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活动大陆边缘岩浆作用及构造演化——以敦煌地块为例

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岩石学报 2024年第3期40卷 702-718页

作者：甘保平唐菊兴第五春荣西南交通大学地球科学与工程学院成都611756 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 西北大学大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

大陆边缘弧是汇聚板块边界与俯冲有关的岩浆作用产物,通常记录了造山带弧岩浆作用、造山过程和大陆地壳形成与演化等诸多重要的地质过程。作为中亚造山带中段最南部的构造单元,敦煌地块为传统定义上具有早前寒武纪变质结晶基底的微陆块... 详细信息

大陆边缘弧是汇聚板块边界与俯冲有关的岩浆作用产物,通常记录了造山带弧岩浆作用、造山过程和大陆地壳形成与演化等诸多重要的地质过程。作为中亚造山带中段最南部的构造单元,敦煌地块为传统定义上具有早前寒武纪变质结晶基底的微陆块,其后在古生代时期经历了多期次、多阶段的与中亚造山带造山相关的构造热事件并使其发生再活化,进而产生了一系列广泛的弧岩浆-变质作用事件。然而,对于该陆块古生代弧岩浆作用机制和地壳构造演化历史缺乏系统的研究。本文综合近十多年来对敦煌地块的诸多最新研究进展,系统梳理了古生代岩浆岩岩石组合类型、年代格架、地球化学组成以及同时期变质-沉积构造热事件演化特征,得到以下认识:(1)敦煌地块古生代岩浆作用过程呈现阶段性特征,即幕式岩浆作用,构造位置上从东北部逐渐迁移到南部再折返到中部,大致可划分为五期:~510Ma、440~410Ma、390~360Ma、~330Ma和280~245Ma,而变质作用事件主要集中在450~360Ma;(2)古生代岩浆岩类型主要以钙碱性I型花岗岩、埃达克质岩石、少量S型花岗岩和高钾花岗岩为主,且岩石成分从寒武纪低钾拉斑系列逐渐转变为二叠纪高钾、富硅特征;(3)同位素地球化学特征表明,敦煌地块中-北部寒武纪-泥盆纪发育的与俯冲相关的弧岩浆对新生地壳的生长起了重要贡献,并伴随古老地壳再造事件;而南部泥盆纪-石炭纪岩浆作用则以古老地壳物质重熔为主;(4)基于埃达克质岩石的证据,敦煌地块在古生代时期经历了两次显著的地壳增厚事件,早期可能是与北山南部石板山地体/弧碰撞以及幔源岩浆底侵有关,而晚期可能是与俯冲板片后撤或回卷相关,地壳厚度可达~55km;(5)敦煌地块属于中亚造山带中段最南部一个具有前寒武纪基底的古老微陆块,后期卷入了古亚洲洋南向俯冲相关的造山事件使其被强烈破坏与改造。该微陆块作为古亚洲洋南部的活动大陆边缘弧,被与俯冲作用有关的阶段性弧岩浆底侵、部分熔融、增厚地壳和区域性变质作用等机制改造与活化,产生了阶段性侵位的陆缘弧岩浆作用。这些认识为探究中亚造山带微陆块的起源和造山带的构造演化提供新的约束。

关键词：大陆边缘弧幕式岩浆作用再活化地壳加厚敦煌地块中亚造山带

宁夏香山群徐家圈组顶部薄层石灰岩锶同位素与局限海盆地分析

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地质学报 2024年第4期98卷 1229-1243页

作者：李向东魏泽昳何幼斌钟军伟昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 长江大学地球科学学院湖北武汉430000

宁夏香山群主体为一套深水浊流沉积的灰绿色细砂岩夹泥岩,在鄂尔多斯盆地西缘及河西走廊地区下古生界占有重要的位置,其时代归属对于北祁连地区大地构造演化、宁夏区域地质和鄂尔多斯盆地西缘海相深水油气勘探均具有重要意义。本文采用... 详细信息

宁夏香山群主体为一套深水浊流沉积的灰绿色细砂岩夹泥岩,在鄂尔多斯盆地西缘及河西走廊地区下古生界占有重要的位置,其时代归属对于北祁连地区大地构造演化、宁夏区域地质和鄂尔多斯盆地西缘海相深水油气勘探均具有重要意义。本文采用沉积学和沉积地球化学的方法,着重分析了香山群徐家圈组顶部薄层石灰岩锶同位素的特征,结果表明:①薄层石灰岩受成岩蚀变程度较小,^(87)Sr/^(86)Sr值基本可代表沉积时海水的特征;②^(87)Sr/^(86)Sr值在0.71057~0.71356之间,平均值为0.71189,远大于寒武纪和奥陶纪海水^(87)Sr/^(86)Sr值;③^(87)Sr/^(86)Sr值和盐度呈较好的负线性相关,和温度及Mn/Sr比值呈较好的正线性相关;④^(87)Sr/^(86)Sr值和Si含量略具负线性相关趋势,和Al含量及Mg含量具有较弱的负线性相关性。结合鄂尔多斯盆地西缘早古生代大地构造演化和香山群相关研究成果认为:徐家圈组顶部薄层石灰岩可能沉积于受古陆或水下隆起阻隔的局限海盆深水环境,沉积时海水主要受和硅铝质岩石进行充分锶同位素交换的海底热液及流经喀斯特风化壳的地表径流影响,与同期大洋海水相比具有高的^(87)Sr/^(86)Sr值.

关键词：薄层石灰岩锶同位素局限海盆地香山群鄂尔多斯盆地西缘

山西地堑系太原盆地晚新生代沉积环境演化及物源分析

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沉积学报 2024年第2期42卷 486-501页

作者：庄其天何宏林魏荣珠王忠梅石峰闫纪元中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 山西太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站北京100029 山西省地质调查院太原030006 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

【目的】山西地堑系因其独特的大地构造位置成为研究中国东部晚新生代变形的热点地区,然而受露头剖面的局限,目前少有报道地堑系盆地完整的沉积环境演化的工作,对进一步认识地堑系演化过程造成了困难。【方法】通过太原盆地ZK01钻孔揭... 详细信息

【目的】山西地堑系因其独特的大地构造位置成为研究中国东部晚新生代变形的热点地区,然而受露头剖面的局限,目前少有报道地堑系盆地完整的沉积环境演化的工作,对进一步认识地堑系演化过程造成了困难。【方法】通过太原盆地ZK01钻孔揭露的约8.1 Ma以来的详细沉积记录,开展了沉积环境和物源分析工作。【结果和结论】沉积环境分析表明太原盆地经历了河流—三角洲/湖泊—河流的沉积环境演化过程,其中分别在5.8~4.4 Ma和2.2~1.6 Ma发育两期覆盖整个太原盆地的湖泊。物源分析表明在5.8 Ma前后存在物源转变。5.8 Ma以前物源主要来自东部太行山脉的侏罗系石英砂岩;5.8 Ma以后物源转为以三叠系长石砂岩为主,同时吕梁山北部的变质岩和火山岩碎屑进入盆地,表明汾河开始流入太原盆地。太原盆地沉积环境演化与区域古气候和构造的关系,表明盆地的湖泊扩展过程主要受构造沉降控制,是青藏高原东向扩展作用的构造—地貌响应。

关键词：山西地堑系太原盆地沉积环境物源分析古气候

北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 238-249页

作者：郭晶张建新李云帅武亚威李国倩周开郭祺毛小红天津商业大学管理学院天津300134 自然资源部大陆动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 天津大学地球系统科学学院表层地球系统科学研究院天津300072

北祁连早古生代大洋俯冲带以发育早古生代的蛇绿(混杂)岩带及高压低温变质带为特征。在清水沟高压低温混杂岩片中出露蛇纹岩以及榴辉岩、蓝片岩、红帘石硅质岩和多硅白云母石英片岩等典型高压低温变质岩石。本文对北祁连清水沟含红帘石... 详细信息

北祁连早古生代大洋俯冲带以发育早古生代的蛇绿(混杂)岩带及高压低温变质带为特征。在清水沟高压低温混杂岩片中出露蛇纹岩以及榴辉岩、蓝片岩、红帘石硅质岩和多硅白云母石英片岩等典型高压低温变质岩石。本文对北祁连清水沟含红帘石的变硅质岩进行了详细的岩相学、矿物化学及地球化学分析,发现该岩石主要由石英、多硅白云母、红帘石、石榴子石、蓝闪石、单斜辉石以及砷硅锰矿、赤铁矿等矿物组成,结合矿物化学及围岩变质条件,推测该岩石可能也经历了高压低温榴辉岩相变质作用。全岩地球化学分析结果表明,北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的原岩为远洋环境沉积的含泥硅质岩,由于热液活动的参与,使得Fe、Mn富集沉积,进而与大陆活动边缘或大陆岛弧物质被卷入到俯冲带中,共同经历了高压低温变质作用。变硅质岩中红帘石、砷硅锰矿以及石榴子石中大量的赤铁矿包裹体表明该岩石形成于高氧逸度条件,而石榴子石中的Fe3+从核部到边部的降低趋势,也表明俯冲变质过程中氧逸度的变化,这一过程释放的氧所形成的流体对于探究岩石圈地幔氧逸度变化、岛弧岩浆生成以及俯冲带氧循环等方面具有重要的意义。

关键词：红帘石富锰变硅质岩高氧逸度榴辉岩相变质北祁连

云母和电气石矿物化学特征对西昆仑大红柳滩地区伟晶岩型锂矿化的指示

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地球科学 2024年第3期49卷 922-938页

作者：夏永旗庹明洁李诺祁冬梅加纳提古丽·吾斯曼王慧慧王文波李婷邰宗尧新疆大学中亚造山带大陆动力学与成矿预测实验室新疆乌鲁木齐830049 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆矿产资源与数字地质实验室新疆乌鲁木齐830011 核工业北京地质研究院北京100029

大红柳滩二云母花岗岩被认为是白龙山等伟晶岩型锂矿的成矿母岩.为约束大红柳滩地区花岗岩-伟晶岩的岩浆-热液演化过程.本文选取大红柳滩岩体二云母花岗岩及不同矿化程度伟晶岩中的贯穿性矿物——云母和电气石,开展了背散射结构观察(BSE... 详细信息

大红柳滩二云母花岗岩被认为是白龙山等伟晶岩型锂矿的成矿母岩.为约束大红柳滩地区花岗岩-伟晶岩的岩浆-热液演化过程.本文选取大红柳滩岩体二云母花岗岩及不同矿化程度伟晶岩中的贯穿性矿物——云母和电气石,开展了背散射结构观察(BSE)和电子探针成分分析(EPMA).二云母花岗岩(Ms_(1))和白云母-微斜长石伟晶岩(Ms_(2))中云母结构均一、化学成分变化小;白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩(Ms_(3))中云母类型多样,除白云母外,还发育富锂多硅白云母、铁锂云母、锂云母,后者常交代白云母.Ms_(3)中Li、F含量突增,其中Li2O最高可达4.68%、F可达6.47%.二云母花岗岩(Tur_(1))和白云母-微斜长石伟晶岩(Tur_(2))中电气石为碱性黑电气石,白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩中(Tur_(3))发育碱性锂电气石.相较于黑电气石,锂电气石具有富SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Li2O,贫TiO_(2)、MgO、CaO的特征.云母和电气石的成分和结构特征揭示,二云母花岗岩与白云母-微斜长石伟晶岩形成于岩浆阶段,未发生锂矿化.白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩形成于岩浆-热液过渡期,锂元素发生了显著富集,发育锂辉石、富锂多硅白云母、铁锂云母、锂云母、锂电气石等.据此提出,岩浆-热液转换期对于锂成矿具有重要意义.在伟晶岩型锂矿床中,锂电气石与锂云母的存在表明伟晶岩具有极高的岩浆演化程度.

关键词：稀有金属伟晶岩云母电气石岩浆-热液演化矿物组成特征矿物学岩石学

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胶东型金矿

岩石学报 2024年第6期40卷 1691-1711页

作者：杨立强邓军张良杨伟谢东汪龙邱昆峰李大鹏中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室深时数字地球前沿科学中心北京100083 自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室山东省地质科学研究院济南250013 山东黄金地质研究院济南250101

胶东是全球唯一已知赋存于前寒武纪变质地体中的晚中生代巨型金矿省,其成矿系统独具特色,具体表现为:(1)位于陆内复合构造域,经历了多期重大构造-热事件,大规模金成矿作用受控于120±2Ma古太平洋板块俯冲方向变化及其诱发的软流圈上涌... 详细信息

胶东是全球唯一已知赋存于前寒武纪变质地体中的晚中生代巨型金矿省,其成矿系统独具特色,具体表现为:(1)位于陆内复合构造域,经历了多期重大构造-热事件,大规模金成矿作用受控于120±2Ma古太平洋板块俯冲方向变化及其诱发的软流圈上涌、岩石圈改造和伸展-挤压变形交替及控矿断裂剪压-剪张转换;(2)多重控矿构造和多样赋矿建造联合控制了不同规模和类型金矿的发育,形成了三山岛、焦家、招平、栖霞、郭即和牟乳六条NE向金矿带和三山岛-栖霞EW向富金廊带,导致了金矿化类型(焦家式/破碎带蚀变岩型、玲珑式/石英脉型、蓬家夼式/蚀变砾岩±角砾岩型、辽上式/黄铁矿-碳酸盐脉型)及其地质-地球化学特征的多样性;(3)主要矿化元素Au、Ag、Cu、Pb和Zn均达到工业利用要求,并有多种共/伴生关键金属超常富集;(4)不同金矿带中硫化物Pb同位素组成与探明金资源储量及到郯庐断裂带的距离线性相关,反映距离幔源流体主通道越近、金属硫化物中放射性成因Pb含量和幔源组分占比越多、金成矿强度越大;(5)区域总体相对均一的Δ199 Hg(平均~0.012‰)及Δ199 Hg/Δ201 Hg与金品位呈线性负相关,表明成矿物质来源于富集岩石圈地幔、且地幔被俯冲洋壳及其上覆沉积物交代的程度控制了金品位的高低;(6)区域恒定的Δ33 S同位素组成(~0‰)排除了巨量金源自太古宙变质基底及其重熔花岗岩的可能,重的δ34 S(平均9.0±3.7‰)来源于俯冲的古太平洋板片及其上覆沉积物的脱挥发份;不同金矿带Δ33 S/δ34 S与探明金资源储量及其到郯庐断裂带距离线性相关,反映成矿期地壳伸展程度控制了金成矿强度;(7)区域He-Ar和H-O同位素组成显示壳幔混合特征,焦家式金矿的成矿流体组成更靠近地幔、玲珑式金矿位于地幔与地壳过渡带;三山岛、焦家和招平金矿带的成矿流体相对接近幔源流体,而郭即金矿带具有相对开放的构造环境;不同金矿带氢-氧同位素组成和探明金资源储量正相关,可能表征了从西到东成矿流体通量和流体-岩石反应强度逐渐降低。基于对上述特征的总结,提出了胶东型金矿的成因模式,明确了其成矿地球动力学背景和深部驱动、巨量金属和流体及络合物来源、输运通道和方式、源→汇过程和机制、成矿后变化和保存等成矿系统形成的关键因素,确立了“拆离断裂系与基底活化带及幔源流体通道复合控矿”的勘查思路和“四步式”的勘查模型。综上,胶东金矿不同尺度的鉴别特征及其形成的关键因素明显不同于全球已知的其他金矿类型,难以被已有成矿模式所涵盖,属于一种新的金矿类型——胶东型,其成因模式对华北、华南、西伯利亚、西澳伊尔岗、北美怀俄明和南美圭亚那等陆内金矿床具有普适性;系列找矿突破则验证了该成因模式与勘查模型的合理性和适用性。因此,本文认为胶东型金矿是全球研究热点和重要的金矿勘查方向,而该地区找矿的主攻目标是资源量大且品位和产状稳定的破碎带蚀变岩型金矿。

关键词：矿床地质-地球化学特征成矿系统时-空结构成矿动力学控矿因素成因及勘查模型胶东型金矿

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塔里木大火成岩省方解霞黄煌岩的成因及其对大陆板内深部碳循环的启示

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大地构造与成矿学 2024年第4期48卷 771-799,I0001-I0004页

作者：曹俊易辉陈苗苗王慧丽万淑敏郑佳琪吴鹤张欣悦巫道川陈垂幸东华理工大学地球科学学院核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081

作为典型深部地幔来源的岩石,碱性超镁铁质煌斑岩的源区特征和岩浆演化为揭示再循环壳源物质对地幔的改造及深部碳-水-硫等循环提供重要信息。本次研究通过对塔里木大火成岩省瓦吉里塔格方解霞黄煌岩岩石学、矿物学和全岩地球化学研究,... 详细信息

作为典型深部地幔来源的岩石,碱性超镁铁质煌斑岩的源区特征和岩浆演化为揭示再循环壳源物质对地幔的改造及深部碳-水-硫等循环提供重要信息。本次研究通过对塔里木大火成岩省瓦吉里塔格方解霞黄煌岩岩石学、矿物学和全岩地球化学研究,揭示方解霞黄煌岩的岩石成因及其相关的大陆板内深部碳循环过程。瓦吉里塔格方解霞黄煌岩显示出碱性(Na_(2)O+K_(2)O=1.12%~2.18%)和超镁铁质特征(SiO_(2)=28.67%~31.20%;Mg^(#)=69~73),同时富集Fe_(2)O_(3)^(T)(13.57%~15.32%)、TiO_(2)(1.89%~2.11%)和地幔相容元素(Ni、Cr)。在微量元素上,样品富集轻稀土元素、大离子亲石元素但亏损高场强元素,具有强烈的K、P、Ti、Nb-Ta、Zr-Hf负异常,类似火山弧玄武岩的特征。(^(87)Sr/^(86)Sr)i变化于0.703765~0.703914之间,εNd(t)值变化于4.48~4.75之间,(^(206)Pb/^(204)Pb)i值为18.4563~18.7527,均与FOZO地幔端元特征相似。全岩微量元素和同位素组成表明,瓦吉里塔格方解霞黄煌岩可能是交代富集的岩石圈地幔和地幔柱共同作用的结果。瓦吉里塔格方解霞黄煌岩中斑晶橄榄石具有高的100×Mn/Fe(1.02~3.29)和10000×Zn/Fe值(10.6~23.0),但其Mn/Zn值为11.1~16.4,暗示源区中含有辉石岩组分,而不是均一的橄榄岩地幔。这些斑晶橄榄石中Sc与Ni呈正相关关系,但Co与Ni之间没有明显的相关性,进一步表明源区中的辉石岩组分可能是俯冲洋壳加入的结果。这些岩石富碳酸盐,结合橄榄石中Ca和Ti同时富集趋势,表明其地幔源区存在碳酸盐交代作用。据此,推测受交代的含PIC型脉体的岩石圈地幔在碳酸盐化地幔柱作用下发生低程度部分熔融产生方解霞黄煌岩岩浆。本次研究为板内岩浆作用相关的深部碳循环过程研究提供了借鉴和指示意义。

关键词：方解霞黄煌岩塔里木大火成岩省橄榄石地幔柱辉石岩

山东莱州湾南岸晚上新世以来(6.8~0.004 Ma)古植被演替与海平面波动

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中国地质 2024年第2期51卷 689-700页

作者：郝秀东劳月英欧阳绪红姜兴钰王福田立柱施佩歆陈永胜王宏李建芬商志文南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室广西南宁530001 南宁师范大学广西地表过程与智能模拟重点实验室广西南宁530001 广西红树林研究中心广西红树林保护与利用重点实验室广西北海536000 自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室江苏南京210008 中国地质调查局泥质海岸带地质环境重点实验室天津300170

【研究目的】海岸带沉积物中的微体古生物化石保存着丰富的地质环境信息,本文的目的是重建莱州湾南岸晚上新世以来的古植被演替与海平面波动关系。【研究方法】拟通过对HLL01钻孔的孢粉、淡水藻类、海相沟鞭藻、有孔虫内衬等微体古生物... 详细信息

【研究目的】海岸带沉积物中的微体古生物化石保存着丰富的地质环境信息,本文的目的是重建莱州湾南岸晚上新世以来的古植被演替与海平面波动关系。【研究方法】拟通过对HLL01钻孔的孢粉、淡水藻类、海相沟鞭藻、有孔虫内衬等微体古生物化石的分析,恢复和重建莱州湾南岸及其附近地区晚上新世以来的古植被演替与海平面波动。【研究结果】(1)在晚上新世—早更新世阶段(约6.8~1.6 Ma),大量的陆生草本花粉(75.13%)指示研究区的植物群落主要以藜科、蒿属及禾本科为主的草原植被,气候温暖偏干。(2)在早更新世—中更新世阶段(约1.6~0.6 Ma),研究区的植物群落开始由草原向森林草原类型过渡;急剧增加的淡水藻类,则指示研究区可能有大的河流注入,或形成较大规模的湖泊;降水量增加,气候变得湿润。(3)在中更新世—晚全新世阶段(约0.6~0.004Ma),研究区的植物群落已经变成森林草原植被。淡水藻类含量略有降低,指示研究区的河流注入量开始减少,湖泊面积也开始萎缩。同时,海相沟鞭藻和有孔虫内衬等海相化石记录,指示研究区在该阶段出现了较为明显的大规模海侵事件。【结论】莱州湾晚上新世以来发生了3次古植被演替与海平面波动事件。

关键词：孢粉组合古植被古环境演变晚上新世海岸带地质调查工程莱州湾山东

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岩溶碳汇原理、过程与计量

地学前缘 2024年

作者：曹建华杨慧黄芬张春来张连凯朱同彬周孟霞袁道先联合国教科文组织国际岩溶研究中心/岩溶动力系统与全球变化国际联合研究中心中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部广西岩溶动力学重点实验室广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心

岩溶生态系统碳循环由生物碳循环（植物光合作用驱动）和岩溶碳循环（碳酸盐岩溶解风化驱动）两部分组成。岩溶碳循环与陆地生物碳循环存在协同作用，对陆地淡水生态系统产生显著影响。岩溶碳汇主要发生在由植物根系-土壤-岩石相互融合... 详细信息

岩溶生态系统碳循环由生物碳循环（植物光合作用驱动）和岩溶碳循环（碳酸盐岩溶解风化驱动）两部分组成。岩溶碳循环与陆地生物碳循环存在协同作用，对陆地淡水生态系统产生显著影响。岩溶碳汇主要发生在由植物根系-土壤-岩石相互融合的岩溶表层带，其迁移转化过程发生在地下水系统和地表水系统中。流域岩溶碳汇计量存在至少三方面的不确定性：全岩溶流域中来源于碳酸盐岩的碳和大气/土壤中碳的比例变化、部分岩溶流域碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解产生碳汇的区分、水生植物光合作用生产的内源有机碳与陆地生态系统的外源有机碳的区别。建议以流域为单元，确定流域边界、查明地质结构、分析土地覆被配置，揭示岩溶碳循环及碳汇效应影响的主控因子，建立反演和正演模型，填补岩溶碳汇服务功能的空白。

关键词：岩溶碳汇岩溶碳循环碳迁移-碳转化碳汇计量模型构建