南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制

采用蒸汽平衡法测定了4种温度(T=5、25、40、60℃)条件下Whatman No.42滤纸的率定曲线,建立了考虑温度影响的双线性率定曲线方程,发现滤纸的持水性能随温度升高而降低,且温度对率定曲线高吸力段滤纸持水性能的影响要弱于低吸力段。在此基础上,以南宁膨胀土为研究对象,使用滤纸法测定了不同温度作用下膨胀土试样的土-水特征曲线。试验结果表明,随着温度的升高,膨胀土持水性能下降,但温度的影响幅度会随着吸力的增大而减弱,当基质吸力达到40MPa时,不同温度下试样的体积含水率并没有明显变化,即此时温度对膨胀土的持水性能变化几乎无影响。为解释上述宏观现象,选取部分试样进行了压汞试验和吸附结合水试验,并根据试验结果从土体中各相及各相界面相互耦合作用的物理机制角度阐述了南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制。     

近地表隐伏断层地震波场响应特征与初至波成像应用研究

近地表隐伏断层直接影响工程安全施工。通过构建浅覆盖层下方陡立界面断层数值模型,分析近地表隐伏断层地震波场的传播与转换规律。通过工程实测数据验证了数值模拟波场响应特征的可靠性,并利用初至波走时层析成像技术对地下介质波速进行成像。研究结果表明：(1)初至波转换形成的断点绕射波具有1频率升高、速度突变的特点,可清晰指示测区内断裂带的存在,可作为现场数据采集时断层的直观反映;(2)工程实测中通过原始波形到时、频率信息可初步判断断层的存在,基于射线追踪的初至波层析成像结果与后期钻孔揭露情况基本吻合,说明初至波层析成像在浅层地震勘探中的实用性;(3)接收测线排列内布设震源的方式,两侧震源延拓距离短,无需额外为震源激发提供场地,在工程施工中具有经济、快速、高效的特点,可作为野外复杂地表条件地下浅层结构探测的有效观测系统使用。     

Mantle metasomatism and generation of Early Permian ultramafic rocks in northern North China CratonSCIEI北大核心CSCD

华北克拉通北部高寺台晚古生代环状杂岩体是一套富单斜辉石的超镁铁质岩,是研究华北北部地幔碳酸盐化熔体交代作用的理想对象,同时也是华北克拉通北部晚古生代岩浆活动与深部碳循环联系的纽带。作者在岩体西部边缘识别出一套早二叠世早期富铁角闪单斜辉石岩,形成时代为297.8±3.4Ma。结合岩体东部辉石岩早泥盆世和早石炭世的成岩年龄,表明高寺台超镁铁质杂岩体可能是晚古生代多期岩浆侵位的产物。其次,高寺台环状超镁铁质杂岩体缺少大面积辉长岩和闪长岩、硫化物和Cu-Ni-PGE矿化,单斜辉石成分具有裂谷带堆晶岩矿物特征,角闪石也具有相对低的结晶温度(933~947℃)和压力(287~323MPa)及水含量(4.06%~5.10%),而且区域上尚未发现同期环状杂岩体和蛇绿岩,与岛弧拼贴到陆块后沿俯冲带延伸数万米侵位的阿拉斯加型环状杂岩体明显不同。另外,前人的研究显示,与铬铁矿中富镁单斜辉石包裹体平衡的苦橄质母岩浆显示出OIB的特征,具有强烈的重稀土分馏、富Nb和高Nb/La,异常高的Ca/Al和(La/Yb)N,低的Ti/Eu、Zr/Sm和Hf/Sm,这些特征都表明苦橄质母岩浆起源于石榴石相软流圈地幔,且源区遭受过显著的碳酸盐熔体交代。单斜辉石岩中单斜辉石及角闪石成分及其平衡岩浆成分记录了母岩浆与岩石圈地幔相互作用后的岩浆演化过程,也显示出比母岩浆弱的源区碳酸盐熔体交代印记。此外,岩浆房在地壳浅部经历了多期深部岩浆补给和富铁熔体贯入,同时带来热量和挥发分,触发晶粥体活化,促进了岩浆的上升运移。高寺台环状超镁铁质杂岩体具有板内成因特征,可能是陆内岩石圈伸展的产物。华北克拉通北部晚石炭世-早二叠世三个岩浆事件峰期很好地对应着全球三次升温和CO_(2)回升事件,岩石圈伸展能有效促进强烈的中酸性岩浆活动及起源于碳酸盐化地幔的基性岩浆释放出大量的CO_(2),它们可能是晚石炭末期-早二叠世早期全球大气CO_(2)回升的贡献者之一。     

Discovery of scandium enrichment and its geological significance in the Dawanshan Neoproterozoic metamorphic basalts from the Mouding area in Central Yunnan Province,ChinaSCIEI北大核心CSCD

钪(Sc)是世界各国竞相争夺的关键金属矿产资源之一。滇中牟定大弯山变质玄武岩厚度>36.5m,出露面积0.5km^(2),形成时代为新元古代南华纪(781.3±1.9Ma)。本文对该变质玄武岩开展了全岩地球化学分析、全自动矿物分析(TESCAN TIMA)观测、NPPM薄片区域面扫和单矿物原位LA-ICPMS分析等研究,结果显示变质玄武岩全岩Sc含量为47.0×10^(-6)~97.9×10^(-6),平均含量为69.1×10^(-6),钪氧化物(Sc_(2)O_(3))平均含量为106×10^(-6),变质玄武岩空间Sc矿化特征稳定,具有形成钪矿资源的潜力。同时,变质玄武岩共伴生有钛和铁矿化,全岩TiO_(2)含量为2.57×10^(-2)~6.13×10^(-2),平均为4.25×10^(-2);TFe含量为13.3×10^(-2)~23.7×10^(-2),平均为17.7×10^(-2)。Sc可能存在类质同象和离子相两种赋存形式,类质同象形式Sc主要赋存于钛铁矿和金红石矿物中,钛铁矿中Sc含量为70.0×10^(-6)~168×10^(-6),平均值为108×10^(-6);金红石中Sc含量高达297×10^(-6);而磁铁矿、黑云母等矿物中Sc含量较低,均低于全岩Sc含量,对全岩Sc矿化贡献较小。牟定大弯山Sc矿化与以往报道侵入岩及其风化壳中Sc矿化在富集特征、赋存岩性和载体矿物等方面不同,是变质火山岩中新发现的Sc矿化信息,显示了较好的找矿潜力,对Sc资源勘查和研究具有重要指示意义。     

Multiscale linearized inversion of surface-wave dispersion curves

In recent years, surface-wave analysis method has been developed rapidly in many fields. Multichannel analysis of surface waves can provide near-surface one-dimensional shear-wave velocity profiles. Because linearized inversion of surface-wave dispersion curves relies heavily on the choice of the initial model, setting an inappropriate initial model can lead to poor inversion results, or even failure of inversion. However, it is difficult to establish a reasonable initial model without a priori information, which is unavailable in most cases. To cope with this problem, a multiscale linearized inversion method is proposed for surface-wave dispersion curves inversion. In contrast with the traditional single-scale linearized inversion, the key idea of the proposed multiscale surface-wave inversion method is the introduction of a merging and splitting process of layers. After every scale inversion, the merging and splitting operations automatically optimize the inversion model, making it gradually approach to a reasonable subsurface stratification. Multiscale surface-wave inversion method reduces the difficulty of establishing the initial model and has high computational efficiency. In addition, it has strong ability to identify high-velocity or low-velocity interlayers and thin layers, especially suited for the geological conditions with obvious stratification. In synthetic tests, the proposed method was compared with the single-scale surface-wave inversion and particle swarm optimization algorithm to demonstrate the effectiveness and practicability of multiscale surface-wave inversion method. We also applied the multiscale surface-wave inversion method to field seismic data acquired in Guizhou, China and Texas, USA. Borehole and crosshole test data were compared with the inversion results of field data to prove the reliability of the proposed method.     

短期线状集中分布地磁日变化感应电流异常机理初步解释——以2012年唐山4.8级地震为例

本文分析了2012年唐山4.8级地震前,震中附近出现的短期原地重现线状集中分布地磁日变化感应电流异常的时空变化特征,及其与地震、中-下地壳和上地幔高导层的关系,进一步证实了短期原地重现线状集中分布感应电流的走向与中-下地壳和上地幔高导层顶面界埋深走向一致,认为其机理可能是深部热流体的上涌导致壳幔高阻体出现带有上拱性质的拆离滑动,深部上涌的热流体和高导层内热流体侵入高导层内电阻相对较高的地区,高导层出现短时间高导电流通道,当地磁日变化感应电流扫描经过高导电流通道时,感应电流会呈线状集中分布于此,并基于趋肤效应分布于其顶面附近。由于重现异常是发生在震源下方中-下地壳和上地幔高导层的地震异常,且该异常不同于震源附近及其震源至地表的地震异常,因此对推进地震孕育与发生机理研究可能有一定作用。此外研究还发现,地震虽然主要位于重叠段的端部,但更有可能位于中-下地壳重叠段的端部,这一发现对日常震情跟踪中应用该异常确定未来地震位置有一定帮助。     

Exportation of coseismic deposits in areas affected by the Wenchuan earthquake

Coseismic deposits are easily transported outside of valleys, thereby inflicting damage through debris flows or aggregating and elevating riverbeds in the fluvial network. The evolution of coseismic deposits is crucial for predicting the sediment transport capacity and export time for managing postseismic geohazards; however, this evolution remains unclear. In this study, the spatiotemporal evolution of coseismic deposits due to rainfall is quantified at the valley scale to further obtain the sediment transport capacity. The results show that the relative average thickness predominantly controls the evolution pattern of the coseismic deposits. The sediment transport capacity, which is primarily influenced by rainfall conditions and topography, can be drastically increased by dam breaching and channel narrowing. Moreover, the computed export time, which significantly varies with the spatiotemporal distribution of deposits and the local climate, ranges from 2 to 80 years in the areas affected by the Wenchuan earthquake. This study contributes to providing scientific guidelines for efficiently managing postseismic geohazards and planning for disaster mitigation.

     

青海东昆仑哈陇休玛钼多金属矿床成矿流体特征及成矿模式

哈陇休玛钼多金属矿床是东昆仑成矿带东段目前仅有的中型斑岩型矿床。为了查明其成矿流体性质及成矿物质来源,构建矿床成矿模式,本文进行了详细的流体包裹体和H-O-S同位素研究。流体包裹体显微测温显示,哈陇休玛矿床发育气液两相和含CO₂三相两种类型包裹体,成矿流体呈现中高温（集中于280~340 ℃）、高盐度（w(NaCl),集中于6.00%~18.00%）和中等密度(集中于0.64~0.92 g/cm³）特点,成矿深度为2.4~4.1 km,形成于中浅成环境。H-O同位素显示,成矿流体具有岩浆水和大气降水混合的特征,但主体以岩浆水为主;S同位素显示,成矿物质主要来自于深部岩浆。结合区域构造演化认为,哈陇休玛矿床成矿模式为印支晚期东昆仑地区发生强烈壳幔混合作用,形成富含成矿元素的混合岩浆,含矿流体在随混合岩浆上升的过程中发生流体沸腾,并与大气降水混合冷却,导致成矿物理化学条件发生变化,促使成矿物质沉淀成矿。     

基于细粒岩石类型对玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩分类评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油勘探取得巨大突破,但是按照普遍认可的页岩油烃源岩评价标准,本区的烃源岩品质并不理想。为了科学评价玛湖凹陷烃源岩品质特征,本文在系统的岩心观察和有机地球化学分析的基础上,揭示烃源岩的形成环境,并按照矿物组成对烃源岩分类评价。玛湖凹陷风城组细粒岩主要沉积于正常半深湖、咸化半深湖、半咸化半深湖、含热液半深湖和滨浅湖环境中,各环境中细粒岩的有机质特征存在一定区别,其中半咸化半深湖有机质较为富集,w (TOC)均值在1%左右。进一步结合有机质类型判别图解,表明咸化半深湖和含热液半深湖有机质来源以湖泊生物为主,而其他环境中存在湖泊和陆源混合有机质来源。基于有机质生烃潜力评价和成熟度（Vre=0.74%）估算,表明目前风城组烃源岩中有机质正处于大量排烃的成熟阶段,且确定了细粒岩中的烃类为原生烃。由于不同矿物组成的烃源岩吸附能力的差异,按照陆相泥质烃源岩和碳酸盐质烃源岩开展分类评价,结果表明风城组沉积了累计厚度近250 m的的有效烃源岩,且富含以藻类体为主的有机质。