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新元古代氧化事件促发“雪球地球”冰期气候？

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地球科学 2024年

作者：崔一鑫李东东沈冰高晓鹏中国石化石油勘探开发研究院北京大学地球与空间科学学院

新元古代氧化事件的启动时间、持续时长及氧气含量的上升幅度存在争议，其与“雪球地球”发生的先后序列和因果联系也有待厘清。本文系统梳理和分析了拉伸纪古生物化石演化、地球化学数据和模型，对上述问题提出假说：新元古代氧化事件... 详细信息

新元古代氧化事件的启动时间、持续时长及氧气含量的上升幅度存在争议，其与“雪球地球”发生的先后序列和因果联系也有待厘清。本文系统梳理和分析了拉伸纪古生物化石演化、地球化学数据和模型，对上述问题提出假说：新元古代氧化事件可能早于“雪球地球”，“雪球地球”结束进一步促进了氧气含量的增加。具体而言，真核藻类在拉伸纪已广泛存在，具备较高生产力的物质基础；罗迪尼亚超大陆裂解引发了强烈的大陆风化，导致磷等营养元素大量输入海水，增强了有机质的生成与埋藏并促进氧气大量释放。O2含量上升和强烈大陆风化限制了CH4、CO2等温室气体，使气温降低并引发“雪球地球”。“雪球地球”间冰期或冰后期，冰川消融引起强烈的物理风化，增强营养元素的供应，提高有机碳埋藏效率和O2水平，进一步加强新元古代氧化。然而，拉伸纪地层划分与对比存在较大争议，许多化石的生物学属性尚不明确，多种地球化学数据难以耦合。因此，为厘清新元古代氧化事件与“雪球地球”的相互作用机制，需要加强年代学、古生物学和地球化学等方面的综合研究。

关键词：新元古代氧化事件雪球地球协同演化罗迪尼亚超大陆

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沉积盆地波动过程分析:研究现状与展望

地学前缘 2024年第1期31卷 284-296页

作者：金之钧陈书平张瑞北京大学能源研究院北京100871 北京大学地球与空间科学学院造山带和地壳演化教育部重点实验室北京100871 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102206 中国石油大学(北京)地球科学学院油气资源与探测国家重点实验室北京102249

沉积盆地的波状运动是板块内部地壳运动的主要表现形式,沉积盆地的形成演化是地球系统中各种波动过程相互叠加的结果。盆地波动过程分析从沉积速率时间序列中分解出有周期规律的波动曲线,获得盆地演化历史的新认识,主要包括控制盆地演... 详细信息

沉积盆地的波状运动是板块内部地壳运动的主要表现形式,沉积盆地的形成演化是地球系统中各种波动过程相互叠加的结果。盆地波动过程分析从沉积速率时间序列中分解出有周期规律的波动曲线,获得盆地演化历史的新认识,主要包括控制盆地演化的波动周期与成藏旋回、盆地地壳升降运动与油气生成及热演化的关系、不整合面的时空分布与剥蚀量恢复、多尺度波动叠加控制下的地层格架时空分布与生储盖层配置关系、隆拗变迁规律与油气藏保存的关系等。盆地波动过程分析技术将成盆、成烃和成藏的研究思路与地壳的波动过程有机融合,可以定量描述油气成藏动态演化过程,对油气勘探实践具有指导作用。沉积盆地波动过程研究未来应着重开展超长天文周期与地球深部动力学旋回驱动的盆地波动机制研究,加强地质证据与数值模拟技术融合,完善盆地波动过程分析方法,推进盆地波动理论成果转化以全面理解圈层相互作用与资源环境效应。充分发挥盆地波动分析技术对油气藏分布规律的预测功能,为油气资源远景评价与勘探提供科学依据。

关键词：圈层相互作用地壳波状运动地球动力学天文周期油气成藏烃源岩

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火幔含水能力随时间的演化

矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：潘忠栩吴忠庆中国科学技术大学地球和空间科学学院

火星上的水演化对于研究火星表面和内部水库的水在地质时期如何演变及其宜居性非常重要。前人提出了水向太空中耗散的模型，但火星的水向火星内部转移是很少被提及的。本文根据前人提出的地温梯度，建立了随火幔潜热变化的火幔矿物模型... 详细信息

火星上的水演化对于研究火星表面和内部水库的水在地质时期如何演变及其宜居性非常重要。前人提出了水向太空中耗散的模型，但火星的水向火星内部转移是很少被提及的。本文根据前人提出的地温梯度，建立了随火幔潜热变化的火幔矿物模型，进而计算了火幔的含水能力随火幔潜热的变化数据。结果表明，火星地幔的最大含水量非常大，现如今大约能装下0.6 OM的水，大约为5.55 km全局等效层（GEL）。随着时间的推移，火幔潜热从1775 K降低至1635 K，火幔含水能力增加了0.2 OM，约为1.85 km全局等效层（GEL）。这为火星地表的水提供了另一种可能的去处。

关键词：火星地幔饱水条件含水能力最大含水量

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场地铬污染的微生物治理及资源化实验

硅酸盐学报 2024年第10期52卷 1-7页

作者：化天赐李艳黎晏彰鲁安怀丁竑瑞王长秋姬翔北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室矿物环境功能北京市重点实验室

中国是世界最大的铬资源消耗和铬污染排放国，每年产生万吨级的高毒性六价铬铬渣。现有修复技术存在易氧化“返黄”、含铁添加剂污染等难题，无法实现铬污染的长效治理与资源化再利用。本工作对实际铬污染场地土壤开展了碱性条件下的微... 详细信息

中国是世界最大的铬资源消耗和铬污染排放国，每年产生万吨级的高毒性六价铬铬渣。现有修复技术存在易氧化“返黄”、含铁添加剂污染等难题，无法实现铬污染的长效治理与资源化再利用。本工作对实际铬污染场地土壤开展了碱性条件下的微生物矿化实验，探讨了矿化产物的稳定性、可回收性与反应机理。结果表明，该方法能高效还原铬渣中的六价铬和三价铁产生含三价铬的矿化物。与空气充分接触长达60 d后，矿化产物仍未出现再氧化和再分解等现象，且具有弱磁性，具备磁选回收潜力。本工作为解决场地铬污染与铬资源回收再利用问题提供了一种低成本、高效率的原位、长效治理方案。

关键词：铬污染微生物生物矿化长期稳定资源回收

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中国断陷和坳陷湖盆高可容纳空间层序细粒重力流沉积及其页岩油意义

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古地理学报 2024年第4期26卷 941-961页

作者：冯有良邹才能杨智蒋文琦张天舒张洪刘畅王小妮中国石油勘探开发研究院北京100083 北京大学地球与空间科学学院北京100871

重力流包括粗粒和细粒重力流,是深湖环境最重要的沉积类型之一,其中,细粒重力流能成为非常规页岩油的“甜点段”。研究该沉积在陆相湖盆层序格架中的分布规律,对页岩油“甜点段”的预测具有重要意义。作者通过对中国主要湖盆重力流发育... 详细信息

重力流包括粗粒和细粒重力流,是深湖环境最重要的沉积类型之一,其中,细粒重力流能成为非常规页岩油的“甜点段”。研究该沉积在陆相湖盆层序格架中的分布规律,对页岩油“甜点段”的预测具有重要意义。作者通过对中国主要湖盆重力流发育与层序格架的系统对比研究发现,重力流沉积体系主要发育在高可容纳空间沉积层序中。断陷湖盆的低位域(LST)湖底扇近端发育粗粒重力流沉积,远端发育薄层细粒重力流沉积,其分布受沟谷和同沉积构造坡折的控制。水进体系域(TST)发育细粒水道—堤—朵叶体系。高位体系域(HST)发育非限定水道湖底扇,细粒重力流沉积分布在扇的远端。坳陷湖盆的水进体系域(TST)主要发育受洪泛影响的大型细粒水道—堤—朵叶体系,而在湖盆挠曲坡折的较陡斜坡发育细粒湖底扇体系。高位域(HST)及低位域(LST)既可形成细粒湖底扇体系,也可发育细粒的水道—堤—朵叶体系。分布在湖底扇远端和水道—堤—朵叶体系的细粒重力流沉积能形成页岩油的“甜点段”。泥流沉积形成页理型“甜点段”,细粒碎屑流、细粒浊流、细粒异重流和细粒过渡流沉积形成纹层型、层理型“甜点段”,细粒浓缩密度流沉积只形成层理型“甜点段”。细粒重力流沉积是页岩油勘探开发的有利“甜点段”。

关键词：高可容纳空间层序细粒重力流沉积陆相盆地页岩油 “甜点段”

鄂尔多斯盆地中元古界蓟县系白云岩中硅质赋存特征及成因机制

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地质学报 2024年

作者：赵青刘波魏柳斌白海峰芦飞凡吴淳石开波中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院北京大学地球与空间科学学院

鄂尔多斯盆地及周缘中元古界蓟县系白云岩中广泛发育硅质,硅质被认为是这套白云岩致密化的主要因素。但对硅质赋存特征及其矿物相态关系缺乏详细研究,进而影响了对这套硅质白云岩的硅化和致密化机理的合理解释。野外剖面观测和室内岩石... 详细信息

鄂尔多斯盆地及周缘中元古界蓟县系白云岩中广泛发育硅质,硅质被认为是这套白云岩致密化的主要因素。但对硅质赋存特征及其矿物相态关系缺乏详细研究,进而影响了对这套硅质白云岩的硅化和致密化机理的合理解释。野外剖面观测和室内岩石学及地球化学研究表明,白云岩中赋存的硅质以层纹状/条带状、结核状/团块状和弥散状产出。层纹状/条带状硅质以大规模硅质和白云岩相互叠置发育为特征,微观光学显微镜下表现为隐/微晶石英,具有低稀土元素含量、弱Ce负异常、微弱Eu正异常、高Al2O3和TiO2含量等特征,是由海水中SiO2在大陆边缘浅水区域直接沉淀和海水中微生物诱导SiO2在含氧光合生物蓝细菌周围进行沉淀形成。结核状/团块状硅质常以不规则的形式分布在基岩中,主要硅质相态为玉髓、微晶石英,其LaN/CeN值接近1,伴随着弱Ce负异常、微弱Eu负异常,是由海水中的SiO2和陆源碎屑输入的SiO2在晚成岩阶段充填于铸模孔、格架孔形成。弥散状硅质在宏观上不具明显组构特征,微观光学显微镜下以隐/微晶石英为主,具有较高Eu正异常的特征,是由SiO2对白云石进行交代形成。蓟县系白云岩中硅化具有明显的选择性和旋回性,从而导致该套硅质白云岩致密化,致使岩石孔隙度降低,对优质储层的发育不具有建设性作用。

关键词：鄂尔多斯盆地中元古界蓟县系硅质条带硅化

智能化InSAR数据处理研究进展、挑战与展望

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测绘学报 2024年第6期53卷 1037-1056页

作者：江利明邵益周志伟马培峰王腾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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 香港中文大学太空与地球信息科学研究所中国香港999077 北京大学地球与空间科学学院北京100871

随着海量SAR数据的持续积累及深度学习技术的快速发展,以大数据分析和人工智能为主要特征的智能InSAR时代即将来临。本文综述了深度学习技术在InSAR数据处理中的研究现状与发展趋势。首先,简述了目前主流InSAR数据处理方法,分析了在复... 详细信息

随着海量SAR数据的持续积累及深度学习技术的快速发展,以大数据分析和人工智能为主要特征的智能InSAR时代即将来临。本文综述了深度学习技术在InSAR数据处理中的研究现状与发展趋势。首先,简述了目前主流InSAR数据处理方法,分析了在复杂应用场景下其监测精度、处理效率和自动化程度等方面的局限性。然后,在介绍主要InSAR深度学习网络(包括卷积神经网络、循环神经网络和生成对抗网络)的基础上,根据深度学习技术在InSAR数据处理关键环节中的应用,结合笔者团队研究实践,系统梳理了InSAR相位滤波、相位解缠、PS/DS点选取、大气校正、形变估计和形变预测等方面智能化处理的研究进展。最后,探讨了基于深度学习的InSAR数据智能化处理面临的挑战,并对未来发展趋势进行了展望。

关键词： InSAR 地表形变智能处理深度学习神经网络

志留系泥页岩滑脱层对大巴山前陆冲断带构造样式的影响——基于物理模拟研究

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大地构造与成矿学 2024年第4期48卷 698-708页

作者：张晓玉李江海王利杰柳晨胡懿灵北京大学地球与空间科学学院北京100871 北京大学石油与天然气研究中心北京100871 自然资源部构造成矿成藏重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059

大巴山前陆冲断带处于秦岭造山带与四川盆地的过渡区,是四川盆地大中型油气藏探明储量的主要分布区,也是盆山耦合研究的典型区。该地区发育三套主要滑脱层,前人研究多以底层寒武系泥页岩和顶层上三叠统膏盐岩作为区域主控滑脱层,认为中... 详细信息

大巴山前陆冲断带处于秦岭造山带与四川盆地的过渡区,是四川盆地大中型油气藏探明储量的主要分布区,也是盆山耦合研究的典型区。该地区发育三套主要滑脱层,前人研究多以底层寒武系泥页岩和顶层上三叠统膏盐岩作为区域主控滑脱层,认为中间层志留系滑脱层使褶皱冲断带的构造样式复杂化,但是中间滑脱层对大巴山前陆冲断带的具体影响研究较少。本文通过物理模拟设计两组实验、四个模型,探讨了相同厚度的硅胶和玻璃微珠作为基底滑脱层时,中间滑脱层对于模型整体构造样式的影响,分析了其与基底及沉积盖层的相互作用。实验结果显示:①硅胶作基底滑脱层时,正向逆冲断层和反向逆冲断层数量相当,反冲断层多为自基底逆冲的断层。玻璃微珠作为基底滑脱层时,存在中间滑脱层的体系以正向逆冲断层为主,反冲断层多为浅部小型断层;②中间滑脱层的引入降低了整个体系的强度,使体系中构造变形更加复杂,模型中出现脱耦现象。中间滑脱层对前陆方向的变形起主导作用,促进了模型远端前陆方向的传播,垂向上沉积载荷的增大激活了中间滑脱层对挤压端构造样式的影响;③模拟表明,该地区志留系滑脱层使剖面出现脱耦,寒武系基底滑脱层为摩擦滑脱层,上三叠统之上发育较薄沉积盖层。

关键词：大巴山前陆冲断带构造样式中间滑脱层志留系物理模拟

西南天山超高压泥质片岩中石墨的形成——对俯冲带碳迁移、储存的启示

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地学前缘 2024年

作者：胡晗张立飞彭卫刚兰春元刘志成中国地震局地震预测研究所北京大学地球与空间科学学院河海大学海洋学院

大洋沉积物是俯冲带碳输入的主要贡献者之一，为俯冲带“加工厂”提供了大量的有机碳和无机碳。探索这些碳在俯冲带的命运对于更好地了解地球深部碳循环至关重要。虽然超深金刚石和岛弧碳排放的证据强调了俯冲有机碳在这一循环中的作用... 详细信息

大洋沉积物是俯冲带碳输入的主要贡献者之一，为俯冲带“加工厂”提供了大量的有机碳和无机碳。探索这些碳在俯冲带的命运对于更好地了解地球深部碳循环至关重要。虽然超深金刚石和岛弧碳排放的证据强调了俯冲有机碳在这一循环中的作用，但有机碳俯冲到弧下深度的岩石学证据仍然缺乏。此外，在俯冲带（超）高压(（U）HP)条件下形成的非生物成因CH4流体的命运仍未得到充分探索。中国西南天山洋壳型HP–UHP变质带以低地温梯度的冷俯冲为特征，富含含碳(如碳酸盐、石墨、CH4、CO2等)岩石，是研究俯冲带碳循环的理想天然实验室。本文对新疆西南天山造山带超高压泥质片岩中不同类型石墨进行了详细的岩石学观察、拉曼光谱和稳定碳同位素分析。发现两种类型的石墨：Type-1石墨以微小包裹体形式存在于石榴石中，δ13CTOC值较低（-24.3‰～-23.2‰），表明其为生物成因；Type-2石墨呈平行于片理的条带状分布，δ13CTOC值较高，为-14.8‰～-12.5‰，表明其来源于非生物成因的前驱体。扫描电镜图像和拉曼光谱表明，这两种类型的石墨具有相似的形态特征和结晶度。通过热力学模型、金红石Zr温度计和碳质物质的拉曼光谱（RSCM），我们对这两类石墨的形成条件进行了约束。Type-1石墨是由俯冲板块中有机碳在进变质作用中石墨化形成的，温度达到530～555 °C。Type-2石墨在峰期榴辉岩相变质条件下（约27 kbar、530 °C）从COH流体中沉淀出。与Type-2石墨相关的含CH4流体包裹体和热力学模拟表明，CH4流体中的碳可能通过氧化作用沉淀出石墨。石榴石中Type-1石墨与柯石英共存的岩石学特征，以及相平衡模拟计算表明，有机碳来源的石墨可以俯冲至超过90 km的弧下深度。这为有机碳向地幔深度俯冲提供了岩石学证据，可能为解释δ13C值较轻的金刚石的起源提供线索。Type-2石墨强调了俯冲带碳流动性的局限性，这一过程可能会影响碳在俯冲带的停留时间，并调节弧火山的碳释放。此外，我们的研究结果还强调了环境氧化还原状态，尤其是在氧逸度变化的岩性界面，在控制俯冲带COH流体的命运和碳迁移方面的重要作用。进一步研究这些CH4流体在不同氧化还原条件下的迁移，对于更好地理解俯冲带中碳的迁移具有重要意义。

关键词：石墨化流体沉淀石墨有机碳 COH流体西南天山俯冲带深部碳循环