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华南地区地幔过渡带结构及其动力学意义

地球物理学报 2024年第3期67卷 935-946页

作者：张晓青徐涛陈立春李喆祥桂林理工大学地球科学学院桂林541004 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质... 详细信息

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质、地球物理资料,讨论了华南地区深部构造单元划分及其浅部构造响应.研究结果表明:(1)扬子克拉通下方地幔过渡带结构接近全球平均水平,相对稳定;(2)海南岛地区地幔过渡带厚度偏薄,且410-km和660-km界面分别显著下沉和上升,可能与海南地幔柱密切相关;(3)太平洋构造域和特提斯构造域深部构造边界显著,青藏高原东南缘主要受特提斯构造域影响,其地幔过渡带中可能残留有拆沉的岩石圈板片;(4)雪峰山以东地区的地幔过渡带主要受太平洋构造域影响,但南北也存在局部差异,南部华夏地块下方可能不存在滞留板片,太平洋板块的俯冲、后撤与东南沿海地区地壳减薄和大规模出露的中-新生代岩浆岩密切相关.

关键词：华南地区接收函数板片俯冲地幔过渡带地幔柱

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

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(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

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亚波长尺度裂缝地震散射分辨分析

地球物理学报 2024年第1期67卷 318-331页

作者：冯一琳魏伟付博烨符力耘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 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 北京工业大学城市建设学部北京100124 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室青岛266580

裂缝储层地震特征的准确识别已成为当前地震勘探的难点之一,特别是深层礁滩或碳酸盐岩储层,其大部分裂缝都在亚波长尺度,按照传统地震反射四分之一波长几何分辨准则是不能完全分辨的.传统研究裂缝地震响应的方法主要基于各向异性等效介... 详细信息

裂缝储层地震特征的准确识别已成为当前地震勘探的难点之一,特别是深层礁滩或碳酸盐岩储层,其大部分裂缝都在亚波长尺度,按照传统地震反射四分之一波长几何分辨准则是不能完全分辨的.传统研究裂缝地震响应的方法主要基于各向异性等效介质理论,但由于亚波长尺度裂缝微小且其地震反射弱并存在噪声干扰等问题,故该传统方法逼近精度有限.然而,这类部分可分辨裂缝可在地震散射范畴来分析和预测,本文基于散射聚焦分辨分析理论,提出了表征裂缝系统空间分布和形态特征的波数域散射成像矩阵方法,据此计算了含裂缝与不含裂缝的波数域成像矩阵之间的振幅差异性和结构差异性,从散射能量及其各向异性的角度分析了亚波长尺度裂缝的地震可识别性.均匀和复杂背景介质下的算例表明,振幅差异性随裂缝厚度和密度的变化规律显著,结构差异性随裂缝角度变化规律更加明显.同时讨论了随机噪声和排列长度等因素对裂缝系统地震散射可识别性的影响.排列长度和噪声对于裂缝厚度响应影响较小,主要影响高角度裂缝的识别,同时要求排列长度大于三倍目标深度才可应用该方法进行裂缝参数识别.

关键词：亚波长尺度裂缝识别波数域散射成像矩阵振幅差异结构差异

太古宙花岗质岩石Si-O同位素对岩石成因和板块构造的约束

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岩石学报 2024年第3期40卷 677-688页

作者：张晴李献华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 澳大利亚国立大学地球科学研究院堪培拉2600 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

板块构造的起源是地球科学核心问题之一,而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一,因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来,岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境,但由于... 详细信息

板块构造的起源是地球科学核心问题之一,而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一,因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来,岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境,但由于大多太古宙样品经历了强烈的变质作用,Si同位素数据是否代表原岩信息需要进一步的评估;此外,Si同位素在高温岩浆分异过程中变化非常小,在分析精度不够高的情况下,其分析结果则很可能无法揭示其潜在的变化规律。本文结合当前地球早期构造环境研究进展以及Si-O同位素的应用情况:(1)重点总结介绍了太古宙花岗质岩石(主要包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩;简称TTG)的Si同位素应用原理,及应用Si-O同位素约束地球早期构造环境的优势;(2)分析了目前研究中存在的问题,并给出了具体的改进建议和方法;(3)进一步总结了太古宙TTG Si同位素和全球规模的O同位素,Ge/Si比值,及其他地质学和地球化学指标,确认了在大约3.8Ga开始有表壳物质再循环特征的出现;(4)最后依据当前的研究进展,提出了未来具体研究方向。

关键词：太古宙 Si同位素 O同位素 TTG 岩石成因板块构造

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地震P波倾斜入射下单面坡动力响应分析

地球物理学报 2024年第6期67卷 2350-2363页

作者：谷坤生周剑戴福初张路青北京工业大学城市建设学部城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029

地震诱发滑坡分布呈现“背坡面”效应的特点,表明地震波入射方向对边坡动力响应及失稳有巨大的影响,然而斜入射下边坡动力响应研究尚不充分.本文基于时域弹性波理论和黏弹性人工边界条件,利用FLAC3D内嵌的Fish语言编程实现了P波倾斜入射... 详细信息

地震诱发滑坡分布呈现“背坡面”效应的特点,表明地震波入射方向对边坡动力响应及失稳有巨大的影响,然而斜入射下边坡动力响应研究尚不充分.本文基于时域弹性波理论和黏弹性人工边界条件,利用FLAC3D内嵌的Fish语言编程实现了P波倾斜入射.通过对比算例与理论解,验证了P波倾斜入射方法的准确性.研究了简谐波、加窗简谐波及天然地震波对单面坡激发的动力响应,并以加窗简谐波为例探索了输入波频率与入射角影响下单面坡(坡高90 m)的动力响应特征.计算结果表明:由于输入波首尾速度非零的冲击效应,简谐波作用下坡肩位置波首与波尾段峰值加速度值超过中间稳定段的1倍以上.简谐波和加窗简谐波在坡表相同部位产生的加速度响应要强于天然地震波.加窗简谐波20°入射下,坡体水平向加速度分布随输入波频率变化较竖直向的显著;当输入波频率为10 Hz时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.33倍,此时边坡高度与边坡动力响应垂向放大的临界高度一致.频率为2.5 Hz的加窗简谐波在不同入射角下,边坡竖直向加速度分布的变化高于水平向;当入射角为60°时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.12倍.研究表明垂直入射时会低估地震波对边坡动力扰动的影响.

关键词： FLAC3D 数值模拟 P波斜入射边坡动力响应

新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征:来自矿石构造、3D成像技术与年代学的约束

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岩石学报 2024年第2期40卷 553-570页

作者：洪涛胡明曦唐俊林蒋泽立张璋高俊徐兴旺中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 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

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造... 详细信息

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造成矿过程解析有助于建立潜力矿集区勘查指标和部署找矿靶区。新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带是我国近年新发现的重要的稀有金属伟晶岩成矿带之一。我们通过细致的野外调查,发现了西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带较好地保存了晚期韧性变形细粒锂辉石伟晶岩-细晶岩和岩脉截切早期粗粒锂辉石伟晶岩岩脉的现象。通过岩芯CT三维扫描技术,本文揭示了强变形带相对于粗粒锂辉石伟晶岩中锂辉石整体体积含量较大的现象,并且发现韧性变形的锂辉石伟晶岩主体由“书斜”结构的锂辉石、“云母鱼”结构的锂云母和重结晶的石英流动带组成。韧性变形的锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿的U-Pb定年结果为~193±0.89Ma,具“云母鱼”结构的锂云母的原位Rb-Sr定年结果为~187Ma,指示区域上除了广泛存在的212~206Ma(铌钽铁矿U-Pb定年结果)的成矿事件,还存在193~187Ma左右的叠加改造成矿作用。结合区域上的大地构造背景,我们推测晚期岩浆穹窿造成的拆离断层是早期岩浆活动形成的伟晶岩和围岩发生二次韧性变形活化的可能成因,这对区域上的找矿勘查部署提供了一定的科学指导。

关键词：西昆仑伟晶岩型锂矿叠加改造成矿矿石结构