现代地质

第39卷第02期封面和目录

2025, 39(02): 0-0.

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中国东部大地幔楔氧化的证据和机理

李欣懿, 董栩含, 黄慧, 邓阳凡, 王水炯

2025, 39(02): 239-247. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.026

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中国东部是大地幔楔概念的提出和命名地,也是研究最为深入的区域。大地幔楔构造背景下的挥发份循环对深部地幔的氧化还原状态具有重要影响。本文回顾了前人对中国东部新生代玄武岩以及携带的地幔包体的地球化学研究,通过金属同位素、橄榄石V的氧逸度计、全岩Fe³⁺/∑Fe表明新生代玄武岩高度氧化,其氧逸度显著高于以橄榄岩包体为代表的大地幔楔岩石圈地幔。据此,提出中国东部大地幔楔经历过一次或多次氧化事件,其氧化机制和深部碳循环密切相关。西太平洋板块俯冲携带的大量再循环碳酸盐在深部地幔发生铁-碳氧化还原反应,形成的金刚石堆积在地幔过渡带使得相应的熔体具有高的Fe³⁺/∑Fe,形成高度氧化地幔端元(HOME),这一端元可能是深部贵金属与硫化物运移的重要介质。

FIB-TEM解析微生物铀矿化:以松辽盆地海力锦砂岩型铀矿为例

金伟国, 尹烁, 王庆飞, 潘家永

2025, 39(02): 248-262. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.133

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针对砂岩型铀矿中微生物与矿物互作机制证据链薄弱的关键科学问题,本研究以松辽盆地海力锦矿床姚家组下段含铀独居石为研究对象,通过微区矿物学分析揭示其溶蚀过程与铀活化机理。基于钻孔岩心系统取样,采用FIB-TEM联用技术首次在独居石溶蚀界面识别出氢铀云母与沥青铀矿纳米矿物组合,结合电子探针原位分析发现溶蚀相独居石平均损失75%初始铀。研究揭示:(1)石英包裹效应导致独居石选择性溶蚀特征,开放体系下溶蚀强度提升3~4个数量级;(2)溶蚀界面纳米矿物相的定向分布指示微生物代谢产生的有机酸主导磷铀耦合释放过程;(3)建立的生物膜催化动力学模型显示,微生物介导的界面反应使铀活化至沉淀。该研究不仅为微生物与纳米矿物间协同成矿机制提供了关键的显微尺度证据,而且对于促进铀矿地质学研究向更精细的微观领域深入拓展具有重要的意义。

藏南古堆地区锑多金属矿床成矿流体热力学与地球化学特征及其成矿启示

娄元林, 成明, 陈武, 唐侥, 曾昊, 陈坤, 袁永盛, 杨桃

2025, 39(02): 263-266. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.115

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藏南古堆地区地处特提斯—喜马拉雅构造域一级构造单元之喜马拉雅片的中段,北涉雅鲁藏布江板块结合带,该区新发现系列锑多金属矿床。目前关于这些矿床的科学研究薄弱,制约对矿床成因和区域成矿规律的深入认识。本文选择该区代表性的恰嘎、那穷和卓木日矿床为研究对象,在详细查明矿床地质特征的基础上,对成矿流体展开系统研究,探讨其成分、温度、盐度、压力等物理化学条件,限定成矿流体类型,并估算成矿深度。结果表明,该区以锑为主的矿床的流体包裹体类型主要为富液相包裹体,铅锌为主的,可见有三相包裹体;主成矿温度上辉锑矿成矿温度(180~208 ℃)略低于铅锌矿成矿温度(203~230 ℃),NaCl_eq盐度为3.0%~9.9%;成矿流体的气体成分以CO₂为主,并含有部分N₂、CH₄、H₂O,属中低温低盐度NaCl-H₂O热液体系;成矿压力为33~71 MPa,成矿深度为1.2~2.6 km,形成于浅成成矿环境;成矿流体的δD_V-SMOW为-64.6‰~-70.2‰和-135.2‰~-129.4‰,δ

O H 2 O

为2.9‰~5.2‰和6.6‰~9.9‰,H、O同位素表明成矿流体具有多源性,以建造水为主,也有浅部流体的混入。综合分析认为藏南古堆地区锑多金属矿床为以建造水为主的浅成中低温热液矿床,且现锑矿的深部可能存在Au-Sb、Pb-Zn-Sb矿。

南岭东段上窑铀矿床花岗斑岩脉岩石成因及构造意义

赖静, 刘文泉, 钟福军

2025, 39(02): 277-293. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.062

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为进一步揭示华南中生代的地球动力学背景及其构造演化过程,本文对南岭东段上窖铀矿床花岗斑岩的锆石U-Pb年代学、Hf同位素和地球化学特征开展研究。结果显示,岩浆锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(190.6±2.2) Ma和(190.6±1.3) Ma,表明花岗斑岩侵位于早侏罗世。岩石具有高硅(68.97%~69.56%),富碱(N₂O+K₂O为9.12%~9.28%),贫钙(0.50%~1.22%)、镁(0.09%~0.11%)和低磷(0.05%)的特征,属高钾钙碱性(里特曼指数σ为3.16~3.27)、准铝质-弱过铝质(A/CNK为0.98~1.09)系列。大离子亲石元素Rb、Th和U相对富集,高场强元素Zr、Hf、Nb、Ta、Ti相对亏损;富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,呈负Eu异常。岩石地球化学特征综合指示上窑铀矿床的花岗斑岩为A型花岗岩。锆石ε_Hf(t)值为+5.39~+9.07,平均+6.91,对应的地壳模式年龄(T_DM2)为887~652 Ma,指示其主要物源为新元古代的新生镁铁质地壳。花岗斑岩形成于古太平洋俯冲构造背景下局部板内伸展构造环境,龙源坝岩体是古特提斯和古太平洋两大构造域的转换的地质体的证据展示。结合区域岩浆岩年代学特征和华南构造背景,认为古特提斯和古太平洋两大构造域的转换可能开始于190 Ma之前。

豫西中元古界龙家园组一段硅质岩成因及环境响应

李倩倩, 郑德顺, 孙风波, 王昕

2025, 39(02): 294-311. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.075

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不同地质历史时期硅质岩发育成因复杂,其硅质来源受到微生物、陆源碎屑、海水条件、火山热液等多种因素影响,硅质岩对构造演化阶段沉积环境具有重要的指示意义。前寒武纪海洋中溶解二氧化硅浓度较高,但所涉及的二氧化硅来源和硅质沉积物的形成过程,以往研究对华北克拉通南缘硅质岩认识较少。豫西中元古界官道口群龙家园组一段硅质岩类型多样,发育连续。本文基于其岩石学特征,结合主微量元素分析,对龙一段硅质岩的硅质来源、形成过程及其机制等进行研究。结果表明:龙一段硅质岩在剖面上均匀分布,按形态可分为纹层-条带状、变形层状、结核-团块状和菊花状。地球化学组分中Al/(Al+Fe+Mn) 值判别图解及Ce/Ce^*、Eu/Eu^*值综合分析硅质组分具有热液与海洋溶解硅的两种来源。硅质岩经历了沉积期、早成岩期和成岩期三个阶段形成过程:在沉积期阶段,海水中的硅质组分主要以硅质胶体形式沉积;在早成岩期阶段,尚未固结的硅质沉积物在重力作用下聚集于低洼地带,并在风暴等外力作用下形成一些风暴成因硅质岩;在成岩期阶段,硅质沉积物受到成岩压实作用逐渐固结,地形平缓处形成层状硅质岩,在低洼处形成团块状硅质岩。龙家园组一段硅质岩记录了中元古代华北克拉通南缘的沉积环境特征,指示该时期豫西地区处于相对开放的浅海环境,沉积环境稳定,有利于硅质的富集与保存。

塔里木盆地塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层成岩流体性质及分布

韩慧萍, 马嘉, 张怡, 潘莹露

2025, 39(02): 312-326. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.067

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塔中地区奥陶系碳酸盐岩储集空间以次生孔隙为主,埋藏流体对于储集层的改造具有重要的控制作用,因此研究成岩流体的性质及分布是进行储层精细评价的前提。以塔中地区奥陶系碳酸盐岩孔缝充填物和围岩为研究对象,利用碳、氧、锶同位素、稀土元素、微量元素及包裹体测温的方法开展了埋藏流体性质研究。结果发现,研究区主要流体类型为正常地层水,表现为包裹体均一温度低于本区最高埋藏温度(120 ℃),氧同位素组成为-6.64‰~-4.23‰,锶同位素值低(<0.709),稀土元素分布模式与围岩一致,δEu无异常;研究区内局部有热液流体活动,表现为包裹体均一温度高于围岩最高埋藏温度5 ℃以上(125 ℃),具有更轻的氧同位素组成(-15.18‰~-7.09‰),稀土元素分布模式异于围岩。热液流体类型分为岩浆热液和深部循环的热卤水。其中岩浆热液以形成萤石等岩浆矿物为特征,地球化学特征为具有与国际奥陶系沉积碳酸盐岩标准相一致的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(0.70782~0.70903),具有明显的Eu正异常(δEu的变化范围为1.240~20.906),较低的Th/U值(<0.45);深部循环热卤水的特征为较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(>0.709)和较高盐度(≥15%NaCl)。热液流体对储层进行溶蚀改造,提高了研究区的储层物性,影响区域为有利储集区。热液流体的分布主要与深大断裂有关,岩浆活动直接或间接地导致热液流体的形成。

准噶尔盆地东南缘井井子沟组物源分析及构造-沉积学意义

魏超凡, 张志杰, 万力, 成大伟, 李顺利, 孙洪伟

2025, 39(02): 327-350. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.011

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准噶尔盆地东南缘下二叠统井井子沟组作为重要的油气储层,其沉积特征和复杂的物源体系一直是该地区研究的重点与难点。本文以准噶尔盆地东南缘四工河、井井子沟、红雁池剖面及艾维尔沟剖面出露的井井子沟组为研究对象,野外露头剖面的精细描述、沉积相解释,综合运用重矿物组合、ZTR指数、重矿物Q型聚类分析、锆石U-Pb年代学数据等物源示踪技术,对研究区井井子沟组物源体系和沉积特征展开研究。结果表明:准噶尔盆地博格达峰以东地区井井子沟组沉积时期以东博格达山为主要物源,以北三台凸起为次要物源,在低幅度宽缓的古地貌背景下发育远源辫状河缓坡沉积;博格达峰地区存在局部凸起,为主要物源,发育近源辫状河沉积及浊流沉积;艾维尔沟剖面以依林黑比尔根山为主要物源,在构造抬升影响下发育近源扇三角洲。通过将物源体系与沉积体系研究相结合,明确了准噶尔盆地东南缘井井子沟组存在东西双向物源体系特征,细化了该地区沉积展布规律,建立了准噶尔盆地东南缘早二叠世构造-沉积模式,为该地区油气勘探提供理论依据。

江西省赣州市章贡区晚白垩世莲荷组恐龙蛋化石显微结构及古环境意义

黎敬, 时国, 楼法生, 杨玲, 许梦园, 于娟

2025, 39(02): 350-360. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.104

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赣州作为我国最重要的晚白垩世恐龙蛋化石产地,其化石记录对揭示恐龙繁殖行为与古环境演变具有独特价值。本研究通过多尺度分析(偏光显微镜、扫描电镜及沉积学)对章贡地区莲荷组(K₂l)新发现恐龙蛋化石展开系统研究。结果表明:(1)蛋体外观呈长条状,长径为165~184 mm(均值174 mm),赤道直径为65~79 mm(均值73 mm),蛋身纹饰呈棱脊状,蛋壳柱状层与锥体层厚度之比在6:1左右,确认为大长形蛋(Elongatoolithus magnus)；(2)在扫描电镜下,锥体层整体保存完整、排列整齐,内部较为致密,乳突间隙较小,说明该窝恐龙蛋应处于胚胎孵化的初期;柱状层主要发育垂向微气孔,有利于气体和水分的交换。在柱状层之上有一层孔隙较大的疏松层,可以起到保护蛋壳的作用。蛋壳厚度偏大可能是受晚白垩世末期干旱-半干旱的气候条件影响；(3)根据含恐龙蛋地层岩性及构造,研究区属于冲积扇中-远端辫状河道沉积相,而从蛋窝的保存状态可知该窝蛋化石属于原地埋藏。

河北平原北部大厂凹陷第四纪沉积物的充填过程

张金龙, 潘志龙, 张运强, 张欢, 侯德华, 石光耀

2025, 39(02): 361-370. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.016

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河北平原区第四纪地层沉积格架构建是区域地层对比和沉积环境研究的基础。为进一步探明河北平原北部大厂凹陷内第四纪松散沉积物的沉积特征,本文在廊坊市三河地区第四纪标准孔(叁9)研究成果基础上,又补充了沉积物粒度分析和古地磁等方面的研究工作,并分别对大厂凹陷内沿北北东方向分布的8个第四纪钻孔进行了地层划分、沉积相分析和联孔剖面的绘制等工作,并对凹陷内的第四纪三维地质结构、河流与洪积扇的迁移进行了综合研究。结果表明,区内第四纪沉积物主要是由鲍丘河、泃河及段甲岭洪积扇共同作用的结果;其中,标准孔(叁9)揭示了该区域在早更新世以洪积扇沉积环境为主;进入中更新世,区域气候相对较暖,水系较发育,主要以河流相沉积和局部洪积扇沉积作用为主;至晚更新世,随着区内南北地势的差异逐渐减小,洪积扇沉积逐渐收缩,该时期的沉积物多以古泃河与古鲍丘河的洪泛平原沉积为主;全新世以来,区内气候转暖,水系较发育,以古鲍丘河的明显下切为主要特征。最后,鲍丘河、泃河及东北部段甲岭一带的洪积扇均进入稳定期,形成现今地貌特征。

黄淮海平原腹地公元750年以来的环境演化及地层划分

田臣龙, 徐凤琳, 田鹏飞

2025, 39(02): 371-383. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.015

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梁山泊遗迹地处黄淮海平原腹地,精细的地层对比划分和区域沉积环境分析,是梁山泊遗迹内工程开发建设的基础。本文以梁山泊遗迹范围内ZK1~ZK4孔岩心为基础,通过沉积物岩性、粒度、孢粉等指标分析,结合¹⁴C测年数据建立的地层框架,提出了该地区新的地层划分方案,还原了黄淮海平原腹地1 ka以来的沉积环境演化过程。通过区域上地层岩性、沉积环境、生物群落及地质年龄四方面的对比,将梁山泊第Ⅰ段及第Ⅱ段划分为白云湖组,第Ⅲ段、第Ⅳ段及第Ⅴ段划分为巨野组。梁山泊第Ⅰ段地层(750~900 AD)沉积环境为浅水沼泽沉积环境,气候寒冷干燥;第Ⅱ段地层(900~1200 AD)沉积环境为扰动深水湖泊相沉积环境,气候由寒冷干燥转温暖湿润;第Ⅲ段地层(1200~1300 AD)沉积环境为河流相沉积环境,气候温暖湿润;第Ⅳ段地层(1300~1500 AD)沉积环境从稳定深水湖泊相沉积环境到扰动深水湖泊相沉积,气候由温暖湿润变为寒冷干燥;第Ⅴ段地层(1500 AD至今)沉积环境从由深水湖泊相转为河流相,气候寒冷干燥。

关于构建自然资源要素综合观测网络的思考:以长江中下游流域为例

任继军, 肖粤新, 孙泽龙, 赵元, 成明, 陈盼盼, 兰建梅

2025, 39(02): 384-395. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.145

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基于《自然资源科技创新发展规划纲要》的战略指引,本研究针对长江中下游流域这一国家资源核心区与生态屏障,创新构建多技术融合的自然资源要素综合观测体系进行探讨。通过总结梳理制约区域观测网络效能的三大关键瓶颈:单要素监测导致的系统耦合缺失、数据异构性阻碍跨域整合分析、智能技术应用滞后制约动态评估能力。研究突破传统监测范式,首创“三级梯度观测体系”,构建“1+12+52”的立体站网架构(综合中心站-区域站-专业站),有效填补流域尺度自然资源系统耦合研究的空白。以黄山水土资源观测站为例,多要素协同监测使数据采集效率大大提升,实现水文、土壤、植被等要素的同步动态感知。技术体系创新形成“要素耦合-过程模拟-效应评估”三位一体的观测范式,显著提升生态过程解析与系统响应预测能力。实践应用表明,长江中下游流域自然资源要素综合观测网络建设可以效破解了传统监测的碎片化问题,为长江经济带自然资源动态监管提供了全要素、多尺度的数据支撑。其创新性架构设计为构建“山、水、林、田、湖、草、沙”生命共同体监测网络提供了可推广的范式参考。研究成果对提升区域生态安全预警能力和科学决策水平具有重要实践价值,为我国自然资源治理现代化提供了技术支撑。

县域尺度下首都经济圈生境质量时空变化与影响因素分析

朱梅涛, 邢莉圆, 牛学瑶, 刘晓煌, 武杰, 宋东阳, 龚伦, 安洪岩

2025, 39(02): 396-409. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.124

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为评估首都经济圈生境质量时空变化及其驱动因素的时空异质性,以多源异构遥感数据和生物物理模型为基础,评估首都经济圈1990至2020年的生境质量,利用空间相关性分析探究首都经济圈生境质量空间分异特征,之后采用时空地理加权回归模型(GTWR)揭示自然环境、社会经济和景观格局等因素对首都经济圈生境质量影响的时空异质性。结果表明:(1)首都经济圈生境质量的分布格局与土地利用类型密切相关,林地生境质量得分高,建设用地和耕地生境质量得分低,多年分布格局总体较稳定。整体生境质量平均下降约3.51%,以快速城镇化的天津和廊坊两市最为显著,分别下降约23%和21%;(2)1990至2020年首都经济圈生境质量空间上存在正相关性,总体呈现高-高和低-低聚集,高-高聚集分布于研究区西北部区县,低-低聚集分布于研究区东南部区县;(3)1990至2020年各影响因素对首都经济圈生境质量的影响具有明显的时空差异,总体上看,降雨、NDVI、海拔、NP、PD、IJI和SPLIT对首都经济圈生境质量的影响总体上呈正面效应,气温、GDP、人口密度、SHAPE、PARA_MN、PRD和SHDI对首都经济圈生境质量的影响总体上呈负面效应,COHESION对首都经济圈生境质量的影响正负效应相当。研究成果有利于为城市化地区生态保护与经济社会协调发展提供科学依据。

青藏高原拉萨河—尼洋河流域三类水体氢氧稳定同位素特征分析

张浔浔, 文浪, 杨斌, 赵阳刚, 邢莉圆, 段阳海, 蒲春

2025, 39(02): 410-419. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.127

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拉萨河—尼洋河流域地处青藏高原重要的河谷农业区,2021年4月至11月期间共采集流域内大气降水、地表水和地下水样品278件,通过室内实验和统计分析等方法分析流域三类水体氢氧稳定同位素的组成与变化特征。结果表明:(1)拉萨河—尼洋河流域受同一个大气环流背景及夏季风水汽来源的影响,尼洋河大气降水同位素变化范围较小,相比拉萨河而言尼洋河更富集重同位素;气温和降雨量与大气降水同位素组成呈显著正相关关系,而相对湿度和海拔呈现一定程度负相关;(2)研究区地表水和地下水δ¹⁸O值随海拔高度的增加而逐渐贫化,存在明显海拔效应,海拔递减率分别为0.27‰/hm和0.29‰/hm;(3)拉萨河—尼洋河流域地表水和地下水主要受大气降水补给,且二者同位素含量分布比较集中,属于交叉分布,存在相互补给的现象。拉萨河—尼洋河流域水体稳定同位素的测定,为阐明流域水文过程提供基础的同位素证据,对变化环境下青藏高原雅鲁藏布江的水资源利用和维护流域生态安全具有重要意义。

基于BP神经网络模型的黄海水体叶绿素a质量浓度反演

刘子华, 尤中义, 刘玖芬, 刘晓煌, 赵晓峰, 李子奇, 张文博, 李洪宇, 尹永会, 石连武

2025, 39(02): 420-428. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.128

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海洋水体叶绿素a质量浓度是评估海洋生态环境与水质状况的重要指标之一,对于海洋资源管理和海洋保护具有重要意义。以黄海海域为研究对象,基于2022年VIIRS遥感数据,利用BP神经网络机器学习方法,构建了3隐藏层、4-6-4节点架构的神经网络模型,采用同时段多波段遥感反射率和海洋表面温度作为输入层数据,实现了黄海水体叶绿素a浓度反演模型;并与常用OC2模型、OC3模型、linear模型及cubic模型结果进行了比对研究,表明5种模型均可用于黄海海域叶绿素a浓度的分布反演,但本研究设计的模型反演结果误差更小(相对误差基本小于12%,平均相对误差8.2%),优于其它模型;为进一步评估模型性能,本研究运用综合评价指标对神经网络模型进行了全面评估,证明模型反演效果(MAE=0.122,RMSE=0.153,R²=0.937)满足预期。另外,使用研究区域2021年2月的VIIRS遥感数据与海洋表面温度数据进行了模型泛化能力实验,经过验证,本模型的泛化能力较好,可以完成同区域其他时段水体叶绿素a浓度反演任务。本研究证明基于VIIRS数据的BP神经网络模型监测海洋叶绿素a技术的可能性,并为相关实践和研究提供了基础。

冀东平原馆陶组地热流体水化学成分和H-O同位素组成特征及其地质意义

徐一鸣, 李傲宇, 程立群, 杜立新, 张艳帅, 郝文辉, 刘亮

2025, 39(02): 429-439. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.056

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冀东平原新近系馆陶组热储为碎屑岩类孔隙型层状热储,地热地质条件优越。为了科学保护、合理利用该地热资源,本文对冀东平原不同地质构造单元所采集的16个馆陶组地热水样开展了化学成分和H-O同位素组成分析。结果显示,冀东平原馆陶组地热水pH值范围7.78~8.62、矿化度722.3~2619 mg/L、水化学类型主要有HCO₃·SO₄-Na、HCO₃·Cl-Na、SO₄·Cl-Na型;热水中F^-、SiO₂、溶解性总固体、锶、锌、溴、碘、铁、锰、偏硼酸等含量较高,但与西藏羊八井和搭格架相比,地热水中一些与岩浆热液活动相关的元素(如F、B、As、Li等)含量要低得多。H-O同位素特征显示,地热水中δD值为-71‰~-73‰,δ¹⁸O值为-7.6‰~-9.8‰,地热水补给高程800~1300 m,总体径流方向由西北向东南,地热水与上覆浅部地层水联系不密切,主要受侧向同层径流补给及古生界奥陶系热流体的顶托补给,为深层承压水,属深循环加热成因的地下热水。燕山地区山地大气降水在重力的作用下沿断裂构造向下运移,并向东南径流,地下水被来自地壳深部的热不断加温,水-岩反应逐渐剧烈,溶滤作用,导致热水中矿物质含量显著增加。随着循环深度和距离的增加,地热水赋存环境越来越封闭,水体更新速率逐渐降低,地热水发生脱硫酸作用,同时与下伏深部热储地热流体发生混合作用,主要离子也随之发生了变化。本研究为理解馆陶组地热水的形成与演化过程提供了科学依据。

安徽南淝河下游浅层地下水水化学特征及成因分析

王润涛, 钱家忠, 王宿轩, 马海春, 王小勇

2025, 39(02): 440-446. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.028

摘要 ( 28 )

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为探究安徽南淝河下游浅层地下水水化学特征及其成因,收集了87组浅层地下水水样,采用Piper三线图、舒卡列夫分类、Gibbs模型、离子比例系数、数理统计等方法,对南淝河下游浅层地下水进行了水化学特征分析,进一步揭示了其成因规律。结果表明,南淝河下游浅层地下水pH均值为7.61,呈弱碱性,阳离子含量平均值从高到低排序为Na⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,阴离子含量平均值从高到低排序为$\mathrm{HCO}_{3}^{-}>\mathrm{SO}_{4}^{2-}>\mathrm{Cl}^{-}$Na⁺和HCO₃_-分别为阳离子与阴离子中的优势离子。此外,南淝河下游浅层地下水水化学类型分布较为丰富,共有15种水化学类型,主要的水化学类型可分为:HCO₃-Na·Ca型,HCO₃·Cl-Ca·Na型,HCO₃-Ca·Na·Mg型,HCO₃·SO₄-Ca·Na型,HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca型。通过考虑水岩交互作用的影响,我们发现南淝河下游浅层地下水水化学组分主要受岩石风化溶解作用控制和碳酸盐矿物溶解的影响,阳离子交换作用在浅层地下水水化学成因规律中的作用不可忽略。

1980年以来黄河三角洲湿地资源演变驱动因素研究

巴音吉, 庞国涛, 刘晓煌, 窦文骏, 李闯, 高金华, 马汝强

2025, 39(02): 447-455. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.125

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黄河三角洲湿地是黄河流域面积最大且保存最为完整的湿地。因海水倒灌引起的土壤盐碱化、生态环境脆弱等问题尚未得到完全解决,须进一步加强湿地资源相关资源环境指标的观测研究。本研究以现代黄河三角洲湿地为研究区域,采取遥感解译与土壤、植被调查观测相结合的方式对黄河三角洲湿地资源进行系统分析,定量分析研究区内1980年以来湿地面积变化规律以及湿地资源演变的影响因素,并为进一步科学保护提出对策建议。结果表明:(1)湿地面积呈现先减少后增加的变化趋势,其中2000年前湿地面积呈减少趋势,2000年之后开始增加,且湿地面积变化的重心由东南向西北方向变化。(2)湿地资源的演变驱动机制受黄河径流、泥沙量、降水等多种要素的综合影响,随着黄河输水量的减少,黄河三角洲湿地水循环呈现“捉襟见肘”的态势。人类产业活动对湿地影响较大,但保护区建设对湿地资源的保护与恢复起到了促进作用。(3)湿地资源演变过程中土壤盐度变化特征显示,土壤含盐量由沿海到内陆呈递减规律,地下水对土壤含盐量的影响随深度的增加而增大。结合湿地植被分布特征研究,进一步验证土壤水盐变化是影响湿地植被群落结构特征的重要因素。黄河径流、输沙和人类活动是湿地资源演变驱动因素,进一步提出合理调水调沙、保护利用、宣传教育等方面的保护修复意见以支撑黄河三角洲湿地资源保护修复。

黄河三角洲地区土壤盐碱特性的时空动态变化特征、盐碱地分区及高效利用

王兵, 窦文骏, 陈杰, 陈景文, 来剑斌

2025, 39(02): 456-466. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.070

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黄河三角洲无论是生态保护还是农业开发,都有战略意义。基于土壤资源盐碱特性的农业产业结构布局是黄河三角洲地区农业高质量发展的前提。本文利用历史统计数据,并在黄河三角洲4个具有不同沉积历史的区域布设土壤调查采样点,来研究该地区土壤盐碱特性的空间分布特征和季节动态。土地类型涉及沿海滩涂、盐碱荒地、林草地以及农耕地等。结果表明:黄河三角洲地区的农田生产力显著低于山东省平均水平,而且存在南北不均的问题,黄河北岸粮食单产明显低于黄河南岸。土壤盐分含量空间差异明显,土壤电导率滩涂最高可达20 mS/cm,离海岸较远的农地约为0.5 mS/cm。盐分纵向分布大部分为表聚型和平均型盐分剖面,占78.6%。受降雨和蒸发影响,浅层土壤盐分和pH值季节变化明显,植被盖度增加可以减弱土壤盐分季节变化。土壤有机质含量(OM)总体较低,1 m深度土体中OM大部分在0.4%~0.8%之间,表层土壤有机质略高。离海岸较远的农田土壤,表层有机质含量显著增加,可以达到1.5%以上或2.0%。基于土壤盐碱特性的时空变化规律及新的国家战略需求,进一步提出了黄河三角洲分区开发利用建议,为该地区盐碱地绿色开发、农业水土资源高效利用,以及草牧业健康发展提供科学参考。

1990—2020年华北平原耕地区土壤侵蚀强度时空演变及驱动力分析

李志恒, 刘晓煌, 夏学齐, 肖粤新, 张文博, 王然, 雒新萍, 邢莉圆

2025, 39(02): 467-476. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.123

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华北平原作为中国粮食主产区,其土壤侵蚀演变规律研究对保障农业生态安全具有战略意义。本研究综合多源遥感数据集、数字地形模型及气候观测资料,构建基于AHP-地理探测器耦合模型的侵蚀驱动解析框架。通过1990—2020年时序分析(5年间隔),揭示:(1)侵蚀强度呈现显著梯度分异,无明显侵蚀区面积年均增长1.7%,其空间分布与冲积扇前缘地貌单元高度吻合(Kappa=0.68);(2)政策干预下中度以上侵蚀面积缩减率达64.3%,其中不同地貌单元对治理措施的响应规律存在差异;(3)地形交互作用存在临界阈值效应,高程(q =0.0833)与坡度(q =0.0638)协同使解释力提升40.1%(Δq=0.0335),在海拔150~300 m、坡度10°~15°过渡带形成侵蚀热点区。研究成果为构建地形能量梯度响应型治理体系提供理论支撑,确立鲁中山前丘陵带为优先实施等高耕作的关键区域。

皖南山区1990—2020年间土壤侵蚀特征及影响因素

肖粤新, 孙泽龙, 闵英姿, 杨鹏至, 田兆飞, 成明, 兰建梅

2025, 39(02): 478-494. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.025

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本文以安徽省皖南山区为研究对象,基于GIS技术和CSLE模型定量评估了1990年、2000年、2010年和2020年4期研究区土壤侵蚀时空变化特征,并且重点探讨了土壤侵蚀与土地利用、坡度、海拔间的关系。结果表明:1990—2020年4期研究区土壤侵蚀量分别为5719万t、4893万t、6669万t、6565万t,平均土壤侵蚀模数分别为1336 t/(km²·a)、1143 t/(km²·a)、1558 t/(km²·a)、1534 t/(km²·a),总体上土壤侵蚀状况呈现加剧趋势,主要体现在部分区域从轻微、轻度侵蚀向更高程度的侵蚀等级转移;土壤侵蚀程度以轻微、轻度侵蚀为主,空间分布总体特点为北低南高,池州、黄山和宣城市的多山地区是水土流失重点防治区域。土壤侵蚀的空间分布与土地利用、坡度、海拔等密切相关,林地土壤侵蚀程度高于耕地,这与土地利用方式的分布程度有关;土壤侵蚀模数随坡度和海拔的增加而增大,坡度25°~35°区域内土壤侵蚀量最大,年平均土壤侵蚀总量为960.92万t,占比32.79%,海拔200~500 m区域内土壤侵蚀量最大,年平均土壤侵蚀总量为1306.75万t,占比39.24%,因此未来须进一步加强这些区域的生态恢复及水土保持措施建设,建议通过增加植被覆盖、合理规划坡地农业等措施来改善水土流失现状。本研究结果可为皖南山区的水土流失综合治理提供科学依据。

云南曲靖典型煤矿区土壤重金属污染潜在生态风险评价

魏总, 姜昕, 黄安, 杨朝磊, 赵军生, 和峰, 田瑜峰, 晏柳, 夏欣, 张秋雨, 蒋爱华

2025, 39(02): 495-503. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.059

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重金属污染是生态风险评价的重要内容。采集云南曲靖典型煤矿区表层土壤(0~20 cm)135个,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,构建“双指数-双标准”评价体系揭示污染特征。研究发现:(1)参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管制标准(试行)》(GB 15618—2018),研究区仅Cd含量个别地方高于其规定的污染风险管制值,其它Cr、As、Hg和Pb的含量均低于污染风险管制值。(2)2021年研究区内梅罗综合污染指数均值为2.80,整体处于中度污染。基于GB 15618—2018的综合污染指数均值为1.58,整体处于监测级。通过对比,基于GB 15618—2018的综合污染指数评价中的管制区域与潜在风险指数中的严重生态风险区域吻合,但在其它评级上与生态危害指数评价、内梅罗综合污染指数的评价结果相冲突。传统的风险指数评价法是早期通过个案研究提出的方法,缺乏标准依据,在GB 15618—2018颁布的背景下,易给新的科学研究造成干扰,其评价的有效性也有值得商榷。(3)研究区煤矸石堆附近综合污染程度较高,建议对高风险区域的产煤等活动进行监管治理,尤其需要加强对高风险因子Cd的管制。

2000—2020年宁夏植被生长季变化及其对人类活动的响应

雒新萍, 刘晓煌, 严宇翔, 何振芳, 邢莉圆, 王然

2025, 39(02): 504-513. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.078

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开展西北地区植被动态变化及其对人类活动的响应研究,对促进区域生态环境保护与修复和持续巩固深化生态建设成果具有重要意义。本文以2000—2020年MOD13Q1-NDVI影像和同期气象数据为数据源,综合运用趋势分析、相关分析和残差分析等方法定量分析宁夏回族自治区2000—2020年植被生长季NDVI动态变化趋势及其区域分异性,探讨植被NDVI变化对人类活动的响应。结果表明:近20多年宁夏植被生长季NDVI整体呈线性增加趋势,线性递增速率为0.008/a,植被区域分布差异性明显, 总体呈现出南北高、中间低的分布特征。植被呈现改善趋势的面积明显大于退化趋势的面积,植被显著增加和显著减少的区域所占面积比例分别为65.34%和3.05%。残差分析表明,人类活动对植被变化的平均贡献率约33%,近20年来植被NDVI残差和NDVI残差变化趋势的均值分别为0.17和0.007/a,表明人类活动对植被的正效应逐步增强,生态恢复工程是促进宁夏植被NDVI显著提高的重要因素。

可移动式超音频快速电磁勘探技术研究

阮宏宇, 王猛, 林祖灿, 张袭远, 王心畅, 周珂宇, 张辉, 张魁元, 张荣薄, 汪永青, 张启升

2025, 39(02): 514-522. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.010

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可控源射频大地电磁法(controlled source radio magnetotelluric method, CSRMT) 是一种新型的频率域近地表电磁测深技术。该方法基于传统的大地电磁法(magnetotelluric, MT),通过设置人工发射源,并在远距离处观测电磁场的各个分量,从而推断地下结构。本文提出的可移动式超音频快速电磁勘探技术基于可控源射频大地电磁法(CSRMT),它可以利用广播电台发射的AM信号、VLF海军电台发射的甚低频电磁信号、国家授时中心发射的电磁信号这些已有的人工场源进行电磁勘探,可通过运载车装配超音频可控源电磁接收机进行移动式勘探,不需要像传统的CSMT中那样现场布置人工场源,可使勘探效率大幅提升,节约了布置和维护发射机的勘探成本。本项技术中所研发可移动式超音频可控源电磁接收机的带宽范围达到1 Hz~600 kHz,采样率高达2.5 MHz,动态范围达到138 dB,视电阻率测量精度优于3%。

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