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南秦岭早古生代碱性岩地球化学特征及其成因机制:研究进展与展望

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地质学报 2024年第3期98卷 799-828页

作者：赖绍聪杨航张方毅大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069 中国科学院海洋研究所深海研究中心山东青岛266071

南秦岭地区在早古生代经历了大规模且持续性的碱性岩浆活动,其丰富的碱性岩石记录为探索深部地幔物质组成、壳内岩浆演化过程以及地球动力学演化机制提供了珍贵的地质载体。文章基于团队近期对于区域上典型碱性岩的地球化学分析结果和... 详细信息

南秦岭地区在早古生代经历了大规模且持续性的碱性岩浆活动,其丰富的碱性岩石记录为探索深部地幔物质组成、壳内岩浆演化过程以及地球动力学演化机制提供了珍贵的地质载体。文章基于团队近期对于区域上典型碱性岩的地球化学分析结果和成因机制探讨,旨在对南秦岭早古生代碱性岩浆的源区和演化过程进行全面地约束。南秦岭早古生代碱性岩石类型主要包括一套成分从碱性玄武质向粗面质变化,呈双峰式分布的碱性火山-侵入岩组合,以及少量与碱性硅酸岩(角闪辉石岩、正长岩)-碳酸岩共生杂岩体。岩相学、年代学和地球化学证据显示这些碱性岩具有相同的地幔源区,其中演化程度较低的镁铁质端元记录了南秦岭早古生代交代岩石圈地幔的部分熔融事件,交代介质主要为硅酸盐熔体。演化程度较高的碱性岩端元(粗面-正长岩、碳酸岩)来源于初始镁铁质组分的岩浆分异过程,其中粗面-正长岩类主要受到以长石和单斜辉石为主的分离结晶作用控制。中生代热液交代过程主要记录在北大巴山东部和武当地块西南缘的早古生代碱性岩体中,热液交代作用促进了碳酸岩杂岩体中稀土元素的富集成矿。副矿物年代学和独居石Nd同位素特征反映了热液可能形成于岩体本身的再活化事件,晚三叠世秦岭地区的造山运动可能对此过程具有促进作用。

关键词：早古生代南秦岭碱性岩浆事件源区性质岩浆分异

金属稳定同位素示踪关键金属的运移和超常富集

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地质学报 2024年第5期98卷 1550-1572页

作者：胡霞邓庚辛陈栩琦盛佳儒黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等... 详细信息

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆-热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。

关键词：金属稳定同位素关键金属超常富集岩浆-热液作用同位素示踪

南海北部水合物区HD109站位沉积物及孔隙水特征对甲烷渗漏的响应:来自元素和钡同位素的记录

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地质学报 2024年第9期98卷 2607-2618页

作者：朱碧艾鑫宇葛璐杨涛河海大学地球科学与工程学院地球关键带研究所江苏南京211106 南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室江苏南京210023

甲烷渗漏活动及甲烷厌氧氧化作用(AOM)不仅导致特定自生矿物的形成,更会引起沉积物-孔隙水体系中元素和同位素组成的变化。本研究对南海北部水合物赋存区HD109站位开展了沉积物-孔隙水的Ba同位素及微量元素特征研究,综合分析了沉积物-... 详细信息

甲烷渗漏活动及甲烷厌氧氧化作用(AOM)不仅导致特定自生矿物的形成,更会引起沉积物-孔隙水体系中元素和同位素组成的变化。本研究对南海北部水合物赋存区HD109站位开展了沉积物-孔隙水的Ba同位素及微量元素特征研究,综合分析了沉积物-孔隙水的氧化还原敏感元素(Mo、U)、Ba及Ba同位素特征对古今硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)及甲烷渗漏事件的指示。HD109站位孔隙水元素变化特征显示了清晰的地球化学分带,由上至下包括Fe-Mn还原带、硫酸盐还原带和硫酸盐-甲烷过渡带。沉积物Ba元素特征显示现今SMTZ上方有较为明显的钡峰(Ba/Al高值)发育,沉积物浅部Mo、U富集层位及相邻层位Ba/Al值特征综合指示了浅部古钡峰及古SMTZ的存在,代表沉积历史上甲烷渗漏通量较高事件。孔隙水δ^(138/134)Ba值普遍高于海洋颗粒钡及碎屑钡的δ^(138/134)Ba值,反映了沉积物中成岩重晶石溶解的贡献,其中,现代钡峰附近孔隙水具有明显的δ^(138/134)Ba峰值,显示孔隙水δ^(138/134)Ba对自生重晶石沉淀过程有较显著的响应。

关键词：甲烷渗漏 Ba同位素硫酸盐-甲烷转换带南海北部

伟晶岩中不同副矿物U-Pb同位素定年和示踪的问题与应用

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地质学报 2024年第5期98卷 1573-1599页

作者：蒋少涌张浩翔刘思祺李雯恬尹燕梁车玉滢苏慧敏中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室资源学院紧缺战略矿产资源协同创新中心湖北武汉430074

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U-Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟... 详细信息

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U-Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟晶岩中常用的适合于U-Pb同位素定年的副矿物有锆石、铌钽铁矿、独居石、锡石、榍石、褐帘石、磷钇矿和磷灰石等。由于封闭温度、矿物学特性和不同性质流体中元素行为的差异,伟晶岩中不同副矿物的U-Pb系统常表现出复杂的年龄谱系,可能记录了伟晶岩中潜在的后期地质过程,如:自交代、后期变质与流体改造等。因此,基于前期光学显微镜、扫描电镜、冷阴极发光、激光拉曼光谱分析等矿物微观结构研究,对不同期次或世代的副矿物进行原位微区U-Pb定年及主微量元素和同位素地球化学分析,对于全面认知多期地质事件和伟晶岩成岩成矿过程演化历史,进而更准确地构建其构造-岩浆-热液-成矿作用时空框架具有重要的科学意义。

关键词：伟晶岩副矿物 U-Pb同位素定年地球化学示踪

南海陆缘伸展破裂过程中的构造迁移和盆地演化

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地质学报 2024年第4期98卷 1101-1113页

作者：罗盼任建业雷超中石化石油物探技术研究院有限公司江苏南京210013 中国地质大学(武汉)海洋学院海洋地质资源湖北省重点实验室湖北武汉430074 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室湖北武汉430074

为了阐明南海由陆向洋的过渡带内构造活动的时间空间迁移过程,本文以两条跨南海东部共轭被动陆缘和南海西南部共轭陆缘的两条长剖面为基础,进行精细的构造解释和分析,在南海洋陆转换带内确定了出Tb、SD、PD和Bi四个一级层序界面,并以... 详细信息

为了阐明南海由陆向洋的过渡带内构造活动的时间空间迁移过程,本文以两条跨南海东部共轭被动陆缘和南海西南部共轭陆缘的两条长剖面为基础,进行精细的构造解释和分析,在南海洋陆转换带内确定了出Tb、SD、PD和Bi四个一级层序界面,并以这4个一层序界面为界,将南海陆缘划分为:早期断陷盆地(Tb—SD)、晚期拆离盆地(SD—PD)和断坳转换盆地(PD—Bi)。通过对同一剖面不同构造单元带内同构造地层的分析,发现构造活动时代由陆向洋逐渐变年轻;通过对比不同剖面同一构造单元带内的同构造地层发现,构造活动时代沿着海底扩张迁移的方向逐渐变年轻。因此,在南海扩张期间,岩石圈的伸展变形不仅表现为向洋方向的迁移,同时表现为向海底扩张方向的迁移。

关键词：洋陆转换带拆离盆地同构造地层构造迁移

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

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地质学报 2024年第4期98卷 1211-1228页

作者：余文强杨田蔡来星李晓芳何青油气藏地质及开发工程全国重点实验室(成都理工大学) 沉积地质研究院四川成都610059

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区... 详细信息

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K_(2)O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。

关键词：川中地区中侏罗世中晚期沙溪庙组古环境古气候

福建海坛岛海岸沙地风蚀坑形态动力学与形态演化特征

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地理研究 2024年第1期43卷 255-271页

作者：张绍云董玉祥哈斯额尔敦黄德全西南林业大学地理与生态旅游学院昆明650224 中山大学地理科学与规划学院/广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室广州510275 广州新华学院资源与城乡规划学院广州510520 北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京100875

风蚀坑作为一种沙地负地貌形态一直是风沙地貌学关注的焦点,对风蚀坑的研究有利于更好理解其形成演化及其动力机制。选择海岸风蚀坑发育具有典型代表性的海坛岛沿岸沙丘区,以碟形、半碗形、槽形风蚀坑为研究对象,利用RTK GPS技术及二维... 详细信息

风蚀坑作为一种沙地负地貌形态一直是风沙地貌学关注的焦点,对风蚀坑的研究有利于更好理解其形成演化及其动力机制。选择海岸风蚀坑发育具有典型代表性的海坛岛沿岸沙丘区,以碟形、半碗形、槽形风蚀坑为研究对象,利用RTK GPS技术及二维超声风速仪对风蚀坑形态重复测量与气流观测,采用“空代时”方法探讨了风蚀坑演化模式及其形态与气流反馈机制。结果表明:①碟形风蚀坑形态沿盛行风向向侵蚀盆后部扩大加深并形成陡坎,入口则沿盛行风向呈后退趋势;半碗形风蚀坑形态沿盛行风向扩展并突入侵蚀壁形成破口,不断扩大加深;槽形风蚀坑侵蚀盆沿盛行风向向积沙区扩展且东侧壁形成分叉并逐渐向后部延伸。②来流风向与风蚀坑形态影响坑体内气流场分布,而坑体内部不同部位流速差异则促使不同部位发生侵蚀或堆积。③风蚀坑演化模式为沙斑或缺口的产生→碟形风蚀坑→半碗形风蚀坑→槽形风蚀坑扩大并消亡四个阶段,地表植被在整个演化过程中起关键作用。其中,受形态与深度限制促使半碗形风蚀坑向槽形风蚀坑转变,槽形风蚀坑则不断扩大形成分叉逐渐走向消亡。

关键词：风蚀坑形态变化地表气流形态动力反馈演化

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西藏波密地区深部密度结构与地震活动的关系

地质学报 2024年第10期98卷 3047-3061页

作者：范鹏啸于常青王瑞雪曾祥芝李卫强张玥雷晨露昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650000 中国地质科学院地质研究所北京100037 江苏东海大陆深壳活动国家野外科学观测研究站江苏连云港222000 延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心陕西延安716000

西藏波密地区位于南迦巴瓦构造结东北部,是研究喜马拉雅东构造结演化的关键地区。本文首次获得波密地区1:20万布格重力数据,并利用小波变换多尺度分解方法、刻痕分析方法和重力三维反演方法,获得了不同尺度的重力异常、断层分布和密度... 详细信息

西藏波密地区位于南迦巴瓦构造结东北部,是研究喜马拉雅东构造结演化的关键地区。本文首次获得波密地区1:20万布格重力数据,并利用小波变换多尺度分解方法、刻痕分析方法和重力三维反演方法,获得了不同尺度的重力异常、断层分布和密度结构。结果分析表明,波密地区整体地壳密度变化明显,与断裂分布密切相关。同时结合区域地质资料,在波密地区推断了20条断裂,发现了4处较大的横向密度不均匀带,并推断了贯穿研究区的嘉黎断裂带的产状。在此基础上利用该地区地震及余震活动记录,本文分析了深部密度结构与地震的关系。通过对研究区的断裂构造、地震活动与重力异常的密度横向变化可知,该地区地震活动、断裂带与岩石密度扰动的横向不均匀性密切相关,地震主要位于密度差异带整体的垂向的高密度区域。最后讨论了深部密度结构对波密地区大型工程建设的潜在影响。

关键词：南迦巴瓦构造结嘉黎断裂大型工程建设深部密度结构地震活动

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合成金刚石的晶体形态对天然金刚石的启示

地质学报 2024年第6期98卷 1743-1756页

作者：鲁智云杨经绥连东洋吴魏伟杨彧曹楚奇蔡鹏捷浙江大学地球科学学院浙江杭州310058 南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室江苏南京210023 中国地质科学院地质研究所北京100037

作为深部地球研究的“信使”,不同类型天然金刚石的形成温度、压力及环境介质条件一直是地球科学中的重要内容。天然金刚石原石呈现出多种多样的晶型和表面形貌特征是其结晶过程、介质环境和运移过程的最直接记录。伴随着金刚石高温高... 详细信息

作为深部地球研究的“信使”,不同类型天然金刚石的形成温度、压力及环境介质条件一直是地球科学中的重要内容。天然金刚石原石呈现出多种多样的晶型和表面形貌特征是其结晶过程、介质环境和运移过程的最直接记录。伴随着金刚石高温高压合成技术的发展以及合成金刚石的规模化工业生产应用,前人对合成金刚石的晶型及表面形貌特征进行了大量的描述并详细探讨了温度、压力及组分差异对晶体形态的影响。本文对不同条件下的合成金刚石与不同类型天然金刚石的晶型特征、表面形貌特征进行了详细的对比分析,旨在将高温高压实验中明确的生长条件及晶体生长规律应用于天然金刚石形成条件的研究中,并进一步为金刚石晶体形态反映出的地质环境特征、地幔流体/熔体组成和动力学条件的研究提供约束。

关键词：金刚石高温高压实验晶型表面形貌温度压力