩“pyrolite”模型在410 km不连续面处产生的与地震波测量不相符突变,也可以解决全地幔对流模式所不能解释的地幔成分分层问题。因此,深入研究和探讨转换带中的水对地球深部动力学过程的影响,包括中国东部地区受太平洋板块深俯冲作用的影响,均具有重要的约束和研究意义。

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    残留板块及地幔柱:怀俄明克拉通的上地幔地震图像
    Huaiyu Yuan, Kenneth G.Dueker
    2010, 17(3): 127-138. 
    摘要 ( 2368 )   PDF(4064KB) ( 2116 )  

    介绍了近年来天然地震体波和面波层析成像以及接收函数在怀俄明克拉通地区的应用。怀俄明克拉通地区的地壳和上地幔结构可以归结为克拉通成型时期的残存高速度异常以及进行中Yellowstone低速地幔柱。在克拉通南部边界缝合带地区以及在中部和北部下地壳中保存着一些高速度结构。南部边界缝合带地区的高速度倾斜上地幔结构与人工地震剖面LithoProbe在北美各个克拉通边界所记录的上地幔倾斜反射体一致。 作为一个可能的上地幔消减板块残留体,这个倾斜上地幔结构显示出板块叠加可能是一个普遍的克拉通成型过程。在克拉通缝合带的莫霍面和上地幔深度,人工地震的研究结果显示板块叠加过程形成一个楔形体,体现出克拉通上地幔的较高粘度系数。接收函数的转换波共转换点叠加技术显示出这种楔形体存在于整个怀俄明克拉通的南部边界。接收函数和基于噪声的瑞利波层析成像图像显示出在克拉通地壳增厚地区存在下地壳高速体。作为早期岩石圈分裂过程残留的火成岩侵入体,这种下地壳高速体存在于较早成型的克拉通北部和中部地区, 显示出南部克拉通地区不同的形成机制。克拉通的西部地区受到Yellowstone地幔柱的影响。层析成像显示低速的地幔柱从黄石地区向下延伸到至少500 km。在消蚀岩石圈的同时,岩浆侵入体沿着hotspot track在中地壳大量的形成, 并引起下地壳岩石的横向流动。

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    伴随数据同化方法及其在地幔对流中的应用
    刘丽军, Michael Gurnis
    2010, 17(3): 139-148. 
    摘要 ( 2413 )   PDF(1835KB) ( 808 )  

    伴随数据同化方法是一个基于梯度法的反演技巧,尤其适用于对非线性问题的反演。最近几年里,该方法在地球物理问题中的应用取得了长足发展。文中试图从理论推导到其在地幔对流中的应用对该方法进行系统阐述,并附例图加以说明。伴随数据同化方法的基础是扰动理论,将模型输出与观测值的差别归因于模型输入中存在的误差,而该输入误差可以通过输出误差的最小二乘对输入条件的一阶倒数(梯度)来表示,这个联系就称作伴随算子。非线性问题的反演需要用到多次迭代;对输入误差的预估程度会直接影响计算和结果收敛的速度。作为描述当前地幔结构最有力证据的地震层析成像技术的不断进步,不论是在区域还是全球尺度上,都为地幔对流的反演提供了一个出发点。通过进一步同化或者比较相关的地质学证据特别是地表动力沉降观测,地幔对流反演可以克服目前仍然存在的地幔动力学各参数的不确定性的影响,从而进一步揭示壳幔系统的动力学机制。讨论的一个实际的例子是如何使用该方法反推出Farallon板块于晚白垩世时期在北美板块下的平俯冲过程以及该研究所导致的地球物理学及地质学意义。

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    西南日本火山区三维地震成像研究
    韦伟, 赵大鹏, 石耀霖
    2010, 17(3): 149-157. 
    摘要 ( 2173 )   PDF(3007KB) ( 797 )  

    利用日本气象厅(JMA)以及日本国立大学联合地震观测台网(JUNEC)记录到的3 218个地震事件的231 918条P波到时资料,反演求得西南日本160 km深度范围内的三维P波速度结构。研究表明,在九州地区,俯冲的菲律宾海板块以高速为主要特征,该海洋板块在30~60 km深度处的脱水使得弧前地幔楔顶端的橄榄石蛇纹岩化,在120 km 深度处的脱水使得地幔楔中的岩石局部熔融,融体上升引起该区的火山活动。在本州西部地区大山火山之下,低速异常显著,并伴随低频地震活动,说明该火山可能是个潜在的活火山,将来有喷发的可能性。

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    “赤水—涟源东西向构造带”厘定的地质-地球物理证据
    程顺有, 郭安林, 陆晓芳, 王正良, 张燕, 李海明, 吕拾零
    2010, 17(3): 158-165. 
    摘要 ( 2056 )   PDF(3783KB) ( 1194 )  

    中上扬子地块现今深部结构构造的研究,不仅具有科学意义,而且对于研究其与形成演化相关的油气生成、运移、聚集及构造保存和矿产资源的分布赋存规律等更具有重要的社会经济价值。通过地球物理场的详细处理、分离提取技术,结合地表地质的综合分析,发现并厘定了赤水—涟源东西向基底构造带,详述了相关的地质地球物理证据。结果表明,该构造带是位于中上扬子地块与湘桂地区元古宙也许更早时期南北不同构造块体之间的重要界线,具有从基底到盖层多期次复活演化特点,在空间上有由南往北穿时推进的趋势,而形成演化时间上可主要归为两个时间段:前寒武纪晚期和白垩纪晚期之后。

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    鲁西北西向断裂系与沂沭断裂带晚中生代演化关系及其动力学背景探讨
    王先美, 钟大赉, 李理, 丁增勇, 李松, 张荣强
    2010, 17(3): 166-190. 
    摘要 ( 2060 )   PDF(5276KB) ( 1054 )  

    晚中生代是华北地块构造演化的转折时期。由出露于沂沭断裂带、鲁西地体、鲁东地体的中生代地层、岩浆,结合断裂活动年代学、区域地质等资料分析,可以将沂沭断裂带晚中生代构造演化划分出距今约160 Ma、130~110 Ma、90~80 Ma等3个关键时期,并分别与左行压剪、左行张剪、右行压剪构造活动相对应。晚中生代沂沭断裂带与鲁西北西向断裂系间的几何学、运动学、年代学的共轭匹配关系表明,它们为特定构造动力学背景下形成的一组共轭断裂系。同时对鲁东地体晚中生代构造演化、鲁东北西向断裂系特征,以及沂沭断裂带、北西向断裂系晚中生代构造演化的动力学背景进行探讨。

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    北大巴山逆冲推覆构造带前缘构造特征及变形年代学研究
    李鹏远, 张进江, 郭磊, 杨雄英
    2010, 17(3): 191-199. 
    摘要 ( 2093 )   PDF(2568KB) ( 1480 )  

    在北大巴山推覆构造带前缘,北—北东倾斜的城口断裂和南—南西倾斜的高桥断裂形成一背冲式逆冲推覆体系,以两断层为界,其间为一巨型冲起构造。该冲起构造因边界断裂的产状特征、活动强度沿走向的差异,而表现出明显的分段性:其北西段为双向逆冲的“正花状”结构;而南东段为反向逆冲为主的“半花状”结构。同构造低温变质绢云母40Ar39Ar年龄显示,城口断裂在燕山期(约1433 Ma)存在一次强烈的构造活动,导致北大巴构造带进一步逆冲扩展和强烈隆升。在逆冲推覆向前扩展过程中,受锋缘外侧阻抗的影响,沿前缘部位形成一系列反向逆冲断层,从而形成巨型冲起构造。

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    上扬子地区褶皱-冲断带的运动学特征
    汪新伟, 沃玉进, 周雁, 张荣强, 李双建
    2010, 17(3): 200-212. 
    摘要 ( 2130 )   PDF(1840KB) ( 1022 )  

    上扬子地区褶皱冲断带的运动学特征一直缺乏系统研究。在前人基础上,结合野外认识、地震地质剖面解释、构造活动定年等相关成果分析认为,上扬子地区印支期以来至少存在着3组不同方向的区域挤压应力。其中,NWSE向挤压应力具印支期、燕山期与喜马拉雅期多期活动特点,近SN向挤压应力主要在燕山晚期,NESW向挤压作用主要发生在喜马拉雅期。由此所形成的造山带至前陆褶皱冲断带的运动学结构模式存在较大差异,即龙门山造山带发育了较为典型的根带、中带、锋带与外缘带等复杂的逆冲推覆构造系统,米仓山与南大巴山造山带缺乏中带变形的特征,雪峰山陆内前陆盆地系统则表现为逆冲的锋带在倾向上传播距离长、在走向上影响范围大等特点。上扬子地区褶皱冲断带的运动学特征控制了不同时期油气的运移方向及聚集场所。

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    东北平原土壤有机碳分布与变化趋势研究
    奚小环, 杨忠芳, 崔玉军, 孙淑梅, 于成广, 李敏
    2010, 17(3): 213-221. 
    摘要 ( 2777 )   PDF(955KB) ( 1112 )  

    在多目标区域地球化学调查基础上,采用“单位土壤碳量”方法计算土壤碳储量,显示东北平原(约23万km2)土壤有机碳总体分布:表层(0~02 m)土壤有机碳为76807 Mt,碳密度为3 3278 t/km2;中层(0~10 m)为2 97841 Mt,碳密度为12 9047 t/km2;深层(0~18 m)为3 72916 Mt,碳密度为16 1575 t/km2。东北平原土壤碳密度处于全国平均水平。土壤碳密度由东北平原南部(辽宁)、中部(吉林)到北部(黑龙江)从暖温带、温带向寒温带过渡呈现增高趋势,其中表层土壤碳密度由2 2842、3 4367增加到3 8615 t/km2。与第二次土壤普查比较,20年期间东北平原表层土壤有机碳总体减少32059 Mt,占294%,年均减少1603 Mt,年均递减率173%。表层土壤碳密度由南向北依次减少1 0606、1 6464、1 3002 t/km2,平均减少1 3890 t/km2。不同生态系统和土地利用类型土壤有机碳减少程度不同。采用土壤碳密度比方法研究生态系统之间土壤碳密度动态平衡关系,研究土壤有机碳储量及其变化趋势,为进一步探讨土壤有机碳分布分配特征及土壤固碳潜力等提供科学依据。

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    长江三峡库区全新世环境考古研究进展
    朱诚, 马春梅, 李兰, 孙智彬, 郑朝贵, 白九江, 朱光耀, 黄润
    2010, 17(3): 222-232. 
    摘要 ( 1868 )   PDF(1803KB) ( 1206 )  

    充分利用长江三峡工程文物抢救性发掘的宝贵机会,通过对重庆市忠县中坝遗址、丰都县玉溪遗址等典型遗址和神农架大九湖泥炭地层环境考古研究,摸索出了一套利用年代学、沉积学、重矿物组分鉴定、锆石形态统计、地球化学和环境磁学方法辨别考古遗址地层中古洪水沉积的方法;建立了该区地表孢粉气候的转换函数,并将其用于对神农架大九湖泥炭地层的研究,弄清了该区全新世以来环境演变的背景,并将自然沉积地层环境演变记录与典型考古遗址地层古洪水事件作了对比分析。遗址时空分布研究表明:长江三峡库区旧石器时代至宋代677处遗址时空分布总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的,遗址多沿江河分布,且在河流交汇处呈聚集状态,这与人类多选择河流1~2级阶地为生、河流交汇处鱼类资源丰富有关。研究表明:中坝遗址能延续5 000 a的原因一方面与其盐业遗址的属性有关,另一方面与其长期具有良好生态环境有关。从该遗址T0202探方出土近20万件动物骨骼的分类统计证明了这一点。76 ka BP以来,水位在吴淞高程147024 m以上的古洪水至少在玉溪遗址T0403探方中留下了16次沉积记录。神农架大九湖297 cm厚的泥炭及其148个孢粉样品和10个AMS14C测年数据表明,该泥炭地层为本项目提供了理想的全新世自然环境演变背景,尤其82 ka BP前后的降温事件很明显,67~42 ka BP为中全新世最适宜期,42 ka BP前后由暖湿转为凉干,35~09 ka BP季风降水整体较弱,09 ka BP前后转为较凉湿。根据对中坝和玉溪两处遗址地层的研究,在82~67 ka BP期间出现有10个古洪水层;在67~42 ka BP全新世最适宜期遗址地层中出现有8个古洪水层;在35~09 ka BP降水减少的时期,中坝遗址中仅出现2个洪水层(即西周时期的371和战国早期的第21层);在09 ka BP以来降水较多的时期,中坝遗址中存在3个洪水层(即宋代中期的11C1层、清代的51层和1981年的2B2层)。这表明,82~67 ka BP的洪水在三峡地区次数是最多的,67~42 ka BP的洪水数量次之。长江三峡库区的这一古洪水发生规律或许可以解释长江中游的江汉平原在78~51 ka BP期间遗址数量偏少的原因。

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    中国东部地带表土稀土元素的地球化学特征
    杨恬, 朱照宇, 吴翼, 邱世藩, 饶志国, 韩江伟
    2010, 17(3): 233-241. 
    摘要 ( 2512 )   PDF(1236KB) ( 1433 )  

    对中国东部从黑龙江省到海南省的纵向大断面50个表土样品的稀土元素(REE)含量进行了测定,结果显示其平均含量高于中国土壤和世界土壤的平均值;其稀土元素组成特点表现为轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)亏损,Eu的负异常和Ce的正异常;未发现稀土元素总量∑REE和轻重稀土比值∑LREE/∑HREE随纬度或年均温度、年降水量有明显的地带性规律变化;δCe值的分布特征显示在气候达到南亚热带北热带地区的湿热程度及风化强度时,表土才会出现显著的Ce正异常;在Ce/Eu对Eu/Sm图解上不同母岩类型的表土参数差异明显,尤其是玄武岩发育的表土与中酸性岩石和沉积岩发育的表土之间具有明显差异。本研究表明,中国东部表土的稀土元素分布特征没有明确的气候带示踪意义,而主要具有成土母质类型示踪意义;δCe值的显著正异常可以示踪南亚热带热带气候;由于影响因素复杂,各种特征参数的细微变化对沉积物成因、物源区以及区域气候的指示意义尚待积累更多的数据并参考其他环境指标才能做出正确判断。

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    六盘山群沉积物磁化率记录的早白垩世气候变化
    戴霜, 黄永波, 赵杰, 朱强, 刘俊伟, 孔立, 张明震, 胡鸿飞
    2010, 17(3): 242-249. 
    摘要 ( 1817 )   PDF(1303KB) ( 764 )  

    白垩纪气候环境研究对认识现今全球环境格局的形成具有重要意义,现有的白垩纪环境变化记录均来自海洋沉积物,本文通过对我国中部六盘山地区六盘山群地层沉积与岩石磁化率测量分析,获得了12815~11582 Ma期间陆相沉积物记录的气候变化信息。结果显示磁化率值总体较低,以125 Ma为界大致可以分为前低后高两个阶段;结合岩石磁学测量及沉积相、岩石中铁含量与磁化率变化关系分析,认为岩石磁化率主要与源区磁性矿物的种类及含量有关,据此揭示六盘山地区在该时间段气候总体为干热环境,并可分为12815~125 Ma间气候相对湿热和125~11582 Ma间气候相对温湿两个阶段。磁化率记录的这种气候转变与海洋沉积物记录的全球海平面温度变化趋势一致,但相对海平面温度由升高到降低的转折时间提前约17 Ma。

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    地球物理方法对垃圾填埋场探测的有效性试验研究
    刘兆平, 杨进, 罗水余
    2010, 17(3): 250-258. 
    摘要 ( 1553 )   PDF(3242KB) ( 798 )  

    文中根据在河北省某市两处不同类型垃圾(建筑垃圾和生活垃圾)填埋场上采用多种地球物理方法(高密度电阻率法、探地雷达法、高精度磁测法、激发极化法和瞬变电磁法)进行试验研究所取得的实测资料,结合工作地区的地质和岩土物性特征,通过分析对比,指出了不同地球物理方法在圈定和监测垃圾填埋场的污染范围和扩散趋势等方面的作用和能力。实验证明,垃圾填埋场渗漏污染检测中,探地雷达法、高密度电阻率法、激发极化法和瞬变电磁法均有一定的效果。除高密度电阻率方法外,激发极化法在监测垃圾的污染范围和污染趋势、圈定污染程度方面,效果也很明显。

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    被动式超低频电磁探测数据采集与处理方法研究
    李百寿, 秦其明, 蒋洪波, 叶霞, 崔容菠, 张泽勋, 王清培, 陈超
    2010, 17(3): 259-268. 
    摘要 ( 1633 )   PDF(1599KB) ( 1918 )  

    由于被动式超低频电磁探测仪具有便携易用、野外布线简单、受地形影响小并且对低阻体、高阻体均有反映的特点,因此在能源勘探、资源勘察和地质构造探测中展现出良好的性能与开发潜力,接收来自地下深部的天然源超低频电磁信号的勘探技术,已成为国内外近些年来的研究热点。文中首先介绍了被动式超低频电磁探测技术最近几年的野外试验情况及超低频磁场传感器的主要技术指标水平,认为目前BD6型被动式超低频电磁探测仪无论在频谱分辨率、信噪比,还是在探测效率方面都得到了极大提高;其次,分析了场源效应、频深转换公式、分辨率因素对数据采集、处理过程的影响;提出场源效应导致的随机噪声可以通过多次采集数据叠加平均方法加以降低,利用已知地质和钻井资料修正后的频深转换公式更适用于某种勘探目标(煤层气、地下水等)和某个地区探测数据的解释;采用适当的线性(谱分析法)和非线性(分数维法)分析方法,可以为探测数据的处理与解释提供新的方法和技术途径。

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    基于地表能量平衡与SCS模型的祁连山水源涵养能力研究
    聂忆黄
    2010, 17(3): 269-275. 
    摘要 ( 1722 )   PDF(1651KB) ( 749 )  

    基于区域水量平衡,利用地表能量平衡的原理计算陆地实际蒸散发量,采用SCS模型计算地表径流量,提出了一种定量评估区域水源涵养量的实用方法。利用该方法和GIS软件平台,结合1982—2003年遥感数据和对祁连山水源涵养重要区水源涵养能力强弱的空间分布及其变化规律进行了计算和分析。结果表明:(1)祁连山山地水源涵养重要区内水源涵养能力最强的区域为中部和东南部地区,而西部地区涵养水源的能力相对较弱;(2)祁连山山地水源涵养重要区内中部和靠东南部的水源涵养能力减弱比较明显,特别是以门源回族自治县为中心,形成了水源涵养能力持续减弱带。

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    弥散系数在非均质多相岩层中的尺度效应
    董书宁, 戴振学, 李竞生
    2010, 17(3): 276-280. 
    摘要 ( 1607 )   PDF(783KB) ( 904 )  

    根据渗透系数在多相岩层中的协方差函数,文中首先推导了用以描述溶质在三维模型中运移特征的宏观弥散系数方程,然后导出了纵向弥散系数用来表达该参数的尺度效应。利用一个例子,讨论了宏观弥散随时间的变化趋势,以及同一岩相内转移项和越相转移项对弥散的相对贡献。灵敏度分析指出纵向弥散系数是与岩相平均长度正相关,也与不同岩相的渗透系数的差值正相关,其取值随渗透系数的总方差的增加而增大。

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    长石风化作用及影响因素分析
    莫彬彬, 连宾
    2010, 17(3): 281-289. 
    摘要 ( 1951 )   PDF(1849KB) ( 1790 )  

    长石类矿物是地壳中最常见的硅酸盐矿物,其风化作用对地球表面环境有显著影响,因而是风化作用研究的重点矿物之一。文中以长石为例,对硅酸盐矿物的风化作用研究现状从矿物的自然风化、模拟矿物化学风化和矿物的生物风化3个方面进行阐述;对影响矿物风化的各种因素及其在风化过程中所起的作用,以及长石微生物风化作用的机理和过程进行分析;指出目前硅酸盐矿物风化研究中存在的问题,并对未来的发展方向提出建议,指出对微生物矿物复合体微环境物理化学性质的深入研究可能成为揭示微生物矿物相互作用机理的一个突破口。

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    中国作者国际地学论文简介
    朱弟成、张招崇、王椿镛、许成等
    2010, 17(3): 290-294. 
    摘要 ( 1061 )   PDF(812KB) ( 956 )  
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