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基于太赫兹-热重光谱的粘土矿物热解特性表征

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 179-182页

作者：栗欣妤刘彩琴黄昊翀郑志远张自力邱昆峰中国地质大学(北京)数理学院北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

粘土矿物是粘土岩和土壤的重要组成部分,是地球表面大部分覆盖物的主要物质单元,深入研究其结构特点、粒径大小及含水量的变化等特征对探究粘土矿物富集地区的环境演变规律和矿物工业应用具有重要指导意义。面对地学领域多样化的实际应... 详细信息

粘土矿物是粘土岩和土壤的重要组成部分,是地球表面大部分覆盖物的主要物质单元,深入研究其结构特点、粒径大小及含水量的变化等特征对探究粘土矿物富集地区的环境演变规律和矿物工业应用具有重要指导意义。面对地学领域多样化的实际应用需求,常见的矿物表征方法在挖掘矿物中指针性极强的物理特性时经常受限。作为一种新型非接触式相干测试手段,太赫兹光谱技术利用该波段指纹谱、宽光谱及水敏感等众多优势特性,可对粘土矿物进行无损探测并获得振幅和相位等光学信息,从而区分其晶体结构及成分组成。本文以太赫兹时域光谱技术为主要手段,同时结合热重分析和傅里叶红外光谱技术对粘土矿物的热解特性展开一系列研究。其中,高岭土作为重要原料,其成分组成、粒径大小及煅烧产物都会影响陶瓷质量。实验结果证实不同状态的高岭土在太赫兹波段下的吸收系数和折射率等光学参数会发生明显变化。结构单元为2∶1型层状硅酸盐的滑石和叶腊石因其晶体结构中八面体阳离子的不同,使得光谱差异明显,这很好地反映出典型呈电中性含水矿物的热解产物及含水量指标。值得一提的是,与太赫兹领域的传统认知不同,除却一些化学手段干预,实验过程中发现叶腊石在1.10 THz具备特征吸收峰,该峰的出现既能帮助物质定性表征和光学器件发展,又丰富了太赫兹光谱对矿物的全面了解,为太赫兹光谱学与地学的交叉研究提供新的研究角度。

关键词：太赫兹光谱粘土矿物吸收系数热解特性

花岗岩命名、分类及大地构造背景的岩石化学解读：以Q′-ANOR图解为例

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矿物岩石地球化学通报 2025年

作者：孙明明汪洋中国地质大学(北京)地球科学与资源学院

花岗岩是大陆地壳中最常见的长英质侵入岩。Q′-ANOR图解被广泛应用于长英质侵入岩的分类命名，而该图解判别结果的准确性却很少受到关注。本文以全球1952组同时包含主量元素和造岩矿物含量的数据集为基础，将Q′-ANOR图解的判别结果与... 详细信息

花岗岩是大陆地壳中最常见的长英质侵入岩。Q′-ANOR图解被广泛应用于长英质侵入岩的分类命名，而该图解判别结果的准确性却很少受到关注。本文以全球1952组同时包含主量元素和造岩矿物含量的数据集为基础，将Q′-ANOR图解的判别结果与实际矿物含量QAP图解的定名结果进行比较，发现仅有55%的样本能够被“正确”地分类。进一步的研究表明，Q′-ANOR图解可以很好地区分富斜长石长英质侵入岩类与富碱性长石长英质侵入岩类。具有不同矿物学与岩石化学特征的花岗岩套在Q′-ANOR图上的投影呈现出不同的空间展布趋势；其轨迹指示钙质和钙碱质花岗岩类在Q′-ANOR图解中的演化趋势受石英-长石共结关系的制约，而碱质和碱钙质花岗岩类则表现为前期受斜长石-碱性长石共结制约、后期受石英-长石共结制约的演化趋势。来自不同构造环境的花岗岩类组合在Q′-ANOR图解中的投影图像明显可分，因此Q′-ANOR图解可以作为辨别花岗岩套构造-岩浆特征的工具。

关键词：花岗岩分类 Q′-ANOR图解岩石成因构造-岩浆特征

珠江三角洲水系沉积物重金属元素分布特征及风险评价

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生态学杂志 2025年第1期44卷 175-184页

作者：孙阔凯侯青叶杨忠芳余涛王佳鑫中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学(北京)数理学院北京100083

为了了解珠江三角洲水系沉积物中的重金属含量及其分布特征,本研究对珠江流域水系沉积物中8种重金属(As, Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Hg和Cr)、pH值、有机碳含量和氧化物含量进行了分析。根据全国水系沉积物的背景值、中位值、阈值效应浓度(TE... 详细信息

为了了解珠江三角洲水系沉积物中的重金属含量及其分布特征,本研究对珠江流域水系沉积物中8种重金属(As, Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Hg和Cr)、pH值、有机碳含量和氧化物含量进行了分析。根据全国水系沉积物的背景值、中位值、阈值效应浓度(TECs)和可能效应浓度(PECs)等指标,对重金属含量进行了分级,并绘制了空间分布图;采用沉积物质量指南(SQG)和沉积物毒性指数法(STd)对重金属的污染程度和生态风险进行了评价;运用正定矩阵因子分析模型(PMF)对重金属进行了溯源。结果表明,珠江水系沉积物重金属元素整体具有中等生态风险,北江、肇庆市附近和下游河网区具有较高的重金属污染风险。水系沉积物重金属的主要来源包括自然来源和人为来源,其中自然来源主要包括珠江流域碳酸盐岩、酸性岩浆岩和多种金属矿床的风化侵蚀作用;人为来源主要包括农业污水污泥、城市污水、工业排放和化石燃料的燃烧。在8种重金属元素中,As和Cd的污染因子贡献最大。

关键词：水系沉积物珠江重金属生态风险评价正定矩阵因子分析

广西南丹—柳州地区泥盆系页岩气成藏条件分析

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油气地质与采收率 2025年第1期32卷 63-70页

作者：李豪张英杰中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

广西南丹—柳州一带主要属于桂中坳陷,该区广泛分布了硅质泥页岩为主要岩性的台盆相沉积以及钙质泥页岩为主要岩性的台棚相沉积,二者共同构成了一套泥盆系暗色泥页岩系。通过野外典型剖面、地球化学数据等资料分析,认为以中泥盆统罗富... 详细信息

广西南丹—柳州一带主要属于桂中坳陷,该区广泛分布了硅质泥页岩为主要岩性的台盆相沉积以及钙质泥页岩为主要岩性的台棚相沉积,二者共同构成了一套泥盆系暗色泥页岩系。通过野外典型剖面、地球化学数据等资料分析,认为以中泥盆统罗富组暗色泥页岩为主体的中泥盆统烃源岩具有优越的页岩气成藏条件。该套烃源岩最大厚度可达600 m,TOC值为0.61%~3.60%,Ro值为2.55%~3.63%,处于高—过成熟阶段,具有较大的生烃潜力。孔隙度为1.7%~2%,平均渗透率为0.11 mD,属于特低孔低渗透储层,黏土矿物含量平均为41.6%,脆性矿物含量平均为59%,是良好的页岩气储层。研究区内区域盖层和顶底板条件良好,局部构造变形较弱,具备良好的保存条件。综合研究表明,环江—宜州一线以西地区为研究区泥盆系页岩气勘探有利区。

关键词：泥盆系中泥盆统罗富组暗色泥页岩页岩气桂中坳陷

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应用二维经验模分解(2D-EMD)-主成分分析(PCA)组合模型定量圈定与评价胶东金与关键金属找矿靶区

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地学前缘 2025年第1期32卷 266-282页

作者：陈永清郑澳月费金娜赵婕赵鹏大中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 琼台师范学院理学院海南海口571127

近年来,随着制造业和全球经济发展,全球对矿产资源的需求量大幅上升,迫切需要研究和开发新方法来勘探未发现矿产资源。然而,多阶段的成矿作用使成矿元素在地质单元内的分布呈现出复杂的叠加特征,而且大多数矿产常常伴生多种元素。本研... 详细信息

近年来,随着制造业和全球经济发展,全球对矿产资源的需求量大幅上升,迫切需要研究和开发新方法来勘探未发现矿产资源。然而,多阶段的成矿作用使成矿元素在地质单元内的分布呈现出复杂的叠加特征,而且大多数矿产常常伴生多种元素。本研究将二维经验模分解(2D-EMD)与主成分分析(PCA)相结合,基于胶东金多金属矿集区水系沉积物地球化学数据,提取局部和区域多元素组合异常分量,从多阶段成矿过程产生的复杂叠加异常中识别找矿靶区。研究结果表明:(1)通过PCA建立了Au-Ag-Cd和Be-La-Mo-Nb-Th-U-Y两种多元素组合;(2)应用2D-EMD从主成分得分分别识别多元素成矿组合局部和区域异常分量;(3)局部异常分量可用于识别Au-Ag-Cd和Be-La-Mo-Nb-Th-U-Y找矿靶区,区域异常分量可识别高背景带。结合局部异常分量和花岗岩的空间分布,推断Au-Ag-Cd矿化与玲珑花岗岩和郭家岭花岗闪长岩侵入有关,Be-La-Mo-Nb-Th-U-Y矿化与郭家岭花岗闪长岩侵入体和伟德山二长岩侵入体侵入有关,郭家岭花岗闪长岩岩体具有贵金属和关键金属双重成矿特征。

关键词： 2D-EMD PCA 多元素组合异常分量胶东金多金属矿集区

古亚洲洋构造域中西段新元古代晚期至晚泥盆世的构造运动

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地质学报 2025年第1期99卷 58-77页

作者：孟勇张欣陈奋宁李佐臣冯益民祁尧刚郑若蕾中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心青海西宁810021 中国地质大学(北京地球科学与资源学院) 北京100083 中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710119 长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054

古亚洲洋构造域是由东欧克拉通和西伯利亚克拉通南侧的沟弧盆系统、主洋盆系统和卡拉库姆-塔里木-华北克拉通北侧的大陆边缘系统组成的复合型造山带,其动力学体系波及范围涉及萨彦-额尔古纳造山系、乌拉尔-天山-兴蒙造山系,昆仑-祁连-... 详细信息

古亚洲洋构造域是由东欧克拉通和西伯利亚克拉通南侧的沟弧盆系统、主洋盆系统和卡拉库姆-塔里木-华北克拉通北侧的大陆边缘系统组成的复合型造山带,其动力学体系波及范围涉及萨彦-额尔古纳造山系、乌拉尔-天山-兴蒙造山系,昆仑-祁连-秦岭造山系等,这一地域保存了新元古代晚期到泥盆纪造山过程的丰富信息,是研究古亚洲洋演化的重要窗口。本文以古亚洲洋动力学体系波及范围的中西段为研究对象,在总结前人研究成果的基础上,将新元古代晚期至晚泥盆世的构造运动划分为贝加尔造山运动、萨拉伊尔(兴凯)造山运动、哈萨克斯坦造山运动、加里东造山运动和天山造山运动:①贝加尔造山运动使图瓦地块和阿巴坎地块拼接到西伯利亚克拉通南缘,表现为增生造山;②萨拉伊尔造山运动使阿尔泰地块和南蒙古地块先后拼贴在西伯利亚克拉通南缘,形成萨彦-额尔古纳增生造山系,也属于增生造山运动;③出现在中奥陶世—晚奥陶世的哈萨克斯坦造山运动使科克切塔夫地块、斋桑地块、克孜勒库姆地块、巴尔喀什-伊犁地块、伊塞克地块、中天山地块及准噶尔地块之间的洋盆封闭,形成哈萨克斯坦联合陆块;④发生在志留纪末(东西昆仑则持续到中泥盆世末期的加里东造山运动使阿中地块、中祁连地块、南祁连地块、柴达木地块、西秦岭联合地块、秦岭地块和上扬子陆块拼贴在中轴大陆块区南缘,造成中轴大陆块区南缘大陆增生;⑤发生在中泥盆世末—晚泥盆世的天山造山运动使中轴大陆块区中西段与扩大后的西伯利亚陆块拼接在一起。本研究加深了对古亚洲洋复杂构造历史的理解及对区域地质的影响。

关键词：古亚洲洋构造域贝加尔造山运动萨拉伊尔造山运动兴凯造山运动哈萨克斯坦造山运动加里东造山运动天山造山运动

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离子吸附型稀土矿中离子相稀土浸提方法研究

中国稀土学报 2025年第1期43卷 173-182页

作者：刘卫田戈郭颖超谷周雷杨忠芳华北地勘生态资源监测中心(河北)有限公司河北承德067000 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

采用智能精密型摇床作为离子吸附型稀土矿中离子相稀土提取的前处理设备,以(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液作为浸提剂,对样品粒度和前处理条件进行了优化,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行分析检测。结果表明:采用1 mm对辊破碎的稀土原... 详细信息

采用智能精密型摇床作为离子吸附型稀土矿中离子相稀土提取的前处理设备,以(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液作为浸提剂,对样品粒度和前处理条件进行了优化,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行分析检测。结果表明:采用1 mm对辊破碎的稀土原样,选择20 g·L^(-1)的(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液作为浸提剂,以往复振荡方式浸提,在25℃和190 r·min^(-1)的频率下振荡浸提2 h能实现离子相稀土的最佳提取。该方法加标回收率在95.0%~101.7%之间,离子相稀土总量的相对标准偏差(RSD)为2.1%~3.4%,方法简单、可靠性高,非常适合大批量稀土样品检测及矿床评价。

关键词：离子相稀土浸提粒径电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)

西羌塘地体勒玛擦铜铁矿化区岩浆属性与成矿条件

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岩石学报 2025年第2期41卷 565-584页

作者：赵晓燕杨竹森刘畅李应栩徐培言董艳蕊崔师源杨文杰中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100094 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 中国地质调查局成都地质调查中心成都610081

勒玛擦矿化区位于多龙矿集区的西北侧,地表出露大面积的岩浆岩,发育斑岩和矽卡岩型铜铁矿化,但岩浆岩的地球化学特征以及起源演化仍未可知,该区域的成矿潜力还需进一步探索。为此,文章对勒玛擦矿化区出露的岩浆岩进行了详细的锆石U-Pb... 详细信息

勒玛擦矿化区位于多龙矿集区的西北侧,地表出露大面积的岩浆岩,发育斑岩和矽卡岩型铜铁矿化,但岩浆岩的地球化学特征以及起源演化仍未可知,该区域的成矿潜力还需进一步探索。为此,文章对勒玛擦矿化区出露的岩浆岩进行了详细的锆石U-Pb年代学、全岩主微量、Sr-Nd同位素分析,并对岩浆岩中的角闪石开展了电子探针和原位微量元素分析,探讨岩浆岩的源区及演化过程,厘定其温压条件、岩浆氧逸度及含水性等要素,为进一步评价区域的成矿潜力提供支撑。研究显示,勒玛擦矿化区岩浆岩主要包括角闪石堆晶岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、花岗闪长岩和花岗斑岩,锆石U-Pb年龄集中在122~118Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。角闪石堆晶岩具有明显的堆晶结构,SiO 2含量(44.97%~45.91%)接近玄武质原生岩浆的范围,稀土元素配分曲线呈右倾平缓样式;闪长玢岩、石英闪长玢岩和花岗闪长岩均属于高钾钙碱性系列,为弱准铝质-过铝质岩浆岩。四类岩石均显示弧岩浆岩属性,且具有一致的Sr-Nd同位素组成,其(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)和ε_(Nd)(t)值分别介于0.7058~0.7063和-3.7~-2.8之间,均处于MORB和下地壳的混合线上。由角闪石阳离子数计算的角闪石堆晶岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩和花岗闪长岩的矿物结晶温度的平均值分别为:923℃、873℃、847℃和763℃,结晶压力对应的侵位深度分别为:12.6km、5.8km、5.7km和2.5km,氧逸度平均值分别为ΔNNO+0.35、ΔNNO+1.36、ΔNNO+0.88和ΔNNO+1.97,含水量平均值分别为7.14%、4.28%、4.95%、4.23%。四类岩石均起源于俯冲板片交代地幔楔部分熔融,其中角闪石堆晶岩为源区岩浆在一定深度发生角闪石堆积形成的岩块,而闪长玢岩、石英闪长玢岩和花岗闪长岩为角闪石堆晶后的残余熔体继续演化的结果。含矿的花岗闪长岩浅成侵位,富含角闪石,具有高氧逸度高含水量的特点,显示勒玛擦矿化区具有良好的斑岩铜矿成矿潜力,进一步拓展了该成矿带的找矿空间。

关键词：地球化学矿物学特征岩浆属性勒玛擦矿化区

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