高校地质学报

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1. 常用化学风化指标综述：应用与展望

李绪龙, 张霞, 林春明, 黄舒雅, 李鑫

高校地质学报 2022, 28 (1): 51-63. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020118

摘要（8056）

PDF（pc）（1109KB）（10557）

常用化学风化指标诸如帕克风化指数（WIP）、化学蚀变指数（CIA）、成分变异指数（ICV）、CIX指数和αAlE常被用于评价源区化学风化强度，但利用以上化学风化指标评价化学风化强度时要考虑不同指标的控制因素，否则会导致风化评价结果失真。文章认为以最常用化学风化指标探究源区化学风化过程时，应在了解源区地质信息的情况下，选取合适的的细粒物质或悬浮物作为样品减弱粒度的控制作用，通过酸处理去除杂质，再利用Sc/Th-CIA 判别图反映物源信息，Th/Sc-Zr/Sc判别图进一步判别沉积分异和沉积再旋回的控制作用，进而选取ICV＞1的样品排除再旋回作用的干扰，用A-CN-K图或Panahi（2000）提出的公式进行钾交代作用的校正，最终通过CIA计算得出源岩化学风化强度。为确保准确反映源区风化情况，利用SPSS进行CIA受控因子分析，进而构建研究区的特征风化指标。

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2. 酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）技术及其在岩土工程中的应用

曹光辉, 刘士雨, 俞缙, 蔡燕燕, 胡洲, 毛坤海

高校地质学报 2021, 27 (6): 754-768. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020200

摘要（4541）

PDF（pc）（4975KB）（5383）

通过酶诱导生成碳酸钙沉淀来改良土壤的技术被称为EICP，由于其应用广泛，在过去十多年来引起了越来越多的关注。文章从EICP的机理出发，总结植物脲酶和细菌脲酶的提取方法，探究脲酶、钙源、尿素、脱脂奶粉、温度和pH等因素对EICP胶结效果的影响，归纳检测EICP加固试样的强度、碳酸钙含量、微观结构和成分的方法，并对EICP在岩土工程的应用进行总结与评述。目的是展示目前国内外关于EICP的研究现状，展望未来的研究方向及需要克服的问题。

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3. 磷的生物地球化学循环研究进展

周强, 姜允斌, 郝记华, 季峻峰, 李伟

高校地质学报 2021, 27 (2): 183-199. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020002

摘要（4399）

PDF（pc）（2398KB）（4428）

磷是生命体的必需元素，也是粮食生产的重要限制因素。磷的生物地球化学循环不仅调控着海洋的初级生产力，而且影响着全球气候系统，并决定着磷矿资源的形成和分布，与地球上生命的生存繁衍息息相关。当前“地球系统科学”理论将大气圈、水圈、岩石圈（地壳和上地幔）和生物圈等子系统有机整合，为研究磷的生物地球化学循环提供了更加广阔的视野。基于已有研究，结合“地球系统科学”理论观点，针对磷的生物化学循环获得了以下重要认识：磷在地质历史时期的演化决定了现今磷在全球范围内（陆地生态系统与海洋生态系统）的循环模式；人类的工业和农业活动作为重要的地质营力，改变了磷的生物地球化学循环过程，造成了磷矿枯竭的资源危机及水体富营养化的环境问题；解决磷短缺的资源危机问题和磷过剩的环境污染问题的关键在于调控引起这些问题的生物地球化学循环过程。

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4. 北京南部沉降区黏土层变形特征和参数分析

尤斌昊, 叶淑君, 田芳, 罗勇

高校地质学报 2023, 29 (4): 590-599. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021083

摘要（3899）

PDF（pc）（2292KB）（1269）

北京地面沉降分南北两个大区，南部沉降区主要为礼贤—榆垡沉降区，近年该区沉降速率加快，2017~2019年沉降速率达50~75 mm/a，沉降呈现新的特征。文章基于该沉降区唯一的沉降观测站（榆垡沉降监测站）2011~2017年7年长时间序列的沉降和水位观测资料，首先系统分析了该地区地面沉降监测孔监测地层尤其是黏土层的变形特征，然后运用应力—应变图解法和配线法计算该区黏土层的弹性贮水率、非弹性贮水率、垂向渗透系数和变形滞后时间。结果表明，各土层既有弹性变形又存在塑性变形，变形均以塑性变形为主，有明显的变形滞后性；但各土层在变形速率上呈现不同特征。图解法结果表明，第一和第二黏土层非弹性贮水率在1.49×10^-5~2.10×10^-5之间，弹性贮水率在3.93×10^-5~8.38×10^-5之间，非弹性贮水率为弹性贮水率的2~4倍，垂向渗透系数在6.20×10^-6~4.39×10^-5 m/d之间，土层变形滞后时间为2.1~12.8年。配线法估算出研究区浅部土层的贮水率在4.8×10^-4左右，深部土层的贮水率在1.08×10^-4~2.05×10^-4之间，浅部土层的贮水率是深部土层的2~4倍，浅部土层垂向渗透系数比深部土层大1~2个数量级。

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5. 海上CO₂ 地质封存监测现状及建议

李琦, 李彦尊, 许晓艺, 李小春, 刘桂臻, 于航, 谭永胜

高校地质学报 2023, 29 (1): 1-12. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023008

摘要（3535）

PDF（pc）（1583KB）（1512）

海上二氧化碳（CO₂）地质封存是中国应对滨海地区温室气体排放的重要举措，是实现“碳达峰、碳中和”目标不可或缺的关键技术。中国沿海地区工业发达、碳源丰富，近海盆地具有良好的储盖层物性和圈闭特征，封存潜力巨大，目前中国首个海上CO₂地质封存示范工程已在南海珠江口盆地正式启动。CO₂监测作为CCUS技术的重要组成部分，贯穿CO₂地质封存的全生命周期，是确保封存工程安全性和合理性的必要手段。然而，中国海上CO₂地质封存技术处于起步阶段，海上监测任务颇具挑战。文章回顾了国际上海上CO₂地质封存的相关代表性研究工作以及示范项目案例，对监测指标、技术、监测方案等进行分析，提出海上CO₂地质封存监测技术筛选优化方法和监测建议，旨在为中国海上CO₂地质封存示范项目的开展提供参考依据。

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6. 玄武岩CO₂ 矿化封存潜力评估方法研究现状及展望

高志豪, 夏菖佑, 廖松林, 余晓洁, 刘牧心, 李鹏春, 梁希, 戴青, 黄新我

高校地质学报 2023, 29 (1): 66-75. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022099

摘要（3522）

PDF（pc）（1109KB）（3695）

二氧化碳地质封存是实现减排增汇的重要技术选择，能够将CO₂长期、安全地封存在地下岩层中。常规的CO₂封存地质体包括地下深部咸水层和枯竭油气藏，玄武岩是近年来逐渐受关注的新一类CO₂封存地质体，进一步丰富和拓展了CO₂地质封存的技术手段和碳汇潜力。封存潜力评估是CO₂地质封存技术发展的重要基础工作之一，文章系统梳理国内外玄武岩矿化封存潜力的评价方法，对比分析各类方法的原理机制和应用情景，并以冰岛活动裂谷带玄武岩为例应用、对比各类方法。研究认为目前玄武岩矿化封存潜力评估方法一般包括三类：（1）单位矿化法：基于玄武岩单位体积或单位反应面积的固碳量开展潜力评估；（2）矿物置换法：基于玄武岩中可固碳矿物的总量开展封存潜力评估；（3）孔隙充填法：基于CO₂矿化后产生次生矿物所占岩石孔隙体积比例的上限值开展封存潜力评估。单位矿化法的评估数据需进行系统的实验分析，增加了潜力评估的难度。当玄武岩储层孔隙度较大、可固碳矿物含量相对较小时，矿物置换法较为合适；反之，孔隙充填法更合适。

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7. 浙江白垩纪大衢山岩体的成因过程：晶体—熔体分离与岩浆补给

何晨, 夏炎, 徐夕生, 邱检生, 徐航, 张志, 赵思狄

高校地质学报 2023, 29 (5): 657-678. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022018

摘要（3445）

PDF（pc）（11167KB）（1304）

穿地壳岩浆系统理论和晶粥模型为研究中国东南部白垩纪岩浆作用提供了新的思路。大衢山岩体位于浙闽沿海东北部，主体由钾长花岗岩组成，其中发育大量暗色微粒包体（MME），局部可见中—基性岩脉穿插其中，潮头门附近出露少量二长岩。MME具细粒结构，发育针状磷灰石。锆石U-Pb定年结果显示，大衢山岩体出露的钾长花岗岩、MME、二长岩、中—基性岩脉均结晶于~100 Ma。钾长花岗岩硅含量较高（SiO2=68.45%~73.82%）。岩体东端可见不含MME的晶洞花岗岩（DQS-7），具有更高硅含量（76.27%），其全岩化学成分与Sr-Nd同位素组成与大衢山周围同期出露的高硅花岗岩体（SiO2 >75%，小洋山岩体，普陀山岩体等）类似。大衢山钾长花岗岩中可见斜长石、钾长石聚晶，与大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩具有Ba、Sr、P等微量元素“互补”的地球化学特征。进一步研究显示大衢山钾长花岗岩是由受到岩浆补给的起源于古老地壳基底重熔的长英质岩浆，经分离结晶和高硅熔体抽离后的残余堆晶固结而成，而高硅熔体形成了大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩。大衢山基性岩脉富集大离子亲石元素，亏损Nb、Ta等高场强元素，与同期出露的浙闽沿海镁铁质岩墙具有相似的地球化学特征，起源于俯冲流体交代的富集地幔。电子探针分析结果表明，钾长花岗岩和MME中的斜长石具有核—幔—边结构，核部（花岗岩27~36、MME 25~41，后同）与边部（17~32、18~26）An值较低，幔部An值（28~57、27~65）相对较高，是岩浆混合作用的典型矿物学标志。结合元素地球化学特征和Sr-Nf-Hf同位素组成，二长岩和中性岩脉应该是幔源镁铁质岩浆与长英质岩浆发生均匀混合的产物，而MME为两种岩浆机械混合的产物。角闪石全铝压力计计算结果表明，MME的形成深度为1.8~3.0 km；二长岩中角闪石发育核—幔—边结构，核部和幔部形成深度为17.0~21.2 km，边部形成深度1.9~4.5 km，指示了不同深度相互连通的两个岩浆房。通过对钾长花岗岩、MME、晶洞花岗岩、二长岩和中—基性岩脉岩石成因及其成因联系的研究，并对比周边同期高硅花岗岩，文章建立了大衢山穿地壳岩浆系统模型。古太平洋板片后撤，沿海地区的弧后伸展和软流圈上涌导致幔源镁铁质岩浆的底侵，并进一步诱发下地壳岩石部分熔融产生长英质岩浆。幔源岩浆的持续补给和加热延长了长英质岩浆房的寿命，发生了分异演化与晶体—熔体的分离，从而形成了深度分别为17~21 km和2~3 km的两个岩浆房。两个不同深度岩浆房中发生的岩浆混合和晶体—熔体分离，最终形成钾长花岗岩、高硅花岗岩、二长岩、MME和中—基性岩脉。

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8. 安徽宣城茶亭铜金矿床隐爆角砾岩特征及其成矿意义

谢巧勤，孙锐，徐晓春，许心悦，安昱华，钱仕龙

高校地质学报 2020, 26 (3): 255-264. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019045

摘要（3334）

PDF（pc）（6839KB）（2733）

安徽宣城茶亭铜金矿床是近年来在长江中下游浅覆盖区之南陵—宣城中—新生代火山—沉积盆地中新发现的一个大型矿床。文章以赋矿石英闪长玢岩侵入体内发育的隐爆角砾岩为对象，通过详细的钻孔岩心观察和显微岩相学研究，确定其地质特征并探讨其与成矿的关系。根据钻孔岩心观察确定的岩石构造特征及钻孔剖面圈定的角砾岩空间分布特征，茶亭铜金矿床发育的隐爆角砾岩呈上大下小的不规则筒状体，被隐伏的石英闪长玢岩侵入体包孕。根据角砾特征以及角砾间的裂隙和胶结物特征，可将隐爆角砾岩划分为隐爆浆屑角砾岩、隐爆热液角砾岩和隐爆破裂角砾岩三类，三类隐爆角砾岩空间上有规律地分布，以隐爆浆屑角砾岩为中心向外或向上依次过渡为隐爆热液角砾岩→隐爆破裂角砾岩→石英闪长玢岩。基于隐爆角砾岩与蚀变和矿化的关系推测，岩浆—气液隐蔽爆破作用所产生的大量裂隙为后期含矿岩浆热液和大气降水热液的运移、交代、混合乃至卸载、沉淀成矿提供了有利的构造空间。茶亭铜金矿床的矿体赋存于浅成斑岩侵入体中，其围岩蚀变类型与分带，以及矿化呈细粒浸染状和细脉—网脉状等地质特征显示其与斑岩型矿床极为相似，但矿化富集部位与隐爆角砾岩筒（体）的一致，且矿床同时发育角砾状、脉状、团块状矿化，矿脉中发育热液硬石膏甚至形成硬石膏岩等地质特征又明显不同于斑岩型矿床。因此，文章将茶亭铜金矿床确定为一个与中酸性浅成斑岩侵入体密切相关的隐爆角砾岩型矿床。

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9. 塔里木盆地新生代地质地貌特征及其演化

李江海，吴桐雯，雷雨婷

高校地质学报

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10. 基于GRACE 和GLDAS 的塔里木河流域地下水储量演变规律研究

陈丹红, 曾献奎, 吴吉春, 桂东伟, 孙媛媛

高校地质学报 2022, 28 (6): 894-901. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021012

摘要（3145）

PDF（pc）（6807KB）（1353）

塔里木河流域位于中国西北干旱区，降水稀少，生态脆弱，水资源是维系当地社会经济发展和生态健康的关键因素。文章利用GRACE重力卫星数据和GLDAS全球陆面同化系统数据识别了塔里木河流域2003~2019年地下水储量变化，并分析其时空分布规律。结果显示，2003~2019年间塔里木河流域地下水储量整体呈下降趋势，速率为-2.13 mm/a。在空间分布上，由北向南，地下水储量的下降降幅逐渐减少，天山南坡中段地区地下水亏损最大，而塔里木河下游地下水储量稳步回升，与近十多年的应急生态输水有关。此外，塔里木河流域地下水储量变化与年降水量存在比较一致的年际变化特征。2004、2006~2009年降水量偏少，地下水储量显著减少，降水量多的年份，地下水储量出现回升。基于GRACE和GLDAS的地下水储量分析方法对于对监测缺乏地下水站网的塔里木河流域地下水资源具有较大应用潜力。

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11. CO₂ 地质封存盖层密闭性研究现状与进展

陈博文, 王锐, 李琦, 周银邦, 谭永胜, 代全齐, 张瑶

高校地质学报 2023, 29 (1): 85-99. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023010

摘要（3038）

PDF（pc）（6425KB）（4153）

CO₂地质封存是应对全球性气候变化、减排温室气体的关键技术之一。大规模CO₂注入地层容易出现泄漏问题，尤其是通过盖层的泄漏，包括毛细管泄漏、盖层水力破裂和沿盖层既有断层的泄漏等。因此，盖层密闭性评价对CO₂地质封存长期安全稳定性的预测至关重要的。通过对密闭机理、影响因素、破坏模式等影响CO₂地质封存盖层密闭性的研究现状进行总结，发现盖层密闭机理包括毛细管封闭、水力封闭和超压封闭，影响盖层密闭性的主要因素有盖层岩性、盖地比特征、盖层厚度、盖层岩石力学性质和封存压力，进而对CO₂注入过程中盖层密闭性的破坏模式进行评价，并对盖层密闭性研究的不足提出了一些见解。

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12. 东北牡丹江地区古近纪高镁安山岩的发现及其岩石学特征

熊巧, 曾罡, 郑志翀, 张慧丽, 周中彪, 王小均, 刘建强, 陈立辉

高校地质学报 2023, 29 (2): 161-173. DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2021109

摘要（3002）

PDF（pc）（3283KB）（773）

全球新生代高镁安山岩多分布于活动大陆边缘和岛弧环境，而板内高镁安山岩出露较少。近年来，在松辽盆地西侧的五岔沟地区和北侧的逊克、门鲁河地区以及俄罗斯远东地区相继发现了喷发于20.6~0.3 Ma（新近纪—第四纪）的板内高镁安山岩。这些板内高镁安山岩的发现对于探讨地幔中再循环地壳物质的属性和命运具有重要意义。文章报导了在松辽盆地东侧的牡丹江地区新发现的古近纪高镁安山岩（喷发于49.2~36.3 Ma）。这些火山岩SiO2含量为54.75~58.95 wt%，Mg^#为45.18~51.72，属于高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩属于亚碱性系列，岩性为玄武安山岩和安山岩，主量元素组成变化范围较小。基于岩相学观察和MELTS软件模拟计算，牡丹江高镁安山岩的矿物结晶顺序为：斜长石和斜方辉石斑晶较早结晶，之后斜方辉石、单斜辉石和钛铁氧化物等基质矿物结晶。MELTS软件模拟结果指示在岩浆演化过程中结晶出的矿物未脱离岩浆体系，岩石成分代表了相对原始的岩浆成分。文章利用斜方辉石—熔体测压法计算出牡丹江高镁安山岩的结晶压力为169~570 MPa，相当于5.6~18.8 km的深度。利用斜方辉石—熔体和熔体两种测温法计算出其结晶温度为1109~1181 ℃，与东北其它地区新生代高镁安山岩（逊克、门鲁河和五岔沟）的结晶温度基本一致（1132~1192 ℃），高于岛弧安山岩的结晶温度（950~1050 ℃）。利用斜长石—熔体测水法计算出其喷发前熔体水含量为0.3~1.0 wt%，与东北其它地区新生代高镁安山岩熔体喷发前水含量基本一致（0.3~1.4 wt%），明显低于岛弧安山岩（2~9 wt%）。因此，牡丹江高镁安山岩在化学组成、岩相学特征、岩浆物理属性（温度和水含量）以及演化特征上都与东北其它地区发现的新生代高镁安山岩基本一致，属于板内高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩的发现表明，这类板内高镁安山岩岩浆作用从始新世一直持续到更新世，在东北地区广泛分布。

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13. 锆石Ce 氧逸度计和早期地球的氧化还原状态

肖路毅, 杨晓志

高校地质学报 2022, 28 (4): 484-492. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020114

摘要（2858）

PDF（pc）（1097KB）（1902）

氧逸度可以用于定量描述一个体系的氧化还原状态，是地球科学非常重要的一个热力学指标。早期地球的氧逸度及其变化趋势的重建，对大气圈、水圈、生物圈乃至整个地球的起源和演化具有重要的科学意义，也是地球科学长期探索的重要目标。锆石提供了地球上已发现的最古老天然样品，几乎是目前研究早期(冥古宙)地球的唯一可靠对象。近年来的研究发现，锆石中Ce的含量对其母岩浆体系的氧逸度很敏感，并由此发展出了锆石的Ce氧逸度计。这一技术对认识早期地球的氧化还原状态十分关键。文章对锆石Ce氧逸度计进行了简单介绍，进而对早期地壳和地幔的氧化还原状态进行了综合评述。在此基础上，对早期地球几个重要圈层(大气圈、大陆地壳和上地幔)氧逸度的演化及相互间的耦合关系进行了讨论。

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14. 页岩储层物性参数对CO₂ 不同封存机制及封存量的影响

尹书郭, 杨国栋, 冯涛, 马鑫, 曹伟, 黄冕, 郭天晴

高校地质学报 2023, 29 (1): 37-46. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022071

摘要（2854）

PDF（pc）（1157KB）（1521）

CO₂增强页岩气开采技术（CO₂-ESGR）一方面可提高CH4产量，另一方面又可实现CO₂地质封存。为了分析页岩储层物性参数对CO₂封存机制的影响，文章以鄂尔多斯盆地延长组页岩为研究对象，采用CMG-GEM软件建立双孔双渗均质模型，分析了CO₂-ESGR中页岩储层垂直渗透率与水平渗透率之比（Kv/Kh）、含水饱和度和孔隙度对不同CO₂封存机制封存量的影响；并设计了27组正交试验采用极差分析法比较了三种因素的影响程度。研究表明，Kv/Kh在0.1~1范围增大会增加不同CO2封存机制的封存量，封存总量最大可增加69.96%，其中吸附封存量最大可增加97.96%，受到影响最大；含水饱和度在0~0.9范围增大引起CO₂封存总量先增加后减小，封存总量最大可减少67.12%，其中溶解封存量最大可减少83.35%，范围波动最大；页岩储层孔隙度在0.1~0.99范围增大会导致CO₂封存总量减少，封存总量最大可减少95.38%，其中吸附封存量最大可减少99.99%，减少百分比最大。极差分析表明，含水饱和度对构造封存量、残余封存量和溶解封存量的影响最大，孔隙度对CO₂封存总量和吸附封存量的影响最大，Kv/Kh对CO₂不同机制封存量的影响最小。在页岩储层中进行CO2封存时，为获得最大封存量，应选择低含水饱和度、低孔隙度和高垂直渗透性的页岩层。

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15. 日本苫小牧CO₂ 海底地质封存监测技术分析及其启示

许晓艺, 李琦, 谭永胜, 刘桂臻, 李霞颖

高校地质学报 2023, 29 (1): 13-24. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022096

摘要（2786）

PDF（pc）（3566KB）（1303）

海洋二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）是应对全球气候变化、减排温室气体CO₂的关键技术之一，也是实现中国碳中和目标愿景解决方案的重要组成部分。中国近海沉积盆地封存潜力巨大，2022年中国首个CO₂海底地质封存示范工程已在南海珠江口盆地咸水层中正式启动。日本苫小牧咸水层封存项目作为迄今为止亚洲最成功的海底封存项目，其CO₂封存监测工作为我国离岸封存项目的开展提供了重要的实践参考及技术指导。文章全面回顾了苫小牧CCS项目案例情况，对项目执行、场地监测内容及布点、监测设施及技术、监测结果等进行分析，总结苫小牧CCS 项目的成功经验，以及陆—井—海结合一体化的多层次、全方位的监测体系，旨在助力中国海上CO₂封存项目顺利运行，确保海洋生态环境安全。

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16. 月球内部水和月表水冰资源的评估研究

吴言蔚, 贺佳峰, 王国光

高校地质学报 2024, 30 (02): 165-177. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023013

摘要（2730）

PDF（pc）（2755KB）（2101）

水是地球上的生命之源，也是未来星际旅行重要的推进剂材料，因此在人类对月球和其他地外天体的探测过程中，水是最受关注的战略资源之一。美国Apollo和前苏联Luna登月计划之后二十多年间，月球“无水”的观点曾被广泛接受。文章系统阐述了月球内部水和月表水研究进展、月球水成因、水资源量评估和开发利用方法。近年对月表水资源的探测和月球样品中水含量的深入研究，揭示出月球并非“无水”，月球内部含有较为丰富的水，月表的极区可能有可观的水资源，月表中低纬度地区也广泛存在太阳风成因的水。月球的水成因主要包括自身来源的水、小行星和彗星来源水、太阳风成因水等。据估测，月表极区水冰的资源量约为142.8亿吨，月表太阳风成因水含量约为34万吨，为未来月球基地的建设和深空探测提供了重要的资源保障。并就月球水资源利用的提出多种开发利用方案，包括热能采矿法、月球极地推进剂开采前哨战、钻取一体化开发利用系统等。

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17. 锶同位素地层学新方法探究

蔡悦

高校地质学报 2024, 30 (03): 253-268. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2024015

摘要（2726）

PDF（pc）（2031KB）（1495）

锶同位素地层学（Strontium Isotope Stratigraphy, 简称SIS）是建立海相沉积岩层年代模型的一种重要方法。该方法在油气勘探、古气候重建等领域有着广泛的应用。应用SIS的前提是：（1）全球海水锶同位素成分相对均一且随时间推移逐渐变化；（2）样品的锶同位素代表样品形成时原始海水的成分。但是，后期成岩蚀变以及样品表面吸附的杂质会改变样品的锶同位素组成，从而造成无意义的SIS年龄。因此，样品选择与前处理至关重要。文章全面总结了已有的海相碳酸盐岩锶同位素地层学的测试方法，包括样品前处理和锶同位素测试。近年来，为了精准地提取古海洋成分信息，多项应用碳酸盐钕、铅和锂同位素的研究对样品前处理流程进行了深入的探讨。结合这些领域的新发展，作者全面地研究了一个具有独立年龄限制的采集于埃及苏黎世海湾浅海中新世沉积地层中的牡蛎化石样品，根据淋洗溶液中的元素含量变化，推荐一套新的碳酸盐样品前处理流程。文章同时也总结和比较了使用热电离质谱仪（TIMS）和多接收电感耦合等离子质谱（MC-ICPMS）测试的锶同位素的准确度和精度。尽管对于锶含量较高的样品，新一代MC-ICP-MS能够达到与老一代TIMS相似的精度，但是对于含量较低或者对精度要求较高的样品，TIMS仍然是SIS研究的首选。最后，作者对使用MC-ICP-MS开展锶同位素地层学提出一些建议。

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18. 苏皖玄武岩土壤中风尘的识别及风化特征

陈辽, 刘连文, 朱晓雨, 蔡洁, 季峻峰

高校地质学报 2022, 28 (6): 838-848. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021065

摘要（2649）

PDF（pc）（2411KB）（1099）

风尘传输与沉降影响生态系统和元素的生物地球化学循环，对其在成壤作用中的识别与贡献进行研究有重要意义。文章选择在非风尘沉降区的苏皖玄武岩台地典型的两个风化剖面（安徽明光梅花村和江苏盱眙宝塔村）和部分表土及水系沉积物样品，系统分析主要矿物、粘土矿物、常量元素、微量元素及Sr、Nd同位素组成。结果显示，玄武岩基岩基本由斜长石和辉石组成，而风化基岩则主要由蒙脱石构成，风化土壤则出现基岩和风化基岩中未出现的石英、伊利石等风尘特征矿物；基岩和风化基岩以高Mg，低Si、K，无Eu异常等特征，风化土壤则以高Si、K，低Mg，负Eu异常等特征；基岩和风化基岩的εNd偏正，⁸⁶Sr/⁸⁷Sr值较低，而风化土壤εNd偏负，⁸⁶Sr/⁸⁷Sr值较高；各种证据都显示风尘对风化土壤有重要贡献，通过Nd同位素混合模式计算，风尘对土壤的贡献达60%以上。玄武岩风化表现为完全的蒙脱石化，为显著的去Ca、Mg作用，在梅花村剖面，表层土壤出现Ce负异常，而在下部层位出现Ce正异常，研究还发现在风尘的加积作用，土壤的Si、K含量得以上升。受相对较大的玄武岩台地高程差影响，玄武岩风化产物和沉降的风尘易被降水侵蚀，造成风化剖面较薄，促使玄武岩风化处于“供应限制”模式。本次工作为玄武岩的风化机制，风尘在元素地球化学循环中的作用等提供了新的地质证据。

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19. 藏南冈底斯岩浆带研究进展与展望

孟元库, 袁昊岐, 魏友卿, 张书凯, 刘金庆

高校地质学报 2022, 28 (1): 1-31. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020057

摘要（2643）

PDF（pc）（2414KB）（2578）

冈底斯岩浆岩带（以下简称冈底斯带）是新特提斯洋俯冲和印度—亚洲板块碰撞的产物，为典型的复合型大陆岩浆弧，是研究板块增生、大陆地壳生长再造和碰撞造山的天然实验室。大量研究揭示新特提斯洋主要经历了4个重要的演化时期：分别是早期俯冲（>152 Ma）、晚期俯冲（100~65 Ma）、主碰撞（55~40 Ma）和后碰撞伸展期（23 Ma至今）。前人对其开展了大量的工作，并取得了重要的认识和进展，然而关于新特提斯洋的形成和演化以及冈底斯带火成岩岩浆源区的属性、精细的成岩过程等方面仍然存在着激烈的争议。文章首先介绍了冈底斯带的研究历史和大地构造背景，对冈底斯带目前存在的主要科学问题和争议进行了初步梳理，从13个方面进行了论述和总结。初步的梳理给出的启示是：冈底斯带是一个典型的岩浆—构造—成矿—变形变质带，经历了长期、复杂和多阶段的演化过程，而不是简单地拼贴于古老拉萨地体之上的新生大陆岛弧体。主要认识包括：（1）冈底斯岛弧带是研究新特提斯洋俯冲最为理想的场所，记录了新特提斯洋演化的关键信息，是破解新特提斯洋板片初始俯冲时限和板片俯冲方式最佳的研究对象；（2）冈底斯带中不同时代的花岗岩基或岩株可能经历了一个多期次组装累积的过程，今后应运用晶粥体的模型去重新理解冈底斯带花岗质岩石的形成和动力学成岩过程；（3）冈底斯地区地幔的性质沿着走向表现出复杂性，具有地球化学上的不均一性；（4）冈底斯带的火成岩存在同位素上的倒转，这可能暗示冈底斯地区存在老的基底；（5）冈底斯岛弧带在构造上具有明显的掀斜性，表现出东段以下地壳组分为主，中西段以中上地壳组分为主，暗示了冈底斯带自新生代以来经历了一个不均衡的构造抬升和剥露过程；
（6）冈底斯带的研究对象仍以火成岩为主，研究方法多限于传统的岩石学和放射性Sr-Nd-Hf同位素手段，而非传统的稳定性同位素（Mg-O-Li-B-Mo）的研究却鲜有报道，并且在研究内容上主要以岩石成因和地质年代学为主，而对火成岩侵位过程和成岩后的构造变形和抬升剥蚀等相关研究则相对薄弱；（7）目前，构造地质学手段在冈底斯带的研究中运用较少，常以岩浆演化来代替构造演化。最后，文章针对目前的研究现状，对冈底斯带未来的研究方向进行了展望。

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20. 湖北庙垭碱性杂岩体中铌成矿作用：来自金红石矿物学和年代学的制约

应元灿, 陈唯, 柳加俊, 杨帆, 蒋少涌

高校地质学报 2024, 30 (03): 345-361. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2024019

摘要（2639）

PDF（pc）（6817KB）（1208）

庙垭碱性杂岩体主要由富Nb和REE的碳酸岩和正长岩组成，已探明Nb₂O₅储量93万吨，平均品位0.12%，是国内仅次于白云鄂博的碳酸岩型Nb-REE矿床。前人对碳酸岩成因及稀土成矿作用开展了大量的研究，但对正长岩中铌的赋存状态和富集机制尚不清楚。文章在野外地质调查的基础上，结合TIMA、电子探针和LA-ICP-MS分析技术对正长岩中含铌矿物开展了详细的岩相学、矿物化学和U-Pb年代学研究。结果显示庙垭正长岩中主要含铌矿物为金红石，根据矿物结构和化学组成可划分为岩浆金红石和热液金红石两类。其中岩浆金红石少见，而热液金红石在各类正长岩中广泛发育，多呈浸染状沿原生金红石边缘或裂隙分布，或与黑云母和钛铁矿等其它矿物紧密共生。在化学组成上，原生金红石显示低Nb₂O₅（1.43%~2.56%）、FeO（0.74%~1.01%）和微量元素（如Ta、Cr、V、W、Mo、Sb）含量特征；而热液金红石具有不同程度的Nb2O5（3.48%~20.68%）、FeO（1.18%~6.92%）和微量元素富集特征。原位微区U-Pb定年显示两类金红石形成于不同的时代，原生金红石形成时代为446±21 Ma，而热液金红石形成时代为240±19 Ma，表明正长岩中铌矿化经历了早古生代岩浆阶段的初次富集和三叠纪热液交代阶段的二次富集。综上，我们认为庙垭杂岩体中铌富集成矿受控于岩浆和热液过程。在早古生代岩浆阶段，正长岩中Nb主要以晶格置换的方式进入早期金红石、黑云母等含钛矿物中；在三叠纪热液交代阶段，热液流体可分解黑云母形成次生富铌金红石和铌铁矿，亦或交代早期金红石和钛铁矿最终形成富铌金红石。

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21. 高精度稳定锶同位素分析方法综述

陈栩琦, 曾振, 于慧敏, 黄方

高校地质学报 2021, 27 (3): 264-274. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021031

摘要（2602）

PDF（pc）（922KB）（3028）

近年来稳定Sr同位素在同位素地球化学领域越来越受到重视，在表生地球化学、古环境、考古学、地球内生作用及陨石等方面研究都取得了重要成果，这得益于高精度稳定Sr同位素分析方法的发展。文章总结了δ88/86Sr分析方法的关键技术要素。在化学提纯方面，文献中广泛使用Sr特效树脂，用离子交换法实现Sr元素的分离提纯，但Sr特效树脂价格昂贵，且具有难以消除的记忆效应，建议用阳离子树脂代替；在质谱分析方面，主要使用多接收电感耦合等离子体质谱（MCICP-MS）和热电离质谱（TIMS）进行测量，MC-ICP-MS测量具有比TIMS更高的测量效率，但是测量精度略低；对于质量歧视校正，目前使用较为广泛的方法有标样—样品间插法、Zr元素外部校正法以及双稀释剂法，其中双稀释剂法具有较高的测量精度，但在MC-ICP-MS上应用的相关研究较少。目前还缺乏对国际标准样品的δ88/86Sr的详细对比。因此，优化分析流程、提高测量精度以及更多标准样品δ88/86Sr的测定是需要加强的工作。

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22. 黄土高原新近纪红粘土粒度特征及环境意义

路珂珂, 陈忠, 杨雁鹏, 张佳琳, 赵忠强, 夏顶洪, 倪春中, 宋垠先, 张世涛

高校地质学报 2023, 29 (5): 713-725. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022020

摘要（2565）

PDF（pc）（1237KB）（2651）

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（>20 μm）代表了近地面风（冬季风）传输部分，而细粒（<5 μm）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21.3~20.2 Ma、16.0~13.3 Ma和8.7~6.9 Ma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。

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23. 长白山火山活动历史、岩浆演化与喷发机制探讨

樊祺诚，隋建立，王团华，李　霓，孙　谦

J4

摘要（2524）

PDF（pc）（1004KB）（2466）

广义的长白山火山在我国境内包括著名的天池火山、望天鹅火山、图们江火山和龙岗火山，是我国最大的第四纪火山岩分布区。图们江火山和望天鹅火山活动都始于上新世，喷发活动分别介于上新世—中更新世（5.5~0.19 Ma）和上新世—早更新世（4.77 ~2.12 Ma）。天池火山和龙岗火山属于第四纪火山，喷发活动从早更新世（~2 Ma）持续到全新世。图们江火山岩为溢流式喷发的拉斑玄武岩，望天鹅火山、天池火山和龙岗火山母岩浆都是钾质粗面玄武岩，但经历了不同的演化过程。天池火山和望天鹅火山都经历了钾质粗面玄武岩造盾、粗面岩造锥和晚期碱性酸性岩浆（碱流岩和碱性流纹岩）的喷发；龙岗火山来自地幔的钾质粗面玄武岩浆则未经演化和混染直接喷出地表。图们江火山岩以溢流式喷发的拉斑玄武岩为主，少量玄武质粗安岩等。天池火山造盾之后，地壳岩浆房和地幔岩浆房具互动式喷发特点，来自地幔的钾质粗面玄武岩浆一方面在天池火山锥体内外形成诸多小火山渣锥，另一方面持续补给地壳岩浆房发生岩浆分离结晶作用和混合作用，分别导致双峰式火山岩分布特征和触发千年大喷发。火山岩微量元素和Sr-Nd-Pb同位素示踪揭示，长白山东（图们江火山、望天鹅火山和天池火山）、西（龙岗火山）两区显示地幔非均一性，东区岩浆源区具有软流圈地幔与富集岩石圈地幔混合特征，西区岩浆源区具有相对亏损的较原始地幔特征。西太平洋板块俯冲—东北亚大陆弧后引张是长白山火山活动的动力学机制。

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24. 中国金矿资源特征及勘查方向概述

王斌,李景朝,王成锡,郑啸,孙克峰

高校地质学报 2020, 26 (2): 121-. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019033

摘要（2504）

PDF（pc）（2571KB）（4274）

基于金矿成矿地球动力学环境以及矿床基本地质特征等，将中国金矿床类型归纳为11 类，其中以构造破碎带蚀变岩型、中深成侵入岩体内及其外接触带型、卡林—似卡林型、浅变质碎屑岩中热液型、陆相火山岩型等为主要找矿类型；成矿年代以中生代、新生代为主。在中国Ⅲ级成矿区带划分基础上，总结研究大地构造单元、地质演化、成矿地质条件、空间分布特征、金矿类型、区域成矿要素、资源量等，初步厘定42 个金矿集区，其空间呈集中分布特征。根据金矿勘查单位面积的钻探数量，初步将中国金矿集区划分为高、中、低工作程度区，高程度区主要分布在中东部地区；除砂金矿外，中国88.12%的岩金（伴生金）矿探矿深度在500 m 以上，说明探矿钻探验证偏少、偏浅。文章还探讨了中国金矿集区资源找矿潜力，提出了勘查找矿方向和建议，指出中东部老矿山深部、外围和西部金矿集区特别是位于新疆、青海、西藏等地区的，是未来找矿潜力重点区域，未查明资源储量巨大。

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25. 碳封存砂岩储层的孔隙迂曲度分形特征研究

向雷, 王惠民, 盛金昌, 罗玉龙, 詹美礼, 陶锴, 田佳丽

高校地质学报 2023, 29 (1): 120-127. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022074

摘要（2493）

PDF（pc）（2582KB）（1102）

目前“双碳”减排的背景下，砂岩咸水层是最具潜力的二氧化碳封存介质，其孔隙结构特征决定了流体的运移及封存效率，对其进行研究具有重要的科学意义。分形维数常用于定量表征砂岩孔隙结构在三维空间中的分布规律, 但以往对砂岩孔隙迂曲度分形特征进行研究时，多依赖于孔隙率、平均孔隙半径、平均迂曲度等特征值计算分形维数，并不能很好的反映岩石孔隙排列分布及孔隙连接的非均质性。文章将砂岩孔隙结构概化为具有迂曲度的毛细管，首先通过核磁共振成像（MRI）技术获取岩石片层图像，以盒维数法获得孔径分布分形维数；随后以孔径分布分形维数为目标值，结合不同迂曲度下的毛细管数量与孔径的分形标量关系，迭代计算迂曲度分形维数。与传统的分形维数计算方法相比，该研究确定的迂曲度分形维数更能体现岩石内部不同孔隙排列方式引起的迂曲度差异。

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26. 寒武纪第十期早期海洋氧化还原波动：来自U 同位素的证据

邱晨, 魏广祎, 闵思雨, 陈曦, 凌洪飞

高校地质学报 2022, 28 (1): 40-50. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020038

摘要（2481）

PDF（pc）（2251KB）（1656）

寒武纪晚期到奥陶纪早期的海洋动物多样性整体水平较低，生物地球化学研究认为可能与海洋氧化还原状态波动有关，但仍证据较少。保存良好的海相碳酸盐岩沉积被认为能够记录古代海水的地球化学信息，其铀同位素组成 (δ238U) 可用来反映全球海洋的氧化还原状态。文章测定了华南瓦儿岗剖面寒武系第十阶底部海相碳酸盐岩的δ238U值，结果显示在寒武纪第十期早期U同位素组成可能存在三次负漂移，对应的δ238U值分别为-0.8‰、-0.55‰和-0.60‰，指示三个海洋缺氧时段。通过U同位素质量平衡模型计算得出，三个缺氧时段全球海洋底层水体分别约有22％、3.5%和5%的缺氧面积。初步推断第一次缺氧可能与风化输入营养元素增强致初级生物生产力提高有关，而其后的两次缺氧可能与原先的海底缺氧水体在海侵阶段上涌扩散有关。

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27. 裂隙介质中流速及倾斜度对四氯乙烯的运移影响研究

陆玥, 刘艺超, 徐红霞, 孙媛媛, 吴吉春

高校地质学报 2022, 28 (4): 554-564. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020223

摘要（2476）

PDF（pc）（2834KB）（880）

文章选用四氯乙烯（PCE）为代表性重非水相液体（DNAPL），采用透射光法监测PCE在单裂隙介质中的运移过程和形态分布，探究流速及裂隙面倾斜度对PCE运移分布行为的影响。结果表明，单裂隙介质中PCE呈团块状脱离注样针，并在运移过程中呈近椭圆状。地下水流速越大，初始面积Fs越大，近椭圆的PCE离心率e越小；裂隙面倾斜度越大，初始面积Fs越小，近椭圆的PCE离心率e越小。不同流速或倾斜度条件下，入渗稳定后的PCE团块面积与离心率均明显下降。地下水流速及裂隙面倾斜度的增大对于PCE纵向运移具有促进作用，使PCE污染物前端锋面运移速率增大，在相同时间内更快运移到裂隙底部。PCE入渗停止后，流速增大促使污染源区PCE饱和度降低，使饱和度峰值随水流速度增大而减小；倾斜度增大抑制污染源区PCE饱和度降低，使饱和度峰值随倾斜度增大而增大。

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28. 不同埋深珊瑚礁灰岩物理力学特性宏细观研究

马林建, 刘华超, 张巍, 李奇, 朱鸿鹄, 吴家文

高校地质学报 2023, 29 (3): 471-478. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021074

摘要（2471）

PDF（pc）（2519KB）（3246）

文章针对中国南海不同深度珊瑚礁灰岩物理力学特性，利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线断层扫描（CT）技术，表征浅层和深层礁灰岩微细观形貌和内孔隙结构特征，建立纵波波速与孔隙率、密度的定量关系，开展干燥和饱水礁灰岩单轴压缩试验，探讨礁灰岩基本物理力学特性。试验结果表明，浅层礁灰岩疏松多孔，孔隙连通性较好，主要矿物成分为文石，属生物沉积岩；深层礁灰岩较为致密，孔隙连通性差，主要矿物成分为方解石，属变质岩。深层礁灰岩孔隙率约为浅层礁灰岩孔隙率的1/10，平均峰值抗压强度约为4.8倍，平均弹性模量约为4.5倍。礁灰岩属于极软岩或软岩，具有脆性破坏的特征，典型破坏模式为沿原生孔隙、生长线和弱胶结面等缺陷的多破裂面破坏，峰后残余强度较高。礁灰岩水岩作用效应显著，浅层礁灰岩软化性强于深层礁灰岩。浅层与深层礁灰岩物理力学性质存在较大差异，主要源于不同埋深下成岩胶结作用程度不同所导致的矿物组分、孔隙结构与岩性的差异。

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29. 安徽庐枞盆地西湾铅锌矿床闪锌矿微量元素特征及其地质意义

张洪求, 韩善楚, 张勇, 潘家永, 张燕群, 赵碧波, 丁永, 姜垚, 胡生平

高校地质学报 2023, 29 (5): 693-704. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022028

摘要（2459）

PDF（pc）（2751KB）（1627）

庐枞火山岩盆地是长江中下游成矿带的重要组成部分，近年来在其北缘东马鞍山组中发现了大型西湾铅锌矿床。前人研究显示该矿床闪锌矿中富集一定的稀散元素，但对其含量及分布特征研究不够深入，且缺乏对稀散元素的综合评价。文章采用LA-ICP-MS分析手段研究了西湾铅锌矿床中Ⅳ、Ⅴ号矿体闪锌矿中微量元素特征，并探讨了其地质意义。结果表明：（1）闪锌矿中较为富集Fe、Mn、Cd、Pb元素，贫In、Tl、Se、Te、Sn元素，其中Cd稀散元素具有一定的综合利用价值；（2）闪锌矿中微量元素替代机制主要有单元素和多元素耦合，其中单元素替代机制主要有Fe²⁺替代Zn²⁺、Cd²⁺替代Zn²⁺等，而多元素耦合替代机制主要有（Cu⁺+Ge³⁺）替代2Zn²⁺、（2Cu⁺+Ge⁴⁺）替代3Zn²⁺等；（3）闪锌矿中Fe、Mn、Cd、In等微量元素（稀散元素）组成特征，显示西湾铅锌矿床的成矿温度为中低温，属于浅成低温热液型矿床。

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30. 辽宁清原中元古代辉绿岩的年代学、地球化学特征及其地质意义

苏祖敏, 孙丰月, 张雅静

高校地质学报 2023, 29 (2): 201-212. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021058

摘要（2427）

PDF（pc）（3935KB）（775）

辽宁省清原县位于华北克拉通北缘东段，对清原县红透山地区的辉绿岩脉开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和全岩地球化学分析，旨在探讨华北克拉通在中元古代时期的构造演化。红透山辉绿岩LA-ICP-MS岩浆锆石U-Pb年龄为1293 Ma±35 Ma，代表该岩体的形成时代。辉绿岩SiO₂=49.42%~50.76%、MgO=3.56%~5.83%、Na₂O+K₂O=3.95%~6.2%，变化于碱性和亚碱性系列之间。微量元素特征显示：相对富集LREE，相对亏损HREE、 HFSE，无明显Eu异常。研究认为红透山辉绿岩为伸展环境下形成的板内玄武岩，其岩浆源于俯冲物质影响的富集岩石圈地幔，并受到一定程度的地壳物质混染。结合前人对华北克拉通北部与东北部中元古代辉绿岩的研究，认为红透山辉绿岩的形成与哥伦比亚超大陆的裂解有关。

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31. 铀同位素示踪早奥陶世特马豆克期海洋氧化还原状态演化

闵思雨, 邱晨, 栾晓聪, 吴荣昌, 邵庆丰, 陈曦, 凌洪飞

高校地质学报 2023, 29 (2): 147-160. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021052

摘要（2426）

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古海洋的氧化还原状态是影响动物演化的重要环境因素之一。奥陶纪特马豆克期处于奥陶纪生物大辐射爆发的前夕，该时期生物多样化水平已经逐渐升高，但前人对该时期海洋氧化还原状态演化仍缺乏深入研究。保存良好的碳酸盐岩地层中的铀同位素能够有效反映全球海洋整体的氧化还原水平。文章对湖北松滋响水洞剖面碳酸盐岩进行了系统的碳、氧同位素和铀同位素分析，结果显示在下奥陶统特马豆克阶底部出现一次显著的碳同位素正漂移事件—TSICE，同时δ238U均值从-0.65‰±0.12‰增加到-0.26‰±0.15‰，表明该时期海洋经历了从缺氧（铀同位素质量平衡模型计算表明，全球海洋至少被2.56%的缺氧水体覆盖）到氧化程度增高的过程。这一环境变化过程与生物礁组成中的后生动物成分相对于微生物成分明显升高的过程相吻合。发生碳、铀同位素正漂移可能分别与海平面下降及海水表层温度降低而有利于海洋氧化水平提高相关。

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32. 降雨引起的非饱和带压力波传播过程及其对地下水快速排泄的影响研究

党磊, 谢月清, 汪钏, 常勇, 曾献奎, 吴吉春

高校地质学报 2023, 29 (4): 580-589. DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2021104

摘要（2412）

PDF（pc）（1977KB）（813）

大量基于河流水化学与同位素的研究表明，降雨引起的河流流量增量很大一部分来源于流域内储存的“旧水”，这一现象被称为“旧水悖论”，降雨引起的非饱和带压力波可能是造成这一现象的一个原因。本研究构建了四种不同土壤类型（砂土、壤质砂土、砂质壤土、壤土）的土柱数值实验，重点探讨非饱和带压力波传播过程及其推动地下水快速排泄的可能性，分析“旧水悖论”发生的原因。模拟结果显示，所有土壤中均能观测到压力波现象，第一次强降雨发生后，四种土柱中压力波传播时间分别为1.86、2.84、5.24和7.46天。压力波现象本质上是水力信号的快速传递，并不表示本次降雨的快速流动，实验中当土柱底部对降雨产生响应时，水化学特征还没有同时发生改变，而是分别滞后到6.12、10.33、18.05和30.00天，引起不同土柱压力波波速和土壤水流速的差分别为74.71、51.05、27.08和20.13 cm/d。研究表明，压力波波速和土壤水流速与土壤特征曲线和饱和渗透系数紧密相关，在所有土壤中砂土中形成的压力波更容易快速传递到地下水。由于流域中非饱和带厚度一般与河流垂直距离成正比，河滨带压力波能够快速传递到地下水，并能够推动土壤水向地下水和河流排泄，这种现象在渗透性较好的土壤中更为明显。本研究为更准确地认识流域水文过程和更好地揭示“旧水悖论”机理提供了重要理论支撑。

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33. 中国东北鸡西新生代玄武岩源区岩性制约

郑志翀, 曾罡, 张慧丽, 刘建强, 陈立辉, 周中彪

高校地质学报 2023, 29 (2): 186-200. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021063

摘要（2386）

PDF（pc）（3152KB）（971）

新生代火山岩在中国东北地区广泛出露，主要集中于松辽盆地周缘。其中盆地东部多沿抚顺—密山、依兰—伊通断裂带分布，尤其集中于长白山地区，以钠质玄武岩为主。前人研究表明，东北地区的地幔源区存在显著的化学不均一性，暗示这些玄武岩复杂的成因。为进一步查明它们的地幔源区岩性，揭示其岩石成因，文章选择抚顺—密山断裂带北部鸡西地区的玄武岩开展研究工作。研究区玄武岩岩性变化较大，其SiO₂含量为44.2~49.6 wt%，MgO含量为6.7~10.6 wt%，在TAS分类图上可进一步细分为碧玄岩、粗面玄武岩及玄武岩三个类别。微量元素上，研究样品呈现不相容元素相对富集的特征，具Nb、Ta的正异常和Pb、Ti的负异常，与洋岛玄武岩的微量元素组成相类似。通过计算研究样品的原生岩浆组成，发现其具有富MgO、贫SiO₂和CaO的特征，在透辉石向CATS-橄榄石-石英的投影图上落在贫硅辉石岩的区域内；同时结合玄武岩较高的FC₃MS（FeO^T/CaO-3×MgO/SiO₂）值，认为其源区确实存在辉石岩组分的贡献。为进一步证实上述岩性特征，笔者还从玄武岩中挑选了橄榄石斑晶进行分析。结果表明，橄榄石斑晶的Fo值存在较大的变化，高Fo的橄榄石具有比低Fo橄榄石更低的Ca和Mn含量、高的Ni含量及Fe/Mn比值，且高Fo值橄榄石与辉石岩来源熔体结晶的橄榄石组成相似，同样反映其源区存在辉石岩组分的贡献。综上所述，研究认为东北鸡西地区新生代玄武岩的源区确实存在辉石岩组分，是再循环的地壳组分对研究区地幔改造的产物，并在该区幔源岩浆的形成过程中产生了重要的影响。

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34. 广西岩溶区土壤铁锰结核重金属富集的地质特征

冯一夫, 廖启林, 季文兵, 任静丽, 季峻峰, 杨忠芳, 卓小雄, 王磊, 刘媛媛

高校地质学报 2022, 28 (6): 787-798. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021079

摘要（2373）

PDF（pc）（8719KB）（1211）

广西岩溶区农田土壤重金属污染形势严峻。该地区土壤含有大量铁锰结核，其主要成分为铁和锰的氧化物，对重金属有着较强的富集作用。铁锰结核伴随着土壤形成过程而产生，也是反映土壤形成过程及成土环境变化的良好载体。研究铁锰结核中重金属的富集特征有助于了解广西岩溶区土壤中重金属元素的富集过程和富集特征。文章对广西柳江和桂平的土壤与其中的铁锰结核进行了成分分析，通过微量元素分析得到铁锰结核对Ni、Cu、Cd、Zn、Pb、Co、Ba、As、Cr等重金属元素的富集特征，通过Ti/Al2O3的比值关系推断了铁锰结核与土壤的物质来源。此外，还对铁锰结核进行了激光共聚焦显微拉曼光谱仪（Laser Microscopic Confocal Raman Spectrometer）、扫描电镜和能谱仪（SEM-EDS）分析。通过铁锰结核内部同心环带状圈层结构及其内部的元素分布周期性变化的特征，推测结核形成机制。铁锰结核的形成固定了大量重金属元素，减轻了土壤重金属污染负担；但如果铁锰结核发生了溶解则会导致Mn及受其控制的部分重金属（Co、Cu、Ni、Ba）重新释放回到土壤，加重重金属污染。

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35. 超临界CO₂ 分段多簇压裂井间干扰规律研究

彭寿昌, 徐东升, 高阳, 张方, 施雷庭, 张玉龙, 柳曈, 魏晓琛

高校地质学报 2023, 29 (1): 47-56. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022083

摘要（2359）

PDF（pc）（2951KB）（693）

水平井分段多簇压裂是非常规油气藏开发的关键技术，在合理利用压裂诱导应力增大储层改造体积的同时，避免井间干扰所导致的裂缝砂堵和压裂窜扰，是压裂工艺优化中的关键科学问题。文章针对超临界CO₂分段多簇压裂的缝间干扰和井间干扰问题，采用流固耦合的扩展有限元方法研究单井及多井裂缝诱导应力演化特征，充分考虑裂缝内超临界CO₂流动和滤失，从非常规油气储层岩性特征、地应力场分布及施工工艺等多方面对压裂扰动应力进行系统研究，揭示单井分段多簇压裂缝扩展机制及应力扰动特征，在此基础上研究多井井间压裂缝干扰规律。结果表明：高水平应力差、高弹性模量的储层中压裂干扰界限较大，低水平应力差、低弹性模量地层需适度增大簇间距，减小簇间干扰；老井压裂后，其邻井压裂缝非对称系数随井间距呈先增大、后减小的趋势；当井间距等于压裂干扰界限时，非对称系数λ达到最大，且井周改造范围最大，但裂缝两翼的非对称性可能导致储层动用不充分。本研究为水平井细分切割压裂和立体式井网设计优化提供理论基础，在“双碳”战略背景下对非常规油气资源高效开发具有重要意义。

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36. 高盐废水深部地质封存反应运移数值模拟

杜卓然, 杜松, 杨蕴, 宋健, 吴剑锋, 吴吉春

高校地质学报 2023, 29 (4): 571-579. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021110

摘要（2348）

PDF（pc）（2212KB）（1542）

高盐废水深井灌注在中国尚处于准入论证阶段，废液组分在深部封存体中的运移涉及变密度驱动、水岩化学反应和变参数协同物理—化学作用过程，定量刻画这些复杂过程是深井灌注亟需解决的关键科学难题之一。文章选择鄂尔多斯盆地某灌注储层为模拟原型，采用PFLOTRAN程序构建适用于高盐废水深井灌注的变密度变参数多组分反应运移模型，以预测和评价高盐废水灌注深部地质体后的迁移转化、储层矿物演变及储层性质的改变。模拟结果表明，高盐废水注入灌注层产生硬石膏、方解石、萤石等次生矿物沉淀；模拟期100年内地质储存能力下降约1.51%，污染羽扩散范围为2.57 km²。所建模型可为定量刻画高盐废水深井灌注组分迁移转化过程提供模拟工具。

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37. 活化过硫酸钠体系降解三氯乙烯效能研究

郝天, 张云

高校地质学报 2023, 29 (4): 600-607. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021076

摘要（2337）

PDF（pc）（1110KB）（770）

以三氯乙烯（TCE）为目标污染物，研究柠檬酸钠（TCD）、柠檬酸（CA）作为螯合剂，螯合Fe2+催化过硫酸钠（Na₂S₂O₈）降解水溶液中TCE的效果，研究氧化剂投加量、螯合剂投加量、pH值等对TCE降解效果的影响，得出Na₂S₂O₈降解TCE时各组分的最佳投加比例和适宜的pH值。结果表明，TCD和CA两种螯合剂均能有效螯合Fe²⁺催化过硫酸钠体系降解TCE，且TCE的降解符合一级动力学过程，Na₂S₂O₈/TCD/Fe²⁺/TCE的最佳摩尔比为20:10:10:1， Na₂S₂O₈/CA/Fe²⁺/TCE的最佳摩尔比为20:5:10:1，这时两种体系降解率和TCE的一级反应动力学常数都达到最大，两种体系降解率分别为96.7%、97.6%，TCE一级反应动力学常数分别为2.48×10^-2 、2.68×10^-2min^-1，达到最佳投加量时CA的用量仅为TCD用量的一半。在投加量较小时，随TCD和CA及Na₂S₂O₈投加量增加，TCE的降解率增大，一级反应动力学常数也增大，但过量螯合剂会与Fe²⁺形成过于稳定的螯合物，影响Fe2+的催化效果，削弱Na₂S₂O₈的氧化能力，过量Na₂S₂O₈会产生过多的硫酸根自由基SO₄^-·，SO₄^-·会相互消耗抑制反应的进行。在Na₂S₂O₈/Fe²⁺/TCE的摩尔比为20:10:1的体系中，若加入TCD的摩尔比大于10或加入CA的摩尔比大于5，对Fe²⁺的催化效果将减弱。在TCD/Fe²⁺/TCE的摩尔比为10:10:1的反应体系或CA/Fe²⁺/TCE的摩尔比为5:10:1的反应体系中，Na₂S₂O₈摩尔数比大于20时，会抑制反应的进行。过硫酸钠体系降解TCE需要维持在一定的pH范围内，碱性条件不利于反应的进行，中性和酸性条件有利于反应的进行。

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38. 中国现代陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布特征及其气候响应

罗铃, 沈华, 鲍睿, 谈昊林, 李成龙, 盛雪芬

高校地质学报 2022, 28 (6): 861-873. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021088

摘要（2314）

PDF（pc）（2048KB）（1358）

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成记录了环境气候信息，是地质历史时期古环境和古气候重建的一个良好指标。文章在前人对现生蜗牛壳体碳氧同位素的环境意义研究基础上，通过增加对不同气候条件下的新疆地区（受西风带控制）、川西地区（受印度季风控制）以及东北地区（东亚季风北端）的现生蜗牛碳氧同位素组成进行测试分析，结合中国其他地区已有数据，总结探讨所有研究区已有蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布规律及影响因子，回归分析蜗牛壳体碳氧同位素组成与降水量、温度、湿度、蒸发量及干燥度等5个气候因子之间的关系。得出以下研究结果：全国范围内的蜗牛壳体碳同位素组成与年均降水量、年均相对湿度具有明显负相关关系，与年均蒸发量及干燥度具明显正相关关系，年均温度大于9.5℃采样点的蜗牛壳体碳同位素与温度呈负相关关系；蜗牛壳体氧同位素组成与各种气候因子之间的关系比较复杂而显示无明显的相关性，可能由于不同区域蜗牛壳体氧同位素对不同气候因子的响应程度不同，也可能是由于蜗牛壳体氧同位素与温度的关系在不同区域存在差异导致。总之，蜗牛壳体碳同位素较为忠实地记录了有效降水引起C3植被同位素变化的信息，而对蜗牛壳体氧同位素记录的信息的解读还不明晰，仍需更多研究。

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39. 全球变暖背景下北美育空河流域化学风化增强

聂浩阳, 李石磊, 陈旸, 王洪涛

高校地质学报 2022, 28 (6): 825-837. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022067

摘要（2309）

PDF（pc）（3167KB）（1550）

硅酸盐岩风化对气候变化和构造运动的反馈对长尺度气候变化可能起到重要的调节作用，对该反馈过程的定量认识有助于更确切理解地球碳循环的运行规律。通常认为风化类型可分为两种，分别是供应限制和动力学限制。全球变暖可能促进了动力学限制流域的化学风化作用，然而，关于这方面的认识仍很有限。育空河流域是典型的动力学限制风化区域，研究育空河的风化对气候变暖的响应有助于深入认识气候和大陆风化之间的相互作用。正演模型是区分河流风化端元的重要手段，文章利用正演模型对育空河流域从1975年到2019年的主要离子组成的数据集进行分析，并获得了该流域在过去几十年的化学风化速率的变化趋势。结果表明，育空河水化学性质主要受到碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化控制，两者多年平均碳汇通量分别为2.1×10¹¹ mol/yr和4.1×10¹⁰mol/yr，处于世界主要大河碳汇通量的中间水平。更重要的是，在同一时期，伴随着2.2℃的温度增幅和13.7%的径流量增加，流域内的阳离子总通量增加了35.7%，其中硅酸盐岩和碳酸盐岩风化产生的阳离子通量分别增加了41%和35%，阳离子通量/风化速率对气候的敏感性与冰岛地区的研究结果符合的很好，与风化速率加快相对应的，硅酸盐岩风化碳汇通量相对增加了59.6%。尽管碳汇的增加在绝对通量上相比人类化石燃烧产生的碳排放通量微不足道，但是考虑到构造尺度内全球硅酸盐岩风化速率的增强，尤其是在较为寒冷的高纬度地区，额外的二氧化碳固定量可能对地球历史时期的全球气候产生重要影响。

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40. 基于文献计量学的制氢与CCUS 技术耦合研究现状及趋势分析

曹小敏, 李琦, 徐亮

高校地质学报 2023, 29 (1): 110-119. DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022073

摘要（2302）

PDF（pc）（2996KB）（775）

氢能是未来能源的“终极形态”，目前工业上主要的制氢方式为化石燃料制氢。CO2捕集、利用和封存（CCUS）技术是实现氢气从“灰氢”向“蓝氢”转变的重要手段，对国家“双碳目标”的实现至关重要。文章以Web of Science核心合集数据库为数据源，利用CiteSpace软件对制氢与CCUS技术耦合领域的文献来源、研究力量、研究热点和研究前沿进行分析。结果表明，中国的发文量居于世界首位，与其他国家有着广泛的合作基础，国内外研究所和高校为主要研究力量；吸附强化甲烷蒸汽重整（SESMR）制氢技术、化学链燃烧（CLC）制氢技术以及催化剂、吸附剂、载氧体为主要的研究热点；金属载氧体处在研究前沿，研发具有催化和吸附作用的复合催化剂与应用CLC技术和煤气化结合的电、氢联产工艺到火电行业是未来研究发展的两大方向；考虑到“双碳目标”的政策压力和碳税的额外支出，配套CCUS的制氢技术仍是一个优选的方案。

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