中国大陆科学钻探工程主孔(734～933m)榴辉岩和片麻岩元素及Sr-Nd同位素地球化学研究

对中国大陆科学钻探工程主孔两段榴辉岩与片麻岩互层的岩芯样品(Ⅰ:734.21-737.16m和Ⅱ:929.67-932.86m)分别进行了主要元素和微量元素以及Sr-Nd同位素分析。结果表明:(1)榴辉岩具有较大的成分变化范围(SiO2含量为46.8%-59.8%),表现出平坦或轻稀土(LREE)富集的分布模式和大离子亲石元素(LILE)富集或亏损以及Nb、Ta负异常特征。部分榴辉岩样品具有明显低的活动性元素(Rb、Ba和K)含量,指示了板块俯冲过程中的脱水变质效应;(2)两段岩芯中的片麻岩具有明显不同的主量和微量元素组成,其中第Ⅰ段具有相对较低的SiO2含量(61.3%～66.2%)和高的重稀土(HREE)含量,而第Ⅱ段具有明显偏高的SiO2含量(73.8%～74.1%)和低的HREE含量。但两段均表现出LREE富集和Eu负异常以及LILE富集和高场强元素(Nb、Ta、Ti)负异常特征;(3)榴辉岩和第Ⅰ段岩芯中的片麻岩具有相近的且偏高的εNd(750Ma)值(-3.6-+0.5),而第Ⅱ段岩芯中的片麻岩具有明显偏低的εNd(750Ma)值(-8.7)。部分片麻岩样品表现出较高的87Sr/86Sr比值(0.7070)和非常低的Rb/Sr比值(0.008),指示岩石Rb-Sr同位素体系受到了变质扰动。非活动性元素如Zr、Hf、Nb、Ta、Ti、Y、REE和Ti在脱水变质过程中没有受到明显扰动,因此可用于恢复榴辉岩和片麻岩的原岩性质及其形成的大地构造背景。根据分析样品的元素和Nd同位素特点,推测榴辉岩原岩具有板内玄武岩性质,第Ⅰ段岩芯中的片麻岩原岩为玄武质岩浆上升过程中同化地壳物质形成的中性岩,而第Ⅱ段岩芯中的片麻岩原岩为地壳物质重熔形成的酸性岩。因此,深钻榴辉岩和片麻岩原岩为新元古代华南陆块北缘裂谷构造带双峰式岩浆活动的产物,在岩浆侵位过程中经历了高温大气降水热液蚀变。

大陆碰撞和超高压变质的化学地球动力学：来自中国大陆科学钻探的结果

利用中国大陆科学钻探工程连续取样的优势,对主孔200～4000m超高压变质岩进行了系统的地球化学研究,结果对大陆俯冲带变质的化学地球动力学提供了新的制约。目前取得的主要成果如下:(1)建立了200～4000m深度的超高压矿物氧同位素变化剖面,发现^(18)O亏损深度达3300m。结合大别-苏鲁造山带地表露头岩石达30000km^2的^(18)O亏损,表明扬子陆块北缘曾发生三维空间巨量物质(～100000km^3)的^(18)O亏损;(2)钻孔超高压变质岩的原岩形成于新元古代中期(～780Ma),属于双重双峰式岩浆活动的产物;原岩既有中元古代晚期新生地壳,也有古元古代中期古老地壳。这种双重双峰式岩浆活动出现在弧-陆碰撞带基础上发育的裂谷构造带,是对Rodinia超大陆开始裂解的响应;(3)高压榴辉岩相重结晶作用发生在216±3Ma,高压榴辉岩相重结晶作用持续的时间为1.9～9.3Myr或更短;(4)不同岩性接触带的矿物O同位素、H同位素、全水含量以及羟基含量的研究表明,退变质流体在同位素组成上是内部缓冲的,且退变质流体主要来自于名义上无水矿物中结构羟基和分子水的出溶。定量计算表明,这些出溶的结构羟基和分子水能为角闪岩相退变质作用提供足够的流体来源;(5)在不同岩性接触带,稳定同位素、水含量及岩相学上出现同步变化,表明不同岩性接触带可能是流体活动最剧烈的地方。对于远离榴辉岩-片麻岩接触带的榴辉岩,退变质流体主要来自榴辉岩内部名义上无水矿物中结构羟基和分子水的出溶。对于靠近接触带的榴辉岩,则可能主要受来自比榴辉岩更富水的片麻岩中矿物的脱水作用。根据相邻样品之间的距离、岩相学和δ^(18)O值,可以确定出不同岩性和相同岩性之间氧同位素不均一性的尺度为20到50cm,对应于大陆碰撞过程中流体活动的最大尺度;(6)对两个连续岩芯段的主量和微量元素剖面研究表明,在大陆俯冲带变质过程中,大离子亲石元素(LILE)和轻稀土(LREE)具有较高的活动性,而高场强元素(HFSE)和重稀土(HREE)是不活动的。这些元素的活动可能是由折返过程中大陆地壳的部分熔融导致的,因此指示了超临界流体的出现。折返过程中大陆地壳的这种部分熔融作用导致了不同板片组分之间的质量迁移,但是这种有效的迁移只发生在很小的尺度范围内,在岩相学接触带和裂隙带的局部开放系统中。

中国煤中汞的环境地球化学研究

在测试分析中国7个省62个煤样品中汞的含量基础上,结合已有1 637个中国煤样品中汞的数据,全面探讨了中国煤中汞的环境地球化学特征.并采用逐级化学提取实验和相关分析方法,分析和研究了中国煤中汞的化学赋存状态.分析结果表明：中国煤中汞的含量一般为0.1～0.3 mg/kg,平均0.19 mg/kg,接近于美国的平均值（0.17 mg/kg）,高于世界的平均值（0.10 mg/kg）;汞在不同地区、不同成煤时代以及不同煤类中分布极不均匀;其赋存状态也多种多样,高硫煤中汞与硫化物关系密切,主要赋存在黄铁矿中;低硫煤中,硫化物结合态和有机结合态汞常共同占支配地位;影响汞分布和赋存状态的主要原因是地质因素.实验结果表明,在岩浆侵入的煤层中,汞大多以硅酸盐结合态存在.煤中汞的赋存状态与煤中汞的释放、毒性有着重要的关系.同时燃煤释放的汞已对中国部分地区的环境造成了污染,控制燃煤过程中汞的排放是今后研究的重要内容之一.

近十年我国在地球内部物质高压物性实验研究方面的主要进展

近十年中国主要地学科研院所都将高温高压实验研究领域作为重点发展学科方向,加大人才引进力度,促进了地学领域高压物理实验研究的快速发展。本文借《高压物理学报》创刊30周年之际,对最近十年由中国科学家主导的、与地球科学联系紧密的相关高压物理研究成果进行了总结和梳理,所涉及的研究方向主要有:下地幔的有关相变、下地幔矿物中铁的自旋态转变、地核物性、岩石电性测量、矿物电性测量、矿物状态方程、高压谱学、高压扩散、高压超声、硅酸盐熔体物理性质、地质流体等。总体来说,过去十年是中国地学高压物理研究飞速发展的十年,研究成果的数量、重要性和显示度都有较大突破,在国际上占有重要地位。这种快速发展势头仅仅是开始,未来十年将是中国地学高压物理研究发展过程中的关键十年,需要各位同仁共同砥砺前行。

大陆下地壳和岩石圈地幔中的水:基于捕虏体的红外光谱分析

根据对华北克拉通汉诺坝和女山两个捕虏体产地的麻粒岩和橄榄岩的FTIR实验测定,分析讨论了大陆深部岩石圈内水含量和分布上的一些显著特点.结果表明,大陆下地壳和岩石圈内矿物的水含量无论在横向还是垂向分布上都是明显不均一的,造成这些不均一性的机制可能复杂多样.

扬子克拉通早太古代地壳物质的锆石同位素证据

是否存在早太古代地壳是比较不同陆块早期演化历史的重要基础。自3．8Ga的碎屑锆石在华北板块被发现后，关于扬子板块是否也存在早太古代的地壳物质成为众人争论的热点之一。长期以来，通常认为华北克拉通广泛出露太古代岩石，而扬子克拉通的基底主要形成于元古代，只在局部地区记录了少量太古代信息。然而，对崆岭混合岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素分析结果，表明扬子克拉通曾经存在大于等于3500Ma的地壳物质。

若干金属稳定同位素体系的研究进展:以中国科大实验室为例

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的应用,引发了金属稳定同位素分析技术的重大突破,使得高精度测定众多金属元素的稳定同位素组成成为可能,金属稳定同位素地球化学因此成为最近二十年来国际上最激动人心、发展最迅速的地球科学新兴领域。本文以中国科技大学金属稳定同位素实验室近年来在Mg、Si、Ca、V、Zn、Cu、Ba等体系的研究进展为例,说明该领域的工作方法、重要问题和发展趋势。金属稳定同位素地球化学的主要功能是示踪物质迁移和地质过程。首先,要根据MC-ICP-MS的特点,建立高精度的分析方法。其次,要研究同位素示踪的基本原理,包括测定地球主要储库的同位素组成,掌握同位素分馏机理。最后,在前两项工作的基础上,针对重要的地质问题开展应用。可以预见,金属稳定同位素地球化学有良好的发展前景,在地球科学乃至其他学科都有广泛的交叉和应用。

LA-MC-ICP-MS方解石U-Pb定年技术

方解石在成岩过程、生物作用、热液过程等多种地质环境中广泛形成,激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)方解石U-Pb定年技术在解决关键地质问题中具有广阔的应用前景。方解石中U含量相对低(<5.0×10^(-6)),普通Pb占比高(238 U/206 Pb<1),这对仪器灵敏度提出了高要求。相比于Q-ICP-MS和SF-ICP-MS,MC-ICP-MS具有同位素同时测定优势,分析精度更高。前人优化了仪器参数,对提高灵敏度进行了一些尝试,为了最大化的提高灵敏度,本研究基于Neptune Plus型号MC-ICP-MS,系统优化锥组合和辅助氮气,使得U和Pb元素灵敏度最优。研究表明采用Jet+X锥结合氮气增敏(N 2=4.0mL·min^(-1))条件下仪器灵敏度最高,相比于常规条件(S+H锥未结合氮气增敏),U和Pb的信号强度分别提高4倍和3倍。同时我们发现氮气增敏情况与锥组合有很大的关系,当采用X型号截取锥时,氮气的引入可以使得U的信号强度提高,而采用H型号截取锥时,氮气的引入并没有改变信号强度。基于优化后的仪器参数,本文建立了高空间分辨率(~85μm)LA-MC-ICP-MS方解石U-Pb定年方法。采用三个方解石U-Pb定年标准物质对方法进行了验证,所得结果与ID-TIMS定值结果在误差范围内一致,证明我们的方法对低U(~0.03×10^(-6))样品的分析是有效的。初步测定了两个实验室内部标准物质:TLM和LSJ07。一次测量TLM的结果为219.8±2.3Ma(2s,n=30),两次测量LSJ07的结果为26.4±0.2Ma(2s,n=30)和26.7±0.2Ma(2s,n=30)。这两个标准物质的普通铅占比相对较低,是潜在的方解石U-Pb定年标准物质。我们发现激光束斑大小的改变明显影响到结果的准确度,这可能与不同束斑下的分馏效应差异性有关,特别是当束斑小于60μm时。因此我们建议在进行方解石U-Pb定年时,标样和未知样品要严格匹配激光参数,最后初步讨论了方解石U-Pb体系的封闭情况。

扬子陆块西北缘早新元古代俯冲增生过程的岩浆记录

华南早新元古代俯冲相关岩浆作用记录为揭示罗迪尼亚超大陆边缘陆块的聚合及增生过程提供了重要制约。本文聚焦华南扬子陆块西北缘出露的早新元古代岩浆作用记录,总结梳理了其年代学框架、地球化学特征以及同位素特征,查明了其源区性质和岩石学成因、并探讨了不同阶段岩浆记录所对应的构造环境。结果表明,扬子陆块西北缘约1.0~0.9 Ga岩石具有与新生岛弧岩浆类似的微量元素特征,强不相容元素的含量略低于大陆弧,并且具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成和略低于地幔值的锆石δ~(18)O值,这些特征指示约1.0~0.9 Ga岩浆岩最有可能形成于洋内弧环境。相比之下,约0.9~0.83 Ga岩浆岩具有与平均上地壳类似的微量元素特征,富集强不相容元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,并且具有富集的SrNd-Hf同位素组成,锆石δ^(18)O值与地幔值相当或略高,指示其可能形成于大陆弧环境。此外,镁铁质岩石全岩Nd和锆石Hf同位素随年龄的长期变化趋势揭示了地幔源区性质周期性地富集和亏损,这可能是由于俯冲带间歇性地前进和后撤引起的挤压–伸展构造体制的不断交替所致。本文结果为扬子陆块西北缘新元古代早期的构造演化历史和俯冲增生动力学机制提供了制约。

西秦岭关子镇蛇绿混杂岩的地球化学和锆石SHRIMP U-Pb年龄

西秦岭沿天水武山断裂带产出的关子镇蛇绿混杂岩由变玄武岩、变中-基性深成岩浆岩以及少量蛇纹岩组成。变玄武岩具有平坦或轻稀土略亏损的稀土配分型式((La/Yb)_N=0.63～1.24),且不存在Nb、Ta和Ti的负异常,表明它们形成于洋中脊环境。变中-基性深成岩浆岩包含两种类型:类型Ⅰ显示轻稀土富集((La/Yb)_N>2.2)、具有显著Nb负异常((La/Nb)_N>2.4)的特征,类似于岛弧火山岩;类型Ⅱ显示轻稀土亏损到略富集((La/Yb)_N=0.44～1.38)、无显著Nb负异常((La/Nb)_N<1.5),这些特征与上述变玄武岩类似,表明它们也是关子镇蛇绿岩的组成部分。蛇绿岩中辉长岩和闪长岩(该闪长岩属"大洋斜长花岗岩类")样品的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为534±9Ma和517±8Ma,这反映关子镇蛇绿岩可能为早-中寒武世古洋壳残片。由于西秦岭的天水武山断裂带是东秦岭商丹断裂带的西延并共同被认为是华北和华南陆块之间的主缝合线,上述年龄对理解该带及古秦岭洋的演化提供了重要制约。

金红石:重要的地球化学“信息库”

金红石是各种岩石特别是地壳组成岩石中重要的副矿物,它在成岩、风化和各种不同程度的变质过程中均能保持极大的稳定性。同时,除主要成分TiO2外,金红石还含有为数众多的其它微量元素(例如:Nb,Ta,Zr,Hf,Sn,Mo,Sb,Cr,V,W,U和Pb等),这些微量元素的变化特征,对于包含金红石的主体岩石所经历的地质过程具有非常重要的指示意义。近二十年特别是近十年来,金红石已成为地球化学研究领域的一个热点。对各种元素和同位素在金红石中变化特征的调查,被广泛地应用于对各种地质过程的了解,其研究应用的范围涉及到了整体地球的元素平衡、大陆地壳的形成机制、含金红石岩石的形成源区、变质岩石的温压条件和形成时代的研究等多个方面,同时其所包含的各种同位素体系也被广泛用于各种地质过程的示踪。本文综合近年来金红石研究的最新进展,系统表述了金红石作为一个近年来发展起来的重要地质信息储库,在地球化学研究中各个方面的应用。

皖南新元古代井潭组火山岩锆石U-Pb定年和同位素地球化学研究

对皖南江南造山带新元古代井潭组火山岩样品进行了锆石微区U-Pb定年、全岩主微量元素分析和Sr-Nd同位素分析以及矿物氧同位素分析。结果表明,井潭组火山岩存在二期火山岩,形成时代分别为820±16Ma和776±10Ma。所有样品都具有较高的基性组分(ΣTiO2+Fe2O3+MgO)含量(4.7%～16.36%),LREE富集,中等Eu负T异常,大离子亲石元素K,Rb,Ba,Th,U等富集,Nb,Ta,Sr,Ti等相对亏损。εNd(t)值为-2.79～-1.71,指示岩浆源区含有显著的新生地壳组分。这些岩石具有高A/CNK(1.37～1.61)和高δ18O值(锆石6.52‰～8.98‰),显示为壳源S型岩浆岩的特点。石英、斜长石和钾长石等矿物氧同位素具有很大的变化范围,表明井潭组火山岩经历了不同程度的亚固相中温热液蚀变。根据锆石U-Pb定年和元素以及同位素分析结果,776±10Ma井潭组火山岩与石耳山花岗岩为同期岩浆岩,井潭组火山岩直接来源于早新元古代新生地壳重熔,而石耳山花岗岩源岩为约825Ma岩浆岩,间接来源于早新元古代新生地壳的再造。这些新生地壳是江南弧–陆碰撞造山带的组成部分,在Rodinia超大陆裂解时发生拉张跨塌熔融,既不是地幔柱岩浆活动产物,也不是岛弧岩浆作用的直接产物,而是板块–裂谷岩浆活动产物。

蚌埠老山含石榴子石片麻状花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及其对华南俯冲陆壳再循环的意义

对华北板块东南缘蚌埠隆起区内凤阳县老山含石榴子石片麻状花岗岩进行了锆石SHRIMP U—Pb定年。阴极发光图像显示所研究样品中锆石通常具有核-幔-边结构。其中，核部年龄为新元古代（一个谐和年龄为673Ma±12Ma）、幔部年龄为三叠纪和具有岩浆结晶环带的边部年龄为159Ma±2Ma。锆石边部明显具有岩浆结晶环带以及高的Th／U比值（一般为0．14～0．45），其年龄代表该岩石的形成时代；幔部具有低的Th／U比值（一般为0．02～0．15），为变质成因；而核部常具有岩浆结晶环带，有时因重结晶等原因而模糊，其年龄应代表源区岩石的形成时代。由于继承锆石的形成时代为新元古代并经过印支期变质作用，这些年龄记录与大别山超高压岩石一致。因此，证明老山含石榴子石片麻状花岗岩为159Ma±2Ma，其为经历了三叠纪多期变质作用改造的华南俯；中陆壳物质发生部分熔融而形成即由华南三叠纪俯冲陆壳物质再循环的结果。而华北板块通东南缘深部存在华南俯冲陆壳岩石，进一步证实在中生代华南板块至少已俯冲至蚌埠地区。

皖南石耳山新元古代花岗岩锆石U-Pb定年以及元素和氧同位素地球化学研究

对皖南新元古代石耳山花岗岩样品进行了锆石微区U-Pb定年、全岩主微量元素分析和Sr-Nd同位素分析以及矿物氧同位素分析。结果表明,石耳山花岗岩中存在两个时代的岩浆锆石,对应的U-Pb年龄分别为777±9Ma和827±15Ma。总体上石耳山花岗岩的特征为:高SiO2(74.7%~78.5%)、高K2O(3.99%~5.64%)和高K2O/Na2O比值(1.5~3.0),以及很低的基性组分含量(ΣTiO2+FeO+MgO=1.2%~3.0%),显示出高度演化的地壳物质。并具有LREE富集的右倾模式和强烈的Eu负异常(Eu/Eu*=0.2~0.4)。全岩εNd(t)值(-0·53^+0·72),指示其岩浆源区含有显著的亏损地幔组分。样品的锆石δ18O值为2.4‰~7.1‰,显示石耳山花岗岩为低δ18O值岩浆岩;相对较大的δ18O值变化范围,说明其成因与高温超固相热液蚀变作用有关。其余矿物与锆石相比,大多数表现出很大的δ18O值变化范围,表明经历了不同程度的高温热液蚀变。根据这些岩石的同位素年代学和地球化学特征,认为U-Pb年龄为827±15Ma的锆石应为继承来源,而年龄为777±9Ma的锆石可解释为同时代岩浆成因。因此在1000~880Ma中,皖南出现过大规模的幔源岩浆活动,沿着大陆边缘形成初生地壳。约827±15Ma热事件(地幔超柱活动?)使岩石圈地幔及其上覆地壳加热,导致拉伸加厚地壳内部的初生地壳重熔形成岩浆岩。随着裂谷的快速打开,约780Ma幔源岩浆沿裂谷带上涌,启动了中上地壳裂谷带高温热液蚀变,同期喷发了大量的火山岩。裂谷带内的岩浆围岩经受了不同程度的水-岩交换,形成各种低δ18O值的蚀变围岩。在约805℃时,蚀变围岩开始部分熔融并且同期侵位冷却固结,形成花岗岩。较老的继承锆石大多被熔融,大量形成的是约777±9Ma结晶的岩浆锆石。由于处于熔体状态的时间很短,使得岩浆未能均一化,而生成具有不同低δ18O值的花岗岩。石耳山花岗岩初生地壳的形成至少经历了2个阶段部分熔融成岩过程,因而具有高硅、高钾和低基性组分等高度演化的地壳物质特征。

华北东南缘前寒武纪下地壳的生长和变质演化

华北陆块东南缘前寒武纪下地壳岩石主要以高级变质地体或麻粒岩地体和中生代闪长斑岩中（麻粒岩）捕虏体两种形式存在,它们为研究该区前寒武纪下地壳的形成和演化提供了极好的天然实验室。变质地体主要分布于霍邱和蚌埠地区,包括原＂霍邱群＂（霍邱杂岩）及＂五河群＂和＂凤阳群＂（五河杂岩）等。其中,霍邱杂岩主要由白云斜长片麻岩、石英岩、云母片岩、大理岩、变质砂岩、条带状铁建造（BIF）和斜长角闪岩等组成,但地表已被第四纪覆盖;五河杂岩主要含有石榴斜长角闪岩/榴闪岩、石榴麻粒岩、异剥钙榴岩、石榴斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩、云母片岩、大理岩和变质砂岩等变质岩。相比较,五河杂岩大多出露地表,主要由变质的镁铁质和长英质火成岩以及表壳岩系组成,并伴生有古元古代片麻状钾长花岗岩和中生代花岗岩类,构成了＂蚌埠隆起＂。这些不同类型的变质岩常具有类似的峰期变质矿物,如石榴子石、单斜辉石、斜长石、金红石和石英等,结合其锆石U-Pb年龄,表明它们大多数都经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用。综合的变质岩石学、岩石地球化学、Hf同位素及锆石U-Pb年代学研究表明,该区前寒武纪下地壳经历了幕式生长以及多阶段变质演化与改造。强烈的构造-热事件和变质改造时间主要集中于2.7～2.8Ga、2.5～2.6Ga、～2.1Ga、1.8～1.9Ga、390Ma和176Ma,而前寒武纪下地壳的形成时间≥2.1Ga。在综述、分析相关成果的基础之上,作者提出了华北东南缘前寒武纪下地壳变质岩石研究方面存在的重要科学问题与展望。

中国东部大地幔楔形成时代和华北克拉通岩石圈减薄新机制--深部再循环碳的地球动力学效应

地震P波速度成像显示,西太平洋俯冲板片滞留在地幔过渡带,在中国东部形成"大地幔楔"结构.中国东部大陆玄武岩的Mg同位素调查揭示了该俯冲滞留板片携带大量碳酸盐交代地幔过渡带上覆的对流地幔,形成了碳酸盐化橄榄岩,它是中国东部晚白垩世和新生代大陆强碱性玄武岩的源岩.该玄武岩的Mg-Sr同位素组成与年龄关系显示自106Ma以来,该地幔源区的碳酸盐种属为菱镁矿+少量白云石,发生初熔的深度为300~360km.因此,该地幔源区的碳酸盐化交代作用应发生在大于360km的深度,即在106Ma以前俯冲板片已经开始滞留地幔过渡带,形成了大地幔楔结构.这一时代支持大地幔楔的俯冲板片后撤形成机制.根据高温高压实验结果,碳酸盐化橄榄岩熔融产生的含碳酸盐硅酸盐熔体在到达至华北克拉通初步减薄的岩石圈底部(180~120km)时仍可以有高达25~18wt%的CO_2含量,其SiO_2和含量及类似于强碱性的霞石岩和碧玄岩,并具有较高的εNd值(2~6).该熔体向上渗透并交代底部岩石圈地幔可形成碳酸盐化橄榄岩.由于克拉通地热增温线与碳酸盐化橄榄岩固相线相交于130km深度,则华北克拉通岩石圈底部的碳酸盐橄榄岩将发生部分熔融导致其物理性质类似软流圈且较容易被对流上地幔置换.其新生成的碳酸盐-硅酸盐熔体又可以向上渗透交代上覆的岩石圈地幔.如此重复这一碳酸盐化交代-熔融过程,可以使岩石圈减薄,而碳酸盐-硅酸盐熔体也转变呈较富硅和具有较低εNd值(低至-2)的碱性玄武岩.随着华北克拉通岩石圈的减薄,其地热增温线逐步向大洋岩石圈靠近,岩石圈碳酸盐化橄榄岩的初熔深度可小于130km和逐步接近70km.因此,富碳酸盐熔体与岩石圈相互作用是华北克拉通岩石圈减薄过程在晚白垩世和新生代的一种可能机制.据中国东部低玄武岩的年龄统计,106~25Ma区间岩石圈的碳酸盐化交代-熔融引发的减薄过程仅零星存在,而在25Ma以后才大规模发生.因此,华北克拉通岩石圈的减薄可能存在两个峰期:与克拉通破坏峰期(135~115Ma)同时发生的岩石圈减薄,和25Ma以后由富碳酸盐硅酸盐熔体与岩石圈相互作用引发的岩石圈进一步减薄,它使得华北克拉通东部岩石圈减薄至现今的约70km左右.

北大别的多阶段高温变质作用与部分熔融及其地球动力学过程和大地构造意义

北大别经历了三叠纪高温超高压变质作用和多阶段折返历史,因而榴辉岩中广泛发育多期减压结构,极少保留早期的超高压变质记录,这为它们不同变质阶段的温度条件估算带来了巨大困难。然而,目前流行的微量元素温度计为北大别榴辉岩的峰期及之后的退变质阶段温度的确定提供了可能性。根据锆石中Ti和金红石中Zr温度计,结合传统矿物对温度计的计算数据,获得了北大别榴辉岩中多阶段高温(>900℃)条件的数据,证明研究区经历了从超高压榴辉岩相→石英榴辉岩相→高压麻粒岩相阶段的高温变质过程。并且,北大别经历了折返初期(207±4Ma)的减压熔融和碰撞后燕山期(约130Ma)的加热熔融作用。长时间的高温变质作用与多期部分熔融也许正是北大别长期难以发现柯石英和有关超高压变质证据等的重要原因。因此,这些成果有助于甄别北大别的岩石成因和演化过程以及大别山多岩片差异折返模型的建立和完善。

真菌的生物地质作用及其在环境修复中的应用

真菌在自然界中作为有机体的分解者、动植物的病原菌和共生菌,广泛分布于地表和土壤环境,并通过一系列生长及代谢活动,与周围环境中的岩石或矿物基质发生作用,进而影响地球化学过程。真菌的生物地质作用主要包括:真菌促进下岩石或矿物的风化,真菌诱导下次生矿物的形成,以及与上述过程相对应的营养元素和金属离子的迁移与固定。近年来,由生物风化发展而来的生物浸取技术,已经在生物采矿、选矿以及受污染土壤和工业垃圾的生物治理等多个方面得以应用。而将真菌用作吸附剂的生物吸附研究,则显示其能有效祛除工业废水及受污染地下水中所含的金属和有机污染物。因此,无论是从地球化学循环的角度出发,还是考虑资源与环境效应,研究真菌的生物地质作用都具有十分重要的意义。文中从真菌生物风化、生物矿化和环境修复等方面综述了真菌生物地质作用研究的最新进展,并对今后的研究工作进行了展望,旨在加深真菌在地质微生物学作用过程中的认识,促进相关领域的进一步发展。

高温Ca同位素地球化学研究进展与双稀释剂校正

近年来随着质谱和分析技术的进步,Ca同位素的分析精度获得了很大的提高,出现了很多高温条件下Ca同位素地球化学的研究成果。双稀释剂的合理使用在Ca同位素的分析中起关键作用。本文系统地阐述了前人对Ca同位素测试时所使用的双稀释剂技术,提供相应的计算程序,并且系统地归纳近年来高温条件下Ca同位素地球化学研究的新成果,包括单矿物对之间Ca同位素的分馏、陨石和地幔Ca同位素组成的不均一性和陨石的εCa异常及K-Ca定年等。斜方辉石和橄榄石相比于共生的单斜辉石更富集重Ca同位素,并且Δ44/40 CaOpx-Cpx受斜方辉石Ca含量和Ca—O键长的影响。地幔矿物之间具有不相同的Ca同位素组成说明地幔Ca同位素组成的不均一性。陨石及其内部难熔包裹体的Ca同位素组成变化范围很大,并且普遍存在εCa的异常。顽火辉石球粒陨石与地球具有相近的Ca同位素组成,表明它们可能具有相同的起源。但是高温条件下Ca同位素的分馏研究仍处于起步阶段,未来对于地球主要储库的Ca同位素组成、岩浆过程(部分熔融和分离结晶)和洋壳俯冲过程的Ca同位素分馏仍然需要更多地研究。

大别山中生代岩浆岩矿物—水氧同位素交换的地球化学动力学

大别山中生代侵入岩氧同位素结果表明它们受到了岩浆期后亚固相水-岩相互作用的扰动。为了确定水-岩交换过程中的有关参数，本文利用交换反应动力学模型分别对大别山中生代主簿源、天柱山和团岭花岗岩以及沙村和椒子岩辉长岩矿物-水氧同位素交换反应动力学进行了定量计算，并估计了水-岩反应有效时限、流体流动速率和水／岩值。多维矿物相-水氧同位素交换反应动力学定量模拟结果表明，大别山主簿源、天柱山和团岭花岗岩岩浆期后亚固相水-岩反应的有效时限约为0．3～3Ma，流体流动速率约为1×10^-15～3×10^-14mol／s，水／岩值为0．27～0．78；沙村和椒子岩辉长岩岩浆期后亚固相水-岩反应的有效时限约为0．02～0．4Ma，流体流动速率约为1．6×10^-14～4．8×10^-13mol／s，水／岩值为0．11～O．33。