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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

生物样品中汞的电感耦合等离子体质谱分析与干扰校正方法

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岩矿测试 2025年第1期44卷 140-148页

作者：张灵火马娜陈海杰张鹏鹏胡梦颖徐进力白金峰中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000 自然资源部地球化学探测重点实验室河北廊坊065000

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定生物样品中的Hg时,由于Hg元素的电离能高、电离效率低,且存在W的氧化物等多原子离子干扰,很难进行直接准确测定,加之生物样品中有机质含量高,基体复杂,也会导致分析结果产生偏差。本文通过比较标... 详细信息

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定生物样品中的Hg时,由于Hg元素的电离能高、电离效率低,且存在W的氧化物等多原子离子干扰,很难进行直接准确测定,加之生物样品中有机质含量高,基体复杂,也会导致分析结果产生偏差。本文通过比较标准模式(STD)和动能歧视模式(KED)下测定Hg的质谱干扰情况,表明在STD模式下200Hg、202Hg均受到W、Re、Os、Er、Dy等元素多原子离子的干扰,而KED模式有效地降低了干扰;在KED模式下选择202Hg作为分析同位素,Er、Dy、Re、Os等对Hg的干扰可以忽略不计,而W的氧化物干扰仍难以完全消除。进而详细研究了KED模式下W对Hg测定的质谱干扰,Hg所受干扰程度与W含量呈线性相关(R2=0.9997),可利用KED模式结合数学校正法消除W的质谱干扰;优选了样品稀释倍数和内标元素,选择稀释倍数为100倍,50μg/L的Rh作为内标补偿基体效应。在此基础上建立生物样品中Hg的ICP-MS分析与干扰校正方法,检出限为1.2ng/g。采用该方法对9个标准物质中Hg含量进行测定,测定值与标准值(或参考值)一致,尤其是国家标准物质GBW10028(黄芪)、GBW10025(螺旋藻)、GBW10015a(菠菜)的准确度显著提高,相对标准偏差(n=10)为0.7%~7.0%。该方法操作简便,适用于W含量范围在0~1000ng/g,Hg含量范围在3.2~670ng/g的生物样品的测试。

关键词：生物样品汞电感耦合等离子体质谱法干扰校正

阿拉善-华北北缘晚古生代-早中生代岩浆作用:对古亚洲洋俯冲-闭合过程的制约

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岩石学报 2025年第1期41卷 66-90页

作者：曾浩宋东方肖文交李普庆中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学... 详细信息

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析。锆石U-Pb定年表明这些岩体分别形成于早二叠世(283±3Ma、273±5Ma、272±5Ma)和中三叠世(238±3Ma)。早二叠世岩体以石英闪长岩和闪长玢岩为主,富集轻稀土与大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta等,Hf同位素显著亏损(-4.0~+15.6)。它们可能是由俯冲板片流体交代地幔楔部分熔融形成的基性岩浆经分离结晶演化而成。中三叠世侵入体为花岗闪长岩,轻重稀土元素强烈分异,锆石ε_(Hf)(t)值均为正值(+5.0~+8.5),可能代表了碰撞造山阶段新生下地壳物质部分熔融的产物。在此基础之上,本文系统收集并分析了阿拉善-华北北缘地区晚古生代-早中生代岩浆岩的时空分布规律与地球化学特征,以限定其构造背景与深部动力学过程。结合前人研究成果提出:石炭纪时期,古亚洲洋向南俯冲至阿拉善-华北克拉通之下并不断向北后撤;至早二叠世,俯冲板片转变为前进式俯冲,整体处于挤压环境,发育大规模岩浆活动与弧背前陆盆地;早-中三叠世,古亚洲洋闭合,阿拉善-华北克拉通沿索伦缝合带与北侧的中亚弧增生体系发生碰撞-拼贴。

关键词：阿拉善华北北缘晚古生代-早中生代古亚洲洋俯冲-闭合

燕山地区北京中生代上庄辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩体的壳幔岩浆混合成因及意义

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岩石学报 2025年第1期41卷 31-65页

作者：李友连郭敬辉欧阳东剑王浩彭澎钱青杨进辉中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

华北克拉通北缘东部的燕山地区,在晚中生代发育了广泛的中酸性岩浆岩。但是,在这期规模巨大的岩浆活动过程中,地幔的贡献方式和程度,一直不甚明了。在燕山西段北京上庄地区,发育一套辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩,其中包含空间上密切共生的... 详细信息

华北克拉通北缘东部的燕山地区,在晚中生代发育了广泛的中酸性岩浆岩。但是,在这期规模巨大的岩浆活动过程中,地幔的贡献方式和程度,一直不甚明了。在燕山西段北京上庄地区,发育一套辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩,其中包含空间上密切共生的辉长岩、辉长闪长岩、二长闪长岩、正长岩和花岗岩5个岩相单元,完整记录了从基性到中性、酸性连续的成分变化,是壳幔相互作用的理想研究对象。本文最新的高精度离子探针原位锆石U-Pb定年结果显示,这5个岩相单元的形成时代在125.9±1.1Ma~127.2±1.1Ma之间,相差不超过2Myr。成分差异显著的5个岩相,在如此短的时间内相继侵位形成,暗示了其成因上的密切关联。上庄杂岩体5个岩相单元的主、微量元素组成和主要地球化学指标,都不同程度地表现出连续变化的趋势,进一步指示了5个岩相单元之间密切的成因演化关系。结合全岩Sr-Nd同位素组成资料,我们提出上庄杂岩体的5个岩相单元来自富集岩石圈地幔和古老下地壳两个岩浆源区,经历了两类岩浆的混合作用,以及各自的分离结晶作用,最终形成这一杂岩体。具体来说,上庄杂岩体成因特征可以概括为:(1)作为基性端元的辉长岩单元,主体岩性为辉长岩和辉长苏长岩,以及少量橄长岩,ε_(Nd)(t)集中在-10.0~-8.5,来自EM1型的富集陆下岩石圈地幔。(2)辉长闪长岩和正长岩单元具有和辉长岩单元相同的Nd同位素组成范围,是由同源岩浆经历分离结晶作用所形成。(3)辉长闪长岩单元是稍早期侵入相中面积最大的,其中发育稍晚期沿裂隙贯入的多种类型的岩脉。其中,有一组花岗质岩脉,具有最低的ε_(Nd)(t)值(-19),其两阶段Nd模式年龄为2.5Ga,代表了来源于古老下地壳部分熔融的熔体。(4)将这些花岗质岩脉作为古老下地壳组成端员,二长闪长岩单元的元素和同位素组成,正好落在其与上述岩石圈地幔组成的混合线上,具有鲜明的壳幔组分混合特征;二长闪长岩中发育丰富的暗色微粒包体,斜长石斑晶发育复杂的内部结构和成分环带,如正环带、反环带和震荡环带等,且An值变化范围大(56~2),这些证据更直接表明其形成于基性和酸性岩浆的岩浆混合作用;岩浆混合模拟结果表明,二长闪长岩可以是约20%~30%幔源基性岩浆注入到壳源花岗质熔体的产物。(5)花岗岩单元具有与二长闪长岩单元相同的Nd同位素组成,高的SiO_(2)含量(71%~76%),显著Eu负异常、低Sr、Ba含量和高Rb/Sr比值,表明其应该是二长闪长质岩浆经由长石为主的分离结晶作用形成。上庄杂岩体的上述成因特征,显示出幔源岩浆活动的主导作用,不仅为大规模地壳熔融提供热流,更有相当高比例的直接物质贡献。综合区域上晚中生代中酸性岩浆岩资料,有相当高比例的岩体,其组成特征与上庄杂岩体的中酸性部分相当;相关岩性单元不能简单地归为埃达克质岩石,其成因不是由加厚下地壳部分熔融,而可能是古老下地壳受到幔源岩浆强烈影响的产物。

关键词：燕山侵入杂岩体岩石成因岩浆混合中生代

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岩浆岩中磷灰石的地球化学特征及应用

岩石学报 2025年第1期41卷 321-338页

作者：李子木令狐苗苗孙金凤孙之晗周宝全杨进辉中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029

不同类型的岩浆岩可能来源于不同源区,经历复杂的岩浆演化过程,导致岩浆成分、温度和压力等条件发生变化。磷灰石在岩浆岩中广泛发育,可以形成于不同的岩浆环境。作为富含多种地球化学指示元素(如稀土元素、锶、锰及多种挥发分),并且对... 详细信息

不同类型的岩浆岩可能来源于不同源区,经历复杂的岩浆演化过程,导致岩浆成分、温度和压力等条件发生变化。磷灰石在岩浆岩中广泛发育,可以形成于不同的岩浆环境。作为富含多种地球化学指示元素(如稀土元素、锶、锰及多种挥发分),并且对寄主岩浆环境的变化十分敏感的副矿物,近年来被广泛应用于岩浆岩和矿床成因等研究中。了解不同类型岩石中磷灰石的矿物学和地球化学特征,是深入开展相关研究的基础。本文对GEOROC数据库及其他文献报道的岩浆岩中磷灰石稀土元素数据进行了汇总整理和归纳分析,获得了不同类型岩石中磷灰石的矿物学和稀土元素组成特征。结合多元统计分析方法,深入分析不同类型岩浆岩和花岗岩中磷灰石的稀土元素变化规律。计算结果显示,不同类型岩石中磷灰石的La元素、Eu/Eu*和Yb含量之间存在明显差异,推断综合利用La含量与(Eu/Eu^(*))/Yb值特征可以有效区分形成于不同岩浆岩的磷灰石。本文的研究表明,磷灰石在示踪岩浆源区和岩石成因方面具有独特优势,综合运用磷灰石产状、共生矿物组合、微量元素及同位素组成等分析可以为岩浆岩成因研究提供全面信息。

关键词：岩浆岩花岗岩磷灰石地球化学稀土元素岩石成因

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

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中国科学院院刊 2007年第4期22卷 343-344页

作者：胡瑞忠卢焕章中国科学院地球化学研究所

组建意义：建设矿床地球化学国家重点实验室，加强矿床地球化学研究，是面向国际矿产资源科学前沿和解决国家对矿业重大需求的必然选择．也对发展地球化学学科、满足国家西部大开发战略的需要具有重要的理论和实际意义。

关键词：中国科学院矿床地球化学国家重点实验室

内蒙古白云鄂博矿床发现一种新的含羟基、铌-镁氧化物新矿物——福元铌矿

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岩石学报 2025年第1期41卷 1-3页

作者：佘海东范宏瑞展云翔谷湘平李晓春杨奎锋王其伟中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室包头014030 江西应用科技学院宝石与矿物资源学院南昌330100

铌具有熔点高、耐腐蚀、耐磨和超导性等优点,被广泛应用于特种钢铁、超导材料和航空航天等领域,是发展低碳绿色能源产业的战略性关键金属。内蒙古白云鄂博矿床是全球最大的稀土矿床,也是中国最大的铌矿床。据统计,在该矿床已发现的矿物... 详细信息

铌具有熔点高、耐腐蚀、耐磨和超导性等优点,被广泛应用于特种钢铁、超导材料和航空航天等领域,是发展低碳绿色能源产业的战略性关键金属。内蒙古白云鄂博矿床是全球最大的稀土矿床,也是中国最大的铌矿床。据统计,在该矿床已发现的矿物达210余种,其中新矿物23种;铌矿物近31种,其中新矿物10种。福元铌矿是近期在该矿床发现的又一种新的含铌矿物,呈红褐色至褐色,板状,自形至半自形,粒度约为40~60μm,通常与鄂博铌矿、铌钙矿、烧绿石、磁铁矿及碳酸盐矿物等共生。福元铌矿是一种结构简单的含羟基、镁-铌氧化物类矿物,理想化学式Mg_(7)Nb_(6)O_(18)(OH)_(8),铌氧化物平均含量为67.3%,属于三方晶系,空间群P 3(#147)。福元铌矿是鄂博铌矿水热蚀变后的产物,且Nb_(2)O_(5)含量显著升高。福元铌矿新矿物的发现增加了白云鄂博可用铌金属选冶矿物种类,也表明了蚀变作用过程中Nb的弱迁移性。

关键词：新矿物福元铌矿含羟基铌镁氧化物白云鄂博

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

白云岩风化剖面元素地球化学特征:对黔中九架炉组“三稀金属”富集机制的启示

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岩石学报 2019年第11期35卷 3385-3397页

作者：凌坤跃温汉捷张正伟朱笑青汤好书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

黔中早石炭世九架炉组铝土矿含矿岩系富集Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th和稀土(REEs)等"三稀金属",具有成为独立矿床或伴生资源的潜力。这些元素大部分与九架炉组共有同一母岩,且富集程度受母岩的成分和风化作用控制。本研究... 详细信息

黔中早石炭世九架炉组铝土矿含矿岩系富集Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th和稀土(REEs)等"三稀金属",具有成为独立矿床或伴生资源的潜力。这些元素大部分与九架炉组共有同一母岩,且富集程度受母岩的成分和风化作用控制。本研究选取九架炉组母岩乌当娄山关群白云岩和纳雍牛蹄塘组泥质白云岩的现代风化剖面为研究对象,研究元素在风化作用过程中的迁移特征及分布规律,进而为九架炉组微量元素的富集机制提供启示。研究获得以下认识:1)依据剖面结构、ZrHf、Nb-Ta、Y-Ho二元图特征及REE配分曲线和Eu/Eu*值的相似性表明研究区土层主要来源于基底或母岩的风化;2)白云岩风化成土过程中Si、Fe、Cr、As、Sb、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、REEs等元素化学性质相对稳定,富集程度较高,而Ca、Mg、Na、K、Sr、P、Mo、Cd等元素化学性质活泼,容易淋失亏损;3)纳雍剖面REEs3+和Ca2+半径差与REEs富集系数相关性良好,表明碳酸盐岩风化过程中,含钙矿物磷灰石是稀土元素分配的重要控制因素;4)九架炉组的母岩也是Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th等微量元素的主要物质来源,母岩风化过程中,这些微量元素首先在副矿物、黏土矿物、铝矿物及磷灰石等矿物相中初步富集,之后随风化碎屑物一起沉积形成微量元素超常富集地层;5)纳雍剖面地表和地下水提供了部分P、Be、Zn、Sb、Pb、Y及REEs来源,指示水体迁入作用也是九架炉组REEs富集的重要原因。研究表明黔中九架炉组微量元素的来源较复杂,风化-沉积过程中,化学性质稳定的元素残留在风化碎屑物中并被搬运-沉积在负地形中,而化学性质活泼的元素首先被带入水体,在沉积-成岩过程中特定条件下发生二次富集作用(例如次生矿物的形成及吸附)形成微量元素富集的地层。

关键词：九架炉组风化剖面 “三稀金属” 富集机制