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循环冲击荷载作用下单节理岩体的动态力学行为

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爆炸与冲击 2025年

作者：刘康琦刘红岩周月智薛雷张光雄中国地质大学(北京)工程技术学院中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室保利民爆哈密有限公司

在实际工程中，岩体经常会遭受频繁往复的动力扰动，对工程安全造成严重威胁。为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为，采用分离式霍普金森压杆试验系统，对含单节理辉长岩进行了单轴循环冲击试验，从试件的抗冲击能力、应... 详细信息

在实际工程中，岩体经常会遭受频繁往复的动力扰动，对工程安全造成严重威胁。为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为，采用分离式霍普金森压杆试验系统，对含单节理辉长岩进行了单轴循环冲击试验，从试件的抗冲击能力、应力应变性质、能量和损伤的演化对其动态力学行为进行了全面分析。结果表明，试件在循环冲击作用下的破坏模式为劈裂，节理倾角显著影响了试件的抗冲击能力；试件在循环冲击过程中均出现了应变回弹现象，其力学性质并不随着冲击次数的增加而单调弱化；用耗散能表示的累积损伤系数随着冲击次数的增加近似线性增加，增幅随节理倾角的增大而减小。在低应力冲击作用下，单节理试件内的压剪应力不足以产生剪切裂纹，试件的破坏主要是由拉应力引起的张拉裂纹逐渐扩展并与节理相互贯通造成的。最后讨论了完整岩石、单节理岩体和多节理岩体在循环冲击作用下的破坏机理和模式的异同。

关键词：单节理岩体循环冲击能量耗散累积损伤破坏机理

阿拉善-华北北缘晚古生代-早中生代岩浆作用:对古亚洲洋俯冲-闭合过程的制约

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岩石学报 2025年第1期41卷 66-90页

作者：曾浩宋东方肖文交李普庆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 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学... 详细信息

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析。锆石U-Pb定年表明这些岩体分别形成于早二叠世(283±3Ma、273±5Ma、272±5Ma)和中三叠世(238±3Ma)。早二叠世岩体以石英闪长岩和闪长玢岩为主,富集轻稀土与大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta等,Hf同位素显著亏损(-4.0~+15.6)。它们可能是由俯冲板片流体交代地幔楔部分熔融形成的基性岩浆经分离结晶演化而成。中三叠世侵入体为花岗闪长岩,轻重稀土元素强烈分异,锆石ε_(Hf)(t)值均为正值(+5.0~+8.5),可能代表了碰撞造山阶段新生下地壳物质部分熔融的产物。在此基础之上,本文系统收集并分析了阿拉善-华北北缘地区晚古生代-早中生代岩浆岩的时空分布规律与地球化学特征,以限定其构造背景与深部动力学过程。结合前人研究成果提出:石炭纪时期,古亚洲洋向南俯冲至阿拉善-华北克拉通之下并不断向北后撤;至早二叠世,俯冲板片转变为前进式俯冲,整体处于挤压环境,发育大规模岩浆活动与弧背前陆盆地;早-中三叠世,古亚洲洋闭合,阿拉善-华北克拉通沿索伦缝合带与北侧的中亚弧增生体系发生碰撞-拼贴。

关键词：阿拉善华北北缘晚古生代-早中生代古亚洲洋俯冲-闭合

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

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岩石学报 2025年第1期41卷 339-350页

作者：崔岩王彦飞孟凡超刘浩毅刘展飞山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 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 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限... 详细信息

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

关键词：玄武岩地幔端元划分主、微量元素地球化学数据库机器学习

中亚造山带东南缘晚古生代-早中生代火山-沉积岩源区的演变:“内蒙地轴”隆升时间记录

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中国科学:地球科学 2025年第1期 299-313页

作者：郝文星杨进辉朱光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合肥工业大学资源与环境工程学院

库伦地区主体位于中亚造山带东南缘白乃庙岛弧带东段,紧邻南部的华北克拉通.这一地区记录了古生代至早中生代古亚洲洋的闭合过程,同时也是研究华北克拉通北缘大地构造演化的关键地带.本文对库伦地区的火山-沉积岩与侵入岩进行了锆石U-P... 详细信息

库伦地区主体位于中亚造山带东南缘白乃庙岛弧带东段,紧邻南部的华北克拉通.这一地区记录了古生代至早中生代古亚洲洋的闭合过程,同时也是研究华北克拉通北缘大地构造演化的关键地带.本文对库伦地区的火山-沉积岩与侵入岩进行了锆石U-Pb年代学与Hf同位素分析.对于前人划分的所谓“早石炭世”火山-沉积地层,依据本次获得的火山岩年龄（267～266Ma）、沉积岩碎屑锆石最年轻峰值年龄（265～244Ma）以及侵入其中的花岗岩年龄（242Ma）,表明这套地层时代实为267～242Ma（中二叠世-中三叠世）,分别属于青凤山组与刘家沟组.其中2件火山岩锆石年龄显示出较高的εHf（t）(+1.6到+16.1)和相对年轻的两阶段Hf模式年龄（1095～327Ma）,指示深部的岩浆源区属于中亚造山带.沉积岩碎屑锆石年龄谱与Hf同位素特征,指示库伦地区中二叠世-中三叠世沉积物源区主要为中亚造山带,而早侏罗世源区转变为以华北克拉通（“内蒙地轴”）为主.再结合华北克拉通北缘晚三叠世所发育的一系列砾岩（杏石口组,小营子组以及小河口组等）,表明研究区在晚三叠世发生了古地理格局突变,“内蒙地轴”经历了强烈隆升,从而成为北部库伦地区沉积物的主要源区.依据“内蒙地轴”上所发育的晚三叠世碱性岩带（235～215Ma）,推测其强烈隆升可能是向南俯冲的古亚洲洋板片断离所致,发生在后造山伸展背景下.此外,综合本次新识别的古元古代花岗岩（1.8Ga、1.6Ga）以及上述锆石年代学和Hf同位素数据,可以限定库伦地区华北克拉通与中亚造山带（白乃庙岛弧带）的具体界线位置.

关键词：中亚造山带华北克拉通锆石年代学 Hf同位素内蒙地轴

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澳门科学一号卫星太阳软X射线探测仪标定

中国科学:地球科学 2025年第1期 10-25页

作者：吴文希张小平陈建武石永强左富昌彭文溪付伟纯李连升罗朋威邓志朗张郭政梅志武王立李存惠区家明许燕燕澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室国家航天局澳门太空探索与科学中心北京控制工程研究所空间光电测量与感知实验室中国科学院高能物理研究所兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

澳门科学一号卫星B星(Macao Science Satellite-1B; MSS-1B)于2023年5月21日通过中国长征二号丙火箭成功发射.其上搭载的太阳X射线探测仪(Solar X-ray Detector; SXD)于同年6月初开机运行.该探测器中的软X射线探测单元组(Soft X-ray Det... 详细信息

澳门科学一号卫星B星(Macao Science Satellite-1B; MSS-1B)于2023年5月21日通过中国长征二号丙火箭成功发射.其上搭载的太阳X射线探测仪(Solar X-ray Detector; SXD)于同年6月初开机运行.该探测器中的软X射线探测单元组(Soft X-ray Detection Units; SXDUs)由两个硅漂移探测器(Silicon Drift Detector; SDD)构成,其探测能谱的能量范围为0.7～24keV. SXDUs具备高能量分辨率,在5.9keV处的能量峰半高全宽为0.14keV,同时,探测器具高时间分辨率,能够以1秒的时间间隔记录能谱数据.本文结合地面标定实验及模拟分析,对MSS-1B/SXDUs探测数据进行标定,以获取准确的太阳软X射线能谱.标定后的太阳软X射线通量与静止环境观测卫星(Geostationary Operational Environmental Satellite; GOES)获取的通量数据一致.此外,初步能谱分析结果显示, MSS-1B/SXDUs不仅运行稳定,而且各项性能指标均符合预期设计,为深入研究太阳耀斑的动力学演化研究提供了可靠的观测数据.最后,搭载于澳门科学一号卫星的新型太阳X射线探测仪实现了太阳软X和硬X射线的同步观测,其宝贵的观测数据可为太阳活动研究作出贡献.

关键词：澳门科学一号卫星B星(MSS-1B) 标定太阳X射线探测仪能谱仪软X射线太阳耀斑太阳大气元素丰度

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青藏中-南部特提斯洋板块地层分布与演化

地球科学 2025年

作者：张克信宋博文何卫红骆满生寇晓虎徐亚东王嘉轩王盛栋王丽君柯学任飞陈奋宁陈锐明中国地质大学(武汉)地球科学学院中国地质大学(武汉)地质调查研究院中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室江西师范大学地理与环境学院中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中国科学院新疆生态与地理研究所中国地质调查局成都地质调查中心中国地质调查局西安地质调查中心

青藏高原造山域经历了原特提斯、古特提斯和新特提斯洋的形成、分布与多期次洋-陆转化，是铜、金、铌、钽等多金属成矿有利区。在整个显生宙特提斯洋的形成-消亡演化历程中，形成了各演化阶段独特的洋板块地层(简称OPS)。重建青藏高原... 详细信息

青藏高原造山域经历了原特提斯、古特提斯和新特提斯洋的形成、分布与多期次洋-陆转化，是铜、金、铌、钽等多金属成矿有利区。在整个显生宙特提斯洋的形成-消亡演化历程中，形成了各演化阶段独特的洋板块地层(简称OPS)。重建青藏高原造山域各演化阶段各构造-地层区划单元的OPS序列，以及划分对比格架，是造山域多金属矿产勘查和重大工程建设的重要基柱。本文系统梳理分析了青藏高原各时代约130多个出露点的蛇绿混杂岩等洋壳残迹的物质组成、254个蛇绿岩等洋壳残块的测年数据，以及相伴硅质岩放射虫化石，依据构造环境和时代分布，区划出3个OPS构造-地层大区和9个区，分别是巴颜喀拉-三江、龙木错-双湖-班公湖-怒江-昌宁-孟连和冈底斯-雅鲁藏布大区。巴颜喀拉-三江大区含西金乌兰、甘孜-理塘、金沙江和哀牢山4个区；龙木错-双湖-班公湖-怒江-昌宁-孟连大区含龙木错-双湖、班公湖-怒江和昌宁-孟连3个区；冈底斯-雅鲁藏布大区含狮泉河-嘉黎和雅鲁藏布2个区。按3大区和9区识别出对接带型和叠接带型两大类OPS和洋脊、洋岛-海山、洋内弧、远洋和海沟沉积建造等五类OPS亚类。依据同位素测年、古生物化石序列划分与对比，构建了首个青藏高原造山域显生宙OPS地层格架和时空演化模式，并对青藏高原特提斯演化模式进行了讨论。

关键词： OPS 时空分布显生宙特提斯演化青藏

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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

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虚拟震源地震探测方法及其应用

地球与行星物理论评（中英文） 2025年第2期56卷 215-224页

作者：张明辉徐涛田小波唐国彬刘震白志明山东航空学院信息工程学院滨州256600 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 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 成都理工大学地球物理学院成都610059

SsPmp震相是远震直达S波在地表激发的下行P波在Moho面反射的震相,具有信号能量大、信噪比高、不易受近地表沉积层和地壳小尺度结构扰动的影响等优势.虚拟地震测深方法(VDSS)是近年来发展的利用SsPmp震相与直达Ss波震相的到时差来研究地... 详细信息

SsPmp震相是远震直达S波在地表激发的下行P波在Moho面反射的震相,具有信号能量大、信噪比高、不易受近地表沉积层和地壳小尺度结构扰动的影响等优势.虚拟地震测深方法(VDSS)是近年来发展的利用SsPmp震相与直达Ss波震相的到时差来研究地壳厚度(或Moho面深度)的探测方法.本文介绍了VDSS方法的原理、优势及其在实际应用中的表现.研究表明,VDSS方法在提高探测精度、降低成本、环境影响等方面具有显著优势,且成功应用于克拉通、造山带和沉积盆地、峨眉山大火成岩省等不同地质环境中,在探测地壳结构中展现出巨大潜力和应用价值.但是VDSS方法的准确度高度依赖于地震数据的质量,尤其是远震S波的清晰度和震中距的范围,使得该方法在复杂地质结构区域的应用受到较大限制.未来,VDSS与传统接收函数方法、地震层析成像、重力测量等多类地球物理方法的结合,有望为地壳结构探测提供更全面的约束.

关键词：虚拟地震测深方法 SsPmp震相地壳结构探测

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岁星四纪——回望木星大气探测50年

地球与行星物理论评（中英文） 2025年第1期56卷 67-82页

作者：宋心仪杨军魏勇北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029

木星是太阳系中最大的行星,也是自转速度最快的行星.作为一颗气态巨行星,木星没有海陆分布、复杂地形等因素的影响,是研究大气动力学的天然试验场.木星的大气成分、大气环流、内部结构特征等都具有重要的科学意义.1973年12月4日,先驱者1... 详细信息

木星是太阳系中最大的行星,也是自转速度最快的行星.作为一颗气态巨行星,木星没有海陆分布、复杂地形等因素的影响,是研究大气动力学的天然试验场.木星的大气成分、大气环流、内部结构特征等都具有重要的科学意义.1973年12月4日,先驱者10号飞掠木星,实现了人类第一次木星大气近距离探测.如今木星探测已经积累了50余年的经验,发射了10次木星任务:7次飞掠任务、伽利略号与朱诺号两次环绕任务、正在飞行途中的木星冰卫星探测任务.本文简要回顾了这10次探测任务及其取得的科学成果,重点关注木星的大气成分、波动和急流、大红斑、极地涡旋等方面取得的进展,并指出一些尚未解决的科学难题.我国计划于2030年左右发射天问四号,对木星系进行探测.回顾过去的木星探测任务,对于天问四号如何合理设计科学载荷、制定科学目标等具有一定的借鉴意义.

关键词：木星探测大气成分大气动力急流大红斑极地涡旋