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赞皇杂岩翁城地区长城系常州沟组砂岩碎屑锆石U-Pb-Hf同位素研究

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岩石矿物学杂志 2024年第3期43卷 737-775页

作者：王乐乐刘平华周万蓬杜利林杨崇辉张文曹秋香陈丽梅东华理工大学地球科学学院江西南昌330013 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083

常州沟组是华北克拉通太古宙-古元古代变质基底上最早的沉积盖层之一,其碎屑锆石U-Pb年代学与Hf同位素特征分析对探讨长城系形成时代、源区特征以及基底演化均具有重要的研究意义。本文对华北克拉通中部赞皇杂岩瓮城地区长城系常州沟组... 详细信息

常州沟组是华北克拉通太古宙-古元古代变质基底上最早的沉积盖层之一,其碎屑锆石U-Pb年代学与Hf同位素特征分析对探讨长城系形成时代、源区特征以及基底演化均具有重要的研究意义。本文对华北克拉通中部赞皇杂岩瓮城地区长城系常州沟组底部砂岩样品进行了LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS碎屑锆石Lu-Hf同位素分析。砂岩样品中碎屑锆石主要年龄峰值约为2 500 Ma,推断其碎屑物质主要来自于华北克拉通新太古代晚期变质基底,而最年轻的碎屑锆石年龄为1 822 Ma,结合赞皇杂岩变质基底普遍经历了1 850~1 800 Ma变质作用以及区域上上覆大红峪组火山岩中1 635 Ma结晶锆石年龄,限定瓮城地区长城系常州沟组沉积时代为1 800~1 635 Ma。砂岩样品中碎屑锆石的εHf(t)值变化于-6.8~+5.2之间,相应的两阶段模式年龄峰值约为2 820 Ma,结合赞皇杂岩已发表的2 900~2 700 Ma岩浆锆石和碎屑锆石Hf同位素结果,进一步表明2 900~2 700 Ma为赞皇杂岩地壳生长最主要的时期。综合太行山中南部地区已发表的长城系常州沟组的沉积学与新的年代学数据,推测赞皇杂岩瓮城地区长城系常州沟组沉积于陆内裂谷盆地。

关键词：华北克拉通赞皇杂岩常州沟组碎屑锆石 U-Pb-Hf同位素

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“双碳”视角下露天建材矿山碳排放周期研究

中国矿业 2024年第2期33卷 36-42页

作者：裴明松刘海李小伟代光俊刘林斯小华陈爱章湖北冶金地质研究所(中南冶金地质研究所) 湖北宜昌443000

“双碳”目标的提出是我国生态文明建设的必然要求。露天建材矿山是建材产业原料的重要来源之一,同时也是建材行业碳源和潜在碳汇之一,分析露天建材矿山碳排放规律,对实现建材行业“双碳”目标具有重要意义。通过分析露天建材矿山碳排... 详细信息

“双碳”目标的提出是我国生态文明建设的必然要求。露天建材矿山是建材产业原料的重要来源之一,同时也是建材行业碳源和潜在碳汇之一,分析露天建材矿山碳排放规律,对实现建材行业“双碳”目标具有重要意义。通过分析露天建材矿山碳排放要素,研究矿山生态系统碳汇能力和碳排放量,构建了露天建材矿山净碳排放量模型。露天建材矿山生态系统净碳排放量呈现先增后减的趋势,峰值一般出现在矿山服务期的中后期,峰值和达峰时间与矿山边坡占比呈负相关,零点一般在生态复绿阶段出现,此后进入负值阶段。根据矿山生态系统净碳排放量将矿山碳排放周期分为碳达峰、碳减排(含碳中和)以及碳归零三个阶段。结合鄂西某建材矿山验证了模型的适用性,研究成果对于研究建材行业碳排放具有一定的参考作用,同时对于露天建材矿山生态复绿、绿色矿山建设也有一定的指导作用。

关键词： “双碳”目标露天建材矿山碳汇碳排放

干湿循环作用下石窟砂岩的抗拉强度劣化机理及破坏模式

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地球科学 2024年第2期49卷 612-624页

作者：陈钊兰恒星刘世杰都奎建长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

干湿循环作用对石窟砂岩影响严重,造成了大量石窟砂岩的悬臂拉裂式破坏.通过室内干湿循环试验、巴西劈裂试验以及应变场分析等方法,分析了不同干湿循环次数下试样的内摩擦角φ、粘聚力c、微观结构、以及应变场特征的变化规律.研究发现... 详细信息

干湿循环作用对石窟砂岩影响严重,造成了大量石窟砂岩的悬臂拉裂式破坏.通过室内干湿循环试验、巴西劈裂试验以及应变场分析等方法,分析了不同干湿循环次数下试样的内摩擦角φ、粘聚力c、微观结构、以及应变场特征的变化规律.研究发现随着干湿循环次数的增加,粘土矿物逐渐流失,结构变得松散,矿物颗粒间的胶结作用减弱,导致了砂岩粘聚力c的减小.同时由于砂岩内部颗粒形状以及孔隙结构的变化改变了颗粒间的接触关系,导致了内摩擦角φ的减小,最终造成了其拉裂力学性质的劣化.最后结合试样的破坏过程及裂纹展布总结出了不同干湿循环作用下石窟砂岩的两种破坏模式.

关键词：岩石力学干湿循环石窟砂岩抗拉强度劣化机理

黄土堆填场地转化为泥石流物质过程--以兰州市碱水沟为例

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中国水土保持科学 2024年第2期22卷 73-80页

作者：刘兴荣张连科董耀刚宿星王喜红甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所兰州730000

黄土地区人工堆填场地是近几年兰州市拓展城市用地空间的一个新举措,在场地边缘形成较多堆填边坡,成为参与泥石流的潜在物质。以兰州市碱水沟“4•19”泥石流灾害为例,结合粒径分析试验、扫描电镜图像及野外入渗试验,探讨其特征及运行模... 详细信息

黄土地区人工堆填场地是近几年兰州市拓展城市用地空间的一个新举措,在场地边缘形成较多堆填边坡,成为参与泥石流的潜在物质。以兰州市碱水沟“4•19”泥石流灾害为例,结合粒径分析试验、扫描电镜图像及野外入渗试验,探讨其特征及运行模式,并提出相应的治理建议。结果表明:1)黄土地区人工堆填体颗粒粒径<1.000 mm的物质约占11.4%~55.2%,有利于泥石流启动;2)以2个相距170 m的泥位调查断面做比较,下游断面流量增加2.5倍,说明入渗引起的黄土湿陷能促进泥石流物质的转化率;3)入渗试验表明:黄土堆填场地渗透性强,低水头条件下8 min左右达到稳定入渗状态,高水头条件下12 min左右达到稳定入渗状态,能在较短的时间内使土壤软化,影响人工堆填场边坡稳定,提高泥石流物质转化速度;4)黄土地区人工堆积体场地诱发的泥石流流动模式复杂、多变,兼具波状流和间歇流的特点。在此基础上,笔者提出过程管理和重点防护相结合的防治模式。

关键词：人工堆积场地碱水沟黄土湿陷密实度波状流和间歇流防治模式

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深空探测科技制高点上的新焦点:月球水资源

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 899-906页

作者：魏勇林红磊何飞张辉中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

深空探测已经成为科技竞争的制高点。中国探月工程用20年的时间圆满完成“绕、落、回”并升级形成“勘、建、用”的新构想;同时,世界各国的月球探测发展已呈现出常态化和商业化的趋向。月球水资源的探测研究利用引发了各国和航天机构之... 详细信息

深空探测已经成为科技竞争的制高点。中国探月工程用20年的时间圆满完成“绕、落、回”并升级形成“勘、建、用”的新构想;同时,世界各国的月球探测发展已呈现出常态化和商业化的趋向。月球水资源的探测研究利用引发了各国和航天机构之间的广泛兴趣和激烈竞赛,成为科技制高点上的新焦点。月球水能够帮助揭示地月系统乃至太阳系形成演化的关键过程,是行星科学研究的前沿和学科建设的重要着力点;月球水资源的开发能够为未来的深空探测任务提供燃料和保障人类在月球上长期生存,是各国各机构扩展深化国际合作、共同利用地外资源造福人类的必然选择。文章结合月球水资源的探测研究现状和未来发展趋势,分析我国深空探测工程和行星科学学科发展的机遇与挑战,立足我国国情提出抢占科技制高点的对策与建议。

关键词：科技制高点深空探测行星科学月球水资源探月工程四期

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

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岩石学报 2024年第7期40卷 2225-2237页

作者：谢显刚赵文斌李晓光李菊景郭正府张茂亮徐胜天津大学地球系统科学学院天津300072 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 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

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶... 详细信息

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

关键词：碰撞后富钾火山作用熔体包裹体 CO_(2)释放量拉萨地块

喜马拉雅东段库曲锂辉石伟晶岩铌钽矿物特征及指示意义

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地质学报 2024年第5期98卷 1473-1488页

作者：周起凤秦克章何畅通刘宇超施睿哲赵俊兴陈彤莫凌超中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

铌钽矿物是花岗伟晶岩中重要的稀有金属矿物,记录了伟晶岩岩浆分异演化过程。喜马拉雅中段和东段新近取得伟晶岩型锂矿重要找矿发现。本文针对东段库曲岩体中三处含锂辉石伟晶岩脉和白云母花岗岩产出的铌钽矿物(铌铁矿族矿物和细晶石)... 详细信息

铌钽矿物是花岗伟晶岩中重要的稀有金属矿物,记录了伟晶岩岩浆分异演化过程。喜马拉雅中段和东段新近取得伟晶岩型锂矿重要找矿发现。本文针对东段库曲岩体中三处含锂辉石伟晶岩脉和白云母花岗岩产出的铌钽矿物(铌铁矿族矿物和细晶石)进行内部结构和化学组成研究。含锂辉石伟晶岩脉中的铌铁矿族矿物(CGM)为铌锰矿-钽锰矿,产出均一、核-边、补丁、不规则分带、振荡环带和复合结构,分为三个形成世代(CGM-I、CGM-Ⅱ、CGM-Ⅲ),由CGM-I至CGM-Ⅱ,铌铁矿族矿物向富Ta、Fe和略贫Y方向演化,体系经历了含Nb、Mn和Y矿物的结晶分异作用,形成了富Ta和Fe的富挥发分熔体或流体,由CGM-Ⅱ至CGM-Ⅲ,铌铁矿族矿物Ta/(Nb+Ta)和Mn/(Fe+Mn)值变化不一,反映了复杂的矿物-流体相互作用。含锂辉石伟晶岩脉和白云母花岗岩中的细晶石产出均一、核-边和不规则分带结构,分别揭示了富Ta和Ca流体作用、边界层效应或富Nb流体交代、以及动荡结晶环境下流体扰动。细晶石的TiO2、UO2、F含量以及Ta/(Nb+Ta)值可作为岩浆分异演化程度的潜在指示标志,但需考虑晚期热液流体对细晶石化学组成的影响。铌钽矿物研究揭示了库曲不同含锂辉石伟晶岩脉的岩浆特征与分异演化过程。1号含锂辉石伟晶岩脉岩浆相对富Fe,依次经历了含Fe矿物、含Nb和含Mn矿物、以及含Ta和含Mn矿物的结晶作用,局部伴随边界层效应或含Fe矿物结晶,晚期存在富Ta和Ca流体活动,并受边界层效应影响。2号含锂辉石伟晶岩脉岩浆就位后首先经历了含Nb和含Fe矿物结晶,之后经历了含Mn和含Y矿物结晶以及含Nb和含Ta矿物结晶耦合作用,晚期发育富Ta和Ca流体活动,随后发生富Nb流体作用。3号含锂辉石伟晶岩脉岩浆相对富挥发分,就位后经历了含Nb、Mn和Y矿物的结晶作用,以及复杂的矿物-液相介质相互作用,体系晚期存在富Ta和Ca流体活动。库曲含锂辉石伟晶岩脉经历了熔体、富稀有金属和挥发分熔体至复杂流体(富Ta和Ca流体和富Nb流体等)的演化过程。铌钽矿物的内部结构分带和化学组成特征揭示了库曲岩体中淡色花岗岩和伟晶岩脉经历的岩浆分异演化过程以及晚期复杂的流体活动。

关键词：铌铁矿族矿物细晶石岩浆分异演化库曲含锂辉石伟晶岩脉喜马拉雅

花岗伟晶岩分异演化与含矿性评价——从造岩矿物组构视角

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地质学报 2024年第5期98卷 1527-1549页

作者：秦克章刘宇超赵俊兴赵永能周起凤施睿哲朱丽群何畅通李俊瑜曹明坚中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300

高演化稀有金属伟晶岩的成矿过程是复杂和苛刻的,涉及到岩浆-热液过程热历史、岩浆迁移路径与成矿空间、侵位环境的过冷程度以及岩浆组分中稀有金属元素的初始富集等条件。而伟晶岩的分带特征是其形成过程的一种综合体现,不论是伟晶岩... 详细信息

高演化稀有金属伟晶岩的成矿过程是复杂和苛刻的,涉及到岩浆-热液过程热历史、岩浆迁移路径与成矿空间、侵位环境的过冷程度以及岩浆组分中稀有金属元素的初始富集等条件。而伟晶岩的分带特征是其形成过程的一种综合体现,不论是伟晶岩区域分带还是伟晶岩内部结构分带,都反映了伟晶岩岩浆结晶分异过程中岩浆的性质与形成环境,而这同时也赋予了造岩矿物在组构上的特殊性,形成遗传代码,对其进行解密,从而能够用于示踪与评估花岗伟晶岩的演化程度与成矿潜力。对于区域伟晶岩群的成矿潜力评估,由于含矿熔体在组分上的跨度较大,随着远离母体花岗岩体距离的增大,伟晶岩群演化程度增加,熔体中铁镁质组分以及Ca、Ba、Sr等碱土金属含量迅速降低,而挥发分、助熔剂组分、碱金属含量在残余熔体中逐渐增加,长石、云母与石英在类别和组构上产生显著变化;其中长石向钾-钠端元演化,且钠长石相对钾长石占据主导地位,云母由黑云母向白云母以及锂白云母转变,石英阴极发光特征与晶体结构及微量元素成分也表现出规律性的变化。受矿物晶格的限制,长石的K/Rb、K/Cs以及云母的K/Rb、K/Cs、Nb/Ta等比值特征能有效区分不同矿化潜力的伟晶岩群。石英的阴极发光特征能够揭示其生长环境与历史,石英的Li、Al、Ti、Ge等微量元素组成可以用来区分不同类型的伟晶岩矿床,并提供关于岩浆演化和成矿过程的重要线索。伟晶岩内部分带的形成主要受成矿熔体规模、过冷度以及成矿空间的封闭性等因素的控制,但在初始熔体成分上可以具有较大的变化。其中强分带型稀有金属伟晶岩记录了完整的岩浆-热液演化过程,不同阶段石英、长石和云母在晶体形态、微观结构以及微量元素组成上都具有显著变化。弱分带型稀有金属伟晶岩(钠长石-锂辉石伟晶岩)的造岩矿物组分在伟晶岩内部变化不大,其受构造控制明显,在空间上与贫矿伟晶岩之间可具有较大的矿物组成差异,表明二者之间存在流动分异过程。而长距离(以更厚的地壳或大型拆离断层为标志)的熔体迁移正是形成超大型伟晶岩稀有金属矿床的有利要素。

关键词：花岗伟晶岩造岩矿物长石-石英-云母组构特征岩浆分异演化含矿性评价

内蒙古大青山-盘羊山晚中生代-早新生代构造事件及其对华北北缘构造演化的启示

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地学前缘 2024年第1期31卷 127-141页

作者：张进江郑剑磊王海滨郭磊刘江戚国伟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 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710119 北京大学深圳研究生院广东深圳518055

内蒙古大青山和盘羊山位于华北克拉通北缘,其复杂的地质构造对华北克拉通北部中—新生代构造演化具有重要的指示作用。大青山以北的盘羊山逆冲体系,形成于晚二叠世至早三叠世古亚洲洋的闭合,晚侏罗世可能受蒙古-鄂霍次克洋闭合的影响而... 详细信息

内蒙古大青山和盘羊山位于华北克拉通北缘,其复杂的地质构造对华北克拉通北部中—新生代构造演化具有重要的指示作用。大青山以北的盘羊山逆冲体系,形成于晚二叠世至早三叠世古亚洲洋的闭合,晚侏罗世可能受蒙古-鄂霍次克洋闭合的影响而重新活动。大青山地区发育4期中—新生代变形构造,从老至新依次是:SE-NW向伸展形成的呼和浩特变质核杂岩、NW向逆冲的大青山逆冲体系、以不变形花岗岩为核心的构造穹窿、大青山山前断裂及高角度正断层。发生于约142~132 Ma的SE-NW向伸展,形成于造山增厚地壳的重力垮塌,并形成呼和浩特变质核杂岩和相关的拆离体系。大青山逆冲体系形成于约130~120 Ma,代表造山过程中地壳荷载与板块汇聚的抗衡导致的构造反转,另一可能是古太平洋俯冲的远程效应。自约120 Ma以来,大青山处于一个构造-热松弛期,导致该区约120~90 Ma的冷却事件被广泛记录,并形成以不变形花岗岩(约114 Ma)为核心的穹窿构造;这些事件可能与华北克拉通的峰期破坏相关。大青山山前断裂和相关的高角度正断层开始于始新世,可能是印度-欧亚大陆碰撞和太平洋板块运动方向改变的远程效应所致。古亚洲洋和蒙古-鄂霍次克洋的闭合导致华北克拉通北缘地壳增厚,引发早白垩世造山晚期的垮塌和伸展,形成呼和浩特变质核杂岩。自120 Ma开始,大青山开始受华北克拉通破坏的影响,并形成后造山伸展。新生代,大青山受新特提斯和太平洋构造域的远程影响。

关键词：中生代新生代逆冲变质核杂岩(MCC) 构造转换大青山华北克拉通北缘