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铁还原细菌矿化产物及其对铁建造沉积的指示意义

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岩石学报 2024年第4期40卷 1299-1310页

作者：韩晓华潘永信中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

铁还原细菌是微生物诱导矿化的典范之一,它可以利用有机质或氢气作为电子供体还原三价铁,并在细胞外矿化形成多种含铁矿物,比如磁铁矿、菱铁矿、蓝铁矿和绿锈等矿物,从而广泛参与自然界中铁元素的生物地球化学循环过程。本文主要介绍铁... 详细信息

铁还原细菌是微生物诱导矿化的典范之一,它可以利用有机质或氢气作为电子供体还原三价铁,并在细胞外矿化形成多种含铁矿物,比如磁铁矿、菱铁矿、蓝铁矿和绿锈等矿物,从而广泛参与自然界中铁元素的生物地球化学循环过程。本文主要介绍铁还原细菌矿化产物的矿物特征、形成条件和影响因素。此外,通过实验室内建立严格厌氧的环境体系,以与微量元素共沉淀的水合氧化铁为底物,本研究分别利用Feap2+和铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4合成非生物成因和生物成因的磁铁矿,结果发现微量元素的存在会改变磁铁矿的形貌和粒径。结合前人提出的微生物可能参与铁建造沉积的过程,本文评估了微量元素作为识别矿物成因指标的有效性,探讨铁还原细菌矿化产物对铁建造沉积的潜在贡献。

关键词：铁还原细菌铁建造磁铁矿菱铁矿微量元素

2018年日本北海道M_(W)6.6地震震源动力学破裂过程

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2972-2989页

作者：谢张迪于湘伟章文波中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

2018年9月5日日本北海道东胆振地区发生了M_(W)6.6地震,震源深度37 km,超过了地壳与上地幔脆韧性边界的深度,且在地表产生了较强的破坏.为研究北海道地震震源区发震构造及产生强地面运动的物理机制,本文基于此次地震的震源运动学模型,... 详细信息

2018年9月5日日本北海道东胆振地区发生了M_(W)6.6地震,震源深度37 km,超过了地壳与上地幔脆韧性边界的深度,且在地表产生了较强的破坏.为研究北海道地震震源区发震构造及产生强地面运动的物理机制,本文基于此次地震的震源运动学模型,针对其震源动力学模型开展了研究,尝试反演了动力学破裂过程.首先,由北海道地震运动学模型分析计算了断层面上的剪切应力,确定其破裂过程基本上是遵循滑动弱化摩擦准则,并由此获得初始模型的震源动力学参数,然后通过试错法反演了这次地震的震源动力学破裂过程.研究结果显示,北海道地震动力学破裂为自破裂起始处以走滑为主,先NE后SW,最终向断层面上倾方向传播,并在断层几何的弯折处产生逆冲破裂.在逆冲破裂的位置,滑动速率和滑动量达到最大值,结合运动学和动力学反演结果分析,推断该区域为强运动生成区,在地面产生的高频地震动是该中等、较深震源地震破坏性较强的主因.

关键词： 2018年北海道地震摩擦准则动力学破裂谱元法

福建沿海地区地热异常热源成因的地球物理分析

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地学前缘 2024年第3期31卷 392-401页

作者：张健何雨蓓范艳霞中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

福建沿海地区是我国东南丘陵沿海地带重要的地热异常区,其成因机制、热源构成一直是我国地热学界关注的重要课题。本文利用热、震、磁、重资料分析了该区地热异常的成因及热量来源。结果表明:福建沿海地区剪切波“低速走廊”与政和—大... 详细信息

福建沿海地区是我国东南丘陵沿海地带重要的地热异常区,其成因机制、热源构成一直是我国地热学界关注的重要课题。本文利用热、震、磁、重资料分析了该区地热异常的成因及热量来源。结果表明:福建沿海地区剪切波“低速走廊”与政和—大埔断裂带和滨海断裂带在深部形成的铲形逆冲断层相关,其东端向下至环太平洋地热带高温热源区,西端向上至漳州、福州地表地热异常区。居里面至莫霍面之间,地温增温平缓,不具备形成现代侵入岩体异常热源的条件。花岗岩放射性生热是地表热异常的重要组成部分,放射性元素热源深度小于5 km,地下水沿导热构造“汲取”围岩放射性生热量,向热田中心汇集形成高温区。我们认为:福建沿海地热异常区的热能由深、浅两种来源组成,深部热能来源于环太平洋高温岩浆,浅部热能来源于花岗岩放射性元素生热。深部热源的热量顺铲形逆冲断层向上传输到地表,浅部热源的热量由地下水汇集到地热田中心。

关键词：福建沿海地区地热异常成因地球物理分析铲形逆冲断层放射性生热率

华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

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地球物理学报 2024年第1期67卷 225-240页

作者：李嘉皓刘平高显丽中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新... 详细信息

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

关键词：泥河湾盆地磁性地层学泥河湾动物群铺路动物群晚上新世

分形模型与一般性物种多度分布关系的检验解析:以贝类和昆虫群落为例

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生物多样性 2024年第4期32卷 66-75页

作者：徐伟强苏强中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

群落物种多度分布(species abundance distribution,SAD)是描述自然界生物群落中各物种间个体数量关系的定量方法,也是群落物种多样性的一项主要研究内容。目前,已提出了40余种SAD理论模型,但该如何解读群落物种多样性,学界内却很难达... 详细信息

群落物种多度分布(species abundance distribution,SAD)是描述自然界生物群落中各物种间个体数量关系的定量方法,也是群落物种多样性的一项主要研究内容。目前,已提出了40余种SAD理论模型,但该如何解读群落物种多样性,学界内却很难达成一致。研究表明,各类生物群落通常由极少的优势种和大量的稀有种组成。先前有研究运用SAD分形模型对近两万个群落样本的统计分析发现,自然群落SAD最容易观测到的分布特征是1:1/2:1/3……,并据此提出了SAD的一般性分布关系。虽然后续研究对该项研究进行过验证,但对一般性分布关系和分形模型的探讨尚不够充分,特别是对其内在机制的解读,还要依靠更多学者提供想法,找出问题,逐步完善,并最终形成共识。本文选取大西洋深海双壳类群落和全球农作物授粉昆虫群落为例,基于拟合优度R2和分形参数p的统计分析(包括平均值、中值和频数分布),对分形模型和一般性分布关系两方面内容进行了更为详细的检验和研究。结果表明:(1)分形模型对两类群落均有较好的拟合效果,平均近70%样本(具体分别为85.5%和67.8%)的R^(2)>0.8;(2)两组群落最常见的SAD都是1:1/2:1/3……,这说明一般性分布关系可以得到包括深海贝类与授粉昆虫在内的多种生物群落的支持,具有较强的普遍性意义。本研究拟通过分形模型和一般性分布关系的验证,为学界提供值得思考和讨论的学术议题(如一般性分布关系的内在机制可能是什么),为开拓群落物种多样性研究的新领域找到较为新颖的切入点。

关键词：物种多样性物种多度分布分形理论分形模型多样性指数

火星全大气模式与沙尘活动模拟研究:回顾与展望

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科学通报 2024年第8期69卷 1058-1067页

作者：周旭魏勇吴兆朋任志鹏谭宁范斯腾何飞戎昭金闫丽梅王誉棋范开高佳维中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候... 详细信息

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候与天气变化,也对火星表面探测器可造成巨大安全威胁.对沙尘活动及其影响完善的模拟是目前全大气模式开发与研究工作中的重点之一.本文回顾了火星全大气模式的发展历程,概述了其构建方法,总结了相关科研成果,多角度论述了自主发展火星全大气模式的重要科研与工程价值,建议以火星沙尘活动为重点研究方向,牵引我国火星全大气模式的自主研发.模式的开发与应用涉及行星科学、空间科学、大气科学、计算机科学多领域协同合作.其开发过程势必带动我国行星科学全面发展,为相关研究领域积累经验、储备人才.

关键词：火星全大气模式数值模拟火星沙尘暴火星多圈层耦合

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火星峡谷网研究的现状、问题与展望

地球科学 2024年第1期49卷 359-374页

作者：史语桐杨勇赵健楠黄俊肖龙中国地质大学地球科学学院行星科学研究所湖北武汉430074

广泛分布于火星表面的谷网地貌作为火星地质环境演变的记录者,对认识火星地质历史时期的环境变化、了解火星古气候与宜居性具有重要意义.随着中国火星探测计划的开展,详细了解火星谷网的研究进展尤为重要.对火星谷网地貌的探测历史、形... 详细信息

广泛分布于火星表面的谷网地貌作为火星地质环境演变的记录者,对认识火星地质历史时期的环境变化、了解火星古气候与宜居性具有重要意义.随着中国火星探测计划的开展,详细了解火星谷网的研究进展尤为重要.对火星谷网地貌的探测历史、形貌分类、时空分布、成因假说等方面的研究进展进行了总结,在此基础上提出了当前火星谷网研究中存在的主要问题与争议,并认为未来可着重在谷网侵蚀沉积物的识别分析、谷网对古气候重建所提供的地质学证据与理论模型预测结果的协调、以及火星与地球谷网的类比等方面开展研究.

关键词：火星峡谷网水源古气候流水活动行星地质

新疆阿尔泰将军山天河石花岗岩的岩石成因及其对铷成矿的制约

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岩石学报 2024年第3期40卷 907-926页

作者：佘贵民刘堃周晋捷吕正航张辉中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压实验室贵阳550081 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

新疆阿尔泰盛产稀有金属伟晶岩,但缺乏数量上相当的高分异花岗岩。将军山天河石花岗岩是阿尔泰目前发现的唯一富Rb花岗岩,但其岩石成因、Rb的赋存状态及其与周边伟晶岩的关系尚不清楚,从而制约了对Rb富集机理和成矿潜力的认识。据此,本... 详细信息

新疆阿尔泰盛产稀有金属伟晶岩,但缺乏数量上相当的高分异花岗岩。将军山天河石花岗岩是阿尔泰目前发现的唯一富Rb花岗岩,但其岩石成因、Rb的赋存状态及其与周边伟晶岩的关系尚不清楚,从而制约了对Rb富集机理和成矿潜力的认识。据此,本文对将军山天河石花岗岩和伟晶岩开展了全岩组成、年代学、同位素和矿物学研究。结果显示,阿尔泰将军山天河石花岗岩为高分异的A型花岗岩,独居石U-Pb年龄为276.9±2.7Ma,表明形成于早二叠世。独居石Nd同位素组成(ε_(Nd)(t)为+4.15~+6.05,二阶段模式年龄t DM2为548~708Ma)显示亏损的源区特征,表明源自新生地壳或有幔源物质的参与。天河石花岗岩与周边的天河石伟晶岩具有空间、时间和成分上的联系,表明二者具有分异演化上的成因关系。将军山天河石花岗岩类型以及天河石伟晶岩矿物组合指示伟晶岩属于NYF族(富Nb、Y、F)。天河石花岗岩与伟晶岩都显示出Rb的矿化,矿石矿物主要为天河石和多硅白云母。从花岗岩到伟晶岩,天河石和云母中的Rb逐步富集。岩浆高度分异是天河石花岗岩Rb富集的主要机制,但新生地壳物源或幔源物质的加入从源区上限制了Rb的矿化程度。除天河石花岗岩以外,阿尔泰未来的Rb资源勘查应同时关注稀有金属伟晶岩中的钾长石和云母类矿物。

关键词：天河石花岗岩伟晶岩岩石成因阿尔泰

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西藏中拉萨地块门巴二长花岗岩年代学、岩石地球化学特征及地质意义

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岩石矿物学杂志 2024年

作者：解鸿儒郎兴海邓煜霖何青李宸王兆帅吴伟哲王涌滔成都理工大学地球与行星科学科学学院

在西藏中拉萨地块中-西部发育着一系列早白垩世A型花岗岩，但目前在东段尚未发现相关的A型花岗岩，制约了对中拉萨地块深部动力学的认识。本文基于详实的野外地质调查，对门巴地区的二长花岗岩开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、锆石Hf同... 详细信息

在西藏中拉萨地块中-西部发育着一系列早白垩世A型花岗岩，但目前在东段尚未发现相关的A型花岗岩，制约了对中拉萨地块深部动力学的认识。本文基于详实的野外地质调查，对门巴地区的二长花岗岩开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素地球化学和全岩地球化学研究。通过LA-ICP-MS定年测得的该二长花岗岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄为120.9±0.8 Ma，表明门巴二长花岗岩形成于早白垩世。门巴二长花岗岩具有较高含量的SiO2（69.69%～75.81%，平均73.84%），较高的总碱(Na2O+K2O)含量（8.22%～9.34%，平均8.92%），中等含量的Al2O3（12.77%～15.60%，平均13.74%），较低含量的MgO（0.01%～0.12%，平均0.05%），A/CNK的值为1.08～1.22，A/NK的值为1.12～1.27，表明门巴二长花岗岩为过铝质的高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石。门巴二长花岗岩相对富集Zr、Hf、Ce、Y等微量元素，相对亏损Ba、Ti、Sr、P等微量元素，强烈的负Eu异常（δEu=0.04～0.11，平均0.07），具有较高的10000Ga/Al值（1.99～4.17，平均3.06）、FeOT/MgO值（18.45～69.96，平均47.05）、Y/Nb值（1.07～2.42，平均1.77）、Rb/Nb值（6.70～12.16，平均9.83）以及向右缓倾的“V”型稀土元素配分曲线，表明门巴二长花岗岩为形成于后碰撞伸展环境中的A2型花岗岩。另外，由负到正的εHf（t）值（-2.7～+2.6）、相对古老的锆石Hf地壳模式年龄(TDM2=1 352.8～1 016.8 Ma)以及与地壳接近的Nb/Ta值，指示门巴二长花岗岩起源于古老下地壳并混有少量地幔物质。结合前人研究成果，本文认为门巴二长花岗岩形成于早白垩世拉萨地块和羌塘地块的碰撞造山背景，其成因为俯冲板片发生断离导致软流圈物质上涌并诱发了地壳部分熔融，起源于地壳部分熔融并有少量地幔物质加入的岩浆经历了以钾长石为主的分离结晶作用。

关键词：西藏中拉萨地块门巴地区 A型花岗岩后碰撞