科研产出
基于炮采样的多尺度全波形反演
《Applied Geophysics 》 2018 SCI CSCD
摘要：常规全波形反演利用全部炮集参与计算,反演的计算量巨大。针对这一问题,本文分析了不同频率反演对炮数的需求,进而提出一种基于频率多尺度反演方法的加速策略。该方法利用反演所需炮数与频率正相关的特性,在反演低频数据时,每次迭代只抽取一部分炮集参与反演,频率升高时,相应地引入更多的炮集参与运算,两次迭代之间通过组内随机炮采样的方法实现炮集的轮换,避免炮集信息的丢失。该方法通过降低反演炮数从而减少计算量,由于不涉及炮集的串扰,因此不会引入额外的噪声,也不受限于观测系统。模型测试结果表明,该方法在炮集数量较多时可以明显减少计算时间,同时,该方法具有一定的抗噪能力,对含噪声的地震记录也能得到较好的反演结果。
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中国海—西太平洋地区典型剖面的重-磁-震联合反演研究
《地球物理学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：重-磁-震联合反演是获取地壳结构的重要方法.此次研究,我们主要基于全球最新的水深、重磁异常、沉积物厚度等数据,结合实测地震数据和前人研究成果,分析了中国海—西太平洋地区的莫霍面展布特征,并利用重磁震联合反演方法获得了跨越中国海-西太平洋典型剖面的地壳结构和异常体分布,揭示了陆壳到洋壳的典型变化规律.结果表明,从浙江地区到马里亚纳俯冲带,地壳结构大致呈现由厚到薄、由老到新、由复杂到简单的特征.浙江地区(扬子块体和华夏块体)地壳结构复杂,三层结构明显,地壳内断裂带发育,并伴有广泛的岩浆侵入;东海地区莫霍面起伏剧烈,地壳厚度变化较大,冲绳海槽地壳明显减薄,是其过渡壳性质的体现;西菲律宾海盆、九州—帕劳海脊、帕里西维拉海盆、马里亚纳俯冲带等构造单元地壳结构相对简单,二层结构明显.其中,西菲律宾海盆和帕里西维拉海盆地壳内部磁异常变化较为剧烈,海盆扩张过程中形成的磁异常体分布广泛,地壳厚度(5~8km)明显小于陆壳;九州—帕劳海脊地壳厚度可达~20km,缺失中地壳,表现为岛弧地壳结构;同源的西马里亚纳岛弧和东马里亚纳火山弧地壳结构相似,浅层磁异常体分布广泛,西马里亚纳岛弧地壳厚度(~17km)略小于东马里亚纳火山弧(~20km),体现了裂离的不对称性;马里亚纳海槽具有正常的洋壳结构(~7km),但扩张中心未发生明显破裂.对比各构造单元地壳结构的异同点,我们进一步认识到,陆壳与洋壳之间不是孤立的,陆壳可能会演化出洋壳的结构或组分,板块的演化总是处于动态循环过程中.此研究加深了我们对中国海—西太平洋深部构造特征的整体理解,促进了我们对大陆边缘演化与板块相互作用的认识,深化了我国管辖海域及邻近地区的基础地质调查.
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东北日本地震波速度、V_P/V_S和各向异性结构:对俯冲带水迁移过程的探讨
《地球物理学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：本文利用区域地震初至波到时数据,通过地震层析成像研究获得了东北日本俯冲带上地幔(深至约150km)的P波速度(VP)、S波速度(VS)、VP/VS和P波各向异性结构.结果表明,低速及高VP/VS比异常体主要分布在火山下方的下地壳和地幔楔中,其与低频地震的分布吻合,该区域与俯冲板块脱水所释放的流体及其导致的部分熔融密切相关;俯冲的太平洋板块内可能由于脱水脆化导致的双层地震带区域则没有表现出整体的高VP/VS值,其可能与俯冲板块内部含水矿物含量有关;俯冲板块内双重地震带区域及上覆地幔楔薄层主要表现为与海沟平行的方位各向异性和正的径向各向异性,其可能是由于含水矿物的脱水使橄榄石晶格结构发生了从A型到B型的变化所引起的.我们研究表明,结合地震波速度和各向异性结构能够加深对俯冲带内水运移过程的认识.
关键词： 地震层析成像 俯冲带 VP/VS 各向异性 脱水反应
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跳出南海看南海——新特提斯洋闭合与南海的形成演化
《岩石学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：本文总结了笔者参与基金委重大研究计划"南海深海过程演变"的研究成果。我们发现南海和青藏高原都是新特提斯洋闭合的产物,而非前人所说的南海是由青藏高原碰撞导致的中南半岛逃逸所形成。与青藏高原碰撞隆升机制不同,南海是新特提斯闭合后期弧后拉张的结果。新特提斯洋位于北边的欧亚大陆与南面的非洲、印度和澳大利亚板块之间,呈东宽西窄的喇叭型。在西部,新特提斯洋向北的俯冲可能在侏罗纪就开始了,局部形成了弧后盆。约130Ma前,由于凯尔盖朗等大火成岩省的喷发,新特提斯洋脊也开始向北漂移。由于新特提斯洋东部宽度较大,弧后拉张明显,形成了古南海。新特提斯洋闭合过程中一个重大事件是洋脊俯冲:从菲律宾经福建及两广到青藏高原,均有100Ma左右的埃达克岩产出,是洋脊俯冲的产物。其中,菲律宾、福建、广东埃达克岩形成了斑岩铜金矿床;而在青藏高原,埃达克岩虽有矿化,但没有形成大规模的斑岩铜金矿床。同时期,华南出现了一次短暂的大规模挤压事件,与洋脊俯冲契合。这次挤压事件可能导致了古南海闭合的开始。与此同时,青藏高原冈底斯出现高温岩石——埃达克质紫苏花岗岩;其北面有～110Ma短时间内发生的大规模花岗岩事件。考虑到板块重建的结果,这些埃达克岩和华南短时间挤压事件的时空分布显示新特提斯洋脊在约100～110Ma,近似平行于俯冲带俯冲到了欧亚大陆之下;其前片下沉,扰动软流圈,形成大规模岩浆活动;后片则缓慢后撤,于～80Ma形成了A-型花岗岩。这些A-型花岗岩多属于A2型,受到了还原性板块俯冲的影响而普遍含锡,形成了全球60%的锡矿。俯冲板片的后撤,导致了拉张,可以合理解释南海北缘的"神狐运动"。随着俯冲板片后撤,俯冲角度加大,形成新的弧后拉张,于～33Ma出现洋壳,形成了南海。青藏高原碰撞引起的物质向东、南、北等各方向逃逸,对东亚大陆的构造格局也产生了重要的影响,但是并非南海拉张的主要控制因素。到～23Ma时,东经九十度海岭的俯冲阻挡了青藏高原下方地幔物质向东南方向逃逸,改变了东亚构造格局。同时,由于该海岭俯冲产生的向北东方向的挤压,造成印支半岛向西南挠曲,导致南海洋脊产生向南的跃迁。
关键词： 南海 青藏高原 洋脊俯冲 埃达克岩 A-型花岗岩 锡矿 洋脊跃迁 碰撞
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在三氧化二铋-石墨烯修饰电极上采用阳极溶出伏安法检测铅和镉
《分析化学 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：采用溶剂热及自组装法制备了三氧化二铋-石墨烯(Bi_2O_3@石墨烯)复合材料,其较大的比表面积增加了电化学反应活性位点,且保留了石墨烯片层之间的孔状结构,利于电子的传导。用Bi_2O_3@石墨烯材料修饰玻碳电极,建立了阳极溶出伏安法同时快速测定痕量Pb~(2+)和Cd~(2+)的新方法。对底液pH值、富集电位及富集时间进行了优化,在0.2 mol/L HAc-NaAc缓冲溶液(pH 4.5)、富集电位-1.2 V、富集时间120 s的条件下,分别在10～200μg/L和25～200μg/L浓度范围内,Pb~(2+)和Cd~(2+)的溶出峰电流与Pb~(2+)和Cd~(2+)的浓度呈线性关系,富集时间为120 s时,Pb~(2+)和Cd~(2+)的检出限分别为0.02和0.25μg/L(S/N=3),对同一样品中Pb~(2+)和Cd~(2+)平行测定10次的相对标准偏差(RSD)分别为4.3%和4.7%,重现性较好。将本方法用于实验室废水样品中痕量铅和镉的测定,结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法测试结果一致。
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渤海BH08孔磁学参数变化机制与环境指示
《地球物理学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：边缘海-陆架区是研究海陆交互作用的理想区域,该区沉积物记录了海平面、气候与构造变化的重要信息.渤海作为我国的内海,前人对该区虽然进行了环境磁学方面的研究,但是受复杂的沉积环境影响,渤海沉积物的磁性变化机制十分复杂,因而需要对该区沉积物磁学性质及变化机制进行深入研究.针对这一问题,本文详细研究了渤海BH08孔岩芯沉积物的磁学性质,结果表明:①沉积物中主要载磁矿物是磁铁矿,部分层位含有高矫顽力的矿物;②岩芯整体磁学性质变化复杂,各项磁学参数变化剧烈,其总体波动与S/Cl值、沉积物红度a~*和深海底栖有孔虫δ~(18)O相关性较好;③在主要的海陆交替边界层位发现胶黄铁矿,表明是富硫的弱还原环境,而快速变化的沉积环境和较高的沉积速率是胶黄铁矿得以保存的重要因素,因而胶黄铁矿可作为沉积环境发生转变的一种特征矿物.这些新认识为深入开展渤海地区,乃至陆架-边缘海区古环境研究提供了新的思路和方法.
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塔里木盆地东南缘早古生代弯山构造
《岩石学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：位于塔里木盆地东南缘的阿尔金地区发育南、北两条早古生代缝合带,通过对带内出露的大量早古生代蛇绿岩、高压-超高压变质岩以及不同性质的花岗岩的同位素年代学资料的收集、整理和对比,发现南、北缝合带内岩体在岩石学、地球化学、形成的时代和构造环境等方面具有可对比性,推测在早古生代两者处于同一个俯冲带体系中,只是演化时限存在沿走向的穿时性。本文提出,阿尔金造山带为一弯山构造,我们称之为塔里木盆地东南缘早古生代弯山构造。通过古地磁资料与板块重建的研究与分析,揭示了塔里木-柴达木陆块在早古生代很可能作为一个整体漂移,发生了以逆时针方向为主的相对旋转,这与弯山构造的形成息息相关。在原特提斯洋向南斜向俯冲闭合过程中,分布在大洋中的塔里木-柴达木陆块、中阿尔金-中祁连微陆块以及其他亲冈瓦纳古陆的微陆块组成的链状陆块群,形成了近直线型的俯冲造山带。在斜向俯冲-碰撞机制下,塔里木-柴达木陆块的逆时针旋转,诱发了大型韧性剪切带和右行走滑断裂带,加之微陆块间的俯冲-碰撞相互作用的影响,最终导致初始造山带发生弯曲。塔里木盆地内发育的早古生代构造不整合以及呈"S"形展布的古构造、油气藏分布形态恰好为其提供了佐证。对塔里木盆地东南缘早古生代弯山构造的研究,不仅有助于增进对原特提斯洋俯冲、闭合的理解和认识,还可以为建立中央造山带的演化模式提供新的思路。
关键词： 塔里木盆地 阿尔金造山带 弯山构造 原特提斯洋 斜向俯冲 碰撞
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硫酸根拉曼频移用于深海热液温度探测的方法探讨
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：作为一种典型的深海极端环境,热液区域不仅分布着各种硫化物矿产,而且孕育着特殊的生态群落,对热液流体理化性质的研究有助于深入了解热液的运动机制。激光拉曼光谱技术除了定性分析方面的优势外,已经被逐步用于定量分析,并且在原位探测中发挥了重要作用。该研究模拟了深海热液喷口流体的高温高压环境,探讨了水分子和硫酸根离子的拉曼光谱在热液流体温度探测中的应用价值。通过对水峰ν_1(H_2O)、硫酸根ν_1(SO_4~(2-))的拉曼频移与温度、离子浓度的关系进行研究,结果表明水峰ν_1(H_2O)和硫酸根ν_1(SO_4~(2-))的拉曼频移随温度表现出明显的变化,水峰ν_1(H_2O)的拉曼频移受流体硫酸根浓度的影响明显,因此不适用于硫酸根离子浓度变化明显的热液流体温度的测量。相比之下,ν_1(SO_4~(2-))的拉曼频移对流体硫酸根浓度和流体压力不敏感,为温度的反演提供了很好的依据。建立了ν_1(SO_4~(2-))的拉曼频移与温度的线性方程:Rν_1(SO_4~(2-))=-0.03T+980.69,其中,R~2=0.998 6,可用于对深海热液喷口流体温度的原位探测等实际应用。
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青藏高原东缘地震活动与居里点深度之间的相关性
《地球物理学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：本文选取不同的地壳速度分区模型,应用双差定位法对2008—2017年发生在青藏高原东缘的地震进行了重新定位,共得到4921个精确定位结果.重定位后的地震更加集中分布于龙门山断裂带、鲜水河断裂以及四川盆地南缘,震源深度多为5~20km.根据NGDC-720地磁场模型计算了青藏高原东缘的三分量磁异常及其梯度张量,重定位后的大多数地震位于负磁异常区域以及四川盆地西南缘的强-弱磁异常边界.基于三维分形磁化模型获得了青藏高原东缘的居里点深度,并计算了磁性层的平均地温梯度,进而利用一维稳态热传导方程获得了其地壳温度结构.结果显示青藏高原东缘大多数地震均发生在居里点深度较大、地温梯度较低的区域.大多数M≥2.0地震震源区温度为100~500℃,M≥4.0地震震源区温度多为200~400℃.2008年汶川M_S8.0、2013岷县M_S6.6、2014年鲁甸M_S6.5以及2017九寨沟M_S7.0地震震源区温度均为300℃左右,而2013年芦山M_S7.0地震震源区温度接近约400℃,更多地受控于龙门山断裂带与鲜水河断裂交汇处的局部构造应力场异常.
关键词： 双差定位法 地震活动 NGDC-720磁异常 居里点深度 地壳温度结构 青藏高原 四川盆地
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大兴安岭中段扎赉特旗地区石炭纪花岗岩的岩石成因、构造背景及对增生造山作用的指示
《岩石学报 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：本文通过对大兴安岭中段扎赉特旗地区石炭纪花岗岩进行岩石学、年代学及地球化学分析,揭示其岩石成因、形成的构造背景及对增生造山作用的指示。早、晚石炭世二长花岗岩形成年龄依次为334Ma(早石炭世中期)与316Ma(晚石炭世早期)。早石炭世二长花岗岩具有较高的Si O2及Al2O3含量,铝指数均大于1. 1,为强过铝质S型花岗岩。相对较低的Rb/Ba及Rb/Sr比值反映出砂屑岩等贫泥质成分岩石为其原始岩浆的形成提供了物质来源,不同岩石类型脱水熔融实验也证明其成岩岩浆来源于变沉积岩的部分熔融。大量正的εHf(t)值和较为年轻的二阶段模式年龄(tDM2=637～1048Ma)说明原始成岩岩浆来源于较为年轻的下地壳物质的部分熔融。少量负的εHf(t)值和较为古老的二阶段模式年龄(tDM2=1268～1863Ma),说明成岩岩浆中也有少量古老前寒武纪壳源物质的参与。锆石饱和温度计算表明岩石的岩浆结晶温度在800～850℃之间。晚石炭世二长花岗岩富集轻稀土元素及Rb、Ba、U、K等大离子亲石元素,亏损重稀土元素,具有未分异I型花岗岩的特征。其岩浆来源于石榴子石稳定区之上,具中等地壳深度的变玄武岩部分熔融。同时其正的εHf(t)值(2. 1～8. 9)和较为年轻的二阶段模式年龄(tDM2=701～1094Ma)说明年轻下地壳物质也参与了原始岩浆的形成。岩浆演化过程中结晶分异作用较差,熔融作用发生于H2O不饱和的条件下。早石炭世二长花岗岩形成于碰撞后构造环境,说明兴安地块与松嫩地块最晚在早石炭世中期之前已经开始碰撞缝合。晚石炭世二长花岗岩的形成则与古洋盆闭合之后碰撞拼贴板块之间因造山作用而引发的"后碰撞"相关。中亚造山带在新元古代至寒武纪及晚古生代时期均经历了重要的地壳增生事件,除水平增生外,垂向增生也是一种重要增生方式,增生机制主要通过"二阶段增生"模式实现。前期俯冲板片的断离下沉或下地壳的拆沉作用导致的幔源岩浆上升在增生过程中起到了重要作用,不仅提供了热量,而且提供了新的物质来源。
关键词： 扎赉特旗地区 石炭纪花岗岩 锆石U-Pb年代学 地球化学 岩石成因 构造背景 增生造山作用
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