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智利三联点南部扩张洋脊俯冲区域岩石层热结构的数值模拟

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地球物理学报 2019年第12期62卷 4729-4737页

作者：徐佳静王振山王少坡魏东平中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

智利三联点(CTJ)位于纳兹卡板块、南极洲板块与南美板块的交界处,由南极洲—纳兹卡板块之间的智利洋脊俯冲到智利海沟而形成.巴塔哥尼亚板片窗的发展是智利洋脊长期扩张俯冲的结果之一.随着纳兹卡板块的不断东向俯冲,纳兹卡板块范围逐... 详细信息

智利三联点(CTJ)位于纳兹卡板块、南极洲板块与南美板块的交界处,由南极洲—纳兹卡板块之间的智利洋脊俯冲到智利海沟而形成.巴塔哥尼亚板片窗的发展是智利洋脊长期扩张俯冲的结果之一.随着纳兹卡板块的不断东向俯冲,纳兹卡板块范围逐渐变小,CTJ同时向北移动.本文采用数值模拟方法,建立了关于洋脊海沟碰撞的简单二维模型,来研究智利三联点南部扩张洋脊俯冲区域岩石层的热结构.模拟结果表明,洋脊的位置、板块相对汇聚速度及上覆大陆板块的存在均对俯冲区域海洋板块的温度结构有着很大影响,并且大陆板块下方海洋板块温度变化最大的位置距洋脊的水平距离与洋脊到板片窗范围的水平距离两者之间具有较好的一致性.同时,当存在两两板块间的相对汇聚时,洋脊右侧大陆板块下表面的温度升高,俯冲带内海洋板块温度接近于地幔温度.纳兹卡板块以7.8 cm·a-1的速度急速俯冲于南美板块之下的过程中,同时伴随着智利洋脊的持续扩张俯冲,在智利三联点南部,南美板块之下纳兹卡板块的温度因而可以更快地达到地幔软流层的约1300℃温度,并最终消亡于地幔之中.

关键词：扩张洋脊俯冲智利三联点温度结构板片窗数值模拟

论地质研究中的因果关系和相关关系——大数据研究的启示

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岩石学报 2018年第2期34卷 275-280页

作者：张旗焦守涛卢欣祥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广州510275 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广州510275 河南省国土资源科学研究院郑州450053

我们对大数据两年多来的研究表明,大数据是一个非常有效的方法。一直以来,人们都是通过因果关系来认识世界的;而大数据不是,大数据是从数据出发,挖掘数据之间的相关关系,从而提升数据的价值。例如在矿床学研究中,人们往往过分关注矿床... 详细信息

我们对大数据两年多来的研究表明,大数据是一个非常有效的方法。一直以来,人们都是通过因果关系来认识世界的;而大数据不是,大数据是从数据出发,挖掘数据之间的相关关系,从而提升数据的价值。例如在矿床学研究中,人们往往过分关注矿床的成因,关注成矿与岩浆、流体与岩体之间的因果关系。实际上,流体与岩体、矿床与岩浆之间主要不是因果关系而是相关关系。早先的玄武岩构造环境判别图几乎都是按照因果关系的思路设计的,虽然取得了一定的效果但并不完美。我们采用大数据方法对全球全体玄武岩和安山岩的数据进行挖掘,取得了极佳的效果,主要依据的是元素之间的相关关系而非因果关系。多少年来,人们在科学研究的实践活动中习惯于对因果关系的追求。现在,科学的发展要求我们更加重视数据之间的相关关系,从对因果关系的追求转变为对相关关系的追求。实践表明,追求因果关系不可避免人为因素的干扰,而大数据方法挖掘数据之间的相关关系,在很大程度上避免了人为因素的干扰,因此,大数据的结果是真实可靠的。

关键词：大数据因果关系相关关系矿床成因玄武岩判别图

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岩体强度各向异性及其转化的应力条件

岩石力学与工程学报 2013年第S2期32卷 3222-3227页

作者：郭松峰祁生文黄晓林中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院工程地质力学重点实验室北京100029

不连续面的存在导致岩体强度具有强烈的各向异性,然而随着围压的增大,岩体不连续性逐渐弱化,岩体强度的各向异性特征逐渐转化为各向同性特征。基于岩体硬性结构面的摩擦准则及岩体的Hoek-Brown强度准则,推导含坚硬结构面岩体强度各向异... 详细信息

不连续面的存在导致岩体强度具有强烈的各向异性,然而随着围压的增大,岩体不连续性逐渐弱化,岩体强度的各向异性特征逐渐转化为各向同性特征。基于岩体硬性结构面的摩擦准则及岩体的Hoek-Brown强度准则,推导含坚硬结构面岩体强度各向异性转化为各向同性的临界围压σc≥σ(mσmσ54)/27,其中,σc为岩块单轴抗压强度,m为Hoek-Brown准则参数。利用前人开展的含结构面岩体试样的三轴试验,建立FLAC3D数值模型,对文中所采用的准则及所求得的临界围压进行验证。结果发现:数值模拟所得岩体强度与试验资料吻合较好;含单组硬性结构面岩体强度在围压低于临界围压时呈现各向异性,高于临界围压则呈现各向同性;含2组结构面(其中一组为贯通型结构面)的岩体,强度由各向异性转化为各向同性的临界围压符合所求得的临界围压;含3组非贯通型结构面岩体试样,因为锁固原因,试验所得的临界围压稍小于理论求得的转化围压。

关键词：岩石力学非连续介质岩体强度临界围压硬性结构面

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六面顶压机高压腔体温度场的数值模拟

高压物理学报 2012年第2期26卷 135-140页

作者：刘芳刘永刚谢鸿森中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550002 中国科学院研究生院北京100049

以有限元法为分析手段,在模型和边界条件适当简化的条件下,对六面顶压机高压腔体的温度场进行了数值模拟计算,得出了腔体内的温度分布。在此基础上通过调整模型参数,定性讨论了样品组装设计中组装材料、加热器形状以及导电金属环厚度对... 详细信息

以有限元法为分析手段,在模型和边界条件适当简化的条件下,对六面顶压机高压腔体的温度场进行了数值模拟计算,得出了腔体内的温度分布。在此基础上通过调整模型参数,定性讨论了样品组装设计中组装材料、加热器形状以及导电金属环厚度对温度场的影响。数值模拟结果表明:用氧化锆替代叶蜡石作为堵头和保温材料可以提高样品区的温度,降低功率的消耗并减小样品区的温度梯度;与圆筒形加热器组装相比,中间厚两端薄的变圆筒形加热器组装能提供更高的样品中心温度和较小的温度梯度;使用导电金属环的加热组装时,适当增加金属环的厚度有利于获得较理想的温度分布。研究结果对优化高压实验的样品组装设计、改善温度梯度及保护设备具有一定的参考价值。

关键词：六面顶压机温度场样品组装设计数值模拟

利用GRACE卫星重力数据监测关中地区地下水储量变化

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地球物理学报 2018年第6期61卷 2237-2245页

作者：李婉秋王伟章传银杨强冯伟刘阳山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 中国测绘科学研究院北京100830 中国科学院测量与地球物理研究所武汉430077

关中地区作为一带一路重要的工农业发达地区之一,开展针对该地区地下水储量变化的监测和分析工作对揭示地下水储量变化特征与经济社会发展具有重要现实意义.本文基于2003—2014年GRACE卫星重力场模型数据,采用组合滤波及单一尺度因子方... 详细信息

关中地区作为一带一路重要的工农业发达地区之一,开展针对该地区地下水储量变化的监测和分析工作对揭示地下水储量变化特征与经济社会发展具有重要现实意义.本文基于2003—2014年GRACE卫星重力场模型数据,采用组合滤波及单一尺度因子方法反演了关中地区陆地水储量变化,扣除GLDAS地表水平均结果,对关中地区地下水储量变化进行了监测分析.将陆地水储量变化与GLDAS进行相关性分析,将地下水储量变化与WGHM地下水模型及实测地下水位结果进行对比分析.研究结果表明:(1)关中地区陆地水变化与GLDAS模型结果具有较强的相关性,相关系数多数大于0.7,其中与模型平均结果的相关系数可达0.8.(2)2003—2008年关中地区地下水呈正增长趋势,增加速率为0.25cm·a-1,与同期实测数据变化趋势一致;但2003—2013年地下水存在长期亏损,亏损速率为-0.37cm·a-1等效水高,这与同时期WGHM估算结果-0.35cm·a-1十分吻合.(3)关中地区地下水存在明显的年变化特征,在2003—2014年期间地下水减少速率为-0.44cm·a-1,与该地区降雨量有较好的一致性,在降雨偏少的2008、2012和2013年,地下水也显著减少.

关键词： GRACE 关中地区地下水储量尺度因子

贝加尔裂谷区地壳上地幔复杂的各向异性及其动力学意义

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地球物理学报 2012年第8期55卷 2523-2538页

作者：张建利田小波张洪双司少坤张中杰滕吉文中国科学院地质与地球物理研究所青藏高原研究室北京100029 中国科学院研究生院北京100049

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法———全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收... 详细信息

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法———全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收函数PmS震相进行分裂测量,得到了裂谷地区地壳和上地幔的各向异性属性.ULN台的SKS分裂测量结果表明,台站下方存在双层各向异性结构,其中,上层的快波偏振方向为N74°E,快、慢波分裂时差为0.80s,下层的快波偏振方向为N128°E,快、慢波分裂时差为0.80s;PmS震相分裂测量结果表明,台站下方地壳内存在单层各向异性结构,其快波偏振方向为N77°E,与SKS分裂测量的上层各向异性的快波偏振方向相近,快、慢波分裂时差为0.26s,这说明SKS分裂测量的上层各向异性同时包含了地壳和地幔岩石圈.对TLY台进行SKS分裂测量时发现,台站下方上地幔结构表现出横向非均匀性:当反方位角90°时,快波偏振方向约为N120°E,快、慢波分裂时差为1.40s;PmS震相分裂测量没有获得有效的结果,并且不同方位的PmS震相到时基本一致,说明TLY台下方地壳结构接近各向同性.根据分裂测量结果,结合贝加尔裂谷区的构造演化过程,得到以下结论:(1)ULN台双层各向异性的上层主要是岩石圈原始结构的反映,并且存在地壳与地幔岩石圈的一致性形变,而下层指示着现今软流圈地幔的流动;(2)由于刚性的西伯利亚克拉通的阻挡,地幔流动方向在克拉通南缘发生了偏转,在深部绕克拉通边缘流动,因此形成了TLY台下方上地幔结构的横向变化.

关键词：地震各向异性贝加尔裂谷 SKS分裂水平分量极性偏差

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晚冰期大兴安岭植被气候变化的气孔器记录

科学通报 2016年第36期61卷 3940-3945页

作者：伍婧刘强储国强旺罗刘嘉麒中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029

月亮湖末次盛冰期到早全新世湖泊沉积物气孔器分析的结果,揭示了大兴安岭地区以落叶松为主的针叶树演化历史：15.0 cal ka BP之前研究地点周围没有针叶树生长;15.0~12.8 cal ka BP开始到达研究区,在植被中所占比例逐渐升高;12.8~11.8 ca... 详细信息

月亮湖末次盛冰期到早全新世湖泊沉积物气孔器分析的结果,揭示了大兴安岭地区以落叶松为主的针叶树演化历史：15.0 cal ka BP之前研究地点周围没有针叶树生长;15.0~12.8 cal ka BP开始到达研究区,在植被中所占比例逐渐升高;12.8~11.8 cal ka BP所占比例达到峰值,11.8~10.8 cal ka BP针叶树成分退缩.大兴安岭地区晚冰期的森林群落演化与东亚季风区不同纬度区域的植被演替具有可比性.气孔器和花粉记录揭示的植被演化阶段在时间上与欧洲地区Meiendorf间冰段、Oldest Dryas冷事件、B？lling-Aller？d暖期、Younger Dryas冷期以及早全新世温暖湿润期较为一致,温度变化是控制植被变化的主要因素.研究区的植被演替响应了全球冰量控制的北半球温度变化,揭示了东亚中纬度地区与北大西洋地区晚冰期快速气候变化的同步性.

关键词：晚冰期月亮湖气孔器千年/百年尺度大兴安岭地区

胶东玲珑金矿田不同矿段构造变形岩相带特征与深部找矿预测

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地质通报 2020年第11期39卷 1681-1691页

作者：张宝林吕古贤余建国王翠芝贾文臣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 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 福州大学紫金矿业学院福建福州350108 中铁资源集团有限公司北京技术咨询分公司北京100070

大规模勘探结果表明,胶东主要金矿田深部存在第二富集带,显示深部找矿潜力巨大。“深部第二富集带”受什么因素控制,深部预测的目标是什么,成矿边界在哪里,这些关键问题值得深入研究。结合“岩浆核杂岩隆起-拆离凹陷”构造系统和“米字... 详细信息

大规模勘探结果表明,胶东主要金矿田深部存在第二富集带,显示深部找矿潜力巨大。“深部第二富集带”受什么因素控制,深部预测的目标是什么,成矿边界在哪里,这些关键问题值得深入研究。结合“岩浆核杂岩隆起-拆离凹陷”构造系统和“米字型”构造控矿模式,提出将“构造变形岩相带”作为深部找矿预测目标和成矿边界,建立新的深部找矿预测标志。以玲珑矿田为例,综合对比各矿段3个主要方向(NEE、NE、NNE)构造变形岩相带的空间分布、物质成分、结构构造、形成时间、成岩成矿深度等特征,总结矿化富集规律及其向深部的变化趋势,探讨不同方向构造变形岩相带的时空演化关系。从“深部第二富集带”发育程度看,这些已知构造变形岩相带的深部都有找矿潜力,其外围可能存在平行的、更大深度的构造变形岩相带。

关键词：胶东金矿玲珑金矿田构造变形岩相带深部预测目标成矿边界找矿潜力

阿尔泰可可托海3号脉花岗伟晶岩侵位机制、熔-流体演化、稀有金属富集机理及待解之谜

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地质学报 2021年第10期95卷 3039-3053页

作者：秦克章周起凤唐冬梅王春龙朱丽群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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300 中国地质大学资源学院湖北武汉430074

新疆阿尔泰可可托海3号脉以独特的实心礼帽形态、完美的同心环状结构分带和复杂的稀有金属矿化组合闻名于世,是我国最重要的稀有金属矿床之一。可可托海3号脉伟晶岩岩浆具有不均一性和高度演化特征。伟晶岩岩浆沿缓倾斜节理上侵,在周缘... 详细信息

新疆阿尔泰可可托海3号脉以独特的实心礼帽形态、完美的同心环状结构分带和复杂的稀有金属矿化组合闻名于世,是我国最重要的稀有金属矿床之一。可可托海3号脉伟晶岩岩浆具有不均一性和高度演化特征。伟晶岩岩浆沿缓倾斜节理上侵,在周缘断裂的帮助下通过岩浆顶蚀形成实心礼帽形态。岩浆就位后经历了岩浆阶段、岩浆-热液阶段和热液阶段,分别伴随Be-Nb-Ta、Li-Be-Nb-Ta和Ta-Cs-Rb-Hf矿化。结晶分异作用和液相不混溶控制着3号脉的稀有金属富集和沉淀序列,流体交代可影响稀有金属再分配。外部带(Ⅰ~Ⅳ带)的强烈结晶分异过程和发生于Ⅳ带与Ⅴ带间的流体大规模出溶,有利于岩浆达到锂饱和浓度,开始锂的大规模沉淀。指出熔-流体演化过程的精细刻画、稀有金属成矿机理的进一步解析、岩浆成因的深入探讨、挥发分P、F、B、Li和CO_(2)对稀有金属成矿的影响以及缓倾斜帽沿深部找矿为未来研究方向。

关键词：花岗伟晶岩侵位机制结晶分异液相不混溶稀有金属富集新疆可可托海