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华北克拉通地区基于程函方程的面波层析成像

地球物理学报 2024年第2期67卷 503-519页

作者：包晶晶王未来蔡光耀刘慧杰中国地震局地球物理研究所北京100081

利用布设在华北克拉通地区的流动和固定地震台站记录到的地震波数据,使用基于程函方程的面波成像方法获得了整个华北克拉通地区瑞利波15~150 s周期的相速度,并反演了研究区S波速度结构.中长周期相速度结果显示,在上地幔及岩石圈深度范围... 详细信息

利用布设在华北克拉通地区的流动和固定地震台站记录到的地震波数据,使用基于程函方程的面波成像方法获得了整个华北克拉通地区瑞利波15~150 s周期的相速度,并反演了研究区S波速度结构.中长周期相速度结果显示,在上地幔及岩石圈深度范围内,燕山地区表现为高速特征,华北克拉通中部大同盆地及其以南地区、太行山等区域的低速体与华北盆地的低速体相连,呈现大面积的低速异常,低速体的速度值比青藏高原东北缘的速度值更低;S波速度显示鄂尔多斯岩石圈厚度较厚,克拉通中部和华北盆地岩石圈厚度相差不大,燕山地区岩石圈厚度要厚于华北盆地.本文认为华北克拉通岩石圈破坏存在分区性,克拉通中部和燕山地区均存在一定的克拉通破坏,但破坏程度不同,鄂尔多斯地块北部存在局部克拉通改造,但克拉通稳定性特征依然存在;破坏的主要动力学来源更可能是太平洋板块的西向俯冲.研究发现克拉通中部和东部的强震分布区与克拉通破坏区域重合,大部分强震发生在岩石圈强度边界上,分析认为岩石圈强度的差异是岩石圈强度边界上显示出较高的强震活动性的原因.

关键词：华北克拉通程函方程面波成像瑞利波相速度强震活动性

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地下水年龄及其在含水层封闭性评价中的应用

矿物岩石地球化学通报 2024年第3期43卷 489-501,I0001页

作者：赵雅静黄天明昝朝耀龙吟李义曼张艳祁生文庞忠和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

针对目前地下水年龄和地下水滞留时间概念混用、地下水年龄分类缺乏依据及地下水定年方法复杂多样的问题,本文给出了地下水年龄和地下水滞留时间的严格定义,考虑不同定年方法的测年范围以及人类活动影响程度等因素,进行了地下水年龄的... 详细信息

针对目前地下水年龄和地下水滞留时间概念混用、地下水年龄分类缺乏依据及地下水定年方法复杂多样的问题,本文给出了地下水年龄和地下水滞留时间的严格定义,考虑不同定年方法的测年范围以及人类活动影响程度等因素,进行了地下水年龄的合理分类。本文还总结了已有地下水的定年方法,主要包括物理上的水动力模拟计算方法和化学上的示踪剂方法,提出了不同定年示踪剂存在的主要问题以及定年方法选择的原则。最后以鄂尔多斯高原为例,利用地下水年龄判断含水层封闭性,提出了CO_(2)地质封存工程选址的地下水年龄标准(大于3万年),评价结果表明,除补给区和排泄区外,中部的白垩系地层以下满足CO_(2)相态要求、有连续盖层的绝大多数区域满足CO_(2)地质封存的安全要求。

关键词：地下水年龄地下水定年同位素含水层封闭性 CO_(2)地质封存

全球海平面年际波动与陆地水储量异常的时空关联

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地球科学 2024年

作者：宋哲张子占郑硕闫昊明高春春山东科技大学测绘与空间信息学院中国科学院大学地球与行星科学学院大地测量与地球动力学国家重点实验室中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北珞珈实验室

研究全球平均海平面（GMSL）上升过程中的年际波动有助于我们深入了解GMSL变化特征。本文主要分析GMSL在2005-2016期间经历的两次显著年际波动及其成因，定量分析全球各大洲陆地水储量（TWS）异常的空间分布及其对GMSL年际波动的贡献，... 详细信息

研究全球平均海平面（GMSL）上升过程中的年际波动有助于我们深入了解GMSL变化特征。本文主要分析GMSL在2005-2016期间经历的两次显著年际波动及其成因，定量分析全球各大洲陆地水储量（TWS）异常的空间分布及其对GMSL年际波动的贡献，并探讨各大洲TWS变化与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）之间的相关性。结果表明在GMSL年际波动中与海水质量变化相关的重力海平面（BSL）变化贡献占80%，与海水温盐度变化相关的比容海平面变化的贡献约为20%，格陵兰岛和南极洲冰盖消融主要影响BSL的长期变化趋势，各大洲TWS异常变化则主导了BSL的年际变化，其中南美洲贡献最大，其次是北美洲、亚洲和大洋洲，欧洲TWS贡献最小。南美洲TWS异常变化与ENSO关联性最强，相关系数为-0.76，并存在-7个月相位差，北美洲关联性最弱，在-5个月相位差时达到最大值-0.25。

关键词：海平面变化年际波动陆地水储量异常 ENSO

白龙江上游黑多间歇性慢速滑坡的特征、过程与驱动机理研究

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工程地质学报 2024年第3期32卷 918-934页

作者：廖立业曾庆利马许平杜琳琳张路青中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

慢速堆积体滑坡是白龙江中上游流域常见的一种地质灾害,具有滑移速度慢、持续时间长的特点,因瞬时灾难小而未受重视。慢速滑坡长期持续的滑动为我们研究其过程与机制提供了难得的机会。本文以白龙江上游、迭部县黑多村慢速滑坡为研究对... 详细信息

慢速堆积体滑坡是白龙江中上游流域常见的一种地质灾害,具有滑移速度慢、持续时间长的特点,因瞬时灾难小而未受重视。慢速滑坡长期持续的滑动为我们研究其过程与机制提供了难得的机会。本文以白龙江上游、迭部县黑多村慢速滑坡为研究对象,通过现场调查与访问、多期高清遥感影像解译、降雨数据分析和室内岩土力学实验,描述了黑多慢速滑坡形成的地质环境条件、变形破坏特征,研究了慢速滑坡的运动演化过程,探讨了慢速滑坡的形成机理、驱动因素,以及未来发展趋势。研究表明:(1)黑多慢速滑坡属狭长沟道型浅层堆积体滑坡,体积约30.5×10^(4)m^(3),启动前已经具有滑坡体、滑带土、滑床3层结构,滑带土细颗粒含量高、富含黏土矿物、塑性强;(2)黑多慢速滑坡近期至少历经3次显著滑动,分别为20世纪90年代和2020年7~8月间由持续性降雨诱发的滑动,以及2008~2010年间由2008年汶川大地震叠加降雨诱发的持续性滑动;(3)上部平缓沟道内的滑体受降雨渗流驱动发生牵引式滑动,下部平缓沟道内的滑体受中上部滑体加载及降雨驱动而发生推移式滑动;(4)黑多慢速滑坡表现出启动-运动-停滞循环的间歇性滑动特征,富含页岩、板岩风化物的软弱岩土体和滑动带是慢速滑坡发育的内在基础,持续性降雨软化滑动带、地震与降雨叠加降低滑体刚度以及崩滑体加载是慢速滑坡加速启动的主要外部驱动力,低重心、缓滑面、前缘阻塞等地貌特点是滑坡维持慢速并暂时停滞稳定的可能机制;(5)未来沟道内滑坡体仍然会再次发生类似的慢速滑动,但是左侧体积约10.5×10^(4)m^(3)的滑坡和18.5×10^(4)m^(3)的变形体可能会进一步失稳而堵塞主沟,引发大规模、高速堵溃型泥石流,威胁下游村庄和省道安全。本研究对认识白龙江流域同类滑坡灾害的演化过程、机制及灾害防治工作具有重要的参考意义。

关键词：残余强度慢速滑坡间歇性滑动驱动机理降雨入渗

大陆岩石圈地幔在深部F和Cl循环中作用——来自华北克拉通大北沟玄武岩的启示

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中国科学:地球科学 2024年

作者：吴亚东杨进辉孙金凤王浩周宝全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中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院计算地球动力学重点实验室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

大陆岩石圈地幔（SCLM）作为分隔对流地幔与外部圈层的机械屏障,并具有吸收和释放挥发分的能力,因此在深部挥发分循环中扮演了重要角色.本文以华北克拉通早白垩世大北沟玄武岩为例,探讨了SCLM在调节F和Cl循环中的作用.这些玄武岩的形成... 详细信息

大陆岩石圈地幔（SCLM）作为分隔对流地幔与外部圈层的机械屏障,并具有吸收和释放挥发分的能力,因此在深部挥发分循环中扮演了重要角色.本文以华北克拉通早白垩世大北沟玄武岩为例,探讨了SCLM在调节F和Cl循环中的作用.这些玄武岩的形成与华北克拉通遭受强烈破坏有关,这一过程导致了古老SCLM的显著移除和置换.大北沟玄武岩具有类似弧岩浆的微量元素特征,以及富集的初始87Sr/86Sr（0.70574～0.70578）、εNd（t）(-11.2～-11.1)和εHf（t）(-13.7～-13.4)组成.此外,橄榄石斑晶显示出高的Fe/Mn比值、Ni含量和δ18O值（5.8%～6.8‰）.这些特征表明大北沟玄武岩源于一个脉状、富含辉石的地幔源区,该源区可能由俯冲的太平洋板片释放的富水熔体与SCLM相互作用形成.大北沟玄武岩中橄榄石所含熔体包裹体与全岩成分接近,表明它们记录了构成全岩的喷发前熔体成分.这些熔体包裹体具有高的F（1371～2316ppm）和中等的Cl（688～900ppm）含量,以及高的F/Cl比值（2.1±0.3;1σ）.这与典型的弧岩浆显著不同,后者通常表现出高的Cl含量（中值约1200ppm）和低的F/Cl比值（<1）.这种差异可以通过层析交代作用解释:在此过程中不同相容性的元素发生分馏,其中角闪石是主要分馏和保存F和Cl的矿物相;即角闪石在结晶过程中更倾向于保留F而非Cl,使得交代脉体富集F,并表现出比原始交代介质更高的F/Cl比值.这种情形可能常见于层析交代作用中含水矿物的结晶过程,从而造成SCLM中F和Cl的显著不均一,并可能在调节SCLM环境下F和Cl的循环中起到了关键作用.

关键词：华北克拉通大陆岩石圈地幔早白垩世大北沟玄武岩熔体包裹体 F和Cl循环

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大陆岩石圈与地球深部动力过程的协同演化

科学通报 2024年第2期69卷 200-214页

作者：刘丽军陈凌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 Department of Earth Science and Environmental Change University of Illinois at Urbana-ChampaignUrbana IL 61801USA 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

陆地是人类最主要的栖息地,然而其下方岩石圈的性质仍存在很多未知的因素.传统的板块构造理论认为大陆漂移是受大洋板块运动所控制,大陆岩石圈与对流地幔的物质交换局限在板块边界或热点附近,而大陆内部,尤其是克拉通的构造变形主要是... 详细信息

陆地是人类最主要的栖息地,然而其下方岩石圈的性质仍存在很多未知的因素.传统的板块构造理论认为大陆漂移是受大洋板块运动所控制,大陆岩石圈与对流地幔的物质交换局限在板块边界或热点附近,而大陆内部,尤其是克拉通的构造变形主要是大陆岩石圈对深部动力过程的被动响应.该认识的一个理论基础是tectosphere模型,即大陆内部的克拉通岩石圈地幔密度小而黏度高,从而能够长期稳定存在.然而近期的研究表明,克拉通岩石圈并非如传统认为的长期保持稳定,很多克拉通都发生过不同程度的结构改变,甚至破坏.相应地,对克拉通岩石圈地幔动力学性质的认知也在发生重大转变,如发现其密度高于周围地幔并且具有分层性,而其内部也存在不同尺度的薄弱带/层,在特定的构造扰动下,克拉通岩石圈会发生失稳而形成大规模拆沉.因此,本文认为,大陆岩石圈与深部地幔在超大陆时间尺度上是协同演化的,前者可以通过拆沉和折返的形式主动参与地幔对流,进而更加深刻地影响深浅能量和物质交换.这一认识的转变表明,大陆岩石圈对深部动力过程具有主动作用,因此我们对固体地球演化、环境气候变迁等重大问题的探索需要更多地引入大陆岩石圈本身的贡献.

关键词：大陆岩石圈大洋俯冲地幔柱拆沉深浅耦合协同演化

Argo盐度漂移修正及其对全球海平面变化的影响

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大地测量与地球动力学 2024年第11期44卷 1179-1185页

作者：宋哲张子占郑硕闫昊明高春春中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室中国科学院大学地球与行星科学学院湖北珞珈实验室山东科技大学测绘与空间信息学院

基于不同机构(SIO、JAM和EN4)发布的多套Argo数据集，分析盐度漂移的时空变化特征。结果表明，2016年以后，3家机构发布的盐度数据集都存在明显的系统性漂移，且不同深度层的盐度漂移幅度差异较大。为此，基于赤池信息量准则(Akaike inf... 详细信息

基于不同机构(SIO、JAM和EN4)发布的多套Argo数据集，分析盐度漂移的时空变化特征。结果表明，2016年以后，3家机构发布的盐度数据集都存在明显的系统性漂移，且不同深度层的盐度漂移幅度差异较大。为此，基于赤池信息量准则(Akaike information criterion, AIC)提出面向特定深度层盐度漂移的多项式修正方法。该方法能有效修正0～2 000 m深度范围内Argo数据集的盐度偏差，使得2005～2021年的GMSL预算平衡偏差减少约43%。盐度漂移具有复杂的空间关联性，全球盐容海平面变化趋势存在显著的空间分布差异，北大西洋区域最为显著，修正后其空间分布趋于一致。

关键词： Argo盐度漂移海平面预算盐容海平面变化比容海平面变化

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弧前盆地的沉积和构造特征

地球科学 2024年第7期49卷 2539-2551页

作者：谭毅滢肖文交宋东方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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心新疆乌鲁木齐830011

汇聚板块边缘的沉积盆地是造山带研究的重要对象,其中弧前盆地位于弧前区域靠近岛弧一侧,更易在造山过程中被保留下来,保存造山带结构和演化的信息.本文以研究较为充分的新生代弧前盆地为例,详述了弧前盆地的大地构造位置、形成机制、... 详细信息

汇聚板块边缘的沉积盆地是造山带研究的重要对象,其中弧前盆地位于弧前区域靠近岛弧一侧,更易在造山过程中被保留下来,保存造山带结构和演化的信息.本文以研究较为充分的新生代弧前盆地为例,详述了弧前盆地的大地构造位置、形成机制、沉积、物源和构造特征,为古老造山带研究中弧前盆地的识别提供依据.弧前盆地位于岛弧和海沟外坡之间,可以形成于伸展或挤压环境中,前者由伸展正断层形成地堑式盆地,后者由增生楔逆冲构造形成挤压盆地.弧前盆地发育多种类型的沉积,其中洋内弧以半深海-深海相沉积为主,大陆弧则涵盖陆相-海陆交互相-海相等多种沉积相,总体呈现粒度从边缘向中心变细、从下往上变粗的沉积序列.陆源碎屑主要来源于相邻岛弧和增生楔,通过河流、海底峡谷和海底滑坡等方式进入盆地.洋中脊、海山、洋底高原和大洋破碎带俯冲都能不同程度地影响俯冲带结构,造成弧前盆地的反转、抬升剥蚀、沉积间断、物源区变化以及沉积环境的改变.弧前盆地的沉积过程复杂,难以用单一模型简单概括,在应用弧前盆地对造山带进行分析时,应结合多学科资料对地质记录进行综合分析.

关键词：俯冲带弧前盆地沉积特征构造特征造山带构造地质学

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多模型融合对流层对精密单点定位影响分析

测绘科学 2024年第8期 51-59页

作者：马仪王一帆王国芳余蓓蓓袁运斌云南电网有限责任公司电力科学研究院中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室

针对精密单点定位中对流层延迟误差的修正问题，该文在传统建模的基础上，提出多模型融合的对流层天顶延迟策略，包括气象文件、实测气象参数与全球压力和温度(GPT3)组合、VMF1格网、VMF1台站文件，并比较定位精度。相同的天顶延迟策略... 详细信息

针对精密单点定位中对流层延迟误差的修正问题，该文在传统建模的基础上，提出多模型融合的对流层天顶延迟策略，包括气象文件、实测气象参数与全球压力和温度(GPT3)组合、VMF1格网、VMF1台站文件，并比较定位精度。相同的天顶延迟策略前提下，分析映射函数GMF、NMF、VMF1、VMF3对定位精度的影响。实验结果表明，实测气象参数与Saas模型组合计算的对流层天顶延迟(ZTD)精度较GPT3提升约9.3%,较气象文件提升约33.6%。VMF-1格网U向精度最好，均方根(RMS)为3.94 cm,较气象文件提高14%,GPT3模型提高6%。当天顶延迟改正策略相同，映射函数在U向精度的差异约1 mm。因此，天顶延迟相比映射函数，对精密单点定位(PPP)精度影响更大。本文提出的气象文件和模型结合估计天顶延迟并实现PPP解算，ZTD精度相比GPT3有一定提升，定位精度相当。

关键词：精密单点定位(PPP) 多模型融合天顶对流层延迟映射函数