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土壤中铬价态转化的影响因素与作用机制研究进展

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岩矿测试 2025年第1期44卷 35-50页

作者：陈俊茹沈亚婷刘菲国家地质实验测试中心北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083 自然资源部生态地球化学重点实验室北京100037

土壤中铬(Cr)污染是全球性环境问题,六价铬Cr(Ⅵ)因其高毒性及致癌性而成为关注焦点。土壤中的Cr主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的形式存在,两者之间的转化受到诸如土壤pH值、氧化还原电位(Eh)、天然氧化还原剂、有机质和微生物的影响。随着工农... 详细信息

土壤中铬(Cr)污染是全球性环境问题,六价铬Cr(Ⅵ)因其高毒性及致癌性而成为关注焦点。土壤中的Cr主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的形式存在,两者之间的转化受到诸如土壤pH值、氧化还原电位(Eh)、天然氧化还原剂、有机质和微生物的影响。随着工农业活动的增多,土壤中的Cr浓度不断增加,并通过植物吸收进入食物链等多种途径,对生态系统和人体健康构成威胁。本文对Cr在全球范围内的污染现状及来源、土壤中Cr的不同价态及其毒性特征进行了评述,并分析了pH、Eh对土壤中Cr的具体存在形态与价态的影响,及天然氧化还原剂、有机质等因素利用自身化学性质充当电子供体或受体的角色对土壤中Cr价态进行转化的氧化还原机理,以及不同影响因素之间的相互作用关系,从而可以全面理解土壤中Cr价态转化的行为机制。此外,在对Cr价态影响因素深入了解的基础上,总结了以生物炭和纳米材料为代表的先进修复技术方法,这些材料和方法由于能够将Cr(Ⅵ)有效地还原为毒性较小的Cr(Ⅲ),从而降低生态环境风险,因而是一类具有巨大潜在应用价值的修复材料和修复方法,但大规模应用的可行性及其修复效果仍需要进一步验证。

关键词： Cr污染 Cr价态天然氧化还原剂有机质修复技术

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青藏中-南部特提斯洋板块地层分布与演化

地球科学 2025年

作者：张克信宋博文何卫红骆满生寇晓虎徐亚东王嘉轩王盛栋王丽君柯学任飞陈奋宁陈锐明中国地质大学(武汉)地球科学学院中国地质大学(武汉)地质调查研究院中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室江西师范大学地理与环境学院中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中国科学院新疆生态与地理研究所中国地质调查局成都地质调查中心中国地质调查局西安地质调查中心

青藏高原造山域经历了原特提斯、古特提斯和新特提斯洋的形成、分布与多期次洋-陆转化，是铜、金、铌、钽等多金属成矿有利区。在整个显生宙特提斯洋的形成-消亡演化历程中，形成了各演化阶段独特的洋板块地层(简称OPS)。重建青藏高原... 详细信息

青藏高原造山域经历了原特提斯、古特提斯和新特提斯洋的形成、分布与多期次洋-陆转化，是铜、金、铌、钽等多金属成矿有利区。在整个显生宙特提斯洋的形成-消亡演化历程中，形成了各演化阶段独特的洋板块地层(简称OPS)。重建青藏高原造山域各演化阶段各构造-地层区划单元的OPS序列，以及划分对比格架，是造山域多金属矿产勘查和重大工程建设的重要基柱。本文系统梳理分析了青藏高原各时代约130多个出露点的蛇绿混杂岩等洋壳残迹的物质组成、254个蛇绿岩等洋壳残块的测年数据，以及相伴硅质岩放射虫化石，依据构造环境和时代分布，区划出3个OPS构造-地层大区和9个区，分别是巴颜喀拉-三江、龙木错-双湖-班公湖-怒江-昌宁-孟连和冈底斯-雅鲁藏布大区。巴颜喀拉-三江大区含西金乌兰、甘孜-理塘、金沙江和哀牢山4个区；龙木错-双湖-班公湖-怒江-昌宁-孟连大区含龙木错-双湖、班公湖-怒江和昌宁-孟连3个区；冈底斯-雅鲁藏布大区含狮泉河-嘉黎和雅鲁藏布2个区。按3大区和9区识别出对接带型和叠接带型两大类OPS和洋脊、洋岛-海山、洋内弧、远洋和海沟沉积建造等五类OPS亚类。依据同位素测年、古生物化石序列划分与对比，构建了首个青藏高原造山域显生宙OPS地层格架和时空演化模式，并对青藏高原特提斯演化模式进行了讨论。

关键词： OPS 时空分布显生宙特提斯演化青藏

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地壳岩浆氧化性和斑岩型铜矿床成矿潜力

中国科学:地球科学 2025年第1期 227-238页

作者：艾宇民 Massimo CHIARADIA 吴超陈华勇中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室中国科学院大学 Department of Earth Sciences University of Geneva 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和... 详细信息

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和硅酸盐熔体中的分配系数.通过探讨V/Sc比值与岩浆氧逸度(f O2)之间的相关性,评估了不同厚度弧地壳中岩浆的氧化性特征.研究结果表明,磁铁矿的分离结晶是降低残余岩浆的V/Sc比值的关键因素.此外,磁铁矿结晶开始时的镁值(Mg#)与岩浆氧化性呈现显著的正相关性.利用这一规律,进一步评估第四纪弧岩浆的氧化性,发现在地壳厚度超过20km的成熟岛弧和大陆弧中,岩浆随着地壳厚度的增加趋向于更高的氧逸度.这表明在这些环境中,石榴石和角闪石的地壳内分异作用增强了岩浆的氧化性;相比之下,地壳厚度小于20km的薄弧中的岩浆则可能由于更多的俯冲板片氧化性物质输入,展现出比厚弧岩浆更高的氧化性.这些发现表明,俯冲动力学和地壳厚度在决定弧岩浆氧化性及其形成斑岩型铜矿的能力方面起着至关重要的作用.高度氧化的原始弧岩浆由于在岩浆演化的早期阶段经历磁铁矿结晶,从而导致硫化物饱和,这一过程导致铜的早期亏损,因此不利于斑岩型铜矿的形成.相反,在厚弧中磁铁矿结晶被广泛抑制,使硫化物大量饱和出现在岩浆晚期阶段,因此更有利于保留演化岩浆中铜的成矿潜力.本研究深入探讨了地壳内分异作用和俯冲带物质输入对弧岩浆氧化性的双重影响,并基于V/Sc比值变化规律的系统研究,为斑岩型铜矿床的成矿潜力提供了新的地球化学指示.

关键词：岩浆演化 V/Sc变化规律磁铁矿氧逸度斑岩铜矿

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湘中紫云山花岗岩体中暗色包体的岩石成因：来自锆石U-Pb、Hf-O同位素的制约

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地质通报 2025年

作者：鲁玉龙涂恩搏王鹏彭建堂黄建中李欢刘洋湖南省地质调查所湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院中南大学地球科学与信息物理学院有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验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

以往暗色包体和寄主岩石的研究工作已经揭示出壳幔相互作用对花岗质岩浆形成具有重要贡献，但暗色包体与寄主岩石是否为同源岩浆不同演化阶段的产物还需进一步探索。本文以湘中紫云山岩体中暗色包体为研究对象，在岩相学研究的基础上，... 详细信息

以往暗色包体和寄主岩石的研究工作已经揭示出壳幔相互作用对花岗质岩浆形成具有重要贡献，但暗色包体与寄主岩石是否为同源岩浆不同演化阶段的产物还需进一步探索。本文以湘中紫云山岩体中暗色包体为研究对象，在岩相学研究的基础上，对其开展锆石U-Pb同位素年代学和Hf-O同位素组成分析，揭示其岩石成因及其与寄主花岗岩的成因联系。结果显示，紫云山暗色包体的锆石U-Pb年龄为225.1 ± 5.3 Ma，其与寄主花岗岩的年龄（225.2±1.7 Ma ～ 227.0±2.2 Ma）大体一致；暗色包体的εHf（t）值为-6.4 ～ -1.6、δ18O为7.6‰～ 9.9‰，其与寄主花岗岩Hf-O同位素组成基本一致。紫云山暗色包体的两阶段模式年龄(TDM2)在1.35 ～ 1.65 Ga之间，平均为1.51，略大于寄主花岗岩的两阶段模式年龄（1.22 ～1.79Ga，平均为1.36）。结果表明，紫云山岩体形成于碰撞后的构造背景，为底侵的幔源岩浆与下地壳重熔岩浆形成初始岩浆房，早期长英质岩浆和部分富集地幔岩浆上侵后发生混合，形成富含暗色包体的主体花岗岩；晚期为岩浆演化后残余的更为酸性岩浆侵位至主体花岗岩中，并与少量幔源岩浆混合，形成补体花岗岩和少量暗色包体。本文为理解暗色包体与寄主岩石的成因关系提供了新的视角。

关键词：铁镁质暗色包体岩石成因锆石U-Pb年代学 Hf-O同位素湘中

辽宁弓长岭铁矿床成矿物质来源及磁铁富矿成因探讨

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岩石学报 2025年第1期41卷 289-303页

作者：孙晓辉汤好书陈继宏白鹏飞长安大学地球科学与资源学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 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阳550081 鞍钢集团矿业弓长岭有限公司井采分公司辽阳111008 中国恩菲工程技术有限公司北京100080

辽宁鞍本地区是我国最大的BIF型铁矿资源基地,弓长岭铁矿床是该区最大的富铁矿床,其富铁矿成因机制备受关注。目前多认为其为热液改造条带状铁矿(贫矿)而成,但关于热液性质还存在变质热液、混合岩化热液及大气降水等不同认识。在总结前... 详细信息

辽宁鞍本地区是我国最大的BIF型铁矿资源基地,弓长岭铁矿床是该区最大的富铁矿床,其富铁矿成因机制备受关注。目前多认为其为热液改造条带状铁矿(贫矿)而成,但关于热液性质还存在变质热液、混合岩化热液及大气降水等不同认识。在总结前人研究成果基础上,本研究对辽宁弓长岭铁矿床二矿区条带状铁矿及富铁矿进行了系统的微量元素及Nd-Pb-S同位素分析,结果显示:条带状铁矿及富铁矿中磁铁矿的稀土配分模式一致,成矿物质来源于海水与高温热液混合。条带状铁矿中磁铁矿的ε_(Nd)(t)值变化较大(-6.9~1.5),而富铁矿中磁铁矿相应值(-7.7~-6.1)偏负且集中,指示形成富铁矿的热液流体来自地壳浅部。条带状铁矿中磁铁矿铅同位素μ值介于9.36~10.75,显示壳幔混源的特征;而富铁矿中磁铁矿的μ值(9.58~13.14)较高,指示后期壳源流体交代改造。条带状铁矿中黄铁矿的硫同位素值偏负,且分布集中(-2.08‰~-0.66‰,平均值-1.52‰),而富铁矿中黄铁矿的δ^(34)S同位素值(1.88‰~3.36‰,平均值2.39‰)明显偏重,指示富重硫同位素流体的交代作用。综合推测这种改造条带状铁矿的壳源、富重硫同位素的流体应为变质水与大气降水的混合热液流体,富铁矿为条带状铁矿在古元古代晚期经该混合热液流体改造,发生去硅存铁作用而成。

关键词：弓长岭鞍山群条带状铁建造磁铁富矿 Nd-Pb-S同位素

汞示踪古新世—始新世极热事件火山沉积记录研究进展

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沉积学报 2025年

作者：杨晨林雯洁金思敏李明松沈俊中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)环境学院北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室

【意义】自工业革命以来，人类在使用化石燃料的过程中不断向大气排放CO2等温室气体，引起了剧烈的气候环境扰动和严重的生物危机。古新世—始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum， PETM，～56 Ma）转折期发生了巨量的碳... 详细信息

【意义】自工业革命以来，人类在使用化石燃料的过程中不断向大气排放CO2等温室气体，引起了剧烈的气候环境扰动和严重的生物危机。古新世—始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum， PETM，～56 Ma）转折期发生了巨量的碳排放事件，碳排放速率与当前的排放进程最为接近，探索PETM时期的碳排放对地球宜居性影响的过程和机制，可以为预估地球未来气候变化趋势提供地质案例，具有重要的科学意义。【进展】近年来，对于PETM碳排放的触发机制问题仍存在争议，已有研究证实北大西洋火成岩省（North Atlantic Large Igneous Province， NAIP）的岩浆活动与PETM之间存在时间耦合性，表明NAIP可能触发了这一地球宜居性扰动事件，但是目前该转折期火山活动和气候环境波动的因果关系还不明晰，其最大的难点在于如何在沉积岩中示踪火山活动记录。【结论与展望】近年来，沉积物中的汞元素浓度及其同位素已被广泛用于示踪地质历史时期的火山活动。但是，目前对PETM事件的汞记录研究主要集中在靠近NAIP喷发区域的近岸地区，而缺乏对远离喷发中心的开阔海地区的研究，制约了对NAIP活动影响范围和环境效应的认知。本文针对PETM事件汞沉积示踪古火山活动的研究现状进行了系统的回顾，阐述其存在的问题和未来的研究方向，梳理了NAIP与PETM之间的联系。

关键词：古新世—始新世极热事件北大西洋火成岩省汞浓度及同位素海洋缺氧

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超临界地质流体的形成与演化

中国科学:地球科学 2025年第1期 38-51页

作者：倪怀玮肖益林熊小林刘显东高春晓陈伊翔李云国李万财郭璇王洋洋谭东波张力中国科学技术大学岩石圈演化与环境演变全国重点实验室中国科学技术大学深空探测实验室/地球和空间科学学院中国科学院广州地球化学研究所南京大学地球科学与工程学院吉林大学超硬材料国家重点实验室

本文全面阐述了超临界地质流体的形成、演化、性质和效应.在地球内部,特殊组分的加入或温度压力的升高使H2O和硅酸盐的混溶性增强,形成同时含有大量H2O和硅酸盐溶质的超临界地质流体.在以伟晶岩体系为代表的岩浆-热液体系中,超临界地质... 详细信息

本文全面阐述了超临界地质流体的形成、演化、性质和效应.在地球内部,特殊组分的加入或温度压力的升高使H2O和硅酸盐的混溶性增强,形成同时含有大量H2O和硅酸盐溶质的超临界地质流体.在以伟晶岩体系为代表的岩浆-热液体系中,超临界地质流体的形成受控于熔体-流体临界曲线.在以俯冲板片为代表的变质岩体系中,超临界地质流体的形成受控于第二临界端点.实验结果表明,伟晶岩体系中硼和氟的存在使得地壳深度可能形成超临界地质流体,而俯冲板片则要迟至近100km深度才会释放超临界地质流体.富含H2O和解聚结构单元（单体、二聚体等）赋予了超临界地质流体独特的物理性质,包括低密度、低弹性模量、低黏度、高扩散系数和高电导率.超临界地质流体可以有效迁移包括高场强元素和重稀土元素在内的多种元素.超临界地质流体的化学特征能被交代地幔和幔源熔体继承,这可以解释弧岩浆氧化性.超临界地质流体可通过旋节分解发生相分离形成熔体网络.俯冲带岩石和伟晶岩中发现的多相流体包裹体可能是超临界地质流体的残留物.超临界地质流体可以造成俯冲板片顶部附近的低速高导异常,并且可能与中源地震存在联系.超临界地质流体可能在伟晶岩及其矿床的形成过程中起到了关键作用.

关键词：超临界地质流体混溶俯冲带伟晶岩

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湘中紫云山花岗岩和暗色包体的源区及其地质意义:来自全岩地球化学及Sr-Nd同位素的证据

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岩石学报 2025年第1期41卷 135-150页

作者：鲁玉龙肖荣彭建堂黄建中李欢王鹏冷家豪刘洋湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湘潭411201 湖南省地质调查所长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验长沙410083 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阳550002

湘中紫云山花岗质岩体形成于晚三叠世,近年来因其周边众多金属矿床的发现而备受关注。岩体内含有丰富的暗色包体(MMEs),为研究其源区和形成过程提供了一个重要的窗口。本文对紫云山暗色包体进行了全岩主、微量元素分析,并对紫云山花岗... 详细信息

湘中紫云山花岗质岩体形成于晚三叠世,近年来因其周边众多金属矿床的发现而备受关注。岩体内含有丰富的暗色包体(MMEs),为研究其源区和形成过程提供了一个重要的窗口。本文对紫云山暗色包体进行了全岩主、微量元素分析,并对紫云山花岗岩和暗色包体进行了Sr-Nd同位素分析。暗色包体主要为闪长质-花岗闪长质,SiO_(2)含量在55.24%~68.72%(平均为63.758%),K_(2)O含量为1.22%~6.33%(平均值为2.76%),属于钙碱性系列至高钾钙碱性系列岩石。暗色包体的(^(87)Sr/^(86)Sr)i值为0.714943~0.720623,ε_(Nd)(t)值为-9.53~-6.5,t DM2为1.53~1.78 Ga;主体花岗岩的(87 Sr/86 Sr)i值为0.718160~0.724384,ε_(Nd)(t)值为-7.4~-8.2,二阶段模式年龄t DM2为1.60~1.67Ga;补体花岗岩的(87 Sr/86 Sr)i值为0.735888~0.745734,ε_(Nd)(t)值为-10.1~-10.9,二阶段模式年龄t_(DM2)值为1.82~1.89Ga。研究表明:紫云山花岗岩主要来源于变杂砂岩熔融的壳源岩浆,并混合了部分富集幔源岩浆;其中主体花岗岩相较补体花岗岩含有较多的幔源组分,而紫云山暗色包体主要来源于富集地幔。紫云山花岗岩和暗色包体可能是印支期华南板块受周缘板块碰撞挤压后岩石圈伸展减薄,底侵的高温幔源岩浆注入到壳源长英质岩浆房后,两者混合不均的产物。在湘中地区,印支晚期花岗岩与其附近的金(锑)、钨等矿床存在密切的时、空联系,可能具有良好的成矿潜力;该区印支晚期花岗岩的成岩-成矿作用的强度远超传统认识,在找矿过程中需加以重视。

关键词： Sr-Nd同位素岩浆源区成矿效应暗色包体湘中

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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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