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实验变形冰的晶体优选定向的研究进展

矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：王钦宇綦超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中国科学院大学地球与行星科学学院北京高压科学研究中心

对于全球气候系统而言，冰川和冰盖流动速率对气候变化的反馈至关重要。冰流蠕变是多晶冰中形成晶体优选定向（CPO）的主要原因。然而，将CPO的发展与冰流历史和冰流的演变联系起来需要正确理解多晶冰的微观结构对变形的响应。过去的研... 详细信息

对于全球气候系统而言，冰川和冰盖流动速率对气候变化的反馈至关重要。冰流蠕变是多晶冰中形成晶体优选定向（CPO）的主要原因。然而，将CPO的发展与冰流历史和冰流的演变联系起来需要正确理解多晶冰的微观结构对变形的响应。过去的研究对冰的实验室变形样品和冰芯样品的微观结构的分析，探索了冰中CPO的演化机制和影响因素。本文结合近些年来的进展，对冰中的CPO的演化机制进行了总结和凝练，并提出了未来的研究展望。

关键词：多晶冰晶体优选定向流变

深海氧同位素3阶段中国北方人群扩散与行为适应

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科学通报 2024年第Z2期69卷 4257-4266页

作者：杨石霞 Michael Petraglia 邓成龙中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室 Australian Research Centre for Human Evolution Griffith University School of Social Science The University of Queensland Human Origins Program National Museum of Natural History Smithsonian Institution 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

深海氧同位素3阶段(MIS3)是末次冰期中气候转变关键期,也是解剖学意义上的现代人从与其姐妹种群共存到独自发展并扩散至全球的关键演化阶段.中国北方地区横跨亚洲内陆干旱-半干旱区到西北太平洋沿岸,是欧亚大陆东侧人口、文化交流的重... 详细信息

深海氧同位素3阶段(MIS3)是末次冰期中气候转变关键期,也是解剖学意义上的现代人从与其姐妹种群共存到独自发展并扩散至全球的关键演化阶段.中国北方地区横跨亚洲内陆干旱-半干旱区到西北太平洋沿岸,是欧亚大陆东侧人口、文化交流的重要走廊.该区域对于探究MIS3时期全球史前人群群体动态演化、技术与文化发展等具有重要意义.本文通过系统梳理区域内MIS3时期考古学材料,结合已有关键化石和遗传学证据,发现区域内人群经历了从不同人群在边缘区域开始扩散接触,到逐渐深入互动,再经迅速迁徙、渗透、融合,最终在区域内形成稳定群体的三个发展阶段. MIS3早、中期相对暖湿的气候增加了中-高纬度内陆地区地表水的供给,为人群迁徙、扩散提供了关键基础.而进入MIS3中-晚期,随着气候向干冷转化,湖面收缩,到达北方腹地的人群在40 ka左右从遗传学和文化上都相对独立,形成了较为稳定的群体.至MIS3末,随着气候进一步干冷,以细石叶技术为代表的新人群带来新的变化.

关键词：中国北方 MIS3 现代人人群扩散行为适应

新疆西准噶尔地区苏云河超大型斑岩钼矿成矿岩体成因及其对区域构造演化过程的启示

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地球科学 2024年

作者：游军吴楚洪涛焦鹏利徐兴旺陕西省矿产地质调查中心陕西省地质调查院中国地质调查局发展研究中心广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室中山大学地球科学与工程学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 岩石圈演化与环境演变全国重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院大学地球与行星科学学院

苏云河钼矿是中亚造山带内西准噶尔地区的超大型斑岩型钼矿床，赋矿岩体为侵入至中泥盆统巴尔鲁克组火山碎屑岩的二长花岗斑岩和花岗斑岩。本文围绕苏云河钼矿含矿岩体开展了详细的岩石学、地球化学、同位素与年代学研究，发现：1)苏云... 详细信息

苏云河钼矿是中亚造山带内西准噶尔地区的超大型斑岩型钼矿床，赋矿岩体为侵入至中泥盆统巴尔鲁克组火山碎屑岩的二长花岗斑岩和花岗斑岩。本文围绕苏云河钼矿含矿岩体开展了详细的岩石学、地球化学、同位素与年代学研究，发现：1)苏云河二长花岗斑岩、花岗斑岩与花岗闪长斑岩的形成时代为294～302Ma，矿区斑岩的形成与后续矿化可能是连续的岩浆-热液演化过程；2)苏云河二长花岗斑岩、花岗斑岩与花岗闪长斑岩可能是同源岩浆不同程度结晶分异的结果，主微量元素均显示出相关性耦合变化，且具有一致的Sr-Nd-Hf同位素组成；3)矿区岩体富集Rb、U、Th、Nd和Hf，亏损Ba、Nb、Ti和P，显示出后碰撞花岗岩的地球化学特征；4)较高的Sr含量（平均为202.41 ppm）与Sr/Y比值（平均为14.97）、中等的?Nd（t）值（+3.8～+6.0），以及较高的锆石?Hf（t）值（+9.7～+15.6）指示苏云河矿区岩体岩浆主要源于新生幔源物质与少量古老地壳物质的熔融混合。

关键词：苏云河斑岩Mo矿 Sr-Nd-Hf同位素 SIMS锆石U-Pb年龄构造演化巴尔鲁克

中非新元古代造山带钴超常富集研究进展与展望

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岩石学报 2024年第10期40卷 3037-3054页

作者：刘天宇邱正杰周伶俐胡乔帆莫江平曾庆栋范宏瑞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 阿姆斯特丹自由大学地球科学系阿姆斯特丹1081 HV 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司桂林541004

钴被誉为“低碳能源金属”,是我国乃至全球急缺的关键金属矿产。中非新元古代铜钴矿带内的沉积岩容矿型铜钴矿床每年为全球提供了60%以上的钴金属产量,是研究钴超常富集的最佳区域。前人对该矿带的研究主要聚焦于铜的成矿作用,然而该矿... 详细信息

钴被誉为“低碳能源金属”,是我国乃至全球急缺的关键金属矿产。中非新元古代铜钴矿带内的沉积岩容矿型铜钴矿床每年为全球提供了60%以上的钴金属产量,是研究钴超常富集的最佳区域。前人对该矿带的研究主要聚焦于铜的成矿作用,然而该矿带内的铜矿床并非都伴生钴,目前对伴生钴的来源-富集过程及其与沉积、成岩、造山作用的成因联系仍缺乏系统研究。本文综述了中非铜钴矿带内沉积岩容矿型铜钴矿床主要研究进展及存在问题,认为超大陆裂解过程改变了中非铜钴矿带的沉积盆地环境,使得钴在沉积地层中发生初始预富集,此外古气候条件,包括增氧事件和冰川事件,也可能对该矿带内的大规模钴的聚集产生了积极作用。新元古代造山作用重新活化沉积地层呈分散分布的钴元素,导致钴的进一步富集。因此,中非铜钴矿带中的钴超常富集是大气-地球-水圈-生物圈之间长期相互作用而形成的成矿效应。在矿床尺度,深入理解沉积岩容矿型铜钴矿床的形成过程,有助于在中非铜钴矿带,甚至在全球其他有利沉积盆地内,勘探更多的钴资源。

关键词：新元古代造山带钴超常富集沉积岩容矿型铜钴矿床中非铜钴矿带

中拉萨地体当惹雍措锆石微量元素特征及其对地壳厚度演化的指示

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地学前缘 2024年

作者：刘晓惠刘一珉丁林郭晓玉黄兴富李蕙琳高锐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青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室桂林理工大学地球科学学院中山大学地球科学与工程学院中国石油大学(北京)地球物理学院油气资源与工程全国重点实验室南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

拉萨地体位于青藏高原南部，是全球地壳厚度最大的区域之一。然而，拉萨地体地壳增厚的时间和过程仍存在一定争议。锆石的微量元素特征受控于锆石与其他微量元素载体矿物之间的共生关系，即不同矿物的分配系数不同，因此，锆石微量元素... 详细信息

拉萨地体位于青藏高原南部，是全球地壳厚度最大的区域之一。然而，拉萨地体地壳增厚的时间和过程仍存在一定争议。锆石的微量元素特征受控于锆石与其他微量元素载体矿物之间的共生关系，即不同矿物的分配系数不同，因此，锆石微量元素可用于定量重建地壳厚度。本研究对来自中拉萨地体当惹雍措地区的岩浆岩及沉积岩中的锆石开展了U–Pb年代学及微量元素地球化学研究。利用锆石的Eu异常对地壳厚度进行定量重建，结果显示中拉萨地体在侏罗纪至新近纪期间，经历了两次地壳减薄（150–130 Ma和85–65 Ma）和两次地壳增厚（130–85 Ma和65–15 Ma）事件。在150–130 Ma期间，中拉萨地体地壳减薄主要与班公湖-怒江洋的板片回撤有关。在130–85 Ma期间，由于新特提斯洋的向北俯冲以及班公湖-怒江洋的向南俯冲，中拉萨地体发生了地壳增厚。在85–65 Ma期间，新特提斯洋的板片回撤及弧后拉张导致中拉萨地体再次发生地壳减薄。在65–15 Ma，印度与亚欧板块的碰撞及后续挤压作用，导致中拉萨地体地壳再次加厚。

关键词：青藏高原中拉萨地体地壳厚度锆石U-Pb年龄锆石微量元素

东南亚多岛海构造体系圈层相互作用与油气富集机理

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 587-603页

作者：朱日祥王红军王华建王晓梅万博张旺祝厚勤柳宇柯刘俊来孟庆任郝芳金之钧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 中国石油勘探开发研究院提高油气采收率全国重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室青岛266580 北京大学能源研究院北京100871

50Ma以来全球持续降温,但东南亚多岛海构造体系域依然保持了较高的气候温度,形成并保存极其丰富的新生界油气资源.本研究从地球系统视角出发,通过分析东南亚新生代构造活动、气候环境演变和油气富集特点,获得以下新认识:(1)大洋板块俯... 详细信息

50Ma以来全球持续降温,但东南亚多岛海构造体系域依然保持了较高的气候温度,形成并保存极其丰富的新生界油气资源.本研究从地球系统视角出发,通过分析东南亚新生代构造活动、气候环境演变和油气富集特点,获得以下新认识:(1)大洋板块俯冲和上覆大陆岩石圈伸展导致东南亚发生广泛火山喷发、形成裂谷盆地和浅海陆架,造成深部构造活动与浅部山、盆、海之间复杂的相互作用;(2)微陆块在赤道低纬度区的聚合与长期滞留促使信风偏转为季风,改变了洋流通道和流量,深刻影响了东南亚乃至全球的降雨和温度变化;(3)东南亚多岛海构造体系和高温多雨气候环境促进了热带雨林、红树林、浮游藻类等繁盛,为油气资源形成提供了丰富的有机质;(4)裂谷盆地演化与海侵-海退事件的耦合导致多类型油气系统源-储-盖有效叠置,有机质快速深埋和高大地热流促进油气大量生成和规模聚集;(5)多板块俯冲汇聚所造成的圈层相互作用是导致东南亚新生界油气资源异常富集的主导因素,这一认识对发展地球系统控制下的油气富集理论具有重要意义.未来研究重点应关注澳大利亚与巽他陆块碰撞和高温多雨气候环境的油气资源效应,大力发展海上富含CO_(2)油气田的经济开发与CO_(2)封存技术,以期在东南亚的盆地深层、海域深水和非常规油气三大领域继续取得重大油气勘探发现.

关键词：东南亚多岛海构造体系圈层相互作用油气资源新生代

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

深层地热能丛式多分支U型井采热技术及传热算法

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工程地质学报 2024年第4期32卷 1397-1411页

作者：李守定张苏鹏徐涛张召彬郑博马世伟孔彦龙张文秀赫建明庞忠和李晓中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院深地资源装备技术工程实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

深层地热能是一种分布广、资源量大具有发展前景的可再生新能源,当前的主要开采方法有增强型地热系统(EGS)、环绕式井筒换热系统(AGS)、断层带流体循环开采和同轴套管开采法,但存在采热功率不稳定、地震风险高和采热效率低等难题。针对... 详细信息

深层地热能是一种分布广、资源量大具有发展前景的可再生新能源,当前的主要开采方法有增强型地热系统(EGS)、环绕式井筒换热系统(AGS)、断层带流体循环开采和同轴套管开采法,但存在采热功率不稳定、地震风险高和采热效率低等难题。针对当前深层地热开采技术面临的瓶颈问题,本文以开采过程只有能量交换而没有物质交换为原则,以深层干热岩地热规模化可持续稳定开发为目标,提出了深层地热能丛式多分支U型井采热方法(UMW-DGS)及关键技术,在此基础上建立了井筒轴对称热传导模型,以青海共和盆地恰卜恰深部干热岩储层为背景,提出了高温高压岩石热导率测试新方法,计算了在定井径条件下井周温度场和采热功率的时空演化规律,分析了温度差、热导率和井径等3个敏感因素对采热功率的影响。此外,针对UMW-DGS定解问题,研发了基于有限体积法(FVM)的三维热流固耦合数值算法,研究了UMW-DGS单水平井段换热效率和在不同泵注量条件下温度场时空演化。通过分析不同流量的有效换热量、换热时长和功率发现:泵注流量的增加会导致有效换热能量和有效换热时长的降低,并且使有效换热功率先增加后减少。研究结果表明,深层地热能开发需要在平衡换热温度和功率的条件下设计注入排量,从而得到最优的换热效果。

关键词：深层地热丛式多分支U型井高温高压岩石热导率储层-工质流固耦合热传导算法

断层接触非均匀性对米尺度断层黏滑失稳成核过程的控制

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2336-2349页

作者：任雅琼谢凡卓燕群中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

非均匀性是野外断层的重要特征,我们利用预制的具备接触非均匀性的米尺度岩石断层开展黏滑实验,模拟野外地震失稳过程.通过观测预制岩石断层发生的多个黏滑事件的应变时空演化,并对比断层接触非均匀性测定结果发现:(1)断层的接触弱段是... 详细信息

非均匀性是野外断层的重要特征,我们利用预制的具备接触非均匀性的米尺度岩石断层开展黏滑实验,模拟野外地震失稳过程.通过观测预制岩石断层发生的多个黏滑事件的应变时空演化,并对比断层接触非均匀性测定结果发现:(1)断层的接触弱段是成核最先启动,即最早发生预滑的区域,随失稳临近,预滑区域扩展且滑动速率增加,与厘米尺度均匀断层相比,准静态过程的预滑扩展不明显,向准动态过程转变突然且迅速;(2)断层的接触强段在成核期间一直处于闭锁状态,应力升高,且随失稳临近增幅加强,强段的屈服是断层从缓慢破裂到快速破裂的转折点,接触强段的持续闭锁在以往的厘米尺度均匀断层黏滑实验中较为少见;(3)加载速率以及加载历史是影响米尺度断层成核持续时间的重要因素,随加载速率变慢,成核持续时间变长,随加载历史变长,断层趋于均匀化,成核持续时间变短.上述研究结果明确提供断层接触非均匀性控制成核过程的直接证据.这不仅有助于将实验结果向可操作的地震预测实践转化,也有助于促进(大陆浅源)地震前兆机理的探索及理解.

关键词：摩擦黏滑地震成核断层接触非均匀性预滑