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结构定量分析揭示熊耳群大斑玄武安山岩岩浆房存续时间与岩浆喷发速率

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岩石学报 2024年第8期40卷 2374-2388页

作者：瞿川豪马建锋赵太平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法... 详细信息

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法精确限定;同时,熊耳群岩浆岩的地球化学数据并不能很好地解释其成因:地幔柱模型往往伴随着短期内巨量岩浆喷发的特征,通过传统地球化学方法很难识别,所以制约熊耳群形成的构造背景尚需更多的证据来支撑。岩石结构定量分析方法为解析岩浆活动的过程提供了全新的视角,该方法依靠分析岩石中晶体的分布特征,还原晶体结晶过程,从而揭示岩浆房存储状态,并估计岩浆存留时间。许山组玄武质安山岩具有典型的斑状结构,且代表熊耳群熔岩最早期的岩浆活动,记录了早期的岩浆房热状态。本文针对其中的斜长石斑晶开展结构定量分析,探讨熊耳群火山岩早期岩浆房的存储状态与存留时间。数据结果表明,许山组玄武质安山岩深部岩浆房长期处于低过冷度、半开放状态,存续时间为2400~24000yr。结合斜长石结晶实验和许山组斑晶晶体形态研究,估算斑晶斜长石生长速率为10^(-11)~10^(-10)mm/s;结合最大特征长度、剖面特征长度差值与熔岩厚度,计算得到许山组体积喷发速率0.28~13km^(3)/yr,二维喷发速率0.04~1.85m/yr,与大火成岩省的活动特征相似。综上所述,熊耳群许山组形成于一次强烈的热事件中,具有较大的岩浆通量与极高的喷发速率,符合地幔柱背景下的大火成岩省岩浆活动特征。

关键词：熊耳群结构定量分析晶体粒度分布存留时间喷发速率

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微区X射线荧光技术揭示宏体化石骨骼以及埋藏环境元素特征——以中三叠世盘县混鱼龙为例

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1974-1981页

作者：王一诺付宛璐周敏鲁昊孙作玉姚明涛江大勇北京大学地球与空间科学学院与地质博物馆北京100871 现代古生物学和地层学国家重点实验室(中国科学院南京地质古生物研究所) 江苏南京210008 北京师范大学历史学院北京100875

应用可对脊椎动物骨骼化石及其围岩元素特征进行原位无损检测的微区X射线荧光技术(Micro-XRF)对距今约2.44亿年的中三叠世海生爬行动物盘县混鱼龙(Mixosaurus panxianensis)正模及副模化石标本进行扫描,将获取的整体元素分布模式可视化... 详细信息

应用可对脊椎动物骨骼化石及其围岩元素特征进行原位无损检测的微区X射线荧光技术(Micro-XRF)对距今约2.44亿年的中三叠世海生爬行动物盘县混鱼龙(Mixosaurus panxianensis)正模及副模化石标本进行扫描,将获取的整体元素分布模式可视化,并以手持式X荧光光谱仪对部分相关特征区域进行辅助扫描。扫描结果显示,骨骼化石与围岩的元素分布呈现明显差异,骨骼化石以Ca、P、Sr、Y等元素富集为代表;围岩以Ca、K、Fe、Mn等为特征元素。此外,Zn在副模标本中呈现差异分布,躯干部位Zn富集,高于头骨。研究认为Micro-XRF扫描结果可详细揭示盘县混鱼龙的骨骼解剖学特征,补充了在一般光学显微镜下无法从化石上看到的右前肢及腹膜肋等重要信息,并可以更好地区分钙质围岩和骨骼。同时,经海陆对比,发现埋藏环境对不同元素的分布特征具有一定程度的影响,部分元素如Th、Ce、Cu、Sr表现出对埋藏环境的响应,而与骨骼相关的部分元素如Ca、P、Y受埋藏环境影响较小。另外,Zn在骨骼化石不同部位的差异分布很可能受骨骼发育影响,在副模化石标本上Zn富集的椎体及肋骨可能处于快速骨化阶段,推断该个体可能为亚成年个体。

关键词：微区X射线荧光盘县混鱼龙化石围岩元素分布

贵州西部早三叠世浅水碎屑岩相中微康奇虫(microconchids)化石的发现及其古生态意义

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古生物学报 2024年第1期63卷 94-101页

作者：蒋观凡刘径圻陈安峰吕文博张航张阳中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室

微康奇虫(microconchids)是一种主要营水生固着生活的帚形动物,在奥陶纪至侏罗纪的地层中均有广泛记录。本文报道了产自贵州遵义市播州剖面及六盘水市六枝剖面下三叠统夜郎组泥质岩中保存的微康奇虫的钙质栖管化石及印模化石。该组内的... 详细信息

微康奇虫(microconchids)是一种主要营水生固着生活的帚形动物,在奥陶纪至侏罗纪的地层中均有广泛记录。本文报道了产自贵州遵义市播州剖面及六盘水市六枝剖面下三叠统夜郎组泥质岩中保存的微康奇虫的钙质栖管化石及印模化石。该组内的微康奇虫化石数量丰富,保存精美,电镜下可观察到其壳体特有的平行纤维薄层状微晶结构。本文共鉴定出微康奇虫化石共2科2属4种,为该门类生物在华南早三叠世浅水碎屑岩中的首次报道。古生态上,微康奇虫群落呈现出低分异度和高丰度的特征,为早三叠世恶劣海洋环境中具有较强适应能力的典型生态灾难分子。

关键词：生物复苏古生态分析灾难分子夜郎组华南

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重建深时地球生物多样性时空分布模式的思考

科学通报 2024年第22期69卷 3252-3267页

作者：张书涵沈树忠王向东张华樊隽轩南京大学地球科学与工程学院关键地球物质循环前沿科学中心内生金属成矿机制研究国家重点实验室南京210023 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008

重建地球生物多样性演变历史是了解地球生命演化规律的关键.通过研究地质时期的生物多样性变化,能够追溯生命的起源、演化和灭绝过程,并探索其原因.然而,地球上曾经生活过的99%以上的生物都已经灭亡,其中只有一小部分保存为化石并被人... 详细信息

重建地球生物多样性演变历史是了解地球生命演化规律的关键.通过研究地质时期的生物多样性变化,能够追溯生命的起源、演化和灭绝过程,并探索其原因.然而,地球上曾经生活过的99%以上的生物都已经灭亡,其中只有一小部分保存为化石并被人类发现.因此,如何利用化石记录重建地球生物多样性变化的过程是一个非常复杂的科学难题.为了解决这一难题,需要从多方面入手.首先,建立含有时空信息的全球性大型综合数据库是研究深时生物多样性模式的必要条件,也是识别曾经发生过的重大生物事件的基础,以往的研究多集中在海洋无脊椎动物化石多样性的研究,目前仍然缺乏全球性的陆地生物多样性模式.其次,需要解决化石保存不完整和样本采集时空不均一的难题.近十几年来,随着海量数据的积累,大数据分析技术的发展,通过多学科交叉,在解决时空分辨率低和样本偏差等问题上发展了更有效的分析手段,但仍然任重道远.最后,新的大数据研究结果引发了对深时地球生物多样性变化的时空规律的许多新认识.随着研究的深入,五次生物大灭绝的灭绝幅度和灭绝率明显降低,需要以全球大数据为基础重新精确估算,其中二叠纪末生物大灭绝无疑仍是最大的一次,而泥盆纪晚期F/F和三叠纪末灭绝事件很可能算不上五大生物灭绝之二,白垩纪末生物大灭绝的持续时间和灭绝幅度也需要重新估算.此外,寒武纪-奥陶纪、石炭纪-二叠纪和新生代三大生物辐射事件也需要全球高分辨率化石数据验证.以人工智能和超级计算机等为手段建立的深时生态系统演变模型是实现古今对比的未来方向.这些研究将使我们对地球生物多样性历史有全方位的认识,也为现今的全球生态系统面临的问题提供深时参照.

关键词：深时大数据生物多样性生物大灭绝生态模型

连云山岩体韧性走滑剪切带变形特征及其动力学

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 322-337页

作者：熊言洁许德如向必伟叶挺威张子康东华理工大学地球科学学院江西南昌330013 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640

晚侏罗世末‒早白垩世早期中国东部岩石圈经历了从挤压到伸展的构造转变,这一过程反映了古太平洋板片活动方式的变化。连云山岩体位于江南造山带中段,发育E-W向和NE-SW向走滑剪切带。E-W向走滑剪切带(F1)弥散地发育于二云母花岗岩中,而NE... 详细信息

晚侏罗世末‒早白垩世早期中国东部岩石圈经历了从挤压到伸展的构造转变,这一过程反映了古太平洋板片活动方式的变化。连云山岩体位于江南造山带中段,发育E-W向和NE-SW向走滑剪切带。E-W向走滑剪切带(F1)弥散地发育于二云母花岗岩中,而NE-SW向走滑剪切带(F2)以应变集中带形式切过黑云母花岗岩和斑状花岗岩岩株,叠加在F1之上。锆石U-Pb定年结果表明,连云山岩体中剪切变形的黑云母二长花岗岩和斑状花岗岩的侵位年龄分别150±2 Ma和138±5 Ma。从F2剪切带斑状花岗岩中心向边缘,石英C轴组构揭示糜棱岩中石英滑移系从柱面到底面,表明从岩体中心向边缘变形温度从500℃降至约300℃。据此可以确定F1变形时间为150 Ma之后,F2变形时间为斑状花岗岩冷却至中心温度约400~500℃时,接近138 Ma。应力分析揭示两条剪切带发育的最大主应力(σ1)为NEE-SWW向,指示早白垩世早期古太平洋板块向扬子板块低角度俯冲方向为NEE-SWW向,深俯冲板片“回绕”时间略晚于138 Ma。

关键词：连云山岩体走滑剪切带挤压构造石英C轴组构古太平洋板块

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华南石炭纪中期白云岩地层分布及其形成模式

地质学报 2024年第2期98卷 346-362页

作者：宋英凡王向东李莹史宇坤胡科毅黄兴盛青怡要乐内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室关键地球物质循环前沿科学中心南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所江苏南京210008

石炭纪是地质演化历史上重要的时期,发生了全球规模的海西造山运动,晚古生代大冰期(LPIA)达到峰值,全球海平面频繁波动,导致古气候和古环境的剧烈变化。在华南,石炭纪中期,浅水碳酸盐岩台地相区广泛发育一套白云岩沉积。本文系统总结华... 详细信息

石炭纪是地质演化历史上重要的时期,发生了全球规模的海西造山运动,晚古生代大冰期(LPIA)达到峰值,全球海平面频繁波动,导致古气候和古环境的剧烈变化。在华南,石炭纪中期,浅水碳酸盐岩台地相区广泛发育一套白云岩沉积。本文系统总结华南3个主要碳酸盐台地内白云岩的厚度及时代,识别出白云岩时空分布的差异性。结合石炭纪中期全球气候环境特征,认为冰期兴盛引发了全球海平面下降,导致华南各沉积盆地形成利于白云岩化的环境,白云岩得以发育。而白云岩时空分布的差异性可能与各沉积盆地独特的构造演化以及不同成岩模式有关。中下扬子碳酸盐岩台地白云岩的形成模式主要为萨勃哈模式和成岩早期浅埋藏的渗透回流模式,形成相对较薄的白云岩沉积;中南部和西南部碳酸盐岩台地白云岩的形成模式为渗透回流模式,成岩规模较大,沉积较厚。

关键词：石炭纪中期白云岩时空分布古环境白云岩化模式

钠交代作用对碱性花岗岩体系中稀土富集成矿的贡献

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岩石学报 2024年第3期40卷 864-872页

作者：张东杨武斌牛贺才中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

碱性岩是全球稀土资源的主要来源之一,特别是中-重稀土资源。针对碱性花岗岩体系中稀土(REE)和部分高场强元素(HFSE)超常富集机制及其控制因素等关键科学问题,目前尚缺乏深入系统的研究工作。本文重点关注碱性花岗岩成矿体系中的钠交代... 详细信息

碱性岩是全球稀土资源的主要来源之一,特别是中-重稀土资源。针对碱性花岗岩体系中稀土(REE)和部分高场强元素(HFSE)超常富集机制及其控制因素等关键科学问题,目前尚缺乏深入系统的研究工作。本文重点关注碱性花岗岩成矿体系中的钠交代作用,对常见的钠长石化、钠铁闪石化和钠辉石化等热液交代过程中的矿物交代反应过程及其稀有稀土元素再活化-迁移过程开展分析和讨论。在碱性岩中,碱性角闪石和辉石被认为是REE和HFSE的重要载体,同时也是岩浆分异演化的有效示踪剂。以中国黑龙江碾子山碱性花岗岩为例,岩浆晚期的热液交代会导致碱性角闪石和辉石从富钙的矿物相向富钠的矿物相转变,在这个相转变过程中会导致REE和HFSE的活化和迁移。特别是岩浆晚期热液富钠霓辉石的形成过程中REE和HFSE会大规模释放到交代流体中,可能是导致这些关键金属元素在岩浆晚期超常富集和成矿的关键控制因素。因此,碱性角闪石和辉石的钠指数[Na^(#)=Na/(Na+Ca)摩尔比]可能是一个潜在的矿物地球化学指标,或将为碱性岩型稀土资源勘查提供新的方法。

关键词：碱性花岗岩碱性角闪石钠交代作用稀土钠指数(Na^(#))

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扬子地块北缘毕机沟岩体下部带堆晶岩结构定量化分析:对层状岩体冷却早期粒间熔体排出机制的约束

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地质学报 2024年第7期98卷 2110-2127页

作者：王洁李中州王梦玺长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 中国科学院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

层状岩体冷却中—晚期晶粥中粒间熔体的排出被认为与铁钛氧化物的大量结晶关系密切,但在岩体冷却早期铁钛氧化物尚未大量结晶时,粒间熔体能否被有效排出、以及如何排出还需要深入探究。扬子地块北缘毕机沟岩体是我国目前发现的规模最大... 详细信息

层状岩体冷却中—晚期晶粥中粒间熔体的排出被认为与铁钛氧化物的大量结晶关系密切,但在岩体冷却早期铁钛氧化物尚未大量结晶时,粒间熔体能否被有效排出、以及如何排出还需要深入探究。扬子地块北缘毕机沟岩体是我国目前发现的规模最大、分异程度较高且赋存有钒钛磁铁矿矿床的层状岩体。岩体下部带、中部带和上部带分别由斜长橄榄岩、辉长岩和闪长岩组成。本研究以下部斜长橄榄岩相带为对象,通过对斜长石和单斜辉石进行晶体粒度分布(CSDs)和空间展布形式(SDPs)分析,探讨层状岩体冷却早期粒间熔体的排出方式及其控制因素。模拟计算结果表明,样品中封闭粒间熔体比例(FTL)为9%~13%,暗示岩体冷却早期粒间熔体被有效排出。单斜辉石和斜长石的CSD曲线斜率主要为3.36~2.45和2.99~1.87,截距分别为0.45~3.35和1.06~2.83,均具有斜率一致而截距变化较大的特征,与机械压实的CSD曲线一致。单斜辉石和斜长石在SDP图解上均显示负相关关系,也与机械压实趋势一致。因此,毕机沟岩体冷却早期粒间熔体的排出机制为机械压实。在此基础上,我们将毕机沟与全球其他典型层状岩体从岩体规模、粒间熔体和堆晶矿物密度差、晶体堆积速率与压实速率以及晶粥层厚度等方面进行系统对比后发现,在层状岩体冷却早期没有岩浆补给和对流的情况下,当岩体规模相近时,压实受控于堆晶矿物与粒间熔体密度差,密度差越大压实越容易发生;而当岩体规模不同时,规模越大压实越容易发生。

关键词：晶体粒度分布空间展布形式粒间熔体压实作用层状岩体

豫西济源盆地中—上三叠统谭庄组幻蝉类的首次发现及其地层学意义（英文）

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古生物学报 2024年第3期 346-353页

作者：张前旗杜旭恒赵显烨张海春沈阳师范大学古生物学院自然资源部东北亚古生物演化重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室考古学、环境变化和地球化学(AMGC)研究团队布鲁塞尔自由大学

本文根据一枚产自华中地区豫西济源盆地谭庄组上段的昆虫化石标本建立1新属新种——济源三叠幻蝉(Triasomaguviopsis jiyuanensis Zhang Q. et Zhang H. gen. et sp. nov.),归入原蝉总科幻蝉科(半翅目,蝉亚目)。本新类群以盖翅较小且具... 详细信息

本文根据一枚产自华中地区豫西济源盆地谭庄组上段的昆虫化石标本建立1新属新种——济源三叠幻蝉(Triasomaguviopsis jiyuanensis Zhang Q. et Zhang H. gen. et sp. nov.),归入原蝉总科幻蝉科(半翅目,蝉亚目)。本新类群以盖翅较小且具瘤、ScP+RA在盖翅中部初次分支、MP脉三分支且初次分支水平处晚于ScP+RA脉、CuA脉弯曲无分支为特征。幻蝉科的古地理分布范围扩展至济源盆地，该科分异度增加并具备生物地层对比潜力。谭庄组的昆虫化石可归入鄂尔多斯盆地的“铜川昆虫群”,并且“铜川昆虫群”与吉尔吉斯斯坦的“Madygen昆虫群”关系密切。

关键词： Triasomaguviopsis jiyuanensis gen. et sp. nov. 谭庄组中—晚三叠世鄂尔多斯盆地华中