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高温地质过程硅同位素分馏作用:研究进展与展望

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地球化学 2025年

作者：欧阳一帆郭锋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

硅（Si）是地球上丰度第三高的元素，存在三个稳定同位素(28Si、29Si和30Si)。由于3个同位素之间存在较大的质量差异，在地质过程中容易发生同位素分馏作用。前人研究表明，岩浆演化过程会导致Si同位素的平衡分馏，即高硅较低硅岩... 详细信息

硅（Si）是地球上丰度第三高的元素，存在三个稳定同位素(28Si、29Si和30Si)。由于3个同位素之间存在较大的质量差异，在地质过程中容易发生同位素分馏作用。前人研究表明，岩浆演化过程会导致Si同位素的平衡分馏，即高硅较低硅岩石具有更重的硅同位素组成(如δ30Si)。尽管如此，由于Si仅具有一种价态(Si4+)，而且Si不容易形成挥发性化合物，因此相对于低温环境下的分馏，硅在高温环境下的同位素分馏程度有限。随着处理方法和分析仪器的发展（碱熔法、LA-MC-ICP-MS和SIMS原位矿物分析等），高精度Si同位素(δ29/30Si)分析取得了长足进步，分析精度（2SD）已优化到0.10‰，能够探测到高温地质过程中发生的细微硅同位素分馏。与此同时，矿物原位Si同位素分析技术的发展为开展硅同位素在固体地球科学的应用提供了技术支撑。近年来，硅同位素地球化学在高温地质领域的应用取得了许多进展和突破，如太阳系星云形成与演化、冥古代水–岩作用记录、太古代TTG成因和俯冲带物质循环过程等。本文简单回顾了硅同位素地球化学性质、硅同位素测试方法的发展和近十年来运用硅同位素示踪高温地质过程等方面的研究进展，并对高温岩浆过程中硅同位素分馏的应用前景和未来研究方向进行了展望。

关键词：硅同位素同位素分馏高温地质过程进展与展望

黄铁矿在不同pH值氯化钠溶液中的电化学氧化机理研究

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矿物学报 2025年

作者：王璐颖林森任青山肖青相贵州商学院中国科学院地球化学研究所

黄铁矿表面氧化机理研究一直是矿区污染环境治理领域和黄铁矿浮选过程的研究热点。本文利用多种电化学测试手段：开路电位法、电化学阻抗谱法、极化曲线法和循环伏安法等，探讨了氯化钠体系中，pH值对黄铁矿电化学氧化溶解行为的影响。... 详细信息

黄铁矿表面氧化机理研究一直是矿区污染环境治理领域和黄铁矿浮选过程的研究热点。本文利用多种电化学测试手段：开路电位法、电化学阻抗谱法、极化曲线法和循环伏安法等，探讨了氯化钠体系中，pH值对黄铁矿电化学氧化溶解行为的影响。试验结果表明：随着溶液pH值增大，黄铁矿表面钝化膜电阻增大，而电荷转移电阻减小，使得总电阻值在溶液pH值为7时最小，阳极极化斜率、阴极极化斜率和腐蚀电流密度均先增大后减小，在溶液pH值为7时最大。这说明溶液pH值为7时，会促进黄铁矿氧化溶解过程，此时黄铁矿溶解速率最大。随着pH增大，黄铁矿表面钝化膜增多且更致密。在酸性溶液中，钝化膜主要由单质硫组成，而在碱性溶液中，钝化膜主要由铁氢氧化物组成。

关键词：黄铁矿 pH值电化学氧化溶解

激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

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岩矿测试 2025年第1期44卷 19-34页

作者：毛康薛家奇陈卓张华中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水... 详细信息

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上,重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富,但已研制出部分重金属的传感器和检测装备,表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制,以及检测技术标准化,为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

关键词：地下水重金属激光诱导荧光荧光探针现场检测

长江上游重要水源涵养区生态系统服务价值的多尺度空间分异：格局、过程与驱动力解析

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生态学报 2025年

作者：李月刘静兰白晓永冯霞邱林贵州财经大学公共管理学院中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室中国科学院大学贵州大学资源与环境工程学院

生态系统服务分级管理对探明生态系统服务价值（ecosystem service value,ESV）的多尺度空间分异特征及差异变化成因有着极大的诉求，对提升生态系统服务尺度变化过程理解具有重要意义。本文以长江上游重要水源涵养区-贵州马尾河流域为... 详细信息

生态系统服务分级管理对探明生态系统服务价值（ecosystem service value,ESV）的多尺度空间分异特征及差异变化成因有着极大的诉求，对提升生态系统服务尺度变化过程理解具有重要意义。本文以长江上游重要水源涵养区-贵州马尾河流域为研究对象，通过构建500 m×500 m、1000 m×1000 m、1500 m×1500 m和2000 m×2000 m四种格网尺度单元，综合运用ESV当量系数法、敏感性分析、空间自相关分析、最优参数地理探测器和空间回归模型等技术手段，明晰不同格网尺度下流域ESV的空间分异特征及多元驱动因素对ESV的影响机制。结果表明：（1）在500—2000 m格网尺度中，流域ESV的空间分布特征兼具一致性与差异性，整体表现为西、东部较高，南、北部相对较低，沿水域形成一条ESV高值带，且ESV呈现出显著的正相关性和空间集聚性。随着格网尺度增大，流域ESV整体特征更为突出，但精细度有所降低，其空间相关性和聚集效应逐渐减弱。（2）流域ESV空间异质性受自然与社会经济因素双重影响，其中，人为影响指数在不同格网尺度下始终是影响流域ESV空间分异的主导因子，且与其他因子交互作用q值均超过50%，相较于单一因子效应，驱动因子间的交互作用对ESV空间分异的贡献更为突出。在500 m格网尺度中，人为影响指数与土地利用类型的交互作用表现出较为显著的解释力，达到78.7%，而在较大尺度中，其与高程的交互作用逐渐占据主导地位。（3）各驱动因素对ESV的影响具有尺度差异，较小尺度下模型的拟合效果最佳。在不同格网尺度下，人为影响指数对ESV均呈现显著的负向影响，部分驱动因素对ESV所呈现的显著性和作用方向具有一定的差异性。本研究旨在为调控各类驱动因素以制定马尾河流域生态系统多级管理决策，乃至推动长江上游水源涵养区生态系统精准治理和多层次人地耦合协调提供科学依据。

关键词：长江上游地区格网尺度生态系统服务价值空间分异地理探测器

爱沙尼亚油页岩富黏球形藻干酪根快速连续分步热解研究

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沉积学报 2025年

作者：敖添孟宪新卢鸿张志荣彭平安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石油化工股份有限公司无锡石油地质研究所油气成藏机理重点实验室

【目的】富黏球形藻（Gloeocapsomorpha Prisca， G. prisca）的奥陶系Kukersite型油页岩在全球古生界范围内是一套重要的烃源岩，但是中国仅在塔里木盆地获得零星的检出和报道，因此，快速鉴定G. prisca是否存在于烃源岩中是一项亟需... 详细信息

【目的】富黏球形藻（Gloeocapsomorpha Prisca， G. prisca）的奥陶系Kukersite型油页岩在全球古生界范围内是一套重要的烃源岩，但是中国仅在塔里木盆地获得零星的检出和报道，因此，快速鉴定G. prisca是否存在于烃源岩中是一项亟需开展的地球化学工作。【方法】为此，对爱沙尼亚油页岩样品的干酪根进行了快速连续分步热解实验，在360 ℃～610 ℃范围内以50 ℃为间隔开展分步热解。【结果】热裂解产物均以5-正烷基-1，3-苯二酚及其同系物为主，并以高含量的短链烷烃为特征，但在560 ℃出现部分异常的高碳数(＞nC29)正构烷烃；在中高温度点（460 ℃～560 ℃）持续出现烷基苯、烷基噻吩和烷基酮系列化合物。热解产物均表现为低碳数和富烷基链的特征，并在460 ℃～510 ℃呈现一定的奇碳优势。热解产物中极其丰富、持续产出的5-正烷基-1，3-苯二酚及其同系物，不仅能够帮助快速确认烃源岩是否富G. prisca，同时不同温度点的热解产物组成特征、变化和对比也有助于干酪根结构研究。快速分步热解产物变化表明，在G. prisca中存在以5-正烷基-1，3-苯二酚为主聚合形成的生物大分子。聚合物大分子结构中的不同单元，包括苯酚环、噻吩环和正烷基链，通过C-C键和C-O键在分子间连接。【结论】快速连续分步热解技术在不同温度点获得的不同系列化合物分布及其变化有助于揭示藻类演化的细节并确定干酪根的不同有机质来源。

关键词：油页岩分步热解黏球形藻 Kukersite型烃源岩干酪根结构

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多肽识别导向的外泌体分离富集方法研究进展

色谱 2025年

作者：徐坤黄嫣嫣赵睿北京分子科学国家研究中心中国科学院活体分析化学重点实验室中国科学院分子科学科教融合卓越创新中心中国科学院化学研究所中国科学院大学

外泌体是由细胞分泌的双层膜囊泡,携带有丰富的生物分子,是细胞间信息交流的重要媒介,与多种疾病的发生发展密切相关。在复杂体系中开展外泌体分离富集研究,对于疾病诊断、预后检测和分子机制研究具有重要意义。但外泌体广泛存在于复杂... 详细信息

外泌体是由细胞分泌的双层膜囊泡,携带有丰富的生物分子,是细胞间信息交流的重要媒介,与多种疾病的发生发展密切相关。在复杂体系中开展外泌体分离富集研究,对于疾病诊断、预后检测和分子机制研究具有重要意义。但外泌体广泛存在于复杂生命体系中,尺寸小且分布范围宽,为其分离富集带来了困难与挑战。目前已经发展了基于物理性质的超速离心、体积排阻色谱、超滤和聚合物沉淀等方法。以亲和配体为识别单元,基于分子识别的亲和分离策略能够实现外泌体高选择性分离富集。在众多分子识别工具中,多肽凭借着可设计性强、构象自由灵活等优势,被应用于外泌体亲和分离之中。本文首先对目前外泌体分离富集方法进行了总结,之后重点介绍了以外泌体蛋白质和生物膜特性为靶标的亲和多肽设计与筛选原理及其在外泌体亲和分离富集中的应用。

关键词：外泌体分子识别多肽分离富集

接地源短偏移瞬变电磁法理论及其在深部矿产勘探中的应用

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中国科学:地球科学 2025年

作者：薛国强武欣陈卫营周楠楠中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院大学地球与行星科学学院

瞬变电磁法是探测地下金属矿体的关键地球物理技术之一,其发射源包括回线源和接地源两种形式.长偏移瞬变电磁法(LOTEM)采用接地源,其探测理论基础是远源观测方式和平面波模型简化.然而,远源观测到的信号强度小,平面波简化后的方法勘探... 详细信息

瞬变电磁法是探测地下金属矿体的关键地球物理技术之一,其发射源包括回线源和接地源两种形式.长偏移瞬变电磁法(LOTEM)采用接地源,其探测理论基础是远源观测方式和平面波模型简化.然而,远源观测到的信号强度小,平面波简化后的方法勘探精度低,其有效探测深度约1000m,综合误差15%.近年来,我们提出并发展了接地源短偏移瞬变电磁法(SOTEM),显著提升了500～2000m矿产资源的探测深度和精度.本文综述了SOTEM的理论基础、仪器设备、数据处理方法及其实际应用效能. SOTEM基于点电荷微元模型,精确计算电磁场的曲面波效应.针对近源观测,我们开发了高功率、高分辨率的大带宽勘探设备,并发展出三维混合反演方法.在河南省周庵地区的镍-铜隐伏矿床实测中, SOTEM揭示了2km深度范围内的高分辨率电导率结构,验证了浅部已知矿体,并在岩体接触带和底部发现了深部矿化异常,显示出该矿区深部的巨大找矿潜力.

关键词：远源观测平面波简化接地源短偏移瞬变电磁法大带宽勘探设备三维混合反演

中国大陆古新世-始新世极热事件时期野火的时空演变

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中国科学:地球科学 2025年

作者：王学婷陈祚伶崔琳琳王旭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中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院地质与地球物理研究所

古新世-始新世极热事件(PETM)是新生代最显著的气候变暖事件,与现今人类燃烧化石燃料排放温室气体引发的全球变暖过程相似,已成为研究未来气候变化的地质相似型.野火活动作为地球生态系统的重要扰动因素,影响着地球生态系统平衡、全球... 详细信息

古新世-始新世极热事件(PETM)是新生代最显著的气候变暖事件,与现今人类燃烧化石燃料排放温室气体引发的全球变暖过程相似,已成为研究未来气候变化的地质相似型.野火活动作为地球生态系统的重要扰动因素,影响着地球生态系统平衡、全球碳循环及气候变化.因此研究PETM时期野火演变历史及驱动机制对预测和应对未来全球变暖情景下的野火活动,以及深入理解野火干扰下的碳循环至关重要.目前, PETM时期的野火研究主要集中在欧洲、北美等北半球地区,而对于中国大陆的研究相对匮乏.本研究对我国南阳盆地北沟剖面和抚顺盆地西露天剖面沉积物开展黑碳含量和碳同位素测试,重建PETM时期干旱/半干旱带和湿润带的野火时空演变历史,并结合前人对研究区的古气候研究,厘清了该时期的野火演变机制.结果表明,南阳盆地和抚顺盆地在碳同位素负漂开始时野火活动减弱,负漂期处于低野火状态,其中南阳盆地在负漂中期野火活动短暂增强;在碳同位素恢复期,野火活动逐渐增强并恢复到碳同位素负漂前的水平. PETM时期的低野火状态很可能是极端高温和高降水的气候及其引发的植被类型演替导致的. PETM恢复期野火活动增强,将生物-大气碳循环的“短期碳汇”转变为黑碳埋藏的“长期碳汇”,该碳汇转换过程可能作为负反馈机制参与了PETM恢复期的轻碳消耗.

关键词： PETM 野火碳循环南阳盆地抚顺盆地

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基于空间滤波测速的目标初定轨方法

光学学报 2025年

作者：裴韩蔡盛王久龙邢妍张鲁薇李锦峰柳乐中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学

初始轨道快速确定对空间安全具有重要意义。现有研究方法在短弧段观测条件下，受观测误差影响，难以快速确定目标的轨道。本文利用空间滤波测速原理，提出一种利用均匀光栅测量目标角速度的方法，实现目标初始轨道快速确定。通过场景成... 详细信息

初始轨道快速确定对空间安全具有重要意义。现有研究方法在短弧段观测条件下，受观测误差影响，难以快速确定目标的轨道。本文利用空间滤波测速原理，提出一种利用均匀光栅测量目标角速度的方法，实现目标初始轨道快速确定。通过场景成像仿真获取了六个低地球轨道(LEO)目标的观测数据并进行了初始轨道确定。结果表明，在理想条件下，该方法的斜距相对误差分别为0.83%、4.32%、1.23%、1.42%、3.19%和1.32%；当成像噪声的标准差增至25角秒时，斜距相对误差分别为0.77%、4.24%、1.27%、1.43%、3.21%和1.33%。通过和其它方法对比，该方法能够有效降低探测器成像噪声对初轨确定精度的影响，表现出了良好的鲁棒性。

关键词：光学观测初始轨道确定空间滤波测速角度测量空间态势感知