多年冻土退化下碳、氮和污染物循环研究进展

多年冻土储存了大量的有机碳、氮素以及持久性有机污染物和汞等污染物.全球变暖背景下,目前全球大部分的多年冻土都处于退化状态.多年冻土区土壤温度升高、多年冻土层解冻后,土壤温度水分会发生变化,从而改变微生物的生长代谢过程,进而改变多年冻土区的物质循环.通过综述多年冻土区的碳、氮及污染物的储量及其在多年冻土退化下的迁移转化及输出特征,研究发现:多年冻土退化增加活动层厚度、形成热喀斯特地貌,一方面导致碳基和氮基温室气体快速释放到大气中,另一方面也向水生系统中输出溶解性碳氮组分及可溶性污染物,这些过程会导致多年冻土由碳、氮和污染物储存的"汇"转变为"源",并最终影响全球生物地球化学循环.明确多年冻土区碳、氮和污染物的生物地球化学循环过程对于全面理解气候变化对自然和人类社会系统的影响具有重要作用.未来研究中,还需要结合多学科技术手段,开展多年冻土退化过程、水文过程与生物化学循环过程的系统集成研究,此外,还需加强汞、POPs等污染物的二次释放过程与碳氮循环的耦合关系研究,定量多年冻土中污染物二次释放的环境效应,以深刻认识多年冻土中物质循环过程并为气候和环境变化提供预测依据.     

中国科学院地质研究所的成立与中央地质调查所的传承

1913年成立的中央地质调查所(成立时称农商部地质调查所)是中国建立的第一个国家级科研机构,代表了中国现代科学的起始,在中国现代科学发展史上具有举足轻重的地位。在它成立后的几十年间,中央地质调查所在区域地质调查、矿产资源勘查、大地构造学、地震学、土壤学、古生物与古人类学等众多领域,取得了一系列举世瞩目的学术成就,是民国时期我国最享有国际声誉的研究单位。1951年,中央地质调查所被正式改组为中国科学院地质研究所。根据当时新中国地质工作"一元化"的要求,原中央研究院地质研究所和原国民政府资源委员会矿产测勘处的部分地质研究人员也一同并入该研究所,使其成为当时我国最大的地质研究机构。1952年6月开始,刚成立不久的中国科学院地质研究所的科技人员开始分流。首先是研究所的古生物研究人员分流到新成立的中国科学院古生物研究所(即现在的中国科学院南京地质古生物研究所),它是在原中央研究院地质研究所基础上成立的。1952年9月,研究所土壤研究室扩充建设为中国科学院土壤研究所。1952年底左右,因新中国大规模经济建设的需求,大批科技人员分流到刚成立的地质部及所属的地质勘探队。从这一脉络可以看出,中国科学院地质研究所是中央地质调查所的传承和延续,而学术界大多认为中央地质调查所已于解放初期解体或撤销的观点与史实并不相符。     

最近十多年来冰冻圈加速萎缩——IPCC第六次评估报告之冰冻圈变化解读

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》。该报告基于最新的观测和模拟研究,评估了冰冻圈变化的现状,并采用CMIP6模式对未来变化进行了预估。报告明确指出,近十多年来冰冻圈呈现加速萎缩状态：北极海冰面积显著减小、厚度减薄、冰量迅速减少;格陵兰冰盖、南极冰盖和全球山地冰川物质亏损加剧;多年冻土温度升高、活动层增厚,海底多年冻土范围减少;北半球积雪范围也在明显变小,但积雪量有较大空间差异。冰冻圈的快速萎缩加速海平面的上升。未来人类活动对冰冻圈萎缩的影响将愈加显著,从而导致北极海冰面积继续减少乃至消失,冰盖和冰川物质将持续亏损,多年冻土和积雪的范围继续缩减。报告也提出,目前冰冻圈研究仍存在观测资料稀缺、模型对各影响因素的敏感性参数和过程描述亟需提升、对吸光性杂质的变化机制认知不足等问题,从而影响了对冰冻圈变化预估的准确性,未来需要重点关注。     

三江南段景洪大勐龙地区基性高压变质岩岩石地球化学特征及其大地构造意义

本文以三江南段景洪大勐龙地区新发现的退变榴辉岩和蓝片岩为研究对象,对其进行了系统的地球化学、原岩性质及锆石U-Pb定年的综合研究。大勐龙地区退变榴辉岩呈透镜状产于白云钠长石英片岩、白云母片岩和斜长角闪(片)岩中,其原岩为亚碱性拉斑玄武岩,球粒陨石标准化稀土元素配分曲线呈轻稀土弱亏损、重稀土平坦型的分布特征,不具有Nb、Ta、Ti的亏损,与典型的N-MORB(正常型洋中脊玄武岩)地球化学特征一致,表明其原岩可能来源于亏损的地幔区,形成于洋中脊环境;变质锆石SHRIMP U-Pb年龄为230.3±1.7Ma,可能代表榴辉岩峰期的变质时代。蓝片岩的原岩为亚碱性拉斑玄武岩,具有较高Ti玄武岩的特征(TiO₂含量2.55%~2.88%,均大于2%),稀土元素总量变化范围小,比典型的N-MORB稀土总量偏高,轻稀土元素(LREE)亏损,无明显负Eu异常,地球化学性质与N-MORB类似。结合以往区域研究成果,进一步确定研究区退变榴辉岩和蓝片岩的原岩属于典型N-MORB型,该项研究不仅在昌宁-孟连缝合带的南段发现典型的特提斯洋壳残片,而且为进一步深入探讨滇西地区特提斯洋消减-闭合的动力学背景及其复杂的构造演化过程提供了重要的科学依据。     

藏北尼玛地区白垩纪岩浆岩对班公湖-怒江缝合带演化的制约

班公湖-怒江缝合带及其两侧广泛分布白垩纪岩浆岩,这些岩浆活动记录了班公湖-怒江特提斯洋俯冲至闭合以及拉萨-羌塘板块碰撞过程。为了约束该缝合带在早-晚白垩世的演化过程,本文对缝合带中段尼玛地区花岗岩进行岩相学、地球化学、锆石年代学和Hf同位素研究。尼玛北部虾别错花岗岩侵入到中生代地层中,发育石英闪长质包体。锆石U-Pb定年结果表明寄主花岗岩和包体形成于早白垩世(122Ma和121Ma)。这些锆石均具有正的ε_Hf(t)值,分别为+2.4~+7.0和+3.0~+5.1。寄主花岗岩具有高硅和高钾钙碱性特征,属于准铝质-弱过铝质系列。包体相对低硅,属于中钾钙碱性准铝质系列。寄主花岗岩和包体具有相似的微量元素分布,如均亏损Nb、Ta和Ti,富集Th、U和Pb。综合分析,虾别错寄主花岗岩和包体是壳幔熔体混合作用的产物。尼玛南部张乃错花岗岩侵入到古生代地层里。锆石U-Pb年龄为97Ma,形成于晚白垩世。锆石ε_Hf(t)值在+2.2~+6.0之间。张乃错花岗岩具有高硅特征,属于高钾钙碱性弱过铝质系列。岩体显著亏损Ba、Sr、Ti和Eu,富集Rb、Th、U和Pb等元素。该花岗岩来源于新生地壳部分熔融,并在后期经历结晶分异。结合区域地质概况,虾别错早白垩世花岗岩(和包体)形成于班公湖-怒江特提斯洋闭合过程,而张乃错晚白垩世花岗岩形成于洋盆闭合之后拉萨-羌塘板块碰撞背景。尼玛地区早-晚白垩世岩浆活动记录了班公湖-怒江缝合带从洋盆闭合到拉萨-羌塘板块挤压碰撞的演变过程。     

喜马拉雅东段库曲岩体锂、铍和铌钽稀有金属矿物研究及指示意义

稀有金属矿物记录了花岗伟晶岩成岩成矿的重要信息。喜马拉雅是全球著名的淡色花岗岩带,库曲岩体位于喜马拉雅东段的特提斯喜马拉雅岩系中。本文调查了库曲岩体的二云母花岗岩、白云母花岗岩、电气石花岗岩和花岗伟晶岩,其中,花岗伟晶岩涉及花岗岩的伟晶岩相和独立伟晶岩脉。库曲岩体产出的稀有金属矿物包括锂辉石、锂绿泥石、绿柱石、铌铁矿-钽铁矿、钇铀钽烧绿石和细晶石,它们主要赋存于似文象伟晶岩、石英-钠长石-白云母伟晶岩、块体长石-钠质细晶岩、块体长石-电气石钠质细晶岩、锂辉石-块体长石-细晶岩、白云母花岗岩的伟晶岩相以及电气石花岗岩内。显微镜观察、电子探针和LA-ICP-MS测试结果显示锂辉石具有四种产状,包括粗粒锂辉石自形-半自形晶、细粒锂辉石-石英镶嵌晶、中细粒锂辉石-钾长石-钠长石-云母镶嵌晶以及发育锂绿泥石的粗粒锂辉石,揭示了其形成时复杂的熔流体动荡结晶环境。绿柱石背散射电子图像（BSE）下呈均一结构和不均一结构（蚀变边、不规则分带和补丁分带）,元素替代机制包括通道-八面体替代、通道-四面体替代以及通道中碱金属阳离子间的置换。铌铁矿族矿物包括原生、蚀变边和不规则分带结构,部分被钇铀钽烧绿石和细晶石交代。与原生铌铁矿相比,蚀变边和不规则分带铌铁矿族矿物总体上富钽贫锰,显示了结晶分异、过冷却引起的过饱和以及流体作用。根据稀有金属矿物揭示的成因信息,独立伟晶岩脉（似文象伟晶岩）、白云母花岗岩的伟晶岩相和电气石花岗岩在岩浆分异程度、经历的演化过程、以及流体活动方面存在差异,很可能是不同期次岩浆活动的产物。库曲岩体绿柱石的Rb和Zn含量、以及铌铁矿族矿物的Sc₂O₃、SiO₂和PbO含量,与已有指示标志存在相关性,作为潜在指示标志仍需开展更多的研究工作。综合含锂辉石伟晶岩的产出、岩浆分异演化程度、多期花岗质岩浆活动、复杂的流体作用以及所属锂丰度高值区等因素,库曲岩体是喜马拉雅东段找锂的有利地段。     

东喜马拉雅构造结泥质高压麻粒岩的锆石和独居石定年与地质意义

东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩含有广泛分布的高压麻粒岩,但由于以前获得了许多不同的年龄,对这些麻粒岩的变质与深熔时代、持续时间和成因存在不同认识。本文对泥质高压麻粒岩（蓝晶石榴黑云片岩）中的锆石和独居石进行了系统的内部结构、U-（Th）-Pb定年和微量元素分析,以求揭示这些岩石是否具有相同的演化过程。所研究的6个蓝晶石榴黑云片岩由石榴石、蓝晶石、黑云母、石英、钾长石、斜长石、夕线石、白云母、石墨和副矿物金红石、钛铁矿、锆石和独居石组成,峰期矿物组合是石榴石+蓝晶石+斜长石+钾长石+黑云母+石英+金红石。6个样品中的锆石均由继承碎屑核+变质（深熔）幔+变质（深熔）边组成。其中3个样品中的锆石幔和边较宽,均可进行原位定年,幔部给出了类似的较老年龄范围（39.6~31.6Ma、40.8~32.0Ma和38.1~31.3Ma）,而边部给出了类似的较年轻年龄范围（26.8~17.3Ma、28.3~18.6Ma和28.4~18.8Ma）。另外3个样品的锆石幔部较窄,不能进行分析,其边部给出了与前3个样品锆石边部类似的年轻年龄范围（22.0~17.0Ma、20.9~16.9Ma和22.2~16.6Ma）。一个片岩样品中的独居石给出了与其锆石幔部+边部年龄类似的较宽年龄范围（38.1~17.5Ma）,而另外3个样品中的独居石获得了与其锆石边部年龄相似的年轻年龄范围（26.0~18.8Ma、22.3~16.9Ma和26.4~19.4Ma）。随着年龄的减小,锆石和独居石的Th/U比值增大,Eu/Eu^*减小,独居石的HREE和Y含量减小。基于这些分析结果,笔者认为所研究的6个片岩记录了相同的、从~41Ma持续到~17Ma的进变质与深熔过程。但是,由于某些样品中的锆石和独居石在早期变质和深熔过程中形成的结晶域（锆石幔部）很窄,无法定年,导致不同的样品获得了不同的年龄范围。结合现有研究成果,笔者推测南迦巴瓦杂岩中的高压麻粒岩经历了相似的长期进变质与深熔过程。     

鲜水河断裂带乾宁段岩石特征与内部结构及其物理-化学性质

断裂带的变形行为和断层滑移机制是目前地震研究关注的热点,断裂带岩石特征、内部结构与物理化学性质是确定断层蠕滑或粘滑行为以及断层滑移机制的基础和关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段地表出露的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜、扫描电镜、粒度统计、粉末X射线衍射分析（XRD）和薄片X射线荧光光谱分析（XRF）等多种研究方法,对鲜水河断裂带岩石特征、结构构造、物性、矿物成分及化学元素分布开展了详细的分析,并探讨了相关变形行为和滑移机制。分析表明：（1）断裂带核部主要由黑色断层泥、浅黄色及黄色断层角砾岩和灰色碎裂岩、灰色断层角砾岩组成,呈单核对称结构;（2）黑色断层泥厚3~5cm,具有快速滑动结构特征,表现为断层粘滑行为。断层泥可划分出13个滑移带,最窄滑移带厚约40μm,至少代表13期古地震事件;（3）断层泥主要由伊利石、高岭石和石英等矿物组成,其中边部伊蒙混层含量异常高,为最新一次古地震的主滑移带。由于伊利石和伊蒙混层（或蒙脱石）为主要黏土矿物的断层泥渗透率低、孔隙流体压力大,以及发现断层泥楔入脉,表明地震过程中断层滑动存在热增压弱化机制;（4）从断层泥不同滑动带中碎块蚀变程度和矿物分布特征来看,地震主滑动带有向碎裂岩方向迁移的趋势。推测断层在滑动过程中,更趋向于向弱矿物含量高（如伊利石、伊蒙混层）、强矿物含量低（如方解石、高岭石）的围岩一侧迁移。     

赣中聚源大型石英脉型白钨矿床含铀富钨矿物初步研究

聚源钨矿是华南地区为数不多的大型石英脉型白钨矿矿床之一。在详细的野外地质调查基础上,本文利用α径迹蚀刻、电子显微镜、扫描电镜以及电子探针等实验手段,对该矿床含钨和含铀矿物开展了精细矿物学的研究工作,探讨了成矿过程中钨和铀的富集规律。研究显示,该矿床钨铀矿物的形成可分为四个阶段:第一阶段,钨铀主要进入富含Nb、Ti的氧化物矿物,形成铌铁矿、钇易解石等富钨矿物,另有极少量的钨进入黑钨矿和早阶段白钨矿;第二阶段,铌铁矿与钇易解石被后期流体交代,形成含钨富铀的骑田岭矿、铌锰矿以及钛-钇易解石;第三阶段,钨进入中阶段白钨矿,这一阶段也是钨最主要的矿化阶段;第四阶段,钨进入晚阶段白钨矿。最后两阶段白钨矿中铀含量不高。骑田岭矿(WO_3 26.74%～29.68%),是聚源钨矿中除白钨矿和黑钨矿之外钨含量最高的含钨矿物。该矿易解石族矿物WO_3最高可达9.80%,极度富钨,是目前有文可查的钨含量最高的易解石。聚源钨矿中的含钨矿物大多数为白钨矿,但绝大多数的白钨矿却在骑田岭矿、易解石族矿物、铌铁矿族矿物、黑钨矿之后形成,说明成矿流体在演化过程中,绝大多数W首先进入富含Nb、Ti的含铀矿物和少量黑钨矿,之后才是白钨矿的大量结晶。     

鄂尔多斯盆地西北缘浩然柴达木地区下白垩统结构特征

鄂尔多斯盆地西北缘下白垩统为重要的找矿目的层,通过研究该套层位的结构特征,以期大致查明其深部发育情况,为盆地北部铀矿资源勘查与评价提供基础资料。文章通过对研究区可控源音频大地电磁(CSAMT)测深数据的反演处理,获得了沉积盖层的电性结构模型,结合区内地质、岩石物性及钻孔资料综合分析,认为下白垩统由浅至深主要发育两层地电结构,上部罗汉洞组纵向反映为明显的"上高下低"相对中高阻电性层,底板埋深一般在200 m左右;下部华池-环河组与洛河组整体反映为相对高阻电性层,底板埋深500~950 m,厚度400~700 m,走向北西,总体表现为北东部薄、南西部厚、中部更厚的沉积分布特征。