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西南天山榴辉岩相脉体记录的俯冲带多期流体作用

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岩石学报 2025年第1期41卷 183-197页

作者：吕佳阳李继磊王钟瑞马智佩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京101408

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着壳幔相互作用、岛弧岩浆作用、成矿物质聚集和全球元素循环等诸多重要的地质过程。俯冲带流体作为板片向上覆地幔楔进行物质传输的重要媒介,在上述地质过程中扮演着关键角色。基于岛弧火山岩地球... 详细信息

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着壳幔相互作用、岛弧岩浆作用、成矿物质聚集和全球元素循环等诸多重要的地质过程。俯冲带流体作为板片向上覆地幔楔进行物质传输的重要媒介,在上述地质过程中扮演着关键角色。基于岛弧火山岩地球化学特征、高温高压实验、相平衡模拟,以及高压-超高压变质岩的研究,我们对俯冲带流体基本特征及其地球化学行为已经有了较为深刻的认识,然而,目前对俯冲带流体作用的复杂性,如多期流体作用,还缺少深入的理解。本文对西南天山高压-超高压变质带榴辉岩中一条含石英-绿帘石-铁白云石-硫化物的高压脉开展了详细的岩石学、地球化学研究。脉体中有绿辉石、铁白云石、金红石等特征高压矿物的产出,暗示其代表的流体作用发生于高压条件下。脉体与主岩榴辉岩界线截然,之间无蚀变带/过渡带/交代晕产出,说明主岩榴辉岩与迁移流体之间没有发生显著的水-岩交换反应。脉体矿物(如绿帘石、铁白云石、黄铁矿等)的多期生长特征及其成分差异研究揭示出至少三期流体作用。前两期流体作用均发生于高压条件下,特征如下:(1)两期流体分别以两期矿物组合(Ep^(1)-Dol^(1)-Py^(1)组合以及Ep^(2)-Dol^(2)-Py^(2)组合)为代表,在第二期流体作用下,第一期流体沉淀的矿物(如Dol^(1)等)发生了明显的溶解-再沉淀作用;(2)两期流体性质均以富Ca、Si,含C_(2)、S为特征,第一期流体较第二期流体富Fe贫Mg,富Ni贫Co,富轻稀土元素(LREE);(3)两期黄铁矿的δ^(34)S值分别为-8‰和-5‰,暗示这两期流体均主要来源于俯冲沉积物,且第二期流体可能有更多俯冲洋壳或蛇纹岩脱水流体的参与;(4)两期流体作用下,碳酸盐矿物和硫化物显示出耦合共生的特点,暗示C、S在流体作用下可能具有协同演化(如溶解-迁移-沉淀)的关系。第三期流体作用以绿帘石+铁白云石反应生成方解石+绿泥石、绿帘石边部(与黄铁矿相邻处)发生成分改造为特征,流体作用发生在高压岩石折返的退变质阶段,记录了退变质流体的信息。本研究通过榴辉岩高压脉体中多期矿物生长的特征,揭示了俯冲带内多期流体作用,对深入理解俯冲带流体性质、流体来源、以及俯冲带关键挥发分元素的耦合演化信息,具有重要的科学意义。

关键词：西南天山榴辉岩高压脉体俯冲带流体多期流体作用

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

基于指数滤波模型的青藏高原根系层土壤水分估算研究

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高原气象 2025年第1期44卷 134-149页

作者：宋雨曦苏建宾文军郑东海成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室四川成都610225 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101

高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河... 详细信息

高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河上游、玛曲)数据,本文系统评估了指数滤波模型在青藏高原不同气候与下垫面区域估算根系层(10 cm/20 cm/40 cm)土壤水分的适用性,探讨了不同环境因素(土壤、气候、植被)对模型特征时长参数T值的影响,最后评估了利用三种方法(各观测网络或青藏高原站点最优T值(Topt)中位数、随机森林模型)获取的区域T值估算青藏高原根系层土壤水分的可靠性。研究发现:(1)随着土壤深度的增加,根系层与表层土壤水分的相关性降低,而其空间异质性增大,导致指数滤波模型的应用精度降低,而模型T值及其空间异质性增大;(2)空间上随着降水量和土壤含水量的增加,根系层与表层土壤水分的相关性增大,而其空间异质性降低,使得指数滤波模型的应用精度上升,而其在区域内不同站点应用精度的差异呈现降低趋势;(3)土壤性质尤其是砂土含量是控制青藏高原区域T值空间分布的主要因素;(4)T值的获取对指数滤波模型在青藏高原的应用精度影响较小,当前常用的区域Topt中位数和随机森林模型均能获取相对合理的区域T值和取得一致且相对准确的模拟结果。本研究的发现有望推动利用指数滤波模型基于卫星表层土壤水分资料准确获取青藏高原根系层土壤水分。

关键词：青藏高原指数滤波模型根系层土壤水分不同气候与下垫面区域

青岛近岸海域二甲基硫排放和大气中二甲基硫浓度变化

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环境科学 2004年第1期25卷 20-24页

作者：马奇菊胡敏田旭东刘玲莉朱彤北京大学环境学院环境科学系环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100871

为研究我国受人为干扰严重的近岸海域DMS排放规律 ,利用固体吸附解吸的富集采样方法和冷却预浓缩的分析方法 ,分别在 2 0 0 1年夏秋季和 2 0 0 2年春秋季 ,对青岛近岸海域海水和大气中的二甲基硫进行了采样和分析 .结果表明 ,海水中DM... 详细信息

为研究我国受人为干扰严重的近岸海域DMS排放规律 ,利用固体吸附解吸的富集采样方法和冷却预浓缩的分析方法 ,分别在 2 0 0 1年夏秋季和 2 0 0 2年春秋季 ,对青岛近岸海域海水和大气中的二甲基硫进行了采样和分析 .结果表明 ,海水中DMS浓度和海气排放通量呈现明显的空间分布和季节变化 .夏季 ,青岛近岸的海水DMS平均浓度最高 ,达 116 9 4 7ng·L-1;春季最低 ,只有 2 2 6 99ng·L-1.河口区、风景旅游区和奥运赛场区在夏季有显著的从高到低的浓度梯度变化 ,而春秋季不明显 .DMS海气排放通量主要由海水浓度决定 ,因此两者呈现一致的变化规律 .海洋大气中的DMS也呈现夏季较高 (2 5 6 4 4ng·m-3 ) ,秋季较低 (195 6 4ng·m-3 )的季节变化 .文中还初步探讨了大气DMS的日变化情况 .

关键词：青岛近岸二甲基硫海气通量季节变化

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气溶胶中有机碳及元素碳分析方法进展

北京大学学报（自然科学版） 2005年第6期41卷 957-964页

作者：郇宁曾立民邵敏北京大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100871

大气气溶胶中的有机碳、元素碳因其独特的环境、气候效应以及对人类健康的影响而成为世界各国环境科学家共同关注的热点.其检测方法有很多,各种检测方法因实验原理不同所以实验结果也相差很大,即使是实验原理完全相同的光热法,两台不同... 详细信息

大气气溶胶中的有机碳、元素碳因其独特的环境、气候效应以及对人类健康的影响而成为世界各国环境科学家共同关注的热点.其检测方法有很多,各种检测方法因实验原理不同所以实验结果也相差很大,即使是实验原理完全相同的光热法,两台不同厂家的仪器所测的元素碳结果也相差很大,差别可达70%～80%.本文介绍了现阶段气溶胶有机碳和元素碳的各种检测方法,将其大体分为光学法和热学法(光热法)两类,分析了各种方法的优缺点并提出自己的观点,最后展望了气溶胶有机碳、元素碳的研究前景.

关键词：大气气溶胶有机碳元素碳分析方法

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北京地区甲烷排放的变化趋势和分布特征

北京大学学报（自然科学版） 2002年第4期38卷 466-473页

作者：苏芳邵敏张敏环境模拟与污染控制国家重点实验室北京大学环境科学中心北京100871

依据国际上编制国家甲烷清单的方法 ,建立了北京城市尺度的甲烷排放清单 ,分析了北京地区甲烷排放的分布规律 ,并按 10km× 10km网格给出了北京地区甲烷排放强度的分布状况。1999年北京地区甲烷排放总量为 2 96 2 9Gg ,大约占全国排放... 详细信息

依据国际上编制国家甲烷清单的方法 ,建立了北京城市尺度的甲烷排放清单 ,分析了北京地区甲烷排放的分布规律 ,并按 10km× 10km网格给出了北京地区甲烷排放强度的分布状况。1999年北京地区甲烷排放总量为 2 96 2 9Gg ,大约占全国排放总量的 0 9%。其中 ,最主要的甲烷排放源为城市垃圾和化石燃料。城市垃圾源强为 16 1 6 0Gg ,占北京地区甲烷排放总量的 5 4 6 % ;化石燃料源强为 96 0 8Gg ,占排放总量的 32 4 %。

关键词：甲烷排放清单空间分布

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北京中关村地区气溶胶的酸性测量

环境科学 1998年第2期19卷 6-11页

作者：周福民孙庆瑞王美蓉邵可声北京大学环境科学中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室

为了研究大气气溶胶的酸性及其粒径分布，笔者利用自制环状扩散管和三级撞击式组合采样器采样，ｐＨ测量和傅利叶红外光谱技术测量相结合，于１９９４年冬季至１９９５年冬季在北京中关村地区进行了采样分析．结果表明，北京中关村地区... 详细信息

为了研究大气气溶胶的酸性及其粒径分布，笔者利用自制环状扩散管和三级撞击式组合采样器采样，ｐＨ测量和傅利叶红外光谱技术测量相结合，于１９９４年冬季至１９９５年冬季在北京中关村地区进行了采样分析．结果表明，北京中关村地区气溶胶存在酸性组成，且酸性主要分布于粒径１．５μｍ以下的细粒子中，测得的细粒子最大酸度（以Ｈ＋计）为５６．６ｎｍｏｌｍ－３，各季节中１９９４年冬季和１９９５年夏季气溶胶酸性较强，日平均一般在５ｎｍｏｌｍ－３以上．ＦＴＩＲ法直接测量了气溶胶中的ＨＳＯ－４，并表明ＨＳＯ－４是气溶胶中的主要致酸因素之一，细粒子中ＨＳＯ－４约占ＳＯ２－４的６％左右．

关键词：气溶胶北京酸性测量大气污染

一种偏差校正方法在青藏高原夏季CMIP6降水数据订正中的应用评估

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高原气象 2025年第1期44卷 16-31页

作者：刘雨萌赵林李照国王少影马媛媛孟宪红中国科学院西北生态环境资源研究院/冰冻圈科学与冻土工程重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的18个模式,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)再分析数据对青藏高原夏季降水数据进行了偏差校正,并从平均降水和极端降水两方面评估了校正前后的CMIP6数据以及单个模式在1979-2... 详细信息

利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的18个模式,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)再分析数据对青藏高原夏季降水数据进行了偏差校正,并从平均降水和极端降水两方面评估了校正前后的CMIP6数据以及单个模式在1979-2014年的表现。研究结果表明,该校正方法高度依赖于用于偏差校正的ERA5再分析数据在研究区域的质量,尽管偏差校正后的青藏高原夏季平均降水的误差和误差率上有所改善,但在年际时间变化特征方面却不如偏差校正前的数据。大多数CMIP6模式能够较好地模拟1979-2014年青藏高原上由西北至东南逐渐递增的平均降水空间变化特征。偏差校正前的降水数据在高原上会出现显著的高估,误差率为60.4%,经过偏差校正后的数据相对观测数据误差降低,误差率为-13.9%,并且偏差校正后的数据与ERA5的平均误差仅为0.003 mm·d^(-1),与ERA5的空间相关性高达0.999。空间趋势方面,观测数据表明青藏高原大部分地区夏季降水在1979-2014年呈现轻微增加的趋势,只有东缘出现明显降低的趋势。偏差校正前后的数据都能够大致刻画出这一空间分布特征,然而,未经偏差校正的大多数单个CMIP6模式与ERA5的空间相关系数未超过0.5。与由独立观测降水数据的年际变化特征相比,偏差校正前的数据高估了高原上的降水量,而偏差校正后的数据相比观测结果则偏低。通过确定95%分位阈值选取了极端降水个例,其集合平均极端降水空间分布与年平均降水类似,也呈西北向东南递增的趋势。部分CMIP6模式较好地模拟了这一特征,如MRI-ESM2-0(The Meteorological Research Institute Earth System Model version 2.0)和ACCESSCM2(Australian Community Climate and Earth System Simulator Climate Model Version 2),与观测结果的空间相关系数分别为0.851和0.821。但偏差校正后的数据在空间相关性方面下降,由偏差校正前的0.861降为0.730,未能准确刻画高原极端降水阶梯式递增的特点。偏差校正后的极端降水数据误差分布与偏差校正前相似,偏低区域主要集中在高原南部腹地和东部。进一步的极端降水贡献率分析结果表明,观测结果与CMIP6降水数据均显示1979-2014年期间极端降水贡献率变化趋势不明显。单个CMIP6模式中,EC-Earth3-Veg(European Community Earth-Vegetation model version 3)和EC-Earth3(European Community Earth Model version 3)及CanESM5(The Canadian Earth System Model version 5)在多个统计评估指标上排名靠前,展示出较好的模拟能力;IPSL-CM6A-LR(Institut Pierre-Simon Laplace Climate Model 6A Low Resolution)在平均降水误差和极端降水的误差指标上表现出色。

关键词：青藏高原第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6) 偏差校正降水

除草剂2-甲基-4-氯苯氧乙酸(MCPA)与~·OH自由基的气相化学反应

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高等学校化学学报 2006年第1期27卷 112-115页

作者：韩蕾朱彤孙凤龙尚静北京大学环境学院环境模拟与污染控制国家联合重点实验室北京100871

采用长光程气体池结合傅里叶变换红外光谱仪测得了除草剂2-甲基-4-氯苯氧乙酸(MCPA)与.OH自由基在23℃时的反应速率常数为2.67×10-11cm3/(***),以此估算了在大气中.OH自由基浓度为7×105mol/cm3时,MCPA与.OH自由基反应导致的大气寿命为... 详细信息

采用长光程气体池结合傅里叶变换红外光谱仪测得了除草剂2-甲基-4-氯苯氧乙酸(MCPA)与.OH自由基在23℃时的反应速率常数为2.67×10-11cm3/(***),以此估算了在大气中.OH自由基浓度为7×105mol/cm3时,MCPA与.OH自由基反应导致的大气寿命为14.9 h.结果表明,在大气环境中MCPA较容易降解,不会通过大气输送对环境造成广泛和持久性污染.

关键词：除草剂 2-甲基-4-氯苯氧乙酸(MCPA) ·OH自由基反应速率常数