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云开地块加里东期原特提斯洋俯冲作用:来自晚奧陶世镁铁质侵入岩的岩石地球化学证据

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岩石学报 2024年第8期40卷 2469-2488页

作者：华为诚郭锋文雅倩赵亮中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

本文选择云开地块高州地区陈六坑村的富闪侵入岩和佑尾甬村富钙铝与富镁侵入岩开展了综合的岩相学、锆石U-Pb定年和原位Hf-O同位素组成、全岩主-微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成研究,旨在理解其岩石成因和形成的大地构造环境。研究结... 详细信息

本文选择云开地块高州地区陈六坑村的富闪侵入岩和佑尾甬村富钙铝与富镁侵入岩开展了综合的岩相学、锆石U-Pb定年和原位Hf-O同位素组成、全岩主-微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成研究,旨在理解其岩石成因和形成的大地构造环境。研究结果显示,两个镁铁质侵入体的锆石U-Pb年龄为447~451Ma,为晚奥陶世侵位的镁铁质岩浆。陈六坑村样品含有大量角闪石,佑尾甬村辉长岩中存在大量的富钙斜长石(An>95),表明这两个晚奧陶世侵入体的母岩浆都是富水的亚碱性玄武岩浆,形成于俯冲带环境。此外,两个镁铁质侵入体都相对富集大离子亲石元素和轻稀土元素而亏损重稀土和高场强元素,与典型镁铁质弧岩浆类似。两个侵入体都表现出富集的锆石Hf-O同位素组成和变化较大的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成。运用全岩Nb/La与Sr-Nd-Hf同位素的协变关系排除地壳同化混染作用的影响后,我们认为变化较大的Sr-Nd-Pb-Hf-O同位素组成反映了熔融地幔源区中不同比例的再循环地壳成分的加入。进一步的锆石Hf-O同位素模拟结果显示,陈六坑村富闪侵入岩的熔融源区包含了20%~50%的陆源沉积物组分,而佑尾甬村富钙铝与富镁辉长岩的源区中再循环陆源沉积物组分比例在35%~45%之间。根据古板块构造恢复结果,云开地块在晚奧陶世期间位于原特提斯洋和东冈瓦纳大陆之间,我们认为原特提斯洋向华南陆块俯冲作用能较好地解释当时的岛弧型镁铁质岩浆作用成因。随着俯冲作用的进行,陆源沉积物发生脱水熔融改造上覆地幔,沉积物富集的地幔楔发生含水熔融形成富水的亚碱性玄武质岩浆,它们经历了一定程度的矿物分离结晶/堆晶作用,形成了富闪侵入岩和富镁与富钙铝辉长岩。本研究结果为揭示原特提斯洋向华南云开地块的俯冲作用提供了关键岩石学和地球化学证据。

关键词：原特提斯洋俯冲作用岩石地球化学镁铁质侵入岩晚奧陶世云开地块

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构建新双酚类塑料添加剂污染物在野生淡水鱼中富集和组织分布的生理毒代动力学(PBTK)模型

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环境科学学报 2024年第10期44卷 414-422页

作者：朱泽文陈光仕彭先芝中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州 510640 中国科学院大学北京 100049 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州 510640

双酚类(BPs)污染物为已知的内分泌干扰物,广泛存在于环境中,并能在生物体内富集且可能在生态食物链中传递.本研究基于6种常见野生淡水食用鱼(鲢鱼、翘嘴鲌、赤眼鳟、广东鲂、鲤鱼和黄尾鲴)中BPs的实测数据,开发了一种生理毒代动力学模型... 详细信息

双酚类(BPs)污染物为已知的内分泌干扰物,广泛存在于环境中,并能在生物体内富集且可能在生态食物链中传递.本研究基于6种常见野生淡水食用鱼(鲢鱼、翘嘴鲌、赤眼鳟、广东鲂、鲤鱼和黄尾鲴)中BPs的实测数据,开发了一种生理毒代动力学模型(PBTK),用于模拟预测BPs在野生淡水鱼类中的富集.研究将鱼体划分为10个房室,其中将鱼鳔划分为单独的房室考虑.针对各鱼种分别进行参数优化,提升模拟预测的精度,模型敏感性分析筛选出6个敏感参数,分别为组织/血液分配系数、血液/水分配系数、温度、肝脏清除率、血液中未结合化学物质的比例与有效呼吸体积.通过对比发现,89%～98%的预测结果与实验数据的误差在10倍以内.将来建立PBTK模型时考虑增加新的机理方程针对性描述生物的摄食方式、食物组成、习性等特征,从而提升模拟预测的精度.

关键词：双酚类 PBTK 毒代动力学生物富集野生淡水鱼

构造火山作用对辽西早白垩世九佛堂组沉积环境的影响——以燕山科学钻探YSDP-1钻孔为例

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地球化学 2024年

作者：蔡士玺韦刚健胡建芳曾提徐义刚中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院大学

了解构造火山作用如何影响地表沉积环境是揭示深地过程对表层地球系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育有巨厚的富有机质泥页岩，且保存有大量精美的热河生物群化石，其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用... 详细信息

了解构造火山作用如何影响地表沉积环境是揭示深地过程对表层地球系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育有巨厚的富有机质泥页岩，且保存有大量精美的热河生物群化石，其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用的影响，是探索这一科学问题的良好研究对象。本文通过对燕山科学钻探YSDP-1钻孔中九佛堂组沉积岩主微量元素、矿物组成、有机质含量等地球化学数据的综合分析，判别其细粒沉积岩与火山碎屑岩的物源，厘清不同火山物质对沉积环境的耦合影响。结果发现，九佛堂组沉积岩段包含火山碎屑岩、凝灰岩及其经风化搬运沉积的细粒沉积岩，它们均为与中酸性火山岩有关的长英质物源，指示其来源于同一构造背景下的火山–沉积作用，主要受古太平洋板块俯冲作用控制。每次构造伸展活动启动会导致盆地加深，并伴随火山灰和火山碎屑流等物质的输入。火山灰输入为湖泊带来大量营养物质，藻类勃发导致初级生产力增大，大量有机质沉降消耗底层水的氧气从而导致缺氧环境，进而使大量有机质被保存并形成富有机质油页岩，并且促进了热河生物群化石的保存; 而在半深湖区域火山碎屑流携带大量溶解氧进入，导致湖泊底层水体氧化进而稀释甚至中断有机质的沉积。这些不同火山物质输入的差异作用形成了九佛堂组复杂的火山–沉积地层。

关键词：构造火山活动九佛堂组物源示踪沉积环境华北克拉通破坏

早白垩世陆相湖泊有机碳大量埋藏的沉积记录——以朝阳盆地九佛堂组为例

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地球化学 2024年

作者：孙朝阳蔡士玺胡建芳中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院大学中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室

中国辽西地区朝阳盆地九佛堂组形成时间与白垩纪全球大洋缺氧事件（OAE1a）等时，且发育连续的黑色页岩沉积，是OAE1a事件陆相沉积记录的良好载体。本文围绕该套黑色页岩沉积有机质来源及其古环境，采用分子有机地球化学方法开展研... 详细信息

中国辽西地区朝阳盆地九佛堂组形成时间与白垩纪全球大洋缺氧事件（OAE1a）等时，且发育连续的黑色页岩沉积，是OAE1a事件陆相沉积记录的良好载体。本文围绕该套黑色页岩沉积有机质来源及其古环境，采用分子有机地球化学方法开展研究。结果表明，朝阳盆地九佛堂组三段黑色页岩总有机碳（TOC）含量高，最高可达13.02%。总有机质稳定碳同位素(δ13Corg)值为-31.0‰～-21.5‰，指示了九佛堂组三段黑色页岩有机质主要来源于湖泊初级生产力。姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值（0.1～0.8）反映沉积环境为缺氧、强还原环境。样品中检出丰富的C27～C29规则甾烷、4-甲基甾烷和伽马蜡烷，表明朝阳盆地古湖泊在这一时段存在水体分层现象，有利于湖泊底层水体缺氧环境的形成，为有机质的保存创造了良好条件。该时期火山活动频发，火山灰的输入给湖泊水体带来了大量的营养元素，促进了水生藻类的勃发，提高了湖泊的初级生产力，为大量有机碳的埋藏提供了物质来源。

关键词：白垩纪九佛堂组黑色页岩有机质来源生物标志物

利用洋中脊玄武岩中橄榄石斑晶制约南海打开的地幔动力学机制

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岩石学报 2024年第7期40卷 2186-2202页

作者：杨帆黄小龙徐义刚贺鹏丽于洋南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越研究中心广州510640

地幔柱与板块构造是地球运行的两大基本动力学机制。南海及其周缘地区处于海南地幔柱与东南亚环形俯冲系统时空交汇的背景,而新生代地幔柱在南海形成演化过程中所扮演的角色存在颇多争议。地幔源区富含辉石岩是南海及其周缘与地幔柱活... 详细信息

地幔柱与板块构造是地球运行的两大基本动力学机制。南海及其周缘地区处于海南地幔柱与东南亚环形俯冲系统时空交汇的背景,而新生代地幔柱在南海形成演化过程中所扮演的角色存在颇多争议。地幔源区富含辉石岩是南海及其周缘与地幔柱活动相关的玄武岩的共有特征,基于此推测,本文利用国际大洋发现计划(IODP)367航次在南海北缘U1500B站位钻遇的南海扩张初期洋中脊玄武岩(MORB)的橄榄石成分来制约南海扩张初期的地幔岩性,以检验南海扩张初期是否存在地幔柱-洋脊叠加。U1500B MORB所含橄榄石斑晶的Fo=76.4~89.4,NiO=0.09%~0.26%,CaO=0.25%~0.34%,MnO=0.16%~0.33%。这些橄榄石斑晶具有与南海西南次海盆扩张末期U1433B钻孔的MORB以及全球其他开放大洋MORB相似的NiO、CaO、MnO含量和FeO/MnO比值,代表其源区岩性主要为橄榄岩。U1500B钻孔MORB与该区存在地幔柱叠加的基性岩浆所含橄榄石斑晶成分的差异显著,表明南海扩张初期不存在地幔柱叠加,与前人估计的U1500B洋中脊玄武岩的正常地幔潜能温度(~1380℃)相符合。由于南海扩张初期洋中脊岩浆产率高,但缺乏地幔热异常和易融组分如辉石岩等,推测其地幔中可能有较多的早前俯冲板片贡献的再循环挥发分来维持高岩浆产率。所以,俯冲板片后撤导致的岩石圈伸展可能是南海打开的主要动力学机制。

关键词：南海橄榄石源区岩性地幔柱洋中脊玄武岩

结构定量分析揭示熊耳群大斑玄武安山岩岩浆房存续时间与岩浆喷发速率

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岩石学报 2024年第8期40卷 2374-2388页

作者：瞿川豪马建锋赵太平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广州510640 中国科学院大学北京100049

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法... 详细信息

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法精确限定;同时,熊耳群岩浆岩的地球化学数据并不能很好地解释其成因:地幔柱模型往往伴随着短期内巨量岩浆喷发的特征,通过传统地球化学方法很难识别,所以制约熊耳群形成的构造背景尚需更多的证据来支撑。岩石结构定量分析方法为解析岩浆活动的过程提供了全新的视角,该方法依靠分析岩石中晶体的分布特征,还原晶体结晶过程,从而揭示岩浆房存储状态,并估计岩浆存留时间。许山组玄武质安山岩具有典型的斑状结构,且代表熊耳群熔岩最早期的岩浆活动,记录了早期的岩浆房热状态。本文针对其中的斜长石斑晶开展结构定量分析,探讨熊耳群火山岩早期岩浆房的存储状态与存留时间。数据结果表明,许山组玄武质安山岩深部岩浆房长期处于低过冷度、半开放状态,存续时间为2400~24000yr。结合斜长石结晶实验和许山组斑晶晶体形态研究,估算斑晶斜长石生长速率为10^(-11)~10^(-10)mm/s;结合最大特征长度、剖面特征长度差值与熔岩厚度,计算得到许山组体积喷发速率0.28~13km^(3)/yr,二维喷发速率0.04~1.85m/yr,与大火成岩省的活动特征相似。综上所述,熊耳群许山组形成于一次强烈的热事件中,具有较大的岩浆通量与极高的喷发速率,符合地幔柱背景下的大火成岩省岩浆活动特征。

关键词：熊耳群结构定量分析晶体粒度分布存留时间喷发速率

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东昆仑大格勒稀有金属矿床类型的厘定:碳酸岩型铌矿床

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大地构造与成矿学 2024年第1期48卷 163-171页

作者：周金胜王强王秉璋王涛马林李五福李玉龙袁博武翟国良王春涛刘建栋郑英金婷婷史兆凯马玲刘懋锐李成余志伟杨其济中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 青海省地质调查院青海西宁810012

铌是十分重要的关键金属,目前的主要用途是提高合金材料的抗腐蚀和耐高温性,同时其具有卓越的超导性能,因而随着超导技术革命的推进,未来对铌的需求可能会出现爆发式增长。尽管我国有各种类型的铌矿床,但可供开采利用的铌资源十分匮乏,... 详细信息

铌是十分重要的关键金属,目前的主要用途是提高合金材料的抗腐蚀和耐高温性,同时其具有卓越的超导性能,因而随着超导技术革命的推进,未来对铌的需求可能会出现爆发式增长。尽管我国有各种类型的铌矿床,但可供开采利用的铌资源十分匮乏,使得我国目前铌资源的对外依存度高达99.5%。本文对新发现的东昆仑大格勒稀有金属矿床中典型的矿石样品进行了综合矿物分析系统(TIMA)和电子探针成分分析,该矿床中主要的含矿(Nb)岩性为金云母岩和碳酸岩以及少量辉石岩、角闪石岩,矿石矿物主要为铌钙矿(粒径最高可达1.2 mm)、铌铁矿(粒径最高可达1.0 mm)、钛锆钍矿(粒径最高可达1.5 mm)、铌钛铀矿(粒径最高可达0.4 mm)、含铌钛铁矿(粒径最高可达0.3 mm)等,粒径和赋存形式明显优于白云鄂博矿床(粒径<0.04mm)。初步识别出两期铌矿化,即岩浆期和热液期,岩浆期结晶的铌矿物有铌钙矿、铌铁矿、钛锆钍矿、铌钛铀矿、含铌钛铁矿等;热液期形成的铌矿物也有铌钙矿、钛锆钍矿等。基于本次分析,并对比若干个与大格勒矿床极其类似的世界级铌矿床(例如Araxá、Catalao I和***é),我们将大格勒矿床厘定为碳酸岩型铌矿床。

关键词：铌矿床碳酸岩金云母岩稀有金属大格勒

庐山地区晚中生代深源岩浆与浅表构造变形的相互作用

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科学通报 2024年第2期69卷 301-316页

作者：莫佳君徐义刚何斌中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越研究中心广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

本文在对庐山地质构造细致解剖的基础上,根据研究区岩浆岩的同位素年代学、锆石Hf同位素和元素地球化学特征,提出了研究区基性岩浆的高分异作用;结合对变质作用和构造变形时间的约束,揭示了研究区晚中生代深源岩浆演化与逆冲推覆构造和... 详细信息

本文在对庐山地质构造细致解剖的基础上,根据研究区岩浆岩的同位素年代学、锆石Hf同位素和元素地球化学特征,提出了研究区基性岩浆的高分异作用;结合对变质作用和构造变形时间的约束,揭示了研究区晚中生代深源岩浆演化与逆冲推覆构造和片麻岩穹隆的共生关系.庐山地区晚中生代构造格架主要为飞来峰构造和星子片麻岩穹隆,两者在时空上存在一致性.星子片麻岩穹隆中心发育大量晚中生代岩浆岩,岩石类型从基性岩脉到高分异花岗岩,包括斜长角闪片麻岩、角闪石岩、黑云母角闪闪长岩、石英闪长岩、黑云母(二长)花岗岩、白岗岩和伟晶岩,这些侵入岩的锆石年龄在误差范围内一致(141±2 Ma).不同类型岩石的锆石εHf(t)值为−10.5~+2.2,推测白岗岩和伟晶岩是基性岩浆高分异作用的结果.岩浆侵位和演化明显受到北东向逆冲推覆构造的控制,自南西向北东,岩浆的演化程度逐渐增强.本文认为,由岩浆热弱化地壳强度是庐山地区发育逆冲推覆构造的关键条件.与此同时,推覆构造和韧性剪切带隔热作用是基性岩浆发生高程度分异的重要因素.因此,庐山地区晚中生代地质演化是深源岩浆与浅表构造变形相互作用的一个实例,代表了板内强烈变形和造山运动的一种方式,与早白垩世太平洋板块俯冲作用密切关联.

关键词：庐山晚中生代逆冲推覆构造片麻岩穹隆岩浆高分异演化深源岩浆与浅表构造

稀土稳定同位素分析方法及在风化壳淋积型稀土矿研究中的应用展望

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 302-321页

作者：雒恺白江昊朱冠虹韦刚健马金龙中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

稀土元素因其特殊的化学性质和在地球科学研究中的重要价值而受到广泛关注。随着化学纯化方法的发展和质谱测定技术的提高,国内外对稀土稳定同位素体系开展了一系列探索。近年来,逐渐发展起来的稳定Ce和Nd同位素分析方法,为表生地质过... 详细信息

稀土元素因其特殊的化学性质和在地球科学研究中的重要价值而受到广泛关注。随着化学纯化方法的发展和质谱测定技术的提高,国内外对稀土稳定同位素体系开展了一系列探索。近年来,逐渐发展起来的稳定Ce和Nd同位素分析方法,为表生地质过程、氧化还原环境示踪以及生态环境演变等方面的研究提供了新的手段,也将为研究稀土矿提供直接证据。本文先系统介绍了稀土元素及其同位素体系的地球化学特征,总结稀土稳定同位素分析方法的发展历程与研究现状,并对其未来可能突破的方向进行评述。在此基础上,对稀土稳定同位素在风化壳淋积型稀土矿床研究中的应用前景进行了展望,指出稀土稳定同位素地球化学手段是深入了解风化壳淋积型稀土矿床形成过程与控矿机制的良好指标,其与稀土元素地球化学指标相结合有望在稀土矿化过程与机制方面取得新的认识。

关键词：稀土稳定同位素化学分离质量相关分馏风化壳淋积型稀土矿床地球化学示踪