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橄榄石微量元素:分析、地球化学行为与地球科学应用

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岩石学报 2024年第10期40卷 3160-3190页

作者：毛亚晶吴石头贾丽辉秦克章翟明国中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,... 详细信息

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,总结了橄榄石中微量元素的分配系数与扩散系数等地球化学行为,分析了全球不同岩石单元的橄榄石微量元素特征,重点介绍了岩浆铜镍矿床中橄榄石微量元素的研究进展。实验岩石学表明,控制元素在橄榄石中分配系数的主要因素有温度、压力、岩浆成分等,且不同微量元素行为的主控因素各不相同。在确定的温压条件下,橄榄石中多数元素的配分可由晶格应变模型预测,而Ni、Co和轻稀土元素主要受晶体场效应和结晶动力学控制。橄榄石中元素的扩散速率由快到慢依次为:H和Li(快)→Fe-Mg-Ni(中等)→Ca(较慢)→P-O-Si(慢)。对比全球不同岩石单元中橄榄石微量元素得出:(1)火山岩系列的科马提岩-苦橄岩-玄武岩中橄榄石的Fo值和Ni、Cr、Al、Mn等元素呈演化趋势,但在二元相关性图中不同岩石类型间存在较大重叠区域,机器学习等多维分析手段可大大提升分类准确率;(2)地幔橄榄岩与侵入岩系列(地壳堆晶岩)中的橄榄石微量元素特征相近,难以使用单元素指标区分,例如常用的Ca亏损;(3)碳酸岩中橄榄石的Ni、Mn含量有别于其他岩石,可能与其来源和元素在橄榄石-碳酸岩熔体中特殊的分配行为有关;(4)石榴子石地幔橄榄岩与尖晶石地幔橄榄岩的橄榄石微量元素存在一定差异,橄榄石V/Sc比值和Fe-Mg-Mn-Ca-Ni含量是判别地幔橄榄岩类型和来源深度的重要变量。岩浆铜镍矿床橄榄石微量元素的研究进展有:(1)堆晶-后堆晶阶段再平衡作用驱使Ca-Cr-Al元素向其他矿物迁移,使橄榄石普遍亏损上述元素;(2)橄榄石Ni-Co变化可记录其与硫化物的元素交换反应,Ni-Co正相关可用于指示岩体深边部的找矿潜力;(3)与硫化物共生橄榄石的Ni富集(>5000×10^(-6))或亏损(联合限定岩浆时空演化、机器学习判别橄榄石成因类型与镁铁-超镁铁岩体含矿性、挥发份与新兴非传统金属稳定同位素等。

关键词：橄榄石微量元素地球化学行为元素扩散地幔岩浆铜镍矿床

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祁连山不同草地类型区土壤有机碳组份的差异

地球科学 2024年第4期49卷 1487-1497页

作者：梁冰妍徐海燕吴晓东种碧莹甘子鹏薛守业兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈国家重点实验室青藏高原冰冻圈观测研究站甘肃兰州730000

为明确高寒地区土壤有机碳库的组成及稳定程度,选择祁连山地区3种草地类型区(高寒草甸、高寒草原和高寒沼泽草甸)为研究对象,分层对0~50 cm土壤中重组、轻组组分进行分离提取,测定并分析重组有机碳(heavy fraction organic carbon,HFOC... 详细信息

为明确高寒地区土壤有机碳库的组成及稳定程度,选择祁连山地区3种草地类型区(高寒草甸、高寒草原和高寒沼泽草甸)为研究对象,分层对0~50 cm土壤中重组、轻组组分进行分离提取,测定并分析重组有机碳(heavy fraction organic carbon,HFOC)和轻组有机碳(light fraction organic carbon,LFOC)含量.结果表明,不同草地类型对土壤HFOC和LFOC含量及其分配的影响不同,HFOC、LFOC含量在土层间均具有明显的垂直变化,呈上高下低趋势,各区域间差异明显;高寒沼泽草甸LFOC含量最高,高寒草原次之,高寒草甸最低,即不同草地类型区土壤有机碳库稳定程度大小依次为:高寒草甸>高寒草原>高寒沼泽草甸;土壤pH、含水率、TC、SOC、TN含量与C/N值与土壤HFOC、LFOC含量呈极显著相关(p<0.01).综上,祁连山草地生态系统土壤有机碳库组成及稳定程度受草地类型、土壤理化性质及环境变量影响.

关键词：高寒地区草地类型重组有机碳轻组有机碳土壤理化性质环境地质学

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间接型光谱成像仪相对光谱响应函数标定方法

物理学报 2024年第12期73卷 108-117页

作者：李潇潇李娟柏财勋畅晨光郝雄波文镇清王鹏冲冯玉涛中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 山东理工大学物理与光电工程学院淄博255000

间接型光谱成像仪通常采用面阵探测器作为光电转换器件,探测器像元间光谱响应的不一致性会导致采集到的目标光谱失真,所以标定和修正像元间光谱响应的不一致性是提升间接型光谱成像仪光谱辐射测量精度的重要手段.本文以干涉光谱成像仪为... 详细信息

间接型光谱成像仪通常采用面阵探测器作为光电转换器件,探测器像元间光谱响应的不一致性会导致采集到的目标光谱失真,所以标定和修正像元间光谱响应的不一致性是提升间接型光谱成像仪光谱辐射测量精度的重要手段.本文以干涉光谱成像仪为例,分析了系统像元间相对光谱响应不一致对目标光谱辐射测量准确性的影响,提出了基于傅里叶变换调制定标源的间接型光谱成像仪全系统相对光谱响应函数测量方法,并建立了相对光谱响应函数标定的数理模型.仿真分析结果表明,理想无噪声时,像元间1%的相对光谱响应不一致性会对复原光谱造成1.02%的相对误差,经过相对光谱响应校正后,不同行复原光谱的相对误差降至0.08%.最后,仿真分析了相对光谱响应不一致性在不同光谱信噪比下的校正效果.该方法可提高间接型光谱成像仪光谱测量的准确性和一致性.

关键词：间接型光谱成像仪傅里叶变换光谱仪相对光谱响应定标

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基于GPR模型的用户量预测优化方法

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2721-2729页

作者：刘学浩刘文学杨超三祝文晶宋玉李金海中国科学院微电子研究所通信与信息工程研发中心北京100029 中国科学院大学集成电路学院北京100049

高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)是一种基于高斯过程的非参数化贝叶斯回归方法,其可以灵活适应不同类型数据,用于建模和预测数据之间的复杂关系,具有拟合能力强、泛化能力好等特点。针对海量用户场景下用户量实时预测问... 详细信息

高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)是一种基于高斯过程的非参数化贝叶斯回归方法,其可以灵活适应不同类型数据,用于建模和预测数据之间的复杂关系,具有拟合能力强、泛化能力好等特点。针对海量用户场景下用户量实时预测问题,提出一种基于GPR的用户量预测优化方法。在滑动窗口方法处理数据的基础上,选择合适的核函数,基于k折交叉验证得到最佳超参数组合以实现GPR模型训练,完成在线用户量的实时预测并进行性能评估。实验结果表明,相比于采用训练集中输出数据方差的50%作为信号噪声估计量的传统方案,所提方法具有较高的预测准确度,并且在测试集均方根误差(root mean square,RMS)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、平均偏差(mean bias error,MBE)和决定系数R 2这4个评估指标方面均有提升,其中MBE至少提升了43.3%。

关键词：高斯过程回归用户量预测滑动窗口交叉验证超参数优化

长波红外差分干涉仪光栅低温安装结构设计与优化

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光学精密工程 2024年第2期32卷 171-183页

作者：吴阳冯玉涛韩斌武俊强孙剑中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

长波红外差分干涉仪在低温工况下会因光学元件受到非均匀应力作用产生干涉条纹的畸变,从而降低干涉仪系统性能。本文为解决低温工况干涉条纹弯曲畸变问题,基于长波红外差分干涉仪光机系统进行了干涉条纹畸变影响因素分析,结合光-机-热... 详细信息

长波红外差分干涉仪在低温工况下会因光学元件受到非均匀应力作用产生干涉条纹的畸变,从而降低干涉仪系统性能。本文为解决低温工况干涉条纹弯曲畸变问题,基于长波红外差分干涉仪光机系统进行了干涉条纹畸变影响因素分析,结合光-机-热耦合分析方法,对干涉仪系统低温工作状态进行仿真。随后设计了针对影响条纹畸变的关键元件——光栅元件的低温微应力动态稳定支撑安装结构,结构优化后的光栅表面面形均方根(Root Mean Square,RMS)值为3.89×10^(-2) nm,面形峰谷值(Peak to Valley,PV)值为2.21×10^(-1) nm,分别较优化前初始系统的分析结果减小了5个数量级,系统仿真干涉条纹畸变小于1个探测器像元。全系统低温验证试验表明,优化结构可有效抑制干涉条纹畸变,畸变量小于2个探测器像元,试验与仿真计算结果一致性较好,验证了优化分析方法的有效性。该优化方案对提升反射式光学系统结构低温稳定性,提高系统工作能力有较大意义和价值。

关键词：微应力装夹干涉条纹畸变低温光机结构优化光-机-热耦合面形拟合

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鄱阳湖越冬雁类时空分布特征及热点区域识别

湖泊科学 2024年第3期36卷 836-845页

作者：王晨溪夏少霞余定坤于秀波龚磊强中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 江西省鄱阳湖国家级自然保护区管理局南昌330038 中国科学院大学北京100049

鄱阳湖是东亚—澳大利西亚迁徙路线上重要的水鸟越冬栖息地,雁类是迁徙路线上的优势种群。然而,近年来迁徙路线上的雁类种群数量有所下降,识别越冬地雁类时空分布特征,确定分布热点区域是科学、精准保护的前提。本研究利用2018—2021年... 详细信息

鄱阳湖是东亚—澳大利西亚迁徙路线上重要的水鸟越冬栖息地,雁类是迁徙路线上的优势种群。然而,近年来迁徙路线上的雁类种群数量有所下降,识别越冬地雁类时空分布特征,确定分布热点区域是科学、精准保护的前提。本研究利用2018—2021年越冬期在鄱阳湖区域开展的共58次水鸟调查数据,提取了基于时间序列的白额雁(Anser albifrons)、豆雁(Anserfabalis)、鸿雁(Anser cygnoid)的分布数据,分析了3种雁类在越冬地的种群动态、时间和空间分布动态,评估了鄱阳湖各子湖的重要性,确定了雁类分布热点区域。研究结果表明,3种雁类在越冬地的种群数量表现出一定的年际波动,雁类种群总数量维持在27.9万~44.8万只;不同雁类迁徙的时间节律存在差异,本次地面调查数据显示白额雁、豆雁、鸿雁分别是在10月初至11月初、11月中旬、12月中旬到达鄱阳湖,其中鸿雁到达最晚;高峰期集中在11月底至次年2月初,持续时间约为100天;3种雁类分别在2月中旬、2月底和3月中旬开始迁离鄱阳湖。3种雁类空间分布范围有所差异,豆雁分布范围最广,白额雁分布相对集中,高峰期雁类的分布范围最大,对子湖的利用强度也最大。从空间分布特征来看,大湖池和大汊湖重要性最高,鄱阳湖保护区是雁类利用强度最高的区域,其次是都昌保护区。此外,雁类,特别是鸿雁,对保护区以外的子湖利用强度也较高。本研究对精准刻画鄱阳湖越冬雁类时空分布范围、针对性地开展栖息地保护和修复、加强子湖保护和管理具有重要意义。

关键词：鄱阳湖越冬雁类时空分布重要性评估热点区域

藏南拆离系活动与淡色花岗岩就位——以希夏邦马峰地区为例

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岩石学报 2024年第5期40卷 1461-1474页

作者：褚杨郭宜琳刘谭杰刘小驰胡方泱雷宜阳林伟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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 矿产资源研究院重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良... 详细信息

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良好的稀有金属成矿潜力,因此,研究藏南拆离系的活动历史和淡色花岗岩的就位过程,对理解拆离断层变形和演化过程、熔体-断层相互作用和成矿有着重要的启示意义。针对该问题,本文选择喜马拉雅造山带中段希夏邦马峰附近的两条经典剖面——吉隆和聂拉木,开展系统的构造地质学研究,就藏南拆离系的演化过程和淡色花岗岩的同构造迁移-就位机制进行初步探讨。研究表明,吉隆地区的拆离断层厚度数十米到上百米,影响范围小,下盘吉隆岩体和高喜马拉雅的向北拆离变形较弱;聂拉木拆离断层为藏南拆离系深部构造层次,拆离断层厚度达数千米,强烈的构造变形导致肉切村群和高喜马拉雅顶部发生强烈的糜棱岩化,韧性剪切后的淡色花岗岩以平行拆离断层的岩席或岩脉产出;由此,我们认为吉隆和聂拉木的拆离断层分别代表了藏南拆离系的不同构造层次,受控于后期不均一的构造隆升剥露过程,进而可以解释两个地区不同的构造特征。综合前人的研究工作,我们提出藏南拆离系内部拆离断层活动存在逐渐向上迁移现象,而淡色花岗岩的侵位对该过程有着重要的促进作用。早期藏南拆离系的主拆离断层层次较深,控制了淡色花岗岩的顺层迁移和就位;而晚期熔体向更浅层次的运移,也促使藏南拆离系的主拆离断层也向上部迁移。

关键词：藏南拆离系淡色花岗岩喜马拉雅构造变形岩浆侵位断层迁移

祁连山草地生态系统优势物种生长季的生态化学计量特征

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草地学报 2024年第6期32卷 1810-1818页

作者：张婷朱晓鹏徐海燕吴晓东刘桂民甘子鹏毛楠李莉莎薛守业康国慧殊秋丽陈卓兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈国家重点实验室青藏高原冰冻圈观测研究站甘肃兰州730000 中国农业大学北京100193

植物生态化学计量是许多过程模型的重要参数,为了解高海拔地区优势物种的生态化学计量特征及其与土壤养分的关系,本文测定祁连山高寒草地生态系统5种优势物种叶片和根系的生态化学计量,分析了其与根际土壤养分的关系。结果表明:随着生... 详细信息

植物生态化学计量是许多过程模型的重要参数,为了解高海拔地区优势物种的生态化学计量特征及其与土壤养分的关系,本文测定祁连山高寒草地生态系统5种优势物种叶片和根系的生态化学计量,分析了其与根际土壤养分的关系。结果表明:随着生长季推移,优势物种叶片总有机碳(Total organic carbon, TOC)含量相对稳定,全氮(Total nitrogen, TN)含量下降,而C∶N和C∶P则增加;大部分物候期下,青藏大戟(Euphorbia altotibetica Paulsen)的TN和全磷(Total phosphorus, TP)含量高于其他优势物种,且C∶N和C∶P低于其他优势物种,而垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的TN含量低于其他优势物种,且N∶P和C∶P高于其他优势物种;祁连山地区植物生态化学计量受到土壤化学计量的影响,植物生长主要受到N元素的限制。研究结果为相关植被模型和陆面过程模型的参数化提供了重要的基础数据。

关键词：草地生态系统生态化学计量优势物种生长季植物器官

东昆仑大格勒地区富铌橄榄岩矿物学、地球化学及Sr-Nd同位素特征

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大地构造与成矿学 2024年第1期48卷 114-124页

作者：李积清王涛王秉璋李五福王泰山薛万文李玉龙李青金婷婷袁博武青海省地质调查院青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室青海西宁810012

东昆仑大格勒地区碳酸岩-碱性杂岩富铌稀土矿化的发现,对青海省优质稀有稀土矿产的勘查及综合研究具有重要启示。本文以大格勒杂岩体中蛇纹石化富铌橄榄岩为研究对象,开展了矿物学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素研究。矿物学分析显示,富... 详细信息

东昆仑大格勒地区碳酸岩-碱性杂岩富铌稀土矿化的发现,对青海省优质稀有稀土矿产的勘查及综合研究具有重要启示。本文以大格勒杂岩体中蛇纹石化富铌橄榄岩为研究对象,开展了矿物学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素研究。矿物学分析显示,富铌橄榄岩中铌矿物主要为铌易解石(Nb_(2)O_(5)=50.33%~52.50%)、铌钙矿(Nb_(2)O_(5)=48.20%~50.27%)、褐铈铌矿(Nb_(2)O_(5)=42.80%~43.45%)、Stefanweissite矿(Nb_(2)O_(5)=33.14%~34.78%),次为钛铁矿(Nb_(2)O_(5)=3.45%~4.89%)。样品具低SiO_(2)(20.16%~29.20%)和K_(2)O+Na_(2)O(0.02%~2.47%)含量,高Mg O(22.88%~27.69%)含量和Mg^(#)值(74~82),稀土元素总量较高(∑REE=772~1807μg/g),稀土元素配分模式强烈富集LREE、亏损HREE,Eu异常不明显(δEu=0.87~1.17)。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,样品富集Nb、Ta、Th、U、Sr、Pb,Nb含量高,为981~1753μg/g,平均1378μg/g,可能与晚阶段碳酸岩侵入流体交代作用有关。样品的(87Sr/86Sr)i值为0.70378~0.70396,ε_(Nd)(t)值为-0.49~0.31,岩浆源区可能为EMⅠ型地幔端元。综合区域构造背景,大格勒岩体中富铌橄榄岩的形成可能与该地区拉张环境下岩石圈的强烈伸展和软流圈地幔的上涌相关。

关键词：富铌橄榄岩矿物化学地球化学 Sr-Nd同位素大格勒