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岩石学报 2023年第2期39卷 445-462页

作者：王路阳薛胜超王晓曼王亚磊王恒王鹏辛雨田洪庆中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室中国地质调查局西安地质调查中心西安710054 新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队哈密830099

钴作为当今社会必需的一种关键矿产资源,岩浆铜镍矿床是我国钴资源供应的重要矿床种类之一,该类矿床中钴元素通常赋存于镁铁质硅酸盐矿物、硫化物、类硫化物和铁氧化物中,然而镁铁质硅酸盐和铁氧化物中的钴难以分选利用,因此钴赋存状态... 详细信息

钴作为当今社会必需的一种关键矿产资源,岩浆铜镍矿床是我国钴资源供应的重要矿床种类之一,该类矿床中钴元素通常赋存于镁铁质硅酸盐矿物、硫化物、类硫化物和铁氧化物中,然而镁铁质硅酸盐和铁氧化物中的钴难以分选利用,因此钴赋存状态的厘定是铜镍矿床中钴资源评价和利用的重要前提。新疆东天山-北山地区发育大量晚古生代、普遍伴生钴的岩浆铜镍矿床,其中位于北山地区的坡一镍矿床以赋含高镍硫化物为特色,是研究岩浆铜镍矿床中钴元素的赋存状态、分布特征以及钴与镍相互关系的理想对象。坡一镍矿的含矿岩相主要为单辉橄榄岩、纯橄岩和橄长岩,以稀疏浸染状矿化为主,钴主要以类质同象形式赋存于镍黄铁矿,其次为铬尖晶石、橄榄石和磁黄铁矿,少见独立钴矿物。矿物微区原位分析结果显示原生矿物中钴含量由高到低依次为镍黄铁矿(~8404×10^(-6))>>铬尖晶石(~475×10^(-6))>磁黄铁矿(高Ni含量)(~299×10^(-6))>橄榄石(~137×10^(-6))>黄铜矿(~13.0×10^(-6))>磁黄铁矿(低Ni含量)(~8.35×10^(-6))。坡一岩体的蚀变橄榄岩中发育三种产状的次生磁铁矿:蚀变橄榄石裂理中细脉状磁铁矿、铬尖晶石边部环状磁铁矿边、硫化物矿边部和裂隙中次生磁铁矿边。元素面扫描结果显示次生磁铁矿中Co含量明显高于原生硫化物、氧化物和硅酸盐矿物,且显示富Co贫Ni特征。坡一矿床中硫化物和硅酸盐矿物表现出明显的Co-Ni正相关,而铬尖晶石中Co和Ni显示负相关,表明Co^(2+)主要以类质同象形式替代Fe^(2+)进入硫化物和硅酸盐矿物晶格,以替代Fe^(2+)、Ni^(2+)的形式进入铬尖晶石。坡一矿床中Ni和Co的共生行为,主要归因于岩浆演化过程硫化物熔离和硅酸盐矿物分离结晶过程中相近的配分行为,而Ni和Co的离散特征主要受控于铬尖晶石的分离结晶和R值(岩浆和硫化物质量比)的变化、热液蚀变过程中次生磁铁矿Co富集作用。由于铬尖晶石与硅酸盐矿物中的钴难以分选利用,北山地区的钴矿资源勘查应关注贫铬尖晶石、橄榄石镍亏损的富硫化物超镁铁质岩体。

关键词：镍钴矿物赋存状态钴成矿坡一矿床北山

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大陆地壳形成的一种新方式:再循环地壳物质在地幔楔中的熔融

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矿物岩石地球化学通报 2022年第6期41卷 1100-1111,I0003页

作者：李世民朱弟成王青地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)科学研究院北京100083 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

增生造山带玄武质弧地壳如何转变为高镁安山质-英安质大陆地壳是理解大陆地壳形成的关键。已有研究表明,镁铁质成分可能通过化学过程(如化学蚀变和俯冲作用)或物理过程(如拆沉和刮垫作用)进入地幔,实现地壳成分的转变。但化学和物理过... 详细信息

增生造山带玄武质弧地壳如何转变为高镁安山质-英安质大陆地壳是理解大陆地壳形成的关键。已有研究表明,镁铁质成分可能通过化学过程(如化学蚀变和俯冲作用)或物理过程(如拆沉和刮垫作用)进入地幔,实现地壳成分的转变。但化学和物理过程需要大量的镁铁质物质进入地幔,因此这一观点受到广泛质疑。最近的研究发现,全球增生造山带弧岩浆岩可以划分为低镁和高镁系列。低镁系列可能起源于流体或熔体交代地幔楔或下地壳,而高镁系列可能起源于地幔楔中的混杂岩底辟体。考虑到高镁系列广泛保存,大陆地壳的形成可能与高镁系列的形成相似,都经历了一个两阶段岩浆过程,即从地幔中提取玄武质岩浆并形成低镁系列岩石,随后低镁系列岩石俯冲并发生底辟和重熔,形成高镁系列岩石和大陆地壳。

关键词：低镁系列高镁系列混杂岩底辟增生造山带大陆地壳形成

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锆同位素测试方法及其地质应用

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矿物岩石地球化学通报 2022年第6期41卷 1112-1119,I0003页

作者：谢锦程朱弟成王青张亮亮地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)科学研究院北京100083 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

锆(Zr)属于典型的高场强元素,是示踪岩浆源区和岩浆作用过程的重要地球化学元素。热电离质谱(TIMS)、多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)和激光剥蚀系统(LA)与MC-ICP-MS联用等技术的应用极大地提高了Zr同位素的测试精度、分析效率... 详细信息

锆(Zr)属于典型的高场强元素,是示踪岩浆源区和岩浆作用过程的重要地球化学元素。热电离质谱(TIMS)、多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)和激光剥蚀系统(LA)与MC-ICP-MS联用等技术的应用极大地提高了Zr同位素的测试精度、分析效率和测试的空间分辨率,推进了Zr同位素地球化学的发展和应用。本文介绍了溶液Zr同位素测试中的化学分离流程和质谱测试方法,总结了原位微区Zr同位素测试方法的研究进展,评述了Zr同位素分馏机制及其在地质中的应用。在此基础上,结合作者现有研究进展对Zr同位素分馏机制及其在岩浆分异过程中的应用进行了进一步讨论。随着地质储库和分馏机制研究的不断深入,Zr同位素在固体地球科学领域将会得到更加广泛的应用。

关键词：锆同位素分析方法同位素分馏同位素应用

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普通铅对LA-ICP-MS磷灰石U-Pb定年结果的影响及校正方法

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岩矿测试 2025年第1期44卷 51-62页

作者：罗涛王瀚林朱松柏卿丽媛胡兆初中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074 中国石油塔里木油田公司克拉采油气管理区新疆库尔勒841000

磷灰石是火成岩、变质岩和沉积岩中广泛分布的含铀矿物,开展磷灰石U-Pb年代学研究对揭示岩浆演化过程、示踪溯源等方面具有重要意义。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)是开展磷灰石U-Pb年龄微区分析的重要手段之一。当前,基... 详细信息

磷灰石是火成岩、变质岩和沉积岩中广泛分布的含铀矿物,开展磷灰石U-Pb年代学研究对揭示岩浆演化过程、示踪溯源等方面具有重要意义。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)是开展磷灰石U-Pb年龄微区分析的重要手段之一。当前,基体匹配磷灰石U-Pb定年矿物标样缺乏和标样中不可避免的普通铅是制约LA-ICP-MS高精度磷灰石U-Pb年龄分析的主要瓶颈。本文对比研究了标样中普通铅对LA-ICP-MS磷灰石U-Pb定年结果的影响,采用含普通铅的磷灰石MAD作外标直接开展U-Pb年龄校正,获得的被测样品年龄会产生显著的系统偏差(最大约6%);采用207Pb法或Tera-Wasserburg图解法先校正标样中普通铅,再利用校正后的数据进行元素分馏和仪器漂移校正则可获得准确的磷灰石U-Pb年龄,与推荐值偏差在2%以内。另一方面,为消除标样中普通铅对分析结果的影响,本文还采用水蒸气辅助激光剥蚀方法,实现以NIST612玻璃作为外标准确分析磷灰石U-Pb年龄,解决了磷灰石U-Pb定年微区分析高质量标样缺乏的难题。本研究通过对标样中普通铅进行预校正或采用非基体匹配分析,建立了高精度LA-ICP-MS磷灰石U-Pb定年新方法,将促进磷灰石U-Pb年代学在地球科学研究中的应用。

关键词：激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法磷灰石 U-Pb定年普通铅校正非基体匹配分析

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碳酸盐矿物激光原位U-Pb定年:进展与展望

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矿物岩石地球化学通报 2022年第6期41卷 1120-1134页

作者：张亮亮朱弟成谢锦程王青鲁瑶徐若炎齐宁远地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)科学研究院北京100083 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

LA-ICP-MS碳酸盐矿物U-Pb定年是近年来发展快速的一种定年方法。相比传统的溶液方法,该方法具有快速、经济、分辨率高等特点。碳酸盐矿物具有低U、高普通Pb和元素含量不均一等特点,因此在进行测试前需对样品进行预筛选,选取适宜分析的... 详细信息

LA-ICP-MS碳酸盐矿物U-Pb定年是近年来发展快速的一种定年方法。相比传统的溶液方法,该方法具有快速、经济、分辨率高等特点。碳酸盐矿物具有低U、高普通Pb和元素含量不均一等特点,因此在进行测试前需对样品进行预筛选,选取适宜分析的矿物或区域,以提高分析成功率。激光碳酸盐U-Pb定年方法目前还没有非常完善的标样,因此需要进行非基体匹配校正结合基体匹配的校正策略。目前,该定年方法已经广泛应用于解决脆性变形活动时间、油气成藏时间、沉积作用与成岩作用时限、成矿流体活动时限、洞穴沉积物形成时间和地质热年代学等实际地质问题。未来,新标样的研究和开发、分馏校正方法的统一、与成图成像技术的联用是碳酸盐激光U-Pb定年需要解决的问题和发展方向。

关键词：碳酸盐矿物 LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年同位素地质年代学

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用锆石年龄的深度剖面来重新认识源-汇系统

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矿物岩石地球化学通报 2022年第6期41卷 1135-1144,I0003页

作者：刘力朱弟成张亮亮王青地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)科学研究院北京100083 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

近年来锆石U-Pb地质年代学已成为研究构造活跃区源-汇系统的重要工具。然而,由于全球锆石集中形成于超大陆的聚合期间,因此出现了单颗锆石的单个结晶年龄对应于多个结晶年龄相似的不同源区的现象。这成为了利用锆石U-Pb地质年代学研究源... 详细信息

近年来锆石U-Pb地质年代学已成为研究构造活跃区源-汇系统的重要工具。然而,由于全球锆石集中形成于超大陆的聚合期间,因此出现了单颗锆石的单个结晶年龄对应于多个结晶年龄相似的不同源区的现象。这成为了利用锆石U-Pb地质年代学研究源-汇系统的主要障碍。本文以北美阿巴拉契亚-沃西托-马拉松造山带及其前陆盆地、喜马拉雅淡色花岗岩为例,从锆石核边结构的形成机理、深度剖面定年方法、核边年龄重建构造活跃区源-汇系统的理论基础及核边年龄研究源-汇系统的局限性等方面进行了系统总结,指出锆石深度剖面定年方法是分析复杂结构锆石的有效方法,在研究构造活跃区源-汇系统方面具有独特优势。

关键词：深度剖面LA-ICP-MS 源-汇系统构造活跃区阿巴拉契亚造山带喜马拉雅淡色花岗岩沉积物搬运和再循环

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淮南深地地磁总场连续观测与时变特征

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地球物理学报 2024年第2期67卷 820-828页

作者：郭良辉王博宋晓林王赟金承奕姚硕史钰峰陆内火山与地震教育部重点实验室(中国地质大学北京)北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 地质过程与矿产资源国家重点实验室(中国地质大学) 北京100083 山东航天电子技术研究所山东烟台264000

深地实验室具有电磁干扰小的"超净"地磁观测优势,已成为地磁观测的新平台和研究热点.为了评估淮南深地实验室地磁环境、认识地磁总场时变特征及地下与地面耦合性,我们于2022年在地下巷道(-848 m)和地表(+22 m)同步实施了地磁... 详细信息

深地实验室具有电磁干扰小的"超净"地磁观测优势,已成为地磁观测的新平台和研究热点.为了评估淮南深地实验室地磁环境、认识地磁总场时变特征及地下与地面耦合性,我们于2022年在地下巷道(-848 m)和地表(+22 m)同步实施了地磁总场长期连续观测,对观测数据进行了功率谱、小波谱、地磁总场变化特征的分析及与附近的蒙城地磁台比对.研究结果表明:(1)地下无(或弱)磁干扰点位的地磁环境较优越,与蒙城地磁台相媲美,适用于地磁场变化的高精度、长期连续观测;(2)地下地磁观测可有效过滤地表上由工业与人类活动等的电磁干扰,其记录的地磁总场变化与蒙城地磁台具有较好的耦合性;(3)地下磁测可清晰记录地磁总场的平静变化、不同周期磁暴、地磁脉冲等丰富的时变信息,可为地球系统科学研究提供地磁学依据.

关键词：深地实验室地磁总场时间变化观测地磁环境

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密西西比河谷型铅锌矿床成矿年代学研究进展:兼论金顶矿床成矿年龄分歧

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岩石学报 2022年第6期38卷 1577-1594页

作者：王长明段泓羽李超祝佳萱石康兴陈奇刘俐君钱金龙中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 国家地质实验测试中心北京100037

金属矿床精确定年仍是国内外科学研究的难题,妨碍了对成矿规律的认识和资源勘探目标的优选评价。针对密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床,前期有人分别利用Re-Os法、U-Pb法、^(40)Ar-^(39)Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、古地磁测年法和裂变径迹法... 详细信息

金属矿床精确定年仍是国内外科学研究的难题,妨碍了对成矿规律的认识和资源勘探目标的优选评价。针对密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床,前期有人分别利用Re-Os法、U-Pb法、^(40)Ar-^(39)Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、古地磁测年法和裂变径迹法等不同手段对其成矿时代进行了探索性尝试。其中,Re-Os同位素测年技术虽然仍是疑难金属矿床直接定年的有效手段,但现有Re-Os同位素定年技术还达不到锆石U-Pb法的精度水平。本文以三江特提斯兰坪盆地金顶铅锌镉铊矿床为研究对象,在精细解剖矿床的基础上,开展单阶段硫化物精确识别和高纯提取,建立不同阶段硫化物矿物学标志。前期研究侧重于金顶矿床脉石矿物和黄铁矿等非直接成矿矿物的定年,且年龄变化范围较大(114~23Ma),难以对该矿床的形成时代给出精确的制约;为此,本文对该矿床的成矿矿物开展了高精度定年。5件闪锌矿矿物的Re-Os等时线年龄为129±10Ma(MSWD=126,n=5),对应成矿时代早于古新统云龙组和白垩系景星组赋矿围岩,尚不能代表真实的铅锌成矿时代。闪锌矿测年结果可能受富含Re和Os的有机质的影响。随着同位素地质年代学持续的发展与革新,加之高纯提取方法不断进步,精确定年为MVT铅锌矿床研究提供了更多的技术支撑。

关键词： MVT矿床定年方法闪锌矿Re-Os定年金顶矿床

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铜同位素及其在环境污染示踪中的应用进展

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地质科技通报 2023年第1期42卷 378-387页

作者：韩嫣胡雅婷王倩石明辉周炼中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 西南石油大学成都610500

近年来,环境问题一直都是社会关注的热点,如大气、土壤和沉积物中的重金属污染问题已成为社会关注的热点。要解决环境重金属污染,关键是要确定其污染源和污染途径,本研究选取了3种典型的污染,即河流污染、冶炼厂地污染及大气颗粒物污染... 详细信息

近年来,环境问题一直都是社会关注的热点,如大气、土壤和沉积物中的重金属污染问题已成为社会关注的热点。要解决环境重金属污染,关键是要确定其污染源和污染途径,本研究选取了3种典型的污染,即河流污染、冶炼厂地污染及大气颗粒物污染,选择同位素示踪技术作为研究方法,并且以铜作为示踪指标,对铜元素的基本性质,以及铜同位素在地球化学过程中的分馏,不同类型样品的处理、消解以及同位素分离纯化方法,同位素测试技术、示踪技术、端元模型进行了汇总,以及对现已发表的成果中上述3种典型重金属污染的端元(自然输入源和人为输入源),受污染途径、污染程度的研究进行了概括和总结。Cu同位素在环境污染溯源方面尚处于起步阶段,因此还需要进一步研究表生过程中Cu同位素的分馏机理,为认识重金属污染源与汇迁移过程中的机理提供重要的信息。未来的研究中,可进一步运用多种同位素相结合的方法,扩展多元同位素指纹数据库;而且同位素模型是对重金属污染源及污染贡献率进行正确评价的重要研究内容,还需构建新的多同位素多元污染模型来解决更为复杂的污染源。

关键词：铜同位素同位素示踪技术环境污染

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基于时间卷积网络的地震波阻抗反演

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地球科学 2022年第4期47卷 1492-1506页

作者：王德涛陈国雄中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学资源学院湖北武汉430074

近些年来,深度学习网络的兴起极大地推动了人工智能技术在地震数据处理、反演以及解译等领域的应用.地震波阻抗反演是石油地震勘探领域的一项关键技术,其反演精度在圈定油气储层构造中起到非常重要的作用.提出了一种基于数据驱动时间卷... 详细信息

近些年来,深度学习网络的兴起极大地推动了人工智能技术在地震数据处理、反演以及解译等领域的应用.地震波阻抗反演是石油地震勘探领域的一项关键技术,其反演精度在圈定油气储层构造中起到非常重要的作用.提出了一种基于数据驱动时间卷积网络(temporal convolution network,TCN)模型的地震波阻抗反演方法,旨在无需建立初始反演模型,直接利用工区的少量测井标签数据,以地震振幅数据为输入,将波阻抗反演转化为时间序列建模任务,最终输出地下模型的阻抗信息.采用Marmousi2数据集对基于TCN的波阻抗反演模型进行训练、验证和测试,结果显示,在测试集上该模型预测结果的皮尔逊系数和决定系数分别达到97.92%和95.95%,并对远离训练区域的波阻抗信息预测有着良好的泛化性,且在预测时间和预测精度等方面都要明显优于前人的相关研究工作.上述结果表明,TCN时间序列深度学习模型在复杂地层波阻抗反演中具有一定优越性和应用前景,为地震波阻抗反演提供了新思路.

关键词：波阻抗反演时间卷积网络深度学习数据驱动地球物理

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