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期刊信息/Journal information
地球科学
地球科学

王亨君

双月刊

1000-2383

xbb@cug.edu.cn，cjournal@cug.edu.cn

027-67885075

430074

武汉市洪山区鲁磨路388号

地球科学/Journal Editorial Committee of Earth Science-Journal of China University of GeosciencesCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是教育部主管、中国地质大学主办的综合性地球科学学术理论刊物，是中国自然科学核心期刊，以反映我国地球科学领域最新的高水平的基础地质、应用地质、资源与环境地质及地学工程技术科研成果为主要任务，以促进国内外地学学术交流，繁荣我国地质教育、地质科技与地质找矿事业，为我国社会主义现代化建设服务为目的。读者对象为从事地质教育和科研工作的研究者以及大学生和研究生。
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    华北克拉通鞍山-本溪地区太古宙地壳形成演化:综述

    万渝生董春艳颉颃强刘守偈...
    3855-3878页
    查看更多>>摘要：鞍山-本溪(鞍本)位于华北克拉通东北部,以发育条带状铁建造和存在3.8 Ga岩石而闻名.鞍本地区的重要性不仅是3.8 Ga岩石发现,还在于具有长期的太古宙地壳形成演化历史.3.8 Ga岩石存在于鞍山地区古老杂岩中.迄今已发现6个杂岩.杂岩主要由奥长花岗质岩石组成,存在变质辉长-闪长岩.它们具有类似的岩石组合和3.1～3.8 Ga锆石年龄记录,是同一巨型杂岩的不同残余部分.除古老杂岩外,鞍本地区重要的地质体还包括古太古代陈台沟表壳岩和新太古代晚期鞍山群、3.1～3.3 Ga陈台沟花岗岩、3.1 Ga立山奥长花岗岩、3.0 Ga东鞍山花岗岩、2.95～3.0 Ga铁架山-弓长岭花岗岩和2.5 Ga齐大山花岗岩,后两者大规模分布.识别出2.5Ga、3.1Ga和3.3Ga三期构造热事件.随时代更新,花岗质岩浆作用从奥长花岗岩向富钾花岗岩演化.岩石稀土总量和轻重稀土分异程度在3.3 Ga突然增大.奥长花岗质岩石主要来自低钾铁镁质岩石物源区,部分来自早期TTG岩石,富钾花岗岩来自TTG和沉积岩物源区.根据全岩Nd和锆石Hf同位素组成,地幔添加和壳内再循环在地质历史不同阶段都起了重要作用,随时代演化壳内再循环作用越来越重要,但新太古代晚期也是地幔添加的重要时期.研究表明,(1)3.3 Ga是鞍本地区陆壳形成演化的一个重要阶段,陆壳厚度和规模明显增大.(2)存在3.3 Ga到2.95 Ga长期壳源花岗质岩浆作用,并随时代而增强,岩石富钾程度增大.(3)鞍山群表壳岩直接沉积于＞2.95 Ga古老陆壳基底之上,在古老基底形成和鞍山群沉积之间有长达～400 Ma的"寂静期"(2.55～2.95 Ga).(4)可把鞍本地区太古宙地壳形成演化划分为古老陆核形成(＞3.3 Ga)、古老陆块形成(2.95～3.3 Ga)、"寂静期"(2.55～2.95 Ga)和稳定化(2.5～2.55 Ga)等4个阶段.

    鞍山-本溪太古宙锆石地球化学早期大陆形成和演化

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    146Sm-142Nd同位素制约早期地球的地壳起源

    王达
    3879-3889页
    查看更多>>摘要：地球形成最早10亿年的岩石记录稀缺,严重阻碍了地质学家对地球早期地壳起源的认识.短寿命放射性衰变的146Sm-142Nd同位素体系,由于其较短的半衰期(103 Ma),可以示踪地球早期的不相容元素分异过程,是制约早期地壳起源机制的重要手段.当前已有地球化学证据显示早期地球可能有多次地幔不相容元素亏损事件,而导致早期地球地幔亏损的原因很可能是冥古宙大规模原始地壳的形成.大规模的冥古宙原始地壳不仅是地球上多数现存最古老的始太古代岩浆岩的前身,也为新太古代大陆的形成提供了重要的物质来源.首先简述146Sm-142Nd体系定年和示踪的基本原理,并介绍142Nd同位素异常的分析方法.在此基础上,系统总结了全球有始太古代岩石出露的地块的142Nd同位素异常特征,探讨早期地球地壳的起源模式.

    早期地球岩石142Nd冥古宙同位素异常灭绝核素地球化学

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    微区原位硫同位素新技术研究进展

    张文胡远卢山松胡兆初...
    3890-3903页
    查看更多>>摘要：综述了十余年来激光剥蚀等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)和二次离子质谱(SIMS)测定硫化物硫同位素的新进展,着重介绍了质谱干扰和同位素质量分馏效应的关键技术难点和校正方案.LA-MC-ICP-MS和SIMS都可实现黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、辉钼矿的微区δ34S准确测定,测试准确度和传统的整体分析测试技术相当,测试精密度(重现性)在0.17‰～0.45‰.目前硫化物硫同位素标准物质主要是黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿等矿物,缺乏其他硫化物类型的标准物质.改进仪器设备硬件或关键部件,系统深入调查仪器中的同位素质量分馏和基体效应,开发新的高质量硫化物硫同位素标准物质将是未来微区原位硫化物硫同位素测试主要发展方向.

    硫同位素LA-MC-ICP-MSSIMS微区分析标准物质地球化学

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    改进的法拉第杯结构及其在富稀土元素磷灰石激光原位Sr同位素分析中的应用

    童喜润李小丹邱啸飞蔺洁...
    3904-3916页
    查看更多>>摘要：稀土元素二价离子(REE2+)干扰校正是激光原位Sr同位素分析的难点.本研究将一种改进的MC-ICP-MS法拉第杯结构(能同步接收REE2+)与常规的干扰信号扣除法(RPSM)相结合,创新性实现了 REE2+干扰的准确校正.系统评估了改进的法拉第杯结构(IFCC)对REE2+信号同步性以及比值(r:166,168,170Er2+/167Er2+和170,172,174,176Yb2+/173Yb2+)的影响.在IFCC上没有观察到REE2+信号之间的脱耦现象,表明IFCC适合与RPSM结合用于REE2+干扰校正;REE2+信号比值(r)与Er和Yb的天然同位素丰度比值(R:166,168,170Er/167Er和170,172,174,176Yb/173Yb)近似相等(r/R≈1),指示在一定条件下可以使用R和测量的167Er2+和173Yb2+信号准确计算出166,168,170Er2+和170,172,174,176Yb2+信号强度,进而实现REE2+干扰校正.加标溶液的Sr同位素SN-MC-ICP-MS分析结果表明,与IFCC结合,常规的干扰信号扣除法(RPSM,使用R做干扰校正系数)可有效校正Sr/Er≥3样品中的REE2+干扰,而增强的干扰信号扣除法(EPSM,使用测量的REE2+信号比值做干扰校正系数)可有效校正Sr/Er≥ 1样品中的REE2+干扰.应用IFCC,使用LA-MC-ICP-MS对两个富稀土元素磷灰石标准物质Durango(Sr/Er=7.4)和 UWA-1(Sr/Er=2.8)进行了 Sr 同位素组成分析,87Sr/86Sr 的测定值分别为 0.706 27±0.000 14(2SD,n=19)和0.704 76±0.000 19(2SD,n=20),与报道的TIMS或MC-ICP-MS测定值在误差范围内一致,证实了该方法的可靠性.

    Sr同位素LA-MC-ICP-MS稀土元素二价离子磷灰石地球化学

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    江汉平原地下水中甲基砷的富集过程:碳同位素与溶解性有机质三维荧光光谱的指示

    袁晓芳李林倩张彦鹏邓娅敏...
    3917-3929页
    查看更多>>摘要：高砷地下水造成的砷中毒对人体健康产生巨大威胁,砷甲基化过程可将毒性更高的无机砷转化为毒性低的甲基砷,在一定程度上可以降低砷的环境风险从而减轻对人体的毒害,有望成为调控地下水砷污染问题的有效途径.然而目前高砷地下水的研究主要侧重于无机砷的迁移转化,对于甲基砷富集的关键过程与控制因素研究还十分有限.本研究选取江汉平原长江与汉江沿岸的浅层地下水开展无机碳同位素示踪与溶解性有机质三维荧光光谱分析,解析江汉平原地下水中控制甲基砷富集的有机质降解途径,识别关键生物地球化学过程.研究发现江汉平原的甲基砷浓度范围为＜0.01～444 µg/L(平均值为30 μg/L),长江沿岸和汉江沿岸地下水甲基砷的富集主控过程有明显差异:长江沿岸地下水中,以高分子量芳香族有机化合物降解驱动的产甲烷过程为主导,促进砷的生物甲基化过程;此外,伴随有机质发酵的硫酸盐还原过程也可导致地下水中甲基砷的富集.汉江沿岸地下水中,以小分子活性有机质发酵过程为主导,促进了砷生物甲基化过程.

    甲基砷地下水碳同位素三维荧光光谱江汉平原水文地质

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    俯冲沉积物交代造山带岩石圈地幔:来自三江地区煌斑岩钾同位素的约束

    刘嘉文田世洪耿显雷梁正伟...
    3930-3945页
    查看更多>>摘要：碰撞后富钾岩浆通常被认为是造山带岩石圈地幔中俯冲沉积物再循环的证据,钾同位素则是示踪再循环俯冲沉积物的良好指示剂.以三江地区煌斑岩为例,在主微量元素和常规同位素的基础上,开展了钾同位素研究,以探究三江地区岩石圈地幔源区特征.本研究发现剑川、北衙、盐源和姚安4个地区的煌斑岩样品均能代表地幔源区特征,与风化蚀变、分离结晶、地壳混染和动力学分馏过程无关,样品总体呈现较正常地幔偏轻的钾同位素特征((-0.61±0.02)‰～(-0.31±0.01)‰),表明可能与俯冲沉积物交代有关,而与通常富集重钾同位素的流体无关.进一步通过蒙特卡洛模型端元混合模拟计算表明,4个地区表现出不同程度的俯冲沉积物混入,且姚安地区的沉积物比例可达到10％.这一结论进一步证实了钾同位素作为一种敏感的示踪剂,能够有效示踪地幔中再循环的俯冲沉积物组分.

    钾同位素沉积物交代三江地区煌斑岩造山带岩石圈地幔地球化学

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    洪湖湿地-地下水系统中氮来源与转化过程的水化学和多同位素解析

    张彦鹏严克涛陈晨
    3946-3959页
    查看更多>>摘要：为研究地表水-地下水相互作用如何影响湿地-地下水系统中氮的赋存形态与来源,以洪湖湿地为研究区,基于地下水流场、水化学和稳定同位素手段,对湿地-地下水系统中氮的赋存形态、来源与转化过程进行分析.结果表明,硝态氮(NO3-)和铵态氮(NH4+)分别是洪湖湿地地表水和地下水中氮的主要赋存形态.地表水中的NO3-主要来自外部河渠输入,地下水中的NH4+可能来自有机质降解与自养硝酸盐异化还原为铵(DNRA),后者为主要来源.富营养化湖水-地下水相互作用可向地下水输入NO3-,并在DNRA作用下形成局部高NH4+地下水,湿地地表水-地下水相互作用是影响地下水质的重要驱动力.

    氮营养盐地表水-地下水相互作用硝酸盐异化还原为铵多同位素洪湖环境地质水文地质

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    北大别构造带始太古代片麻岩的发现

    邱啸飞彭练红孔令耀邓新...
    3960-3970页
    查看更多>>摘要：始太古代岩石因其稀缺性,对于理解最早期陆壳形成和演化具有重要意义.报道了大别造山带北大别构造带内新识别出的一套英云闪长片麻岩和斜长角闪片麻岩组合的锆石年龄,并将其命名为"木子店片麻杂岩".定年结果显示,斜长角闪片岩和英云闪长片麻岩的锆石年龄分别为(3 653±43)Ma和(3 701±29)Ma,为目前扬子克拉通已发现的最古老岩石,说明扬子克拉通之下可能存在极为古老的基底岩石.与崆岭杂岩基底岩石的对比研究显示,木子店片麻杂岩在岩石类型以及时代上与崆岭杂岩均存在明显差异,说明崆岭杂岩和木子店片麻杂岩可能代表了扬子克拉通内相互独立的微陆块古陆核.

    始太古代木子店片麻杂岩扬子克拉通北大别构造带英云闪长片麻岩构造地质学岩石学

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    尼日利亚中部纳萨拉瓦地区卡马伟晶岩型锂铌钽矿床锆石与锡石U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义

    曹亮胡鹏姜军胜陈鑫...
    3971-3994页
    查看更多>>摘要：尼日利亚中部纳萨拉瓦地区是典型的含锂铌钽稀有金属伟晶岩脉发育的地区.卡马花岗伟晶岩型稀有金属矿床位于尼日利亚锂铌钽锡多金属成矿带的中部,是新发现的以锂为主,伴生铌钽矿的大型矿床,为限定其成矿年龄,探讨其矿化过程的来源及演化,对含矿伟晶岩脉开展了岩石学、矿物学、锆石及锡石U-Pb年代学、锆石微量元素和Lu-Hf同位素等研究.锆石和锡石的U-Pb年代测定结果表明,锆石U-Pb定年为(577.3±2.5)Ma(n=18,MSWD=6.4),锡石U-Pb定年为(582.6±8.6)Ma(n=25,MSWD=0.72),推断卡马锂矿床伟晶岩形成于577～583 Ma,矿床成矿作用主要发生在新元古代晚期.微量地球化学研究表明,研究区伟晶岩在俯冲-碰撞作用中形成,其岩浆源区主要为变质沉积岩,起源自陆壳.岩浆演化过程可能经历了斜长石、磷灰石、锆石等矿物的分离结晶作用.岩浆的强烈分离结品演化作用导致岩石具有高分异演化特征.伟晶岩的锆石、锡石和铌钽铁矿Hf同位素组成表明,锆石的εHf(t)值在-20.6和-19.0之间,TDM2值为2.7 Ga;锡石的εHf(t)值在-17.7和-14.9之间,TDM2值在2.4 Ga和2.6 Ga之间变化.铌钽铁矿的εHf(t)值在-15.9和-7.4之间,TDM2值在2.0 Ga和2.4 Ga之间变化,表明伟晶岩的母体熔体主要起源于新太古代-古元古代基底岩的重熔作用.尼日利亚稀有金属伟晶岩矿床成矿与冈瓦纳造山运动关系密切,与冈瓦纳形成造山运动的碰撞后伸展期相对应.

    锆石U-Pb定年锡石U-Pb定年微量元素Hf同位素伟晶岩成矿时代尼日利亚地球化学

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    长江流域洞庭湖区出入湖磷通量模拟及水质预测:机器学习与传统水文模型耦合方法

    刘杰陈前许妍查悉妮...
    3995-4007页
    查看更多>>摘要：磷通量的波动对出入湖河流生态系统的稳定有直接影响.在水质波动显著的洞庭湖区,使用SWAT模型模拟该区域的出入湖磷通量,并分析各水系区间的磷滞留情况.基于水文物理过程搭建耦合模型,再利用SWAT模型的模拟结果进行训练,并利用该模型对湖区近期水质进行情景预测.结果表明:洞庭湖区出入湖磷通量均呈明显的季节变化,其中无机磷是主要的磷形态.2012-2021年洞庭湖区平均TP入湖通量为2.94×104 t/a,平均出湖TP通量为3.34×104 t/a,平均出湖TP浓度为0.13 mg/L.其中,三口区间作为入湖磷通量贡献最大的区间,其TP输出浓度也最高,是污染治理的关键区域.洞庭湖区TP滞留率较低,使其成为长江下游重要的TP来源.耦合模型对于洞庭湖区的出入磷通量的输出过程模拟效果良好,NSE值均＞0.8,在RPE值处于10％水平下的RMSE值均较低,实现了 LSTM网络替代大型分布式物理模型的仿真建模.基于上述模型根据《洞庭湖水环境综合治理规划》对洞庭湖近期TP输出浓度进行了预测,在各区间入湖TP浓度控制在0.1 mg/L的情景下,能够实现湖区水环境规划目标.

    出入湖磷通量耦合模型机器学习磷滞留水质预测洞庭湖区水文地质环境地质

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