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2023年  第29卷  第5期

封面
2023 年 5 期封面
2023, 29(5): .
摘要 (159) PDF (1351KB)(42)
摘要:
目录
2023 年 5 期目录
2023, 29(5): 1-2.
摘要 (130) PDF (407KB)(29)
摘要:
构造体系与构造地质
鄂尔多斯西缘牛首山—罗山地区裂变径迹年龄与中生代构造抬升
田朝阳, 陈虹, 刘新社, 公王斌, 赵伟波, 康锐
2023, 29(5): 599-617. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023030
摘要 (528) HTML (157) PDF (27536KB)(92)
摘要:

鄂尔多斯盆地西缘及其邻区经历了中—新生代复杂的构造演化过程, 其中生代以来的构造隆升和区域热演化历史研究仍需要进一步的年代学证据。牛首山—罗山地区紧邻鄂尔多斯盆地西缘的冲断带, 其中生代的隆升过程对于研究盆地西缘中生代构造事件具有非常重要的意义。文章通过磷灰石裂变径迹(AFT)分析及热史模拟限定牛首山—罗山地区中生代的隆升过程及其时限, 结果表明该地区中生代抬升主要发生在中侏罗世(170 Ma)—早白垩世末(110 Ma), 罗山地区的抬升(170 Ma)要略早于牛首山地区(160 Ma), 这期抬升主要与祁连造山带向北东方向挤出有关。综合分析已有研究成果表明, 鄂尔多斯盆地西缘及其邻区中生代抬升的启动时间为晚三叠世, 整体可分为两期: 第一期抬升发生在晚三叠世(220 Ma)—早侏罗世末期(185 Ma); 第二期抬升发生于中侏罗世(175 Ma)—早白垩世末(110 Ma), 牛首山—罗山地区的抬升则属于鄂尔多斯盆地西缘第二期抬升的一部分。鄂尔多斯盆地西缘中生代两期构造抬升分别显示出由南向北、由西南向东北方向传递的特征, 推测与晚三叠世华北、华南板块碰撞以及中—晚侏罗世拉萨地块向北东方向汇聚有关。

能源地质
柴达木盆地深层天然气富集条件及勘探潜力
李剑, 田继先, 王波, 朱军, 周飞, 李森明, 邵泽宇, 李海鹏, 乔柏翰
2023, 29(5): 618-630. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2022084
摘要 (403) HTML (120) PDF (27826KB)(46)
摘要:

为明确柴达木盆地深层天然气勘探潜力, 基于地震、地质、地球化学、录井及钻井等多种资料分析了柴达木盆地深层天然气藏的富集条件, 并指出了有利勘探方向。结果表明: 柴达木盆地深层具备形成大型气田的成藏条件, 深层发育柴北缘侏罗系和柴西古近系两套优质气源, 演化程度高, 生气能力强; 柴北缘深层发育基岩和古近系碎屑岩储层, 柴西深层发育古近系湖相碳酸盐岩储集层, 多种类型储层平面上分布广泛, 纵向上组成多套储盖组合, 发育的原生孔、溶蚀孔及裂缝等多种孔隙类型被认为是深层气藏富集的储存空间; 持续活动的深大断裂是深层气源的优质通道; 同时深层构造的形成与天然气生成具有良好的匹配关系, 深层烃源岩具有早生烃、持续生烃特征, 早期生成的液态烃在后期深埋过程中高温裂解成气, 生气能力强, 深层资源潜力大; 盆地深层广泛发育的盐岩、泥质岩层及异常高压层有利于深层天然气保存。综合认为柴达木盆地深层气藏富集于断裂发育的生烃凹陷周围的圈闭中, 柴北缘山前古隆起基岩、腹部构造带古近系碎屑岩和柴西环英雄岭构造带碳酸盐岩是深层天然气勘探有利区。

吉木萨尔凹陷芦草沟组沉积古环境与有机质富集
刘金, 王剑, 谭静强, 崔海骕, 刘淼, 郑雨, 宋雪琪, 元强
2023, 29(5): 631-647. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2022127
摘要 (474) HTML (141) PDF (25287KB)(35)
摘要:

吉木萨尔凹陷芦草沟组是陆相盆地页岩油勘探开发的主力层位, 但其古环境信息与有机质富集机理尚不明确。为了深入研究二叠系芦草沟组的沉积古环境, 在岩心和薄片观察的基础上, 通过X射线荧光光谱(XRF)和电感耦合等离子质谱(ICP-MS)对J10025井26块烃源岩样品进行主微量元素测试, 并结合GC-MS生物标志化合物数据与典型沉积构造反映芦草沟组古环境特征。古气候指数C值、Sr/Cu、Sr/Ba、V/Cr、Pr/Ph、P、Co元素等地化指标表明, 芦草沟组整体上为干旱—半干旱的咸化湖泊沉积环境, 沉积时期水体较深, 且为贫氧—缺氧的状态。其中, 芦草沟组上段整体为半干旱气候、微咸水环境, 还原性相对较弱, 水体较深, 生产力较高, 但环境波动较大; 芦草沟组下段环境比较稳定, 气候极度干旱, 盐度较高, 还原性相对较强, 水体较浅, 生产力较低。古环境指标与TOC含量的相关性分析结果显示, 有机质的保存条件以及稀释速率对芦草沟组有机质富集的影响比较有限, 而初级生产力大小是芦草沟组有机质富集的主控因素。

地质灾害与工程地质
西部某强风化炭质板岩隧道变形力学机制及大变形控制方法研究
王智佼, 谢迪, 范晋琰, 毛玉铤, 陶志刚
2023, 29(5): 648-661. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023020
摘要 (442) HTML (135) PDF (19786KB)(44)
摘要:

为解决国家兰海高速(G75)定西段岷县隧道在建设过程中原支护设计方案出现的软岩大变形问题, 通过软岩类型分析、围岩变形力学机制分析, 提出针对不同力学机制的力学转化对策, 引入在矿山及边坡等岩石领域广泛应用的高预紧力恒阻大变形锚索, 提出了"超前支护+长短NPR锚索优化布置主动支护+钢拱架+混凝土喷浆永久支护"的高预应力主被动联合支护技术。通过数值模拟和现场监测效果对比研究, 结果表明, 现场试验段围岩最大变形量仅为73 mm, 恒阻大变形锚索的预紧力均在280~300 kN范围内, 可见优化后不同支护技术均对围岩变形起到了控制作用, 有效发挥了恒阻让压支护的作用, 控制效果明显。

第四纪地质与环境
宁夏清水河盆地晚更新世中晚期孢粉记录及古气候意义
韦利杰, 李振宏, 李明涛, 董晓朋, 崔加伟, 寇琳琳
2023, 29(5): 662-673. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023015
摘要 (366) HTML (126) PDF (13610KB)(42)
摘要:

亚洲内陆荒漠化和干旱化与中国西部人类生存环境和社会可持续发展密切相关。中国西部地区的气候自晚更新世以来经历了多次冷暖、干湿变化, 研究其晚更新世古气候变化, 有助于预测未来气候的变化趋势。文章分析了宁夏南部清水河盆地晚更新世中晚期的孢粉记录, 结果显示孢粉序列可从下至上划分为4个组合带, 反映了该地区晚更新世中晚期植被和气候变化规律。研究表明研究区晚更新世中期(75~50 ka B.P.)是植被以蒿属为主的干草原, 气候温凉偏干; 晚更新世晚期(25~15 ka B.P.)由荒漠草原-干草原和疏林草原交替出现逐渐过渡到荒漠草原, 该时期冬季风呈现逐渐增强的趋势, 致使气候逐渐变冷变干, 气候类型由温凉偏湿过渡到冷干。宁夏南部清水河盆地晚更新世中晚期孢粉记录的深入研究对于正确认识黄土高原自然环境历史演变和黄土高原治理决策的制定具有重要指导意义。

活动构造与地震
2022年9月17日中国台湾地震序列的触发机制及其动力学成因
黄少华, 万永革, 冯淦, 李枭, 关兆萱
2023, 29(5): 674-684. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023056
摘要 (523) HTML (113) PDF (10520KB)(48)
摘要:

2022年9月17—18日, 中国台湾先后发生台东县MS6.5和花莲县MS6.9两次强震及多次余震。两次强震均为逆走滑型地震, 且震中都位于台湾纵谷断裂带, 该地区构造复杂, 为晚中生代古太平洋板块朝东亚陆缘的消减带, 具有逆冲型构造应力背景。对纵谷断裂带周围地区历史上发生过的地震进行统计发现, 大部分地震为逆断型。为探究该地区此次发生逆走滑型地震的原因及其与构造应力场的关系, 首先通过搜集研究区相关的地震震源机制, 反演该地区的构造应力场, 明确其是以走向为北西西向的压应力为主的应力场; 然后将应力场投影到走向、倾角不同的断层面上, 发现一些节面上表现出较大的相对剪应力和较小的相对正应力, 说明这些节面上具有较强的剪切作用和较小的摩擦力, 容易发生错动而产生逆断型、逆走滑型和走滑型的地震。同时, 为明确短时间内两次强震间的触发关系, 通过计算MS6.5地震在MS6.9地震破裂面和滑动方向上产生的库伦破裂应力变化发现, MS6.9地震约在0.02MPa的库伦破裂应力触发下发生。相关结论对研究台湾纵谷带地震的发震机理和地球动力学具有一定的指导意义。

北京顺义断裂活动对首都机场地裂缝影响定量研究
任雅哲, 丰成君, 戚帮申, 葛伟亚, 谭成轩, 孟静
2023, 29(5): 685-703. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023063
摘要 (325) HTML (132) PDF (20758KB)(66)
摘要:

顺义断裂是北京平原区重要的晚更新世活动断层。首都国际机场位于顺义断裂中段, 2010年以来, 机场跑道地裂缝逐渐加剧, 地裂缝两侧最大垂直位移差高达20 cm, 已经严重影响机场安全运行。当前, 顺义断裂活动对首都机场地裂缝的影响仍以定性描述为主。文章以顺义断裂几何结构、第四纪活动性以及首都机场地裂缝调查研究为基础, 依据断层位错理论, 定量分析了顺义断裂蠕滑活动对机场地裂缝形成的贡献, 研究了1996年12月16日顺义ML4.5级地震对机场地裂缝可能产生的影响, 并讨论了顺义断裂未来发生潜在强震时机场地裂缝灾害风险增加的趋势。分析认为, 在0.6 mm/a的垂直活动速率下, 顺义断裂蠕滑活动46年, 在机场地裂缝两侧产生的差异沉降量不超过2.5 cm, 对机场地裂缝形成和发展的贡献量约占20%;顺义ML4.5级地震对机场地裂缝的形成影响甚微, 顺义断裂若未来发生7.0级地震, 估算在断裂两盘产生的差异沉降量最大达104 cm, 机场地裂缝灾害风险将增加5倍; 顺义断裂上盘中、深层地下水抽采引起的地面差异沉降在机场地裂缝形成和扩展中的贡献量为70%, 仍是导致机场地裂缝加剧的主要因素。研究结果可为首都国际机场地裂缝灾害精准防控提供重要科学参考。此外, 为深入揭示顺义断裂沿线地裂缝、地面差异沉降等缓变型地质灾害成因机理和灾害效应, 建议在其关键部位实施跨断层位移或形变动态监测工作。

古地震事件震级或强度大小限定的讨论
高云鹏, 刘静, 韩龙飞, 邵延秀, 姚文倩, 徐晶, 胡贵明, 王子君, 屈孜屹, 徐恩民
2023, 29(5): 704-719. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023034
摘要 (226) HTML (114) PDF (15254KB)(49)
摘要:

震级是表征地震能量大小的重要参数, 但在古地震研究中, 由于难以精确给定与地震矩紧密相关的破裂参数, 故而无法直接计算事件的震级大小。研究者通常假定事件序列为震级相似的特征地震, 或基于震级已知的历史地震地表破裂参数获取经验关系来进行震级估算。但已有研究表明特征地震的假设过于简化, 而利用经验关系估算震级的方法也受限于各种误差, 因此亟需探索新方法以提升古地震事件震级或规模大小评估的合理性。近年来, 三维组合探槽的成功应用表明探槽内蕴含着丰富的事件变形信息, 进而证实了在探槽内评估事件规模大小的可行性。基于此, 文章以阿尔金断裂铜矿探槽为例, 利用探槽揭示的事件变形强度, 包括垂向位移量、变形带宽度和裂缝总拉张量, 来评估事件序列的规模。数据分析结果表明, 事件变形强度参数与震级相对大小具有一定的正相关性, 且各参数之间也呈现部分相关性。因此, 探槽中事件变形强度信息可以判断事件震级的相对大小, 充分挖掘探槽内的事件变形信息可为合理评估古地震事件的震级提供借鉴和参考, 在古地震研究中应加以重视。

基础地质与区域地质
海南岛木兰头地区混合片麻岩的成因及其地质意义
胡在龙, 赵小明, 王勇, 魏昌欣, 吕昭英, 吕嫦艳
2023, 29(5): 720-735. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023067
摘要 (449) HTML (103) PDF (24101KB)(61)
摘要:

海南岛铺前-木兰头一带海边发现一套中深变质岩(木兰头杂岩), 由混合岩、大理岩、片岩和透辉石岩组成, 以混合岩为主。研究选取其中较为发育和典型的混合片麻岩为研究对象, 对其开展了锆石U-Pb同位素测年、岩石学和岩石地球化学等系统研究。结果表明, 木兰头混合片麻岩原岩为中基性火山岩, 形成时代为276 Ma, 具有活动大陆边缘的岛弧钙碱性玄武岩地球化学特征, 指示古特提斯洋俯冲的构造环境; 早期发生深熔变质作用时间为261 Ma, 指示华南和印支地块碰撞的构造环境; 后期变质作用时间为248 Ma, 指示华南和印支地块碰撞后伸展的构造环境。因此, 木兰头混合片麻岩完整记录了海南岛早二叠世—早三叠世的构造演化信息, 是古特提斯洋俯冲至关闭、华南和印支地块碰撞等地质事件的产物, 其发现为马江缝合带向东延伸的方向提供了新的思路。

华北克拉通辽北清原地体新太古代基性麻粒岩变质作用演化
崔润泽, 魏春景
2023, 29(5): 736-756. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023049
摘要 (480) HTML (179) PDF (34179KB)(62)
摘要:

对华北克拉通新太古代的构造演化模式有多种不同的认识, 需要进行更加深入的变质作用研究。通过对辽北清原地体基性麻粒岩进行系统的岩相学观察、矿物化学分析、相平衡模拟和锆石定年研究, 以阐明其变质演化过程和大地构造意义。研究选择的基性麻粒岩样品分为含石榴石域(19DJ07-GD)和不含石榴石域(19DJ07-NGD)两类, 含石榴石的区域呈条带状且分布不均匀。两种区域都发育两期麻粒岩相组合。在含石榴石域, 第一期变质矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜方辉石+角闪石+黑云母+斜长石+石英。其中, 第一期斜长石(Pl1)发育复杂成分环带, 钙长石摩尔分数(xAn)从核部到幔部升高, 然后再向边部降低; 第一期角闪石(Amp1)的Ti成分环带同样为从核部到幔部升高再向边部降低。通过矿物组合和相应的成分环带推测第一期麻粒岩相变质作用具有逆时针型P-T轨迹, 包含峰期前升温升压阶段以及峰后降温降压阶段。通过相平衡模拟约束峰期温压条件为0.8~0.9 GPa/900~950 ℃, 达到高温—超高温(high-ultrahigh temperature)变质条件。锆石定年结果表明变质作用峰后冷却时间为2498±6.9 Ma(MSWD=0.39)。综合区域上的"穹隆-龙骨"构造、逆时针的变质轨迹以及和TTG岩浆活动晚期脉冲几乎一致的表壳岩变质时间, 表壳岩超高温麻粒岩相变质作用被认为受太古宙特有的垂向构造/沉落(sagduction)构造体制控制。第二期变质组合以局部生长的石榴石+石英±单斜辉石的后成合晶/冠状体为特征, 代表一期与古元古代造山事件有关的高压麻粒岩相变质作用。