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太岳山17.9亿年英安斑岩的发现及其对华北克拉通南部裂谷系成因的约束

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岩石学报 2024年第4期40卷 1327-1342页

作者：范昱宏祝禧艳段庆松马建锋贾朝媛刘书琪赵太平中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 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 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 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

熊耳群火山岩系主要分布于华北克拉通南部地区,主体喷发时限是1.75~1.80Ga。作为华北克拉通早期板块构造调整阶段的首次大规模岩浆活动,该火山-侵入岩系的形成时限、时空分布规律和地球动力学背景尚有争议,制约了对华北克拉通中元古代... 详细信息

熊耳群火山岩系主要分布于华北克拉通南部地区,主体喷发时限是1.75~1.80Ga。作为华北克拉通早期板块构造调整阶段的首次大规模岩浆活动,该火山-侵入岩系的形成时限、时空分布规律和地球动力学背景尚有争议,制约了对华北克拉通中元古代构造演化的进一步认识。本次研究在华北中部太岳山地区识别出中元古代英安斑岩,与古元古代花岗质片麻岩围岩呈侵入关系,无明显变质变形。锆石U-Pb年龄分析结果表明,该英安斑岩形成于1.79Ga,属于熊耳期岩浆活动的产物。样品中约90%的锆石显示出~1.92Ga和~2.16Ga两期年龄峰值,推测其为围岩的捕获锆石。英安斑岩SiO_(2)含量为65.12%~66.11%,A/CNK=0.91~1.05,全碱(K_(2)O+Na_(2)O)含量为6.85%~7.28%,Na_(2)O/K_(2)O=0.48~0.54,属于钾玄岩系列。样品稀土元素含量较高,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,富集Rb、Ba、La等大离子亲石元素,与华北克拉通南部地区熊耳期英安-流纹斑岩的地球化学特征完全一致,指示板内伸展环境。太岳山熊耳期英安斑岩的发现,贯通了中条山地区的熊耳群火山岩系、吕梁地区汉高山群和小两岭火山岩系,完善了熊耳三叉裂谷系北支的空间分布范围,是华北克拉通中部地区开启中元古代裂陷作用演化的重要岩浆记录。

关键词：英安斑岩熊耳火山-侵入岩系三叉裂谷太岳山华北克拉通

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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西昆仑克里雅地区晚三叠世S型花岗岩地球化学、锆石U-Pb年代学、Hf-Nd同位素特征及其地质意义

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岩石学报 2024年第8期40卷 2415-2428页

作者：王振宏王核白洪阳黄亮王堃宇刘金恒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

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘... 详细信息

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘大红柳滩稀有金属矿集区的白龙山矿床为模型,建立“晚三叠世S型花岗岩-伟晶岩+巴颜喀拉群地层+韧性剪切带的薄弱地段就位+锂铍化探异常”的组合找矿模型。为了探究位于大红柳滩东缘的克里雅地区是否具有发现稀有金属矿床的潜力,本文以这套组合找矿模型为指导思想,结合地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf-Nd同位素等方法对克里雅花岗岩体的研究成果,同时通过区域地层及其构造背景与白龙山矿床的对比分析,结果表明:克里雅岩体属于S型二长花岗岩,平均年龄为207±1.1Ma,与白龙山矿床母岩S型二云母花岗岩在误差范围内一致;此外,尽管克里雅区域锂铍化探异常较高,出露地层相同,且出露伟晶岩,构造形成环境同为后碰撞,但两者岩浆源区不一致。基于以上研究,本文认为克里雅地区不适合运用以白龙山伟晶岩型锂矿床为模型的找矿理论指导。

关键词：克里雅二长花岗岩锆石U-Pb定年 Hf-Nd同位素稀有金属西昆仑

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露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性研究

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 334-344页

作者：陆兆华张琳中国矿业大学(北京)恢复生态学研究所北京100083

为了揭示露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性的动态特征和变化模式,以内蒙古北电胜利露天煤矿4个排土场为研究对象,选取Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数、植被盖度、植被高度、... 详细信息

为了揭示露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性的动态特征和变化模式,以内蒙古北电胜利露天煤矿4个排土场为研究对象,选取Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数、植被盖度、植被高度、地上和地下生物量8个指标,构建了基于群落结构稳定性与群落功能稳定性的排土场边坡植被恢复群落稳定性评价体系,采用综合评价法对处于人工植被恢复中的内排土场和恢复年限分别为4 a、5 a、8 a的沿帮排土场、南排土场和北排土场的南、北方向边坡植被恢复群落稳定性进行综合评估,并对群落稳定性因子与土壤含水量、有机质、全氮、全磷、全钾等环境因子间关系进行分析,探究影响排土场边坡群落稳定性的影响因素。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,边坡植被群落稳定性整体呈稳步上升趋势,但与草原站背景值相比,其综合评价指数处于较不稳定或不稳定状态。(2)随着恢复年限的增加,排土场边坡群落稳定性由结构稳定性主导转向功能稳定性主导。恢复初期受人工影响,物种多样性提高,结构稳定性较高,随着时间的推移,结构稳定性波动下降,功能稳定性上升,其中地下生物量增长迅速,生物量向地下转移,进而形成矿区特有的植物群落结构稳定与功能稳定转变特征。(3)从坡向来看,随着恢复年限的增加,边坡群落稳定性逐渐由南坡优于北坡转变为北坡优于南坡。(4)南坡的结构稳定性与环境因子的相关性较高,而北坡的功能稳定性与环境因子相关性较高,表明不同坡向的群落采用了不同的响应策略以适应环境的变化,丰富的有机质和全氮含量对排土场边坡群落功能性稳定性会产生积极影响。

关键词：露天煤矿排土场边坡群落稳定性结构稳定性功能稳定性生物量

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新疆康西瓦铅银矿床成矿时代及矿床类型研究

大地构造与成矿学 2024年

作者：陈谋王核张晓宇闫庆贺高昊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中国科学院大学

康西瓦铅银矿床位于西昆仑大红柳滩岩体西缘,该矿床主要有四个矿体,矿体呈层状产出,赋存于蚀变大理岩中。野外和显微观察显示,康西瓦铅银矿床主成矿期由早到晚分为三个阶段:Ⅰ黄铁矿-毒砂阶段,Ⅱ方铅矿-黄铁矿-毒砂阶段,Ⅲ碳酸盐阶段。... 详细信息

康西瓦铅银矿床位于西昆仑大红柳滩岩体西缘,该矿床主要有四个矿体,矿体呈层状产出,赋存于蚀变大理岩中。野外和显微观察显示,康西瓦铅银矿床主成矿期由早到晚分为三个阶段:Ⅰ黄铁矿-毒砂阶段,Ⅱ方铅矿-黄铁矿-毒砂阶段,Ⅲ碳酸盐阶段。本文以康西瓦铅银矿床主成矿阶段Ⅱ中的方铅矿、黄铁矿、毒砂以及石英为研究对象,分别对方铅矿进行了Rb-Sr同位素年代学分析,方铅矿和黄铁矿进行原位S同位素分析,毒砂进行EMPA主量分析,石英进行H-O同位素分析。研究获得方铅矿Rb-Sr等时线年龄为207±3.6Ma;黄铁矿的δ34S值为-29.7‰～-2.7‰,方铅矿的δ34S值为-11.6‰～-6.1‰,表明成矿物质中硫的来源具有岩浆与地层混合特征;毒砂中的As含量原子百分数在28.17%～32.26%,估算成矿温度为290℃;石英中的δD水值为-78.7‰～-69.2‰, δO_水值为8‰～11.7‰,显示出岩浆水与变质水的混合特征。本文研究认为,康西瓦铅银矿床是形成于晚三叠世末,与岩浆活动有关的中温热液型铅银矿床。

关键词： Rb-Sr年龄原位S同位素 EMPA H-O同位素康西瓦铅银矿西昆仑新疆

西昆仑白龙山伟晶岩型稀有金属矿床地质特征及成矿时代

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 380-393页

作者：周楷麟王核闫庆贺张晓宇高昊王振宏朱宝彰白洪阳董瑞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 中国科学院大学北京100049

白龙山锂铷伟晶岩型稀有金属矿床位于西昆仑造山带甜水海地体,是一新发现的超大型锂‒铷‒(铍‒钽‒铌)矿床。本文对白龙山矿区伟晶岩的区域和内部分带进行了详细划分,发现大多数贫矿伟晶岩靠近白龙山花岗岩体,而矿化伟晶岩相对离岩体较远... 详细信息

白龙山锂铷伟晶岩型稀有金属矿床位于西昆仑造山带甜水海地体,是一新发现的超大型锂‒铷‒(铍‒钽‒铌)矿床。本文对白龙山矿区伟晶岩的区域和内部分带进行了详细划分,发现大多数贫矿伟晶岩靠近白龙山花岗岩体,而矿化伟晶岩相对离岩体较远。白龙山伟晶岩型稀有金属矿床中锡石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素定年结果显示,矿化伟晶岩(石英‒锂辉石带)和未矿化伟晶岩脉(石英‒长石‒白云母带)分别得到211 Ma和213 Ma年龄,表明白龙山稀有金属伟晶岩形成于晚三叠世。结合二者区域分带的空间连续性和前人研究,认为矿区矿化和未矿化伟晶岩应属于同一构造‒岩浆事件的产物,它们均形成于碰撞后的伸展环境。在区域上,甜水海地体是松潘‒甘孜地块的西延展,西昆仑稀有金属成矿带可能与松潘‒甘孜稀有金属成矿带相连,构成一个超过2000 km的巨型稀有金属成矿带。

关键词：白龙山伟晶岩锂矿床成矿年龄西昆仑

土壤-超积累植物体系中稀土元素的空间富集-分异特征与富集机理

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地球化学 2024年第1期53卷 87-101页

作者：何柳青王园园朱润良朱建喜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东广州510640 中国科学院大学北京100049

离子吸附型稀土矿是我国南方特色的优质稀土资源,但由于落后的采矿方式和无节制的开采,大量稀土元素(稀土元素+Y,简称稀土元素)被带入环境中,导致稀土矿区周边出现许多环境污染和植被退化问题。乌毛蕨是一种对稀土元素具有较强耐受性和... 详细信息

离子吸附型稀土矿是我国南方特色的优质稀土资源,但由于落后的采矿方式和无节制的开采,大量稀土元素(稀土元素+Y,简称稀土元素)被带入环境中,导致稀土矿区周边出现许多环境污染和植被退化问题。乌毛蕨是一种对稀土元素具有较强耐受性和超强富集能力的蕨类超积累植物,能被用于稀土污染土壤或尾矿的生态修复。本研究以离子吸附型矿区表生土壤上生长的稀土超积累植物乌毛蕨及其根际土为研究对象,通过化学消解和ICP-MS方法测定根际土、根表、根部、叶柄、叶片中稀土元素的含量,分析土壤–植物体系中稀土元素的空间分布、富集与分异特征;采用顺序提取法测定土壤中不同化学形态的稀土元素含量,同时利用微区X射线荧光光谱(μ-XRF)与扫描电镜能谱分析技术(SEM-EDS),阐明乌毛蕨对稀土元素的吸收与富集机理。化学测试结果表明,乌毛蕨对稀土元素有较强的富集和地上转运能力,富集系数(BF)和转移系数(TF)分别为2.61和2.85;植物器官富集能力顺序为:叶片(1750μg/g)>根部(512μg/g)>叶柄(56.5μg/g);植株整体稀土元素配分模式具有与根际土相似的富轻土元素和Ce负异常特征,不同的是,植株整体Eu无异常(根际土δEu=0.51);根际土壤中富集离子交换态的轻稀土离子(34%~64%,(La/Yb)N=2.36),与根系表面呈轻微富轻稀土元素((La/Yb)N=1.29)的现象暗示根际大部分轻稀土元素能以离子形式被根系吸收,重稀土元素与有机配体络合而被吸附在根系表面;稀土元素在向上迁移过程中,(La/Yb)N值下降(叶柄=27.63,叶片=17.17),揭示木质部伤流液的重稀土元素可能比轻稀土元素更容易向上迁移;μ-XRF与SEM-EDS结果显示,乌毛蕨地上部的超富集器官(叶片)将稀土元素主要储存在叶缘的表皮层细胞,且能将大部分非生理需要的稀土元素有效区室化。上述认识揭示了在离子吸附型稀土矿区表生环境中,稀土元素从土壤向植物体内迁移并在地上部富集与分异的过程、规律和主要原因,为今后利用稀土超积累植物实现植物采矿或稀土尾矿生态修复提供科学认知基础。

关键词：离子吸附型稀土矿超积累植物乌毛蕨富集轻、重稀土分异地上部

矿物组成对离子吸附型稀土矿中稀土元素浸出效率的影响

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地球化学 2024年第1期53卷 42-52页

作者：韩斌顾秋蓓龙诗琴张奕陈情泽朱润良朱建喜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东广州510640 中国科学院大学北京100049

稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO_(4)^(2−)... 详细信息

稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO_(4)^(2−)可以通过与稀土元素络合、改变矿物表面电荷性质以及键桥作用等影响稀土元素在矿物表面的吸附/解吸行为,进而影响浸出效率。本研究以高岭石和水铁矿分别作为黏土矿物和铁(氢)氧化物的代表,通过向离子吸附型稀土原矿中添加不同含量(0、5%和10%)的高岭石或水铁矿,结合批量实验、X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)及原位红外光谱(in situ ATR-FTIR)等分析表征手段,模拟不同浸取剂体系(NH_(4)Cl和(NH_(4))_(2)SO_(4))下,矿物类型对稀土元素浸取的影响。结果表明,在空白对照组中(未添加高岭石和水铁矿),NH_(4)Cl浸出稀土元素浓度略高于(NH_(4))_(2)SO_(4),但浸出液的稀土元素配分模式以及残渣中弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量均无明显差异。添加高岭石后,两个体系中稀土元素浸出浓度及配分模式和残渣中弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量均与空白对照组无明显差异。然而,在添加水铁矿后,两个体系中稀土元素浸出浓度显著降低且浸出液里稀土元素发生分异,弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量显著提高。且水铁矿的添加量越多,稀土元素浸出浓度越低、弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量越高、浸出液里稀土元素(特别是中、重稀土元素)的分配系数越低,采用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为浸取剂时,上述差异更为显著。综上所述,矿床中铁(氢)氧化物的存在不利于稀土元素的浸出,尤其是使用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为浸取剂时浸取效率更低,在实际开采过程中应根据矿床中的矿物组成,选用合适的提取剂,以提高浸取效率。

关键词：离子吸附型稀土矿床黏土矿物铁(氢)氧化物稀土元素浸取

有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶的制备及有机污染控制应用

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地球化学 2024年第1期53卷 142-152页

作者：刘相君陈情泽朱润良朱建喜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东广州510640 中国科学院大学北京100049

以蒙脱石(Mnt)为主要原料,十六烷基三甲基溴化铵(C16)为疏水改性剂,壳聚糖(CS)为交联剂,通过超声法、溶胶凝胶法和冷冻干燥制得有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶(CS-C16Mnt)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)... 详细信息

以蒙脱石(Mnt)为主要原料,十六烷基三甲基溴化铵(C16)为疏水改性剂,壳聚糖(CS)为交联剂,通过超声法、溶胶凝胶法和冷冻干燥制得有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶(CS-C16Mnt)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔结构(BET)等手段对材料进行表征。结果表明,超声溶胀使C16Mnt片层扩张、叠层裂开,CS通过静电作用和氢键与C16Mnt结合,且CS-C16Mnt具有气凝胶典型的三维网络结构。吸附和吸收实验表明,CS-C16Mnt具有良好的有机污染控制能力。当C16Mnt与CS的质量比为10∶1、超声时间为10 min时,处理效果最好,在气相环境中对苯的吸附量达720.9 mg/g,在液相环境中对不同油和有机溶剂的吸收量为14.4~29.0 g/g。此外,CS-C16Mnt具有操作简便、易于回收等优势,是具有应用潜力的有机污染治理材料。

关键词：蒙脱石气凝胶有机改性吸附苯油水分离