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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

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华北克拉通沉积矿产与地球环境演变的关系

古地理学报 2025年

作者：张连昌佟小雪张新董志国王长乐朱明田高炳宇李文君岩石圈演化与环境演变全国重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所航天工程大学

华北克拉通广泛发育铁、锰、磷、镁、硼、铝等沉积类矿产,时间范围包括新太古代、古—中元古代及古生代和中生代,其形成规律与华北克拉通的形成与演化、大气—海洋环境的演变以及生物进化等重大事件密切有关。本文作者从华北克拉通铁、... 详细信息

华北克拉通广泛发育铁、锰、磷、镁、硼、铝等沉积类矿产,时间范围包括新太古代、古—中元古代及古生代和中生代,其形成规律与华北克拉通的形成与演化、大气—海洋环境的演变以及生物进化等重大事件密切有关。本文作者从华北克拉通铁、锰、磷、镁、硼、石墨、铝等沉积类矿产的时空展布、矿床地质和地球化学特征的角度,结合华北克拉通形成与演化及地球表生环境演变,综合分析了华北克拉通地区有关沉积矿产的分布规律及其与表生重大地质事件之间的关系。研究表明,新太古代大范围阿尔戈玛型BIF铁矿与古海洋整体缺氧环境有关;古元古代苏必利尔铁矿、沉积—变质磷矿、石墨矿、菱镁矿及硼矿等巨量成矿与大氧化事件相耦合,而石墨与磷矿的产出还反映了生物的大规模活动,菱镁矿与硼镁铁矿是干旱气候条件的反映;中元古代沉积锰矿、铁矿和磷矿的明显富集,可能与中元古代海洋局部升氧事件有关;石炭纪—二叠纪大规模铝土矿与晚古生代冰期在时间上相吻合。

关键词：沉积矿产大规模成矿成矿规律地球环境演变华北克拉通

中亚造山带东南缘晚古生代-早中生代火山-沉积岩源区的演变:“内蒙地轴”隆升时间记录

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中国科学:地球科学 2025年第1期 299-313页

作者：郝文星杨进辉朱光中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室合肥工业大学资源与环境工程学院

库伦地区主体位于中亚造山带东南缘白乃庙岛弧带东段,紧邻南部的华北克拉通.这一地区记录了古生代至早中生代古亚洲洋的闭合过程,同时也是研究华北克拉通北缘大地构造演化的关键地带.本文对库伦地区的火山-沉积岩与侵入岩进行了锆石U-P... 详细信息

库伦地区主体位于中亚造山带东南缘白乃庙岛弧带东段,紧邻南部的华北克拉通.这一地区记录了古生代至早中生代古亚洲洋的闭合过程,同时也是研究华北克拉通北缘大地构造演化的关键地带.本文对库伦地区的火山-沉积岩与侵入岩进行了锆石U-Pb年代学与Hf同位素分析.对于前人划分的所谓“早石炭世”火山-沉积地层,依据本次获得的火山岩年龄（267～266Ma）、沉积岩碎屑锆石最年轻峰值年龄（265～244Ma）以及侵入其中的花岗岩年龄（242Ma）,表明这套地层时代实为267～242Ma（中二叠世-中三叠世）,分别属于青凤山组与刘家沟组.其中2件火山岩锆石年龄显示出较高的εHf（t）(+1.6到+16.1)和相对年轻的两阶段Hf模式年龄（1095～327Ma）,指示深部的岩浆源区属于中亚造山带.沉积岩碎屑锆石年龄谱与Hf同位素特征,指示库伦地区中二叠世-中三叠世沉积物源区主要为中亚造山带,而早侏罗世源区转变为以华北克拉通（“内蒙地轴”）为主.再结合华北克拉通北缘晚三叠世所发育的一系列砾岩（杏石口组,小营子组以及小河口组等）,表明研究区在晚三叠世发生了古地理格局突变,“内蒙地轴”经历了强烈隆升,从而成为北部库伦地区沉积物的主要源区.依据“内蒙地轴”上所发育的晚三叠世碱性岩带（235～215Ma）,推测其强烈隆升可能是向南俯冲的古亚洲洋板片断离所致,发生在后造山伸展背景下.此外,综合本次新识别的古元古代花岗岩（1.8Ga、1.6Ga）以及上述锆石年代学和Hf同位素数据,可以限定库伦地区华北克拉通与中亚造山带（白乃庙岛弧带）的具体界线位置.

关键词：中亚造山带华北克拉通锆石年代学 Hf同位素内蒙地轴

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

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岩石学报 2025年第1期41卷 339-350页

作者：崔岩王彦飞孟凡超刘浩毅刘展飞山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限... 详细信息

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

关键词：玄武岩地幔端元划分主、微量元素地球化学数据库机器学习

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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

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

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大陆岩石圈地幔卤素的组成和分异

中国科学:地球科学 2025年第1期 314-318页

作者：陈春飞中国地质大学(武汉)地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室

1引言卤素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I),是高度活泼且强水溶性的元素,能够在熔流体中高度富集.在熔流体中,卤素几乎与所有金属高度反应,容易与金属阳离子形成络合物,显著影响不同相间金属元素的分配,因此卤素在岩石圈中关键金属元...

1引言卤素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I),是高度活泼且强水溶性的元素,能够在熔流体中高度富集.在熔流体中,卤素几乎与所有金属高度反应,容易与金属阳离子形成络合物,显著影响不同相间金属元素的分配,因此卤素在岩石圈中关键金属元素的迁移、富集和成矿中扮演着关键角色(Weis等, 2012;刘金宇等, 2024).此外,富含氯和碳酸盐的熔流体可以增加克拉通岩石圈金刚石的生长速率,是形成金刚石矿床的催化剂(Palyanov等, 2007).高温高压实验研究表明,卤素可以降低橄榄岩的熔点,并影响熔体的组成,在大陆岩石圈地幔的形成与演化中发挥重要作用(Brey等, 2009).

关键词：

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虚拟震源地震探测方法及其应用

地球与行星物理论评（中英文） 2025年第2期56卷 215-224页

作者：张明辉徐涛田小波唐国彬刘震白志明山东航空学院信息工程学院滨州256600 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 成都理工大学地球物理学院成都610059

SsPmp震相是远震直达S波在地表激发的下行P波在Moho面反射的震相,具有信号能量大、信噪比高、不易受近地表沉积层和地壳小尺度结构扰动的影响等优势.虚拟地震测深方法(VDSS)是近年来发展的利用SsPmp震相与直达Ss波震相的到时差来研究地... 详细信息

SsPmp震相是远震直达S波在地表激发的下行P波在Moho面反射的震相,具有信号能量大、信噪比高、不易受近地表沉积层和地壳小尺度结构扰动的影响等优势.虚拟地震测深方法(VDSS)是近年来发展的利用SsPmp震相与直达Ss波震相的到时差来研究地壳厚度(或Moho面深度)的探测方法.本文介绍了VDSS方法的原理、优势及其在实际应用中的表现.研究表明,VDSS方法在提高探测精度、降低成本、环境影响等方面具有显著优势,且成功应用于克拉通、造山带和沉积盆地、峨眉山大火成岩省等不同地质环境中,在探测地壳结构中展现出巨大潜力和应用价值.但是VDSS方法的准确度高度依赖于地震数据的质量,尤其是远震S波的清晰度和震中距的范围,使得该方法在复杂地质结构区域的应用受到较大限制.未来,VDSS与传统接收函数方法、地震层析成像、重力测量等多类地球物理方法的结合,有望为地壳结构探测提供更全面的约束.

关键词：虚拟地震测深方法 SsPmp震相地壳结构探测

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