深部探测揭示壳幔结构及其资源能源效应——“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑特邀主编寄语

地球深部结构变化、物质以及能量交换等地球动力学过程,是地球系统最主要的动力来源,诱发地表地貌变化、剥蚀、沉积作用和环境变迁,以及地震、滑坡等自然灾害,控制化石能源和地热等自然资源的分布,是理解成山、成盆、成岩、成矿、成藏和致灾等过程成因机制的核心。为探索中国大陆深部结构和资源能源效应,在党中央“向地球深部进军”的号召下,中国地质调查局于2016年开始设立了深部地质调查工程。工程以抢占大陆基础地质研究国际制高点,引领深部地质研究前沿为宗旨,选择我国资源、能源重要基地,重大地质边界和关键构造单元,开展了地球物理为主的深部探测和综合研究。获取了华南陆块等重要地质单元岩石圈精细结构,研究了班公湖—怒江缝合带重大地质边界性质及空间展布,在松辽盆地、西北盆山结合带等地发现和提取了一批与深部成矿、成藏和清洁能源有关信息。为进一步推动地质调查向深部进军,促进从二维地表地质调查到三维空间地质调查的转变,《地球学报》组织了“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑。本专辑集中报道了深部地质调查近三年取得的部分阶段性进展和成果,主要聚焦深部地质调查在揭示地球深部结构,及其对浅部构造和资源能源的控制,服务地球深部探...     

深部矿产资源立体地球化学勘查方法技术体系

深部矿产资源的勘查是战略性矿产资源勘查的一个重要方面。找矿实践证明，化探方法技术在矿产勘查乃至深部找矿中发挥了重要的、不可或缺的作用。找矿工作的不断深入和找矿难度的不断加大，促使化探方法技术不断的发展和完善，在传统方法技术的基础上，研发出了许多新的方法技术。本文从方法论和系统论的角度出发，对现有的找寻深部隐伏矿盲矿的有效化探方法技术进行了系统的归纳和总结，提出了立体地球化学勘查方法技术体系的概念，将立体地球化学勘查方法技术划分为地面地球化学测量方法技术和地下地球化学测量方法技术，建立了深部矿产资源立体地球化学勘查方法技术体系。不同的方法技术有不同的优势和不同的适用条件，实际工作中应当根据不同的勘查阶段，不同的勘查目的和不同的地质地球化学条件选择不同的立体方法技术组合才能发挥出最大效益，取得最大效果。     

甘肃合黎山古元古代正长岩的发现及其对阿拉善地块大地构造属性的启示

阿拉善地块的大地构造属性是近年来地质界激烈争论的科学问题:是华北克拉通的一部分,还是在前寒武纪尚未与华北克拉通拼合?研究阿拉善地块的基底并与华北克拉通主体进行对比,对探讨这一问题具有重要启示。阿拉善地块的基底仅在其东部和西南缘零星出露,且前人的研究主要集中在地块东部。在阿拉善地块西部的合黎山地区,有正长岩侵入龙首山群,并被震旦系不整合覆盖。该正长岩强烈富钾(K_2O=13.77%),轻、重稀土明显分异((La/Yb)_N=46.62),显示Nb-Ta负异常和Pb-Zr-Hf正异常,并具有高Sr低Nd的同位素特征(ε_(Nd)(t)=-5.05),表明该岩体源于玄武质下地壳的部分熔融。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,该正长岩形成于(1872±12) Ma,即古元古代,并记录了～2.7 Ga的地壳生长以及～2.5 Ga和～1.95 Ga的岩浆活动。合黎山古元古代正长岩的发现补充了阿拉善地块前寒武纪基底的组成,进一步完善了阿拉善地块新太古代—古元古代基底和构造热事件的时代格架,且与华北克拉通主体十分相似,指示二者具有明显的亲缘性。     

西秦岭甘南地区上二叠统毛毛隆组古环境演变:基于遗迹网络分析

西秦岭地区是二叠系—三叠系之交深水相保存较为连续的地区,西秦岭甘南地区上二叠统毛毛隆组发育丰富的遗迹化石(12属17种)。遗迹网络分析作为新兴的研究方法,侧重于用相互连接的遗迹分类群来重建遗迹群落系统,这为研究遗迹群落的行为学和生态学提供了丰富的手段。笔者以西秦岭甘南地区上二叠统毛毛隆组发现的遗迹化石为数据源,运用遗迹网络分析方法,揭示出毛毛隆组遗迹群落具结构化特征,遗迹群落体现出环境驱动的遗迹组合面貌特征: Palaeophycus-Lockeia-Arenicolites-Dictyodora-Planolites-Protovirgularia-Chondrites组合(C1,近源浊流区),Palaeophycus-Lockeia-Arenicolites-Dictyodora-Protovirgularia-Phycodes-Chondrites-Helminthopsis组合(C2,浊流过渡区—浊流远源区),和Palaeophycus-Nereites-Scolicia-Protovirgularia-Helminthopsis组合(C3,远源浊流区)。该遗迹群落由C1演变至C3的过程,揭示了古环境从近源浊流区至远源浊流区的演变历程。     

高水压顶管隧道管节修复装置的设计与应用

富春江顶管工程为例,介绍了一种可快速拆卸的用于深埋顶管隧道对管节局部破损进行修复的装置。装置结构简单、紧凑,易于在圆形截面的隧道中进行快速拼装。该装置最高耐水压力0.8 MPa,可对地下水位以下30~80 m顶管隧道中出现沿轴线长＜0.4 m环状破损的管节进行注浆修复。这种设计能够有效解决深埋顶管隧道小面积局部破损、小范围漏水涌砂等问题,为深埋顶管等方法构筑的圆形隧道提供应急修复保障。     

科学超深井硬岩取心关键技术

科学超深井是人类观测深部地球的“望远镜”。获取典型区块的原状岩心,建立高分辨率的地层剖面及其物、化性剖面,是科学钻探的最主要的目的之一。在深部钻探中,钻头驱动方式和岩心提取方法,是影响工程能源消耗、施工周期和工程经费的关键因素,从多方面阐述了科学超深井取心钻进多项关键技术和难点,并提出了针对性的解决方案和研究方向。     

典型隔水边界非稳定流承压含水层抽水试验研究

隔水边界附近的承压含水层,即半无限区域的承压含水层参数的准确求取对于特定地段的地下水资源量计算具有重要意义。以高密市柴沟镇小于家庄抽水试验为例,详细阐述了隔水边界附近的承压含水层参数求取过程,并对结果进行较为详尽的讨论。     

许家窑泥河湾沉积物的环境磁学特征

许家窑泥河湾河-湖相沉积物磁化率(k)、天然剩磁(NRM)、饱和等温剩磁(SIRM_4T)、非磁滞剩磁(ARM)及S比率(IRM_-0.3T/IRM_4T)等磁学参数与深海氧同位素的对比分析结果显示:1)许家窑泥河湾层从布容/松山界线到氧同位素阶段5(0.13MaB.P.)基本上是连续沉积,沉积速率保持在约2.45cm/103a左右;2)与同期形成的黄土高原黄土-古土壤序列类似,许家窑河-湖相层也很好地记录了当时中国北方的第四纪气候和环境特征,其典型特征为冰期时高矫顽力赤铁矿含量的显著增加,而间冰期则以低矫顽力的磁铁矿及磁赤铁矿为主要载磁矿物;3)由尝试建立的S比率时间标尺所确定的许家窑古人类遗址处的地层年代约0.5MaB.P.,与先前报道的化石的UTh绝对年龄(0.1MaB.P.)不一致;4)与k相比,S比率与SIRM更适合作为河-湖相沉积物的古气候替代性指标;5)以2.45cm/10³a的沉积速率来推算,沉积物的主要物质来源为正常的河-湖相沉积,而直接接受的类似于黄土状的粉尘并不占主导地位     

澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程介绍

澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程是澳大利亚第一个完整的从源到汇的碳封存研究项目,也是碳封存领导论坛（CSLF）和国际能源总署（IEA）认可的二氧化碳地质封存国际合作项目,由澳大利亚CO2CRC牵头开展相关研究。项目封存场地位于澳大利亚维多利亚州的Otway盆地,分两个阶段进行。第一阶段,2004~2010年开展衰竭气田的二氧化碳地质封存研究,已向位于地下深处2000m的晚白垩系Waarre C粗砂岩地层灌注二氧化碳混合气体65000多吨,并成功实现构造圈闭封存,同时开展了地下水、土壤气体、大气、地球化学、地球物理等综合监测;第二阶段,2010 ~2015年开展地下咸水层封存二氧化碳的研究,将向位于地下1500m深处的晚白垩系Paaratte细砂岩咸水含水层注入10000t二氧化碳,实现二氧化碳毛细滞留圈闭封存,目前正在开展前期抽注试验。     

深基坑排桩支护结构空间共同变形分析

考虑深基坑支护结构中圈梁、腰梁、排桩、支撑和地基的空间协同作用,建立了基于共同变形理论的有限元三维分析模型,明确了土压力及地基等效刚度的计算方法。结合工程实例,分析了带圈梁的排桩支护结构的内力、位移及土压力分布规律,并与二维平面分析结果进行了比较,验证了计算模型的合理性和三维分析的必要性。