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泥河湾盆地的古人类活动与地质环境变化的关系

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地球 2024年第2期 33-37页

作者：苏德辰孙爱萍李兆丽自然资源部大陆动力学重点实验室江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站中国地质科学院地质研究所

在几百万年前或更早,受地壳运动和地下岩浆活动的影响,在山西省与河北省之间形成了一个形状不规则的山间盆地,西起现在山西省朔州市宁武县,向东包括了朔州市和大同市所辖多个区县,再向东延伸到河北省阳原县蔚县,长轴方向超过200千米,总... 详细信息

在几百万年前或更早,受地壳运动和地下岩浆活动的影响,在山西省与河北省之间形成了一个形状不规则的山间盆地,西起现在山西省朔州市宁武县,向东包括了朔州市和大同市所辖多个区县,再向东延伸到河北省阳原县蔚县,长轴方向超过200千米,总面积约9000平方千米,盆地最低处海拔比现在的海平面至少低200多米。盆地与周围山地之间的分界线大多是断裂带,如六棱山断裂、口泉断裂、熊耳山南麓断裂、桑干河断裂、壶流河断裂等等。从大地构造角度上讲,这是一个典型的裂谷盆地(也称为断陷盆地)。盆地下部的岩浆活动不仅造成了地壳的开裂、下陷,还直接导致了岩浆的间歇性喷发。从距今90万年起,在大同东部形成了由30多座火山锥构成的大同火山群。

关键词：大同火山群山间盆地火山锥口泉断裂熊耳山古人类活动山西省朔州市桑干河

UAV SfM技术在活动构造研究中的应用——以青藏高原西北部龙木错断裂为例

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地质力学学报 2024年第2期30卷 332-347页

作者：江晨轶潘家伟张丽军李海兵孙知明 Marie-Luce Chevalier 刘富财苏强中国地质科学院地质研究所北京100037 自然资源部大陆动力学重点实验室北京100037 江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站江苏连云港222300 自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100094 河北水利电力学院水利工程系河北沧州061001 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 3... 详细信息

为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 300 RTK无人机(搭载禅思L1激光雷达(LiDAR)和测绘相机)与大疆精灵4 Pro无人机(搭载可见光相机)分别对青藏高原西北部龙木错断裂上1处位错阶地进行了数据采集,获得了该处高分辨率、高精度DEM数据和数字正射影像图(DOM)数据。对比结果显示,M 300 RTK无人机平台L1负载系统获得的LiDAR和SfM地形数据精度接近,两者在约100 m的飞行高度获得的DEM数据在水平和垂直方向的均方差分别为0.135 m、0.111 m和0.201 m、0.180 m;无RTK模块的精灵4 Pro无人机获取的DEM数据虽然绝对精度较差(水平和垂直方向均方差分别为1.707 m和249.280 m),但其反映的相对地形与实际地形接近,经过地面控制点校正后精度可以达到分米级。研究表明,RTK SfM技术克服了使用地面控制点的局限性,为活动构造研究领域微地貌测量提供了更高精度、更高效率的解决方案。当对测区的绝对三维坐标要求不高,仅需相对的地形起伏时,未搭载RTK模块的无人机也能够在无地面控制点约束的情况下满足地貌位错测量基本需求。

关键词：无人机运动恢复结构摄影测量活动构造精度评估龙木错断裂

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花岗岩、氡气与人类肺癌

地质学报 2023年第12期97卷 4198-4208页

作者：马绪宣刘飞黄河高利娥熊发挥何碧竹李海兵自然资源部大陆动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 南方海洋科学与工程广东省实验室广东广州511458 江苏东海大陆深孔地壳活动国家观测和研究站江苏东海222300

氡作为唯一具有放射性的惰性气体,其危害性被医学研究所证实。世界卫生组织研究报告表明,氡气及其放射性子体的吸入是除吸烟因素之外人类肺癌的第一大致病因子,全球不同国家中大概3%到15%的肺癌是由氡气辐射造成的,氡气与吸烟的协同效... 详细信息

氡作为唯一具有放射性的惰性气体,其危害性被医学研究所证实。世界卫生组织研究报告表明,氡气及其放射性子体的吸入是除吸烟因素之外人类肺癌的第一大致病因子,全球不同国家中大概3%到15%的肺癌是由氡气辐射造成的,氡气与吸烟的协同效应还会使得吸烟者患肺癌的几率大增。此外,过量氡气吸入还能破坏人的神经系统,造成白细胞减少,导致血凝增加和高血糖症状。氡是U-238衰变而来,而花岗岩是U主要赋存岩石之一。花岗岩是大陆地壳主要成分,约占地壳体积的22%。花岗岩的成因在地质学界研究较多,但花岗岩与人类肺癌的关联却没有引起地质工作者足够多的关注;医学界对氡的危害了解较多,但对氡的来源和花岗岩的关系却知之甚少。本文致力于阐明花岗岩与氡气形成的内在逻辑关系,并为公众科普氡气及其危害。

关键词：氡气花岗岩地质过程肺癌人类健康

冈底斯曲水岩基斜长石嵌晶结构对岩浆补给过程的启示

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岩石学报 2023年第12期39卷 3641-3660页

作者：李旺马绪宣邱亮司家亮刘栋梁中国地质科学院地质研究所自然资源部大陆动力学重点实验室北京100037 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外观测研究站连云港222300

藏南冈底斯岩浆带经历了中生代俯冲-增生造山作用和新生代碰撞造山作用,是研究大陆地壳生长与演化的理想场所。位于冈底斯岩浆带中段的早始新世曲水岩基,主要由花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩及辉长岩等组成。前人已经在年代学、地球化学... 详细信息

藏南冈底斯岩浆带经历了中生代俯冲-增生造山作用和新生代碰撞造山作用,是研究大陆地壳生长与演化的理想场所。位于冈底斯岩浆带中段的早始新世曲水岩基,主要由花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩及辉长岩等组成。前人已经在年代学、地球化学等方面对曲水岩基进行了大量研究。然而,对于岩基的形成是否由岩浆补给控制及其详细过程的研究还较为薄弱。花岗闪长质岩体中暗色岩浆包体特殊的产出状态,如包体墙和弥散状分布的包体等,显示岩浆补给在岩基形成过程中发挥了重要作用。包体中发育斜长石主晶包裹角闪石等客晶的嵌晶结构。本文聚焦包体斜长石的嵌晶结构及客晶矿物(如角闪石),结合背散射图像、矿物能谱扫描与矿物电子探针分析,以追踪曲水岩基形成期间的岩浆补给过程。计算结果显示客晶角闪石的结晶温度与压力最高(783~853℃、0.23~0.45GPa),包体基质角闪石次之(781~808℃、0.21~0.31GPa),花岗闪长质寄主岩中角闪石最低(769~802℃、0.18~0.26GPa)。此外,发育嵌晶结构的斜长石具有明显的成分环带,其偏钠质的核部指示了晶粥体的存在。本研究初步构建了岩浆补给模型与嵌晶结构的形成模型。镁铁质岩浆沿长英质晶粥体下部裂隙上升并淬火结晶大量小颗粒角闪石,随后进入晶粥体上部贫晶熔体中破碎成为小的岩浆滴。岩浆滴捕掳晶粥体中的斜长石,继续生长的斜长石包裹结晶于深部的角闪石而形成嵌晶结构。

关键词：嵌晶结构斜长石岩浆补给晶粥曲水岩基冈底斯

鲜水河断裂带乾宁段蠕滑变形及局部粘滑变形的岩石学记录

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岩石学报 2023年第12期39卷 3797-3816页

作者：吴琼李海兵 CHEVALIER Marie-Luce 潘家伟米桂龙葛成隆赵中宝李亚林中国地质科学院地质研究所自然资源部大陆动力学重点实验室北京100037 中国地质大学北京100083 江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站连云港222300

鲜水河断裂带作为控制青藏高原物质大规模向东侧向挤出的北部边界,是中国乃至世界上大陆内部强震活动最频繁的断裂带之一,但大地测量学研究表明它具有广泛的浅部蠕滑变形行为。认识断裂带蠕滑与粘滑兼具的变形行为及其控制因素是评估鲜... 详细信息

鲜水河断裂带作为控制青藏高原物质大规模向东侧向挤出的北部边界,是中国乃至世界上大陆内部强震活动最频繁的断裂带之一,但大地测量学研究表明它具有广泛的浅部蠕滑变形行为。认识断裂带蠕滑与粘滑兼具的变形行为及其控制因素是评估鲜水河断裂带地震活动性的关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段在四川甘孜州龙灯乡出露的宽约800m的岩石-构造剖面为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜及扫描电镜观察、粉末X射线衍射分析和微区X射线荧光光谱分析等方法,对断层岩的结构构造、矿物组成和地球化学性质开展详细研究。研究剖面由约100m宽的砂岩破碎带和约700m宽断层岩组成,广泛发育断层角砾岩和薄层且呈弥散式分布的断层泥,断层岩内普遍具有压溶构造,但局部断层岩具有快速滑动结构特征,表明断裂带在蠕滑变形过程中存在局部地震粘滑变形行为。断裂带内流体作用使断层岩中长石和白云母蚀变成以伊利石为主的粘土矿物(含量5%~11%),新生的粘土矿物在密集的面理中定向排列,促进了断层的弱化和在浅部(4km以上深度)的蠕滑变形。而在断裂带局部裂隙较为发育的位置,流体的注入导致了大量碳酸盐矿物(方解石和白云石,含量12%~33%)的沉淀和Ca元素的富集,使断层岩内强矿物(石英、长石、方解石和白云石)增多,造成了蠕滑断层的局部强化,促进了断层浅部变形行为由非震蠕滑向地震粘滑的转变。该认识可更好地了解蠕滑断层的地震行为并为区域防震减灾提供科学依据。

关键词：断层岩变形行为(蠕滑/粘滑) 矿物组成流体作用鲜水河断裂带乾宁段

2022年青海门源Ms6.9地震地表破裂带及发震构造研究

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地质学报 2022年第1期96卷 215-231页

作者：潘家伟李海兵 Marie-Luce CHEVALIER 刘栋梁李超刘富财吴琼卢海建焦利青中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外观测研究站江苏东海222300 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

2022年1月8日01时45分,青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9级强烈地震,震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔3500~4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙... 详细信息

2022年1月8日01时45分,青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9级强烈地震,震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔3500~4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的同震地表变形带,表现为左旋走滑运动性质,总长约27 km。破裂带呈NWW—SEE走向,可分为南北两支,北支沿冷龙岭断裂西段分布,南支沿托莱山断裂东端分布,与北支间隔3 km呈左阶雁行排列。根据破裂带的走向变化和阶区特征,可将破裂带分为三段:西段、中段和东段,与地表同震位移分布特征较为吻合。西段为破裂带的南支,呈N93°E走向,长约4.5 km,最大左行水平位错约85 cm;中段为北支破裂带西侧部分,主要呈N102°E走向,长约7.5 km,最大左行水平位错约3.7 m;东段为北支破裂带东侧部分,走向呈N110~120°E走向,长约15 km,最大左行水平位错约3.0 m。门源地震震级与地表破裂带分布规模和变形强度的对比,表明本次地震的震源深度较浅,可能远小于10 km深。这次门源地震的发震断裂为海原断裂带呈挤压弯曲部分的冷龙岭断裂,具有花状构造特征。由于本次地震余震向SE方向扩展,表明具有应力向东迁移趋势,因此,冷龙岭断裂东侧处在海原断裂带上1920年海原大地震与2022年门源地震之间地震空区的金强河、毛毛山和老虎山断裂未来强震危险性升高,需要重点关注。

关键词：门源M_(s)6.9地震同震地表破裂左旋走滑海原断裂带冷龙岭断裂发震构造青藏高原东北缘

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江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究

地震学报 2022年第6期44卷 1007-1018页

作者：徐纪人李海兵曾祥芝赵志新江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站江苏东海222300 自然资源部深部地球动力学重点实验室北京100037 中国地质科学院地质研究所北京100037

为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究... 详细信息

为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_(L)0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。

关键词：东海深井观测站深井地震学微小地震波形保真度波形信噪比

南海潜在海啸传播过程的数值模拟:初始海啸衰减的影响

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地球物理学报 2023年第9期66卷 3802-3815页

作者：杨少华石耀霖中国地质科学院地质研究所自然资源部大陆动力学重点实验室北京100037 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站江苏东海222300 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

准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减... 详细信息

准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减.本文基于高精度地形和高密度网格,求解非线性浅水方程,分别针对马尼拉断裂带的南段、中段和北段,构建南海海啸传播数值模型,试图定量考察初始海啸衰减作用对南海海啸的影响.模拟结果表明一定幅度的初始波高衰减将导致几乎相同幅度的海啸波高衰减,相应的偏差可以忽略.在保守的初始海啸衰减幅度(10%)下,模拟结果显示我国东南沿海、越南东部沿海和巴拉望岛为海啸危险区.另外,模型显示科里奥利力导致的波高变化幅度小于5 cm且其分布样式符合预期,这进一步佐证了数值模型的可靠性,也表明在实际南海海啸模拟中可以忽略科里奥利力进而提高计算效率.结合前人的沉积学认识和本文的数值模拟结果,本文认为南澳岛、西沙东岛和越南绥和周边曾同时遭受海啸侵袭,产生海啸的断裂带最有可能是马尼拉断裂带南段.后续有必要加强南澳岛、西沙东岛和越南东部的沉积学研究,识别更早的海啸事件,以期有力约束南海下次海啸事件的发生年份.

关键词：海啸危险性初始海啸衰减数值模拟科里奥利力南海

变质岩中磷灰石变形与元素分布特征:以青藏高原东构造结变质岩为例

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地质学报 2023年

作者：张岩岩赵中宝杜瑾雪梁凤华毛小红田作林马绪宣中国地质大学(北京) 中国地质科学院地质研究所自然资源部大陆动力学重点实验室江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站

变质变形岩石中副矿物的变形及元素分布特征能记录变质变形岩石的变质变形信息,特别是结合原位定年,可以更为精确地揭示岩石的变质变形历史。磷灰石是变质岩中常见的副矿物,伴随着磷灰石原位定年技术的快速发展,使其成为岩浆岩和矿床学... 详细信息

变质变形岩石中副矿物的变形及元素分布特征能记录变质变形岩石的变质变形信息,特别是结合原位定年,可以更为精确地揭示岩石的变质变形历史。磷灰石是变质岩中常见的副矿物,伴随着磷灰石原位定年技术的快速发展,使其成为岩浆岩和矿床学研究当中重要的定年矿物,在不同变质-变形过程中,磷灰石的变形机制与行为及其对元素扩散过程的制约效应等一系列重要问题还未得到解决。本研究选取喜马拉雅造山带中构造变形和变质作用最强的东构造结内的岩石开展研究。通过SEM和CL观测,显示麻粒岩中的磷灰石并未显示明显的成分结构,而糜棱岩化片岩中的磷灰石则呈现明显的明暗变化,也即成分变化。通过对薄片中磷灰石的展布特征统计发现两类变质岩中磷灰石的长轴方向近平行于面理的方向。EBSD组构分析显示麻粒岩中的磷灰石呈现出明显的粒内形变,而糜棱岩化片岩中的磷灰石几乎未发生粒内形变。EPMA对磷灰石成分面扫的结果显示麻粒岩中磷灰石的主量元素分布相对均匀,而糜棱岩化片岩中磷灰石的Si元素分布呈现明显的环带或者不均匀,这和CL图像的结果相一致。综合以上的磷灰石变形和元素分布特征可初步得出:(1)尽管麻粒岩中的磷灰石定向分布,参与了岩石的变形,但可能由于其变质温度较高,促使了元素的快速扩散,使元素分布趋于均一,但是后期的流体作用在沿着低角度颗粒边界或者近垂直于最大拉伸应力方向的裂隙发生了成分交代;(2)糜棱岩化片岩中磷灰石平行于糜棱面理排列,但其几乎未发生粒内形变,可能是由于形变温度较低(活动致使磷灰石不断结晶的结果。这些重要的认识为变质变形岩石中磷灰石年龄的解释提供了重要的信息。

关键词：喜马拉雅造山带麻粒岩糜棱岩化片岩磷灰石粒内形变磷灰石元素分布特征