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青藏高原及邻区岩石圈应力状态特征及其地质意义

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中国科学：地球科学 2024年第6期54卷 1863-1882页

作者：张倩文徐亚褚伟路书鹏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

青藏高原及邻区现今岩石圈应力状态受到岩石圈本身及下部地幔作用的共同控制,即受岩石圈内部密度分布变化造成重力势能差及地幔对流作用对岩石圈底部拖曳力共同影响.研究岩石圈应力状态对进一步认识青藏高原演化的动力学背景及机制具有... 详细信息

青藏高原及邻区现今岩石圈应力状态受到岩石圈本身及下部地幔作用的共同控制,即受岩石圈内部密度分布变化造成重力势能差及地幔对流作用对岩石圈底部拖曳力共同影响.研究岩石圈应力状态对进一步认识青藏高原演化的动力学背景及机制具有重要作用.本文利用Crust1.0地壳密度模型结合S40RTS地幔横波速度变化模型计算重力势能,利用EGM2008重力场模型计算地幔对流作用在岩石圈底部的拖曳力,通过求解薄板近似下的力平衡方程分别得到这两种力源的岩石圈应力场以及两种力源的联合应力场,综合分析青藏高原地区应力状态特征,并根据重力势能应力场、地幔拖曳力应力场、两种应力场的相对大小,以及两种应力场与地表形变的相关关系特征划分了6个区域.综合分析表明,塔里木盆地等稳定地块区的岩石圈应力场主要受重力势能差控制;印度板块与青藏高原碰撞带岩石圈应力场主要受控于深部地幔拖曳力;青藏高原内部岩石圈应力场受重力势能和地幔拖曳力共同控制.青藏高原东南缘岩石圈应力场与地表形变相关性较差,推测该地区由于存在有效黏度更低的下地壳流使壳幔解耦,地幔拖曳力对浅部地壳影响较弱,导致岩石圈平均应力场与地表形变不一致.

关键词：青藏高原重力势能地幔对流岩石圈偏应力场 GPS应变率场

华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

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地球物理学报 2024年第1期67卷 225-240页

作者：李嘉皓刘平高显丽中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新... 详细信息

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

关键词：泥河湾盆地磁性地层学泥河湾动物群铺路动物群晚上新世

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CHZ-Ⅱ海洋重力仪研制与实践

测绘学报 2024年第4期53卷 620-628页

作者：柳林涛何建刚许江宁刘雷钧高金耀孙中苗吴太旗梁星辉胡明郎骏健何泓洋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湖北武汉430077 海军工程大学湖北武汉430033 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 西安测绘研究所陕西西安710054 海军海洋测绘研究所天津300061

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器,主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等领域。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口,不仅价格高,而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便... 详细信息

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器,主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等领域。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口,不仅价格高,而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便。在科技部首批重大科学仪器专项的支持下,基于CHZ海洋重力仪成功研制出具有完全自主知识产权的CHZ-Ⅱ弹簧式海洋重力仪。该新型重力仪采用金属零长弹簧作为测量元件,其独特的轴对称垂直悬挂结构可克服交叉耦合效应;高精度伺服控制技术及强阻尼的应用可克服载体扰动的影响,确保仪器在不同海况下保持测量精度;高精度恒温技术及温度补偿技术可消除环境温度波动对仪器测量精度的影响。本文介绍了该仪器的工作原理、系统构成、技术特点及测试结果。静态试验表明其月漂移优于3 mGal;码头系泊试验表明其动态精度达到0.2 mGal,能清晰反映海潮的重力变化特征;总航程超过5万海里船载试验表明其综合测量精度优于1 mGal。仪器在精度和稳定性上达到与国内外同类仪器并跑水平,可替代当前国外进口的海洋重力仪。

关键词： CHZ-Ⅱ海洋重力仪零长弹簧硅油阻尼高精度恒温技术陀螺稳定平台海洋重力测量

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宝坻-苗庄凸起新生断裂脆韧性转换深度研究

Applied Geophysics 2024年第1期21卷 188-202,206页

作者：李赫董一兵王熠熙高武平闫成国蔡玲玲吴博洋彭钊天津市地震局天津300201 河北经贸大学石家庄050061 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武汉430077 河北省地震局石家庄050021

现今地震是最新构造活动的最直接表现,是认识大陆内部非刚性变形特征的最有力工具。尤其是对晚更新世以来开始活动的新生断裂来说,由于发育成熟度低,几何构造上贯通性差且不同区段走向/不同深度倾向差异明显,地震能够揭示其三维空间的变... 详细信息

现今地震是最新构造活动的最直接表现,是认识大陆内部非刚性变形特征的最有力工具。尤其是对晚更新世以来开始活动的新生断裂来说,由于发育成熟度低,几何构造上贯通性差且不同区段走向/不同深度倾向差异明显,地震能够揭示其三维空间的变化,尤其是脆韧性转换深度特征,促进对新生活动断裂孕育、发震过程的认识。渤海湾盆地新生走滑活动断裂曾多次发生强震,如唐山M_(S)7.8、三次宁河M_(S)≥6.2地震,这些地震揭示的地壳脆-韧性转换深度对认识该地区地震发震机理和活动性具有重要的现实意义。本文以渤海湾盆地内宝坻-苗庄凸起新生断裂为目标断裂,以发生于宝坻凸起的2012年宝坻M_(S)4.0、M_(S)3.5地震以及发生于苗庄凸起的1976年宁河M_(S)6.2、M_(S)6.9、1977年宁河M_(S)6.2地震为研究对象,基于首都圈数字地震台网的波形资料,采用CAP方法研究宝坻M_(S)4.0、M_(S)3.5地震震源机制解和震源深度,利用近震转换波Sp精确确定震源深度,采用双差方法定位两个地震序列的震源位置,并结合其他资料探讨该地区地震的发震机理以及新生断裂脆韧性转换深度。结果显示:(1)宝坻M_(S)4.0、M_(S)3.5地震震源性质与宝坻-苗庄凸起出露地表的已知断裂不尽相符,结合宁河三次MS≥6.2地震震源参数的有关研究成果,推测它们均发震于宝坻-宁河深大断裂;(2)结合震源区电性结构以及流变结构等模型,宝坻-苗庄凸起这五次显著地震揭示出宝坻-宁河深大断裂的脆韧性转换深度为15km左右;(3)结合渤海湾盆地动力演化过程以及深部地球物理探测等相关资料,推测该地区地震活动主要是宝坻-宁河深大断裂与深部流体作用的结果。

关键词：新生断裂渤海湾盆地宝坻-苗庄凸起宝坻-宁河深大断裂脆韧性转换深度

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多系统单频紧组合GNSS-R测高方法

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 146-155页

作者：邓垦周佩元杜兰蔡巍信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 77120部队四川成都610000 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湖北武汉430077 西安测绘总站陕西西安710054

全球卫星导航系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术可以同时接收导航卫星直射信号和来自水面的反射信号,进而利用伪距、载波相位和信噪比信息实现高时空分辨率的水面高度反演。由于岸基设备特别... 详细信息

全球卫星导航系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术可以同时接收导航卫星直射信号和来自水面的反射信号,进而利用伪距、载波相位和信噪比信息实现高时空分辨率的水面高度反演。由于岸基设备特别是单频设备在部分受限环境中观测量不足,导致基于载波相位处理的GNSS-R实时测高性能降低,因此提出了一种利用GNSS重叠频率B1C/L1/E1信号的紧组合模型以提升单频GNSS-R的测高性能。首先,从天线极化方式的角度对差分系统间偏差(differential inter-system bias,DISB)进行评估和分析。结果表明,对于左圆极化天线和右圆极化天线组成的短基线,在使用同型号接收机时可以忽略DISB的影响。然后,基于实测北斗三号卫星导航系统/全球定位系统(global positioning system,GPS)/伽利略(Galileo)系统数据评估了多系统紧组合模型下的GNSS-R测高性能。实验结果表明,相比于松组合模型,多系统紧组合模型能够显著减少安装环境对设备的限制,特别是在单系统反射信号观测量不足4个的条件下,紧组合模型GNSS-R水面高度反演在保证厘米级精度的条件下成功率仍高达约94%,从而有效提升恶劣观测条件下GNSS-R测高性能。

关键词： GNSS反射测量差分系统间偏差反射信号多系统紧组合

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页岩气水力压裂开发的环境效应研究进展

工程地质学报 2024年第4期32卷 1447-1458页

作者：王礼恒董艳辉杨春李守定李晓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 中国地质大学(北京) 地球物理与信息技术学院北京100083

水力压裂技术在改造低渗储层中得到广泛应用但其带来的环境问题也备受关注,主要包括水资源消耗、地表水与地下水污染、诱发地震等。本文通过调研国内外页岩气开发环境效应相关研究进展,针对上述环境负面效应评述目前还存在的问题与下一... 详细信息

水力压裂技术在改造低渗储层中得到广泛应用但其带来的环境问题也备受关注,主要包括水资源消耗、地表水与地下水污染、诱发地震等。本文通过调研国内外页岩气开发环境效应相关研究进展,针对上述环境负面效应评述目前还存在的问题与下一步研究方向。对比常规油气和其他能源开发,水力压裂作业单位能源用水密度并非最高,且总用水量占地区水资源供给量较低,不会显著增加供水压力。发展新型水基压裂液或无水压裂技术、或充分回用返排液都是减轻水力压裂消耗水资源的有效手段。油气盆地沉积地层渗透率特征及地下流体运动驱动力性质共同决定了由水力压裂作业导致压裂液及地层卤水向上直接污染浅部含水层的可能性极低,已知的甲烷、压裂液及地层卤水造成的水资源污染均是由完井施工缺陷或储运管理不当造成的。但利用地球化学与同位素方法进行水力压裂作业污染物溯源仍存在不确定性,因此完善地表水与地下水监测方案、构建适当的污染指标体系、提升对压裂液与地层卤水在复杂地层中迁移规律模拟预测能力、加强压裂液与返排液监管是应对水资源污染的有效方案。水力压裂作业一定程度上造成气田周边地震活动增加,未来需要进一步完善地震风险评估与预测预警,最大程度降低诱发地震带来的风险。

关键词：水力压裂页岩气水资源消耗水资源污染诱发地震

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右江盆地卡林型金矿成矿年代学研究进展

地学前缘 2024年第1期31卷 267-283页

作者：高伟胡瑞忠李秋立刘建中李献华中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 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 贵州省地质矿产开发局贵州贵阳550081 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

右江盆地是全球仅次于美国内华达地区的第二大卡林型金矿床集中分布区。由于成矿时代的不确定性,盆地内卡林型金矿床的成矿动力学背景一直不清。为准确确定这些金矿床的成矿时代,近四十年来国内外矿床学家进行了孜孜不倦的探索,从早期... 详细信息

右江盆地是全球仅次于美国内华达地区的第二大卡林型金矿床集中分布区。由于成矿时代的不确定性,盆地内卡林型金矿床的成矿动力学背景一直不清。为准确确定这些金矿床的成矿时代,近四十年来国内外矿床学家进行了孜孜不倦的探索,从早期以石英裂变径迹和流体包裹体Rb-Sr等时线法为代表的定年,到中期以硫化物Re-Os等时线法为代表的单矿物溶样法定年,再到最新以热液金红石、独居石和磷灰石U-Th-Pb法为代表的微区原位定年,其定年对象和方法见证了同位素地质年代学的发展历程。现已基本明确,右江盆地主要发育两期卡林型金矿成矿作用,分别为215~200 Ma和155~140 Ma,相当于印支期和燕山期,其动力学背景分别对应于印支-华南-华北地块碰撞后的印支期陆内造山过程以及燕山期软流圈上涌诱发的岩石圈伸展作用。

关键词：右江盆地卡林型金矿成矿时代印支期和燕山期成矿

2023年甘肃积石山6.2级地震区域地壳形变特征分析

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：张文婷季灵运陈玉鑫刘传金徐晶中国地震局第二监测中心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甘肃省地震局

2023年12月18日23时59分甘肃临夏州积石山县发生了Ms 6.2级地震。震中所在的拉脊山断裂带在调节区域构造变形过程中起着重要作用，研究该地震的地壳形变对认识区域构造活动特征至关重要。利用Sentinel-1 SAR卫星数据，基于雷达差分干涉... 详细信息

2023年12月18日23时59分甘肃临夏州积石山县发生了Ms 6.2级地震。震中所在的拉脊山断裂带在调节区域构造变形过程中起着重要作用，研究该地震的地壳形变对认识区域构造活动特征至关重要。利用Sentinel-1 SAR卫星数据，基于雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar， D-InSAR)和小基线集技术(Small Baseline Subset， SBAS)获取了该地震升降轨InSAR同震及震间形变场，并融合震间GNSS资料获取了震间三维地壳形变场。综合大地测量、地质、大地电磁以及余震精定位数据认为，此次地震是青藏高原北东向扩展过程中一次区域应力调节的结果，发震主断层位于倾向SWW的拉脊山北缘断裂南段，地震发生时，该主冲断层带动着NEE倾的反冲断层共同隆起，造成地表沿雷达视线方向(Line of Sight， LOS)最大抬升了8.9 cm。以InSAR同震形变为约束，反演得到发震断层最大同震滑移0.24 m，位于地下13.4 km，累计地震矩1.93×1018N·m，合矩震级Mw 6.1。此外，以三维地壳形变场为约束，反演得到发震断层震间走滑速率约1.9 mm/a，倾滑速率约2.4 mm/a，闭锁深度约17 km。受此次地震影响，拉脊山断裂东南段、倒淌河-临夏断裂中南段以及西秦岭北缘断裂西端等段落未来的地震危险性值得关注。

关键词：积石山地震 InSAR 同震滑动分布震间滑动速率闭锁深度库仑应力变化拉脊山断裂带

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祁连造山带中生代古地磁新结果及其地质意义

地球物理学报 2024年第7期67卷 2744-2760页

作者：谭金生王彬段亮孟庆任刘萍西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 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

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学... 详细信息

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学及岩石磁学研究.实验结果显示,三叠纪样品分离出了稳定的高温特征剩磁并在样品水平下通过了倒转检验,白垩纪样品分离出的高温特征剩磁通过了褶皱检验.代表了岩石形成时的原生磁化,相对应的古地磁极为:(T2:82.3°N, 223.6°E,A95=4.8°;K1:65.9°N, 188.3°E,A95=6.2°).对比同时代阿拉善、华北古地磁数据表明:中三叠世之后,天峻地区相对于阿拉善参考极发生了20.2±6.8°的顺时针旋转.早白垩世之后,祁连地区相对于华北参考极没有发生明显的块体旋转(0.3±8.6°).结合前人的研究成果,我们认为晚侏罗世-早白垩世拉萨/欧亚碰撞的远程效应造成祁连造山带东西两侧发生差异性构造缩短活动(西段以逆冲推覆构造缩短为主,东段以走滑活动为主),从而造成祁连整体发生顺时针旋转.早白垩世之后,祁连西段阿尔金断裂附近及东段西宁—兰州盆地发生区域性构造旋转,祁连主体以NE向构造缩短为主.

关键词：中生代构造旋转祁连造山带古地磁学