冻土区土壤甲烷排放的研究进展及发展趋势

作为全球碳循环系统及陆地生态系统的重要组成部分,冻土区土壤甲烷排放在土壤碳库与气候变化之间的反馈联动机制中扮演着关键性角色,并因此成为全球气候变化研究中的前沿热点问题。冻土区土壤甲烷排放的气源主要为微生物产甲烷活动和冻土层、天然气水合物中的气体释放作用,其中,微生物气源的研究较为成熟,而冻土层和天然气水合物气源甲烷的排放研究目前尚停留在定性分析阶段。在影响因子方面,文献计量学统计结果中出现频次最多的关键词依次为土壤温度、湿度和水位条件、有机质含量、地表植被条件等,这些要素可以对甲烷产生、传输和氧化吸收等多个环节产生影响。模型计算法是当前冻土区土壤甲烷排放评估预测的主要方法,包括早期的统计计算模型和近年来出现的基于土壤甲烷排放成因机理的过程模型,相关计算结果有效地支撑了全球气候变化评估研究。通过对冻土区土壤甲烷排放研究成果的梳理和总结,发现当前对冻土区土壤甲烷排放的气源和单因子影响作用认识较为明确,不同尺度的监测和评估方法也较为成熟。但是,对多气源作用下的冻土区土壤甲烷复合排放研究仍然较为薄弱,尤其是在冻土层和天然气水合物的甲烷释放方面,还缺少相关的定量计算研究。与此同时,在影响因子研究方面,也缺少多因素作用下的成因机理和驱动机制分析。因此,可以通过多方法、多因素综合监测研究,利用产甲烷微生物的元基因组分析、多气源土壤甲烷排放的同位素示踪等新技术和新方法,结合卫星遥感等大尺度观测结果,完善冻土区土壤甲烷排放的过程模型。此外,作为全球的“第三极”,青藏高原区域碳循环系统的变化将对亚洲,乃至全球气候变化产生重大影响。因此,还应进一步加强对青藏高原中纬度高原冻土区土壤甲烷排放的相关研究,为区域碳排放的定量评估和全球气候变化的研究提供理论支撑。

构造物理化学的理论纲要和应用前景

构造物理化学是地质力学在“构造结合建造”领域兴起的研究方向,发展为探讨构造作用过程中岩石物理变化与化学变化相关性的交叉学科领域。针对“构造力能否影响化学平衡”的地球科学难题,作者开展矿田地质构造的深入研究,进行构造力影响压力的探索。构造应力场可以分解为两部分:一部分是应力差,使岩石发生变形;另一部分是平均应力部分,即各向相等的正压应力状态,使岩石体积变化。后者称为“构造附加静水压力”。“构造附加静水压力”叠加在其地质作用引起的压力之上,改变该点的压力并影响其他物理化学条件,由此控制成岩成矿地球化学过程。构造物理化学是研究“构造力改变物理化学条件进而影响化学过程”,即研究构造引起的构造附加压力、温度等物理化学条件及其控制物理化学过程的领域。构造物理化学和“成矿深度构造校正”等理论方法预测胶东金矿深部存在“第二富集带”已得到证实,为胶东成为全球第三大金矿区提供了理论和方法方面的支撑。经过30多年科研和找矿实践,构造物理化学产生了广泛学术影响;中国地质学会地质力学专业委员会1996年设立“构造物理化学专业学组”,中国地球物理学会2018年批准成立“构造物理化学专业委员会”。构造物理化学需继续深入研究的问题有:构造附加静水压力问题,构造作用影响温度问题,构造作用改变岩石物理性质问题,构造作用影响地质P-T相图问题,还要发展“构造结合建造”的构造变形岩相观测研究方法等。构造物理化学在地壳异常压力和地壳深部压力状态、构造对油气的驱动和圈闭问题、成岩成矿深度的构造校正测算和隐伏矿床预测、超高压变质带的“构造增压壳内成因”问题、煤变形-变质作用的物理化学条件、临界成矿的热力学分析、地震灾害流体对于岩石系统的构造物理化学约束以及构造变形岩相基础上的地球物理勘查等方面推广应用已取得长足进展,且具有广阔的发展前景。

松嫩沙地元素和Sr-Nd同位素组成特征及其对区域粉尘物源的指示

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequentist模型进行风尘物源定量重建,探讨松嫩沙地不同区域、不同粒级组分对哈尔滨黄土的贡献及搬运路径。结果表明,松嫩沙地经历了初级的化学风化过程(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA平均值分别为55.20、57.46、57.51),有较低的再循环历史(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA/WIP比值的平均值为0.98、1.08、1.04)。根据不同粒度组分的元素地球化学与Sr-Nd同位素组成特征,将松嫩沙地划分为西北部和西南部两个地球化学分区。不同粒度组分地球化学组成的定量重建结果表明,这两个分区不同粒级组分(<63μm、<30μm、<10μm)对哈尔滨黄土的贡献度分别为:75.7%~88.5%、73.4%~84.9%、61.0%~89.7%(西南部)和11.5%~24.3%、15.1%~26.6%、10.3%~39%(西北部)。本研究揭示了末次冰期以来松嫩平原粉尘传输路径以西南方向为主,与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。

不同类型黏土矿物吸附作用对镁同位素分馏的影响

明确表生过程中Mg同位素分馏行为是示踪全球Mg循环和大陆风化过程的基础。黏土矿物吸附–解吸附是影响Mg同位素分馏的重要机制,然而这一过程中Mg同位素的分馏行为存在较大争议,尤其是黏土矿物类型和其他阳离子的影响还未有效评估。本研究选择高岭石、伊利石和蒙脱石3种典型的黏土矿物,在解吸附矿物初始吸附的Mg元素之后,加入不同含量的MgCl_(2)溶液和含有其他阳离子的河水中进行吸附–解吸附实验,并测试吸附前、后溶液和吸附组分中的元素含量和Mg同位素组成。结果表明,在相同含量的MgCl_(2)溶液中,蒙脱石对Mg的吸附能力明显高于伊利石和高岭石,这是由于蒙脱石存在层间域吸附。当吸附达到饱和状态时,黏土矿物对Mg的吸附量将不受溶液中Mg含量影响。当有其他阳离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)等)存在时,交换作用会明显降低蒙脱石对Mg的吸附能力,但对高岭石和伊利石影响不大,这是因为交换作用主要发生在层间域。此外,在吸附–解吸附过程中,Mg同位素的分馏不明显(Δ^(26)Mg≈0),主要是由于黏土矿物吸附过程中受平衡分馏影响。

开放系统下铅锌对地质碳汇的影响研究

自工业革命以来,资源需求量不断增加,矿产资源被过度开采引起一系列地质环境问题,针对采矿学者研究主要集中在地质环境灾害、矿山的修复技术方法和采矿暴露出的重金属对人类身体健康造成的危害等方面,鲜有学者研究采矿中重金属元素与地质碳汇的关系,随着双碳目标成为国家战略,重金属与地质碳汇机理研究对双碳战略目标有重要的科学意义。本文通过研究不同岩样在不同浓度铅、锌溶液中的溶解特征来探究开放系统条件下铅锌对地质碳汇的影响,研究发现:(1)随着实验时长的增加,所有组别的pH值呈下降趋势,电导率呈上升趋势。(2)0.5 mg/L的铅溶液可能会抑制岩石的溶解,HCO_(3)^(-)的浓度在第10天时突然变大随后又逐渐减小,而当加入灵川县铅锌矿场的铅锌矿粉末后溶液中HCO_(3)^(-)浓度倍增。0.1 mg/L铅溶液中加入铅锌矿粉末后,其水溶液中的HCO_(3)^(-)浓度明显少于未加入铅锌矿粉末的对照组。故认为铅可能作为抑制剂影响岩样在溶液中的溶解。(3)在1和5 mg/L锌溶液中加入铅锌矿粉末,无论其浓度高低,灰岩、角岩和灰岩+角岩3个实验组别HCO_(3)^(-)浓度将明显高于未加入铅锌矿粉末的对照组,故认为锌可能起催化作用。(4)通过对干燥后的岩样进行非原位SEM图像扫描发现,无论低浓度还是高浓度铅溶液,其溶蚀坑较无铅溶液明显增多,溶蚀台阶也明显呈无规则状,但在高浓度的铅溶液中更加突出,并且伴随着置换反应的发生,由低浓度到高浓度的铅溶液中可以观察到一些孔隙的发展和裂缝的形成。

南疆铁门关土壤白云石与氟元素的耦合关系

南疆环塔里木盆地的绿洲土壤发育了大量的碳酸盐矿物,同时该地区土壤和地下水的氟(F)元素含量较高,存在较大的F污染风险。探讨两者的耦合关系,对开展干旱区土壤无机碳汇的综合利用、提高区域F污染的防治水平有重要意义。文章选择新疆铁门关市15个典型表层土壤,通过XRD、扫描电镜等分析手段对土壤样品进行测试,同时分析常量、微量元素和碳酸盐Sr同位素组成,并结合室内选择性溶解实验方法,对该地区土壤矿物学与地球化学特征进行了系统研究,获得了F与碳酸盐矿物耦合变化机制的地质证据。研究发现,铁门关地区土壤中矿物组成较为复杂,其主要元素含量接近于上部大陆地壳,化学风化指数CIA值在50~60之间,风化程度较弱。土壤中含较高的方解石和白云石等碳酸盐矿物(平均含量为20.1%),碳酸盐平均Sr,Mn含量分别为1434×10^(-6)和1736×10^(-6),^(87)Sr/^(86)Sr比值为0.710左右。土壤中F与碳酸盐矿物有关的元素高度正相关,并且与白云石呈现很好的耦合变化。推测土壤中的F异常主要来自源区的氟镁石,在地质、气候等综合因素下共同迁移变化。

探究2023年2月6日土耳其7.8级双震的成因

为了促进地震预测和揭示地震成因奥秘,依据地壳结构、地震地质、地球物理、地热流体地球化学资料和地震序列发生的时空特征,综合研究了2023年2月6日土耳其南部7.8级双震的成因。2023年2月6-17日土耳其南部发生7.8级双震,伴随了几十次M≥5.0强余震和数千次M<5.0的余震。地震震源深度分布范围为5~22 km,在大约500 km×300 km的范围内震中分布形成一条NE向、宽约40 km、长约300 km和另一条近EW向、宽约50 km、长约240 km的震中分布密集带。研究区下存在地壳内的低速高导层,大地热流密度高值异常,布格重力负异常、航磁异常以及深大断裂带,表明该区岩石圈内存在地幔流体聚集、形成超高压流体的条件。地幔流体局部聚集形成超高压流体的过程可视为孕震过程。2023年2月6-17日不同时段的地震震源空间分布的阶段性集中和深度变化表明,地幔高能密流体的持续供给或者供给量增大形成了孕震体。当孕震体内流体压力大于围岩束缚强度(围岩抗压强度+静水压力)时发生流体隐爆,产生地震。流体通过运移-聚集-爆炸-运移-聚集-爆炸……的循环方式运移,同时产生7.8级双震及其余震。这从能量来源和产生地震波的角度较合理地解释了在有限的范围内非连续、非弹性地体中连续产生7.8级双震和M≥4.0余震的现象。

雅鲁藏布江流域水化学特征及碳汇计算

河流是连接海陆两大生态系统的主要通道,也是碳循环的主要参与者之一。以雅鲁藏布江流域为研究对象,采用水化学与元素地球化学方法对雅鲁藏布江流域的水化学特征和碳汇过程进行研究。结果显示:①雅鲁藏布江流域河水总溶解固体(TDS)均值为205.3 mg/L,高于世界河流平均水平;河水中阴离子以HCO_(3)^(-)为主,阳离子以Ca^(2+)为主。②质量平衡模型表明,流域水化学组成以碳酸盐岩风化为主,平均贡献率为56%,硅酸盐岩和蒸发盐岩平均贡献率分别为23%和17%;大气降水输入对河水主要离子的贡献仅为3%。③流域内岩石风化速率为42.03 t/(km^(2)·a),约为世界河流平均岩石风化速率的2倍。受径流流量的影响,丰水期岩石风化速率(72.00 t/(km^(2)·a))远大于枯水期(12.06 t/(km^(2)·a))。④流域内岩石风化CO_(2)消耗速率为407.13×10^(3)mol/(km^(2)·a),远高于世界河流平均水平。其中,碳酸盐岩风化CO_(2)消耗速率平均为232.29×10^(3)mol/(km^(2)·a),硅酸盐岩风化CO_(2)消耗速率平均为174.84×10^(3)mol/(km_(2)·a)。

黄土高原新近纪红粘土粒度特征及环境意义

黄土高原红粘土的风成成因已得到一致的认可,目前发现最早的红粘土出现在渐新世末中新世初,表明古近纪末中国西北内陆地区干旱化环境就已形成。黄土高原红粘土的粒度特征显示自北而南平均粒径逐渐减小,表明了初始的季风系统已经建立,冬季风对风尘物质的传输具有重要作用。红粘土的粒度分布曲线显示其有两个组分组成,其中粗粒(>20μm)代表了近地面风(冬季风)传输部分,而细粒(<5μm)代表了高空西风传输部分,粒度组成特征很好地记录了大气环流的发展变化。自渐新世末,六盘山以西的红粘土显示在21.3~20.2Ma、16.0~13.3Ma和8.7~6.9Ma三个时期平均粒径增大,沉积速率升高,其可能与全球变冷和青藏高原阶段性隆升有关,其中8.7~6.9 Ma主要受全球变冷控制。而六盘山以东的红粘土剖面,粒度变化特征显示在7.6~6.2 Ma,或至5.4 Ma粒径都较粗,表明冬季风较强;之后至3.6 Ma平均粒径较细,沉积速率较低,指示了冬季风发育较弱,为气候环境较好的阶段;从3.6~2.6 Ma,大多数剖面都显示平均粒径增大,沉积速率增加,冬夏季风同时增强,进入向第四纪冰期过渡的阶段。北极冰盖的发育、青藏高原的隆升可能是产生变化的原因。

山东大汶口盆地石盐地球化学特征及其成因

白垩纪晚期-第三纪早期喜马拉雅期运动在中国东部形成一系列的内陆断陷含盐盆地,其中不少是中国的主力油气盆地。山东大汶口盆地是该时期山东地区西部最大的沉积赋矿盆地,也是中国东部发现的唯一含钾盐的盆地,盆地中富含石膏、岩盐、钾盐、自然硫等蒸发岩型矿产资源。大汶口盆地具有东向洼地、满庄-大西牛洼地两个沉降中心。本研究即通过满庄-大西牛洼地附近的钻孔,首次对山东大汶口盆地石盐地球化学特征进行了包括溴含量在内的系统分析,同时分析了石膏夹层的硫同位素。山东大汶口盆地石盐的溴含量在(3~19)×10-6之间,硫同位素在14.7‰~35.7‰之间,这些分析结果都揭示山东大汶口盆地石盐为内陆盐湖成因。

前寒武纪条带状硅铁建造的形成机制与地球早期的大气和海洋

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的化学沉积建造类型,记录了当时大气和海洋的化学成分、氧化还原状态及演化。本文系统测定了华北地台条带状硅铁建造的硫硅氧同位素组成。不同时代和不同类型条带状硅铁建造中石英的硅同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28大部分位于-2.0‰～-0.3‰之间,平均-0.8‰;硅铁建造中石英的δ18OV-SMOW相对较高,8.1‰～21.5‰,平均13.9‰;二者均与现代海底黑烟囱、泉华及热水沉积硅质岩的硅氧同位素组成相似。在同一样品中,磁铁矿条带中石英的δ30SiNBS-28普遍低于相邻硅质条带中石英的值,而δ18OV-SMOW刚好相反,反映了硅铁建造沉积时的初始特征。BIFs中硫化物的δ34SV-CDT变化范围很大,-22.0‰～+11.8‰,但大部分集中分布在0值附近。Δ33S=-0.89‰～+1.2‰,显示出了明显的硫同位素非质量分馏特征,说明当时大气氧浓度很低。与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造的Δ33S多为负值,而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造的Δ33S多为正值。提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由海底热液喷气作用形成的。富含溶解硅和铁的热水溶液喷发到在海底以后,由于温度突然下降,硅酸H4SiO4在海水中达到过饱和状态,导致SiO2首先沉淀,形成硅质层;随着热水溶液与海水的不断混合,温度不断降低,Eh值不断升高,Fe2+逐渐被氧化生成Fe3+随后沉淀,形成富铁层。一套硅铁韵律层代表了一次大的海底喷气活动;海底热液喷气的周期性活动形成了规律性的硅铁韵律层。BIFs的广泛分布和硫同位素非质量分馏效应的普遍存在,表明当时大气氧水平很低,可能不足现在氧水平的1‰;火山和海底喷气活动非常强烈,海水温度较高,呈酸性,pH值在3.0～5.5之间;海洋中可溶解硅H4SiO4和Fe2+的浓度很高;而可溶硫酸盐的浓度极低,<1mM。早元古代(1.8Ga)以后海洋硫酸盐浓度升高,由富铁海洋转化为富硫酸盐的海洋,是造成BIFs消失的根本原因。大规模火山喷发和海底喷气活动对海洋的成分和氧化还原状态影响很大,使海洋的氧化时间较大气至少推迟了6亿年。

晚三叠世火山活动对鄂尔多斯盆地长7优质烃源岩发育的影响

岩芯和露头剖面观察结果表明,鄂尔多斯盆地长7优质烃源层中广泛分布薄层和纹层状凝灰岩,薄层凝灰岩的SiO2含量介于49.37%～72.45%之间,以中、酸性为主。岩石薄片的镜下观察结果表明,常见晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩和双屑凝灰岩,并可见到呈有序结构(成分和粒度)的凝灰岩纹层,同期喷发、大气降落沉积特征明显。根据其岩石类型、主元素和微量元素组成、锆石U-Pb年龄等的对比,以及凝灰岩的平面分布特征判断,盆地内长7优质烃源层中的凝灰岩可能主要来自秦岭地区的同期火山喷发活动。扬子与华北陆块碰撞、秦岭造山的区域构造活动的活跃是引起长7最大湖泛的主要动力因素,为优质烃源岩发育提供了基本的地质条件,同期频繁的火山喷发活动与湖底热液活动等共同促进了优质烃源岩的大规模发育。

长江中下游地区蝌蚪山晚中生代玄武岩的地球化学研究:岩石圈地幔性质与演化的制约

长江中下游地区繁昌火山盆地蝌蚪山晚白垩世玄武岩为硅饱和岩石,SiO2含量在47.63%～50.02%之间,在TAS图上位于碱性和亚碱性的分界线上,多数属于玄武岩,少数为粗面玄武岩。MgO含量较低(3.72%～5.58%),但Mg#值较高(61～71)。岩石富集大离子亲石元素Ba、Th、U、LREE和Pb,亏损高场强元素Nb、Zr和Ti,具富集的Sr、Nd和Pb同位素组成。初始87Sr/86Sr(t)比值介于0.7065～0.7066之间,εNd(t)值介于-5.5～-7.3之间。在87Sr/86Sr(t)-εNd(t)相关图上投在富集的第Ⅳ象限,并趋向于EMⅡ地幔端员。206Pb/204Pb(t)、207Pb/204Pb(t)和208Pb/204Pb(t)比值分别为17.928～18.311、15.426～15.621和37.785～38.525,在Pb同位素相关图上处在DMM和EMⅡ地幔端员之间。蝌蚪山玄武岩的地球化学特征表明其原始岩浆来源于岩石圈地幔,底侵到壳幔边界后曾有一段时间的滞留,并经历了一定程度的以橄榄石和斜方辉石为主的结晶分异,随后在上升过程中没有受到明显的地壳物质的混染。本地区晚中生代时期陆下岩石圈地幔具有同位素富集的性质,曾受到过古老俯冲事件中析出流体/熔体的交代。与本地区新生代玄武岩地球化学性质的对比表明,从晚中生代至新生代,由于岩石圈拉张和软流圈的上涌,长江中下游地区发生了岩石圈的减薄,其过程和华北地块东部的岩石圈减薄事件基本一致。造成华北地块东部和华南地块东部的岩石圈减薄具有一致的动力学机制和背景,很可能是晚中生代时期古太平洋板块向亚洲大陆之下俯冲造成的弧后盆地的拉张减薄。

西藏嘎拉勒夕卡岩型金(铜)矿床地球化学特征与锆石的LA-ICP-MS定年及意义

嘎拉勒金(铜)矿床位于西藏班公湖—怒江缝合带的西段,为夕卡岩型金(大型)铜(小型)矿床。矿区主要岩石为巨斑状石英闪长岩、中细粒花岗闪长岩与闪长玢岩。该矿床岩石样品的REE分异程度较高,Eu呈弱负异常,w(Al2O3)为14.45%～15.84%,铝过饱和指数A/CNK为1.33～1.46,均大于1,表明为S型花岗岩。经微量元素的相关分析,该矿岩体为板内花岗岩,形成期接近于同碰撞期。锆石的LA-ICP-MS定年结果表明巨斑状石英闪长岩的年龄为(131±17)Ma,中细粒花岗闪长岩为(86.52±0.41)Ma,两个闪长玢岩的年龄分别为(88.59±0.45)和(88.09±0.41)Ma,其中巨斑状石英闪长岩为非成矿岩体,其测年数据代表了成岩时代下限;矿体只产在中细粒花岗闪长岩和闪长玢岩岩体与灰岩和粉砂岩夹硅质岩的接触带,为燕山期成矿。由测年结果可将该矿床的岩浆演化过程大致分为两个阶段,早白垩世非成矿岩体巨斑状石英闪长岩岩体的侵入和晚白垩世成矿岩体的形成,发生在白垩纪班公湖—怒江中特提斯洋构造演化的第4个阶段弧-陆碰撞造山阶段。

西南喀斯特流域碳酸盐岩的硫酸侵蚀与碳循环

流域化学侵蚀及其速率与流域生态和环境之间的关系是当前地表地球化学研究的重要前沿领域,其中碳酸盐岩的硫酸风化机制及其与区域碳循环的关系则是科学家们最为关注的科学问题。因此,近年通过研究西南喀斯特流域地表水地球化学对这一科学问题进行了研究,发现西南喀斯特地区河水一般含有较多的SO24-,从化学计量学、SO42-的δ34S和溶解无机碳(DIC)的δ13C分析发现,硫循环中形成的硫酸广泛参与了流域碳酸盐矿物的溶解和流域侵蚀:西南喀斯特流域碳酸盐岩的侵蚀速率为97t/(km2·a),消耗CO2量为25t/(km2·a)。对乌江流域河水硫酸盐离子的硫同位素研究结果认为:参与流域侵蚀的硫酸主要来自煤系地层硫化物和矿床硫化物的氧化及大气酸沉降,分别对河水SO42-的贡献为50%、27%和20.5%(其余2.5%的SO42-为硫酸盐蒸发岩的溶解);硫酸风化碳酸盐岩向大气净释放CO2的总通量为8.2t/(km2·a),依此计算西南喀斯特区域向大气释放CO2的通量为4.4×1012g/a,相当于每年西南碳酸盐岩风化消耗CO2总通量的33%。将乌江流域的研究结果对我国大陆碳酸盐岩分布区域进行相应计算发现,硫酸风化碳酸盐矿物向大气释放的CO2总通量为28×1012g/a,相当于全球硅酸盐风化消耗CO2量的26%。硫酸参与流域侵蚀改变了区域碳循环,人为过程可以通过释放酸沉降、矿业活动和土地利用等形式加速流域侵蚀和影响流域元素的生物地球化学循环。

南海北缘新生代构造演化的深部制约(I):幔源包体

对南海北缘新生代玄武岩中幔源包体的研究揭示了该地区上地幔的不均一性和复杂的地幔过程。部分橄榄岩中单斜辉石(Cpx)具有极低的Ti含量(<160μg/g),这与这些样品中较高的Cpx含量(8%～12%)不匹配。主元素成分变化趋势以及Cpx中HREE分异现象,暗示该区上地幔经历了变压熔融。地幔熔融始于深部的石榴子石稳定区并延续到浅部的尖晶石稳定区(总熔融程度达23%)。这些熔融残余受到了硅酸盐和含水流体的交代。橄榄岩的微量元素组成指示南海北缘地幔具有大陆裂谷型地幔的特征,而与俯冲带之上的地幔楔或受俯冲作用影响的地幔有很大的差别。包体的平衡温度和橄榄石中Fo之间的负相关关系暗示岩石圈地幔具成分分层结构。该地幔的下部由大洋型橄榄岩组成,而地幔顶部为类似于太古宙-元古宙地幔的富斜方辉石方辉橄榄岩。这一岩石圈结构与该地区岩石圈的减薄和软流圈对老岩石圈的置换有关。深源岩石记录的信息支持南海海盆是陆缘扩张引起的主动盆地的观点。

长江下游下蜀黄土化学风化的地球化学研究

根据元素含量、K2O/Na2O、K2O/CaO、Al2O3/Na2O、CIA及ACNK图解等指标对长江下游地区下蜀土的化学风化作用进行了研究。下蜀土比西北黄土经历了较强的化学风化过程,Ca、Sr、Na和Mg大量迁移淋失,不仅表现为碳酸盐矿物的迅速风化,而且硅酸盐矿物如斜长石也明显风化,脱Ca、Na过程显著,而钾长石的风化很弱,脱K不明显。下蜀土与西北黄土的原始沉积物具有相似的化学组成。下蜀土较强的化学风化过程可能受长江下游地区较强的季风性气候控制。

莫高窟壁画酥碱病害产生机理

通过对莫高窟壁画地仗层和洞窟围岩中盐分的分析与对比，揭示了壁画酥碱病害的成因及形成机理，研究认为，在水分运移的同时，围岩及地仗层中的易溶盐发生水化、离子交换和重结晶作用，引起盐分向地仗层迁移和积累，盐分的积累导致地仗土颗粒间距增大，粒间连结力降低，从而使壁画发生粉化。

诸广-下庄铀矿集区成矿过程中水-岩作用的地质地球化学特征

诸广-下庄铀矿集区是我国最大的花岗岩型铀成矿区,本文从岩石蚀变、不同介质中稀土元素的四分组效应、方解石中碳、氧和锶同位素组成等方面系统讨论了诸广-下庄铀矿集区内与铀成矿有关的各种水-岩相互作用的地质地球化学特征,得到以下主要认识:(1)铀矿田范围内成矿的花岗岩大多发生了强烈的蚀变,是水-岩作用的直接表现,晶质铀矿表面发生的溶蚀作用是铀活化的直接证据,裂变径迹特征揭示面型分布的绿泥石化是花岗岩中以类质同像形式存在的铀从花岗岩中活化出来的主要反映;(2)与铀成矿有关的花岗岩具有M型四分组效应,而沥青铀矿、黄铁矿、方解石、绿泥石和伊利石等矿石矿物和脉石矿物则具有W型或W-M混合型四分组效应,这种共轭存在的M型和W型四分组效应表明了流体-花岗岩作用是本区铀成矿作用的关键,沥青铀矿主要是从流体中沉淀成矿的;(3)矿田范围内方解石的δ13C、87Sr/86Sr及δ18O组成特征,及87Sr/86Sr与δ18O之间明显的负相关关系,揭示出本区铀成矿过程中的碳、水和铀来源不同———碳是幔源,铀是壳源,流体中的水至少有一部分是大气降水。

王仙岭岩体地质地球化学特征及其对湘东南印支晚期构造环境的制约

王仙岭岩体位于湘东南,形成于晚三叠世,主要由黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩组成。岩石高硅、高钾、富碱,SiO2含量为70.99%～75.93%;K2O含量平均为4.32%;Na2O+K2O为5.10%～8.67%;K2O/Na2O平均为2.09。A/CNK比值为1.07～2.44,KN/A比值为0.37～0.86,属高钾钙碱性系列强过铝质花岗岩类。REE含量低,平均为90.19μg/g;δEu值0.23～0.38;(La/Yb)N值为6.17～14.1;具Ba、Nb、Sr和Ti负异常。ISr值为0.72074,εSr(t)值为30,εNd(t)值为-12.0,t2DM为1.97Ga。源岩成分的A/MF-C/MF图解判别显示为碎屑岩。结合区域岩石圈结构,上述特征表明花岗岩源岩应为中地壳结晶片岩、片麻岩。根据多种氧化物与微量元素构造环境判别图解,结合地质特征、构造演化背景等,认为包括王仙岭岩体在内的湘东南印支期花岗岩形成于陆内同造山阶段的后碰撞构造环境。印支期花岗岩的具体形成机制为:在峰期变形之后挤压应力相对松弛,深部压力降低,因地壳增厚而升温的中地壳岩石因熔点降低而得以熔融,并在相对开放的环境下侵位成岩。