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2023年 第37卷 第03期    刊出日期：2023-06-10

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第37卷第03期封面和目录

2023, 37(03):  0-0. 

摘要 ( 45 )   PDF (7331KB) ( 69 )  

相关文章 | 计量指标

岩石学与岩石地球化学

嫩江河漫滩沉积物碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

梁乾坤, 陈岳龙, 王善辉, 于洋, 杨帆

2023, 37(03):  529-546.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.036

摘要 ( 122 )   HTML ( 19)   PDF (6291KB) ( 98 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用LA-(MC)-ICP-MS技术,对嫩江河漫滩沉积物碎屑锆石进行了U-Pb定年和Hf同位素组成分析研究。结果显示,293颗碎屑锆石多为岩浆成因锆石,其U-Pb年龄主要分为4组:2300~1746 Ma、363~331 Ma、316~260 Ma和252~86 Ma。中生代碎屑锆石占到全部数量的80.9%,说明该时期源区岩浆活动强烈。嫩江流域不同时代地层的相对出露面积不同:侏罗系—白垩系约占72%,石炭系—二叠系约占13%,三叠系约占8%,前寒武系约占5%,寒武系—志留系约占1%。结合Lu-Hf同位素分析结果进一步分析嫩江流域大陆地壳的形成与演化历史。嫩江流域大陆地壳主要以新生地壳的产生为主,1200~400 Ma时期是嫩江流域地壳强烈增生阶段,构成了现今地壳的98.8%,可能与古亚洲洋的发展与关闭等过程有关;400~100 Ma时期嫩江流域发生了壳内再循环的岩浆作用。依据前人公式计算了嫩江河漫滩沉积物源区不同时期大陆地壳的重熔/增生比例。中生代锆石重熔比例较低,含有约70%的新生物质。该现象与蒙古—鄂霍次克洋和古太平洋俯冲引起地幔物质的部分熔融有关。

西藏冈底斯南木林地区晚三叠世中酸性岩浆作用及构造意义

韩飞, 宋元宝, 张伟, 李道凌, 黄永高, 李应栩, 贾小川, 杨学俊, 杨青松, 宋旭波, 卢柳

2023, 37(03):  547-561.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.011

摘要 ( 95 )   HTML ( 7)   PDF (9258KB) ( 82 )  

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拉萨地块新特提斯初期演化过程是构建特提斯时空格架的重要环节,受制于研究对象的匮乏,其认识尚待深入。为此,本研究选取中拉萨地块南木林甲措乡地区花岗闪长岩和石英闪长岩,进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩石地球化学分析,探讨岩石成因和源区,为新特提斯初期演化提供新的制约。分析结果表明,花岗闪长岩和石英闪长岩的锆石U-Pb年龄分别为(214.3±1.1) Ma和(206.1±1.3) Ma,代表晚三叠世两期次岩浆事件。岩浆岩里特曼指数(σ)介于1.79~4.71,具有钙碱性-碱性特征,Al₂O₃含量为15.01%~17.57%,A/CNK=0.76~1.12,显示出准铝质-过铝质的特征,此外花岗闪长岩具有高硅(SiO₂含量61.87%~73.72%,平均65.76%)、高钾(最高达4.25%)、较低的Mg^#(31~46,均值为41)特征。二者微量元素均表现为强烈富集Rb、U、K、Pb等大离子亲石元素(LILE)以及La、Ce等轻稀土元素,而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),表现出弧型岩浆岩的地球化学属性;Rb/Sr值(0.05~5.50,均值为2.54)指示壳源特征。(La/Yb)_N值较高,平均12.05,反映了轻重稀土元素分馏显著的特征,Eu负异常不明显(δEu=0.57~1.01,平均0.73)。综合研究表明,南木林地区中酸性岩体为壳幔混合成因的I型花岗岩,其形成过程可能为:新特提斯洋北向俯冲导致地幔楔发生部分熔融,岩浆底侵形成新生下地壳,随后幔源岩浆热烘烤导致新生下地壳重熔,岩浆上升侵位形成甲措乡中酸性岩体。本研究指示新特提斯洋北向俯冲作用在晚三叠世(≈214 Ma)之前已经发生,早于新近发现的晚三叠世Be-Rb±(Nb-Ta)稀有金属矿化时限。

南秦岭太白河地区石英二长闪长岩锆石U-Pb同位素年代学、地球化学及其地质意义

王瑞廷, 李青锋, 秦西社, 张斌, 王博闻, 冀月飞

2023, 37(03):  562-572.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.013

摘要 ( 101 )   HTML ( 19)   PDF (7090KB) ( 140 )  

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为查明南秦岭太白河地区中性岩体的形成时代、岩石成因、源区性质和构造背景,本研究选取该地区石英二长闪长岩进行了锆石U-Pb同位素年代学和全岩元素组成研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测试结果显示,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(216.8±2.2) Ma(MSWD=1.15,n=20),指示石英二长闪长岩形成时代为晚三叠世。岩石元素地球化学结果表现出K、Rb等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素相对富集,Nb、Ta、P、Ti相对亏损,呈现轻稀土元素强烈富集的右倾型稀土配分模式,具轻微的负Eu异常,为准铝质高钾钙碱性系列岩石。岩浆物质来源具有壳幔混合的特点。基于区域地质构造演化特征,认为太白河地区石英二长闪长岩可能形成于碰撞-后碰撞阶段,属与邻近的西坝岩体同源岩浆活动的产物。结合区域岩浆作用、构造活动与成矿作用的研究认识,以及本文对有关年龄的修正与总结,认为区内凤太矿集区成矿作用时代为晚三叠世。

西昆仑造山带东段中生代碰撞造山事件的记录:来自新疆温泉—胜利达坂一带三叠纪侵入岩年代学、地球化学的证据

鲁浩, 刘欢, 胡峰, 王海波, 王超, 孔祥超

2023, 37(03):  573-585.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.022

摘要 ( 264 )   HTML ( 7)   PDF (6485KB) ( 67 )  

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西昆仑造山带东段温泉—胜利达坂一带发育大量三叠纪侵入岩,岩性主要为中细粒二长花岗岩,为进一步丰富西昆仑造山带中生代地质构造演化史,对区内金、汞、锑等多金属的成矿时代提供年代学制约,对研究区内三叠纪阿塔木帕下序列花岗岩进行了详细的岩石学、岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,温泉—胜利达坂一带花岗岩形成时代为(203.3±1.4) Ma,为晚三叠世岩浆活动产物;岩石地球化学特征显示,区内花岗岩SiO₂含量为74.41%~76.78%,Na₂O为2.70%~3.81%,K₂O为3.93%~5.01%,铝饱和指数(A/CNK)为1.00~1.25,表明区内花岗岩属过铝质高钾钙碱性系列花岗岩;岩石稀土元素总量较低,且富集轻稀土元素,具负Eu异常(δEu=0.39),相对富集Rb、Th、U,亏损Ba、Nb、Sr、Ti等元素,显示岩石具有壳源花岗岩特征,为S型花岗岩。结合区域构造演化,区内三叠纪阿塔木帕下序列花岗岩形成于造山作用后造山阶段,为地壳变质碎屑岩俯冲到下地壳部分熔融后形成岩浆,上升侵位形成的后碰撞型花岗岩。

青海省海晏县团宝山一带变质岩年代学、地球化学及其地质意义

王向伟, 张保涛, 杨浩强, 韩进国

2023, 37(03):  586-598.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.149

摘要 ( 130 )   HTML ( 5)   PDF (7076KB) ( 60 )  

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团宝山位于青海省海晏县,处于南祁连东段,化隆岩群发育广泛。为加深对区内变质岩及其地质意义的认识,选取变质岩新鲜样品开展年代学和地球化学研究。样品LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(2047±30) Ma和(755±13) Ma,推断其成岩年龄为元古宙晚期。岩石SiO₂含量平均为62%,FeO含量平均为4.79%,Fe₂O₃含量平均为6.44%,MgO含量平均为3.46%,稀土元素总量平均为476×10^-6。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线表现为向右倾斜,重稀土配分曲线趋于平缓,具有弱铕亏损和轻稀土富集的特征;微量元素富集Th、U、Ce、Zr、Hf等高场强元素,亏损Ba、P、Ti等亲石元素。综合年代学和地球化学特征,经原岩恢复,认为区内变质岩原岩主要为长英质砂泥岩,原岩构造环境趋向于大陆岛弧,推断该套变质岩是Rodina超大陆裂解记录的组成部分。

新疆祁漫塔格花土沟地区中酸性侵入岩的年代学、地球化学特征及其地质意义

马德成, 席振, 高光明, 李欢

2023, 37(03):  599-612.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.041

摘要 ( 116 )   HTML ( 7)   PDF (7241KB) ( 109 )  

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东昆仑祁漫塔格志留纪到泥盆纪岩浆活动强烈,其形成与大洋岩石圈俯冲造山、碰撞-后碰撞造山活动有关。本文对东昆仑祁漫塔格花土沟地区花岗闪长岩开展锆石U-Pb年代学、全岩地球化学研究,探讨岩石成岩过程及构造背景。花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为(396.5±4.6) Ma,为早—中泥盆世岩浆活动产物。全岩SiO₂含量为63.01%~74.70%,显示高K₂O(1.53%~4.01%)、Na₂O(2.16%~3.80%)和Al₂O₃(12.95%~14.48%)特征,Mg^#为17.01~61.23,属钙碱性-高钾钙碱性系列岩石。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈中等倾斜的右倾平滑型曲线,具有负铕异常(δEu=0.48~0.72),微量元素蛛网图显示富集Rb、Th、La、Ce等大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb、Ta、Ba等高场强元素,属I型花岗岩。结合岩体成岩年龄、地球化学特征与区域构造演化,认为花岗闪长岩为造山带地壳物质特别是增生地壳物质的部分熔融,有幔源物质的混入,演化过程中经历了长石等矿物的结晶分离作用,形成于大陆碰撞造山末期向后碰撞转化阶段下的挤压向伸展过渡的构造环境。

大兴安岭北段阿里河镇早白垩世高分异花岗岩的确定及其地质意义

徐立明, 刘涛, 郑吉林

2023, 37(03):  613-626.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.053

摘要 ( 140 )   HTML ( 8)   PDF (7461KB) ( 48 )  

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大兴安岭广泛出露中生代花岗岩,本文选择大兴安岭北段阿里河镇岩体进行锆石U-Pb年代学和地球化学研究,通过对比大兴安岭北段、中南段和华南等地中生代花岗岩的地球化学特征,探讨岩石成因和产出的大地构造环境。2件花岗岩样品的锆石U-Pb定年结果分别是(134.6±1.5) Ma和(134.4±1.0) Ma,表明岩石的侵入时代应为早白垩世。阿里河镇岩体主要岩石组合为二长花岗岩-正长花岗岩-碱长花岗岩,暗色矿物含量普遍较低,发育晶洞构造。野外调查可见白岗岩和细晶岩出现,且在花岗岩体边部发育伟晶岩脉。该岩体在化学组成上具有高硅(73.63%~77.81%),富碱(Na₂O+K₂O=7.78%~8.97%),高分异指数DI(91.71~96.80)、过铝质(A/CNK=1.01~1.11)和贫钙、镁的特征,富集大离子亲石元素Rb、Th、U和K,亏损高场强元素Nb、Ta、P和Ti。其微量元素Zr/Hf比值与Zr含量呈正相关,Nb/Ta比值与Ta含量呈负相关,上述变化特征与华南高分异花岗岩类似。综合地质和地球化学特征认为阿里河镇岩体应为高分异I型花岗岩,其动力学背景可能为与蒙古—鄂霍次克洋闭合导致的后碰撞环境有关。

内蒙古北山地区中基性岩脉年代学和地球化学特征:对塔里木板块北缘构造演化的启示

薛仲凯, 范堡程, 黄豪擎, 唐卫东, 葛战林, 李朋伟, 胡建辉, 杨晓奇, 郭永超, 李空

2023, 37(03):  627-644.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.089

摘要 ( 95 )   HTML ( 15)   PDF (13710KB) ( 121 )  

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塔里木板块北缘额济纳旗老硐沟金矿床发育系列蚀变中基性岩脉,其形成时代与成因对制约金成矿作用及区域古亚洲洋的演化提供了研究窗口。本文在老硐沟金矿区Ⅱ矿段采集系列辉绿岩脉及与金成矿相关的蚀变闪长玢岩脉样品,进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年、Hf同位素组成和全岩元素分析。结果表明,辉绿岩脉和闪长玢岩脉侵位时代分别为(286.5±1.7) Ma和(243.2±1.1) Ma,即早二叠世和中三叠世,二者年龄先后顺序与野外观察的交切关系相符。根据金矿体穿插闪长玢岩脉的特征,限定金成矿时代略晚于243 Ma。辉绿岩脉锆石ε_Hf(t)为-3.67~0.97,全岩元素组成表现为准铝质钙碱性系列,反映岩浆源区既有新元古代新生地壳组分,又有中元古代古老地壳组分。蚀变闪长玢岩脉ε_Hf(t)=-0.07~-4.76,全岩元素组成是过铝质钾玄岩系列(富钾特征受到矿区钾化蚀变的影响),指示其岩浆主要源于中元古代的地壳物质熔融。综合塔里木地块北缘晚古生代至早中生代构造演化史,提出晚石炭世—早二叠世北山地区古洋盆消减,洋壳俯冲导致地幔楔部分熔融,岩浆上侵至浅部断裂冷却形成辉绿岩脉;早二叠世末期北山地区进入陆内演化阶段,中三叠世产生造山后伸展作用,导致中元古代的地壳物质发生减压熔融,岩浆沿地壳断裂上侵、就位形成闪长玢岩脉。

矿床学与地球化学探矿学

新疆北部喇嘛苏铜矿床成矿时代与构造背景:来自石榴子石原位LA-ICP-MS U-Pb测年的证据

王晓彤, 刘军, 杨艳, 何军成

2023, 37(03):  645-661.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.003

摘要 ( 142 )   HTML ( 6)   PDF (10155KB) ( 75 )  

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石榴子石是矽卡岩型矿床中最常见的蚀变矿物,石榴子石U-Pb定年技术的发展应用为准确限定矽卡岩成矿作用时代提供了新手段。我国西天山地区发育大量矽卡岩型铜矿床,由于缺乏精确的成矿年代学数据,制约了矿床成因和成矿动力学背景认识的深入。为了精确厘定西天山地区矽卡岩型铜矿化时代,本文选取代表性的喇嘛苏大型铜矿床矽卡岩带中石榴子石为研究对象,利用电子探针和LA-ICP-MS原位U-Pb定年技术开展了矿物成分和年代学分析。根据喇嘛苏矿床石榴子石的岩相学特征,将其分为红棕色石榴子石、浅棕色石榴子石和黄绿色石榴子石三类。电子探针分析显示,三类石榴子石的端元组分均主要为钙铁榴石(56.96%~85.09%),其次为钙铝榴石(14.33%~43.85%),属于钙铁榴石-钙铝榴石系列。U-Pb定年获得3件石榴子石的加权平均年龄介于(389.1±2.0)~(387.0±2.3)Ma之间,表明成矿时间为中泥盆世。结合区域构造演化史,喇嘛苏矽卡岩型铜矿床形成于北天山洋壳的俯冲环境。

等距对数比变换及混合分布在区域化探数据分析中的应用

李柱, 张德会, 杨帆, 刘向冲

2023, 37(03):  662-673.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.009

摘要 ( 120 )   HTML ( 10)   PDF (12589KB) ( 137 )  

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区域化探数据是典型的成分数据,等距对数比变换(ILR)可以有效构建化探数据的标准正交基,消除其闭合效应,解释数据的组成性质,但是解释ILR转换的变量仍然很困难。为使ILR转换更容易理解,本研究利用地质知识和数据驱动的方法构建可解释的ILR转换变量,并将该方法应用于从大兴安岭中南段水系沉积物地球化学数据中提取地质信息。基于地质知识和层次聚类分析,构建了Sn、W、Cr和Ni元素浓度之间的顺序二元划分(SBP),并经ILR转换后表示为变量b1、b2和b3。此外,还采用了由最小信息长度准则(MML)改进的期望最大化(EM)算法,研究上述变量的混合分布。ILR转换的变量具有镁铁质岩浆作用、Sn-W热液成矿和后期地质作用的信息,服从双正态分布或三正态分布。其中b1、b2和b3的高平均值分组对应于锡钨成矿的异常,综合圈定4个锡钨找矿潜力较高的预测区。本研究表明,ILR转换和MML-EM算法在从区域化探数据中提取地质信息和圈定异常方面是一种很有前途的方法。

黑龙江多宝山地区永新金矿床构造叠加晕特征及深部找矿预测

李成禄, 符安宗, 徐文喜, 袁茂文, 刘宝山, 杨文鹏, 赵瑞君, 赵忠海

2023, 37(03):  674-689.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.012

摘要 ( 187 )   HTML ( 7)   PDF (8511KB) ( 114 )  

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永新金矿床是近年来多宝山矿集区外围取得的重大找矿成果之一,是嫩江—黑河地区首次发现的与构造混杂岩带有关的中大型浅成低温热液型金矿床。金矿体延长400余米,深部延伸近1600 m,倾角20°~30°,严格受构造控制。目前深部勘查显示矿体明显变薄,品位变低,为进一步明确深部成矿潜力,本次对矿区不同勘探线构造叠加晕样品进行了元素地球化学研究,以期指导下一步勘查方向。地球化学分析结果统计表明,永新金矿床元素组合为Au、Ag、Pb、Mo、W、Bi、Mn、Te,其中Au 是形成金矿体的最直接、最重要的指示元素,Ag、Te是重要伴生指示元素。综合各指示元素异常特征,揭示永新金矿单一次成矿的轴向分带序列为:Sb、As、Hg(前缘晕特征指示元素)→Ag、Au、Te、Pb、Zn、Cu(近矿晕特征指示元素)→(Bi)、Mo、Mn、Co(尾晕特征指示元素)。矿体轴向特征分析显示,矿体尾部出现尾晕与前缘晕共存特征。依据构造叠加晕预测标志和地质标志在永新金矿床金矿体水平投影图上提出了1个深部盲矿预测靶位和1个有利成矿部位,其中靶位处于205线—225线之间,有利成矿部位位于235线—245线之间,均表现为矿体中、下部出现前、尾晕共存,并且前缘元素及近矿元素异常明显强于尾晕元素异常,指示矿体向下延伸很深,深部值得继续进行勘查工作。

青海省那陵格勒河中游地区水系沉积物地球化学特征及找矿远景

张伟, 安茂国, 王志鹏, 杨启, 陈怀鑫, 马晓峰, 支成龙, 邢其涛, 裴长世, 王娜, 刘铭

2023, 37(03):  690-707.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.042

摘要 ( 96 )   HTML ( 11)   PDF (6460KB) ( 111 )  

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青海省那陵格勒河中游地区位于秦—祁—昆成矿域东昆仑成矿省祁漫塔格—都兰华力西期铁、钴、铜、铅、锌、锡、硅灰石(锑、铋)成矿带,该区及其周边已发现金属矿床(点)几十处,具有良好的金、铁、铅、锌、铜、镍矿找矿前景。本研究基于对该区水系沉积物样品新测试获取的20种元素,统计分析元素分布与特征参数,由此总结富集离散规律、元素组合特征及其与成矿地质条件的关系。研究结果显示:白沙河(岩)组中Pb、Bi、Zn明显富集,成矿指数较高,滩间山群中显著富集Cu、Cr、Ni、Co、V,印支期中酸性高温岩浆活动可以为地层中Cu、Pb、Zn等金属元素的活化提供充足的热动力。地层与印支期中酸性岩浆接触交代形成的矽卡岩带,可作为寻找矽卡岩型Cu、Pb、Zn多金属矿床的有利部位。结合成矿地质条件和地球化学特征,总计圈定了39处地球化学综合异常,并划分出5处找矿远景区,其中野马泉—牛苦头—黑山铜、金、锑与克提哈尔—红卫山铜、钴、镍、钒多金属成矿远景区可作为区内重点的铜多金属成矿远景带,具有较大的成矿潜力。本研究为区域多种有色金属矿产靶区优选、资源潜力评价和下一步地质找矿工作提供了参考。

喀喇昆仑麦拉山地区水系沉积物地球化学特征与找矿预测

梁东, 华北, 赵德怀, 吴浩, 万生楠, 谭朝欣, 赵晓健, 杨志鹏

2023, 37(03):  708-721.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.019

摘要 ( 81 )   HTML ( 8)   PDF (14321KB) ( 94 )  

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喀喇昆仑麦拉山地区成矿条件优越,然而基础地质研究程度不足制约了该区地质找矿取得新突破。本次研究从喀喇昆仑麦拉山地区水系沉积物地球化学特征入手,并与区内元素背景分布特征进行对比分析元素离散分布表明Mo、Pb、Sb、As、Cu、Zn具有富集程度高、分布极不均匀的特征。元素在各地质体分布特征表明神仙湾组上段、龙山组、铁龙滩组地层中铅锌等元素富集,有利于铅锌等矿产的形成。元素共生组合规律表明:Bi、Zn、Pb、Sb、As元素组合指示热液硫化物活动,Cu、Mo、Ag元素组合指示铜多金属矿化异常,Au(W、Mg)元素组合指示金矿化异常,共圈定地球化学综合异常29处。结合区域地质矿产信息和异常查证成果,划分了2个Ⅰ级成矿远景区、4个Ⅱ级成矿远景区和1个Ⅲ级成矿远景区,圈出3个A类找矿靶区,6个B类找矿靶区,4个C类找矿靶区。新发现铅锌矿点4处、铜多金属矿点4处。以Cu、Pb、Zn、Ag为主成矿元素的综合异常与中侏罗统龙山组和上白垩统铁龙滩组对应较好,是寻找层控热液型铜铅锌矿床的有利层位;以 Pb、Zn为主成矿元素的综合异常与中—下二叠统神仙湾组对应较好,是寻找低温热液型铅锌矿床的有利地段。

实验、应用与环境地球化学

束斑直径和能量密度对锆石U-Pb定年准确度的影响研究

胡子奇, 张德贤, 刘磊

2023, 37(03):  722-732.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.040

摘要 ( 109 )   HTML ( 2)   PDF (4858KB) ( 67 )  

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激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是锆石U-Pb定年常用的方法之一。应用LA-ICP-MS 进行锆石U-Pb定年的过程中,束斑直径的大小和能量密度的高低是影响定年准确度的两个关键因素。本文开展了应用LA-ICP-MS在不同束斑直径和能量密度条件下对锆石标样91500和GJ-1 U-Pb定年结果准确度的对比研究,旨在优化LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年的方法,提高分析准确度,也为其他实验室开展类似的研究工作提供一定的借鉴。实验结果表明:在剥蚀频率、扫描速度、载气流速保持不变的前提下,当能量密度固定,随着剥蚀束斑直径从25 μm增大至65 μm的过程中,锆石91500和GJ-1在互为标样和盲样的条件下实测年龄结果与推荐值之间的相对误差(RE)不断减小(RE分别为0.61%、0.41%、0.13%和0.08%),即增加束斑直径降低了相对误差,提高了定年准确度。而当束斑直径固定时,能量密度≤3.5 J/cm²时,随着能量密度不断增大,实测年龄结果与推荐值之间的相对误差逐渐减小(RE分别为8.69%、3.48%、3.95%、4.16%和0.41%),定年准确度逐渐增加;但是当能量密度大于3.5 J/cm²时,能量密度增大导致剥蚀速率显著增大,在深度方向上的分馏效应明显增加,对比3.5 J/cm²条件下,此时的实测年龄结果与推荐值之间的相对误差增大(RE分别为2.40%和0.83%),定年准确度降低。因此,在实际测试中,考虑到样品大小和尽可能少地对样品进行破坏,合理的能量密度和束斑大小可以有效提高定年的准确度。

莱阳凹陷莱阳群黑色页岩氧化还原敏感微量元素特征与有机质富集的控制因素

王续学, 张祥玉, 李守军, 张家豪, 张振宇

2023, 37(03):  733-744.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.153

摘要 ( 178 )   HTML ( 2)   PDF (7945KB) ( 79 )  

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咸化湖盆泥岩和页岩的地球化学特征对咸化烃源岩的形成条件和沉积环境具有重要指示意义。对山东莱阳凹陷下白垩统莱阳群泥岩和页岩的氧化还原敏感微量元素(RSE,包括Mo、Cr、Zn、Cu、Ni、Co、V、As、U和Th)和总有机碳(TOC)进行分析,旨在恢复研究区氧化还原环境和探讨盐湖有机质富集的控制因素。研究结果显示,瓦屋夼组和止凤庄组泥岩的TOC含量较低,RSE没有明显富集,RSE及其比值(U/Th、Cu/Zn、V/Cr和Ni/Co)反映该沉积时期为氧化环境;水南组黑色泥页岩的TOC含量骤增,RSE显著富集,反映该沉积时期为弱还原环境;龙旺庄组和曲格庄组TOC含量迅速减小,RSE含量较低,反映该沉积时期为富氧环境。水南组黑色页岩有机质的富集与古气候、古生产力、古盐度和氧化还原条件等综合因素有关,其中古气候是导致古生产力、古盐度和氧化还原条件等因素变化的主控因素。

甘肃白银东大沟地区土壤镉地球化学特征及生态风险评价

韩宝华, 段星星, 何峻岭, 阿地来·赛提尼亚孜, 王翠翠, 董越

2023, 37(03):  745-757.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.025

摘要 ( 110 )   HTML ( 4)   PDF (2147KB) ( 95 )  

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甘肃白银是中国重要的有色金属基地,历史上不科学不合理的矿产资源开发和农业生产活动,造成白银市及其周边部分地区重金属严重超标。重金属生物有效性控制因素和生态风险预测,一直是元素生物地球化学行为研究非常关注的问题。本文调查研究了白银东大沟灌区及其周边根系土与玉米籽实污染情况,分析东大沟灌区农业集中区土壤2007年与2018年关键指标变化情况,并综合评价玉米种植区生态风险。研究区土壤中局部地段Cd含量超标,平均值17.48 mg/kg,最高值达到51.1 mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为碳酸盐态>离子交换态>铁锰氧化态>腐殖酸态>强有机态>残渣态≫水溶态,高pH值碱性土壤和低镉积累的耐镉型玉米品种等因素限制了土壤中Cd的生物有效性,玉米籽实超标率仅为8.8%。东大沟灌区玉米地集中种植区内存在一定的Cd污染,但已得到有效控制,制约Cd生物有效性的pH值、Corg和CaO含量一半以上点位呈现升高趋势,可确保现在和未来一段时间内仍将继续保持低风险。为更好地做好东大沟灌区内Cd含量超标区管控,建议继续选择低镉积累的耐镉型玉米品种种植,同时成熟期收获籽粒作为动物饲料或发展玉米种子资源产业,其他部位尤其是根部可作为修复部分进行回收处理,实现“边生产、边修复”的目的。

玉米根际土壤细菌群落对不同程度镉污染的响应: 以甘肃省白银市四龙镇地区为例

胡永浩, 段星星, 夏昭德, 韩宝华

2023, 37(03):  758-766.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.029

摘要 ( 89 )   HTML ( 3)   PDF (3781KB) ( 29 )  

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为了研究玉米根际土壤细菌群落对土壤Cd污染的响应,本研究基于Illumina MiSeq高通量测序平台,对取自甘肃省白银市四龙镇地区的4组不同Cd污染程度的土壤样品进行16S rDNA扩增子测序分析。结果显示:4组不同Cd污染程度的玉米根际土壤细菌样品的Chao1指数和Shannon指数差异性不明显(p>0.05),表明Cd污染对土壤细菌多样性的影响不显著。4组样品的细菌丰富度相似,优势类群大致相同。4组样品的优势门均为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和浮霉菌门(Planctomycetes),优势菌属为Ohtaekwangia、GP4、GP6、硝化螺旋菌属(Nitrospira)和芽单胞菌属(Gemmatimonas)等。Ohtaekwangia和芽单胞菌属的细菌抗逆性较强,随着环境中Cd含量的增加,其细菌相对丰度增加,而GP4和GP6的细菌抗逆性较差,其相对丰度会随土壤Cd含量的降低而降低。Cd污染会引起土壤中细菌的多样性变化,但细菌多样性与土壤中Cd含量并非简单的线性关系。土壤细菌多样性随着环境中Cd含量的增加,总体上呈先升高后降低的趋势,中等污染程度的土壤样品的细菌多样性指数最高。

锶在土壤-作物中迁移富集机制及作物富锶标准探讨:以河南固始史河一带为例

王东晓, 袁德志

2023, 37(03):  767-777.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.024

摘要 ( 225 )   HTML ( 4)   PDF (4917KB) ( 125 )  

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通过系统采集和分析河南固始史河一带土壤、作物样品,进行土地质量地球化学评价,查明了区域土壤锶地球化学特征、影响因素,以及锶在土壤、作物中迁移富集机制,确定了土壤锶形态含量表现为残渣态 >强有机结合态>离子交换态>铁锰氧化态>腐殖酸结合态>碳酸盐结合态>水溶态,其中残渣态和强有机结合态锶累计占98%,Sr主要以难溶态稳定形式赋存在土壤中。在弱酸性环境下,难溶含锶矿物SrSO₄、SrCO₃通过水化作用和水解作用形成易溶于水的锶岩Sr(HCO₃)₂、SrCl₂,并被植物吸收利用,形成锶在土壤-作物中的迁移。对比国内外相关作物Sr含量,提出了花生、小麦、玉米、水稻等作物富锶标准,即:水稻中的富锶下限值为0.65 mg/kg,花生、小麦、玉米的富锶下限值为1.08 mg/kg。依据此Sr含量标准,研究区内小麦、花生籽粒富锶,水稻部分富锶。本研究成果为固始史河流域富锶土地资源开发、发展富锶农产品提供了新的参考依据。

京津冀地区永清县土壤重金属地球化学特征及绿色食品产地的土壤质量评价

胡庆海, 王学求, 韩志轩, 成晓梦, 吴慧, 田密, 刘福田, 孙彬彬, 陈卫明, 杜雪苗, 刘彬, 崔邢涛

2023, 37(03):  778-789.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.015

摘要 ( 127 )   HTML ( 5)   PDF (6586KB) ( 103 )  

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为保障京津冀地区食品安全,以河北省廊坊市永清县作为研究区,采集全县域412件表层土壤和410件深层土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8种重金属元素含量,采用富集因子法和潜在生态风险法对重金属污染程度及生态风险进行评价。结果表明,永清地区表层(深层)土壤中8种重金属的平均含量分别为As 9.44 mg/kg(8.93 mg/kg)、Cd 0.16 mg/kg(0.10 mg/kg)、Cr 64.4 mg/kg(62.3 mg/kg)、Cu 24.6 mg/kg(20.7 mg/kg)、Hg 0.41 mg/kg(0.20 mg/kg)、Ni 27.7 mg/kg(27.7 mg/kg)、Pb 20.7 mg/kg(18.2 mg/kg)和Zn 72.8 mg/kg(57.5 mg/kg),重金属元素含量空间分布上整体呈现“西南高,东北低”的特征。富集因子(EF)评价结果显示8种重金属大体分为三类:(1)Hg(2.18),受到较强的人为活动影响;(2)Pb(1.14)、Cu(1.22)、Zn(1.29)和Cd(1.63),由自然地质背景和人为活动共同作用控制;(3)Ni(1.01)、Cr(1.05)和As(1.09),主要受控于自然地质背景。环境质量评价结果显示,研究区土壤以可安全利用为主,风险区面积仅为1.1 km²,占调查总面积的0.14%。永清地区符合《绿色食品产地环境质量》评价标准的土壤总面积为756.62 km²,占调查总面积的99.43%,水浇地、旱地、果园符合该标准的面积占各自土地类别总面积的98.94%、99.29%和99.59%。生态风险方面,研究区旱地、水浇地、果园农业用地土壤综合潜在生态风险指数以低等风险为主,分别占比95.63%、77.37%和98.35%,仅旱地(0.13 km²)和水浇地(0.03 km²)存在少许高等生态风险区域,值得进一步关注并开展生态效应评价。综合以上结果,虽然永清地区部分区域重金属元素受到人为活动影响,但大部分地区生态风险较低,本文推荐既满足《绿色食品产地环境质量》评价标准,又属于综合潜在生态风险低等区域,作为最适宜大规模发展的绿色食品种植区域的总面积为669.12 km²,占调查总面积的87.93%。研究成果为永清县域绿色农产品的生产种植和规划管理提供科学依据。

新疆戈壁荒漠区典型露天煤矿土壤重金属来源解析及空间分布

杜古尔·卫卫, 石海涛, 邢浩, 娄雪聪, 胡宏利, 布龙巴特

2023, 37(03):  790-800.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.041

摘要 ( 191 )   HTML ( 4)   PDF (6091KB) ( 87 )  

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查明戈壁荒漠区典型露天煤矿土壤重金属来源及其空间分布特征是准确判断和制定土壤污染治理方案的前提,然而系统的研究工作依然薄弱。本文以新疆戈壁荒漠区典型煤矿周边土壤为研究对象,系统的布设和采集了266件土壤样品,测试分析了As、Cd、Co、Cu、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn共9种元素含量及土壤pH值。通过利用描述性统计分析、相关性分析、聚类分析以及主成分分析等多元地学统计分析方法分析研究了土壤重金属含量特征并初步识别了土壤重金属来源,使用绝对主成分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)和反距离加权法定量分析各污染源贡献率和重金属元素空间分布特征。结果表明:(1)研究区土壤pH平均值为8.31,9种元素含量低于土壤环境质量农业用地、建设用地筛选值,同时也低于新疆土壤重金属背景值;从各功能分区来看,仅废污水排放区As、Cd、Cu、Ni和Pb元素含量高于新疆背景值;(2)Cr、Ni、Zn、Co、Cu、As、Cd元素两两之间具有中等以上相关性,Cd与Pb具有中等程度相关性,Hg与其他8种元素相关性较弱;(3)聚类分析结果将研究区土壤重金属分为Cr-Ni-Zn-Co-Cu-As、Cd-Pb和Hg三类;(4)源解析结果表明研究区土壤重金属主要来源为成土母质源(50.902%)、废污水与煤尘源(31.507%)。

云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化的地球化学基因

张改侠, 孙金佳杰, 龚庆杰, 江彪, 严桃桃

2023, 37(03):  801-812.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.087

摘要 ( 234 )   HTML ( 6)   PDF (2408KB) ( 56 )  

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地球化学基因是近年来提出的地球化学成分分类与物质来源示踪的新技术。目前研究主要集中在基因稳定性检验和地质样品溯源等方面,大多涉及岩浆岩的风化过程,尚未运用到碳酸盐岩的风化过程。本文选取云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化剖面为研究对象,调查白云岩在风化过程中地球化学基因的变化特征。结果发现,白云岩风化在成土阶段主要表现为白云石的淋失,在土壤演化阶段CaO、Na₂O含量已淋失殆尽,其他元素因性质不同而呈现出不同的风化行为。化学风化指标CIA和WIG均可定量表征剖面中样品的风化程度,但CIA有可能反映的是白云岩源沉积物的风化程度,WIG则可以较好地表征白云岩的风化程度。基于稀土元素基因、岩性基因和矿化基因分析认为上芒岗金矿区风化剖面的母岩白云岩成分是相对均匀的,属于类中性成分且具金矿化异常特征,其稀土元素基因与上陆壳类似。依据矿化基因划分的矿化异常样品本身并不一定含矿,但具有成矿潜力。金矿化基因的矿化相似度R_矿可以作为母岩是否可形成风化壳型金矿床的判据,这为成矿物质来源研究提供了新的思路和手段。

松嫩平原黑土区西北部阿荣旗地下黑土稀土元素特征及环境指示

杜贯新, 闫百泉, 孙雨, 钱程, 秦涛, 臧延庆

2023, 37(03):  813-820.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.098

摘要 ( 159 )   HTML ( 3)   PDF (1659KB) ( 39 )  

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东北黑土的形成长期备受学者们的关注,然而人类活动不同程度影响着表层黑土的自然特征。地下黑土能较为真实地反映客观属性,但其研究仍然匮乏,由此本文选择松嫩平原黑土区阿荣旗钻孔内的地下黑土为研究对象,进行稀土元素地球化学测试,采用地质统计学分析地下黑土层ΣREE、HREE、LREE的分布特征,结合Ce异常、Eu异常、 (La/Yb)_N、(La/Sm)_N、(Gd/Yb)_N、Al₂O₃ /TiO₂图解、Ce_anom讨论了黑土的物源特征与环境记录。结果显示,阿荣旗地下黑土ΣREE含量较高,平均值为141.45×10^-6。球粒陨石标准化曲线表现为向右倾斜,轻稀土富集,δEu微弱负异常,δCe明显负异常。 (La/Yb)_N平均值7.58,(La/Sm)_N平均值为1.14,(Gd/Yb)_N平均值为3.54,表明地下黑土重、轻稀土元素分异程度大,轻稀土元素相比重稀土元素分馏作用更为显著;稀土元素配分曲线指示多个物源特征,δEu与Al₂O₃ /TiO₂图解共同指示地下黑土的源岩为下白垩统中-酸性火山岩;Ce_anom>-0.1(平均值3.9)指示其形成于还原环境。

旅游地学

克什克腾世界地质公园晚第四纪黄土沉积特征及其古气候意义

刘晓鸿

2023, 37(03):  821-833.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.071

摘要 ( 214 )   HTML ( 17)   PDF (12425KB) ( 164 )  

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黄土中蕴涵着多种古气候指标,对不同地区黄土地层中的粒度和磁化率进行测定和分析,有利于进行古气候旋回的划分和全球气候变化对比。本研究选取克什克腾世界地质公园三义乡全新世黄土剖面和土城子晚更新世黄土剖面为研究对象,对代表性黄土样品进行¹⁴C和光释光(OSL)测年以及粒度及磁化率分析,以重建研究区晚第四纪以来的古气候环境变化过程。三义乡剖面的¹⁴C测年结果为2.32 ka、9.05 ka、9.94 ka、11.27 ka,土城子剖面的光释光测年结果为21.5 ka、23.5 ka、43.9 ka、53.4 ka。分析结果显示,三义乡和土城子剖面均属于晚第四纪,后者老于前者,形成一个较为连续和完整序列的黄土剖面;黄土-古土壤沉积以粉砂(16~63 μm)为主,含量占61.45%~62.4%,其次为砂粒(>63 μm)和黏粒(<4 μm);冰期表现为较粗的粒度和较低的磁化率值,而间冰期或间冰阶磁化率值明显增高,粒度则明显变细。三义乡和土城子剖面的粒度及磁化率记录了冷-暖、干-湿的气候旋回和至少4次夏季风强化事件,其发生时限分别为60~55 ka B.P.、34~25.6 ka B.P.、11.5~10 ka B.P.、8.6~2.2 ka B.P.。该特征与黄土高原洛川剖面的结果基本相似,反映两地的古环境演化在冰期-间冰期时间尺度上均受控于东亚季风的强弱变化。本研究为季风边缘区晚更新世以来古气候重建提供了新材料和参考数据。

克什克腾世界地质公园达里诺尔园区重要地质遗迹特征及其对湖泊演化的指示

张向格, 张绪教, 王一凡, 刘晓鸿, 田楠, 王聆月, 何泽新, 阿如罕, 塔娜

2023, 37(03):  834-844.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.076

摘要 ( 82 )   HTML ( 26)   PDF (13531KB) ( 105 )  

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湖岸地貌不仅可以与湖相沉积物共同指示湖泊演化过程,同时还是具有较高观赏价值的地貌景观,因此成为重要的地质遗迹。内蒙古克什克腾世界地质公园达里诺尔园区保存了大量的地质遗迹,对湖泊演化及气候变化具有很好的指示意义。本研究从地貌角度出发,对达里诺尔园区代表古湖面的湖蚀穴、湖蚀凹槽、湖蚀柱和湖蚀崖等湖蚀地貌,湖岸堤和湖成阶地等湖积地貌,以及河流地貌和冰缘地貌进行详细的野外地质调查,通过剖面实测并与湖岸沉积物和湖心钻孔岩心进行对比,判断达里湖全新世以来湖水面的变化,进而重建湖泊的演化过程。湖蚀地貌表明,达里湖曾存在4期明显的高湖面,海拔高度分别为1303 m、1296 m、1288 m和1277 m;而在1280 m以下主要发育湖成阶地和湖岸堤等湖积地貌。被称为世界最窄河流耗来河的不断发育代表了湖水位不断下降的过程,古冰楔及其上覆的硅藻土的发育指示了一次湖退和一次湖进事件。该研究对季风边缘区湖泊演化历史的重建可提供参考。