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地质环境的地球化学研究——贺“环境地质学的出现”发表30周年暨中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室成立10周年

第四纪研究 2002年第6期22卷 589-594页

作者：万国江中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002

1972年刘东生院士撰文发表了“环境地质学的出现”。中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室于 1992年正式成立。刘东生院士的环境地质学学术观点聚焦于 :环境地质学发展的动力源于社会需要、地球环境系统的整体性及其与... 详细信息

1972年刘东生院士撰文发表了“环境地质学的出现”。中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室于 1992年正式成立。刘东生院士的环境地质学学术观点聚焦于 :环境地质学发展的动力源于社会需要、地球环境系统的整体性及其与人类关系的相互依存性。 30年来 ,地质环境的地球化学研究以区域环境质量和全球环境变化两大科学问题作为基本目标 ,经历了调查评价、区域综合和界面机理 3个发展阶段 ,研究重点是典型区域环境演化的发生学原理、谱系特征以及健康和生态效应。云贵高原地质环境的特殊性显示出青藏隆起对周边现代环境的影响。环境地质学以“地质学与人类”为宗旨 ,将在 2 1世纪为人类谋求更多的福利。

关键词：地质环境地球化学环境地球化学国家重点实验室云贵高原青藏高原人类

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哀牢山构造带晚二叠世花岗岩锆石微量元素特征及其意义

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大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 218-228,I0018-I0021页

作者：黄卓辉夏小平徐健莫静中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049

哀牢山构造带保留了大量古特提斯洋演化的地质记录,是研究古特提斯洋演化的关键区域之一。然而,该构造带经历了复杂的地质过程,特别是新生代印度-欧亚板块碰撞的强烈改造,其演化历史存在诸多争议。前人针对哀牢山洋俯冲的地球化学研究,... 详细信息

哀牢山构造带保留了大量古特提斯洋演化的地质记录,是研究古特提斯洋演化的关键区域之一。然而,该构造带经历了复杂的地质过程,特别是新生代印度-欧亚板块碰撞的强烈改造,其演化历史存在诸多争议。前人针对哀牢山洋俯冲的地球化学研究,多基于全岩的主量、微量元素及同位素分析,缺少更精细的单矿物研究,且全岩元素易受后期地质过程影响,难以得到准确结果。锆石作为酸性岩浆中常见的副矿物,具有稳定的物理化学性质,是更可靠的研究对象。本次研究在哀牢山东部高级变质带和西部火山岩带采集了三件花岗岩样品,通过锆石微量元素探究哀牢山洋的俯冲作用。前人锆石U-Pb定年和全岩地球化学研究表明这些样品均为晚二叠世S型花岗岩。本研究发现样品中锆石的稀土元素配分模式具有轻稀土元素相对亏损、重稀土元素显著富集、明显的Ce正异常与Eu负异常等特征,大部分锆石的稀土和微量元素特征与世界其他典型俯冲带花岗岩相似,不同于碰撞/碰撞后花岗岩。结合前人研究,认为锆石的微量元素组成特征支持哀牢山构造带两侧的花岗岩形成于哀牢山洋俯冲构造环境,而非哀牢山洋闭合后陆-陆碰撞阶段产物。结合区域地质背景,认为哀牢山洋在晚二叠世处于俯冲消减阶段,且存在东向和西向俯冲。

关键词：晚二叠世哀牢山洋锆石微量元素俯冲作用碰撞造山

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激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

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岩矿测试 2025年第1期44卷 19-34页

作者：毛康薛家奇陈卓张华中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水... 详细信息

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上,重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富,但已研制出部分重金属的传感器和检测装备,表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制,以及检测技术标准化,为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

关键词：地下水重金属激光诱导荧光荧光探针现场检测

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滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世花岗岩成因及其大地构造意义

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大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 178-193,I0011-I0013页

作者：彭世利彭头平范蔚茗刘用民武利民中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原研究所北京100101

腾冲和保山地块广泛分布晚白垩世岩浆岩,主要集中于腾冲地块中部和保山地块西缘的龙陵-象达-平河地区,关于其岩浆起源、成岩构造背景、动力学机制以及其与新特斯洋演化的关系一直以来没有得到很好的约束。本文对滇西保山地块西缘象达岩... 详细信息

腾冲和保山地块广泛分布晚白垩世岩浆岩,主要集中于腾冲地块中部和保山地块西缘的龙陵-象达-平河地区,关于其岩浆起源、成岩构造背景、动力学机制以及其与新特斯洋演化的关系一直以来没有得到很好的约束。本文对滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世花岗进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素和全岩地球化学研究。年代学研究结果表明,象达岩基晚白垩世花岗形成于~91 Ma、~83 Ma和~76 Ma;矿物组成和主量元素组成上,象达岩基晚白垩世花岗岩普遍发育白云母,具高SiO_(2)含量和总碱含量,以及高铝饱和指数(A/CNK>1.21),低P_(2)O_(5)、MgO、TiO_(2)含量等特征,属于高分异的S型花岗岩。微量元素组成特征和富集的锆石Hf同位素组成表明,象达岩基晚白垩世花岗岩是古老的上地壳泥质岩石脱水部分熔融,并经历斜长石、磷灰石和含钛铁矿物分离结晶作用的产物。基于前人对青藏高原和滇西地区班公湖-怒江中特提斯洋演化过程的研究结果,滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世100~70Ma的花岗岩应该是新特提斯洋板片俯冲的产物。综合分析显示,腾冲-保山地块晚白垩世岩浆作用具多幕次爆发性特点,这些多幕次的岩浆爆发作用是新特提斯洋壳板片俯冲角度多期次调整的结果。

关键词：晚白垩世 S型花岗岩保山地块西缘新特提斯洋板块俯冲

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构造火山作用对辽西早白垩世九佛堂组沉积环境的影响——以燕山科学钻探YSDP-1钻孔为例

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地球化学 2025年第1期54卷 126-140页

作者：蔡士玺韦刚健胡建芳曾提徐义刚中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640

构造火山作用与沉积环境的耦合规律是揭示深地过程对地球表层系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育巨厚的富有机质泥页岩,保存大量精美的热河生物群化石,其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用影响,是探索这... 详细信息

构造火山作用与沉积环境的耦合规律是揭示深地过程对地球表层系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育巨厚的富有机质泥页岩,保存大量精美的热河生物群化石,其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用影响,是探索这一科学问题的良好研究对象。本文通过对燕山科学钻探YSDP-1钻孔中九佛堂组沉积岩矿物组成、主量、微量元素和有机质含量等进行综合分析。结果表明,九佛堂组沉积岩包含火山碎屑岩、凝灰岩及经风化搬运沉积的细粒沉积岩,它们均为与中酸性火山岩有关的长英质物源,指示其来源于同一构造背景下的火山-沉积作用,主要受古太平洋板块俯冲作用控制。每次构造伸展活动会导致盆地加深,并伴随火山灰和火山碎屑流等物质输入。火山灰输入为湖泊带来大量营养物质,藻类勃发导致初级生产力增大,沉降大量有机质消耗底层水氧气,导致缺氧环境,进而使大量有机质被保存,形成富有机质油页岩,并且促进了热河生物群化石的保存;而在半深湖区域火山碎屑流携带大量溶解氧进入,导致湖泊底层水体氧化,进而稀释甚至中断有机质的沉积。这些不同火山物质输入的差异作用形成了九佛堂组复杂的火山-沉积地层。

关键词：构造火山活动九佛堂组物源示踪沉积环境华北克拉通破坏

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高温地质过程硅同位素分馏作用:研究进展与展望

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地球化学 2025年

作者：欧阳一帆郭锋中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院大学

硅（Si）是地球上丰度第三高的元素，存在三个稳定同位素(28Si、29Si和30Si)。由于3个同位素之间存在较大的质量差异，在地质过程中容易发生同位素分馏作用。前人研究表明，岩浆演化过程会导致Si同位素的平衡分馏，即高硅较低硅岩... 详细信息

硅（Si）是地球上丰度第三高的元素，存在三个稳定同位素(28Si、29Si和30Si)。由于3个同位素之间存在较大的质量差异，在地质过程中容易发生同位素分馏作用。前人研究表明，岩浆演化过程会导致Si同位素的平衡分馏，即高硅较低硅岩石具有更重的硅同位素组成(如δ30Si)。尽管如此，由于Si仅具有一种价态(Si4+)，而且Si不容易形成挥发性化合物，因此相对于低温环境下的分馏，硅在高温环境下的同位素分馏程度有限。随着处理方法和分析仪器的发展（碱熔法、LA-MC-ICP-MS和SIMS原位矿物分析等），高精度Si同位素(δ29/30Si)分析取得了长足进步，分析精度（2SD）已优化到0.10‰，能够探测到高温地质过程中发生的细微硅同位素分馏。与此同时，矿物原位Si同位素分析技术的发展为开展硅同位素在固体地球科学的应用提供了技术支撑。近年来，硅同位素地球化学在高温地质领域的应用取得了许多进展和突破，如太阳系星云形成与演化、冥古代水–岩作用记录、太古代TTG成因和俯冲带物质循环过程等。本文简单回顾了硅同位素地球化学性质、硅同位素测试方法的发展和近十年来运用硅同位素示踪高温地质过程等方面的研究进展，并对高温岩浆过程中硅同位素分馏的应用前景和未来研究方向进行了展望。

关键词：硅同位素同位素分馏高温地质过程进展与展望

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黔南典型喀斯特地质高背景区某村农作物镉污染特征与人体健康风险评估

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地球与环境 2025年第2期53卷 234-241页

作者：吴双成胡海燕黄强闫海鱼赵鹏中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

为了解典型喀斯特镉(Cd)地质高背景区主要农作物Cd人体生物可给性及健康风险,本文选取黔南罗甸县某村为研究区域,分析了该区域6种农作物(大米、玉米、辣椒、茄子、南瓜叶、豆类)样品中Cd含量和污染特征,利用生理原理提取法(PBET)研究了... 详细信息

为了解典型喀斯特镉(Cd)地质高背景区主要农作物Cd人体生物可给性及健康风险,本文选取黔南罗甸县某村为研究区域,分析了该区域6种农作物(大米、玉米、辣椒、茄子、南瓜叶、豆类)样品中Cd含量和污染特征,利用生理原理提取法(PBET)研究了农作物中Cd在胃阶段和小肠阶段的生物可给性,进而评价其对人体的健康风险。结果表明:6种农作物中Cd的含量大小依次为:茄子>辣椒>大米>豆类>玉米>南瓜叶,其中,辣椒和茄子具有相对较高的Cd富集能力;基于该区域6种农作物中Cd总量健康风险结果表明当地居民大米的摄入存在非致癌健康风险,所有农作物均存在一定致癌风险,当用生物可给性修正健康风险评估结果后,基于肠阶段Cd生物可给性(PBETI)的人体非致癌风险(HQ)和致癌风险(CR)均显著降低,6种农作物中大米非致癌风险降低程度最大,降低至安全范围以下(HQ<1)。因此,评估黔南喀斯特作物中Cd暴露人体健康风险不能仅基于总镉含量,还需要考虑作物Cd的生物可给性,否则可能高估其健康风险。

关键词：重金属农作物 PBET 健康暴露风险

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典型汞污染区不同蔬菜汞累积能力的差异研究

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地球与环境 2025年第2期53卷 262-269页

作者：涂文宇潘昭阳杨雪清王建旭中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

筛选低积累汞的农作物种类与品种是实现汞污染农田安全利用的重要途径。为了探究典型汞污染区人群喜食的不同蔬菜对汞的累积差异,通过室内盆栽研究了不同种类蔬菜(叶菜类、番茄类、架豆类和鱼腥草)可食用部分对汞的累积特征。结果表明,... 详细信息

筛选低积累汞的农作物种类与品种是实现汞污染农田安全利用的重要途径。为了探究典型汞污染区人群喜食的不同蔬菜对汞的累积差异,通过室内盆栽研究了不同种类蔬菜(叶菜类、番茄类、架豆类和鱼腥草)可食用部分对汞的累积特征。结果表明,在温室条件下,当土壤和大气汞含量分别为50.9 mg/kg和20~34 ng/m^(3)时,不同种类蔬菜(如鱼腥草、叶菜类、架豆类和番茄类)的可食用部分对汞的富集能力有显著差异(P<0.05),其汞含量分别为461、11.1~25.3、2.50~11.9和7.82~25.6μg/kg。当土壤和大气汞含量分别低于50.9 mg/kg和34 ng/m^(3)时,真好吃白菜(Brassica campestris)、秦蔬101番茄(Lycopersicon esculentum)和无筋架豆(PhaseoPhaseolus vulgaris L.)的可食用部分汞含量最低,分别为(10.6±0.01)、(2.54±0.06)和(7.09±1.43)μg/kg,接近或低于国家食品安全标准中所允许的最大汞含量(10.0μg/kg)。研究结果对于汞污染区蔬菜品种替换,实现污染农田安全利用具有一定的指导意义。

关键词：汞低积累蔬菜安全利用

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黔东南丹寨地区热液脉型铅锌矿床成矿流体性质及来源

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矿物学报 2025年第1期45卷 39-54页

作者：邓浩铭唐永永叶霖王新松中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049

湘西−黔东地区是我国重要的铅锌资源战略接续区。近年来,该区找矿勘查成果显著,新发现多个热液脉型铅锌矿床,成矿特征显著区别于区内广泛发育的MVT型铅锌矿床。这些矿床呈NE-SW向展布,Pb+Zn品位高(~10%),赋存于前寒武系浅变质碎屑岩中,... 详细信息

湘西−黔东地区是我国重要的铅锌资源战略接续区。近年来,该区找矿勘查成果显著,新发现多个热液脉型铅锌矿床,成矿特征显著区别于区内广泛发育的MVT型铅锌矿床。这些矿床呈NE-SW向展布,Pb+Zn品位高(~10%),赋存于前寒武系浅变质碎屑岩中,发育强烈的硅化,还伴生有大量的Ga、Ge、In、Cd、Ag、Sb等关键金属,矿体规模较大(如老东寨单矿体可达中型),具有良好的找矿潜力。前人已开展较多研究取得了重要进展,但对成矿流体性质和来源的认识仍存在较大争议。本文以丹寨地区的老东寨、乌寿、新华脉型铅锌矿床为研究对象,在系统的岩、矿相学研究基础上,识别出两期热液成矿事件。早期热液成矿以发育深色(褐色-棕褐色)粗粒闪锌矿为特征,晚期则以发育浅色(米黄色)闪锌矿和大量方铅矿化为显著特征。通过开展不同成矿期石英中流体包裹体测温和H-O同位素分析,结果显示,早期石英流体包裹体的均一温度分布于160~266℃(平均214℃),盐度为4.5%~10.5%NaCl equiv(平均6.6%NaCl equiv);晚期石英流体包裹体的均一温度分布于115~222℃(平均171℃),盐度为5.7%~13.8%NaCl equiv(平均10.0%NaCl equiv)。成矿早期石英流体包裹体δD_(SMOW)值为–66‰~–49‰,δ^(18)O H_(2)O值为1.5‰~4.7‰;晚期石英流体包裹体δD_(SMOW)值为–65‰~–52‰,δ^(18)O H_(2)O值为–3.9‰~1.8‰。在δ^(18)O H_(2)O-δD_(SMOW)图中,早期石英流体包裹体样品落在靠近变质水区域,晚期样品向大气降水线偏移。综合分析认为,丹寨地区热液脉型铅锌多金属矿床经历了至少两期热液叠加成矿事件,早期成矿流体主要来源于造山带变质流体,晚期成矿流体为造山带变质流体和盆地卤水的混合。

关键词：脉型铅锌矿黔东南 H-O同位素流体包裹体老东寨

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再循环碳酸盐对蒙古国中部新生代玄武岩成因的影响:来自Mg-Zn同位素证据

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大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 142-162页

作者：王升鹏任钟元 Tserendash Narantsetseg 张庆霖中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049 蒙古科学院地质研究所乌兰巴托15160蒙古

玄武岩熔岩中的轻δ^(26)Mg和重δ^(66)Zn特征通常被认为是来自随板片俯冲进入并改造地幔的再循环碳酸盐组分,使得Mg-Zn同位素成为示踪再循环碳酸盐的强有力的工具。为了查明蒙古-鄂霍茨克洋俯冲可能携带的再循环碳酸盐物质及其对蒙古... 详细信息

玄武岩熔岩中的轻δ^(26)Mg和重δ^(66)Zn特征通常被认为是来自随板片俯冲进入并改造地幔的再循环碳酸盐组分,使得Mg-Zn同位素成为示踪再循环碳酸盐的强有力的工具。为了查明蒙古-鄂霍茨克洋俯冲可能携带的再循环碳酸盐物质及其对蒙古国中部新生代玄武岩同位素和地球化学成分的控制作用,本文报道了来自蒙古-鄂霍茨克缝合带北部的蒙古国中部(Jargalant、Tariat、Togo和Orhon)新生代碱性玄武岩的Mg-Zn同位素组成。这些玄武岩整体上具有低的δ^(26)Mg值(-0.43‰~-0.28‰)和高的δ^(66)Zn值(0.33‰~0.52‰),显著低于地幔Mg同位素(平均δ^(26)Mg=-0.25‰±0.04‰)和高于地幔Zn同位素组成(平均δ^(66)Zn=0.18‰±0.05‰)。Mg-Zn同位素异常不能通过地表过程、岩浆分异演化及同位素扩散效应来解释,而是与碳酸盐化辉石岩部分熔融产生的同位素分馏效应相吻合。Mg-Zn-Sr同位素模拟结果表明,当辉石岩源区加入约5%~10%的再循环富镁碳酸盐可以很好地解释玄武岩的低δ^(26)Mg和高δ^(66)Zn特征。鉴于本次研究的火山区均位于蒙古-鄂霍茨克缝合带附近,再循环碳酸盐最可能来自古生代-中生代俯冲的蒙古-鄂霍茨克洋壳。玄武岩同位素和地球化学成分从南向北依次变化,即δ^(26)Mg、^(87)Sr/^(86)Sr、Ti/Ti^(*)和Hf/Hf^(*)值依次降低,δ^(66)Zn、Sm/Yb和La/Yb值依次升高。因此认为,随着俯冲深度的增加,更多的菱镁矿从俯冲板片释放。蒙古国中部新生代玄武岩的化学成分和同位素组成的变化主要受熔融深度和白云石/菱镁矿比例的共同控制。

关键词：玄武岩 Mg-Zn同位素再循环碳酸盐蒙古国中部蒙古-鄂霍次克洋

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