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祁连造山带中生代古地磁新结果及其地质意义

地球物理学报 2024年第7期67卷 2744-2760页

作者：谭金生王彬段亮孟庆任刘萍西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学... 详细信息

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学及岩石磁学研究.实验结果显示,三叠纪样品分离出了稳定的高温特征剩磁并在样品水平下通过了倒转检验,白垩纪样品分离出的高温特征剩磁通过了褶皱检验.代表了岩石形成时的原生磁化,相对应的古地磁极为:(T2:82.3°N, 223.6°E,A95=4.8°;K1:65.9°N, 188.3°E,A95=6.2°).对比同时代阿拉善、华北古地磁数据表明:中三叠世之后,天峻地区相对于阿拉善参考极发生了20.2±6.8°的顺时针旋转.早白垩世之后,祁连地区相对于华北参考极没有发生明显的块体旋转(0.3±8.6°).结合前人的研究成果,我们认为晚侏罗世-早白垩世拉萨/欧亚碰撞的远程效应造成祁连造山带东西两侧发生差异性构造缩短活动(西段以逆冲推覆构造缩短为主,东段以走滑活动为主),从而造成祁连整体发生顺时针旋转.早白垩世之后,祁连西段阿尔金断裂附近及东段西宁—兰州盆地发生区域性构造旋转,祁连主体以NE向构造缩短为主.

关键词：中生代构造旋转祁连造山带古地磁学

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松花江新生代斜斑玄武岩中斜长石巨斑晶的成因及其对长白山天池造盾期岩浆储运系统的制约

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岩石学报 2024年第7期40卷 2019-2036页

作者：张叶凡陈立辉王小均刘建强曾罡周中彪西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京210023

岩浆岩中斜长石的结构和成分可以记录其晶体的生长过程中岩浆演化的丰富信息,从而可以灵敏反映岩浆储运系统的历史。东北地区新生代玄武岩一般多发育橄榄石和单斜辉石斑晶,斜长石斑晶少见,但在长白山天池造盾期(5~1Ma)玄武岩中常见有斜... 详细信息

岩浆岩中斜长石的结构和成分可以记录其晶体的生长过程中岩浆演化的丰富信息,从而可以灵敏反映岩浆储运系统的历史。东北地区新生代玄武岩一般多发育橄榄石和单斜辉石斑晶,斜长石斑晶少见,但在长白山天池造盾期(5~1Ma)玄武岩中常见有斜长石斑晶。最近我们在松花江两岸新发现一套上新世含斜长石巨斑晶(粒径为1~2cm)的玄武岩。这些沿松花江分布的斜斑玄武岩具有高Ba/Th比和K/U比的微量元素特征、EM1型的Sr-Nd-Pb同位素组成,与长白山天池造盾期玄武岩一致。它们在主量元素上具有低镁(MgO=3.86%~4.23%)、高钛(TiO_(2)=3.15%~4.25%)的特征,说明其与长白山天池造盾期玄武岩中的斜斑玄武岩一样都经历了较高程度的演化。时间、空间以及地球化学特征上的紧密联系说明松花江斜斑玄武岩也是长白山天池造盾期岩浆作用的产物,即长白山天池造盾期玄武质岩浆当时流入了松花江古河道,向西北方向流动的距离达到了150km左右。背散射电子图像显示松花江斜斑玄武岩中斜长石巨斑晶多数具有核-边结构,部分无环带结构,少数具熔蚀结构。斜长石巨斑晶的化学成分变化大,其中核-幔部主要为拉长石(An_(48-65)),边部为钠长石-拉长石(An_(4-61))。基质斜长石的化学成分也不均一,核-幔部的组成为中长石-拉长石(An_(41-53)),边部为钠长石-中长石(An 4-46)。多数斜长石巨斑晶的核-幔部具有细密振荡环带,An值仅呈较小幅度振荡变化,暗示其前期生长过程中物理化学条件较为稳定,地壳岩浆房持续受到同源岩浆的补给作用,岩浆房持续的时间较长,有利于斜长石巨斑晶的形成。在岩浆对流过程中晶体可被运移至温度更高的区域,形成熔蚀结构。斜长石巨斑晶的边部An值突降以及熔蚀结构的发育,表明斜长石巨斑晶生长后期所处的物理化学条件发生了突变,对应于岩浆快速上升的减压过程。因此,松花江斜斑玄武岩中的斜长石巨斑晶记录了长白山天池造盾期玄武岩在喷发前经历了较长时间的岩浆房存留过程。

关键词：斜斑玄武岩斜长石巨斑晶岩浆储运系统新生代玄武岩中国东北

黄陵球状花岗闪长岩的岩相学与地球化学特征及其球状体成因探讨

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矿物岩石 2024年

作者：裴康达魏君奇付强西北大学地质学系西北大学大陆动力学国家重点实验室

湖北黄陵球状花岗闪长岩产出于扬子陆块核部黄陵岩基，出露面积很小。球状岩体由球状体、球间基质和主岩组成。其中球状体由中心的球核(浅色球核或暗色包体球核)和外层球壳(单层球壳或多层韵律球壳)组成，主要矿物为斜长石(中长石为主)... 详细信息

湖北黄陵球状花岗闪长岩产出于扬子陆块核部黄陵岩基，出露面积很小。球状岩体由球状体、球间基质和主岩组成。其中球状体由中心的球核(浅色球核或暗色包体球核)和外层球壳(单层球壳或多层韵律球壳)组成，主要矿物为斜长石(中长石为主)＋角闪石，球状体内部具有放射状构造；球间基质主要矿物为斜长石(更长石为主)＋石英＋黑云母，为通常的中细粒花岗结构。球状体间的基质相较球状体有更高的SiO2含量、稀土元素总量、轻重稀土分馏程度和更高的强不相容元素Rb，Th，Ta，Nb，Ce，Zr，Hf丰度，浅色球核、球壳、基质SiO2分别在55.02%～58.05%，54.25%～54.97%，60%～69.50%；∑REE分别在37.23×10-6～53.13×10-6，54.63×10-6～73.4×10-6，94.58×10-6～246.03×10-6；(La/Yb)N分别在14.26～24.81，9.52～15.95，22.99～42.56；δEu分别在1.66～2.10，1.27～1.41，0.78～1.29。基质相较球状体酸性程度更高并且基质显示出晚期岩浆结晶的特征，推测基质的形成晚于球状体；根据球状体构造特征和球状体相互之间的截断关系，推断球体围绕核心由内向外生长。球状岩矿物的径向生长和放射状构造可能是熔体在先过热后过冷的条件下，固相表面的非均匀形核作用使矿物围绕结晶中心沿热传递的方向结晶形成的；球壳处发育的韵律可能是球状体矿物晶出过程中生长面熔体成分过饱和度自发振荡形成的。

关键词：球状岩球状构造黄陵岩基

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水泥改良黄土崩解试验研究

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 18-25页

作者：赵雪谷天峰范楠楠西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

黄土具有多孔亚稳结构和水敏性,遇水时易发生崩解。黄土的崩解性是促进黄土高原地区水土流失、崩塌、滑坡等地质灾害发生的主要因素之一。作为一种造价低、应用方便的材料,水泥改良黄土(cement improved loess, CIL)在黄土地基、边坡工... 详细信息

黄土具有多孔亚稳结构和水敏性,遇水时易发生崩解。黄土的崩解性是促进黄土高原地区水土流失、崩塌、滑坡等地质灾害发生的主要因素之一。作为一种造价低、应用方便的材料,水泥改良黄土(cement improved loess, CIL)在黄土地基、边坡工程中应用广泛,但其抗崩解性研究较少。为此,该文通过原状及不同掺量下的CIL室内崩解试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)试验,分析改良前后黄土的崩解行为,探究水泥对黄土崩解性的改良效果及作用机制。结果表明,掺入水泥可大幅提升黄土的抗崩解能力,低掺量下CIL仍具有完整的崩解过程,但水泥能填充粒间孔隙,阻碍水分运移,同时水泥水化物及其与黄土颗粒的作用能增强粒间胶结,从而延缓了黄土崩解进程。随着水泥掺量的增加,抗崩解效果愈明显,累积崩解百分量几乎为0。土样不发生崩解的最小水泥掺量为3%。研究结果对黄土的抗侵蚀性研究和防灾工程设计具有重要意义。

关键词：黄土水泥崩解性改良土 SEM

扬子地块西缘中元古代晚期辉长岩成因及地质意义:来自锆石U-Pb-Hf同位素和全岩地球化学的约束

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西北大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 696-714页

作者：薛文斌赖绍聪朱毓秦江锋朱韧之刘敏杨航西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

对扬子地块西缘锦川地区辉长岩进行系统的锆石U-Pb-Hf同位素、全岩主微量元素和Sr-Nd同位素分析,旨在探讨其岩石成因及地质意义。年代学分析结果表明,锦川辉长岩的锆石U-Pb年龄为(1041.1±1.1)Ma。全岩地球化学特征显示,锦川辉长岩具有... 详细信息

对扬子地块西缘锦川地区辉长岩进行系统的锆石U-Pb-Hf同位素、全岩主微量元素和Sr-Nd同位素分析,旨在探讨其岩石成因及地质意义。年代学分析结果表明,锦川辉长岩的锆石U-Pb年龄为(1041.1±1.1)Ma。全岩地球化学特征显示,锦川辉长岩具有较低的SiO_(2)(50.26%~51.16%)、CaO(6.59%~7.64%)、K_(2)O(1.22%~1.96%)质量分数以及较高的Al_(2)O_(3)(16.38%~17.15%)和TiO_(2)(2.61%~2.80%)质量分数,属于低钾拉斑玄武质岩石系列。岩石总体上相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Ba、Sr),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta和Th),并且显示弱的Eu异常(δEu=0.99~1.11)。同时,锦川辉长岩具有低的全岩εNd(t)值(-3.61~-2.75)和正的锆石εHf(t)值(+1.62~+7.58)。上述特征表明,锦川辉长岩应起源于已保存在岩石圈地幔中的先期(中元古代中期)俯冲流体交代过的富集地幔源区。结合扬子地块西缘同期广泛发育的A型花岗岩和板内玄武质岩浆作用,认为锦川辉长岩应形成于被动大陆边缘背景下的陆内裂谷环境,代表了Rodinia超大陆在中元古代晚期局部拉张构造体制下的岩浆响应。

关键词：扬子地块西缘中元古代晚期辉长岩岩石成因地质意义

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透射电子显微镜技术在稀土矿床研究中的应用进展

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岩矿测试 2024年第4期43卷 641-658页

作者：徐亦桐宋文磊代静静薛姗娜陈倩杨金昆许丹妮西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

透射电子显微镜(简称“透射电镜”)技术具非常高的空间分辨率和多样化的测试功能,可以获取样品非常全面的亚微米-纳米尺度的晶体结构和化学成分信息,是研究地质样品微观组成和结构的强有力工具,近年来越来越多地应用到包括矿床学在内的... 详细信息

透射电子显微镜(简称“透射电镜”)技术具非常高的空间分辨率和多样化的测试功能,可以获取样品非常全面的亚微米-纳米尺度的晶体结构和化学成分信息,是研究地质样品微观组成和结构的强有力工具,近年来越来越多地应用到包括矿床学在内的地球科学研究领域。本文以透射电镜在关键金属稀土矿产资源研究中的应用为例,在简述透射电镜的基本结构、工作原理、功能和制样方法基础上,重点综述了其在揭示碳酸岩型、伟晶岩型、风化壳离子吸附型、磷块岩型和深海沉积物型稀土矿床成矿特征和成因模式研究中的应用进展,包括氟碳铈矿的颗粒附着结晶生长机制,磷灰石和锆石受热液交代导致的矿物溶解、迁移和再沉淀过程,离子吸附型矿床中原生稀土矿物的微观结构和风化产物特征,磷灰石中稀土元素的纳米-原子尺度的赋存状态和替代机制等。提出了透射电镜研究过程中需要注意的事项和应用前景。

关键词：透射电镜稀土矿床稀土矿物纳米矿物

植被根系对土体水力学特性影响的现状与定量分析

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西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 53-62页

作者：杨几肖涛孙靓史亚瑞李萍西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

在全球气候变暖和“双碳”战略的背景下,植被护坡成为一种潜在的碳负排放边坡加固和侵蚀控制手段。植被根系的发育可以改变土体结构和水力学特性,进而影响边坡的稳定性。虽然一些试验研究已经探讨了特定条件下植被对土体水力学特性的影... 详细信息

在全球气候变暖和“双碳”战略的背景下,植被护坡成为一种潜在的碳负排放边坡加固和侵蚀控制手段。植被根系的发育可以改变土体结构和水力学特性,进而影响边坡的稳定性。虽然一些试验研究已经探讨了特定条件下植被对土体水力学特性的影响,但是对于植被根系改变土体水力学特性的一般规律尚不清楚。该文从植被蒸腾作用、根系物理作用以及根系生物化学作用3个方面入手,收集并梳理了近年来国内外相关研究,分析并总结了植被根系改变土体水力学特性的作用机理,且对已有试验数据进行了统计分析。指出植被根系对土体水力学特性的改变取决于植被蒸腾、根系物理作用和根系生物化学作用三者的相对贡献,同时受根系类型、土体类型及生长阶段等因素的影响。因此,植被根系对土体水力学特性的影响十分复杂,更全面广泛的研究对于揭示植被护坡机理是亟需的。最后,探讨了植被根系影响土体水力学特性的研究空白和未来趋势。

关键词：植被根系 SWRC 渗透系数土体吸力蒸腾作用

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基于复电阻率的非饱和黄土频谱特性

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 42-52页

作者：李鑫谷天峰崔博西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

使用直流电阻率法进行黄土水分监测时,黄土介质中的容性成分会影响结果的准确性。该文以宜川地区黄土为研究对象,基于复电阻率试验和土水特征测定,获取了非饱和黄土基质吸力与复电阻率参数的关系,揭示了其频谱特性变化规律,推导了黄土... 详细信息

使用直流电阻率法进行黄土水分监测时,黄土介质中的容性成分会影响结果的准确性。该文以宜川地区黄土为研究对象,基于复电阻率试验和土水特征测定,获取了非饱和黄土基质吸力与复电阻率参数的关系,揭示了其频谱特性变化规律,推导了黄土饱和度与复电阻率公式。研究结果表明:激励频率与复电阻率的幅值和相位呈负相关关系,在频率小于1 000 Hz时黄土的复电阻率的幅值和相位波动较大,超过1 000 Hz时会逐渐趋于稳定;随着基质吸力的升高,黄土的幅值、实部电阻率和虚部电阻率也逐渐增大,其相关性受通电频率的大小影响;黄土电容量与介电常数随基质吸力的升高逐渐减小;利用实部电阻率和虚部电阻率建立了黄土饱和度复电阻率模型,模型可用于黄土水分变化的监测。研究结果为利用黄土的频散特性进行黄土地质灾害监测提供了新的方法和思路。

关键词：黄土复电阻率法频谱特性基质吸力饱和度复电阻率模型

桐柏造山带兵马寺冲花岗岩年代学及岩石成因研究

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大地构造与成矿学 2024年第4期48卷 899-910页

作者：辛成辉张菲菲王亦凡高宏森大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069

桐柏造山带早古生代花岗岩对于恢复该地区早古生代弧盆格局和构造背景具有重要意义。本文对桐柏造山带东段侵入二郎坪群的兵马寺冲花岗岩进行系统的锆石U-Pb年代学、原位Hf同位素,全岩主微量元素、Sr-Nd同位素地球化学研究。LA-ICP-MS锆... 详细信息

桐柏造山带早古生代花岗岩对于恢复该地区早古生代弧盆格局和构造背景具有重要意义。本文对桐柏造山带东段侵入二郎坪群的兵马寺冲花岗岩进行系统的锆石U-Pb年代学、原位Hf同位素,全岩主微量元素、Sr-Nd同位素地球化学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,兵马寺冲花岗岩的结晶年龄为436.7±2.8 Ma;其具有高的SiO_(2)、Na_(2)O和低的K_(2)O、TiO_(2)含量,富集Rb、Th和Ba等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素。兵马寺冲花岗岩全岩ε_(Nd)(t)值为3.7~4.7和锆石ε_(Hf)(t)值为11.3~16.1,具有年轻的Hf二阶段模式年龄(tDM2(Hf)=402~643 Ma),暗示源区中地幔组分的贡献较大,推测其可能来源于新生地壳的部分熔融。信阳地区~437 Ma花岗质岩浆活动与该时期大洋的俯冲事件有关。

关键词：桐柏造山带二郎坪群兵马寺冲花岗岩早古生代地球化学年代学