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岩浆热液流体组成与金属成矿

中国科学:地球科学 2025年第1期 207-226页

作者：舒启海邓军中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学深时数字地球前沿科学中心

岩浆热液矿床是众多大宗金属、贵金属和稀有金属的重要来源,是国际学术界和工业界关注的焦点.然而,这类矿床成矿金属的富集作用主要发生在母岩浆源区、岩浆演化阶段还是出溶后的流体过程仍存在争议.流体从岩浆中出溶后、矿化发生前的早... 详细信息

岩浆热液矿床是众多大宗金属、贵金属和稀有金属的重要来源,是国际学术界和工业界关注的焦点.然而,这类矿床成矿金属的富集作用主要发生在母岩浆源区、岩浆演化阶段还是出溶后的流体过程仍存在争议.流体从岩浆中出溶后、矿化发生前的早期高温阶段热液矿物所捕获的流体包裹体记录了接近初始流体组成的信息,可用以探讨流体从岩浆中出溶前是否已经发生显著富集作用这一关键科学问题.对文献中已报道的全球岩浆热液流体成分综合分析表明:金属Cu、Sn和W在其对应的成矿流体中含量显著偏高,反映了流体出溶前的岩浆中已经发生了金属富集,而该富集过程可能是岩浆源区预富集和岩浆演化再富集共同作用的结果;金属Mo在其成矿流体和不成Mo矿流体中含量无显著差异,表明其在流体出溶前的岩浆源区和岩浆演化阶段均未发生显著富集,而控制Mo成矿的关键在于母岩浆的体量及流体阶段的矿质汇聚和沉淀效率;金属Zn-Pb和Fe在大多岩浆热液中均具有较高含量,但仅部分发生了有效矿化,体现了热液演化过程对金属选择性成矿的控制作用.不同金属在岩浆热液系统中具有不同的富集-矿化过程和机理,反映了成矿规律的多样性.除岩浆和热液本身的成矿物质组成外,其他因素(包括但不限于岩体形貌、侵位深度、构造通道、围岩属性等)对岩浆热液矿床的形成和规模也起到了重要的控制作用.

关键词：岩浆热液矿床流体包裹体 LA-ICP-MS 金属预富集成矿机理

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中国东北晚更新世真猛犸象的线粒体遗传多样性及其演化历史

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科学通报 2025年第1期 121-133页

作者：杜至诚盛桂莲胡家铭邢凡成王斯人李富强肖博宋世文郑铭旻袁俊霞赖旭龙中国地质大学(武汉)环境学院生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)地球科学学院青冈县古生物化石保护中心大庆博物馆中国地质大学(武汉)逸夫博物馆中国地质大学(武汉)材料与化学学院

真猛犸象(Mammuthus primigenius)是中国北方猛犸象-披毛犀动物群的核心动物,在晚更新世时期广泛分布于欧亚和北美的中高纬度地区,在我国则主要分布在东北一带.针对中国东北地区的真猛犸象材料的基因组层面的研究极为匮乏,导致其分类和... 详细信息

真猛犸象(Mammuthus primigenius)是中国北方猛犸象-披毛犀动物群的核心动物,在晚更新世时期广泛分布于欧亚和北美的中高纬度地区,在我国则主要分布在东北一带.针对中国东北地区的真猛犸象材料的基因组层面的研究极为匮乏,导致其分类和溯源问题不甚明朗.本研究获取到中国东北16个真猛犸象样品的完整或部分线粒体基因组序列,并对样品进行放射性碳同位素测年或分子定年.线粒体基因组系统发育树显示,在晚更新世时期的中国东北地区分布有猛犸象全部已知3个线粒体遗传支系(Clade I、Clade II和Clade III),该时期该地区的猛犸象种群遗传多样性较高.样品年代信息及各地种群的线粒体遗传结构表明, Clade I与Clade II、III的共同祖先在约163万年前的分化对应着草原猛犸象从欧亚到北美的第一次迁徙事件;在Clade I内部,中国东北种群与晚更新世时期第二次迁向北美的种群在61万年前已发生分歧.此外,本研究在中国东北真猛犸象样品中发现Clade II支系个体,表明该支系代表的种群曾广泛分布于东北亚;在末次盛冰期来临前,该种群可能发生了栖居地缩减并在中国东北形成小规模种群.本研究为探究中国东北真猛犸象的系统发育地位、遗传多样性及真猛犸象对晚更新世气候变化的响应提供了分子依据.

关键词：更新世真猛犸象古线粒体基因组中国东北遗传多样性

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基于聚类的重复地震识别方法及应用

地球与行星物理论评（中英文） 2025年第1期56卷 94-101页

作者：黄雅芬李红谊李炎臻葛慧颖张盛中陆内火山与地震教育部重点实验室(中国地质大学(北京)) 北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 中国地质大学(北京)信息网络与数据中心北京100083

重复地震是指不同时期发生在断层同一位置的一组地震,表现为波形和震源机制上的高度相似.重复地震可用来探测断层深部形变、刻画断层行为、评估地震灾害.然而,重复地震的识别条件阈值设置尚没有统一的标准,常用的识别参数存在较大的主观... 详细信息

重复地震是指不同时期发生在断层同一位置的一组地震,表现为波形和震源机制上的高度相似.重复地震可用来探测断层深部形变、刻画断层行为、评估地震灾害.然而,重复地震的识别条件阈值设置尚没有统一的标准,常用的识别参数存在较大的主观性,会导致识别重复地震存在误差.为解决上述问题,本研究利用基于机器学习中的层次聚类算法构建了一个自动高效的重复地震识别方法.首先采用波形并行互相关技术计算地震波形之间的互相关系数,结合S-P到时差方法估算地震震源之间的距离,再利用层次聚类方法将地震聚类,获得重复地震.本文将该方法应用至甘孜—玉树断裂带和东昆仑断裂带地区的地震活动,识别重复地震并估算断层滑动速率.在甘孜—玉树断裂带附近共识别出6组重复地震组,它们均沿甘孜—玉树断裂带走向布展,平均断层滑动速率为7.4 mm/a.东昆仑断裂带附近共识别出3组重复地震组,平均断层滑动速率为6.9 mm/a.沿东昆仑断裂东段,断层滑动速率呈现出速率向东逐渐降低的趋势,显示该区域复杂的动力作用过程.这些结果与野外地质观测和GPS大地测量结果较为一致.基于实际数据测试和验证,结果表明本文发展的基于聚类的识别重复地震方法具有自动、高效、便捷的特性,为准确识别重复地震提供了重要的基础资料,为分析断层活动性提供了重要约束.

关键词：重复地震聚类分析甘孜—玉树断裂带东昆仑断裂带

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密集台阵主动源与被动源联合探测珠三角地壳结构

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地球与行星物理论评（中英文） 2025年第2期56卷 193-200页

作者：魏运浩杨海燕李玮王高春中国地质科学院北京100037 云南大学地球科学学院昆明650091 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 郑州大学生态与环境学院郑州450001

基于密集台阵的远震接收函数探测与人工地震测深使用相同的观测系统、观测仪器,人工地震测深的优势在于构建地壳上地幔精细速度结构模型,密集台阵接收函数成像的优势在于构建地壳几何结构模型,密集台阵主动源与被动源的联合探测方法可... 详细信息

基于密集台阵的远震接收函数探测与人工地震测深使用相同的观测系统、观测仪器,人工地震测深的优势在于构建地壳上地幔精细速度结构模型,密集台阵接收函数成像的优势在于构建地壳几何结构模型,密集台阵主动源与被动源的联合探测方法可以有效地扩展和提升深部探测的成果和认识.本研究使用珠三角地区人工地震测深L1测线的连续数据,开展了被动源远震接收函数成像研究,联合人工地震测深获得的地壳P波速度结构模型,构建了L1测线下方的地壳几何结构模型以及地壳平均波速比分布,揭示了珠三角西岸的地壳结构和断裂带的特征,主要包括:(1)地壳厚度28~30 km,过吴川—四会断裂后向东南方向减薄;(2)地壳平均波速比在测线中部吴川—四会断裂附近为~1.73,两侧小于1.70;(3)中地壳内存在低速构造,横向上被恩平—开平断裂带分隔.基于上述结果认为珠三角地区的地壳经历过明显的减薄作用,偏低的地壳平均波速比和下地壳V_(P)说明主要由下地壳减薄导致,推测吴川—四会断裂和恩平—开平断裂深部向东倾斜,并深切至Moho面,断裂带的形成演化受控于区域岩石圈地幔的热隆作用以及东南向的伸展作用.基于密集台阵的主动源与被动源联合探测方法,能为认识精细的地壳上地幔结构特征提供多参数、多尺度的约束,对刻画界面属性、断裂延伸、流熔体分布等都有重要指示意义,在深部结构探测和矿产资源勘查等领域具有广阔的应用前景.

关键词：人工地震测深短周期密集台阵珠三角地区

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Cu^(2+)污染下农作物叶片特征光谱探究

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 264-271页

作者：张超吴轩杨可明齐钒宇夏天中国地质调查局发展研究中心北京100037 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 全国地质资料馆北京100037 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国资源卫星应用中心北京100094

为探究重金属胁迫下农作物污染响应的敏感叶型及谱段,设计了室外温室环境下的不同铜胁迫梯度玉米花盆试验。以玉米叶片为探究对象,利用仪器测定了出穂期玉米叶片的高光谱反射率数据以及叶片中重金属含量数据,为研究提供了基础数据。从... 详细信息

为探究重金属胁迫下农作物污染响应的敏感叶型及谱段,设计了室外温室环境下的不同铜胁迫梯度玉米花盆试验。以玉米叶片为探究对象,利用仪器测定了出穂期玉米叶片的高光谱反射率数据以及叶片中重金属含量数据,为研究提供了基础数据。从频率域角度,结合时频分析的方法设计了叶片光谱探测法(LSDM),获得了重金属铜胁迫下敏感叶型及谱段,为农作物重金属监测提供技术支撑。根据玉米的生长过程,从老叶(O)、中叶(M)、新叶(N)光谱350~1300 nm的全谱段和子谱段角度进行探究。(1)对铜胁迫下玉米叶片的高光谱反射率数据进行双微分(SOD)和包络线移除(CR),转换到频率域上,结合时频分析的方法进行Daubechies小波6层分解。(2)根据信号异常点、小波高值点和SODCR曲线高值点,定义玉米叶片的光谱异常参数(SAP)。异常变化反射率ACR(异常反射率与其后一个相邻波段反射率差值的绝对值);异常小波系数AWC(异常小波系数与其后一个相邻波段小波系数差值的绝对值);异常SODCR值ASV(异常点SODCR值与其后一个相邻波段SODCR值差值的绝对值)。通过光谱异常参数与玉米叶片重金属含量的相关关系,探究对铜污染响应敏感的叶型及谱段。结果表明,叶片光谱探测法LSDM能高效地对玉米叶片弱信息进行增强,并准确定位出重金属铜胁迫引起的光谱异常谱段位置,异常变化范围集中在350~800 nm内;光谱异常参数能定量地衡量玉米叶片在重金属铜胁迫下的光谱异常;在不同铜胁迫梯度下,玉米新叶(N)为敏感叶型,敏感谱段为蓝边、绿峰、黄边、红谷。该研究有望为其他谷类农作物及其冠层尺度重金属监测提供技术支撑。

关键词：重金属胁迫玉米叶片高光谱敏感叶型敏感谱段

华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通新元古代早期岩浆作用(ca.940~890Ma)序列与成因

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岩石学报 2025年第1期41卷 167-182页

作者：苏向东彭澎郑州大学生态与环境学院地热与生态地质研究中心郑州450001 中国科学院地质与地球物理研究所中国-巴西联合地学研究中心北京100029

华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通新元古代早期的岩墙和岩床及玄武岩(ca.940~890Ma)岩浆活动时间对比和古地磁研究结果表明,上述克拉通在新元古代可能相邻。这些阶段性岩浆作用的演化趋势和源区特征及其所反映的地质过程与构造... 详细信息

华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通新元古代早期的岩墙和岩床及玄武岩(ca.940~890Ma)岩浆活动时间对比和古地磁研究结果表明,上述克拉通在新元古代可能相邻。这些阶段性岩浆作用的演化趋势和源区特征及其所反映的地质过程与构造背景对进一步开展大陆重建有重要意义。本文系统总结和对比分析了两个克拉通新元古代镁铁质岩石的岩相学、地球化学和同位素年代学数据。研究发现,这些岩石大致可分为两类多期:(1)年龄较老(ca.940~920Ma)且演化的高Ti岩石(MgO2%),负Eu异常明显(Eu/Eu^(*)=0.7~1.0);(2)年龄较年轻(ca.915~890Ma)且较为原始的低Ti岩石(MgO>6.5%,TiO_(2)地球化学动力学过程,支持两个克拉通在该时期相邻。

关键词：华北克拉通圣弗朗西斯科-刚果克拉通新元古代大火成岩省

基于交叉梯度约束的重力、磁法和大地电磁三维联合反演

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地球物理学报 2020年第2期63卷 736-752页

作者：闫政文谭捍东彭淼孔文新吴萍萍中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院

为了降低单一地球物理方法反演的多解性及受噪声的影响程度,本文围绕重力、磁法和大地电磁法开展了三维联合反演的研究.重、磁采用基于对数障碍法的正则化反演算法,大地电磁使用limited-memory BroydenFletcher-Goldfarb-Shanno(L-BFGS... 详细信息

为了降低单一地球物理方法反演的多解性及受噪声的影响程度,本文围绕重力、磁法和大地电磁法开展了三维联合反演的研究.重、磁采用基于对数障碍法的正则化反演算法,大地电磁使用limited-memory BroydenFletcher-Goldfarb-Shanno(L-BFGS)反演算法,引入交叉梯度函数实现了三种物性结构的相互耦合,最终开发出一套重磁电三维联合反演算法,并实现MPI并行加速计算.通过理论模型算例验证了算法的准确性,结果表明:不论是单棱柱体模型还是组合棱柱体模型,联合反演结果相较单独反演对于异常体的空间形态刻画以及物性数值恢复具有较好的提升;单棱柱体模型算例使得异常体的物性参数(密度、磁化率和电阻率)更加接近于真实的物性参数;组合棱柱体模型的联合反演结果不仅仅消除了围岩物性参数的假异常,而且还增强了异常体边界结构的恢复程度.

关键词：联合反演三维交叉梯度函数 L-BFGS反演大地电磁测深

基于电性结构模型的青藏高原东缘上地幔热结构研究

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地球物理学报 2020年第3期63卷 1043-1055页

作者：李宝春张乐天叶高峰金胜魏文博谢成良陈显荣中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院

研究青藏高原东缘地区的深部物质结构对于理解青藏高原的隆升及扩张机制具有重要的科学意义.本文将青藏高原东缘实测大地电磁测深剖面反演所得的岩石圈电性结构模型与高温高压岩石物理实验测得的上地幔矿物和熔融体导电性定量关系相结合... 详细信息

研究青藏高原东缘地区的深部物质结构对于理解青藏高原的隆升及扩张机制具有重要的科学意义.本文将青藏高原东缘实测大地电磁测深剖面反演所得的岩石圈电性结构模型与高温高压岩石物理实验测得的上地幔矿物和熔融体导电性定量关系相结合,通过Hashin-Shtrikman(HS)边界条件建立上地幔电导率与温度、熔融百分比等参数的定量关系,在此基础上计算得到了青藏高原东缘上地幔热结构及熔融百分比分布模型.研究结果表明在青藏高原东缘地区通过大地电磁测深方法所探测到的上地幔低阻体可以解释为由高温作用所产生的局部熔融区域.其中,松潘—甘孜地块上地幔高导体对应的温度介于1300~1500℃之间,熔融百分比可高达10%,支持前人将松潘—甘孜地块内部的低阻体解释为局部熔融的观点.龙门山断裂带以东、四川盆地西缘的上地幔高导体温度介于1200~1400℃之间,熔融百分比介于1%~5%左右,表明扬子克拉通的西缘可能正在经历一定程度的活化作用.龙门山断裂带下方的上地幔高阻体温度介于1100℃附近,基本没有发生局部熔融,具有较冷的刚性块体特征,与该区域频发的地震活动相吻合.四川盆地东部的扬子上地幔温度介于800~900℃之间,没有发生局部熔融,符合古老稳定的克拉通块体的基本特征.

关键词：青藏高原东缘上地幔电性结构热结构熔融百分比大地电磁测深

青藏高原东南缘热流估算及与地震活动相关性分析

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地球物理学报 2020年第3期63卷 1056-1069页

作者：唐晗晗郭良辉方圆中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院

青藏高原东南缘地区内部构造运动强烈,是地热资源发育与地震事件频发的活动地区.大地热流记录了发生在地球深部各种作用过程的热学信息,可以作为地质构造活动和地震活动研究的有效约束,但是大范围的热流数据测量很难实现,因此,本文根据... 详细信息

青藏高原东南缘地区内部构造运动强烈,是地热资源发育与地震事件频发的活动地区.大地热流记录了发生在地球深部各种作用过程的热学信息,可以作为地质构造活动和地震活动研究的有效约束,但是大范围的热流数据测量很难实现,因此,本文根据居里面深度结合放射性元素分布等计算了青藏高原东南缘的大地热流分布.首先,通过地表放射性元素的分布计算出地表产热量的分布,然后,利用相关地热参数之间的关系迭代计算出该地区地壳上下层的热导率分布,最终估算出地表热流及地下不同深度处热流值的分布.本文结果表明:(1)青藏高原东南缘的大地热流位于44~108 mW·m^-2之间,平均75 mW·m^-2,符合研究地区西南高、东北低的背景趋势,地壳内部热流值随深度的增加而降低.大部分地区地表热流异常与实际地热带分布相吻合,如川西、藏东南与滇西地区等地为地热高值区,川东和楚雄等地为热流低值区.(2)结合其他地球物理探测结果,总结了地壳内部热流与地震事件的联系:在地热梯度带地区,当两侧地层在一定深度范围内存在明显物性差异时,地震事件高发.

关键词：大地热流热导率居里面青藏高原东南缘地震事件