外地核中U、Th的分布、核裂变及其对地球动力学的影响

笔者认为地球的外地核中存在大量的生热元素U和Th,它们正是驱动地球内部物质运动、包括板块运动的主要动力。按照地震波资料,地球内部最热的地区在太平洋中部,地磁资料表明地磁中心及相应的热对流中心也向太平洋板块偏离400km,因此U、Th更多地富集在太平洋之下的外地核中。前寒武纪天然核反应堆的发现及行星质量与光度的研究显示,外地核中的U、Th存在周期性核裂变,太平洋热点火山岩及其包体中富集与U、Th核裂变或衰变有密切成因联系的惰性气体也说明了这一点。外地核中的U、Th存在周期性的核裂变可能是地质历史中超静磁带形成的主要原因,也可能是地球上火山活动等地质作用存在节律性及地球膨胀的原因。     

渤海湾沿岸平原沉积物中铀、钍地球化学研究

本文利用U、Th元素化学性质上的某些差异研究它们在渤海湾沿岸沉积物中的含量、分布以及沉积过程的地球化学特点。在渤海湾沿岸沉积物中U元素含量为2.41ppm,Th为13.0ppm。研究表明,沉积物中U与砂的含量成负相关而与粘粒含量成正相关,并且U、Th元素含量与一些金属元素的丰度变化具有相关性。     

地球物质演变的能源问题

地球发展历史是地球物质运动的过程。核转变更新着地球的化学元素与同位素组成;它影响着地球发展过程中各特殊矛盾的发展与转化。地球的能源有外来能与内生能,这两种近于相互独立而又统一的能源体系组成了地球的演化能源。我们研究和计算了各种外来能与内生能的产生方式、能量大小及对地球演化的影响,而地球演化的主要内能源是核转变能。天然核转变有两种,一种是在地球发展过程中自发产生的(核衰变、自发裂变等),一种是受外因条件所激发而产生的(诱发裂变,核反应等)。     

碳酸盐岩风化剖面U和Th的富集特征 及淋溶实验的指示

通过对贵州岩溶区12条风化剖面U、Th的分布情况、岩-土界面岩粉层动态淋溶残余物的元素变化特征以及元素质量平衡的研究,初步揭示了碳酸盐岩风化剖面U、Th的富集特征.①在碳酸盐岩风化体系中,U呈现出明显的活性,而Th既有惰性的一面,又表现出活性的一面.②碳酸盐岩风化过程中,岩-土界面是U、Th产生突变性富集的重要地球化学场所,而剖面进一步发育演化中U、Th的变化是一个长期而缓慢的过程.岩-土界面反应中,由于风化残余物体积的巨大缩小,U呈现出低背景、强亏损、高富集的地球化学特征.当Th呈现活性态时,与U表现出相似的地球化学特征;当Th表现为惰性态时,其在剖面中的富集主要源于易溶组分溶蚀后的绝对残余.③碳酸盐岩风化剖面U、Th的富集系数与基岩酸不溶物含量存在明显的负相关,说明碳酸盐岩酸不溶物含量愈低,碳酸盐溶蚀的体量愈大,风化溶液带出的活性U或Th也愈多,风化残余物的体积缩小变化程度也愈强,因此残余U或Th的相对富集程度也愈高.     

核地球物理和化探综合测量在上海市区工程地质调查中的应用

本文介绍在上海市区断裂构造调查中 ,核地球物理测量和化探的应用效果。应用α卡、地面伽马能谱U、Th、K和总量 (Σ)及壤中气汞等测量方法 ,采用组合指标推断断裂构造 ,推断出的断裂构造与地震推断的结果相比较 ,具有较好的一致性。这些方法经济、快速、有效 ,有着广泛的应用前景     

拉萨地块南缘日多地区叶巴组火山岩地球化学、年代学、锆石Lu-Hf同位素特征及其地质意义

拉萨地块南缘日多地区叶巴组火山岩以中酸性熔岩及火山碎屑岩占绝对优势为特征。以墨竹工卡县以东日多地区叶巴组火山岩代表性岩石组合为对象进行了地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及锆石Lu-Hf同位素研究。研究结果表明,叶巴组火山岩具有轻稀土元素富集,富集大离子亲石元素Rb、Th、K,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti(P、Hf)的地球化学特征。其中,基性火山岩具低钾、低钛和富钠、富铝的特征,Nb、Zr含量和Th/Y、Th/Yb、Ta/Yb值较高,而La/Nb值较低,呈现出大陆地壳组分增加的趋势。中酸性火山岩属中钾-高钾钙碱性系列,具有低钛、低镁和高铝的特征,微量元素含量及比值与大陆岛弧安山岩接近。叶巴组火山岩总体地球化学特征与陆缘弧火山岩相似。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得英安岩和流纹质晶屑凝灰岩~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值分别为176.9±2.3Ma和162.2±3.3Ma,表明研究区叶巴组酸性火山岩形成于中侏罗世。锆石Hf同位素测试结果显示,εHf(t)值为2.43~11.42,二阶段模式年龄(t_(DM)~C)为482~1065Ma,暗示叶巴组酸性火山岩源区除新生地壳物质的部分熔融外,还明显受到古老结晶基底的影响。结合前人研究成果,认为叶巴组形成于早中侏罗世雅鲁藏布江洋北向俯冲于拉萨地块南缘之下的陆缘弧环境。     

金矿带铀、钍、钾、氧异常特征

U、Th、K、Rn等可用放射性方法在原地测定,它们在含金地质体与非含金地质体间的含量差异是用放射性方法勘查金矿的地球化学条件。不同类型的金矿床Au与U、Th、K、Rn等有不同的组合关系。     

小兴安岭早白垩世福民河组高硅流纹岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及地质意义

笔者对小兴安岭地区福民河组火山岩进行了岩石学、锆石U-Pb年代学及地球化学的研究,探讨了火山岩的成因和构造背景.福民河组火山岩由粗面岩和流纹岩组成,流纹岩中锆石呈自形-半自形,发育震荡生长环带,并具有较高的Th/U比值(0.41～0.81),表明其为岩浆成因.它们的206 Pb/238 U加权平均年龄为(105±1)M...     

内蒙古乌拉特中旗海西期黑云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

对乌拉特中旗德尔斯地区黑云母二长花岗岩岩相学、锆石SHRIMP U-Pb年代学和岩石地球化学进行了研究,并讨论了岩石成因及研究区晚海西期构造演化。黑云母二长花岗岩发育两期:早期为中粗粒斑状黑云母二长花岗岩,晚期为中细粒黑云二长花岗岩。岩石中的锆石大部分具核-边结构:边部震荡环带发育,Th/U值为0.16~0.50,反映了岩浆成因;核部呈浑圆状,多数具岩浆环带,个别弱分带-无分带,Th/U值为0.06~0.44,表明核部大部分属岩浆型残留锆石,个别为变质型残留锆石。测年结果显示：边部锆石加权平均年龄为早、中二叠世((279±3) Ma、(266±3) Ma),代表黑云母二长花岗岩形成时代;核部残留锆石加权平均年龄为(1 972±63) Ma 、(1 962±43) Ma,代表源岩的形成时代。岩石属于亚碱性系列,REE配分形式呈右倾型,LREE/HREE为5.86~22.81,明显亏损高场强元素Nb,富集大离子亲石元素Rb、Ba,显示活动大陆边缘火成岩的地球化学特征。黑云母二长花岗岩地球化学属性反映了早、中二叠世古亚洲洋向华北板块北缘的俯冲作用及古亚洲洋消亡的演化历史。     

TIMS测定铀矿石样品中^234U/^238U、^230Th/^232Th、^228Ra/^226Ra的方法研究

研究了TIMS测定铀矿石样品中234U/238U、230Th/232Th、228Ra/226Ra的方法。建立了铀矿石密闭混酸一次溶样的方法和采用阴离子、阳离子和Sr特效树脂逐级离子交换分离纯化U、Th和Ra的流程,满足了TIMS测量要求。测定结果表明：100～1000 ng的天然铀中234U/238U,其测量精密度从静态多接收的2.34%提高到动态多接收的0.47%;对230Th与232Th丰度接近、质量为1μg左右的钍,采用三带点样技术和法拉第多接收技术测定230Th/232Th,其内精度平均值为0.0048%,外精度为0.028%;采用单带加钽发射剂,ETP跳峰测定50～100 fg镭-228稀释剂中的228Ra/226Ra,其内精度小于0.10%,外精度小于0.20%。比较TIMS和HR-ICP-MS、α能谱法测定234U/238U、230Th/232Th、228Ra/226Ra结果,三者结果相吻合。TIMS测量法样品用量少、快速、准确、精密度高,是U、Th、Ra同位素比值测定方法的又一补充。     

广西那龙地区中三叠世火山岩地球化学特征及构造意义

右江盆地西南缘广泛出露早—中三叠世火山岩,目前对这些火山岩没有精确的年代学和地球化学研究。本文选择广西那坡县那龙地区下三叠统罗楼组与中三叠统百逢组之间的一套厚层状分布的火山岩作为研究对象,对其进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年、锆石主微量元素及全岩的地球化学研究。锆石206Pb/238U同位素年龄为241.2±1.9Ma(MSWD=0.69),代表火山岩的结晶年龄。锆石稀土元素总量较高,富集重稀土元素,具有明显Eu负异常及Ce正异常,含有较低的Th、Th/U、Ce/Sm和δEu值及相对较高的Hf、Yb/Gd和U/Ce值,指示原岩岩浆源区有地壳熔体的组分。火山岩全岩SiO2含量为51.28%～56.17%,并显示低TiO2含量(0.79%～1.28%)和高Al2O3含量(13.52%～15.51%)的特征。稀土元素地球化学特征表现为Eu负异常(δEu=0.60～0.71),富集大离子亲石元素(Rb、Cs、Ba、U、Sr、Pb、Th、K)和轻稀土元素而亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、P、Ti)及重稀土元素,与岛弧火山岩的特征一致。Ce/Pb及Nb/U值接近大陆地壳,Zr/Y值和Zr含量偏高,表明原始岩浆源区可能为地壳熔体和俯冲洋壳熔体组成的混合物,岩浆在形成上升过程中有深海沉积物或地壳物质的加入,岩石成因与俯冲作用有关。但Ba/Th值(2.92～69.75)小于300,表明原始岩浆在上升过程中受到流体混染的程度比较小。结合前人研究成果可得出,广西那龙中三叠世岛弧火山岩的发现,代表早中生代古特提斯洋东延部分存在一个俯冲消减带。     

小兴安岭成矿带航放场特征

正航放是航空伽玛能谱测量(又称航空放射性测量)的简称,通过航放测量获取小兴安岭地区航放总计数率(TC)及K、U、Th含量的区域分布信息,通过系统校准换算得到的航放K、U、Th含量,可以反映三核素地表含量的分布和变化特征,它们与地表岩性、地形、地貌形态等直接相关,不同地貌形态、不同构造单元和不同岩性其放射性元素含量、航放总计数率具有明显差异。1 K、U、Th含量统计分析为了解K、U、Th含量的分布特点,分别对区     

核地球物理和化探综合测量在上海市区工程地质调查中的应用

本文介绍在上海市区断裂构造调查中,核地球物理测量和化探的应用效果。应用α卡、地面伽马能谱U、Th、K和总量(Σ)及壤中气汞等测量方法,采用组合指标推断断裂构造,推断出的断裂构造与地震推断的结果相比较,具有较好的一致性。这些方法经济、快速、有效,有着广泛的应用前景。     

宇宙成因核素~(10)Be、~(36)C1及其加速器质谱测定

~(10)Be、~(36)Cl是宇宙射线与大气成份进行散裂核反应的产物。它们在大气圈停留1—2年,然后通过降水沉降至地表。~(10)Be半衰期1.5×10~6a,~(36)Cl半衰期0.301×10~6a,均属纯β放射体,在自然界含量极低,传统的衰变测量法已难以适应现代地球科学中高分辨研究的需要,七十年代末八十年代初兴起的加速器质谱技术使这两核素的测量灵敏度提高了五个数     

离子交换纤维法的新应用

天然水中~(234)U/~(238)U、~(230)Th/~(232)Th和~(226)Ra/~(228)Ra放射性同位素比值,已做为水文地球化学研究和水化找矿的重要参数。 IEF——离子交换纤维是新型功能高分子材料,适用于大容量高效富集、分离和净化。经研究,用IEF可以现场富集天然水中的U、Th和Ra元素,我们设计了IEF法野外现场     

湖北省放马山磷矿物质组分及元素地球化学特征

湖北省放马山磷矿层位为震旦系陡山沱阶。在对其第一磷矿层(Ph1)和第三磷矿层(Ph3)物质组成、结构、构造等研究的基础上,对比Ph1和Ph3的化学分析数据,Ph1的I、Sr、Ba和Cd含量相对富集,表明其形成与有机质和微生物作用关系比Ph3更大。采用Co/Ni、Th/U来做相近元素的比值分析,Co/Ni值小于1、Th/U值大于1,在logw(U)-logw(Th)关系图中,Ph1和Ph3磷块岩样品点几乎都落在热水沉积区,表现出热水沉积成因的地球化学特征。稀土元素的北美页岩标准化配分模式图呈宽阔的帽状图形,并显示明显的Ce负异常,反映在正常的海相沉积过程中有海相热水流的加入。     

基于数据科学方法的岩石行星地幔储水能力的研究：地球、火星和系外行星

名义无水矿物(NAMs)是岩石行星地幔中水的主要载体，研究地幔中主要NAMs的水溶解度可以帮助我们估测岩石行星地幔理论上的储水能力，并间接约束其内部的实际含水量。通过统计和统计学习算法等数据科学方法，本文旨在介绍并总结前人对地球、火星和系外行星地幔储水能力的模拟研究工作。本文首先回顾了岩石行星地幔储水能力的热力学理论模型；然后围绕地球和火星的两个实例研究，探讨了如何使用包括稳健回归拟合、蒙特卡罗方法和自助聚集算法等方法，把原子尺度的水溶解度实验数据点和其测量误差转化成行星尺度的储水能力模型；接着介绍了系外行星观测的大样本数据是如何帮助我们理解系外岩石行星储水能力的统计学性质；最后讨论了数据科学方法在矿物物理学研究中的局限性，并对如何更好地将统计及统计学习算法与矿物物理数据研究相结合作出展望。     

Hf-W同位素体系研究意义及现状简述

<正>行星的形成与分异的时标和机理可以用短寿命放射性同位素体系量化。182Hf经β-衰变为182W,其半衰期为8.90±0.09Ma[1],属于典型的短寿命放射性核素。利用该同位素体系,可用于限制行星和星子的增积、金属相与硅酸盐相分异时间(如核形成)及可应用于研究地球、月球等早期演化及核形成时间。近年来,许多学者利用Hf-W同位素体系做了如下研究:1)太阳系的起源和它的早期增生与分异[2-3];2)月球的年     

东昆仑二叠系格曲组火山岩年代学、地球化学特征及其构造意义

东昆仑古特提斯造山带经历了从洋壳俯冲到陆-陆碰撞及后碰撞伸展的造山过程,但对古特提斯洋闭合时间一直存在争议,争论的焦点集中在晚二叠世格曲组沉积盆地原型及中上二叠统之间不整合关系代表的构造事件。本文对东昆仑红石山地区格曲组火山岩开展了锆石U-Pb年代学与岩石地球化学研究,结果表明,岩石富集Rb、Th、Ba等大离子亲石元素(LILE)而亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素(HFSE),具有大陆岩浆弧的地球化学特征。火山岩具有高Ba/Th比值(53.6)、Th/Ce比值(0.23)、Nb/Ta比值(18.35)及低Dy/Yb比值(1.42),表明晚二叠世火山岩由枕状玄武岩和洋底沉积物等洋壳物质俯冲至60 km左右深度时熔融所形成。锆石U-Pb定年表明,格曲组下部碎屑岩段流纹质凝灰岩和英安质沉凝灰岩206Pb/238U加权平均年龄分别为(257.5±2.5)Ma和(256.2±4.8)Ma,上部灰岩段粗安质晶屑凝灰岩206Pb/238U加权平均年龄为(251.8±2.3) Ma。结合区域上已报道的格曲组及花岗岩研究成果,认为古特提斯洋在晚二叠世开始向北俯冲消减,沉积于弧前盆地的格曲组为古特提斯...     

内蒙古大青山地区早前寒武纪变质岩的锆石Hf同位素组成和稀土模式

本文报道了内蒙古大青山地区早前寒武纪变质岩石的锆石Hf同位素和稀土组成。两个古元古代晚期（1.9～2.1 Ga）变质碎屑沉积岩样品中碎屑锆石的(n(176Hf)/n(177Hf))c、tDM1(Hf)和tDM2(Hf)分别为0.281079～0.281502、2548～3000 Ma、2612～3153 Ma和0.280916～0.281451、2533～2717 Ma、2600～3404 Ma; 一个古元古代早期（2.37 Ga）变质辉长岩样品中岩浆锆石的εHf(t)和tDM1(Hf)分别为1.50～6.68和2449～2647 Ma,表明大青山及邻区在新太古代晚期—古元古代早期存在强烈的构造岩浆热事件,既有地幔添加又有壳内再循环作用。三个样品的边部变质锆石εHf(t)、tDM1(Hf)和tDM2(Hf)分别为-9.49～3.91、2201～2686 Ma、2285～2887 Ma;-7.29～-2.42、2350～2540 Ma、2499～2740 Ma和-5.46～-0.53、2319～2507 Ma、2443～2687 Ma,Th/U比值普遍小于01。与核部锆石相比,边部变质锆石tDM2(Hf)变小,Th/U比值和稀土含量降低,但稀土模式十分类似。研究表明,变质锆石增生边的形成及其Hf同位素、稀土和U—Th组成受核部锆石和变质作用的双重制约。变质增生边的形成至少部分与核部锆石溶解以后的再结晶有关,变质流体起了重要作用。