纪念中国大陆科学钻探实施15周年、国际大陆科学钻探委员会成立20周年

大陆科学钻探是“入地”的重要手段,是“深入地球内部的望远镜”。中国大陆科学钻探事业开展15周年以来,取得重要进展,获得全球地学界的高度关注,特别是2001年实施的中国第一口大陆科学深钻 （5158m）,成果辉煌,影响巨大。继后,又开展了青海湖环境科学钻探、松辽盆地白垩纪科学钻探、柴达木盐湖环境资源科学钻探,汶川地震断裂带科学钻探以及中国大陆科钻资源集成计划,总共钻进约 35km,显示了中国科学钻探方兴未艾的景象。为纪念国际大陆科学钻探20周年（1996~2016）和中国大陆科学钻探实施15周年（2001~2016）,本文回顾中国大陆科学钻探实施15年来的艰辛和奋斗的历程,展望中国大陆科学钻探的未来。     

准噶尔盆地油气源、油气分布与油气系统

准噶尔盆地是中国西部典型的多旋回叠合盆地,发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系6套烃源岩,同时存在6大类原油和3大类天然气,广泛分布于盆地不同地区。西北缘原油总体相似,碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰),胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、三环萜烷、伽马蜡烷丰富,甾烷以C_(28)、C_(29)为主,基本没有重排甾烷,为第二类原油,来源于二叠系湖相烃源岩。腹部绝大多数原油与西北缘原油相似,但胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、伽马蜡烷等有差异,来源于不同凹陷的二叠系湖相烃源岩;少量原油碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),Pr/Ph大于2.5,三环萜烷以C_(19)、C_(20)为主,藿烷丰富而伽马蜡烷极低,以C_(29)规则甾烷及重排甾烷为主,为第四类原油,来源于侏罗系煤系烃源岩。东部存在5种类型原油,第一类原油碳同位素组成特别重(δ~(13)C-26‰),来源于石炭系烃源岩;第二类原油与腹部地区绝大多数原油十分相似,来源于二叠系湖相烃源岩;第三类原油碳同位索组成轻,重排甾烷、Ts、C_(29)Ts及C_(30)重排藿烷异常丰富,来源于中上三叠统湖相烃源岩;第四类原油源于侏罗系煤系烃源岩;混合类原油为二叠系、三叠系、侏罗系原油的混合,各自贡献平均分别为20%、15%和65%。南缘存在4类典型原油,为第二、第四、第五和第六类原油,其中第二、第四类分别源于二叠系和侏罗系;第五类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、Pr/Ph1.0、伽马蜡烷丰富且有两个异构体、Ts、C_(29)Ts、C_(30)重排藿烷、C_(27)~C_(29)异胆甾烷及C_(30)甲基甾烷丰富,来源于白垩系湖相烃源岩;第六类原油主要为中低成熟原油,碳同位素组成δ~(13)C~28‰~-26‰,C_(27)、C_(28)、C_(29)甾烷呈"V"型分布,甲藻甾烷异常丰富,来源于古近系湖相烃源岩。准噶尔盆地天然气有油型气、混合气和煤型气,前两类主要来源于二叠系湖相烃源岩和石炭系海相烃源岩,煤型气主要来源于石炭系和侏罗系煤系烃源岩。不同类型油气分布与不同时代烃源灶具有良好对应关系:石炭系油气主要分布于陆东-五彩湾;二叠系油气主要分布于西北缘、腹部与东部;三叠系原油仅分布于东部;侏罗系原油主要分布于东部与南部;白垩系原油仅分布于南缘中部;古近系原油仅分布于南缘西部。按照盆地构造特征及不同时代烃源灶与油气关系,将准噶尔盆地划分为西部、中部、东部、南部及乌伦古5个油气系统及15个子油气系统。     

下扬子PTB界线深水相区粘土岩的火山成因研究及其对LPME的指示意义

全球,尤其是特提斯域二叠—三叠纪之交(PTB)剖面中普遍发育火山成因的粘土岩,对理解晚二叠世末生物大灭绝(LPME)的触发机制及相关基础地质问题具有重要意义。本文报道了在华南下扬子区新发现两条深水PTB剖面(皖南牛山和蔡村)的粘土岩工作,包括岩石学、矿物学和全岩地球化学等,填补了区域研究空白。研究结果发现,粘土岩主要由伊利石等粘土矿物,以及石英、岩浆锆石、长石等斑晶矿物组成。在地球化学上具有高K_2O、低Na_2O、相对富集大离子亲石元素(LILE)、相对亏损高场强元素(HFSE)等特征。据此,认为这些粘土岩为火山成因的钾质斑脱岩,其原岩可能为中酸性流纹英安岩,具有弧岩浆作用的源区背景。对比华南其他地区已发现的PTB界线粘土岩,发现它们成因类似,可能来源于古特提斯洋周缘陆陆碰撞,抑或是泛大洋俯冲潘吉亚大陆东缘(包括华南板块)所导致的长英质火山岩浆喷发,且具有多期多源性特点。PTB时期全球活跃的火山岩浆活动(包括镁铁质火山作用和华南地区火山灰所指征的长英质火山作用)可能是导致LPME的主要原因。     

内蒙古东升庙和炭窑口多金属硫化物矿床铁同位素地球化学特征及其成矿指示意义

本文报道了内蒙古狼山成矿带内两个最大的铅锌多金属硫化物矿床——东升庙矿床和炭窑口矿床中黄铁矿、黄铜矿单矿物的铁同位素研究结果。东升庙矿床绢云石墨片岩中不规则状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值在+0.04‰~+1.11‰之间,呈现铁的重同位素富集,指示了海水中的铁以氧化态沉淀并在成岩期转化成黄铁矿的矿化过程。东升庙和炭窑口矿床富硫化物矿石中黄铁矿和黄铜矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-1.33‰~+0.08‰,具有热液成矿特征,指示金属成矿物质来源于热液流体。另外,绢云石墨片岩中脉状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-0.39‰~-0.04‰,处于矿石黄铁矿和围岩不规则状黄铁矿之间,指示脉状黄铁矿是热液矿化的产物,并在成矿过程中混入了围岩中早先形成的富集铁的重同位素的黄铁矿。绢云石墨片岩中广泛发育的不规则状黄铁矿与赋存在绢云石墨片岩中的富硫化物矿体具有完全不同的铁同位素组成,指示热液活动对不规则状黄铁矿没有明显成矿物质贡献,因此同沉积热液活动成矿的可能性不大。结合赋存在白云石大理岩中硫化物矿体的顶、底部常见硅化的白云石大理岩角砾,本文提出后生矿化是东升庙多金属硫化物矿体的主要成矿方式。另外,东升庙矿床和炭窑口矿床的矿石硫化物具有相似的铁同位素组成特征,指示两者的成矿物质来源具有相似性。     

月球构造新认识：基于60m高精度全月月形图的月球构造形态学研究

一直以来月球上都没有发现像地球上一样的全球板块构造现象,被认为是属于单板块构造的行星体并且是不活动的。随着月球地形探测精度的提高,人们逐渐发现了一些地质现象表明月球并不像之前想象的一样是不活动的。高精度的月形数据显示出了月球上除了存在众所周知的(撞击作用产生的)复杂的撞击构造外,仍然存在许多可能由内生作用产生的构造特征:如裂谷、山脊、火山群等。本文利用最新高精度月球激光高度数据(LOLA数据)建立了全月60m(相当于7秒网格)高精度月形图。由于数据量超大(TB级别),作者编写了基于并行架构的集群计算处理代码,其计算效率提高了近300倍。基于这些图件,作者在全球范围内找出许多重要的构造现象,并根据其构造及地质特征进行分类研究。研究结果表明并不像之前认识一样,月球上的确存在许多地质构造体是由月球的内生地质作用所产生,并建立对于月球结构和构造的新认识。此外,通过对比发现,像地球上全球尺度的线性山脉只是板块构造运动的结果;另一方面,在无板块构造的行星上,就像月球一样,会产生大面积的高地(月陆)和低地(月海地区),这种地质现象很有可能是行星地壳岩浆演化的直接结果。在文章最后,作者还将制作出的60m分辨率的全月月形系列图件附后并公开,以方便其他科研人员进一步开展相关研究;并以此敬献中国地质科学院60周年庆典。     

钦杭Cu- Au- Pb- Zn- W成矿带（东段）主要地质成矿特征及潜力分析

钦杭成矿带(东段)是我国重要的成矿带之一。随着地质大调查的开展,新的找矿进展和预测成果不断涌现,需要对其开展系统的成矿区划和部署研究工作。本文以新的研究成果和找矿突破为基础,结合区域成矿地质背景的综合研究,在区内划分了3个Ⅲ级成矿带及8个Ⅳ级成矿带,并论述了8个Ⅳ级成矿单元的成矿地质特征。钦杭成矿带(东段)的成矿作用具有多期成矿的时间分布特征,主要有晋宁、加里东、海西、燕山等4个成矿期,其中燕山期最为重要。区内矿床类型以斑岩-矽卡岩型、海底火山-热水喷流沉积型铜金多金属矿、石英脉型钨锡多金属、火山热液型铅锌金银多金属矿最为重要,还产出有韧性剪切带型(金山金矿)、石英脉型、构造蚀变岩型金矿,海相沉积型铁锰矿等众多矿床类型。结合区域找矿进展和潜力评价最新成果,认为Cu、Au、Ag、W、Mo、Pb、Zn等矿种资源量潜力优势显著。为下一步勘查部署的主攻矿种,同时在本区划分了9个远景区,对研究区下一步矿产勘查部署工作有一定指导意义。     

Preservation of coal-waste geochemical markers in vegetation and soil on self-heating coal-waste dumps in Silesia,Poland

Occurrence and distributions of geochemical markers on vegetation and in soils covering two self-heating coal waste dumps were investigated with gas chromatography-mass spectrometry (GC–MS) and compared with those of bitumen expelled on the coal waste dump surface. Presence of biomarkers, alkyl aromatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and such polar compounds as phenols indicate that components of self-heating coal wastes indeed migrate to soils and plants surface and their characteristic fingerprints can be applied in passive monitoring to investigate migration of contaminants from self-heating coal wastes. Moreover, results allow to discriminate between the Upper- and Lower Silesian coal basins, notwithstanding value shifts caused by heating. Mechanisms enabling the migration of geochemical compounds into soils include mixing with weathered coal-waste material, transport in gases emitted due to self-heating and, indirectly, by deposition of biomass containing geochemical substances. Transport in gases involves mostly lighter compounds such as phenols, methylnaphthalenes, methylbiphenyls, etc. Distributions and values of geochemical ratios are related to differences in their boiling temperatures in the case of lighter compounds but preserve geochemical features in the case of heavier compounds such as pentacyclic trierpanes.     

基于“天地图”的地震应急服务平台设计

地震应急与社会经济紧密相关,也是防震减灾的重要内容。在总结地震应急相关研究与信息服务的基础上,采用网络技术、GIS技术、数据库技术,设计并开发基于"天地图"的地震应急服务平台,实现震情实时发布、空间查询定位、灾情实时反馈、直接经济损失快速评估、经济人口信息的统计分析等功能。该平台的建立将为震前预测提供完备、现势的数据基础,为震中救援提供可视化的分析平台,为震后恢复重建的资源调配提供数据支持。     

多源卫星重力场模型精度与频谱分析

针对新一代卫星重力探测技术对地球重力场的频谱贡献问题,该文提出了一种基于GPS/水准数据获取多源卫星重力场模型频谱变化特征的方法。采用GPS/水准外符合检验,有效分析评估了多源卫星重力场模型在中国东、西部地区的精度水平。研究结果表明,以CHAMP、GRACE和GOCE卫星为代表的高-低卫星跟踪卫星、低-低卫星跟踪卫星和卫星重力梯度技术,对地球重力场的频谱贡献分别集中在600km以上的长波和中长波、300km以上的中波、200~350km之间的中短波部分。     

一种迭代法的圆曲线拟合方法

针对在实际测量工作中量测圆心坐标及半径时存在的问题,该文基于迭代法的思想,推导了一种圆曲线拟合的方法,并用实例数据进行了检验。结果显示,该方法在离散点均匀采集或非均匀采集的情况下均具有良好的拟合效果,与目前在圆曲线拟合方法中普遍采用的最小二乘法相比,具有同样高的拟合精度,验证了该拟合方法的正确性与可行性。