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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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海马冷泉区沉积物的地球化学特征：对于甲烷渗漏和沉积物来源的指示

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海洋地质与第四纪地质 2025年第6期44卷 105-120页

作者：龙恒叉席世川杨慧良赵俐红李金洋栾振东山东科技大学地球科学与工程学院青岛 266590 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛 266071 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛 266237 中国海洋大学海洋地球科学学院青岛 266100

海底甲烷渗漏会对海洋沉积环境产生重大影响，使得甲烷渗漏区沉积物与正常海域沉积物的矿物学、地球化学等方面产生明显差异，因此冷泉沉积物是记录海底甲烷渗漏事件的重要载体。本文基于“海马”冷泉区ZZY7站位长400 cm的岩芯沉积物研... 详细信息

海底甲烷渗漏会对海洋沉积环境产生重大影响，使得甲烷渗漏区沉积物与正常海域沉积物的矿物学、地球化学等方面产生明显差异，因此冷泉沉积物是记录海底甲烷渗漏事件的重要载体。本文基于“海马”冷泉区ZZY7站位长400 cm的岩芯沉积物研究，对沉积物矿物组成、主量元素、微量及稀土元素地球化学特征进行分析，并结合Bayon模型等，结果表明，该站位沉积物矿物种类较多且成因多样：陆源沉积物约占75 %，主要矿物成分为石英、长石、黏土等；生物及自生矿物沉积物约占25%，主要是文石、方解石、高镁方解石等。通过建立以∑REE、LREE/HREE、δCe、CaO、MoEF、UEF、碳酸盐矿物百分含量为甲烷渗漏识别的指标体系，识别出4个硫酸盐-甲烷过渡带（SMTZ），并初步推断该站位可能出现4次甲烷渗漏事件（MRE）：210～300（MRE1）、170～190（MRE2）、80（MRE3）、10～50 cmbsf（MRE4）。结合研究区沉积物风化指数和甲烷渗漏历史，发现新生代早期地层受钾元素交代造成钾含量高，而研究站沉积物未受成岩作用影响。这一发现对运用“海马”冷泉区沉积物风化指数研究甲烷渗漏历史和渗漏成因有一定的指导意义。

关键词：甲烷渗漏稀土元素沉积环境氧化还原敏感性元素(RSE) 海马冷泉区

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黄土细颗粒单测片再生法光释光测年的进展

核技术 2005年第5期28卷 383-387页

作者：王旭龙卢演俦李晓妮中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室

报道了黄土细颗粒石英与混合矿物单测片再生法测年中的若干进展。在黄土细颗粒释光测年前处理方面,利用氟硅酸溶蚀法提取可供释光测年的细颗粒石英,突出溶蚀过程需用超声波克服细颗粒矿物表面能的重要性;在此基础上,利用单测片再生法测... 详细信息

报道了黄土细颗粒石英与混合矿物单测片再生法测年中的若干进展。在黄土细颗粒释光测年前处理方面,利用氟硅酸溶蚀法提取可供释光测年的细颗粒石英,突出溶蚀过程需用超声波克服细颗粒矿物表面能的重要性;在此基础上,利用单测片再生法测定洛川黄土细颗粒石英光释光等效剂量,作为标准评估混合矿物红外-蓝光联合激发单测片再生测定等效剂量的可靠性。通过线性激发技术证实了长时间红外激发后蓝光释光信号和细颗粒石英光释光信号中快速和中速信号组份之间存在着相似的特征,提出红外后蓝光释光测年需进行红外激发时间与红外后蓝光释光等效剂量坪实验,以获得蓝光激发前红外激发参数。通过与细颗粒石英等效剂量的对比,系统地研究了细颗粒混合矿物单测片再生法确定的红外与红外后蓝光释光等效剂量的可靠性。

关键词：细颗粒黄土红外释光红外后蓝光释光单测片技术

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以树轮资料进行年代际气候预测实例评估

科学通报 2021年第26期66卷 3474-3479页

作者：刘禹中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061

对未来多年代际气候准确预测是气候变化研究的目标,也是当前气候领域的研究热点和极其困难的问题.截至目前,没有多年代际长期预测成功的实例报道,主要原因一是长期气候预测理论发展迟缓,二是足够长度的、精确的、高分辨率的、严格规范... 详细信息

对未来多年代际气候准确预测是气候变化研究的目标,也是当前气候领域的研究热点和极其困难的问题.截至目前,没有多年代际长期预测成功的实例报道,主要原因一是长期气候预测理论发展迟缓,二是足够长度的、精确的、高分辨率的、严格规范的气候代用指标十分缺乏.我们于2004年采用Caterpillar-SSA(毛毛虫-奇异谱分析法)方法对贺兰山地区树轮时间序列进行分解和趋势外推,预测了1998~2022年降水趋势.20多年后的今天,可以用气象观测数据对这个树轮预测结果进行客观评估,旨在探索更合适的年代际气候预测方法.评估结果表明,气象观测记录支持树轮资料对1998年之后20多年来贺兰山地区降水变化趋势和极端干旱事件的预测.这是迄今为止,全球发表的利用树轮资料进行的20年气候多年代际变化趋势统计预测较为成功的实例,它将树轮气候统计预测向前实质性地推进了一大步.这个结果表明未来气候变化可以较准确预知,高分辨率的树轮资料在长期气候趋势变化预测中具有很大潜力,应该引起足够重视.

关键词：树轮降水干旱事件趋势预测观测数据验证

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黄土高原古气候变化定量重建的新进展

地质学报 2024年第3期98卷 1006-1023页

作者：孙有斌卢红选章泽科中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

中国黄土-红黏土沉积是可与深海沉积媲美的陆相沉积载体,记录了晚新生代东亚大陆气候环境变化历史。基于中国黄土的多种理化指标,重建了黄土高原地区构造-千年尺度东亚季风变化历史,为探讨区域与全球气候的联系提供了关键证据。近年来,... 详细信息

中国黄土-红黏土沉积是可与深海沉积媲美的陆相沉积载体,记录了晚新生代东亚大陆气候环境变化历史。基于中国黄土的多种理化指标,重建了黄土高原地区构造-千年尺度东亚季风变化历史,为探讨区域与全球气候的联系提供了关键证据。近年来,黄土高原古气候变化研究逐步从定性描述拓展到定量重建,本文旨在回顾基于中国黄土定量重建古温度和古降雨变化取得的重要进展。首先,梳理了古气候要素定量重建的指标和方法,古温度重建指标包括植硅体、碳酸盐耦合同位素、微生物脂类代用指标等;古降水变化敏感指标包括磁化率、白云石/方解石含量、生物微钙体Sr/Ca比值、有机碳同位素以及^(10)Be等。然后,汇总了典型黄土剖面定量重建的古气候变化序列,分别从构造、轨道及千年时间尺度上探讨了古温度和古降雨的变化特征。结果表明,基于生标重建的不同时间跨度的土壤古温度变化序列,在冰期—间冰期尺度上的波动特征基本一致,但在冰盛期—冰消期时段出现了增温超前现象,说明陆地植被对土壤温度变化有重要调制作用。然而,不同指标重建的降水变化幅度差异较大,主导周期也存在差异,说明定量重建降水变化仍有较大挑战。最后,简要总结了黄土高原古气候定量重建存在的问题,明确了区分温度和降水季节性变化的重要性,指出加强地质记录与模拟结果的对比同化,将有助深化对多尺度季风变化动力学的理解。

关键词：黄土高原黄土-古土壤序列古温度古降水东亚季风

沙漠黄土边界带风成沙再生法单片技术等效剂量分布

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核技术 2001年第12期24卷 1022-1023页

作者：赖忠平苗晓东周杰张景昭中国科学院地球环境研究所中国科学院黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710054

应用再生法单片技术对一个沉积前被充分晒退的沙漠黄土边界带的风成沙样品进行石英绿光释光等效剂量 (ED)测量 ,共测得 12 5个数值。等效剂量范围为 2 .7— 4 .4Gy ,呈一偏正态分布。其中 ,等效剂量为 3.1Gy的数目最多 ,为 30个。 12 5... 详细信息

应用再生法单片技术对一个沉积前被充分晒退的沙漠黄土边界带的风成沙样品进行石英绿光释光等效剂量 (ED)测量 ,共测得 12 5个数值。等效剂量范围为 2 .7— 4 .4Gy ,呈一偏正态分布。其中 ,等效剂量为 3.1Gy的数目最多 ,为 30个。 12 5个等效剂量的加权平均值为 3.2 6Gy。沉积前被充分晒退的风成沙不同样片的等效剂量颇有差异。但其加权平均值是接近真实等效剂量的可靠值。

关键词：再生法单片技术风成石英绿光释光等效剂量分布年代测定沙漠风成沙样品黄土边界带

关中平原420-350kaBP的古土壤与环境

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地理学报 2005年第1期60卷 32-40页

作者：赵景波中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室

通过对关中平原双竹村剖面、寇家坡剖面以及蓝田田家坡剖面、三官庙剖面、长安四府村剖面和宝鸡马家塬剖面黄土沉积中第4层古土壤的分析,发现西安、长安、蓝田和宝鸡中更新世中期发育的第4层古土壤已转变成为风化壳,厚度变化在3.5～3.7 ... 详细信息

通过对关中平原双竹村剖面、寇家坡剖面以及蓝田田家坡剖面、三官庙剖面、长安四府村剖面和宝鸡马家塬剖面黄土沉积中第4层古土壤的分析,发现西安、长安、蓝田和宝鸡中更新世中期发育的第4层古土壤已转变成为风化壳,厚度变化在3.5～3.7 m之间.它由4层组成,最上部的第1层是发育好的红棕色粘化层(Bts),第2层是具有铁质胶膜的风化淋滤黄土层(Cs),第3层是不含铁质胶膜的风化淋滤黄土层(C1),第4层是CaCO3结核层(Ck).对风化剖面中CaCO3含量、pH值、黏土含量,元素Sr、Fe2O3和A12O3分析,表明该风化剖面受到了较强烈的风化淋溶和黏土化作用,并指示当时的风化淋滤深度明显超出了土壤粘化层的厚度.粘化层中黏土胶膜具亚热带土壤胶膜特征,具超微晶粒结构,由新生的蒙脱石、高岭石和伊利石微晶粒构成,明显定向排列,这是其具有光性的原因.风化壳型古土壤的发育表明,在距今42-35万年前后,黄土高原东南部盛行亚热带气候.这一古土壤剖面构型为Bts-Cs-Cl-Ck-C,它发育时的年平均温度和降水量分别约为16 ℃和1000 mm,比现代关中平原高约3℃和400 mm.

关键词：关中平原古土壤环境风化剖面粘化层古气候

油松树轮记录的1776年以来贺兰山地区气温变化

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地理学报 2006年第9期61卷 929-936页

作者：蔡秋芳刘禹中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室

利用贺兰山东西坡78个油松树芯样本建立了标准年表,分析发现1￣8月平均气温是树木宽度生长的重要限制因子之一,且有明确的树木生理学意义。在此基础上模拟重建了贺兰山地区1776￣1999年1￣8月平均气温,重建序列的解释方差为43.3%(F=21.4... 详细信息

利用贺兰山东西坡78个油松树芯样本建立了标准年表,分析发现1￣8月平均气温是树木宽度生长的重要限制因子之一,且有明确的树木生理学意义。在此基础上模拟重建了贺兰山地区1776￣1999年1￣8月平均气温,重建序列的解释方差为43.3%(F=21.422,p<0.001)。重建中相对高温的年份有:1805￣1818,1828￣1857,1899￣1907,1919￣1931,1968￣1995;相对低温的时段为:1858￣1872,1883￣1895,1935￣1953。重建气温10年滑动曲线表现出3个明显的气温缓慢上升阶段(1766￣1853,1862￣1931,1944￣1995),每个升温期之后随之而来的是10年左右的快速降温,即贺兰山1￣8月气温有缓慢升温而后又快速降温的特点。功率谱分析表明1-8月气温存在70、10.77、2.62、2.19、2.11年的准周期。

关键词：贺兰山树轮宽度气温重建

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黄土样品的BeO制备及AMS测量

核技术 2008年第6期31卷 427-432页

作者：武振坤周卫健刘敏余华贵潘彩文孔祥辉卢雪峰中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710075 西安加速器质谱中心

采用常规方法提取黄土-古土壤样品中的10Be,制备BeO样品时,无法有效降低样品中B含量,导致在10BeAMS测量中本底值偏高。本文对BeO制备方法进行了优化。新的制备流程改进了阳离子树脂交换、Be(OH)2转化为BeO的灼烧方式以及实验所采用的仪... 详细信息

采用常规方法提取黄土-古土壤样品中的10Be,制备BeO样品时,无法有效降低样品中B含量,导致在10BeAMS测量中本底值偏高。本文对BeO制备方法进行了优化。新的制备流程改进了阳离子树脂交换、Be(OH)2转化为BeO的灼烧方式以及实验所采用的仪器设备。在西安加速器质谱仪(Xi’an-AMS)上测试结果表明,采用该化学流程制备的BeO样品化学本底可以达到2.04×10-14。本文还介绍了Xi’an-AMS测量10Be的方法与测量结果。

关键词：黄土 BeO 加速器质谱(AMS)