地球早期大陆地壳的形成与演化

现代地球岩石圈主要由镁铁质上地幔和长英质地壳两个储集层组成,研究大陆地壳的形成和演化对揭示地球早期地质过程和物质循环、厘定板块构造启动时限具有重要意义。冥古宙—始太古代具有更高的地幔潜能温度和地温梯度,岩浆海冷却形成薄的原始地壳;大洋岩石圈表现为韧性,主要构造机制应为停滞盖层模式,有地幔柱参与。太古宙片麻岩中奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩（TTG）的出现标志着镁铁质原始地壳向长英质陆壳转变的开始。本文总结了地球早期停滞盖层模式到现代板块构造模式下含水玄武岩部分熔融、结晶分异形成大陆地壳的过程,主要包含幔源岩浆停滞盖层（“自下而上”的热管火山岩和“自上而下”的深成侵入岩构造模式）、增厚镁铁质地壳部分熔融、俯冲洋壳、岛弧及洋底高原部分熔融模式;陆壳的破坏和消减主要受陨石撞击、分层沉降、重力不稳导致拆沉控制;板块构造的出现进一步促进了地球内部的热量扩散,俯冲作用加快了洋壳和陆壳之间的物质循环。最后,结合太古宙变质岩、古老克拉通岩石学特征和锆石Hf、O及全岩Nd、Sr、Ar、Ti同位素组成,讨论了陆壳的形成时间和演化过程： 3.0 Ga之前形成了现有陆壳体积的60%~70%,厚度约为20~40 km;3.0~2.5 Ga,地壳改造速率明显增加,陆壳生长和破坏速率达到动态平衡,表明全球性现代板块构造体制逐渐成为控制大陆形成、裂解和陆壳演化的主要因素。     

河北省任丘市表层土壤元素地球化学评价

土壤是重要的自然资源之一,与人们的生活息息相关。笔者等基于任丘市1∶5万比例尺土地质量地球化学调查成果,依据相关标准和规范,对研究区土壤植物生长必需营养元素、重金属环境质量和土壤健康质量的元素进行了评价,为研究区生态环境保护、土地利用规划、特色农业开发、高标准农田建设等提供了科学依据。评价结果表明：① 土壤养分元素磷、钾、三氧化二铁处于丰富或中等状态,有机质、氮、铜、钼等元素处于较缺乏状态,有效态中有效锰、有效铁较缺乏;土壤总体处于碱性,偏碱性,元素有效态含量与其全量做相关分析得出具有一定的相关性,土壤pH从碱性到强碱性,Cu、Mn、Zn、K元素有效态与其全量的相关性减弱,B、P元素有效态与全量的相关性增强;②重金属元素单因子指数法评价,除一个样品Ni元素和两个样品Zn元素超过农用地土壤筛选值外,Cu、Pb、As、Cd、Cr、Hg元素均符合农用地土壤污染风险管控标准;研究区尼梅罗综合污染指数全部小于0. 7,说明全部达到了一级水平;研究区8种重金属元素全部符合无公害蔬菜产地的环境质量标准;除个别Cd元素和Pb元素样品不达标外,其他元素水平全部符合土壤《绿色食品产地环境质量标准》;③反映土壤健康质量的元素F和Se元素整体处于缺乏—较缺乏状态,I元素整体处于适中状态。     

The rapidly shrinking cryopshere in the past decade：an interpretation of cryospheric changes from IPCC WGI Sixth Assessment Report北大核心CSCD

The Working Group I report of the Sixth Assessment Report（AR6）of the Intergovernmental Panel on Climate Change（IPCC）was released in August 2021. Base on updated and expanding data, AR6 presented the improved assessment of past changes and processes of cryosphere. AR6 also predicted the future changes us⁃ ing the models in CMIP6. The components of cryosphere were rapid shrinking under climate warming in the last decade. There were decreasing trends in Arctic sea-ice area and thickness. Sea-ice loss was significant. The Greenland Ice Sheet, the Antarctic Ice Sheet and all glaciers lost more mass than in any other decade. Global warming over the last decades had led to widespread permafrost warming, active layer thickness increasing and subsea permafrost extent reducing. Snow cover extent in the Northern Hemisphere also decreased significantly. However, the variations of snow depth and snow water equivalent showed great spatial heterogeneity. The rapid shrinking of the cryosphere accelerated the global mean sea level rise. The impact of human activities on cryo⁃ sphere will become more significant in the future. The Arctic sea-ice area will decrease, and the Arctic Ocean will likely become practically sea ice-free. The Greenland Ice Sheet, the Antarctic Ice Sheet and glaciers will continue to lose mass throughout this century. Permafrost and Northern Hemisphere snow cover extent will con⁃ tinue to decrease as global climate continues to warm. In addition, there are still uncertainties in the prediction of cryosphere due to the absence of observations, the poor sensitivity of models to the components and processes of cryosphere, and the inexplicit represent of the mechanism of light-absorbing impurities. More attentions should be paid on these issues in the future. © 2022 Science Press (China). All rights reserved.     

江西武功山花岗岩地貌特征与成因

江西武功山花岗岩穹窿构造地貌景观类型具有多样性、典型性,具有极高的美学价值、科学价值和旅游开发价值。武功山花岗岩地貌类型可划分为花岗岩风化壳高山草甸、花岗岩侵蚀构造地貌、花岗岩流水侵蚀地貌和花岗岩崩塌堆积地貌等,而且每一类型又有多种微地貌景观,具有显著的集聚性特征,主要集中在金顶、明月山和羊狮幕地区,空间上可分为4个梯度,分别为中心高山草甸带、中心边缘构造侵蚀地貌区、外围峡谷、孤峰、瀑布、温泉区、武功山主山体前缘区。花岗岩穹窿构造核部及外缘区域的花岗岩地貌发育模式和发育阶段具有明显差异,反映了武功山不同山体单元多期差异性隆升后,在亚热带气候环境下,流水溯源侵蚀、构造、岩体性质等内外营力对原始地貌面的差异性作用过程。本研究不仅可为花岗岩穹窿构造地貌景观空间展布规律和地貌特征的研究提供有效借鉴,而且可为武功山地区地学科普、地质遗迹保护等提供支撑。     

江西武功山中生代花岗岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

江西省武功山地区主要发育早古生代和中生代两期花岗岩,后者主要为二云二长花岗岩和黑云母二长花岗岩等,分布于三江村、明月山及和平村等地区, 为了研究其形成时代、岩石成因、源区特征和构造环境,分别选取三江地区和和平地区的细中粒斑状黑云母二长花岗岩及细粒斑状二云二长花岗岩进行岩石学、矿物学、地球化学、锆石U-Pb同位素测年和锆石Lu—Hf同位素研究。花岗岩SiO2含量为72.96%~74.16%,Na2O+K2O含量为6.68%~8.42%,MgO含量为029%~0.70%,铝饱和指数A/CNK为1.11~1.36,为强过铝质高钾钙碱性花岗岩。ΣREE较低,稀土配分曲线呈右倾型,具强烈δEu负异常,为S型花岗岩。花岗岩锆石n（206Pb）/n（238U）年龄加权平均值为152.41±0.89 Ma和149.31±0.71 Ma,为晚侏罗世岩浆活动的产物。花岗岩 fLu/Hf值均小于-0.9,εHf（t）均为负值,岩浆来源于演化的元古宙陆壳物质。地质演化背景结合样品构造判别图解,综合分析认为武功山中生代花岗岩形成于陆内俯冲环境。     

胶东前垂柳金矿区花岗岩锆石U-Pb年代学和地球化学特征及其地质意义

前垂柳金矿为胶东胶莱盆地东北缘地区新发现的金矿床,推断其金资源量为13.5 t,金矿体主要赋存于厚大的构造-蚀变带内。主控矿构造-蚀变带上盘岩石为牧牛山岩体二长花岗岩和荆山群地层,下盘岩石为鹊山岩体糜棱岩化二长花岗岩。构造-蚀变带上下两种花岗岩在变质程度、矿物组合方面存在明显差异,为深入研究两类花岗岩的成因类型及其与金成矿的关系,选取岩心中的两类花岗岩作为研究对象,进行了详细的锆石U-Pb年代学和岩石地球化学、锆石Hf同位素研究。牧牛山岩体二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(1 844.1±4.4) Ma,说明其形成于古元古代造山纪;二长花岗岩具有高的SiO₂、Y、Yb含量,较低的MgO、Sr含量和Sr/Y比值,同时具有明显Eu负异常(δEu=0.30~0.48),表现为钙碱性、强过铝质板内花岗岩特征;锆石ε_Hf(t)大部分为负值(变化范围-9.5~3.0),但两颗锆石ε_Hf(t)为正值(0.2和3.0),对应的两阶段Hf模式年龄介于2 492~3 083 Ma之间,指示二长花岗岩是由古老的加厚下地壳熔融形成。鹊山岩体糜棱岩化二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(154.6±1.5) Ma,表明其侵位时代为晚侏罗世,与区域上著名的玲珑岩体、昆嵛山岩体属同期产物。糜棱岩化二长花岗岩全岩地球化学分析显示其具有较高的SiO₂含量,高Sr含量和Sr/Y比值,低MgO、Y和Yb值,以及显著的Eu正异常(δEu=1.61~2.20),属高钾钙碱性、过铝质花岗岩,其地球化学特征与典型的埃达克岩特征类似,具有活动大陆边缘火成岩特点;锆石ε_Hf(t)均为负值(变化范围为-26.6~-14.1),对应的两阶段Hf模式年龄介于2 681~3 860 Ma之间,表明花岗岩可能由古老的多期次加厚下地壳熔融形成,与太平洋板块俯冲导致地壳增厚和地壳重熔有关。上述研究表明两种花岗岩在成岩时代、岩石地球化学特征、构造背景等方面存在显著差异,牧牛山岩体不是鹊山岩体的组成部分。两种花岗岩与主控矿构造空间上关系密切,但时间上与金成矿时间相距较远,因此两种花岗岩与金成矿没有直接成因关系。控矿构造三层结构与鹊山变质核杂岩地质特征一致;前垂柳金矿的发现表明鹊山变质核杂岩周边广泛分布的韧性剪切带和低角度主拆离断层是该区金矿勘查的理想部位,该区找矿潜力十分巨大。     

基于机器学习的表层土壤成矿元素空间预测: 以稀有金属铷元素为例

近些年随着土地质量地球化学调查工作的开展,获取了大量表层土壤样品数据。然而,这些数据也存在一个明显的缺陷,即1∶50 000大比例尺表层土壤数据往往缺少成矿元素。鉴于土壤成矿元素含量对于矿产资源勘查的重要指示作用,尝试基于现有数据对大比例尺表层土壤成矿元素含量提供一个补全方案。以稀有金属铷元素为例,采用随机森林算法把同一区域2 548组1∶250 000小比例尺表层土壤数据按照8∶2的比例随机分为两组,用80%的数据进行训练建模,20%的数据对模型进行验证。采用变量重要性度量排序和构建学习曲线的组合方法优选了8种元素(K、B、Ni、V、Zn、As、Co、Cu)作为预测变量,模型对训练数据和测试数据的拟合优度R²分别达到0.983 2和0.895 6,说明预测变量的优选方法是有效的。随后将1∶50 000表层土壤的上述预测变量数据作为输入变量导入模型中,得到预测的Rb元素含量,预测结果比较符合实际特征。本研究表明将大数据机器学习随机森林算法引入表层土壤地球化学元素含量空间定量预测具有可行性,可进一步拓展土地质量地球化学数据的服务应用维度。     

Felsic Igneous Rocks in the Hua’aobaote Pb-Zn-Ag Polymetallic Orefield, Southern Great Xing’an Range: Genesis, Metallogenetic and Tectonic Significance

The Hua’aobaote Pb-Zn-Ag Polymetallic orefield is situated in the southern section of the Great Xing’an Range(GXAR),which has experienced extensive magmatism.Since the Paleozoic,there are two stages of magmatism in Hua’aobaote orefield occurred in the Paleozoic and Mesozoic.The Mesozoic magmatism is of great significance for the PbZn-Ag Polymetallic mineralization in Hua’aobaote orefield.In this study,new geochemical data was obtained to discuss the timing and petrogenesis of the magmatic rocks and its geodynamic and metallogenic significance.Zircon U-Pb ages reveal that the felsic igneous rocks from the Hua’aobaote orefield were formed in the Early Permian(294.8±3.2 Ma)and Early Cretaceous(132.6±1.4 Ma).Geochemically,the Early Permian granodiorite porphyrite is characterized by high Sr/Y(42-63)ratios and Mg^#(62.24-70.74)values and low heavy rare earth element(HREE)(5.09-6.79 ppm)contents.The granodiorite porphyrite is also characterized by depleted Sr-Nd initial isotopic signatures[ε_Nd(t)=5.91-7.59,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)i=0.7029-0.7030],exhibiting adakitic characteristics.The Early Cretaceous granite porphyry and rhyolite are A-type felsic igneous rocks,and demonstrate high SiO₂,Na₂O+K₂O and rare earth element(REE)contents,low CaO and MgO contents,low(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)i ratios(0.7044-0.7058),and positive ε_Nd(t)values(2.57-4.65).Whole-rock Pb isotopic compositions in granodiorite porphyrite are:206Pb/204Pb=17.631-18.149,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.422-15.450,and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.325-37.729.The granite porphyry and rhyolite have initial ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb,and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb ratios of 18.106-19.309,15.489-15.539,and 37.821-38.05,respectively.Sr-Nd-Pb isotopic evidence suggests that the Early Permian granodiorite porphyrite is likely to derive from slab melts and modified by peridotitic mantle wedge in the subduction tectonic setting of the Paleo-Asian Ocean.The Early Cretaceous A-type felsic igneous rocks were derived from juvenile lower crust,accompanied by limited crustal contamination and various degree of fractional crystallisation during magma emplacement.The Early Cretaceous magmatism and related mineralization were formed in a post-orogenic tectonic setting that attributed to the closure of the Mongol-Okhotsk Ocean.Pb isotopic data for the various rock units in the study area indicate that the Mesozoic magma source contributed substantial Pb,Zn,and Ag to the Hua’aobaote deposit.     

电感耦合等离子体发射光谱法测定硼硅酸盐玻璃中的硼等常见元素

硼硅酸盐玻璃中的硼、钙、镁、铝、铁、钛、硅等常见元素普遍采用各元素分别测定的方式进行分析,分析效率很低;而且硼的测定普遍采用容量法,当B2O3含量低于1%时,容量法测定误差较大。本文以KOH熔融的方式消解样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)进行分析。通过实验研究了KOH用量和不同称样量对B2O3测定结果的影响。结果表明,KOH用量在3 g以上时有较好的熔样效率和熔样效果,称样量低于0.4 g对B2O3测定结果无明显影响,考虑到其他元素的测定,确定了KOH用量优选3 g,称样量优选0.1 g。在此条件下,测定B2O3等常见元素的精密度(RSD,n=6)≤2%,加标回收率在96.0%~105.6%之间,除Si O2测定误差较大外,其他元素的测定结果均令人满意。本方法确定的B2O3的定量限为0.067%,且对于B2O3最高含量达到16%的测定结果也令人满意,因此可测定B2O3含量的范围至少为0.067%~16%。当样品中的B2O3含量高于4%时,方法准确度和精密度与国家标准分析方法(容量法)相当;当B2O3含量低于1%时,方法准确度和精密度都优于容量法。与现有报道相比,本方法显著拓宽了B2O3的测定范围,并具有良好的准确度,而且在B2O3准确测定的同时,也实现了Ca、Mg、Al、Fe、Ti的定量分析和Si的半定量分析,大大提高了分析效率,可以实现硼硅酸盐玻璃中B2O3等常见元素的准确快速分析。     

扬子地台西南缘康滇断隆带海孜双峰式侵入岩体年代学、地球化学及其地质意义

海孜辉绿岩-花岗斑岩双峰式侵入岩体位于扬子地台西南缘康滇断隆带中的武定-元江裂陷槽内,本文对海孜辉绿岩和花岗斑岩主要进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和地球化学研究。花岗斑岩的定年结果为1764±18Ma,辉绿岩的定年结果为1765±5.4Ma。岩相学及地球化学测定数据显示海孜地区辉绿岩具有细粒和粗粒两种结构,与花岗斑岩之间存在明显的组分间断,形成双峰态,其中花岗斑岩为钙碱性(Si O2=70.93%~73.04%,σ=1.28),辉绿岩属过碱性(Si O2=42.46%~48.26%,σ=15.3),Hf同位素特征表明两者可能均与幔源母岩浆相关。而海孜双峰式分布特征显示大陆裂谷拉张环境的构造背景,暗示海孜岩体是1.7Ga时昆阳裂谷裂解时期产物,与全球Columbia超大陆的裂解事件相呼应。作为扬子地台西南缘首次发现的1.7Ga双峰式侵入岩,海孜双峰式侵入岩的发现具有重要的地质意义。