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地球科学进展
2017年 32卷 3期
刊出日期 2017-03-20

综述与评述
研究论文
新学科新技术新发现
综述与评述
221 王瑞, 余克服, 王英辉, 边立曾
珊瑚礁的成岩作用
珊瑚礁作为古环境记录的良好载体,时常受到成岩作用的制约,正确认识和评价成岩作用,是开展珊瑚礁古环境重建的关键。珊瑚礁成岩作用主要包括胶结作用、溶解作用、新生变形作用和白云岩化作用等类型。一方面,成岩作用本身可记录珊瑚礁经历的海平面升降、气候变化、海水性质改变、热液改造、微生物活动等地质过程,利用成岩演化过程可恢复古环境变化过程;另一方面,成岩作用又对珊瑚礁记录的原始环境信息产生了破坏,恢复古环境时需识别成岩作用对其影响的程度。在未来研究中,应加强成岩作用与现代气候环境、海平面变化、大气淡水改造、微生物活动的关系研究,以期提供更准确、更长时间序列的珊瑚礁古环境记录。
2017 Vol. 32 (3): 221-233 [摘要] ( 87 ) [HTML 1KB] [PDF 6980KB] ( 171 )
234 王修喜
低温热年代学在青藏高原构造地貌发育过程研究中的应用
构造地貌学被誉为揭开高原隆升历史的钥匙,但一直受困于年代学的制约。低温热年代学的成熟和进步可为构造地貌研究提供精确的年代学支持。综述了最近几年青藏高原隆起过程研究动态,重点讨论高原构造地貌学的发展问题。建议选取构造地貌发育过程中的直接信息载体(地质地貌岩体)以及相关沉积(新生代盆地沉积物、现代河流沉积物、阶地序列),采用多矿物(磷灰石、锆石等)裂变径迹和(U-Th)/He热年代学这些优势互补方法进行综合研究。通过对这些相互区别又相互联系的信号载体进行系统的年代学分析,据此可重建高原各块体的构造地貌发育过程。提出了几种可能的构造地貌发育模式,并指出低温热年代学信号解译中应当注意的问题。
2017 Vol. 32 (3): 234-244 [摘要] ( 79 ) [HTML 1KB] [PDF 6092KB] ( 201 )
245 史文奇, 赵进平
北欧海溢流的水文特征和变化机理综述
北欧海是连接北冰洋和大西洋的纽带,在全球气候系统中具有特殊重要地位。北欧海通过格陵兰—苏格兰海脊溢流的高密度水,是北大西洋深层水的重要来源,在全球大洋输送带中具有关键性作用。通过评述国内外关于现代北欧海溢流的研究成果,介绍了北欧海3个主要溢流通道即法罗海台水道(FBC)、冰岛—法罗群岛海脊(IFR)、丹麦海峡(DS)上溢流水体性质、流量的基本特征和多尺度变化特征,剖析了各通道上溢流水体的来源及影响溢流变化的可能因素和物理过程,并着重阐述了法罗群岛—设德兰岛水道上溢流的强混合特征。基于这些认识,分析了北欧海总溢流的变化特征及各通道溢流之间的关系,给出北欧海溢流的整体结构。介绍了正压和斜压效应在溢流过程发挥的作用,将溢流各种尺度的变化与大气过程建立了联系。由于溢流过程非常复杂,与北欧海内部的对流和混合过程密切相关,很多问题尚不清楚,需要更多的观测与研究。
2017 Vol. 32 (3): 245-261 [摘要] ( 61 ) [HTML 1KB] [PDF 6340KB] ( 133 )
262 黄柯, 朱明田, 张连昌, 李文君, 高炳宇
磁铁矿LA-ICP-MS分析在矿床成因研究中的应用
激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS),由于其原位、实时、低检测限、高空间分辨率等优点,在矿物原位微量元素分析方面具有独特的优势。磁铁矿作为多种矿床和岩石中的常见矿物,其化学组成一直是国内外学者关注的焦点。而大量的研究表明,在磁铁矿LA-ICP-MS分析过程中,基体效应不明显,一般采用富铁硅酸盐玻璃作为标样,就能够取得较为准确的结果。因此近年来磁铁矿原位微量元素研究进展迅速,并在反演成岩成矿条件、辅助判别矿床类型和间接指导找矿勘探等方面显示出广泛的应用前景。通过总结25个不同类型岩浆和热液矿床中磁铁矿微量元素数据,与前人在矿床类型判别上的研究进行了一定的对比,发现常用的磁铁矿判别图解可以用来区分多种不同类型的矿床,但是已经划分出的分类边界可能需要进一步细化和严格验证,并且事先仔细的岩相学观察是数据解释的重要基础。另外,通过磁铁矿微量元素分配对岩浆和热液过程一系列复杂物理化学条件(熔/流体成分、温度、冷却速率、压力、氧逸度、硫逸度和二氧化硅活度等)的响应进行了一定探讨。在岩浆阶段,磁铁矿成分与熔体组成及分异演化密切相关;而热液阶段,流体性质的变化也会显著改变磁铁矿的化学成分。并且后期流体的改造或者磁铁矿的亚固相再平衡作用会对磁铁矿的成因鉴别产生严重干扰。综述了近年来LA-ICP-MS在磁铁矿微量元素分析方面的发展以及在矿床学领域的重要应用,以期对成矿作用和成矿过程研究提供新的思路和方向。
2017 Vol. 32 (3): 262-275 [摘要] ( 79 ) [HTML 1KB] [PDF 7646KB] ( 115 )
研究论文
276 李向东, 阙易, 郇雅棋
桌子山中奥陶统克里摩里组下段薄层状石灰岩垂向序列分析
高旋回性薄层石灰岩一般沉积于斜坡和深水盆地环境中,良好地保存了有关天文旋回的信息,具有重要的研究意义。鄂尔多斯盆地西缘内蒙桌子山地区中奥陶统达瑞威尔阶克里摩里组下段发育韵律性极好的薄层石灰岩与页岩,是较为理想的研究层位。在详细的野外观察和测量的基础上,结合石灰岩稀土元素及其他相关微量元素测试结果,对克里摩里组下段薄层状石灰岩的垂向沉积序列进行详细分析,结果如下:① 薄层石灰岩由4种垂向序列(旋回束)组成,分别为向上变薄序列、向上变厚序列、双向序列和波动序列;② 在剖面上可划分出145个薄层石灰岩与极薄层页岩对、33个旋回束和7个超旋回束;③(La/Nd)N值和Mn/Fe值总的变化趋势一致,从下到上呈减小趋势,但波动较大;④ 稀土元素总量和铕异常值曲线具有良好的镜像关系,与(La/Nd)N值具有耦合关系;⑤ 石灰岩晶粒大小曲线、V/Cr和V/(V+Ni)值曲线形态相似,变化一致,总体上从下到上由小变大再变小,与(La/Nd)N值曲线总体上具有相似性,但局部常出现镜像关系。依据沉积序列的类型、在剖面上的分布及各参数在垂向上的关系,在已有研究成果基础上可以得出以下结论:① 双向序列可能受控于等深流强度(米兰柯维奇旋回),向上变薄序列与波动序列可能受控于海平面的变化,向上变厚序列可能受控于构造作用;② 受米兰柯维奇旋回控制的等深流作用贯穿整个沉积,反映的沉积时限不少于2.9 Ma;③ 垂向上沉积演化受控于次级沉积控制因素构造作用和海平面上升,两者在垂向上交替作用,共反映出2个构造活跃阶段。
2017 Vol. 32 (3): 276-291 [摘要] ( 75 ) [HTML 1KB] [PDF 5635KB] ( 136 )
292 王佳, 谭先锋, 曾春林, 陈青, 冉天, 薛伟伟, 李霞, 陈岑
泥质岩成岩系统过程及其对SiO2赋存状态的制约——以渝东南地区龙马溪组为例
SiO2的赋存状态对页岩气开发具有重要意义,其成因机制与成岩系统具有密切关系。综合利用野外露头、钻井岩心等资料,采用X-射线衍射分析、阴极发光、扫描电镜及能谱分析等分析手段,系统研究了渝东南龙马溪组页岩成岩系统主控因素、成岩过程模型及成岩系统过程对SiO2赋存状态的影响。渝东南地区龙马溪组页岩成岩现象丰富,成岩系统过程也相当复杂;早期成岩主控因素受沉积机制影响较大,中后期受成岩机制制约,晚期主要受到构造机制的影响;后期构造运动使得页岩成岩系统具有明显的阶段性特征,喜山期页岩地层的大幅度隆升,不仅使页岩与外界系统连通性加强,溶蚀作用和微裂缝变得发育,还导致页岩储层物性、有机质生烃演化、油气保存条件等发生了明显的变化;在成岩演化不同阶段,不同的化学流体特征制约着页岩中硅质成因,页岩中SiO2赋存状态在早期主要以陆源石英及蛋白石为主,中后期以微晶自生石英为主,晚期在石英脉体中发育中—粗晶石英。
2017 Vol. 32 (3): 292-306 [摘要] ( 71 ) [HTML 1KB] [PDF 31929KB] ( 173 )
307 黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 张连凯, 苏春田
非岩溶水和硫酸参与溶蚀对湘南地区地下河流域岩溶碳汇通量的影响
研究非岩溶水和硫酸参与溶蚀对地下河流域岩溶碳汇通量的影响,有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度,对于推进地质作用与全球气候变化研究意义重大。选取湘南北江上游武水河流域内4条典型地下河为对象,通过水化学对比分析,揭示硅酸盐岩风化对流域地下水化学的重要影响。运用Galy方法计算流域非岩溶地层中的硅酸盐岩风化消耗大气/土壤CO2对岩石风化碳汇的重要贡献,并评价了H2SO4参与下碳汇通量的扣除比例。结果显示:①流域内有非岩溶地层的L01,L02地下河, Na+,K+和SiO2浓度明显高于纯碳酸盐L03和L04地下河,非岩溶地层中的硅酸盐的风化对地下河水中K+,Na+,SiO2浓度有一定贡献;② 4条地下河的[Ca2++Mg2+]/[HCO3-]当量比值为1.05~1.15,[Ca2++Mg2+]/[HCO3-+SO42-]的当量比值为0.99~1.08,Ca2++Mg2+相对于HCO3-过量,过量的Ca2++Mg2+与SO42-相平衡,证实硫酸参与流域碳酸盐岩的溶蚀;③L01和L02地下河岩石风化消耗的CO2通量中非岩溶地层中的硅酸盐风化消耗所占比例分别为3.36%和2.22%,而L03和L04地下河中硅酸盐风化消耗比例小于0.50%,表明有非岩溶地层存在的地下河流域,其岩石风化消耗的CO2通量中硅酸盐风化消耗占有一定比例;④在考虑硫酸参与碳酸盐岩溶蚀时,4条地下河的碳汇通量分别扣除4.84%,4.52%,6.20%和9.36%。
2017 Vol. 32 (3): 307-318 [摘要] ( 57 ) [HTML 1KB] [PDF 8195KB] ( 105 )
新学科新技术新发现
319 彭大雷, 许强, 董秀军, 巨袁臻, 亓星, 陶叶青
无人机低空摄影测量在黄土滑坡调查评估中的应用
无人机低空摄影测量技术是继遥感和三维激光扫面之后,在三维空间数据领域中又一个可用于大面积、高精度和快速获取三维点云数据的技术方法。随着摄影测量算法的改进和商品化发展,目前该项新技术在国内外广泛应用于各个领域,在地质灾害防治领域的应用也处于不断尝试阶段。结合利用无人机低空摄影测量技术调查甘肃黑方台地区黄土滑坡实例,在简要介绍低空摄影测量的基本原理和数据获取方法的基础上,阐述了该技术在区域黄土滑坡调查(面积为36 km2)和单体黄土滑坡调查方面的应用效果。结果表明:在区域滑坡调查方面,可以很好地认识其空间分布规律和发育特征;在单体滑坡方面,通过滑坡前后两期低空摄影测量数据分析,很好地认识滑坡的滑前变形迹象和成灾过程。由此可见,低空摄影测量技术在地质灾害防治领域具有广阔应用前景和一定科研价值。
2017 Vol. 32 (3): 319-330 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 53659KB] ( 414 )
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