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燕山地区北京中生代上庄辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩体的壳幔岩浆混合成因及意义

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岩石学报 2025年第1期41卷 31-65页

作者：李友连郭敬辉欧阳东剑王浩彭澎钱青杨进辉中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

华北克拉通北缘东部的燕山地区,在晚中生代发育了广泛的中酸性岩浆岩。但是,在这期规模巨大的岩浆活动过程中,地幔的贡献方式和程度,一直不甚明了。在燕山西段北京上庄地区,发育一套辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩,其中包含空间上密切共生的... 详细信息

华北克拉通北缘东部的燕山地区,在晚中生代发育了广泛的中酸性岩浆岩。但是,在这期规模巨大的岩浆活动过程中,地幔的贡献方式和程度,一直不甚明了。在燕山西段北京上庄地区,发育一套辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩,其中包含空间上密切共生的辉长岩、辉长闪长岩、二长闪长岩、正长岩和花岗岩5个岩相单元,完整记录了从基性到中性、酸性连续的成分变化,是壳幔相互作用的理想研究对象。本文最新的高精度离子探针原位锆石U-Pb定年结果显示,这5个岩相单元的形成时代在125.9±1.1Ma~127.2±1.1Ma之间,相差不超过2Myr。成分差异显著的5个岩相,在如此短的时间内相继侵位形成,暗示了其成因上的密切关联。上庄杂岩体5个岩相单元的主、微量元素组成和主要地球化学指标,都不同程度地表现出连续变化的趋势,进一步指示了5个岩相单元之间密切的成因演化关系。结合全岩Sr-Nd同位素组成资料,我们提出上庄杂岩体的5个岩相单元来自富集岩石圈地幔和古老下地壳两个岩浆源区,经历了两类岩浆的混合作用,以及各自的分离结晶作用,最终形成这一杂岩体。具体来说,上庄杂岩体成因特征可以概括为:(1)作为基性端元的辉长岩单元,主体岩性为辉长岩和辉长苏长岩,以及少量橄长岩,ε_(Nd)(t)集中在-10.0~-8.5,来自EM1型的富集陆下岩石圈地幔。(2)辉长闪长岩和正长岩单元具有和辉长岩单元相同的Nd同位素组成范围,是由同源岩浆经历分离结晶作用所形成。(3)辉长闪长岩单元是稍早期侵入相中面积最大的,其中发育稍晚期沿裂隙贯入的多种类型的岩脉。其中,有一组花岗质岩脉,具有最低的ε_(Nd)(t)值(-19),其两阶段Nd模式年龄为2.5Ga,代表了来源于古老下地壳部分熔融的熔体。(4)将这些花岗质岩脉作为古老下地壳组成端员,二长闪长岩单元的元素和同位素组成,正好落在其与上述岩石圈地幔组成的混合线上,具有鲜明的壳幔组分混合特征;二长闪长岩中发育丰富的暗色微粒包体,斜长石斑晶发育复杂的内部结构和成分环带,如正环带、反环带和震荡环带等,且An值变化范围大(56~2),这些证据更直接表明其形成于基性和酸性岩浆的岩浆混合作用;岩浆混合模拟结果表明,二长闪长岩可以是约20%~30%幔源基性岩浆注入到壳源花岗质熔体的产物。(5)花岗岩单元具有与二长闪长岩单元相同的Nd同位素组成,高的SiO_(2)含量(71%~76%),显著Eu负异常、低Sr、Ba含量和高Rb/Sr比值,表明其应该是二长闪长质岩浆经由长石为主的分离结晶作用形成。上庄杂岩体的上述成因特征,显示出幔源岩浆活动的主导作用,不仅为大规模地壳熔融提供热流,更有相当高比例的直接物质贡献。综合区域上晚中生代中酸性岩浆岩资料,有相当高比例的岩体,其组成特征与上庄杂岩体的中酸性部分相当;相关岩性单元不能简单地归为埃达克质岩石,其成因不是由加厚下地壳部分熔融,而可能是古老下地壳受到幔源岩浆强烈影响的产物。

关键词：燕山侵入杂岩体岩石成因岩浆混合中生代

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短周期密集台阵深部地壳结构探测研究进展

地球与行星物理论评（中英文） 2025年第2期56卷 131-147页

作者：田小波沈旭章魏运浩刘震杨旭松黄河张良雨金睿智中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中山大学地球科学与工程学院珠海510275 中国地质科学院北京100037 成都理工大学成都610059 美国佛罗里达州迈阿密大学Rosenstiel海洋与大气科学学院海洋地球科学系美国佛罗里达州999036 中国科学院大学北京100049

由于穿透能力强,天然地震接收函数成为壳幔结构探测中最为广泛使用的方法.随着人们对地球内部结构和动力学过程认识程度的提高,台间距相对较大的宽频带台阵已无法满足壳幔结构高分辨率探测的需求.短周期密集台阵采用频率较高的便携式数... 详细信息

由于穿透能力强,天然地震接收函数成为壳幔结构探测中最为广泛使用的方法.随着人们对地球内部结构和动力学过程认识程度的提高,台间距相对较大的宽频带台阵已无法满足壳幔结构高分辨率探测的需求.短周期密集台阵采用频率较高的便携式数字地震仪,通过百米级台间距的密集观测,可在短时间内(1~2个月)获得大量地震数据.其优势主要表现在三个方面:(1)地壳内射线交叉覆盖好,有利于提高分辨率;(2)射线密集分布,通过相干叠加压制噪声,可实现高频接收函数的成像;(3)观测时间短,效率高.因此,短短几年内,短周期密集台阵已经成为地壳深部结构探测的常规手段之一.本文主要介绍短周期密集台阵深部地壳结构探测的由来,以及通过几个典型的探测实例,展示探测效果及其在不同构造域的应用.

关键词：地壳深部结构短周期密集台阵接收函数地震成像

华南造山带上泛非期岩浆活动证据的发现及地质意义

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地质学报 2025年

作者：张素梅汪洋任纪舜朱俊宾张敏杰苏天瑞王霄汉于延秋王诗琪河北地质大学地球科学学院河北省战略性关键矿产资源重点实验室河北省战略性关键矿产研究协同创新中心中国地质大学(北京)地球科学与资源学院中国地质科学院地质研究所

由于华南造山带缺乏早古生代初岩浆活动的直接证据而导致华南造山带与扬子地块碰撞拼合完成时间、早古生代初的大地构造背景、是否属于冈瓦纳一部分等科学问题的研究争议不断，因此寻找泛非期岩浆岩成为解决以上问题的关键。本次研究主... 详细信息

由于华南造山带缺乏早古生代初岩浆活动的直接证据而导致华南造山带与扬子地块碰撞拼合完成时间、早古生代初的大地构造背景、是否属于冈瓦纳一部分等科学问题的研究争议不断，因此寻找泛非期岩浆岩成为解决以上问题的关键。本次研究主要通过岩相学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Lu-Hf同位素等手段来分析诸广山复式岩基中北部的梧桐岩体的年代学、岩石地球化学等方面的特征。研究表明，梧桐岩体主体由黑云母二长花岗岩构成，黑云母二长花岗岩的成岩年龄为494.4 Ma，具有高硅铝（SiO2=59.93%～71.31%,Al2O3=13.43%～19.20%）、高碱（K2O=3.35%～5.93%,Na2O=2.33%～6.21%）、高铁（TFe2O3=2.09%～6.20%）、低镁（MgO=0.44%～2.18%），富集Rb、Th、U、Nb和轻稀土元素，亏损Ba、Sr、P、Ti等特征，其岩浆物质主要来源于下地壳物质的重熔或多次重熔，岩浆侵入过程中可能存在少量地幔物质加入。梧桐岩体的发现暗示华南造山带与扬子地块中部可能在早古生代（520～480Ma）完成碰撞拼合，且与冈瓦纳大陆关系密切，极有可能是冈瓦纳大陆的一部分，它为进一步厘清泛非造山运动作用于华南造山带乃至华南地区的时限、作用范围、岩浆成因、大地构造背景特征等科学问题提供了典型研究对象。

关键词：华南造山带梧桐岩体泛非期锆石U-Pb年龄

鄂尔多斯盆地北缘南北向剖面上地幔远震P波层析成像

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地球物理学报 2016年第6期59卷 2056-2065页

作者：毛慧慧雷建设滕吉文中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室) 北京100085

为深入理解华北克拉通破坏机理,本研究通过鄂尔多斯盆地北缘南北向宽频带线性高密度流动地震台观测记录的远震波形数据,获得了1985条高质量到时资料,进而利用FMTT（Fast Marching Teleseismic Tomography）快速行进层析成像方法获得了... 详细信息

为深入理解华北克拉通破坏机理,本研究通过鄂尔多斯盆地北缘南北向宽频带线性高密度流动地震台观测记录的远震波形数据,获得了1985条高质量到时资料,进而利用FMTT（Fast Marching Teleseismic Tomography）快速行进层析成像方法获得了华北克拉通西部鄂尔多斯盆地北缘深至300km范围的P波速度模型.结果显示,鄂尔多斯盆地下方呈现出深至150-200km的高波速异常,说明华北克拉通其西部岩石圈保存完好尚未遭到明显破坏.河套地堑下方存在向鄂尔多斯盆地下方延伸的明显低波速异常,其深度可达300km深度,而阴山造山带下方上地幔存在深至100km左右的弱高波速异常,说明鄂尔多斯盆地周边地区的岩石圈均遭到一定程度破坏并减薄,可能与新生代时期太平洋板块的俯冲引起深部热物质上涌等作用密切相关.这些研究结果说明,华北克拉通在构造演化过程中不同块体经历了不同的破坏演化历史,这对于认识克拉通破坏减薄机制具有重要意义.

关键词：南北向流动观测 P波速度结构鄂尔多斯盆地北缘深层动力过程

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冲绳海槽地区地壳结构与岩石层性质研究

地球物理学报 2004年第3期47卷 462-468页

作者：郝天珧刘建华郭锋黄忠贤胥颐戴明刚李安春付永涛中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国科学院海洋研究所青岛266071

使用冲绳海槽地区地质、地球物理、地球化学数据与资料 ,对横跨大陆边缘—大洋板块的中国东部—冲绳海槽—琉球岛弧地区进行综合研究 .根据地震体波、面波成像结果 ,空间与布格重力异常及磁力异常的综合解释等结果 ,利用调和系数法对该... 详细信息

使用冲绳海槽地区地质、地球物理、地球化学数据与资料 ,对横跨大陆边缘—大洋板块的中国东部—冲绳海槽—琉球岛弧地区进行综合研究 .根据地震体波、面波成像结果 ,空间与布格重力异常及磁力异常的综合解释等结果 ,利用调和系数法对该研究区的地壳厚度进行了计算 ,并对地壳属性进行分析 .同时 ,选择中国东部东北地区的宽甸、华北地区的汉诺坝、华南的闵溪和台湾海峡的澎湖列岛与冲绳海槽和日本岛弧的新生代玄武岩开展元素—同位素对比研究 .结果认为冲绳海槽岩石层明显减薄 ,上地幔低速层已达到莫霍面 ,在地幔中已形成交代软流层 .元素—同位素研究表明 :它不同于中国东部 ,与琉球岛弧地区的特点也不相同 .综合分析认为 :冲绳海槽地壳属于过渡型地壳。

关键词：冲绳海槽地区地壳结构岩石层层析成像同位素对比

基于原型试验和封装式策略的PCCP断丝信号有效特征挖掘

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水利学报 2025年

作者：杨光栾博文李波孙锦朱赵辉张建伟华北水利水电大学水利学院长江科学院工程安全与灾害防治研究所华北水利水电大学测绘与地理信息学院中国水利水电科学研究院工程安全监测中心

为提升分布式光纤监测系统对预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝信号的实时探测能力,基于封装式策略构建分析模型,挖掘利于振动模式识别的有效特征参量。应用相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)型分布式光纤监测系统采集振动信号,针对时域、频域以... 详细信息

为提升分布式光纤监测系统对预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝信号的实时探测能力,基于封装式策略构建分析模型,挖掘利于振动模式识别的有效特征参量。应用相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)型分布式光纤监测系统采集振动信号,针对时域、频域以及时频域建立原始特征参量集合;引入非线性收敛因子、非线性自适应权值、高斯变异扰动和Tent混沌扰动,对鲸鱼优化算法(WOA)进行改进,在此基础上,借助改进的WOA(IWOA)和层次聚类(HC),提出IWOA-HC有效特征挖掘模型。案例分析结果显示:Fisher、BPSO-HC、WOA-HC和IWOA-HC分别挖掘出61、35、32和27个有效特征参量,利用4组有效特征参量进行振动模式识别,准确率分别为71.11%、86.67%、89.44%和97.22%,IWOA-HC挖掘出的有效特征参量具备最佳的模式识别能力。本研究可为在役PCCP工程的健康诊断及灾害预警提供技术支持。

关键词：预应力钢筒混凝土管断丝实时监测原型试验有效特征挖掘封装式建模

基于时空守恒元和解元(CE/SE)方法的孔隙介质多相流动计算

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地球物理学报 2010年第1期53卷 189-196页

作者：杨多兴张德良曾荣树李国敏刘耀炜沙海军中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院力学研究所LHD实验室北京100190

将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和... 详细信息

将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和液滴在重力作用下的运动和变形问题的数值模拟,验证了方法的精度和有效性.在此基础上,提出了一个新的孔隙介质两相流物理模型——双层流体顶盖驱动方腔流.

关键词： CE/SE算法杂交粒子水平集方法孔隙介质多相不可压缩黏性流动

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地震动作用下均匀土质边坡的临界转角分析

岩土力学 2013年第S2期34卷 62-66,73页

作者：钱海涛张力方秦四清王思敬中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

均质土坡变形的整体旋转角度(即转角)与其弧形滑动特征相协调,是比永久位移更为优越的土坡变形与稳定性表征量。地震动瞬态弹性变形应变能相当于土坡系统势能的动态随机性"涨落",临界点(临界转角)作为系统本身的一个固有特性,不受地震... 详细信息

均质土坡变形的整体旋转角度(即转角)与其弧形滑动特征相协调,是比永久位移更为优越的土坡变形与稳定性表征量。地震动瞬态弹性变形应变能相当于土坡系统势能的动态随机性"涨落",临界点(临界转角)作为系统本身的一个固有特性,不受地震动随机性"涨落"的影响,土坡滑动失稳的临界转角实质上对应着系统势能的突变点。基于均质土坡地震动失稳的特点,结合突变理论,给出了确定失稳临界转角的计算公式,发现其仅与滑带介质本构模型参数u0、m和滑弧半径R有关,但在本质上体现了诸因素的影响而具有广泛适用性。

关键词：边坡工程地震动均匀土质边坡临界转角突变

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地壳岩浆氧化性和斑岩型铜矿床成矿潜力

中国科学:地球科学 2025年第1期 227-238页

作者：艾宇民 Massimo CHIARADIA 吴超陈华勇中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室中国科学院大学 Department of Earth Sciences University of Geneva 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和... 详细信息

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和硅酸盐熔体中的分配系数.通过探讨V/Sc比值与岩浆氧逸度(f O2)之间的相关性,评估了不同厚度弧地壳中岩浆的氧化性特征.研究结果表明,磁铁矿的分离结晶是降低残余岩浆的V/Sc比值的关键因素.此外,磁铁矿结晶开始时的镁值(Mg#)与岩浆氧化性呈现显著的正相关性.利用这一规律,进一步评估第四纪弧岩浆的氧化性,发现在地壳厚度超过20km的成熟岛弧和大陆弧中,岩浆随着地壳厚度的增加趋向于更高的氧逸度.这表明在这些环境中,石榴石和角闪石的地壳内分异作用增强了岩浆的氧化性;相比之下,地壳厚度小于20km的薄弧中的岩浆则可能由于更多的俯冲板片氧化性物质输入,展现出比厚弧岩浆更高的氧化性.这些发现表明,俯冲动力学和地壳厚度在决定弧岩浆氧化性及其形成斑岩型铜矿的能力方面起着至关重要的作用.高度氧化的原始弧岩浆由于在岩浆演化的早期阶段经历磁铁矿结晶,从而导致硫化物饱和,这一过程导致铜的早期亏损,因此不利于斑岩型铜矿的形成.相反,在厚弧中磁铁矿结晶被广泛抑制,使硫化物大量饱和出现在岩浆晚期阶段,因此更有利于保留演化岩浆中铜的成矿潜力.本研究深入探讨了地壳内分异作用和俯冲带物质输入对弧岩浆氧化性的双重影响,并基于V/Sc比值变化规律的系统研究,为斑岩型铜矿床的成矿潜力提供了新的地球化学指示.

关键词：岩浆演化 V/Sc变化规律磁铁矿氧逸度斑岩铜矿