石英和锆石Ti温度计在地学中的应用及其Ti含量的微区分析技术进展

石英和锆石Ti温度计在地球科学研究领域具有广泛的应用,本文系统回顾了石英和锆石Ti温度(压力)计发展史,并综述了其在地学中的典型应用实例。当前主要有3个石英Ti温度计和2个锆石Ti温度计计算公式,这些公式的使用范围和适用的地质情况已有统一的认识。石英和锆石Ti温度计应用的前提是Ti含量的准确测定。本文综述了现有Ti元素含量微区分析技术(电子探针、离子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱),重点讨论了激光剥蚀电感耦合等离子质谱在石英和锆石Ti分析的技术难点,包括不可控的剥蚀行为、多原子离子团干扰、缺乏基体匹配的标准物质等。最后展望了该技术未来发展趋势,特别是采用飞秒激光、高灵敏度/高分辨SF-ICP-MS、三重四级杆ICP-MS等仪器,有望实现低含量(< 5.0×10^-6) Ti的准确测定,这为石英和锆石Ti温度计的广泛应用提供有力保障。

     

考虑孔隙水微观赋存形态的非饱和粉土有效应力方程及其验证

有效应力参数的合理确定是非饱和土有效应力研究的重要内容。然而,现有的有效应力参数未能较好地考虑孔隙水的微观赋存形态对有效应力的影响。为此,分析了孔隙水的微观赋存形态,明确了孔隙水可分为收缩膜、吸附水和毛细水,建立了非饱和粉土的扩展三相孔隙介质模型,即孔隙气、毛细水和广义土骨架。基于该模型,采用分相平衡分析法,推导了非饱和粉土的有效应力方程,该方程通过采用毛细水有效饱和度合理地考虑了毛细水对有效应力的影响。依据推导的有效应力方程,提出了非饱和粉土的抗剪强度公式。采用5种不同围压下重塑非饱和粉质黏土试验数据验证了提出的公式。结果表明：与现有的抗剪强度公式相比,本次提出的公式更好地预测了重塑非饱和粉质黏土的抗剪强度随基质吸力的变化规律。因此,运用提出的抗剪强度公式评价非饱和土边坡稳定性、地基承载力和挡土墙稳定性将会取得更好的效果。     

Precambrian Tectonic Affinity of the Southern Langshan Area, Northeastern Margin of the Alxa Block: Evidence from Zircon U-Pb Dating and Lu-Hf Isotopes

The Alxa Block is the westernmost part of the North China Craton (NCC), and is regarded as one of the basement components of the NCC. Its geological evolution is of great significance for the understanding of the NCC. However, the Precambrian basement of the Alxa Block is still poorly studied. In this study, we present new in situ LA-ICP-MS zircon U-Pb and Lu-Hf isotope data from the Diebusige Metamorphic Complex (DMC) which located in the eastern Alxa Block. Field and petrological studies show that the DMC consists mainly of metamorphic supracrustal rocks and minor metamorphic plutonic rocks and has experienced amphibolite-granulite facies metamorphism. Zircon U-Pb dating results suggested that the amphibolite sample yields a crystallization age of 2636 ± 14 Ma and metamorphic ages of 2517–2454 Ma and 1988–1952 Ma, proving the existence of exposed Archean rocks in the Langshan area and indicating that late Neoarchean to Paleoproterozoic metamorphic events existed in the Alxa Block. Two paragneiss samples show that the magmatic detrital zircons from the DMC yield 207Pb/206Pb ages ranging from 2.48 Ga to 2.10 Ga with two youngest peaks at 2.13 Ga and 2.16 Ga, respectively, and they were also overprinted by metamorphic events at 1.97–1.90 Ga and 1.89–1.79 Ga. Compilation of U-Pb ages of magmatic detrital and metamorphic zircons suggested that the main part of the DMC may have been formed at 2.1–2.0 Ga. Zircon Lu-Hf isotope data show that the source materials of the main part of the DMC were originated from the reworking of ancient Archean crust (3.45–2.78 Ga). The Hf isotope characteristics and the tectonothermal event records exhibit different evolution history with the Khondalite Belt and the Yinshan Block and the other basements of the Alxa Block, indicating that the Langshan was likely an independent terrain before the middle Paleoproterozoic and was subjected to the middle to late Paleoproterozoic tectonothermal events with the Khondalite Belt as a whole.     

内蒙古狼山地区叠布斯格岩群锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其对阿拉善地块构造演化的制约

阿拉善地块位于华北克拉通西端,其早前寒武纪地质演化一直存在争议。选取阿拉善地块东北缘的叠布斯格岩群为研究对象,通过锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析,探讨阿拉善地块的性质和归属及华北克拉通早期地质演化。叠布斯格岩群主要由变质沉积岩和变质火山岩组成,包括高级变质的片麻岩、大理岩、石英岩、角闪岩,并被古元古代钾质花岗岩侵入。来自叠布斯格岩群3个副片麻岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,叠布斯格岩群副片麻岩中碎屑锆石的207Pb/206Pb年龄范围为2.60~2.10 Ga,变质锆石的年龄显示叠布斯格岩群经历了1.98~1.90 Ga和1.90~1.79 Ga的两组峰期变质作用,指示叠布斯格岩群原岩形成于2.10~1.98 Ga。研究区未发现有太古宙岩石出露,但不排除其下部地壳中存在太古宙基底岩石的可能。碎屑锆石的Lu-Hf同位素数据结果显示,叠布斯格岩群副片麻岩中碎屑锆石的εHf(t)均为负值,指示其成岩物质源于古—中太古代(3.42~2.79 Ga)古老地壳在新太古代晚期—古元古代早期的重熔或再造。通过对比叠布斯格岩群和阴山地块、孔兹岩带的岩浆-变质事件及Hf同位素特征,推测阿拉善地块前寒武纪基底在古元古代可能是孔兹岩带的一部分。     

山西大同桑干河流域富锶土壤地球化学特征及资源潜力评价

对山西大同桑干河流域富锶土壤的研究表明, 其表层土壤锶元素含量为108.7×10-6~413.9×10-6, 平均值为261.7×10-6, 是中国土壤A层的1.57倍. 深层土壤锶元素含量为106.2×10-6~467.0×10-6, 平均值279.2×10-6, 是中国土壤C层的1.65倍. 区内表、深层土壤富锶是围岩在地下水的作用下, 锶在水中溶解, 随之迁移并在盆地富集的结果. 区内前寒武纪变质岩中锶的含量最高达1 259×10-6, 是锶的主要物质来源. 表、深层土壤中锶与Ba、B、Cr、La、Nb、Na、As、Sb、Si等关系密切. 盐碱土是主要的储锶土壤类型. 耕地中锶含量高于其他土地利用类型. 通过富锶土壤资源潜力评价, 圈出富锶土壤面积1 104 km2, 占调查区面积的69.87%, 其中适宜开发区面积442 km2. 区内具有较好的富锶优质土地资源开发潜力.     

福建省沿海砂质岸线防护林分布特征及生态修复探讨

以2019年遥感卫星影像为基础,通过监督分类与目视解译相结合的方法,获得福建省砂质岸线防护林的分布现状,结合多时相遥感影像数据,总结防护林的退化变化规律。结果表明：尽管近几十年来福建省防护林保护与修复取得了显著成效,但也有将近一半的砂质岸线存在无防护林、原有防护林消失、防护林不连续、修复后再度遭受破坏等问题。针对这些问题,提出了对砂质岸线防护林的保护与修复应遵循保护优先、自然恢复为主的方针。按照整体保护、系统修复的要求,防护林修复的近期目标是对问题严重的地段开展针对性修复,长期目标是形成连续的砂质岸线防护林,形成沿海第一道生态屏障,为提高福建省沿海生态系统生物的多样性起到积极作用。     

GIS空间目标的广义Hausdorff距离模型

分析了GIS中常用的空间距离度量及其存在的问题,这些距离度量没有顾及空间目标的整体形状、位置分布等特征。基于此,引入了Hausdorff距离的概念,给出了Hausdorff距离的计算方法,分析指出了Hausdorff距离容易受空间目标局部几何形状的影响。进而从统计学的角度分析了现有的距离度量并不能有效地表达空间目标间距离的整体分布,并提出了一种广义Hausdorff距离模型,这种距离模型能够度量空间目标间距离分布的中心趋势和离散度。实际算例证明了此模型在GIS环境下的实现方法。     

西天山卡拉达湾地区铀及多金属综合找矿方向研究

卡拉达湾地区位于新疆北天山西段,属于中亚造山区,是在前寒武纪基底陆壳裂解的基础上发展起来的陆间型造山带,是铀及多金属成矿的重要区域。本文在前人工作的基础上,依据地面磁测、地面伽玛总量测量结果,总结分析了卡拉达湾地区磁场、放射性场、构造、矿化蚀变特征与铀及多金属成矿的关系,并圈定了铀及多金属找矿有利地段各2处,为西天山卡拉达湾地区的铀及多金属矿找矿工作提供方向。     

内蒙古北山造山带时空结构与古亚洲洋演化

内蒙古北山造山带自北向南发育红石山－百合山、月牙山－洗肠井和帐房山－玉石山3条蛇绿构造混杂岩带。其中北部的2条蛇绿岩带揭示了北山造山带两阶段演化的历史：月牙山－洗肠井蛇绿混杂岩带洋壳形成于530~520 Ma,沿该带多处保存较完好的蛇绿岩洋壳残块（洋壳结构具向北变新特征）,与北侧的早古生代公婆泉岩浆弧（由南向北岛弧成熟度变高）共同指示了北山洋向北俯冲消减的过程,即490 Ma初始俯冲,450~440 Ma为俯冲峰期,430~420 Ma为同碰撞阶段,400 Ma的双峰式岩浆岩组合指示了北山洋的消亡和后造山伸展的过程;红石山－百合山蛇绿混杂岩带是发育在雀儿山－圆包山岛弧基础上的SSZ型蛇绿岩,弧后开裂洋壳的形成与南侧最早发育的岛弧岩浆作用年龄接近（340~320 Ma）,310~290 Ma俯冲峰期造成南侧白山岩浆弧大量的岩浆活动,早二叠世末期（275 Ma）的辉长岩和花岗岩侵位及早—中二叠世双堡塘组下部的角度不整合均反映了红石山洋盆的闭合。前人所划"石板井－小黄山蛇绿岩带"实为一条早古生代发育的深大断裂,沿带发育中基性侵入体及少量超基性岩,后期（志留纪末）叠加有较强的韧性剪切变形。中生代以来的走滑作用和逆冲推覆构造改造了古生代的构造格架,使红石山-百合山蛇绿混杂岩带向北左行切错了十余千米,北山南部的中—新元古界推覆至下古生界之上。对内蒙古北山造山带时空结构的厘定,有助于中亚造山带造山作用过程的理解及其对古生代地壳增生的深入研究,也对银额盆地晚古生代新层系油气资源勘查起到基础支撑。     

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。