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柴西缘花土沟超高温变质地体中的镁铝麻粒岩岩石成因及其与熔体行为的关系

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 201-218页

作者：滕霞张建新毛小红武亚威郭祺北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国地质科学院地质研究所北京100037

镁铝麻粒岩泛指一类全岩化学成分富镁、铝的麻粒岩相变质岩,是研究超高温变质作用的峰期变质条件和变质演化历史的重要对象,但目前对它的原岩属性和岩石成因的认识仍十分有限。本文以柴达木地块西缘的花土沟超高温变质地体为例,在野外... 详细信息

镁铝麻粒岩泛指一类全岩化学成分富镁、铝的麻粒岩相变质岩,是研究超高温变质作用的峰期变质条件和变质演化历史的重要对象,但目前对它的原岩属性和岩石成因的认识仍十分有限。本文以柴达木地块西缘的花土沟超高温变质地体为例,在野外调查基础上,对镁铝麻粒岩和泥质片麻岩进行了岩相学和全岩地球化学分析,发现镁铝麻粒岩与含浅色体的泥质片麻岩的SiO_(2)、TiO_(2)、P_(2)O_(5)含量相似,TFe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)、MnO、CaO、Na_(2)O含量虽有差异但变化范围存在交集。此外,两类岩石具有相似的微量和稀土元素配分曲线,结合两者的矿物组合也存在相似性,提出花土沟镁铝麻粒岩的原岩可能是与泥质片麻岩类似的泥质沉积岩。从低角闪岩相变泥质岩到含浅色体的泥质片麻岩,再到镁铝麻粒岩,其全岩化学成分向着贫铝、钙、钾、钠,富铁、镁的趋势变化。其中,高XMg值(0.51~0.69)是镁铝麻粒岩与其他泥质片麻岩(XMg=0.34~0.43)的最大差别。通过对变泥质岩的相平衡模拟和理论计算,发现部分熔融和熔体丢失能解释大部分的变化趋势,但基本不影响全岩XMg值;只有在进变质升温过程中丢失含石榴子石的熔体才能造成变泥质岩的镁铝麻粒岩化。此外,富石榴子石的泥质残留体相比附近的含浅色体泥质片麻岩,贫硅、钠、钾,富集铝、铁、镁、锰、钙,重稀土元素含量显著高于后者,上述地球化学特征对应石榴子石熔体的加入而后长英质熔体的丢失,支持野外观察到的熔体携带石榴子石迁移的现象。最后,对镁铝麻粒岩只呈透镜体产出的原因做出了推测,即熔体很难带着石榴子石完成长距离迁移,只有被长英质正片麻岩包围的泥质沉积物,其进变质加热阶段形成的熔体才能携带石榴子石完全迁出原岩,促成变泥质岩透镜体的镁铝麻粒岩化,目前仍需更多的相关研究来验证这一推测。在世界其他高温-超高温变质岩区,石榴子石熔体的迁出和泥质岩的镁铝麻粒岩化可能也不同程度有所保留和记录。

关键词：柴西缘高温-超高温变质作用镁铝麻粒岩岩石成因含石榴子石熔体

西秦岭商丹缝合带寒武纪斜长花岗岩的成因机制——对原特提斯洋俯冲起始的启示

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 304-329页

作者：郭祺张建新毛小红武亚威中国地质科学院地质研究所北京100037 北京大学地球与空间科学学院北京100871

大洋斜长花岗岩是指分布在蛇绿岩或现今洋壳中的少量长英质侵入体,可形成在洋中脊及俯冲带等多种构造环境,虽然其在洋壳和蛇绿岩中所在体积很小,但对探究大洋岩石圈演化、俯冲起始及洋-陆转化机制具有重要意义。本文对北秦岭造山带西段... 详细信息

大洋斜长花岗岩是指分布在蛇绿岩或现今洋壳中的少量长英质侵入体,可形成在洋中脊及俯冲带等多种构造环境,虽然其在洋壳和蛇绿岩中所在体积很小,但对探究大洋岩石圈演化、俯冲起始及洋-陆转化机制具有重要意义。本文对北秦岭造山带西段商丹缝合带内新识别出的斜长花岗岩开展了岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的综合研究。全岩地球化学结果指示花岗闪长岩具有高的SiO2、Al2O3含量以及较低的K2O、TiO2含量,属于低钾亚碱性、准铝质到弱过铝质的岩石。微量元素相对富Sr、贫Nb、Ta和Ti,具有平坦的稀土元素配分模式,是弧前环境中由俯冲板片在浅部层次部分熔融成因的大洋斜长花岗岩。3个斜长花岗岩样品分别记录了526±4 Ma、515±4 Ma和517±6 Ma的锆石U-Pb年龄,结合前人同时代的玻安岩、高镁安山岩的报道,西秦岭商丹缝合带保留有与伊豆-小笠原-马里亚纳(IBM)俯冲带相似的弧前岩石组合,这些弧前的玻安岩、高镁安山岩和斜长花岗岩表明商丹洋在早寒武世发生了洋壳的初始俯冲。结合区域地质资料,认为中央造山带可能在寒武纪发生了与IBM俯冲带规模相当的俯冲起始。

关键词：西秦岭商丹缝合带斜长花岗岩部分熔融俯冲起始

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多孔介质中天然气水合物相平衡影响因素研究

地学前缘 2024年

作者：管文杨海琳卢海龙北京大学地球与空间科学学院北京大学北京天然气水合物国际研究中心

天然气水合物主要蕴藏于海底沉积物与大陆冻土层中，深入研究多孔介质中水合物的相平衡及其影响因素，对于了解海底沉积物中水合物的形成机制、分布范围和储量评估具有重要意义。当前的相关实验研究大多聚焦于合成多孔介质，而天然沉积... 详细信息

天然气水合物主要蕴藏于海底沉积物与大陆冻土层中，深入研究多孔介质中水合物的相平衡及其影响因素，对于了解海底沉积物中水合物的形成机制、分布范围和储量评估具有重要意义。当前的相关实验研究大多聚焦于合成多孔介质，而天然沉积物因结构和成分复杂，对水合物相平衡特征的影响仍需进一步深化。本文综述了水合物在不同孔径多孔介质中的相平衡变化，全面分析了孔径、粒度以及表面润湿性对水合物相平衡的具体影响。研究揭示，多孔介质产生的强毛细管力会导致水的活性降低，进而抑制水合物的形成，且在纳米尺度范围内具有临界值；此外，较小的多孔介质粒度会增加成核位点和反应界面，从而缩短诱导时间，有利于水合物的成核和生长；至于表面润湿性（亲水和疏水）对水合物形成的影响，目前学界观点尚待统一，但多数研究倾向于认为疏水表面相对亲水表面能更好地促进水合物的形成。

关键词：天然气水合物多孔介质相平衡毛细管效应表面润湿性

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智慧动物与电子科技交互:现状与展望

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 890-911页

作者：赵津晶周扬帆张秉傲伊鸣姜红许胜勇北京大学电子学院北京100871 北京大学神经科学研究所北京100191

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为... 详细信息

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

关键词：动物科技交互动机结合植入式装置非植入式装置可穿戴装置智慧动物增强系统

中喜马拉雅日玛那地区退变榴辉岩岩石地球化学及年代学研究

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 360-392页

作者：刘学张贵宾张立飞刘帅奇北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

喜马拉雅造山带是目前最年轻的仍处于碰撞阶段的陆陆碰撞造山带。高喜马拉雅结晶岩系内产出的(退变)榴辉岩记录了印度板块俯冲和折返的重要信息。本文对中喜马拉雅日玛那地区的(退变)榴辉岩进行了岩石学、全岩地球化学及锆石年代学研究... 详细信息

喜马拉雅造山带是目前最年轻的仍处于碰撞阶段的陆陆碰撞造山带。高喜马拉雅结晶岩系内产出的(退变)榴辉岩记录了印度板块俯冲和折返的重要信息。本文对中喜马拉雅日玛那地区的(退变)榴辉岩进行了岩石学、全岩地球化学及锆石年代学研究,确定了其变质演化、原岩性质及构造背景。日玛那榴辉岩呈透镜状或岩墙状与花岗片麻岩接触,基于矿物组合识别出3个变质阶段:①峰期榴辉岩相:石榴子石+绿辉石+多硅白云母+金红石+石英;②高压麻粒岩相:以单斜辉石+斜长石后成合晶、黑云母+斜长石的后成合晶为代表;③角闪岩相:以基质中角闪石的大量出现为特征。锆石U-Pb定年给出两期年龄,峰期榴辉岩相锆石年龄为约15.5~14 Ma,具平坦的HREE分配模式,缺失Eu负异常,麻粒岩相的年龄约为12 Ma,锆石显著富集HREE,并呈现出Eu负异常的特征,指示石榴子石分解和斜长石生长。矿物温压计限定日玛那榴辉岩峰期变质条件为约730℃、1.9~2.1 GPa。榴辉岩记录了顺时针的变质p-T轨迹,从峰期榴辉岩相经近等温快速降压至麻粒岩相,最后降温降压至角闪岩相。另外,日玛那榴辉岩的原岩为亚碱性玄武岩并沿着拉斑玄武岩趋势演化,地球化学特征与洋中脊玄武岩类似,对榴辉岩残留的岩浆锆石核定年给出了890~850 Ma的原岩年龄。综上,我们认为日玛那榴辉岩起源于新元古代大洋中脊玄武岩,在中新世(约15.5 Ma)随印度板块平俯冲至欧亚大陆下面,发生榴辉岩相变质,而后开始折返。

关键词：中喜马拉雅日玛那榴辉岩锆石U-Pb定年变质演化原岩

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Fe-Cu-Zn-Mo同位素示踪氧化还原过程

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 469-494页

作者：黄思民张贵宾北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

非传统稳定同位素(Fe-Cu-Zn-Mo)理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原... 详细信息

非传统稳定同位素(Fe-Cu-Zn-Mo)理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原过程。稳定同位素理论预测,Fe-Cu-Zn-Mo同位素应该对氧化还原状态的变化能够做出响应。结果表明,Fe同位素作为岩浆过程、表生过程、俯冲带流体性质"氧逸度计"应用前景广阔;Cu同位素在岩浆、热液、陆地系统可以很好地示踪氧化还原过程;Zn同位素由于络合过程分馏已经被用在许多不同环境中作为含硫/碳流体迁移的敏感示踪剂;Mo同位素作为古氧逸度计可有效重建古海洋-大气氧化还原状态。

关键词：氧化还原过程氧逸度同位素分馏示踪

火星乌托邦平原浅表层结构与物质组成:来自SHARAD雷达数据的约束

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 199-220页

作者：台钰山法文哲北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所北京100871

乌托邦平原是火星北方大平原的重要组成部分,中国“祝融号”火星车着陆在乌托邦平原南部,研究乌托邦平原表层结构和物质组成对于深入认识火星北半球的地质演化历史具有重要意义.本文以乌托邦平原内中亚马逊纪低地单元(mAl)、亚马逊纪和... 详细信息

乌托邦平原是火星北方大平原的重要组成部分,中国“祝融号”火星车着陆在乌托邦平原南部,研究乌托邦平原表层结构和物质组成对于深入认识火星北半球的地质演化历史具有重要意义.本文以乌托邦平原内中亚马逊纪低地单元(mAl)、亚马逊纪和西方纪火山单元(AHv)、晚西方纪低地单元(lHl)、早亚马逊纪盆地单元(eAb)、亚马逊纪火山单元(Av)以及亚马逊纪和西方纪撞击单元(AHi)6个主要地质单元为研究对象,使用火星轨道器激光高度计(MOLA)、浅表层雷达(SHARAD)和火星小型侦察成像光谱仪(CRISM)数据,计算各个地质单元的地形粗糙度,反演地层结构、介电常数与损耗角正切,并估算浅层物质组成、识别矿物类型,依此推演乌托邦平原的地质演化历史.结果表明,(1)AHv和Av地质单元表层物质是火山熔岩,其余地质单元表层物质属于北方荒原物质(VBF);(2)AHv和Av地质单元火山熔岩的厚度约为50 m,mAl,lHl,eAb和AHi地质单元VBF的厚度约为71-96 m,82-92 m,121-141 m,57-64 m;(3)在3 km×3 km的均方根高度计算窗口内,AHi地质单元地形最为粗糙,AHv和Av地质单元表面地形由火山作用主导,l Hl地质单元表面风化和沉积作用明显,mAl地质单元的粗糙度与lHl地质单元同纬度粗糙度特征相似,e Ab地质单元地形平坦,主要受沉积作用影响.区域地质作用是各地质单元次表层结构与表层物质形成的关键因素,火山、构造、撞击、沉积和风化作用对各地质单元具有不同程度的影响,本研究从多角度分析了各地质单元经历的地质过程,可以为“祝融号”火星车巡视区表面土壤成分以及来源认识提供背景信息,有望为研究乌托邦平原复杂的地质过程提供有效约束.

关键词：火星乌托邦平原表层物质粗糙度介电常数

额尔齐斯杂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其对阿尔泰和东准噶尔地体拼合时限的制约

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地质通报 2024年第6期43卷 1032-1046页

作者：李昂徐严韩宝福廖闻造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京100871

额尔齐斯杂岩位于新疆北部的阿尔泰和东准噶尔地体之间,经历了强烈的变质变形作用,记录了2个地体的构造拼合事件。为约束阿尔泰和东准噶尔地体的拼合时限,通过碎屑锆石U-Pb年龄分析探讨沉积物源。从变碎屑岩样品中获得最年轻的碎屑锆石... 详细信息

额尔齐斯杂岩位于新疆北部的阿尔泰和东准噶尔地体之间,经历了强烈的变质变形作用,记录了2个地体的构造拼合事件。为约束阿尔泰和东准噶尔地体的拼合时限,通过碎屑锆石U-Pb年龄分析探讨沉积物源。从变碎屑岩样品中获得最年轻的碎屑锆石年龄为354 Ma。在综合分析新的和已发表的碎屑锆石和区域构造年代学资料后,认为在额尔齐斯杂岩中,除同时以阿尔泰和东准噶尔地体为物源和以东准噶尔地体为单一物源的2类晚石炭世同碰撞沉积外,还可能包括较早以阿尔泰地体为单一物源的被动陆缘沉积,表明额尔齐斯杂岩形成时,阿尔泰和东准噶尔地体已经拼合。

关键词：额尔齐斯杂岩变碎屑岩物源分析碎屑锆石

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沉积盆地波动过程分析:研究现状与展望

地学前缘 2024年第1期31卷 284-296页

作者：金之钧陈书平张瑞北京大学能源研究院北京100871 北京大学地球与空间科学学院造山带和地壳演化教育部重点实验室北京100871 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102206 中国石油大学(北京)地球科学学院油气资源与探测国家重点实验室北京102249

沉积盆地的波状运动是板块内部地壳运动的主要表现形式,沉积盆地的形成演化是地球系统中各种波动过程相互叠加的结果。盆地波动过程分析从沉积速率时间序列中分解出有周期规律的波动曲线,获得盆地演化历史的新认识,主要包括控制盆地演... 详细信息

沉积盆地的波状运动是板块内部地壳运动的主要表现形式,沉积盆地的形成演化是地球系统中各种波动过程相互叠加的结果。盆地波动过程分析从沉积速率时间序列中分解出有周期规律的波动曲线,获得盆地演化历史的新认识,主要包括控制盆地演化的波动周期与成藏旋回、盆地地壳升降运动与油气生成及热演化的关系、不整合面的时空分布与剥蚀量恢复、多尺度波动叠加控制下的地层格架时空分布与生储盖层配置关系、隆拗变迁规律与油气藏保存的关系等。盆地波动过程分析技术将成盆、成烃和成藏的研究思路与地壳的波动过程有机融合,可以定量描述油气成藏动态演化过程,对油气勘探实践具有指导作用。沉积盆地波动过程研究未来应着重开展超长天文周期与地球深部动力学旋回驱动的盆地波动机制研究,加强地质证据与数值模拟技术融合,完善盆地波动过程分析方法,推进盆地波动理论成果转化以全面理解圈层相互作用与资源环境效应。充分发挥盆地波动分析技术对油气藏分布规律的预测功能,为油气资源远景评价与勘探提供科学依据。

关键词：圈层相互作用地壳波状运动地球动力学天文周期油气成藏烃源岩

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