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远震剪切波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征

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地球物理学报 2024年第3期67卷 829-842页

作者：王祎然滕吉文田小波中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

华南板块由扬子克拉通和华夏地块在新元古代碰撞拼合形成,其西南部的缝合带位置存在强烈争议.本文基于一条南北向宽频带流动台阵天然地震数据,利用SKS波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征的南北向变化.分裂测量结果显示,26°N以南... 详细信息

华南板块由扬子克拉通和华夏地块在新元古代碰撞拼合形成,其西南部的缝合带位置存在强烈争议.本文基于一条南北向宽频带流动台阵天然地震数据,利用SKS波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征的南北向变化.分裂测量结果显示,26°N以南的右江盆地快波偏振方向为E-W或NEE-SWW方向,分裂时差为0.5~2.5 s,变化范围较大;川东褶皱带存在较多空解,快波偏振方向以近东西向为主,分裂时差在0.5~1.5 s范围内变化;在右江盆地北缘和川东褶皱带的过渡区域(约26°N附近)各向异性明显较弱.结合前人的上地幔速度成像结果,我们认为川东褶皱带与右江盆地过渡带是扬子克拉通的南边界,在其下方北侧的川东褶皱带巨厚的岩石圈向南转变成较薄的岩石圈,陡变的岩石圈边界引起了软流圈上涌,软流圈的垂向运动导致其水平方位各向异性较弱.

关键词：剪切波分裂方位各向异性上地幔变形扬子克拉通边界

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随钻核磁共振仪器缩短回波间隔方法优化设计

地球物理学报 2024年第1期67卷 409-418页

作者：刘伟张文秀陈文轩廖广志中国科学院深地资源装备技术工程实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国石油大学(北京)地球物理学院北京102249

核磁共振测井是一种直接探测储层孔隙流体性质的地球物理方法,随钻核磁共振技术是在钻井过程中实时获得油气藏评价参数的技术方法.面对复杂油气藏中随钻核磁共振测量问题,通过缩短脉冲序列的回波间隔,可以减少仪器测量时间,能够获得快... 详细信息

核磁共振测井是一种直接探测储层孔隙流体性质的地球物理方法,随钻核磁共振技术是在钻井过程中实时获得油气藏评价参数的技术方法.面对复杂油气藏中随钻核磁共振测量问题,通过缩短脉冲序列的回波间隔,可以减少仪器测量时间,能够获得快速衰减的短弛豫组分,实现储层孔隙结构的精细表征.本文提出了一种多级能量泄放方法,能够逐级降低天线品质因数,缩短天线恢复的死区时间,在不改变回波采集信噪比的情况下,实现脉冲序列的短回波间隔采集系统设计,并在随钻核磁共振测井仪器实验样机上进行了测试验证.测试结果表明,仪器回波信号信噪比良好,振铃噪声与回波信号区分明显,测试结果与模拟仿真结果一致,能够实现短回波间隔数据采集,验证了方法的有效性和实用性.

关键词：核磁共振仪器随钻核磁共振回波间隔驰豫组分

全球重力势能特征及其地质意义——基于Crust1.0模型的分析

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地球物理学报 2024年第1期67卷 77-88页

作者：张倩文徐亚王信国中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势... 详细信息

重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势能差分布特征并开展分析.研究结果表明,在北美西部、安第斯山脉、东非、青藏高原等区域表现为重力势能高,呈拉张应力状态;在洋盆、高原周围的盆地等地区表现为重力势能低,呈挤压应力状态.对比分析不同地幔密度模型结果,发现大洋地区洋壳薄,岩石圈地幔密度受构造及热影响变化较大,对重力势能影响大;大陆地区地壳厚度大,对重力势能影响大,地幔密度变化影响相对较小.采用三维变密度地幔模型获得的重力势能差分布和大地水准面异常计算获得的全球重力势能差分布具有相似特征,表明该模型的计算结果更符合全球岩石圈尺度的应力分布特征.三维变密度地幔模型计算的重力势能差显示洋中脊轴部地区趋于零,说明该处岩石圈密度变化对应力影响较小,其拉张应力与洋中脊地区地幔上涌更为相关.

关键词：重力势能岩石圈密度结构大地水准面岩石圈应力

镁铁-超镁铁岩的全岩和单矿物钴镍分布特征及其成矿指示

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岩石学报 2024年第8期40卷 2489-2502页

作者：崔梦萌苏本勋王静袁庆晗中国科学院矿产资源研究重点实验室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

本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(28×10^(... 详细信息

本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(28×10^(-6)~5045×10^(-6))含量均高于苦橄岩(Co=11×10^(-6)~177×10^(-6)、Ni=29.9×10^(-6)~2069×10^(-6))和玄武岩(Co=1.1×10^(-6)~300×10^(-6)、Ni=0.5×10^(-6)~2837×10^(-6)),表明地幔高程度部分熔融形成的熔体更加富集Co和Ni。地幔橄榄岩捕掳体的全岩Co(21×10^(-6)~220×10^(-6))和Ni(2.1×10^(-6)~4060×10^(-6))含量均显著高于辉石岩捕掳体(Co=7×10^(-6)~131×10^(-6)、Ni=4.58×10^(-6)~2311×10^(-6)),表明部分熔融过程中橄榄岩地幔源区相较于辉石岩地幔源区更容易形成富Co、Ni的玄武质岩浆。矿物学特征方面,地幔捕掳体中橄榄石的Co、Ni含量分别为41×10^(-6)~437×10^(-6)和148×10^(-6)~8970×10^(-6),尖晶石的Co、Ni含量分别为141×10^(-6)~745×10^(-6)和282×10^(-6)~9587×10^(-6),均高于共生的斜方辉石(Co=10×10^(-6)~364×10^(-6)、Ni=5.02×10^(-6)~4439×10^(-6))、单斜辉石(Co=4.09×10^(-6)~385×10^(-6)、Ni=11.1×10^(-6)~5931×10^(-6))和石榴子石(Co=0.47×10^(-6)~205×10^(-6)、Ni=0.09×10^(-6)~644×10^(-6))。同时,橄榄石和尖晶石的Co含量与其Ni/Co比值呈较好的负相关关系,而斜方辉石和单斜辉石的Co含量与其Ni/Co比值无明显相关性。这些特征表明部分熔融过程中尖晶石相地幔比石榴石相地幔更容易形成富Co、Ni的熔体。侵入岩中主要造岩矿物具有与地幔捕掳体中各矿物相一致的Co、Ni含量变化特征。这表明地幔部分熔融或岩浆结晶分异过程中,橄榄石和尖晶石是控制岩浆中Co、Ni含量的主要矿物相,并且可能造成岩浆中Co-Ni解耦,而斜方辉石和单斜辉石的熔融或结晶过程中Co-Ni倾向于共生。此外,蛇绿岩作为风化壳型镍矿床的成矿母岩,其橄榄岩和铬铁岩中尖晶石和橄榄石具有较高的Co和Ni元素含量,橄榄石的Ni(1280×10^(-6)~5789×10^(-6))含量明显高于尖晶石(229×10^(-6)~2616×10^(-6)),而其Co(41.2×10^(-6)~193×10^(-6))含量则明显低于尖晶石(176×10^(-6)~781×10^(-6)),表明风化过程中富集橄榄石的岩石更容易形成富Ni的风化壳型矿床,而富集尖晶石的岩石更容易贡献于风化壳型镍矿床中的Co矿化。

关键词：镁铁-超镁铁岩钴镍矿床造岩矿物钴-镍元素

青藏高原中部伦坡拉盆地新生代地层年代、古环境与古高度研究综述

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科学通报 2024年第18期69卷 2463-2479页

作者：孙继敏李建国刘卫国靳春胜中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院地球环境研究所西安710061

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行... 详细信息

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行了综述,旨在总结年代学、古环境演变以及古高度重建方面的进展和分歧.首先,伦坡拉盆地的新生代地层年代近年获得了长足的进展,特别是在伦坡拉盆地的牛堡组和丁青组地层陆续发现了10层左右的凝灰岩,为限定地层时代提供了很好的绝对年龄约束,牛堡组的时代已经从此前的古新世-始新世调整为始新世-早渐新世,丁青组则为晚渐新世至晚中新世.其次,伦坡拉盆地牛堡组的植物化石揭示了早始新世晚期(47 Ma)为热带亚热带湿润的森林环境,始新世晚期(39 Ma)则为亚热带开阔森林环境.丁青组的植被类型以暖温带针阔叶混交林为主.丁青组中、下部地层记录了40万年准周期的干湿旋回,表明地球轨道的长周期偏心率波动驱动了该时期伦坡拉盆地的古降水变化;而丁青组上部的稳定同位素记录揭示了14 Ma以来高原中部发生的降温与干旱增强事件,而且该事件是对14 Ma以来东南极冰盖扩张、全球持续变冷事件的响应.此外,伦坡拉盆地牛堡组中段及丁青组含有丰富的动植物化石.近年,越来越多的生物学证据(包括植物大化石与孢粉)表明,伦坡拉盆地在晚始新世的古高度基本在2000~2700 m左右,晚渐新世-早中新世初期(26~20 Ma)的古高度为3000~3200 m.即便到晚中新世早期的12 Ma,水生浮叶植物的证据表明,伦坡拉盆地古湖面的最大高度为3400 m,由此表明伦坡拉盆地的海拔高度很可能在晚中新世以后仍有1200 m左右的上升.

关键词：青藏高原隆升伦坡拉盆地牛堡组与丁青组时代古环境古高度

2022—2023年四川泸定M_(S)6.8、M_(S)5.0和M_(S)5.6地震序列的发震构造及成因

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1471-1486页

作者：张建勇王新陈凌刘杰中国地震台网中心北京100045 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球与行星物理重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

四川泸定2022年9月5日发生M_(S)6.8强震,随后10月22日和2023年1月26日又分别发生M_(S)5.0和M_(S)5.6强余震,主震和两次强余震的震中相距仅几公里却有着截然不同的震源机制解,因此,探究三者的发震构造、联系及成因至关重要.本研究利用国... 详细信息

四川泸定2022年9月5日发生M_(S)6.8强震,随后10月22日和2023年1月26日又分别发生M_(S)5.0和M_(S)5.6强余震,主震和两次强余震的震中相距仅几公里却有着截然不同的震源机制解,因此,探究三者的发震构造、联系及成因至关重要.本研究利用国家地震台网记录到的这三次地震序列的连续波形数据及震相资料进行双差重定位,并进一步采取CAP波形反演方法和P波初动极性反演方法获得研究区M_(L)2.5+的79个余震震源机制解.结果显示,主破裂沿鲜水河断裂磨西段,破裂彻底,余震活动性不高.沿主断裂分布的余震具有明显的分段特征,断层近直立且西北浅东南深.主震及磨西段大部分余震均为走滑机制,是典型的印度—欧亚板块挤压旋转造成鲜水河走滑断裂带应力失稳触发的强震活动.发生在贡嘎山地区的余震是M_(S)6.8主震触发的震群活动,震级水平不高,分布弥散,并没有触发与主断裂共轭的燕子沟、海螺沟和磨子沟次级断裂,而是触发了与主断裂近平行的次级隐伏断裂——贡嘎山断裂.M_(S)5.0和M_(S)5.6两次强余震均发生在该次级隐伏断裂上,断层倾角40°~50°且震源深度较浅.贡嘎山地区拉张型地震活动明显不同于走滑型为主的鲜水河断裂带,可能是印度—欧亚板块挤压旋转作用下贡嘎山快速隆升而地表快速剥离导致局部因重力卸载而垮塌造成的,M_(S)6.8主震有明显的触发作用.三次泸定强震的发生,释放了磨西段及西侧贡嘎山地区部分应力,但并未改变"Y"字形交汇区强震发生的可能性.

关键词：四川泸定地震鲜水河断裂带贡嘎山地区发震构造地震活动性

希夏邦马峰地区岗布锂辉石伟晶岩的发现及其指示意义

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岩石学报 2024年第5期40卷 1489-1509页

作者：胡方泱蒲浩澜郭钊刘谭杰刘小驰何少雄吴福元中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国石油大学(北京) 地球科学学院北京102249 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

近年来,喜马拉雅稀有金属成矿的研究与找矿工作不断取得突破,使得喜马拉雅地区成为我国重要的稀有金属成矿带。本文报道了希夏邦马峰地区新发现的锂辉石伟晶岩,发现地位于吉隆岩体东北侧的岗布地区,与吉隆扎龙沟隔山相望。这是在吉隆岩... 详细信息

近年来,喜马拉雅稀有金属成矿的研究与找矿工作不断取得突破,使得喜马拉雅地区成为我国重要的稀有金属成矿带。本文报道了希夏邦马峰地区新发现的锂辉石伟晶岩,发现地位于吉隆岩体东北侧的岗布地区,与吉隆扎龙沟隔山相望。这是在吉隆岩体附近首次发现锂辉石伟晶岩露头,是继琼嘉岗(普士拉)锂辉石伟晶岩、嘎波锂辉石伟晶岩、热曲锂辉石伟晶岩和库曲锂辉石伟晶岩之后,又一锂成矿发现点。结合已有研究显示吉隆扎龙沟地区具有极高的岩浆分异演化程度,表明吉隆岩体北侧具有很好的稀有金属成矿前景。该成矿伟晶岩产出于海拔5300m的变质地层(黑云母片岩和符山石矽卡岩)之中,根据野外产状可以将其分为两类,一类为强变形锂辉石伟晶岩,其发生明显糜棱岩化作用,呈透镜体形式产出;另一类为弱变形锂辉石伟晶岩,其规模相对较大,变形较弱,但其走向也受区域构造控制。结合地层的变质变形特征,我们认为此处为藏南拆离系的发育位置。成矿伟晶岩下部海拔5200m处出露绿柱石伟晶岩以及切层电气石花岗伟晶岩,5100m处出露电气石白云母花岗岩。通过对电气石白云母花岗岩和两类锂辉石伟晶岩及切层电气石花岗伟晶岩进行独居石和铌铁矿族矿物定年分析,显示电气石白云母花岗岩和锂辉石伟晶岩的形成时代均为25Ma,而切层电气石花岗伟晶岩的形成时代为17.5Ma。岗布锂辉石伟晶岩中铌铁矿族矿物的Mn#[Mn/(Mn+Fe)]值明显高于切层电气石花岗伟晶岩中的铌铁矿族矿物,同时也高于喜马拉雅带内其他已知伟晶岩的铌铁矿族矿物,反映其岩浆相对富氟的特征。时间上,岗布锂辉石伟晶岩与琼嘉岗(普士拉)和库曲锂辉石伟晶岩基本一致,表明喜马拉雅带内~25Ma是重要的锂成矿期,与藏南拆离系的活动密切相关。空间上,岗布锂辉石伟晶岩的剖面特征与琼嘉岗(普士拉)锂辉石伟晶岩和嘎波锂辉石伟晶岩等类似,均表现为下部为电气石白云母淡色花岗岩,之上为绿柱石伟晶岩,再向上则为锂辉石伟晶岩,成矿伟晶岩的产出明显受藏南拆离系的控制,反映了喜马拉雅带的锂成矿作用具有较好的空间一致性,这对于理解喜马拉雅稀有金属成矿作用与找矿具有重要意义。

关键词：喜马拉雅希夏邦马峰吉隆岩体锂辉石伟晶岩稀有金属

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基于注意力机制LSTM的电离层TEC预测

地球物理学报 2024年第2期67卷 439-451页

作者：刘海军雷东兴袁静乐会军单维锋李良超王浩然李忠袁国铭防灾科技学院河北廊坊065201 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用... 详细信息

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用过去24小时TEC观测数据对未来TEC进行预测.选择北半球东经100°上,每2.5°纬度选择一个位置,共计36个位置来验证本文提出模型的性能,并与主流的深度学习模型如DNN、RNN、LSTM进行对比实验.取得了如下成果:(1)在选定的36个地区未来2小时单点预测上,基于本文的Att-LSTM模型的TEC预测性能明显优于其他对比模型;(2)讨论了纬度对Att-LSTM预测未来2小时TEC值时性能的影响,发现在北纬0°到60°之间,Att-LSTM预测性能随着纬度的升高而略有降低,在北纬62.5°~87.5°之间,模型预测性能出现扰动,预测效果略差;(3)讨论了磁暴期和磁静期模型的预测性能,发现无论是磁暴期还是磁静期,本文模型预测性能均较好;(4)还讨论了对未来多时点预测效果,实验结果表明,本文所提出的模型对未来2、4个小时的预测拟合度R-Square均超过0.95,预测结果比较可靠,对未来6、8、10个小时预测拟合度最高为0.7934,预测拟合度R-Square下降迅速,预测结果不可靠.

关键词：注意力机制长短期记忆神经网络电离层总电子含量

俯冲带流体——来自(超)高压变质岩石的证据

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地质学报 2024年第3期98卷 758-782页

作者：高俊李继磊马智佩 Reiner KLEMD 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 Geo Zentrum Nordbayern Universität ErlangenSchlossgarten 5a91054 ErlangenGermany

俯冲带是地球上岩浆活动、高压—超高压变质作用、中深源地震、壳幔物质交换、元素循环和铜金大规模成矿的集中发生场所。富水流体不仅调控了这些地质作用,而且也深刻影响了全球C、S等挥发分的循环。当蚀变大洋岩石圈及上覆沉积物进入... 详细信息

俯冲带是地球上岩浆活动、高压—超高压变质作用、中深源地震、壳幔物质交换、元素循环和铜金大规模成矿的集中发生场所。富水流体不仅调控了这些地质作用,而且也深刻影响了全球C、S等挥发分的循环。当蚀变大洋岩石圈及上覆沉积物进入俯冲带中深部(15~300 km),伴随由葡萄石-绿纤石相至超高压榴辉岩相的递进变质作用,含水矿物在不同深度的分解造成流体释放为一连续过程。除极端高地温梯度环境之外,大多数俯冲带洋壳释放的流体为富水流体。但,俯冲带不同深度所产生的流体特征有明显差异。出露于全球造山带的高压—超高压变质地体保存了分凝体、脉体、水压致裂角砾岩等流体作用的有力证据,绿辉石、石榴子石、绿帘石等矿物中原生流体包裹体为流体的直接记录。在俯冲带中等深度(所含Si、Al、Ca、Mg、Fe、Na主量元素溶质相当于海水中固化物量的2~3倍,并具大离子亲石元素(LILE)、轻元素(B、Li)富集和高场强元素(HFSE)亏损的特点。当深度≥65 km时,流体转化为类似于超临界性质的溶液,含CH_(4)、C_(2)H_(6)、H_(2)S等挥发分,其所含主量元素溶质显著增加,微量元素除LILE等外,还负载相当量的HFSE和过渡族成矿元素。俯冲带65~100 km深度,为富水流体向超临界流体转变的区间。这种流体具有“亚超临界”性质,发生了氧化还原性质和元素溶解能力的渐变,并伴随硬柱石和角闪石的最终耗尽。高压变质岩石及相关脉体的O、Sr、Nd和金属同位素示踪研究表明俯冲带流体的源区多样,有蚀变基性洋壳、地幔橄榄岩和沉积物,并保存了海底热液蚀变作用的印迹。流体以脉冲方式沿网络状裂隙呈隧道式运移和传输,规模可达千米级,时间尺度在数月至数百年。目前通过高压—超高压变质岩的研究对俯冲带流体已经有了深入的了解,但展望未来,该领域依然有诸多争议和科学问题值得探索。

关键词：俯冲带流体地质证据流体相性质化学成分 C-S循环