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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

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

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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

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俄乌冲突袭击爆炸地震学监测

地球与行星物理论评（中英文） 2025年第1期56卷 106-111页

作者：杨淞杰赵连锋中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

人们通常利用地震仪探测各种不同的地震,包含区域或全球范围的爆炸信息,因此也可用于探测军事冲突中的袭击爆炸(Carmichael et al.,2021;Gibbons et al.,2017;Pilger et al.,2021).但是,军事袭击不像地震,其能量较低,要求地震仪等传感... 详细信息

人们通常利用地震仪探测各种不同的地震,包含区域或全球范围的爆炸信息,因此也可用于探测军事冲突中的袭击爆炸(Carmichael et al.,2021;Gibbons et al.,2017;Pilger et al.,2021).但是,军事袭击不像地震,其能量较低,要求地震仪等传感器网络距离爆炸源较近.因此,要全面客观地获取军事冲突地区的监测数据面临着巨大的挑战性.近期,挪威地震研究中心Ben ***等在《Nature》发表了关于基于地震阵列识别俄乌军事冲突袭击的论文,系统地阐述了军事冲突袭击爆炸事件识别、定位、当量估计等,为监测现代战争走向提供了地震学手段(Dando et al.,2023).他们以俄乌冲突中乌克兰北部爆炸产生的地震波为例,利用当地地震台阵记录,近实时自动识别军事袭击爆炸,测定了2022年2月至11月期间发生在基辅、日托米尔和切尔尼戈夫省等区域1200多次爆炸的时间、地点和震级.根据相关的地震和声波信号,发现军事袭击爆炸事件数量远远超过公开报道的军事袭击数量.因此,发展对军事冲突的监测方法和观测技术,检测爆炸事件、刻画时空分布、测定爆炸当量等,对于冲突实况和进展的实时监测和准确记录具有重要意义.

关键词：观测技术地震台阵爆炸事件声波信号地震仪爆炸当量爆炸源军事冲突

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

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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腾冲火山壳幔过渡带分析及岩浆上涌通道初探

地震研究 2025年第1期48卷 41-48页

作者：范心甜危自根谢军程智伟凌媛李雪垒刘益炜中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056038 中国科学院地质与地球物理研究所地球和行星物理重点实验室北京100029 湖南工商大学微电子与物理学院湖南长沙410205

壳幔过渡带是地壳与地幔物质和能量的交换场所,其结构特征与该区的深部过程和构造演化密切相关。提取腾冲火山区31个地震台站下方的接收函数H-κ叠加获得的地壳厚度随频率变化特征和接收函数的Ps/P、PpPs/P振幅比,发现盈江断裂北部的黑... 详细信息

壳幔过渡带是地壳与地幔物质和能量的交换场所,其结构特征与该区的深部过程和构造演化密切相关。提取腾冲火山区31个地震台站下方的接收函数H-κ叠加获得的地壳厚度随频率变化特征和接收函数的Ps/P、PpPs/P振幅比,发现盈江断裂北部的黑空山-燃灯寺和南侧沙坝台区域具有比周边区域更低的振幅比,约有2 km地壳厚度差异。将该观测结果与前人获得的这两个区域相对薄的地壳厚度与高的V_(P)/V_(S)比值相结合,表明黑空山-燃灯寺和沙坝台区域具有厚的壳幔过渡带,推测其是地幔物质涌入地壳的通道。结合前人获得的该区上、中、下地壳都存在大片低速体的特征,推测来自地幔的岩浆很可能沿着腾冲火山区黑空山-燃灯寺和沙坝台这两个区域上涌到地壳,并依次在下、中和上地壳富集和横向展布,最终沿多个通道喷出地表。

关键词：腾冲火山接收函数振幅比地壳厚度壳幔过渡带地幔上涌通道

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

利用区域地震资料监测朝鲜地下核试验的研究进展

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地球与行星物理论评（中英文） 2025年第2期56卷 148-156页

作者：赵连锋谢小碧何熹张蕾杨庚姚振兴中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 美国加州大学圣克鲁兹分校地球物理与行星物理研究所圣克鲁兹CA 95064

根据朝鲜6次地下核试验在中国东北及邻近地区产生的宽频带区域地震资料,中国科学院地质与地球物理研究所地震学学科组发展了一套用于监测地下核试验的地震学方法,主要包括震级测量和当量估计、高精度震中定位以及爆炸与天然地震事件识别... 详细信息

根据朝鲜6次地下核试验在中国东北及邻近地区产生的宽频带区域地震资料,中国科学院地质与地球物理研究所地震学学科组发展了一套用于监测地下核试验的地震学方法,主要包括震级测量和当量估计、高精度震中定位以及爆炸与天然地震事件识别等.在全球范围内,存在多个用于震级-当量转换的经验公式,确定何种公式适合于朝鲜半岛地区至关重要.通过搜集一组用于地震测深的化学爆炸的当量和埋深,并以这些已知爆炸源作为量规事件,能够标定朝鲜地下核试验场的震级-当量关系,从而实现对朝鲜地下核爆进行当量估计.在精确定位方面,发展了利用多事件之间波形互相关方法精确测定它们之间的走时差从而完成高精度相对震中定位.通过进一步利用Pn和Pg等多震相数据还实现了对核爆深度的相对定位.在爆炸震源识别方面,利用统计处理方法分析研究了不同类型事件所产生地震波的特征,包括6次地下核试验、4次天然地震和3次化学爆炸,以及一些矿区塌陷等.结果发现P和S类型波的振幅比,例如Pn/Lg、Pg/Lg和Pn/Sn等,在2 Hz以上能够较好区分各类震源.其中爆炸震源产生的振幅比显著高于天然地震的值.特别是,通过计算谱振幅比的台网平均值能够显著提高识别的可靠性.利用中国东北和附近地区地震台网所提供的数据可以准确地将朝鲜地下核试验从周边天然地震事件中识别出来.该方法同时得到化学爆炸的P/S谱振幅比值介于核爆炸和天然地震的群组之间.

关键词：爆炸当量估计震源相对定位爆炸和天然地震识别朝鲜地下核试验