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地质学报 2024年第3期98卷 862-875页

作者：李扬吴黎光李献华造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京100871 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,以定量解析地质过程先后关系和时间尺度。历经百余年发展,定年技术在研究对象、测试效率、空间分辨率和时间分辨率等维度均得到大幅度提高,地质年代学研究已从仅提供时代约束过渡到更加强... 详细信息

地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,以定量解析地质过程先后关系和时间尺度。历经百余年发展,定年技术在研究对象、测试效率、空间分辨率和时间分辨率等维度均得到大幅度提高,地质年代学研究已从仅提供时代约束过渡到更加强调对地质过程时间尺度与节律的研究,进而约束地质事件的驱动机制和互馈机理。然而,基于放射性同位素衰变的绝对定年技术精度存在物理极限,不能无限提高,且其时间分辨率一般随年龄增加而变差,难以满足深时地质研究的高时间分辨率需求,发展时间分辨率不受绝对年龄约束的相对定年技术是地质年代学的重要发展方向。本文围绕扩散年代学这一具有重要发展前景的相对定年技术,在系统回顾其理论模型和测量技术的基础上,重点对制约扩散年代学准确性和精确性的问题,如扩散系数的不确定性、扩散初始条件假设、浓度曲线的测试质量以及误差评估等进行了探讨。本文还对扩散年代学近年来在岩浆储存与运移、成矿时间尺度与节律和变质过程等领域取得的部分重要进展予以评述。精确的扩散系数是开展扩散年代学研究的前提,以石英中的Ti为例,不同实验给出的扩散系数差异超过3个数量级,据此计算的花岗岩岩浆在固相线上的储存时间从几十年变化到百万年尺度,显著影响我们对岩浆储存状态的理解。高质量的元素浓度剖面测量是扩散年代学的关键,因石英Ti含量的高空间分辨率精准测量较为困难,CL灰度常被作为Ti含量的替代指标,但这需要考虑Al等元素对CL灰度的影响,并严格评估Ti含量校正曲线和扩散剖面空间尺度不匹配对定年结果的影响。高温变质过程U-Pb定年通常给出较为离散的表观年龄,并被解释为变质过程具有较长的持续时间,这一定程度上可以通过高温下同位素体系因扩散引起的不封闭予以解释。展望未来,进一步完善扩散年代学在高温体系中的研究,拓展在中低温条件下的应用,并与绝对定年深度结合,是扩散年代学的重要发展方向,也是实现深时地质研究高时间分辨率解析的必由之路。

关键词：相对定年时间分辨率扩散系数

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类嫦娥五号玄武岩的非克里普贡献年轻月球陨石

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Science Bulletin 2024年第5期69卷 601-605页

作者：许晶瑶李秋立路凯李献华 State Key Laboratory of Lithospheric Evolution Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring(Ministry of Education) School of Geosciences and Info-PhysicsCentral South UniversityChangsha 410083China College of Earth and Planetary Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Lunar basalts offer key insights into the magmatic and thermal evolution of the *** constraints deduced from the Apollo and Luna mission samples,as well as lunar meteorites,had previously suggested that lunar volcanism occurred as early as ca.≥4.37 billion years ago(Ga)[1]and ceased around 2.9-2.8 Ga[2],with two major pulses occurring in 3.95-3.58 and 3.38-3.08 Ga[3].But analysis of lunar basaltic samples recently returned by the Chang’e-5 mission reveals 2-billion-year-old volcanism on the Moon,representing the youngest lunar basalts reported to date[4,5].One of the most popular hypotheses for the cause of longlived volcanism on the Moon is that the source region for young lunar volcanism was enriched in radioactive heat-producing elements[2,6].Lunar samples from 3.5 to 3.0 Ga exhibit a gradual increase in the potassium,rare-earth elements,and phosphorus(KREEP)-like component contribution[3],consistent with the radioactive heat-producing elements ***,the demonstrably non-KREEP origin for the 2-billion-year-old Chang’e-5 basalts implies a possible transition in lunar volcanism away from a KREEP-like component contribution occurred between 3.0 and 2.03 Ga[7].Therefore,studying the characteristics and origin of magmatic activity during the period from 3.0 to2.03 Ga is essential to address the timing of the possible transition and to thus extend our understanding of sustaining long-lived volcanism on the ***,this goal is currently hampered by limited available lunar materials.

关键词： magmatic origin basalt

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三维TI和OA介质中优化黏滞纯声波方程及其数值模拟

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2415-2428页

作者：包乾宗谭崔文长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容... 详细信息

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容易出现伪横波污染及传播不稳定.针对此问题,本文应用优化方案对原始的耦合各向异性纯声波频散关系式进行近似展开,进而发展了针对三维TI(横向各向同性)介质和OA(正交各向异性)介质的优化纯声波方程,结合有限差分和泊松算法对其进行了有效求解.同时,考虑到介质对地震波的吸收衰减效应,本文结合发展的纯声波方程和标准线性体模型,推导了黏滞各向异性优化纯声波方程.相速度分析表明优化方案能够产生高精度近似结果.数值模型算例证明优化黏滞纯声波方程在产生精确稳定P波响应的前提下,能够有效模拟各向异性介质中纯声波的振幅衰减和相位频散.整体而言,本文推导的方程能够为各向异性衰减介质成像和反演提供有效帮助.

关键词：各向异性黏滞性波动方程数值模拟

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太古宙花岗质岩石Si-O同位素对岩石成因和板块构造的约束

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岩石学报 2024年第3期40卷 677-688页

作者：张晴李献华中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 澳大利亚国立大学地球科学研究院堪培拉2600 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

板块构造的起源是地球科学核心问题之一,而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一,因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来,岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境,但由于... 详细信息

板块构造的起源是地球科学核心问题之一,而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一,因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来,岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境,但由于大多太古宙样品经历了强烈的变质作用,Si同位素数据是否代表原岩信息需要进一步的评估;此外,Si同位素在高温岩浆分异过程中变化非常小,在分析精度不够高的情况下,其分析结果则很可能无法揭示其潜在的变化规律。本文结合当前地球早期构造环境研究进展以及Si-O同位素的应用情况:(1)重点总结介绍了太古宙花岗质岩石(主要包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩;简称TTG)的Si同位素应用原理,及应用Si-O同位素约束地球早期构造环境的优势;(2)分析了目前研究中存在的问题,并给出了具体的改进建议和方法;(3)进一步总结了太古宙TTG Si同位素和全球规模的O同位素,Ge/Si比值,及其他地质学和地球化学指标,确认了在大约3.8Ga开始有表壳物质再循环特征的出现;(4)最后依据当前的研究进展,提出了未来具体研究方向。

关键词：太古宙 Si同位素 O同位素 TTG 岩石成因板块构造

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