中国奥陶纪综合地层和时间框架

简要回顾中国奥陶纪年代地层研究的历史和现状,从岩石地层、生物地层、地质年龄、化学地层和磁性地层等学科的角度,详细阐述和讨论了国际和中国奥陶系划分方案、各条界线的定义标准、识别特征和存在问题,初步建立了多学科的地层对比关系.目前,国际奥陶系采用"三统七阶"的标准划分方案,即自下而上:下奥陶统(特马豆克阶、弗洛阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)和上奥陶统(桑比阶、凯迪阶、赫南特阶).这7个阶的底界金钉子已于1997～2007年全部确立,其中有三个阶的"金钉子"确立在中国.中国的年代地层方案与国际标准方案基本一致(惟部分阶名有别),包括下奥陶统(新厂阶、益阳阶)、中奥陶统(大坪阶、达瑞威尔阶)、上奥陶统(艾家山阶、钱塘江阶、赫南特阶).在多数情况下中国可以直接采用国际标准划分,在特殊情况下,也可以结合使用中国地区性的上奥陶统艾家山阶和钱塘江阶.在详细总结中国各个块体奥陶系发育特征及其差异的基础上,根据近年来的最新研究成果,建立华南、华北(含塔里木、柴达木)和西藏-滇西等主要块体之间的最新奥陶系对比格架,提出特马豆克阶、大坪阶和凯迪阶底界存在的定义、识别和跨相区对比问题,认为特马豆克阶底界主要是牙形刺的分类学问题,而大坪阶和凯迪阶的底界则主要是跨相区对比问题.中国奥陶纪化学地层学研究显示,中奥陶统达瑞威尔阶和上奥陶统凯迪阶的无机碳同位素曲线与国际综合曲线存在较明显的不一致现象,值得高度重视.中国奥陶系的同位素年龄值匮乏,且仅有的3个可靠锆石年龄均集中在晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期,华南上奥陶统含有丰富斑脱岩层,亟待开展同位素测年进一步研究.中国奥陶纪磁性地层研究非常薄弱,迄今为止的研究主要局限于华北下奥陶统,结果可与国外其他地区进行对比.对奥陶系内"阶"的悬殊的时限差异进行了分析,建议对长时限的特马豆克阶、达瑞威尔阶和凯迪阶分别进一步细分为二个亚阶.     

中国二叠纪综合地层和时间框架

二叠纪发生了一系列全球性重大地质和生物事件,建立一个高精度的综合地层和时间框架是阐明这些重大事件因果关系的基础.国际二叠纪年代地层系统分为3统(乌拉尔统、瓜德鲁普统和乐平统)和9个阶,在中国分为3统(船山统、阳新统、乐平统)和8个阶,除乐平统以外,船山统和阳新统与国际标准划分时限有很大不同.二叠纪历经约4700万年,底界以牙形类Streptognathodus isolatus首现为标志,绝对年龄约为(298.9±0.15)Ma,顶界以牙形类Hindeodus parvus的首现为界,绝对年龄约为(251.902±0.024)Ma.二叠系在中国可识别出35个牙形带、23个?带、17个放射虫带和20个菊石带,其中华南瓜德鲁普统和乐平统牙形类化石带可作为国际对比的标准.二叠纪δ~(13)C_(carb)变化趋势表明在二叠纪最末期有一次3～5‰的快速负漂在全球范围内可以对比,但其他时段可能或多或少受到后期成岩作用影响或仅具有地方性效应.牙形类的δ~(18)O_(apatite)变化趋势表明从石炭纪晚期至空谷期处于一个较冷的时期,空谷晚期开始气候逐渐变暖.长兴期是一个气候较冷期,在二叠纪末有一次8～10°C的快速升高,这次温度升高全球同时发生.~(87)Sr/~(86)Sr比值由阿瑟尔初期的0.7080持续降低至卡匹敦晚期的最低值0.7068～0.7069;乐平世则持续上升,到二叠-三叠系界线处,~(87)Sr/~(86)Sr比值达到0.70708.磁性地层以沃德阶中部Illawarra反向为界,以下称为Kiaman超级反向极性带,以上称为二叠-三叠纪超级混合极性带.瓜德鲁普世末期的生物灭绝事件发生在卡匹敦晚期,持续时间长.二叠纪末的生物大灭绝事件发生于约(251.941±0.037)Ma,是突发性的.瓜德鲁普世末期的大海退在华南地区主要发生在Jinogondolella xuanhanensis至Clarkina dukouensis带之间;二叠纪最末期从大海退转入快速海侵发生在Hindeodus changxingensis-Clarkina zhejiangensis带内.二叠纪是一个古地理区系强烈分异的时期,中国各大区的海陆相二叠系对比存在诸多需要进一步研究的问题.     

中国泥盆纪综合地层和时间框架

国际泥盆系标准年代地层单位7个阶底界的全球层型剖面与点位(GSSP)于1996年已全部确立,目前迫切需要开展"后层型"精细地层对比研究.中国高精度泥盆纪综合地层和时间框架的建立对实现全球不同古地理背景下沉积记录的精细对比和理解这一关键转折期生物与气候环境的演变过程具有重要意义.本文简要概述了中国泥盆纪年代地层的研究历史和研究现状,以华南及邻区研究程度较高的生物地层和年代地层格架为基础,结合近年来碳同位素地层、事件地层和放射性同位素年龄的研究成果,首次建立中国泥盆纪综合地层框架,为实现区域地层高精度的划分与对比奠定坚实基础.目前,中国泥盆纪天文旋回地层和高精度放射性同位素测年的研究比较薄弱,是今后中国泥盆纪年代地层研究的主要方向.     

中国石炭纪综合地层和时间框架

石炭纪共持续了60Myr,在地质年代表上起始于358.9Ma,结束于298.9Ma.按国际标准石炭系包含2个亚系6个统7个阶,其中3个阶的全球界线层型已经确立,包括杜内阶、维宪阶和巴什基尔阶; 4个阶的全球界线层型尚没有确立,分别是谢尔普霍夫阶、莫斯科阶、卡西莫夫阶和格舍尔阶.本文基于华南的材料,运用以生物地层学为基础的多重地层划分和对比方法,建立了中国石炭纪年代地层框架.通过高精度的生物地层学研究工作,中国的石炭纪地层中可识别出牙形刺化石带37个,有孔虫(包括?类)化石带24个,菊石动物化石带13个,腕足动物化石带10个,四射珊瑚化石带10个.通过这些化石带确立的生物地层格架,建立中国区域性的石炭系年代地层框架(包括2个亚系4个统8个阶),可以与全球其他地区的区域性年代地层框架进行精确对比.同时,中国在石炭纪化学地层、层序地层、旋回地层、事件地层等研究方向也取得了重要进展,可以和全球进行良好对比.中国石炭纪地层工作在未来的推进,应加强海洋浅水相与深水相、海相与陆相地层的对比;加强旋回地层的高分辨率天文年代标尺研究;加强石炭纪古环境和古气候研究,包括反映不同古环境指标的锶同位素、氧同位素的研究,以及保存的植物化石气孔指数的研究等.     

中国三叠纪综合地层和时间框架

中国三叠系分布广泛,海、陆相地层同时发育,既有典型的南海北陆空间分异,也有下海上陆的时间转变,地层结构十分复杂.中国南方拥有三叠系底界的全球年代地层界线层型(GSSP),而中国大部分地区的三叠系(尤其中三叠统之上及陆相地层)具有显著的地方性,难以进行全球对比.因此,中国的三叠系既有国际研究的热点,也有地层学研究的科学难题.文章通过系统总结和分析中国三叠纪地层学相关资料,从年代地层、生物地层、磁性地层和化学地层等方面,初步建立中国的三叠纪综合地层框架,并以此为基础,对中国三大构造古地理区的岩石地层序列提出一个框架性的地层对比关系.综合分析表明,虽然经典的三叠纪生物和年代地层学研究是以菊石作为基础的,但牙形石在年代地层界线研究中更具有优势.中国仍具有竞争奥伦尼克阶底界和安尼阶底界GSSP的潜力.借助于二叠纪-三叠纪"过渡层"及相关生物-环境事件标志,结合叶肢介、脊椎动物、古植物等生物地层学研究,能够建立海、陆相二叠系-三叠系界线地层对比关系.碳同位素已成为三叠纪海相地层的有效对比手段,而氧同位素(其所反映的温度变化)和锶同位素则可能是建立海、陆相地层联系的重要桥梁,但目前尚无陆相地层对照研究.鉴于中国三叠系大部分层段以及陆相地层尚难进行国际对比,当前提出的中国三叠纪海、陆相地层建阶方案,对中国三叠纪地层学及相关研究工作还是必要的,但需要在概念上尽量与国际接轨,并尽快加强研究,完善其定义.     

中国寒武纪综合地层和时间框架

寒武纪是显生宙第一纪,见证了动物的爆发式快速演化过程,标志着地球从微生物为主导的前寒武纪生态系统转变为以动物为特征的显生宙生态系统.然而,全球寒武纪地层对比困难,高分辨率年代地层系统还未完全建立,严重制约寒武纪地球-生命系统演化历史的研究.文章简要介绍国际寒武系四统十阶年代地层系统的形成历史和已经建立的幸运阶、鼓山阶、古丈阶、排碧阶和江山阶的定义与"金钉子"(GSSP),概述第二阶、第三阶、第四阶、第五阶和第十阶底界厘定工作进展,重点阐述寒武系底界的全球对比问题,以及寒武纪化学地层和同位素年代学的研究现状和存在问题.在简要回顾中国寒武纪年代地层研究历史的基础上,根据国际寒武纪年代地层研究进展,对以华南为基础的中国寒武纪年代地层和时间框架进行了修订,新建肖滩阶作为中国寒武系第二阶.全面介绍中国华南、华北和塔里木三个主要构造地层分区寒武纪综合地层(生物地层、化学地层和同位素年代学)研究进展,并对中国不同地层分区寒武系底部地层发育特征、底界识别和存在问题进行分析和讨论;同时还对三个主要地层分区寒武系上部白云岩地层的划分与对比提出建议.     

中国埃迪卡拉纪综合地层和时间框架

华南埃迪卡拉纪地层发育,在不同时期保存多个特异埋藏化石生物群,记录了新元古代全球性冰期结束之后海洋生物群的演化轨迹.同时,华南埃迪卡拉系浅水台地相区碳酸盐岩沉积发育,记录了埃迪卡拉纪古海洋碳同位素组成的连续变化特征.在华南扬子区埃迪卡拉纪生物地层学、同位素化学地层学和事件地层学研究进展的基础上,结合放射性同位素地质年代学数据和国际埃迪卡拉系内部划分研究的主体趋势,提出中国埃迪卡拉系二统六阶的划分方案,其中上、下统分别包括三个阶.建议埃迪卡拉系上统的底界放在陡山沱组上部显著碳同位素负漂移(EN3)由正值向负值转换的层位.建议埃迪卡拉系下统第二阶的底界放在陡山沱组下部刺饰疑源类化石的首现层位,第二阶地层以碳酸盐岩碳同位素普遍正值(EP1)为特征;第三阶的底界置于陡山沱组中部碳同位素负漂移(EN2)由正值向负值转换的层位,第三阶以产出刺饰疑源类上组合为特征.埃迪卡拉系上统第五阶在华南以产出庙河生物群为特征,而第六阶则以产出石板滩生物群和高家山生物群为特征.今后的工作重点将是在深入细致的研究和讨论基础上,逐步明确各个统、阶界线的层型剖面和点位,以及正式名称.华南埃迪卡拉系的部分统、阶的界线剖面具有成为国际层型剖面的潜力.     

中国地层学新进展——“中国综合地层和时间框架”专辑前言

地质历史时期发生了一系列改变整个地球生物圈演化进程的重大地质和生物事件.为了解这些事件发生的时间、顺序、速度和原因,需要在统一的时间框架中进行综合分析.精准的生物地层是划分地质年代和进行洲际和地区间对比的首选标准.中国地层类型多种多样,化石丰富,传统的以化石门类系统古生物学为基础的生物地层工作发挥了重要的作用,在已经建立的72个全球界线层型(GSSP)中有11个位于中国,是目前建立GSSP最多的国家,在国际地层表中占有一席之地.高精度定年、化学地层学、天文旋回地层学等也在地层划分和对比中越来越多地应用,并取得一定进展.本专辑由中国的地层古生物学专家对中国近十多年以来从埃迪卡拉纪到第四纪综合地层和时间框架方面的进展以及各大区之间的地层划分与对比进行了系统总结.     

电缆地层测试最小测试时间的确定

电缆地层测试器是重要的地层评价仪器,可以测量地层压力和渗透率、识别流体类型、确定油水界面.然而在低孔低渗地层中,由于泥饼的封闭性差而造成的地层增压现象,致使无法测量到地层真实压力.同时由于长时间的测试,容易将仪器卡在地层中而造成事故.本文提出一种确定电缆地层测试最小测试时间的方法.利用有限元方法计算泥饼和原状地层中的压力分布情况,求取泥浆柱静压力的影响半径,继而确定储层的最小测试时间,并且针对渗透性不同的储层给出了最小测试时间的范围.电缆地层测试最小测试时间的确定,可以确保电缆地层测试器在低孔低渗储层中测量到地层的真实信息,减小由于测量时间过长而引起工程事故发生率.     

轨道调谐建立洛川黄土地层的时间标尺

对黄土高原中部洛川厚140m黄土剖面进行了黄土层间隔5cm、古土壤层间隔3cm的采样,在室内测量了全部样品的磁化率．以磁化率变化作为东亚夏季风气候变化的替代性指标,利用轨道调谐方法建立了黄土－古土壤序列的时间标尺．结果表明,B／M界线处的年龄是772KaB．P,午城黄土与离石黄土分界线的年龄为1348KaB．P,黄土堆积底界的年龄为2471KaB．P．．通过和古地磁场倒转点绝对年龄对比以及与太阳辐射量变化时间序列进行交叉谱分析,证明了新时间标尺的可信性．     

轨道调谐建立洛川黄土地层的时间标尺

对黄土高原中部洛川厚140m黄土剖面进行了黄土层间隔5cm、古土壤层间隔3cm的采样,在室内测量了全部样品的磁化率．以磁化率变化作为东亚夏季风气候变化的替代性指标,利用轨道调谐方法建立了黄土－古土壤序列的时间标尺．结果表明,B／M界线处的年龄是772KaB．P,午城黄土与离石黄土分界线的年龄为1348KaB．P,黄土堆积底界的年龄为2471KaB．P．．通过和古地磁场倒转点绝对年龄对比以及与太阳辐射量变化时间序列进行交叉谱分析,证明了新时间标尺的可信性．     

鄱阳湖流域可持续发展综合模型框架

本文以鄱阳湖流域为例,所描述的流域可持续发展框架是一个基于流域系统理论和实践的生态系统模型.包括了三个主要的部分:(1)环境政策与规划;(2)地球空间信息系统;(3)社区发展与区域网络.框架将多个学科,如:流域生态学,环境规划,可持续发展与资源管理汇集一起,形成了一套综合的流域制图、模拟和监测的流域管理方法.     

现代黄河三角洲沉积物磁性地层年代框架及环境磁学研究

本文对黄河三角洲Z07孔沉积物进行了系统的磁性地层学和环境磁学研究.通过结合沉积速率和古地磁长期变化数据,我们为该孔建立了较为精确可信的年代框架（1999-03-2006-06 A.D.）.环境磁学结果表明黄河三角洲沉积物与中国黄土的磁学特征相似,主要载磁矿物为单畴（SD）磁铁矿,超顺磁颗粒（SP）含量也较高.整体上,该孔沉积物磁学参数的变化主要受粒度和含量控制.岩芯磁性参数在2003年前后发生了系统变化.我们认为,黄河自2002年起进行调水调沙工程,黄河下游河道冲刷加剧,形成新的物质来源,河流输入的沉积物粒度变粗,输沙量增加,这一新的物质来源是造成Z07钻孔磁性参数发生显著变化的主因.

     

综合应用钻孔应变固体潮和应变地震波资料求解地震参数和地层的力学参数

介绍了在井下耦合介质弹性参数等不能直接测定时，应用钻孔应变固体潮和就地震波资料求解地震参数和地层的力学参数的方法，用平衡方程的解来近似代替波动方程解，不但使用钻孔应变仪测到的地震波测地震成为可能，而且比直接应用波动方程求解的方法大大简化。     

长江三角洲晚新生代地层独居石年龄谱与长江贯通时间研究

PD-99孔位于长江三角洲南翼, 揭示的晚新生代地层厚313 m. 独居石年龄谱表明, 上新统以350~500 Ma的颗粒为主, 第四系则以100~275 Ma的颗粒为主, 反映二者母源区发生了变化. 晚于25 Ma的独居石颗粒初现层位于高斯正极性带与松山负极性带界线之上(约在2.58 Ma), 这是青藏高原隆升对东中国海沉积产生直接影响的开端. 长江河口地层中晚于25 Ma独居石含量变化分为两大阶段, 分别对应于早、中更新世青藏高原的快速隆升和晚更新世以来的最强烈隆升.     

软弱地层综合管廊三维非线性地震反应特性研究

软弱地层综合管廊在强震作用下易发生破坏。考虑土体非线性及水的影响,以苏通GIL综合管廊工程为依托,采用三维线性梁单元模拟螺栓与钢筋,对地震动进行幅值标定,建立三维精细化有限元模型,并根据不同地震动输入方式及强度,从衬砌应力分布、张开量及结构损伤角度分析综合管廊非线性地震反应特性。研究结果表明,45°共轭方向与拱腰位置处管廊受力较大,横向、纵向地震动作用下,随着地震动强度的增加,应力增加明显;横向地震动输入对管廊环间张开量的影响较小,当地震动达到峰值附近时,张开量增长明显,并在一定范围内波动;横向地震动对管廊结构损伤的影响较大,峰值加速度达0.3 g时,管廊内部结构在两端连接处及中间支撑处连接点出现拉压变形。     

中国鲤科鱼类游泳能力综合分析和应用

该研究利用学术论文数据库筛选出中国鲤科鱼类游泳能力相关论文115篇,并用Origin软件进行了数据统计分析,旨在归纳和分析中国鲤科鱼类游泳能力并建立估算方法,可为正处于规划阶段和可行性研究阶段的过鱼设施流速设计提供依据.结果表明：(1)鱼类游泳速度与鱼体长度具有显著的非线性相关关系,据此建立了一系列幂函数经验公式,可为游泳能力和过鱼设施研究及设计提供依据.(2)依据所得到的经验公式和协方差分析可知,喜流水型鲤科鱼类的游泳能力>广适型>喜静水型.根据该研究得到的经验公式并结合行业规范和文献资料,对正处于规划阶段和可行性研究阶段过鱼设施流速设计的建议如下：西南地区以裂腹鱼成鱼为主要过鱼对象的过鱼设施进鱼口吸引流速范围为0.61～0.76m/s,通道内最高流速阈值为1.28 m/s;长江中下游以四大家鱼成鱼为主要过鱼对象的进鱼口吸引流速范围为0.76～0.93m/s,通道内最高流速阈值为1.49 m/s,以四大家鱼幼鱼为主要过鱼对象的进鱼口吸引流速范围为0.42～0.62 m/s,通道内最高流速阈值可为0.82 m/s.     

华夏古陆于奥陶-志留纪之交的扩展证据和机制探索

地层、古生物和群落古生态资料记录了一次发生在奥陶-志留纪之交、“江-绍断裂带”西北侧(浙西、浙西北和赣东北隅)海域生物相、沉积相和古地理格局的重大变化. 晚奥陶世凯迪晚期研究南区西缘为“怀玉山地”(新名), 东南缘为浙赣海; 在长坞组沉积早期, 从“怀玉山地”向东北方海水加深, 已知最深水域在江山-龙游-兰溪一带, 海域呈现西南浅、北东深的格局; 长坞组沉积中晚期, 海底快速抬升, 原先的深水域显著变浅甚至海水退出, 海面下跌略早于奥陶纪末全球范围的海面下降事件. 到赫南特期和志留纪初鲁丹早期, 由于“华夏古陆”从东南方进入且快速扩大, 本区变成了浅水海湾并滋生了华夏正形贝动物群. 海面的大幅度下降、生物群面貌和性质的剧烈变化以及浅水底栖壳相生物的大批迁入, 均发生在奥陶-志留纪交界期内, 这是与特殊而强烈的区域地质构造活动密不可分的. 它暗示了当时“扬子”与“华夏”两个地块的构造演化和汇聚拼合过程, 并造成了“华夏古陆”随后向西北扩展的强大态势.     

运用地震活动时间扫描分析方法的综合预测信度预测地震时间的研究

认为地震活动度5、P(b)值、A(b)值、b值、小震调制比Rm、地震时间熵Q^l、算法复杂性AC、地震非均匀度GL、多分维均值Dq、地震集中度C值、地震演化指数YH、地震强度熵Q^E、G-R关系偏离度η、缺震和等效震级M^*等15种地震活动时间扫描分析方法对东南沿海地震带西段4．8级以上地震的发震时间具有一定的预测能力,并将这些方法在震前所显示的异常同步性引伸为地震时间预测信度同步性,初步确定了各种地震活动参数首次出现异常后4．8级以上地震发生在不同时段上的信度,证实了震前预测地震时间信度的同步性要远好于异常同步性,进而计算出这15种分析方法的综合预测信度。研究发现,运用综合预测信度可以较为明确地预测出M≥4．8级地震的发生时段,如果在所预测时段内同步发生了地震活动度．S、P(b)、A(b)和b值异常(并非都要全部发生),则有可能做出6个月内发震的短期预报。     

地震波在含水地层中的弥散和耗散

根据笔者的饱和流体孔隙介质中波的传播理论,具体研究了地震波在含水地层中的耗散和弥散效应。数值结果表明,影响地震波在含水地层中传播的重要因素,除频率外,是固相骨架和水的弹性波阻抗的比值和介质的渗透性、孔隙率;而固相颗粒与固相骨架的可压缩性的差别因素则影响较小。估计了含气量对波传播速度的影响。指出了迄今在地球物理学中的震相分析,工程地震学中的测震结果的分析和解释,以及在地力学中处理动力问题时把含水地层按单相材料考虑都可能存在很显著的误差,需要考虑到孔隙流体（水,气）的存在和根据具体情况做些相应的修正。