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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

静子轮毂间隙对核心驱动风扇内部流动影响研究

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推进技术 2025年

作者：邓坤盈阳诚武罗乔丹远世龙赵胜丰卢新根中国科学院工程热物理研究所中国科学院大学航空宇航学院轻型涡轮动力全国重点实验室

受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制，核心机驱动风扇（CDFS）静子轮毂不能向上抬升，导致静子根部流动容易出现角区分离/失速，影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制，以改善CDFS静子根部角区流动，本文采... 详细信息

受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制，核心机驱动风扇（CDFS）静子轮毂不能向上抬升，导致静子根部流动容易出现角区分离/失速，影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制，以改善CDFS静子根部角区流动，本文采用数值模拟方法研究了CDFS静子轮毂间隙大小、尾缘间隙长度对CDFS两个模态内部流动的影响。结果表明，静子轮毂相对间隙从0.5%变化到2.0%，相较于基准模型，引入轮毂间隙改善了静子角区的流动分离，失速裕度在两种模态下均明显提升，双外涵模态（DBM）提升更为明显，失速裕度最小改进量为11.56%；不同模态下，轮毂间隙对效率的影响呈现相反趋势。综合权衡两种模态下的效率和失速裕度，存在最佳轮毂相对间隙值使得CDFS综合性能最佳，文中最佳轮毂间隙值为1.0%弦长。以最佳间隙值为基础，开展了轮毂间隙弦向长度对CDFS影响的研究。尾缘间隙的泄漏流抑制了横向二次流向吸力面角区输运低能流体，改善了静子角区分离流动而提高了失速裕度；尾缘间隙长度增加，泄漏流强度增强，根部流动损失增加，CDFS峰值效率降低。

关键词：变循环发动机核心机驱动风扇悬臂静子轮毂泄漏流失速裕度

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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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卡罗琳板块在穆绍海沟的拓展型俯冲起始

中国科学:地球科学 2025年第1期 255-271页

作者：李春峰邓永康吴涛董冬冬张国良张佳政刘宇涛李亚清唐富贵章露露浙江大学海洋科学系崂山实验室海洋矿产资源实验室中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院软件研究所综合信息系统科技重点实验室

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引... 详细信息

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引的共同作用下,中生代太平洋板块依然难以挠曲.在经过长时间的海沟迁移之后,或经历初始挤压过渡到海沟俯冲发育的漫长过程之后,穆绍海沟北端的卡罗琳海板块才逐渐开始挠曲.两条平行地震剖面中,显著不同的海沟变形和沉积增生现象表明了穆绍海沟的俯冲迁移或显著的沿海沟的纵向不连续性,这可以用卡罗琳板块的逆时针旋转来解释从俯冲到非俯冲的快速转变.在俯冲启动前,微小的增生楔可能就已经形成,这表明穆绍海沟已经经历了强烈的压缩和隆起.目前穆绍海沟的地震活动相对平静,并且其东侧的莱拉海槽显示出伸展松弛,表明目前卡罗琳板块的旋转已经停止.

关键词：穆绍海沟俯冲起始地震反射卡罗琳板块

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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

自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性

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轴承 2025年第1期 31-38页

作者：杨明卓牟健林明嫱洪国同中国科学院理化技术研究所中国科学院空间功热转换技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

气体静压轴承结合间隙密封技术作为自由活塞斯特林发电机的关键技术之一,可使动力活塞在高频往复运动中实现无接触支承,提高发电机的可靠性和使用寿命。为研究自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性,基于轴向流动假设建立了理论模... 详细信息

气体静压轴承结合间隙密封技术作为自由活塞斯特林发电机的关键技术之一,可使动力活塞在高频往复运动中实现无接触支承,提高发电机的可靠性和使用寿命。为研究自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性,基于轴向流动假设建立了理论模型,通过模型计算了不同条件下气体轴承提供的承载力,设计并搭建了一种气体轴承承载力测试装置,测试了气体轴承在不同供气压力、节流孔直径及数量下的承载力。理论模型与试验结果均表明:承载力与供气压力、节流孔数、节流孔径呈正相关;承载力随活塞与气缸间隙的减小而增大。在间隙一定的条件下,偏心率越大,承载力越大;仿真分析与试验结果具有较好的一致性,说明这种测试方法是可行的。

关键词：滑动轴承气体静压轴承发电机节流孔承载力数值模型

一种联合泰勒展开与最小二乘的运动目标被动雷达质心定位算法

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大地测量与地球动力学 2025年第1期45卷 41-47页

作者：廉一鸣江利明中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉市430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京市100049

针对两步加权最小二乘(two stage weighted least squares,TSWLS)算法在复杂场景下对运动辐射源定位不精确、观测站位置和目标位置的几何关系与精度相关的问题,提出一种基于泰勒展开与两步加权最小二乘联合的运动目标被动雷达质心无源... 详细信息

针对两步加权最小二乘(two stage weighted least squares,TSWLS)算法在复杂场景下对运动辐射源定位不精确、观测站位置和目标位置的几何关系与精度相关的问题,提出一种基于泰勒展开与两步加权最小二乘联合的运动目标被动雷达质心无源定位算法。该方法首先利用两步加权最小二乘算法求解目标的位置与速度;再将所获得的目标参数作为泰勒展开的初始值构造定位误差方程,并通过迭代对目标寻优求解;最后利用联合算法和两步加权最小二乘算法分别获得估计值,对两次估计值进行质心定位得到最终结果。仿真实验表明,无论目标处于高速还是低速状态下,相较于传统的两步加权最小二乘算法和加权最小二乘(weighted least squares,WLS)算法,本文所提算法在鲁棒性和定位精度方面均有较大提高,且降低了观测站位置和目标位置几何关系对定位精度的影响。

关键词：被动雷达无源定位两步加权最小二乘泰勒展开质心定位

基于卫星授时监测数据改善定时及定位方法研究

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大地测量与地球动力学 2025年第1期45卷 36-40页

作者：聂骊颖许龙霞李孝辉中国科学院国家授时中心西安市710600 中国科学院大学北京市100049 中国科学院时间基准及应用重点实验室西安市710600

为使卫星授时监测数据更好地服务于用户,研究使用其削弱标准单点定位中卫星端和传输路径误差的影响,改善用户端定时稳定度与定位精度;同时将用户相对于卫星导航系统时间的定时偏差改正到相对于国家标准时间。以GPS为例开展实验验证,短... 详细信息

为使卫星授时监测数据更好地服务于用户,研究使用其削弱标准单点定位中卫星端和传输路径误差的影响,改善用户端定时稳定度与定位精度;同时将用户相对于卫星导航系统时间的定时偏差改正到相对于国家标准时间。以GPS为例开展实验验证,短基线实验结果表明,定时方面,L1频段定时偏差的均值从-42.8 ns改善到5.4 ns,L2频段从-53.6 ns改善到2.8 ns;定位方面,L1频段X、Y、Z三个方向定位误差的均值改善55%以上,L2频段改善77%以上。证明使用卫星授时监测数据,卫星导航系统用户不仅可以将伪码定位精度提高至亚m级,还可以获得相对于国家标准时间的偏差,实现国家标准时间的ns级授时。

关键词：授时监测授时偏差伪码定时定位