旧石器遗址强烈化学风化沉积物细粒混合矿物的光释光信号特征及其测年应用

从湖南省北部赤山岛枫树嘴旧石器遗址剖面第2、第3和第4考古层位采集的3个沉积物样品中提取的细粒混合矿物,尝试对其红外释光(IRSL)信号进行研究。实验表明,虽然长石IRSL信号很弱,但仍可以测得信噪比足够高的红外激发后高温红外激发释光(post-IR IRSL)信号。与此同时,样品存在明显的红外激发后蓝光释光(post-IR OSL)信号,并且样品的IRSL与post-IR OSL信号均以快组分为主,这为该地区沉积物利用长石光释光信号定年提供了新的可能。鉴于长石IRSL信号较弱,根据剂量恢复实验结果,本研究采用post-IR IRSL SAR法(50℃红外激发后270℃高温红外激发,pIRIR270℃)进行等效剂量测量,同时也应用post-IR OSL SAR法定年进行比较。实验结果表明,细粒混合矿物的pIRIR270℃等效剂量分别为418.8±13.2 Gy、562.3±18.2 Gy和694.8±17.9 Gy,相对应的post-IR OSL SAR等效剂量结果为345.0±29.4 Gy、409.6±33.7 Gy和424.7±32.2 Gy。假设强烈化学风化未对沉积物的剂量率造成很大影响,基于长石pIRIR270℃信号的释光年龄为89±6 ka、118±8 ka和152±9 ka,比前人所得的石英OSL SAR法年龄老30%~55%(约20~55 ka)。通过对比不同测量条件下获得的等效剂量值来评估长石IRSL信号是否存在晒退问题,没有发现长石post-IR IRSL信号存在晒退不完全的证据。根据本研究post-IR IRSL SAR法测年结果,赤山岛枫树嘴旧石器遗址似阿舍利技术类型的石器出现在倒数第二次冰期(MIS 6)后期至末次间冰期(MIS 5)前期,比湖南道县福岩洞现代人类牙齿化石年龄(80~120 ka)稍老。作为似阿舍利技术石器制造者的赤山岛古人与福岩洞现代人的关系将是我国旧石器时代考古学和古人类学研究的一个重要课题。     

小冰期结束以来贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤化学风化与发育过程

选择海螺沟冰川退缩区,对冰川退缩年龄分别为0年、30年、40年、52年、80年、120年的样点按土壤发生层分层采集样品,通过分析样品的化学风化速率及理化性质变化,探讨小冰期结束以来土壤发育过程及影响因素,并评估不同阶段土壤质量。结果表明,退缩区前40年样点中主要以碳酸盐风化为主,80年后硅酸盐风化作用增强。土壤长期风化速率随土壤年龄呈现升高-降低-升高的趋势,52年样点长期风化速率最低,为48.06cmol/(m^2·a),矿物组成和气候是影响土壤风化速率的重要原因。土壤的粒度组成以砂粒为主,多数样点占比约为80%~90%。随着土壤年龄增加,容重值和pH减小,pH从8.54减小到5左右;土层厚度、土壤有机质(SOC)及总氮(TN)含量增加,这些土壤理化指标的快速变化表明冰川退缩区土壤发育迅速。适宜的温度、充足的降水以及快速的植被演替可能是退缩区土壤快速发育的原因。模糊数学法计算土壤质量的结果显示,除了0年样点,其余样点土壤质量指数(SQI)均大于0.4,说明退缩区土壤质量状况整体属于中等水平,土壤肥力状况较好。研究结果有助于揭示土壤矿物风化过程和土壤发育的影响因素,理解土壤发育机制。     

河北武安坦岭多斑斜长斑岩中基质矿物特征及其研究意义

河北武安坦岭斜长斑岩具有多斑斑状结构,基质为显微晶质结构。岩相学观察表明,斜长石斑晶有一个宽广的核部和一个宽度可变的条纹长石反应边,个别核部包含有角闪石、黑云母等矿物。基质矿物主要由蓝透闪石、条纹长石(An0Ab8.4Or91.5～An0.1Ab57.3Or42.6)、石英、钾长石(An0.3Ab5.9Or93.7～An0.3Ab4.7Or95.2)、钠长石(An0.2Ab98.3Or1.5～An0.1Ab99.2Or0.7)、磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、磷灰石、榍石和锆石等11种矿物组成。角闪石温压计计算结果得出,基质角闪石核部的结晶压力高于边部,核部为34.05 MPa,对应的结晶温度为660.35℃,结晶深度为1.29km;边部的结晶压力为24.32MPa,结晶温度为598.32℃,结晶深度为0.92km;而斜长石斑晶中的角闪石形成时压力为159.51～178.19MPa,温度为817.68～819.79℃,对应的形成深度为6.03～6.73km。基质角闪石在Al2O3-TiO2图上落在壳源区,而斑晶中的角闪石和黑云母都落在壳幔混合区。斜长石、条纹长石、磁铁矿和磷灰石的微量和稀土元素测试数据显示,其都具有相对富集LILE、亏损HFSE的特点,暗示了基质矿物的形成有流体参与。ICT三维扫描结果显示,斜长斑岩基质中的孔隙体积含量约为3.428%,铁质体积含量为4.371%,且铁氧化物和孔隙具弱连通性。通过讨论分析,笔者得出:(1)坦岭斜长斑岩中斜长石斑晶具有明显的交代结构,且晶体本身没有明显熔蚀现象,这些特征表明大量的斜长石斑晶快速上升,即"冻结岩浆房"的活化机制与流体密切相关;(2)斜长斑岩中基质矿物有十一种,且矿物类型复杂,不符合平衡系统矿物相律,应属于流体晶矿物组合;(3)坦岭斜长斑岩的基质"岩浆"可能是一种富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流;(4)多斑斜长斑岩的形成经历了(1)深度6～7km的深部岩浆房形成斜长石堆晶→(2)富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流加入深部岩浆房,冻结岩浆房活化→(3)由于流体超压,含大量斜长石斑晶的熔体-流体在地壳浅部(0.9～1.2km)呈小岩株状或岩脉状就位。多斑斜长斑岩为深部找矿提供了有力的线索。     

内蒙古巴彦敖包地区安格尔音乌拉组地层锂土壤地球化学异常成因研究

内蒙古巴彦敖包地区广泛出露上泥盆统安格尔音乌拉组地层,1∶5万土壤地球化学测量工作圈定的31处锂单元素异常与安格尔音乌拉组地层分布范围吻合良好。安格尔音乌拉组地层锂元素的富集与该套地层的原生沉积作用密切相关,未发生次生富集。通过对安格尔音乌拉组地层碎屑物源区及沉积作用的研究,认为其锂元素物质来源与镁铁质火山岩中锂元素的侵蚀溶出有关。溶出的锂元素被碎屑物中的粘土矿物吸附随后沉积成岩造成区内广泛分布的锂土壤地球化学异常。进而做出推断,研究区内晚泥盆世甚至更早存在大规模中基性火山活动,应该存在大规模古火山机构。提出一种新的沉积型锂矿成矿模式,即古火山机构周边的粘土矿物含量较高的碎屑岩层位在一定构造背景及沉积环境下可以具备锂元素富集成矿的条件。     

扬子地块北缘新元古代望江山层状岩体矿物成分和铂族元素特征:对岩浆演化过程和构造环境的制约

望江山层状岩体位于扬子地块北缘新元古代汉南杂岩带中,岩体从底部到顶部由超镁铁质岩过渡为中性岩:底部主要由辉石岩和橄长岩组成;中部为辉长苏长岩和辉长岩;上部为辉长岩和闪长岩。研究以中部岩相带橄榄辉长苏长岩、辉长苏长岩和辉长岩为对象,通过主要矿物的主微量元素和全岩主微量元素的分析,查明望江山岩体来源于尖晶石二辉橄榄岩组成的大陆下岩石圈地幔,并且地幔源区受到了来自俯冲板片流体的交代,岩体中部带的母岩浆为拉斑玄武质岩浆。钛铁矿—磁铁矿矿物对成分计算表明,母岩浆在形成时具有较高氧逸度。通过单斜辉石压力计得到岩体的侵位深度约为12.9~18 km。对岩体母岩浆橄榄石分离结晶过程的模拟计算表明,中部带橄榄石为母岩浆经过~28%分离结晶的产物。此外,铂族元素（PGE）组成暗示岩体并未经历过大规模的硫化物熔离,可能与缺乏地壳物质混染有关。岩体中单斜辉石与岛弧环境堆晶岩中单斜辉石成分相似,不同于裂谷环境中堆晶单斜辉石的成分;同时,全岩Th/Yb和Nb/Yb比值也与岛弧玄武岩比值相似,因此矿物和全岩成分均说明望江山层状岩体应形成于岛弧环境。研究认为扬子北缘在新元古代长期的俯冲过程中,大洋板片断离导致软流圈上涌,提供热源使交代大陆下岩石圈地幔部分熔融形成具有岛弧特征的镁铁质岩浆,在局部伸展环境中上升侵位形成汉南杂岩带中镁铁—超镁铁质层状岩体。      

地球深部流体中的有机质与金刚石生长北大核心CSCD

金刚石代表了地球深部微量的碳存在,其成因对于理解行星演化的动力学机制、挥发分循环以及氧化还原状态演变等具有重要意义。在俯冲带环境,金刚石的形成和挥发分的循环密切相关。地球内部的碳通量主要受变质脱碳作用和碳酸盐溶解作用形成的相对氧化的水质流体的调节和控制。在深部C-H-O流体中,碳由随流体迁移到最终饱和形成金刚石的过程主要受碳在流体中溶解度的控制,而后者则受高温高压条件、pH值、氧化还原环境、溶质结构和岩石中缓冲矿物组合等多种因素的影响。     

山东蒙阴县西峪矿区深部与外围金刚石指示矿物——利用金刚石指示矿物预测金伯利岩的含矿性

金伯利岩中的石榴子石、铬铁矿和铬透辉石是寻找金刚石矿的重要指示矿物,根据这些指示矿物的含量可大致推断金刚石原生矿的存在及含矿性。石榴子石中G10组指示金伯利岩中金刚石的存在,其含量越高,岩体中金刚石品位相对较富。由西峪G10组含量小于常马G10组含量,可推断西峪金刚石品位小于常马金刚石品位,事实证明推断正确;S1、S2、S6组铬铁矿是与金刚石共生的铬铁矿,西峪矿区62粒S6组和1粒S7组铬铁矿与深源捕虏体橄榄岩有关,几乎全部来自金伯利岩,具有重要指示意义;Cr_2O_3≥1.2%的铬透辉石含量越多,金刚石品位越高。通过统计分析,地表铬透辉石中Cr_2O_3≥1.2%含量略大于岩管深部,西峪矿区深部矿体平均品位略低于地表矿体平均品位,说明可通过铬透辉石定性地推断金伯利岩的含矿性。结合CSAMT和钻探等地质工作,在西峪岩管群深部-205m以下找到金刚石原生矿,在外围通过槽探工程发现红旗15-1岩脉,并在选矿样中选获18颗金刚石,充分证明了根据金刚石指示矿物找矿方法定性预测金伯利岩含矿性的有效性和可行性。     

北京森林表土碳组分城郊梯度变化及其影响因素

快速的城市化进程深刻影响了城市森林土壤碳循环,重塑了城郊梯度上森林土壤碳空间分布特征。本文在北京市设置了4条城郊样带,测定了20个城市森林公园表土（表层0～10cm和亚表层10～20 cm）总碳及其不同碳组分含量,分析了各碳组分空间变化及其影响因素。结果表明,城郊样带森林表土总碳（表层21.0±1.6 g/kg;亚表层18.0±1.3 g/kg）以有机碳为主（表层占比64.6%±4.5%;亚表层占比54.9%±4.5%）,有机碳含量从市中心到郊区表现出先下降后增加的非线性变化,无机碳含量在此梯度上呈显著线性下降趋势。城市森林表土有机碳（表层13.8±1.5 g/kg;亚表层10.0±1.2 g/kg）以颗粒态有机碳为主（表层占比71.3%±2.4%;亚表层占比70.5%±2.8%）,颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳含量在城郊梯度上均表现出先下降后增加的非线性变化;颗粒态有机碳的占比在城区相对更小,而矿物结合态有机碳占比在城区相对更大。土壤质地、土壤p H和公园年龄是解释表土碳组分在城郊梯度上空间变异的重要因素,城郊气候梯度以及树木多样性对城市森林土壤碳组分空间变化的影响并不明显。上述研究...     

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

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。(NH₄)₂SO₄溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO₄^2-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(NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄)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),NH₄Cl浸出稀土...