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当期目录

    2023年 第29卷 第6期    刊出日期:2023-12-20
    上一期   
    岩石·矿物·地球化学
    赣北阳储岭钨矿区花岗斑岩成因
    黄 玉, 黄旭栋, 陆建军, 章荣清, 吴劲薇, 严济池
    2023, 29(6):  795-808.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022049
    摘要 ( 165 )   PDF (2668KB) ( 191 )  
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    赣北阳储岭钨矿区出露花岗闪长岩、二长花岗斑岩和花岗斑岩。花岗闪长岩与二长花岗斑岩形成于晚侏罗世,来自相同源区,后者比前者岩浆演化程度更高。钨矿化主要呈细脉浸染状分布于二长花岗斑岩中,花岗斑岩呈脉状切穿矿体。文章对阳储岭花岗斑岩开展了锆石U-Pb定年、岩石化学分析和Sr-Nd-Hf同位素研究,通过与前人发表数据对比,探讨了花岗斑岩与二长花岗斑岩、花岗闪长岩的成因差异,为揭示钨矿成因提供了新的约束。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示,花岗斑岩形成于144.6±1.8 Ma,与花岗闪长岩、二长花岗斑岩形成年龄一致。花岗斑岩具有高硅、富钾和弱过铝质的特征,微量元素蛛网图显示明显的Ba、Nb、Sr、P和Ti亏损,稀土元素配分曲线呈右倾斜型,显示负Eu异常,指示长石、黑云母、磷灰石和钛铁氧化物等矿物的分离结晶。花岗斑岩的全岩(87Sr/86Sr)i比值为0.711329~0.711726,εNd(t)值为-5.3至-4.9,εHf(t)值为-4.6至-4.2,锆石εHf(t)值主要为-6.0至-3.0,说明其源岩主要为古老的地壳物质。与花岗闪长岩和二长花岗斑岩相比,花岗斑岩具有更高的HFSE、ΣREE含量、AMF值、Sr/V比值和更低的Mg#值、Ti/Zr比值、全岩εHf(t)值,暗示它来自更富长英质组分的源区,是古老变质沉积物部分熔融的产物。与二长花岗斑岩相比,花岗斑岩具有更高的SiO2含量、(Na2O+K2O)/CaO、Na2O/CaO、Ba/Sr、Rb/Sr比值和更低的CaO、MgO、TiO2、P2O5含量、δEu值,表明它经历了更强烈的岩浆结晶分异过程。花岗斑岩不成矿反映其源区贫钨,而花岗闪长岩和二长花岗斑岩的源区相对富钨。花岗岩源区富钨和岩浆分异演化都是促使阳储岭钨矿形成的重要因素。
    华北克拉通南缘古元古代晚期小河A 型花岗岩体成因及其地质意义
    王美璇, 王智毅, 赵静欣, 齐泽秋, 何 俊, 陈福坤
    2023, 29(6):  809-830.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022053
    摘要 ( 132 )   PDF (3050KB) ( 217 )  
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    华北克拉通南缘出露的古元古代花岗岩是研究前寒武纪地壳演化的重要载体。文章报道出露于华北克拉通南缘的小河花岗质岩体的锆石U-Pb年龄和地球化学组成,探讨其岩石成因和前寒武纪地壳演化意义。小河岩体的岩性为含黑云母二长花岗岩,根据其稀土元素特征可以分为两类,第一类表现为轻稀土元素富集、重稀土亏损的右倾配分模式,具有中等分异特征,第二类具有稀土总量较低,轻重稀土分馏不明显,中稀土亏损的稀土元素分布模式,具有高分异特征。锆石U-Pb年龄表明两种类型岩石形成于~1.80 Ga,为同一期次岩浆活动。两类岩石均具有富硅、富碱和弱过铝质特征,属于高钾碱钙质—钙碱质系列;富集Rb、Th、U、K等元素,亏损Ba、Sr、P和Ti等元素。两类岩石有相同的Nd-Hf同位素组成特征,其岩浆源区可能均为华北克拉通南缘晚太古宙基底物质。此类铝质A型岩浆作用可能是与伸展体制相关的岩浆—热事件,暗示在约1.80 Ga时华北克拉通南缘为碰撞/造山后的伸展环境。
    北秦岭地体东段早白垩世大规模的新生地壳再造:黄花墁岩体地球化学组成和岩石成因
    齐泽秋, 于 洋, 赵静欣, 葛东莉, 何 俊, 陈福坤
    2023, 29(6):  831-846.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022046
    摘要 ( 143 )   PDF (4319KB) ( 245 )  
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    秦岭造山带东段记录了晚侏罗世和早白垩世两期花岗质岩浆作用,作为深部地壳物质组成和结构的岩石探针,二者的岩石地球化学特征具有明显的差异,反映了复杂的岩浆源区物质组成。文章报道出露于北秦岭地体东部黄花墁岩体的元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学组成和锆石U-Pb年龄数据:锆石U-Pb年龄分析显示,主体岩石黑云母二长花岗岩形成于约119~117 Ma之间,岩浆作用规模大、延续时限短。研究区的花岗岩属于弱过铝质高钾钙碱性系列;富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素和重稀土元素,显著的Eu负异常;具有较高的放射性成因铅同位素组成和相对亏损的Nd同位素组成,初始εNd值-5.7~-4.1,显著区别于北秦岭地体晚侏罗世花岗岩和华北陆块南缘晚中生代花岗岩。这一相对亏损的同位素组成特征相似于同期形成的东段老君山岩体和西段太白岩体,暗示北秦岭地体早白垩世期间经历大规模的新生地壳再造作用。新生地壳物质可能来自北秦岭地体基性地壳岩石或俯冲至其下的扬子陆块/南秦岭地体新元古代地壳岩石。这些早白垩世岩体与北秦岭地体晚侏罗世蟒岭岩体和牧护关岩体存在明显的 Nd同位素组成差异,表明下覆的深部地壳物质组成的复杂性造成花岗岩组成的多样性。
    喜马拉雅东部拉隆岩体伟晶岩中的铌铁矿族矿物特征及两期铌钽成矿作用
    李雪姣
    2023, 29(6):  847-861.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022006
    摘要 ( 104 )   PDF (8863KB) ( 201 )  
    相关文章 | 计量指标
    喜马拉雅造山带内广泛分布着淡色花岗岩,近期研究表明多个岩体与稀有金属成矿作用密切相关。喜马拉雅东部拉隆岩体中花岗质伟晶岩发育有铌钽成矿作用,主要赋存在铌铁矿族矿物中。本次研究考察了该岩体的伟晶岩,观察了这些铌铁矿族矿物的产状,并对它们的主量、微量元素成分进行了分析。根据岩相学特征的差异,拉隆伟晶岩被分为边部带、过渡带和核部带。铌铁矿族矿物大多出现在过渡带中,具有明显的核边结构,根据产状和Ta# [Ta/(Ta+Nb)]可将铌铁矿族矿物分为两类,第一类矿物成分均一,自形程度好,晶体内部缺少内部结构。第二类矿物自形程度差,分布于第一类矿物的边部、填充于第一类矿物的裂隙或交代其核部,并发育有一系列的亚显微结构(包括韵律环带结构、交代结构、溶蚀孔洞结构和裂隙填充结构)。第一类铌铁矿族矿物是Ta#较低(0.08~0.34)的铌铁矿,而第二类为Ta#相对较高(0.45~0.60)的铌铁矿和钽铁矿。这两类铌铁矿族矿物的稀土配分模式相近,Eu呈强烈的负异常,δEu的范围为0.001~0.020。配分曲线总体呈海鸥型,四分组效应不明显;LREE/HREE值范围为0.016~0.044,反映出重稀土元素富集而轻稀土元素相对亏损的特征。根据铌铁矿族矿物的矿物学研究表明,拉隆岩体存在两期铌钽成矿作用,第一期与岩浆作用相关,形成了第一类低Ta#铌铁矿族矿物;第二期成矿受到岩浆—热液共同作用的影响,结晶出第二类铌铁矿族矿物,热液流体对第一类矿物进行了交代。铌铁矿族矿物的稀土成分特征对岩浆—流体过程指示不显著。铌铁矿U-Pb同位素年龄为22.3±0.3 Ma,为该岩体第一期铌钽成矿时代,指示了新喜马拉雅期(25~14 Ma)的淡色花岗岩体具有铌钽成矿的潜力。
    构造地质学
    地球早期滞壳构造及其向板块构造体制演变
    杨昊坤, 李江海
    2023, 29(6):  862-871.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022052
    摘要 ( 873 )   PDF (958KB) ( 193 )  
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    板块构造是现今地球上主导的构造体制,而地球早期是何种构造体制,以及板块构造运动何时开始,学界仍在争论不休。明确这一问题对于理解地球发展历史、演化规律以及预测地球的未来至关重要。早期学者普遍采用均变论观点,认为早期构造运动与现今板块构造相似。然而随着地质资料的积累以及研究技术的进步,从“滞壳构造”到现代板块构造转变的观点逐渐被接受。所谓的滞壳,是指地球表面环绕地球一圈的单一板块。文章在滞壳构造的背景下,介绍了前人提出的地球早期构造体制模式假说,主要有热管构造模式、深成粘盖模式、地幔反转模式、盖—板构造模式等。随后对地球从滞壳构造向板块构造转化时间的最新研究进行综述。笔者认为目前主流学术观点已形成大体一致的框架,即中新太古代发生从滞壳构造模式向板块构造模式转化,现代板块构造样式可能在新元古代最终形成。
    青藏高原东缘中新生代隆升及构造扩展方式转换
    金文正, 白万奎, 叶治续
    2023, 29(6):  872-885.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022057
    摘要 ( 613 )   PDF (1532KB) ( 215 )  
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    为研究青藏高原向东构造挤压过程中,构造变形扩展方式的变化,文章选取青藏高原东缘为研究对象,开展了磷灰石和锆石裂变径迹测定及分析工作。结果表明,若尔盖盆地和龙门山块体具有诸多低温热年代学及构造隆升差异:若尔盖盆地样品冷却速率较为集中,介于1.257~1.285 ℃/Myr,而龙门山块体样品冷却速率变化较大,介于1.243~2.875 ℃/Myr;若尔盖盆地在100 Ma以来共经历了2次明显的构造热事件,第一次为100~80 Ma(冷却速率为4.40±0.395 ℃/Myr),第二次为21~12 Ma(冷却速率为2.89±0.597 ℃/Myr),龙门山块体东缘地区在70 Ma以来,总体上表现为构造隆升程度的逐渐增强,且在8 Ma以来构造隆升持续增强,冷却速率达到了5.75±0.238 ℃/Myr;若尔盖盆地的构造变形属于前展式构造扩展,而龙门山块体则为后展式(自8 Ma以来),文章将该过程总结为“构造变形扩展的反射和折射”现象,“反射部分”在第四纪(4.48 Ma)达到龙日坝断裂附近,形成兼具逆冲与右旋走滑的龙日坝断裂带。
    工程地质学
    基于DTS 的隧道渗漏分布式感测方法试验研究
    王皓宇, 方忠强, 任 康, 涂齐亮, 张 丹
    2023, 29(6):  886-893.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022047
    摘要 ( 98 )   PDF (2166KB) ( 117 )  
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    隧道渗漏问题严重影响其运营安全,基于分布式光纤感测技术进行渗漏监测已成为地下空间开发利用领域的研究热点之一。文章针对常规渗漏监测技术的不足,根据基于干湿球温度计测量原理,研发了一种新型的温度敏感型隧道渗漏传感光缆,并提出基于DTS的隧道渗漏分布式感测方法,通过室内模型试验,对该隧道渗漏分布式感测方法的进行可行性验证,分析了影响感测性能的主要因素。结果表明,利用研发的温度敏感型光缆可以准确识别渗漏事件,该传感光缆经过多次风干—浸湿后,仍具有良好的可重复利用性;渗漏速度、环境风速、渗漏时长对准确识别渗漏事件的影响较小;提出了渗漏点识别的阈值标准,即当传感光缆不同测点间的相对温度降幅达到或大于0.5 ℃,且2 h内的降温速率达到或大于0.4 ℃/h时,可以判定为渗漏。
    化学老化生物炭对土体膨胀性和压缩性的影响及其机制
    殷 悦, 顾 凯, 卢 宇, 沈征涛, 施 斌
    2023, 29(6):  894-901.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022056
    摘要 ( 99 )   PDF (1800KB) ( 96 )  
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    近年来,生物炭作为一种绿色环保的土体改性材料逐渐得到应用。土中的化学环境会改变生物炭理化性质,从而影响改性土体的体变特性。为掌握化学老化生物炭对膨胀土膨胀性和压缩性的影响,采用柠檬酸酸化法模拟木质生物炭在植物有机酸作用下的化学老化,并借助微观结构分析(扫描电镜和傅里叶红外光谱)对其机理进行了解释。结果表明:(1)生物炭老化作用对土体膨胀性的影响与生物炭粒径和掺量有关。当生物炭粒径较小时(< 0.25 mm),化学老化仅能进一步增强高掺量生物炭对膨胀土膨胀性的促进作用;而随着生物炭粒径的增加(0.25~1 mm),这种影响在低掺量条件下也会出现;(2)生物炭改性膨胀土压缩性对生物炭化学老化不敏感,其对生物炭掺量和粒径的变化较为敏感。生物炭加入膨胀土后可以显著降低其压缩性,并且这种降低随着生物炭掺量的增加和粒径的减小变得更加显著;(3)化学老化通过改变生物炭的比表面积和官能团数量影响膨胀土的亲水性,进而改变膨胀性;而外部荷载对膨胀土的压缩主要体现在孔隙的压密上,因此土体压缩对生物炭的化学老化不敏感。
    基于无人机摄像技术的水电工程库区国土空间快速建模及数值分析
    钱庭青, 张 迁, 徐洪钟, 毕 港, 朱 焕
    2023, 29(6):  902-907.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022062
    摘要 ( 72 )   PDF (5056KB) ( 114 )  
    相关文章 | 计量指标
    无人机摄像技术能快速便捷地构建水电工程库区国土空间数值高程模型(DEM),但目前对DEM的后续优化应用的相关研究较少。文章依托于某抽水蓄能水电工程,探讨了基于无人机摄像技术在水电工程库区国土空间生态快速建模和数值分析中的应用,在DEM基础上,提取地形等高线图,通过编程构建三维数值分析模型,使用专业数值软件开展了强度及稳定性分析。结果显示:无人机摄像技术建构的三维数字高程模型高度还原现场,方便于科研工作和工程设计的后续数值分析;无人机定期飞行,实现了用低成本获取不同时期水电工程库区国土空间生态的时空状态,进而达到长期动态的健康监测的目标。
    其他学科
    激光拉曼光谱碳质地温计方法及其地学应用研究
    陈一逸, 王 博, 刘珈硕, 路升华, COCHELIN Bryan
    2023, 29(6):  908-923.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021116
    摘要 ( 100 )   PDF (1310KB) ( 306 )  
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    沉积物通常含有不同程度的有机质,在其埋藏—成岩和后期变质作用过程中,随着温度的升高,沉积母岩中的有机质由无序状态向碳质逐渐转变,最终转化为有序结晶的石墨。碳质物的结构有序度(结晶程度)与变质作用的温度条件直接相关。激光拉曼光谱能够表征碳质物分子内部的振动模式,反映碳质物结晶程度,进而揭示其变质程度和温度条件。激光拉曼光谱碳质地温计(RSCM)是基于已知变质温度的样品,通过获取分析其中碳质物的激光拉曼光谱特征,总结出其谱峰位置、峰高、峰面积、半峰全宽等参数与变质温度之间存在的良好相关性,从而定量地估算未知样品在区域变质和接触变质作用过程中所经历的峰期变质温度。RSCM方法通过与其它传统的地质温度计进行比对研究,证实可行有效,并具有准确高效、原位无损、量程范围大、对结构敏感、应用范围广、不受退变质干扰等优点,对恢复区域构造热演化、地壳热状态等具有重要的意义。文章回顾了碳质物激光拉曼光谱地温计的研究历史,介绍了谱带分布理论及其随温度的变化规律,梳理了近年来该方法的研究进展,概括了其在地学不同研究领域中的应用,并对其研究前景进行了展望。
    基于辐射损伤的磷灰石裂变径迹退火行为研究
    冯 磊, 孙 敏, 冯 鹏
    2023, 29(6):  924-933.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022058
    摘要 ( 91 )   PDF (2582KB) ( 127 )  
    相关文章 | 计量指标
    目前裂变径迹低温热年代学的理论基础是建立在温度是导致径迹退火的唯一诱因之上的。然而,辐射损伤是否能够促进裂变径迹退火尚处于争论中。文章采用云南临沧四块花岗岩样品的磷灰石裂变径迹测试分析方法,对辐射损伤与裂变径迹退火行为之间的关系进行了研究。云南临沧磷灰石单颗粒年龄71~15 Ma,封闭径迹长度9~16 μm, U含量24~290 μg/g。统计分析结果表明,磷灰石封闭径迹长度以及单颗粒年龄分别随相应U含量增加而减小。综合分析认为,这种变化趋势初步表明了辐射损伤能够促进裂变径迹退火,是导致裂变径迹退火的另一诱因,为辐射损伤诱发裂变径迹退火行为研究提供了新证据。
    非饱和带排水及吸水过程中水分分布特征研究
    张圣山, 卫云波, 顾 熙
    2023, 29(6):  934-944.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022048
    摘要 ( 1702 )   PDF (2949KB) ( 83 )  
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    非饱和带对发生在地表—地下水之间的水量交换以及溶质运移起到关键的控制作用,发生在非饱和带中的渗流过程,本质上是水相和气相相互驱替的过程。深入理解非饱和带中的水/气运动过程,对于地下水水量和水质的管理以及可持续利用具有重要意义。文章通过室内二维砂箱实验,研究了排水吸水过程中,非饱和带含水量分布的变化特征。采用光透射法监测排水吸水循环过程中含水量的分布状况,发现由于孔隙尺度不稳定排水现象的存在,湿润锋附近排水过程中的含水量横向波动(0.145~0.175)要大于吸水过程(0.150~0.165)。含水量分布在排水过程和吸水过程之间的差异说明了孔隙尺度的一些常见过程能够对达西尺度下的水分运动过程造成影响,而不是在提升尺度的过程中被简单抵消掉。