中国大陆下扬子及邻区地壳结构基本特征:深地震测深研究综述

系统回顾了20世纪70年代以来在中国大陆下扬子及其邻区开展的深地震测深工程,总结了相关宽角反射/折射地震资料的波组特征及地壳结构的基本特征。下扬子及邻区深地震测深资料普遍具有较清晰的初至震波Pg、上地壳底界面反射波P1、中地壳底界面反射波P3、莫霍界面反射波Pm及上地幔顶部首波Pn,震相连续,易追踪对比。受浅表沉积盖层或基岩等的影响,Pg波常出现局部延迟滞后或走时超前现象。尤其是大别造山带个别炮点的反射能量较弱或同相轴扭曲、波形紊乱等,均与地壳内界面和莫霍面的深度突变或破碎有关。该区域地壳结构大致分为上、中、下3层,但视资料情况中地壳和下地壳又可进一步划分为2个亚层。华北地台和扬子地台地壳厚度30~36km,莫霍界面形态变化较缓,存在局部隆起,下地壳平均速度6.7±0.3km/s。但大别造山带下方地壳厚度32~41km,莫霍界面下凹且出现4~7km垂向错断,下地壳平均速度6.8±0.2km/s。     

冀西北坝上地区石墨矿成矿模式及找矿模型

通过分析冀西北坝上地区石墨矿地质背景、含矿带、矿体、含矿建造、变质变形及混合岩化特征,总结得出该区石墨矿的成矿特征。通过对比区域典型石墨矿床与同一成矿带相邻石墨矿床的地质特征,结合区域大地构造演化规律,总结了石墨矿的成矿模式。按照“三位一体”找矿理论,总结了石墨矿的成矿地质体及构造特征,构建了石墨矿综合找矿模型。该区石墨矿呈似层状赋存于红旗营子岩群含石墨变粒岩中,矿带分布受大型复式褶皱控制,含矿建造的沉积时代为古元古代早期,变质成矿时代为古元古代中期,变质程度为角闪岩相,成因类型为区域变质型。该区为浅覆盖区,“低阻-高极化”物探异常是重要的地球物理找矿标志,地质-物探-钻探相结合是石墨找矿快速、有效的手段。     

鄂尔多斯盆地西、南缘奥陶纪地质事件群耦合作用

北祁连造山带和北秦岭造山带在早古生代经历了相似的洋陆转化过程,于奥陶纪时发育了汇聚板块边缘的沟-弧-盆体系,分别形成了北西向展布的北祁连造山带走廊南山北缘早古生代岛弧及弧后盆地和东西向展布的北秦岭造山带早古生代岛弧及弧后盆地。期间,秦岭-祁连洋的俯冲造山作用和鄂尔多斯盆地西南缘沉积类型和内陆湖盆的发展演化之间存在有机的联系,构成了盆-山耦合体系,引发一系列构造事件、火山喷发事件和多种类型的事件沉积等。它们之间存在着一系列成因机制上的联系,有着共同的宏观背景。鄂尔多斯盆地西、南缘在几乎相同时期存在一次构造背景的转变,由被动大陆边缘转化为主动大陆边缘,并诱发了多期火山喷发事件,在盆地西南缘奥陶系形成多套斑脱岩夹层,这些斑脱岩可能为同时期或者稍后的钾盐矿(包括含钾卤水)的形成提供了重要物源。同时,鄂尔多斯盆地南缘由浅水碳酸盐台地陷落为深水斜坡,在盆地西、南缘奥陶系有规律的集中发育重力流沉积(海底扇、浊积岩等)、滑塌沉积和震积岩等事件沉积。从形成机制上,华南板块向北俯冲触发了火山活动和地震,火山喷发在奥陶系集中沉积了多套凝灰岩夹层,地震活动导致同时期大套重力流沉积,并触发相对深水区沉积物向深水区移动,使得重力流沉积转化为浊流沉积,形成了具有良好储层的浊积岩。统计表明,上述事件发育的时间与秦岭地区构造活动相对最活跃的时期基本一致。因此这些分布稳定的凝灰岩薄层和中奥陶世集中有规律分布的重力流沉积砂体为华南板块向华北本快俯冲背景下形成的,它们之间存在耦合关系。     

利用扫描电镜和能谱技术研究四川会理铂钯矿床中的铂族矿物特征及铂族元素赋存状态

四川会理铂钯矿床是独立的铂族元素矿床,局部地段的铂钯含量已达工业品位,当前迫切需要详细掌握铂族矿物和铂族元素赋存状态。由于原矿铂族元素品位总体较低,采用化学分析方法分析测试只能间接研究铂族元素的赋存状态,所得结论并不全面。本文结合化学分析方法的测试结果,利用扫描电镜及能谱获得了会理铂钯矿床铂族矿物的精细特征。结果表明:该矿床中铂族元素主要是铂和钯;铑、铱、钌、锇含量很低,且未发现这四种元素的独立矿物。铂和钯有单质和与砷、碲、锑、铋形成的化合物;独立铂族矿物有17种,主要是自然铂、砷铂矿、砷钯铂矿或砷铂钯矿、钯铂铜矿或铂钯铜矿,其次可见少量承铂矿及其他铂族矿物。铂族矿物嵌布状态有两种——被包裹和粒间,被包裹占52.39%,粒间占47.62%。绝大多数铂族矿物呈他形粒状,只有少量砷铂矿晶形较好。铂族矿物粒径范围为1.36~32.7μm,大小差异大。有的铂族矿物表面具微孔结构,有的呈葡萄状,有的可见环边现象。接触方式以曲线接触为主,直线接触次之。这些信息为该矿床矿石选冶和铂族资源评价提供了科学依据。     

拉西瓦水电站地下厂房三维高地应力反演分析

拉西瓦水电站厂房地处峡谷山高坡陡,河谷狭窄,区域地应力场较高,局部存在构造破碎带,同时开挖尺寸规模巨大,围岩主要为脆硬的花岗岩,对洞室稳定极为不利。为了评判开挖后围岩的稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的岩体力学参数和初始应力场进行反演确定。首先,利用现场初始地应力的实测值反演大范围内的岩体构造地应力场分布,然后,利用洞室分层开挖扰动下,厂房上部关键点实测位移检验并修正反分析地应力结果,得到了较为准确的三维地应力分布,为后续地下厂房开挖围岩的稳定性及支护设计和长期安全的评价与预测,提供了基础数据,有效地指导了厂房开挖施工。厂房开挖完成后的围岩位移的实际监测结果与采用反演地应力场与岩体参数得到的厂房围岩位移值的一致性表明,地应力场反演结果与实际地应力值一致。     

基于多光谱遥感的典型绿洲棉田春季土壤盐分反演及验证

为探索快速提取典型绿洲棉田土壤盐分的有效方法,获取区域尺度的土壤盐渍化特征及空间分布,进而为土壤盐渍化防治提供参考。以新疆兵团农二师31团为研究区域,2019、2021年春季Landsat 8 OLI多光谱影像和野外实测土壤含盐量为数据源,将波段组、光谱指数组和全变量组作为模型输入变量组,采用多元逐步回归（Multiple stepwise regression, MSR）、偏最小二乘回归（Partial least squares regression, PLSR）、极限学习机（Extreme learning machine, ELM）、支持向量机（Support vector machine, SVM）和BP神经网络（Back propagation neural network, BPNN）构建基于3个输入变量组的土壤盐分遥感反演模型,探究输入变量和建模方法对模型精度的影响效果,通过对比确定春季土壤盐分最优反演模型,定量反演地表土壤含盐量。结果表明：（1） 研究区主要为非盐化土和轻度盐化土,总样本变异系数为0.67,呈中等变异性;光谱反射率与土壤盐渍化程度的关系表现为土壤盐渍化越重,光谱反射率越高。（2） 海岸波段（b1）、蓝波段（b2）、绿波段（b3）、红波段（b4）和盐分指数（SI1、SI2、SI3、SI4、S3、S4、S5）均通过显著性检验P<0.01,相关系数均达到0.4以上。（3） 所有模型中,基于全变量组建立的BPNN反演模型精度最高,建模集R²为0.705;验证集R²为0.556。（4） 由反演结果可知,2019、2021年春季耕作区土壤主要为非盐化土,分别占耕作区总面积的55.55%和64.62%,其次为轻度盐化土,分别占44.31%和35.17%;2021年土壤盐渍化程度较2019年有所减轻。     

Analysis of the severe group dust storms in eastern part of Northwest China

Based on the available original dust storm records from 60 meteorological stations, we discussed the identification standard of severe dust storms at a single station and constructed a quite complete time series of severe group dust storms in the eastern part of Northwest China in 1954-2001. The result shows that there were 99 severe group dust storms in this region in recent 48 years. The spatial distribution indicates that the Alax Plateau, most parts of the Ordos Plateau and most parts of the Hexi Corridor are the main areas influenced by severe group dust storms. In addition, the season and the month with the most frequent severe group dust storms are spring and April, accounting for 78.8% and 41.4% of the total events respectively. During the past 48 years the lowest rate of severe group dust storms occurred in the 1990s. Compared with the other 4 decades, on the average, the duration and the affected area of severe group dust storms are relatively short and small during the 1990s. In 2000 and 2001, there were separately 4 severe group dust storms as the higher value after 1983 in the eastern part of Northwest China.     

散粒材料压缩模量修正及群桩基础稳定性研究

天然沉积土在上覆土层重力作用下完成固结,其压缩模量大小和土层所受的前期固结压力大小直接相关。首先,分析岩土材料本构关系的主要影响因素,建立考虑模量随深度和体积应变变化的本构关系式;其次,建立桩基础稳定性问题的有限元求解格式,考虑水平荷载和下游冲刷深度对多种工况进行数值模拟分析;最后,根据计算结果,分析下游冲刷和水平荷载作用形成不对称接触边界对不同平面位置基桩受力特点,分析应力集中产生的原因及折屈失稳和整体稳定性问题。研究结果可为复杂大型工程群桩基础设计考虑桩、土及承台共同协调作用提供定量计算方法。     

大洋多金属结核的成矿作用和模式

以成矿作用反应场中的成矿物质和成矿环境为切入点,指出洋底水-沉积物界面附近形成了金属垒、碱性垒和氧化垒的垒群带以及矿物的沉析带;溶解态成矿金属的存在形式除Fe主要呈高价态外,Mn、Cu、Ni、Co均呈低价态;洋底沉析的矿物有赤铁矿、针铁矿、石英、硅酸盐类和碳酸盐类矿物。成矿溶液中存在富含Mn、Fe的胶体和微粒,其Mn、Fe含量比溶解态的高出百倍至千倍,Cu、Ni、Co含量也以增高为主。南极底层流的供氧使表层沉积物均呈浅黄、黄褐、褐色系列色调,并且成矿溶液呈低温、弱碱性、强氧化环境。在构筑成矿金属运聚和分异的动态模型基础上,提出了氧化、胶体化学和生物化学是结核生成的作用链,归纳为以洋底垒群带和矿物沉析带的复合带为背景、胶体化学作用为主导、物理化学作用和生物化学作用叠加的外生成因水下沉析的结核成矿模式。     

深层垂直井同轴换热能力数值模拟分析

针对中深部（1 500~4 000 m）地热资源深井同轴“保水取热”科学评价问题,以COMSOL Multiphysics多物理场耦合数值计算软件为模拟平台,构建垂直单井岩-水耦合传热模型,以西安地区地层与地温特征为模拟背景,计算分析2种地温梯度（0.027、0.030℃/m）与4种注水口流速（0.25、0.50、0.75、1.00 m/s）工况下深层（3 500 m）地热单井套管换热能力。同时,建立5种井间距下的群井数值模型,分析不同井间距下群井中心井的出口温度变化规律。模拟结果显示：地温梯度越大,进出口温差越大,单位时间换热量与单位延米换热量越大;入口注水流速越大,进出口温差越小,但单位时间换热量与单位延米换热量越大,即地温梯度、流速越大,深层垂直钻孔套管换热的效率越高;西安地区3 500 m井深工况下,相邻地热井的间距为30 m时能够保证其地层温度不会相互干扰。研究结论可为深层地热开发利用提供科学参考。移动阅读