2025年, 第50卷, 第01期　
刊出日期：2025-03-21

  

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  应用矿物基复合材料控制水环境污染：性能、机制与功效

  刘子森, 李勇, 张义, 周巧红, 田熙科, 吴振斌, 王焰新

  地球科学. 2025, 50(01): 1-18.

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  矿物基复合材料融合了矿物材料的特性和复合材料的优势，因其独特的功效而成为生态环境研究领域的热点，已被广泛应用于水环境质量提升的工程实践中.综述了矿物基复合材料的结构与性能提升方法，包括酸/碱刻蚀、热活化改性、表面改性及金属纳米颗粒负载改性，并探讨了其高效固定/去除水环境中重金属、有机及无机污染物的机制，包括吸附作用、催化反应及其与水体微生物和水生植物等水生生物的联合作用.矿物基复合材料可以通过强化生物生态修复，促进水生植物生长，增强微生物多样性，从而进一步改善水环境质量.总结了矿物基复合材料在水环境治理中的工程应用案例，并强调了未来重点研究方向，评估其在不同水质环境下的效能及长期影响，探索与先进技术的最佳联合应用，优化生产工艺和材料成本.
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  贵州望谟下-中三叠统的牙形石生物地层

  梁蕾, 吴奎, 田力, 童金南

  地球科学. 2025, 50(01): 19-32.

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  三叠纪初现代型生态系统建立的过程曲折并伴随着频繁的环境波动，研究其模式和驱动机制需要以高分辨率的地层格架为基础建立可靠的时间标尺.虽然牙形石在古生代和早中生代海相地层对比与划分中往往被作为标准化石，但是由于早-中三叠世的多个阶和亚阶的国际划分与对比标准一直悬而未决，目前提出的一些候选标准化石还有待进一步的区域与全球对比的检验.通过对贵州望谟甘河桥剖面的下-中三叠统底部样品进行了系统的牙形石分类学和地层学研究，共鉴定出15属29种，建立了10个牙形石组合带，由下而上依次为Neospathodus dieneri带、Novispathodus waageni带、Guangxidella bransoni带、Novispathodus pingdingshanensis带、Icriospathodus crassatus带、Triassospthodus homeri带、Triassospthodus triangularis带、Triassospthodus sosioensis带、Chiosella timorensis带和Nicoraella germanica带.根据本剖面牙形石分布情况以及和其他剖面对比，支持以牙形石Novispathodus waageni、Novispathodus pingdingshanensis、Chiosella timorensis分子的首现分别作为印度阶-奥伦尼克阶、史密斯亚阶-斯帕斯亚阶以及下-中三叠统界线的标准.过去几年，望谟地区的三叠系中陆续报道了多个层位的海洋爬行动物和较为多样的节肢动物化石，标志着海洋生态系统发生了多阶段的演化.本文建立的高分辨率生物地层框架，为卡定研究区现代型海洋生态系统的建立时间，提供了关键证据.
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  近20年塔里木河流域植被变化及与气候因子的关系

  岳胜如, 王伦澈, 曹茜, 孙嘉, 崔利芳

  地球科学. 2025, 50(01): 33-45.

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  为了解西北“暖湿化”进程中气候因素对塔里木河流域植被变化的驱动作用，基于线性回归、变异系数、Person相关系数、Hurst指数和偏导数方法，利用MODIS卫星遥感数据和气候数据对塔里木河流域植被变化的气候驱动机制进行定量评估.结果表明：该流域植被最优长势和生产力水平呈波动上升趋势，指数NDVI、EVI、NPP增速分别为0.036 4/10a、0.023 8/10a、12.606 1 g C/（m²·10a）.Hurst指数显示，研究区大部分区域植被存在持续变化的不确定性问题，持续改善区域分别占流域面积的19.7%、18.7%和6.1%.流域尺度上，气候因素对NDVI、EVI、NPP的贡献分别为0.0016/10a、0.0010/10a、2.8019 g C/（m²·10a）.相较于气温，降水是影响植被变化的主要气候因子；辐射对植被变化有抑制作用.气候变化对植被最优长势变化的贡献有限，却促进了植被生产力的明显改善，结果揭示了塔里木河流域植被变化及气候驱动的空间特征.
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  砂岩型铀矿的两种成矿模式：泾川式和塔勒式

  程银行, 金若时, 苗培森, 王少轶, 滕雪明

  地球科学. 2025, 50(01): 46-57.

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  目前砂岩型铀矿成矿模式种类较复杂.试图从还原介质内生和外生两个角度，分析鄂尔多斯盆地泾川油气田区和塔然高勒煤田区两个特大型铀矿床的成矿条件、矿物特征、地球化学特征等，建立泾川式和塔勒式两种铀成矿模式.泾川式还原介质以烃类流体为主，为沉积成岩期后下伏烃源岩排出运移至下白垩统洛河组，与表生含氧含铀流体耦合成矿，矿体受岩层渗透性、后期断裂构造和水系展布等要素控制明显，具有矿化层多的特征，常发育十几层，受烃类流体运移影响，横向变化较大，常切穿层理；铀矿物从几微米至十几微米，分布较为均匀.塔勒式还原介质以煤屑等为主，为同沉积成岩期碎屑，近于顺层产出，矿体横向展布稳定，与地层基本一致；铀矿物颗粒大小变化大，从几微米至几百微米，分布不均匀.该认识为盆地多能源成矿响应和铀矿成矿机理研究再突破提供了新方向.
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  鄂西长阳跑马坪锰矿地球化学特征与沉积环境

  刘海, 漆双林, 范玖琳, 郭威, 陈爱章, 张书杰

  地球科学. 2025, 50(01): 58-76.

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  鄂西长阳背斜南华系锰矿为大塘坡式锰矿，其成矿时代恰处于新元古代“雪球地球”事件中的间冰期.在Rodinia超大陆裂解的背景下，大塘坡期气候环境转变、裂谷盆地作用以及锰矿成矿作用三者间存在成因上的联系.为了详细阐述古气候、沉积环境、锰质来源对大规模锰矿沉积成矿作用的控制，恢复鄂西地区大塘坡式锰矿成矿过程，选取鄂西长阳地区跑马坪锰矿作为研究对象，对其地球化学特征开展了综合研究.测试结果显示碳酸锰矿石Mn/Fe比值较高，沉积过程中Mn、Fe分离十分彻底，氧化-还原敏感元素V、U亏损，Mo富集，揭示大塘坡期为氧化-弱氧化的沉积环境.δU、Uau、Th/U、V/Cr、Co/Ni值也指示大塘坡期为氧化-弱氧化沉积环境.长阳背斜碳酸锰矿石Al、Ti含量略高于湘黔渝地区，说明扬子北缘锰矿石陆源碎屑含量高于扬子东南缘，指示沉积水体深度相对较浅或者距离物源较近.CIA指数研究显示长阳背斜大塘坡期风化强度中等，碳酸锰矿石、碳质泥页岩Al/（Al+Mn+Fe）比值较低，Eu正异常、LREE富集，Nb/Ta、Zr/Hf、Y/Ho比值以及碳酸锰矿石La/Yb-Ce/La、（Co+Ni+Cu）×10-Fe-Mn、Zr-Cr图解分析均认为锰质来源以深部热液来源为主，陆源锰质为辅助来源，且成矿期有明显的热水沉积作用.通过研究CIA指数以及Sr/Cu、Rb/Sr、Sr、Sr/Ba值认为长阳背斜大塘坡期为温暖湿润的气候环境.碳酸锰矿成矿与氧化还原环境、锰质来源、古气候、古盐度耦合明显.
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  阿尔卑斯古近纪火山活动的沉积记录及其地质意义

  芦刚, 高亮, 王长城, 陈兴聪, 卢喜和, Wilfried Winkler

  地球科学. 2025, 50(01): 77-87.

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  在始新世中期至渐新世早期，欧洲板块和亚得里亚板块发生碰撞，导致了阿尔卑斯造山带的大规模岩浆活动，由于后期隆升剥蚀无法保存，而弧后盆地中同时期的沉积火山碎屑岩记录了这一构造事件.针对该套沉积火山碎屑岩，开展了地质年代学与地球化学等方面的研究，揭示了阿尔卑斯造山带的火山活动和构造演化特征.研究表明火山碎屑岩中的锆石年龄峰值主要集中在～47 Ma、40 Ma和37 Ma，并且锆石的Hf同位素呈现负值，说明其主要形成于板块俯冲过程中部分地壳熔融的岩浆中.此外，通过对岩浆锆石同位素计算地壳厚度的变化，说明了阿尔卑斯造山带不仅存在由于板块俯冲碰撞引起的地壳垂直挤压增厚，还存在俯冲板片拉伸引起的地壳伸展变薄.
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  西安脉冲堆（XAPR）辐照⁴⁰Ar/³⁹Ar定年样品条件探究

  石雅静, 刘汉彬, 李军杰, 张佳, 金贵善, 韩娟, 张建锋, 石晓, 张万峰, 石佳

  地球科学. 2025, 50(01): 88-96.

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  国内样品辐照资源有限，可供选择的反应堆数量少，反应堆开启频率低，缺乏对反应堆辐照样品参数的系统研究，在不同程度上制约了⁴⁰Ar/³⁹Ar定年科研进展，需要开拓新的辐照资源.首次研究西安脉冲堆（XAPR）用于⁴⁰Ar/³⁹Ar定年样品的辐照条件，通过黑云母标准物质ZBH-25确定中子通量的径向梯度和轴向梯度变化情况，并通过钾盐和钙盐获得反应堆的副反应校正因子.结果表明辐照孔道径向J值变化幅度较小，仅为0.49%，且包含中子通量的峰值，表明样品处于反应堆中心位置进行辐照.辐照孔道轴向中子通量梯度为0.54%/cm,XAPR辐照孔道内的校正因子(⁴⁰Ar/³⁹Ar)_K=0.002 082 6、(³⁹Ar/³⁷Ar)_Ca=0.000 776 92、(³⁶Ar/³⁷Ar)_Ca=0.000 299 98.对标准物质ZBH-25黑云母进行年龄测定，证明此反应堆满足⁴⁰Ar/³⁹Ar定年样品的辐照条件，可以作为一个新的辐照源.
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  库车坳陷克拉苏构造带盐下深层多滑脱构造模式及油气地质意义

  王清华, 程晓敢, 谢会文, 陈汉林, 吴超, 莫涛

  地球科学. 2025, 50(01): 97-109.

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  为了精细刻画库车坳陷克拉苏构造盐下深层构造模型和空间变化规律，通过对高质量连片三维地震资料的精细解释，发现克拉苏构造带盐下深层存在多滑脱层变形，侏罗系煤系地层是盐下的主要滑脱层，克拉苏构造带东部发育三叠系下滑脱层，而西部不发育.下滑脱层是否发育与基底形态控制的三叠系厚度和岩性有关.侏罗系煤系作为滑脱层，三叠系、侏罗系烃源岩分层运聚成藏，从而使克拉苏盐下深层形成中组合和下组合两套成藏体系，其中三叠系-侏罗系阳霞组构成的下组合构造相对稳定，深大断裂未向上沟通，深层油气有效保存，可能发育聚集了三叠系近源油气的大型油气藏，是将来克拉苏深层勘探重点领域.
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  川西坳陷深层叠覆连续型致密砂岩气藏气水分布特征及成因机制

  陈冬霞, 王翘楚, 祝渭平, 姚东升, 熊亮, 曾溅辉, 吴滨舟, 王福伟

  地球科学. 2025, 50(01): 110-126.

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  川西坳陷深层叠覆型致密砂岩气藏气水分布特征及其形成机理和演化规律认识不清，已经成为制约天然气勘探和开发的关键问题.利用钻井、测井、地震、录井、生产测试等资料，在对上三叠统须家河组致密气藏气水分特征分析的基础上，综合研究了气水分布的控制因素、形成机理和成因演化.结果表明，须四上亚段气水呈“层状”分布但气水边界模糊；须四下亚段和须二段地层水呈“孤立状”分布.烃源岩供烃能力对气水分布具有宏观控制作用，断裂对天然气和地层水具有沟通和破坏双重作用，储层非均质对气水分布进一步调整.孔隙流体状态控制下的3个流体动力场内地层水的赋存特征存在明显差异，并形成不同的气水分布样式.依据流体动力场演化、源岩生排烃史及构造演化特征，划分出气水分异期、气水各异期、气水调整期及气水定型期4个阶段.
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  北部湾盆地涠西南凹陷流沙港组页岩油赋存空间多尺度表征及可动性评价

  范彩伟, 游君君, 周刚

  地球科学. 2025, 50(01): 127-143.

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  为了明确北部湾盆地涠西南凹陷流沙港组页岩油赋存空间及可动性特征，采用岩石薄片鉴定、荧光观测、扫描电镜、氮气吸附、高压压汞、数字岩心分析、核磁共振、多温阶热解等实验技术，对涠西南凹陷流沙港组不同类型页岩油的储层孔隙结构、页岩油赋存空间及可动性特征进行定性分析和定量表征.结果表明：（1）基质型页岩油储层主要发育纳米级的有机孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物粒间孔、以及层理缝、有机质粒缘收缩缝；基质型页岩油主要赋存在孔喉半径小于10 nm的储集空间内.纹层型页岩除了发育纳米-微米级的有机孔、晶间孔及微裂缝外，还发育粒间孔、粒内孔等；纹层型页岩油主要赋存在孔喉半径为10～50 nm之间的储集空间内.夹层型页岩主要发育纳米-微米级的晶间孔、粒间孔、粒内孔及溶蚀孔等；夹层型页岩油主要赋存在孔喉半径介于100～1 000 nm的储集空间内.（2）不同类型页岩油可动性差异明显，其中夹层型页岩油可动性最好，最大可动油含量为22.78～42.63 mg/g，平均32.71 mg/g，可动油比例高达80%以上；纹层型页岩油可动性次之，最大可动油含量为1.78～16.35 mg/g，平均10.88 mg/g，可动油比例在60%左右；基质型页岩油可动油含量和可动油比例最小.（3）有机质丰度与成熟度、储层物性及矿物组成等共同控制了页岩油的可动性；当R_o为1.0%左右，TOC介于1.5%～4%之间，页岩储层可动油最为富集；另外，储层孔喉半径越大、物性越好、脆性矿物含量越高、黏土矿物含量越低，页岩油可动性越好.基于上述研究成果，夹层型页岩具有较大的赋存空间及较好的可动性，是涠西南凹陷页岩油勘探的首选类型，并推动海上页岩油钻探获得重大突破.
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  琼东南盆地深水区第四系超浅层大型气藏盖层类型及封盖机理

  裴健翔, 王宇

  地球科学. 2025, 50(01): 144-157.

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  盖层是决定油气能否成藏的重要因素，目前盖层研究多关注中深层固结岩石的封盖能力，而围绕浅层疏松未固结盖层的研究较少，对于深水浅埋地层中的盖层评价则更为少见.基于琼东南盆地深水区三维地震解释、三轴应力实验、测井评价、圆锥触探试验等研究成果，明确了L36区第四系乐东组浅埋气藏盖层的发育类型及封堵能力，总结了研究区盖层封盖机理.结果表明：（1）深水区乐东组发育深海泥、块体流、含水合物地层3类盖层，三者均可起到有效封盖作用；（2）综合地震-地质解释及实验成果，明确了3类盖层封盖能力从小到大依次为深海泥、块体流、含水合物地层，其中深海泥在海底埋深200 m处可封盖59 m天然气，为研究区主要目的层盖层封堵下限.（3）深水浅埋盖层封堵机理占主导作用的是毛细管封闭、水力封闭，低温高压环境下饱和盐水封堵机制发挥了特色性增封作用.以上认识得到近两年钻探的验证，这不仅为琼东南盆地乐东组的后续勘探开发提供了理论依据，也可为其他深水浅埋地区的天然气勘探提供有益借鉴.
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  珠江口盆地白云凹陷东部地区油气充注历史

  张丽丽, 张向涛, 刘可禹, 翟普强, 孙辉, 张应鳞, 杨鹏

  地球科学. 2025, 50(01): 158-171.

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  白云凹陷位于珠江口盆地南部，是我国海洋深水油气勘探热点区，明确该地区的油气充注历史对于指导油气勘探至关重要.在油气藏解剖工作的基础上，基于流体包裹体分析、PVT和盆地模拟等手段，对白云凹陷东部的油气充注历史开展系统分析.研究结果表明：（1）白云凹陷东部以凝析气藏为主，局部发育少量油藏，整体表现出“上气下油”的分布格局，构造高点凝析气干燥系数和GOR相对较高；（2）储层中发育两类不同的石油包裹体组合（OⅠA）:Ⅰ类OⅠA在室温条件下呈气-液两相，发黄白色、黄绿色荧光，气体充填度一般小于10%，均一温度为86.2～93.2°C，伴生盐水包裹体均一温度和冰点温度分别为100.9～104.1°C以及-4.3～-4.2°C;Ⅱ类OⅠA为气-液或气-液-固三相，呈黄绿色、蓝绿色以及蓝白色等荧光，气体充填度为10%～30%，均一温度为71.1～112.4°C，伴生盐水包裹体的均一温度和冰点温度分别为96.8～108.6°C和-2.8～-2.4°C;(3)Ⅰ类石油包裹体对应的油气充注事件大约发生在10.8 Ma，整体表现为常压充注；Ⅱ类石油包裹体对应的油气充注年龄为2.8 Ma左右，整体表现出弱超压；（4）白云凹陷东部在珠江组-韩江组沉积期形成一些油藏，粤海组沉积期至现今，深层天然气沿断裂与砂体输导通道向上运移调整，并对早期的油藏进行改造，通过运移分馏作用形成现今一系列的凝析气藏.
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  渤海海域低熟油特征及发育前景:以辽西南洼为例

  李威, 高玉飞, 李友川

  地球科学. 2025, 50(01): 172-180.

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  渤海湾盆地渤海海域油气地球化学参数显示部分构造带普遍发育低熟油气，但是一直被忽略而未系统开展低熟油气成因及资源潜力的研究.选取辽东湾坳陷作为研究对象，结合不同构造单元油藏，系统分析低熟油特征，研究烃源岩生成低熟油气的潜力和前景.结果表明：（1）辽东湾坳陷发育低熟油，其中以辽西南洼陡剖带油藏低熟油最为典型，具有高密度、高酸值、高胶质+沥青质的特征，奇偶优势明显，倍半萜烷系列完整，伽马蜡烷指数较高，与辽西凸起带、辽中中洼带油藏具有明显差异，低熟油主要来源于紧邻的辽西南洼咸水湖相烃源岩；（2）咸水烃源岩具有独特的双峰生排烃特征，在低成熟演化阶段就生成大量富含胶质、沥青质的液态烃，具备丰富的低熟油资源潜力和广阔前景.
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  致密低渗砂岩断缝体油藏地质储量计算

  王国壮, 骆杨, 陈红汉, 孟玉净, 王旭, 赵彦超

  地球科学. 2025, 50(01): 181-194.

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  断缝体油藏是鄂尔多斯盆地南缘彬长地区当前工作重点，具有储集类型多样和圈闭类型复杂的特点，以容积法计算地质储量的难点是合理确定有效厚度下限标准和含油面积.基于断缝体油藏的成因及储层特征，参考裂缝型油藏和致密油藏提出其地质储量计算的容积法及相关参数确定方法，并以JH17井区断缝体油藏为例说明实际操作和潜在问题.分析认为，断缝体油藏总体上为致密油藏，在断层附近可能局部具有构造油藏特征和明显油水界面.确定有效厚度下限标准可结合储集类型和局部油藏类型因素，资料有限时，裂缝发育性储层可考虑采用裂缝欠发育的次级储层的有效厚度下限标准的岩性、物性和饱和度参数.含油面积与断缝体范围和油气充注强度相关，需考虑断缝体油藏中明显油水界面和边部致密油分布情况，并兼顾断缝体的储层“甜点”特性和沿断层走向连通性强的特征.据此方法计算断缝体油藏实例的地质储量，发现其储量丰度可达43×10～4 t/km²，约为研究区非断缝体油藏的3倍.
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  南海西南次海盆陆缘演化与幕式扩张的岩浆-构造-地层记录

  杨天一, 唐勇, 任建业, 巢鹏

  地球科学. 2025, 50(01): 195-216.

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  目前对于边缘海背景下被动大陆边缘的形成演化机制仍存在争议，特别是对洋陆转换带的构造特征与形成过程的认识存在明显不足.为了深入探索边缘海背景下南海陆缘与洋陆转换带构造结构与形成演化特征，通过对横跨西南次海盆V型尖端地震剖面的解释与研究，识别出莫霍面（Moho）、基底和海底3个一级陆缘界面，划分出细颈化域、超伸展域、原洋域等构造单元；进一步精细解释了共轭陆缘盆地充填层序和多期断裂系统，识别出破裂不整合界面Bi，将陆缘盆地同裂陷期层序（Tg-Bi）划分为S1-S5五个层序，建立了西南次海盆V型尖端区域共轭陆缘的构造-地层格架.构造-地层格架中S3/S4层序之间的界面CBi、S4/S5之间的界面POBi分别与陆壳破裂和原洋洋壳Ⅰ的破裂对应，记录了西南次海盆共轭陆缘岩石圈伸展破裂过程中发生的重要构造事件.结合断裂活动性和盆地原型的分析，将西南次海盆共轭陆缘同裂陷期的演化划分为伸展、细颈化、超伸展和原洋洋壳四个阶段，建立了西南次海盆共轭陆缘演化模式.还建立了西南次海盆V型尖端共轭陆缘地壳的“鳄鱼嘴”结构，识别出总宽度达231 km的两期原洋洋壳.结合外缘高地和同破裂层序（S4-S5）研究，提出两期原洋洋壳的发育与西南次海盆的两幕扩张过程相对应，由原洋洋壳构成了同期洋盆的洋陆转换带.揭示了西南次海盆张开过程中岩石圈的伸展破裂机制与洋脊传播过程中幕式扩张作用对陆缘构造、地层和岩浆作用的影响，对于深入研究南海岩石圈的伸展破裂过程、洋陆转换带的成因以及南海被动陆缘形成的动力学机制具有重要意义.
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  南海海盆海山形态特征的定量化和无监督聚类分析

  邓达振, 赵阳慧, Bryan Riel, 高金耀, 方银霞

  地球科学. 2025, 50(01): 217-233.

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  不同的火山喷发模式形成的海底火山在形态上存在差别，但由于缺乏有效方法，两者之间的关系仍不清晰.创新性地运用机器学习聚类分析法，基于高分辨率多波束水深数据，对南海海盆中的海山地形开展多维的形态参数量化分析，并对其结果进行无监督式聚类研究.结果表明，南海海盆中共发育三类海山：类型Ⅰ，体积大、坡度陡、底盘圆的大型孤立海山；类型Ⅱ，体积大、坡度缓、底盘长的大型线状海山；以及类型Ⅲ，体积小、坡度缓、底盘椭圆的小型海山.类型Ⅰ和Ⅱ位于东部次海盆洋中脊区，类型Ⅰ高耸的海山形态代表了活跃且快速的喷发模式，类型Ⅱ的平缓形态代表了缓慢且喷发物质流动性更强的火山活动，类型Ⅲ沿着转换断层及远离东部次海盆的洋中脊区，代表了缓慢且不强烈的火山活动.本文定量证实了不同构造背景下形成的海山形态具有普遍规律；针对海山形态学建立的聚类分析新方法，可为获得大量岩石学信息之前研究火山喷发模式提供新思路.
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  菲律宾海板块地壳结构特征:基于地震约束的重力反演

  黄子强, 吴招才, 方银霞, 许明炬, 张家岭

  地球科学. 2025, 50(01): 234-245.

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  为了深入理解菲律宾海板块各地质构造单元的深部结构以及九州-帕劳洋脊地壳特征，利用卫星测高重力异常，结合研究区域水深、沉积层厚度及洋壳年龄数据校正变密度沉积层重力效应和热扰动重力效应，并利用KPR上OBS剖面得到的莫霍面深度作为重力反演莫霍面的约束，计算了菲律宾海板块研究区的莫霍面深度及地壳厚度.结果显示菲律宾海板块整体地壳厚度呈现从西到东、从南到北依次增厚的特征.西菲律宾海盆莫霍面深度在10 km左右，地壳厚度在4 km左右.帕里西维拉海盆地壳厚度平均在7 km左右，大于年老的西菲律宾海盆.九州-帕劳洋脊地壳厚度最厚为14 km，在18°～19°N处厚度为8 km左右，接近帕里西维拉海盆洋壳厚度，不存在局部显著增厚地壳，KPR地壳为弧后岩浆活动改造的洋壳，而非成熟岛弧地壳.
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  磷循环及磷组分在古海洋环境重建中的应用

  李婷婷, 朱光有, 张义杰, 陈志勇

  地球科学. 2025, 50(01): 246-268.

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  磷作为地球生命DNA和RNA的核心组成部分，是地质历史时期海洋表层初级生产力的主要限制性营养元素，对全球大气-海洋氧化还原状态及气候变化具有重要调节作用.总结了海洋中磷的源及汇，阐述了磷组分的构成及其在研究磷的埋藏、转化与循环中的应用，分析了古老地层中磷的沉积特征与生物-环境演化的关系，明确了不同地质时期磷循环特征、机制及其与大气-海洋-生态之间的反馈作用，这对于认识生命与地球环境的关系具有深远意义.
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  干湿循环下节理砂岩三轴压缩损伤破坏能量演化机制

  张亮, 王桂林, 任建喜, 孙帆, 王润秋, 刘勃龙

  地球科学. 2025, 50(01): 269-285.

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  为探寻干湿循环下节理砂岩损伤破坏能量耗散机理，基于室内三轴压缩试验和岩石能量耗散理论，研究干湿循环下节理砂岩变形破坏过程中各能量指标转换规律和损伤破坏的能量驱动机制.研究发现轴向压力产生能量U₁与弹性应变能U^e随着干湿循环次数增大逐渐减小，完整岩样和节理岩样分别呈对数递减和线性递减规律；依据耗散能演化规律将砂岩受荷能量损伤演化分为初始损伤、稳定损伤、损伤平稳、加速损伤及损伤破坏5个阶段；随着围压的增大，峰值点处能量U₁和U^e呈线性增大趋势，而围压消耗能量U₃和静水压力吸收能量U₀分别呈负线性和正线性增大趋势；干湿损伤造成岩样内部微裂纹扩展的最低活化能降低，岩样储存弹性应变能能力弱化，这是造成干湿循环下节理砂岩强度弱化的本质原因.
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  实时高温作用下砂岩的热损伤与能量特征

  廖安杰, 张岩, 王飞, 马煜

  地球科学. 2025, 50(01): 286-298.

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  岩石实时高温下的损伤破坏及能量演化特征是深部地质工程的热点与难点问题.利用MTS815型程控伺服刚性试验机和PCI-Ⅱ声发射仪对砂岩开展实时高温作用下的三轴压缩试验，基于试验结果并引入能耗演化规律，分析探讨高温作用下砂岩的力学特性与能量特征.结果表明：（1）温度120～150℃之间存在温度阈值，导致砂岩内部出现热损伤，其峰值强度大幅度降低，宏观破裂形式由剪切破坏过渡到张拉破坏；（2）温度25～120℃之间，砂岩累计AE能量、储存和释放能量随着温度升高而增大，而温度150℃时，砂岩内部开始产生热损伤，声发射累计AE能量、储能能力和能量释放能力大幅度减弱；（3）随着温度的升高，砂岩脆性指标BE不断减小，温度120～150℃之间，砂岩BE值从0.5大幅度减小到0.26，表现出明显的塑性破坏特征.系统地分析了温度作用对砂岩的力学性质、破坏模式、声发射活动、应变能演化过程及脆性状态的影响规律，发现存在明显的温度阈值使砂岩的各类行为在阈值前后产生较为明显的转变.
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  区域应力场与岩质滑坡的关系:以2022年泸定M_s6.8级地震区为例

  孔维林, 伍纯昊, 崔鹏, 张亦凡, 李渝生

  地球科学. 2025, 50(01): 299-310.

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  地球表面和内部发生的各种构造现象及其伴生的地质灾害都与区域应力场密切相关.然而，区域应力场与滑坡密度或规模的定量化关系认识尚不明确.基于考虑断层和地形影响的高分辨率三维应力场模型，结合岩体结构损伤数据，分析了2022年9月5日泸定M_s6.8级地震前后发生的岩质滑坡规模和面密度与不同应力参数的关系.结果表明，最大剪应力与岩质滑坡的面积上限和面密度之间存在显著正相关关系，最大剪应力高值区与地震前后岩质滑坡的空间分布高度吻合，90%以上的岩质滑坡所在区域的最大剪应力最小值为6.95MPa.受地形与断层扰动的应力场控制了岩体结构面的发育，为岩质滑坡的形成创造了必要的物质条件.本研究强调了岩质滑坡的发生不仅仅是由随机因素触发的简单过程，而是一个受地应力、地形和地质结构影响的复杂过程.
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  细/粗二元结构边坡角度与岩性特征对其阻隔降雨入渗的影响规律

  吴庆华, 王珂

  地球科学. 2025, 50(01): 311-321.

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  土质边坡在降雨条件下易形成滑坡灾害，采用表面硬化等传统方法防止降雨入渗边坡时，存在运行过程中表面开裂导致其防护功能失效的问题.从生态优先与长期有效性角度，采用上细/下粗的非饱和二元结构地层阻隔降雨入渗防护边坡.利用系列物理模型试验，研究降雨条件下不同边坡角度（10°、20°、30°和40°）与不同地层岩性特征（亚砂土/粗砂、亚砂土/砂砾、亚砂土/圆砾和亚砂土/角砾）对其阻隔降雨入渗的影响，并提出了细/粗二元结构地层抑制降雨入渗的综合阻隔能力的评估方法.结果表明：（1）采用亮蓝示踪剂可直接观测非饱和二元结构地层对降雨入渗边坡的阻隔过程.（2）二元结构的综合阻隔能力随粗粒层粒径和不均匀系数的增加而增强.（3）无降雨条件下，增加边坡角度能促进二元结构地层排水；在降雨条件下，亚砂土/砾砂二元结构粗粒层稳定排水强度和降雨入渗综合阻隔能力均随边坡角度呈先增加后减少的规律，建议最优边坡角度范围为25°～27°.研究成果对边坡稳定治理具有重要参考价值.
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  藏东南地区冰碛土强度特性对温度响应试验研究

  刘振兴, 王姣, 崔鹏, 江耀, 王睿, 刘子明

  地球科学. 2025, 50(01): 322-335.

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  为研究气候暖湿化条件下小冰期以来所形成的冰碛土内埋藏冰消融导致强度劣化机理，深入认识高寒区冰川泥石流起动过程，选取帕隆藏布流域天魔沟泥石流源区所采集的冰碛土作为研究对象；采用高精度温控三轴耦合试验系统进行剪切试验，研究冰碛土在不同温度条件下的剪切变形特征，分析温度对冰碛土变形破坏的影响机制，构建冰碛土多相介质强度破坏判据.试验结果表明，冰碛土变形破坏受温度影响显著，-20℃时，冰碛土应变软化和剪切带破坏特征显著；随着温度升高，冰碛土逐渐表现出应变硬化和鼓胀破坏特征.冰碛土的模量、峰值抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均随温度升高而降低，且在-3～-5℃下降速率最快，而脆性指数随温度升高而增大.引入Boltzmann函数对冰碛土抗剪强度参数与温度间的关系进行刻画，发现抗剪强度参数变化的特征温度在-4℃附近，并基于摩尔库伦强度准则构建了含有温度参数的冰碛土强度破坏准则.与传统含有构造冰的冻土相比，内部赋存埋藏冰的冰碛土强度主要由颗粒间接触提供，其更易受外界温度变化影响，土体强度对温度响应更为复杂.
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  滇中普渡河断裂相对构造活动性特征

  余华玉, 董有浦, 于良, 张东越, 王丹, 段佳鑫, 任洋洋, 李江涛

  地球科学. 2025, 50(01): 336-348.

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  鲜水河-小江断裂带在滇中发散成数条SN向分支断裂，其中的普渡河断裂多次引发5级以上的地震，但其构造活动性的空间分布特征并不清晰.地貌指数对构造活动非常敏感，可以很好地指示构造活动性分布特征.利用30 m分辨率的数字高程模型（DEM）提取了普渡河断裂区域41个流域盆地，并将流域划分为北段（撒营盘-富民段）、中段（富民-晋宁段）、南段（晋宁-峨山段）三段，通过分析获得了面积高程积分（HI）、流域盆地不对称度（AF）、流域形状指数（BS）、谷底宽高比（VF）、标准化河流阶梯指数（SLK）、山前曲折度(S_mf)、河流陡峭指数(K_sn)这7种地貌指数来揭示研究区的相对构造活动分布规律.结果表明普渡河断裂的各地貌指数的空间变化特征不受非构造因素（降水和岩性）的影响，而表现为主要受构造活动影响.普渡河断裂相对构造活动性呈现出由北向南逐渐减弱趋势，且断裂东侧的构造活动性略弱于西侧.普渡河断裂构造活动性弱于小江断裂，表明川滇地块在挤出过程中，活动性强的区域主要集中在边界断裂带.
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  CO₂地质封存中随机裂隙网络走向对盖层密封性影响

  盛丹娜, 王惠民, 盛金昌, 郑惠峰, 黄泰仁, 吴洪涛, 黄石峰

  地球科学. 2025, 50(01): 349-360.

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  在CO₂地质封存过程中，为探究盖层中裂隙网络走向对CO₂-咸水两相运移的影响规律，进而评价盖层密封性，本文数值模拟选用了6种不同走向的裂隙网络（其角度分别为0°～180°、30°～150°、45°～135°、60°～120°、90°～90°和90°～180°），实现显式裂隙网络下CO₂驱替咸水的两相流研究.研究发现裂隙网络走向会直接改变液相饱和度的赋存情况，从而影响CO₂-咸水驱替难度；当CO₂在盖层中达到相同渗透深度时，驱替时间随裂隙倾角（0°～60°）降低了12.59倍，但倾角增大到60°后不再有明显影响；随着裂隙网络渗透范围的扩大，CO₂在盖层中的渗透量增加.其中，正交裂隙（90°～180°）的渗透量最大.因此，考虑裂隙网络走向对于盖层密封性的评价具有重要意义.
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  “地质一号”高光谱遥感小卫星载荷研制成功

  王力哲

  地球科学. 2025, 50(01): 361-362.

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  <正>“地质一号”高光谱遥感小卫星的载荷设计与组装工作（见图1左）已圆满完成，相机已经成功通过实验室定标（见图1右）.面向生态文明、新一轮找矿突破等国家重大需求，“地质一号”是地矿行业服务资源环境探测、调查、评估需求的新一代高光谱遥感智能小卫星.该卫星由中国地质大学（武汉）牵头，联合中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等单位研制，中国地质大学（武汉）王力哲教授担任工程总师，预计2025年上半年择机发射.