摘要:

摘要:铁为生物地球化学循环的关键驱动元素。阐明埃迪卡拉纪早期海洋铁同位素演化规律及其主要驱动因素，将为解析埃迪卡拉纪早期海洋环境演变及其对生物演化的影响提供重要示踪信息。本文以扬子陆块峡东地区九龙湾剖面埃迪卡拉系陡山沱组盖帽碳酸盐岩为研究对象，通过稀醋酸分步淋洗提取碳酸盐相铁同位素组成信息，重建了埃迪卡拉纪早期盖帽碳酸盐岩沉积阶段海水铁同位素组成(δ56Fe值)三阶段演化模式：早期轻微负偏—中期短暂正偏—晚期极端负偏，记录了埃迪卡拉纪早期海洋氧化还原环境与铁循环机制的深刻转变。不同地质过程主导了各阶段铁循环机制：早期δ56Fe值负偏主要受控于冰川融水输入引起铁氧化物沉淀；中期δ56Fe值正偏波动反映了缺氧条件下增强的黄铁矿埋藏作用；后期δ56Fe值极端负偏则指示了铁氧化物大规模沉积事件。这些过程显示埃迪卡拉纪早期海洋经历了“次氧化—还原—弱氧化”变化历程。在盖帽碳酸盐岩沉积后期，随着海水的氧化程度进一步提升，终结了短暂的还原环境，抑制了海水中S2- 生成，有效地降低了海水中Fe2+浓度，为埃迪卡拉纪早期真核生物及多细胞藻类繁盛创造了有利条件，这为阐释埃迪卡拉纪生物圈- 地球表层系统协同演化机制提供了新的同位素地球化学约束。

摘要:乌拉山位于华北克拉通西部孔兹岩带中段，以榴云片麻岩为主的表壳岩十分发育。榴云片麻岩遭受强烈变质变形和深熔作用改造，形成石榴子石花岗岩。本文对石榴子石花岗岩开展了野外地质、地球化学和锆石SHRIMP U- Pb年代学研究。榴云片麻岩、深熔榴云片麻岩和石榴子石花岗岩之间多呈过渡渐变，石榴子石花岗岩具有原地—半原地性质。4个石榴子石花岗岩样品变质- 深熔锆石年龄为2463~2442 Ma，考虑到古元古代晚期强烈构造热事件改造，认为把石榴子石花岗岩形成时代暂定为2. 5~2. 45 Ga之间或更接近2. 5 Ga较为合理。这支持了榴云片麻岩形成于新太古代晚期的认识。石榴子石花岗岩的元素组成变化很大，SiO2=66. 41%~73. 79%，TFeO+MgO=0. 22%~5. 59%，Na2O=2. 96%~5. 27%，K2O=1. 54%~5. 27%，TREE、(La/Yb)n和Eu/Eu*分别为83. 45×10-6~262. 44×10-6、11. 2~182. 6和1. 15~3. 62。全岩εNd(t)和tDM2(Nd)分别为 0. 18~1. 65和2. 77~2. 60 Ga，变质- 深熔锆石εHf(t)和tDM2(Hf)分别为0. 86~4. 54和3. 04~2. 69 Ga。石榴子石花岗岩元素组成大的变化在很大程度上反映了它们的物源区组成和形成过程中石榴子石结晶分异程度不同。物源区岩石为新太古代晚期成熟度不同的变质碎屑沉积岩(主要为榴云片麻岩)。石榴子石花岗岩的形成标志着新太古代晚期—古元古代早期构造体制从挤压向伸展转换、变质基底初步稳定化的过程。

摘要:华北克拉通东缘鲁西地区记录了新太古代晚期复杂多样的幔源岩浆作用，是理解早期地壳形成演化动力学体制的关键。本文以鲁西泰安地区变玄武岩、安山岩为研究对象，系统开展了野外地质、岩石学、地球化学和锆石U- Pb年代学研究。分析结果表明，这套新太古代晚期(2. 55~2. 53 Ga)的玄武岩- 安山岩具有高MgO(＞8%)和低TiO2(＜0. 61%)含量，富集轻稀土元素及大离子亲石元素，(La/Yb)N为5. 36~11. 35，(Gd/Yb)N为2. 02~3. 96，Cr、Ni含量较高，分别为274×10-6~753×10-6和133×10-6~364×10-6，显示高镁玄武岩- 安山岩的地球化学特征。岩石成因研究揭示高镁玄武岩- 安山岩来源于受俯冲相关物质交代的亏损地幔的部分熔融。这些高镁玄武岩- 安山岩，结合鲁西地区新太古代晚期幔源岩浆作用(赞岐岩、钙碱性玄武岩等)，记录了俯冲演化过程，反映了类似现代板块构造体制的俯冲板片回撤作用已经在太古宙晚期出现。

摘要:隆升剥蚀是地壳减薄的重要方式之一。查明变质基底的抬升剥露过程对了解华北克拉通南缘晚中生代以来岩石圈的伸展破坏具有重要的科学和实践价值。本文通过锆石和磷灰石(U- Th)/He测年法，研究华北克拉通南缘太华群变质基底晚白垩世以来的隆升剥露历史。太华群片麻岩中5组样品热年代学测定结果显示：磷灰石(U- Th)/He年龄分布于41. 9~32. 9 Ma之间，锆石(U- Th)/He年龄介于94. 1~56. 9 Ma之间。HeFTy模拟表明太华群变质杂岩自晚白垩世以来经历了4期冷却剥露过程：① 晚白垩世至古新世(94. 1~57 Ma)的快速冷却，冷却速率约5. 58 ℃/Ma，剥露速率约159 m/Ma，剥露量为3142 m，该阶段快速冷却可能是古太平洋板块俯冲回撤导致华北克拉通破坏减薄过程的延续；② 57~40 Ma的缓慢冷却，冷却速率约1. 18 ℃/Ma，剥露速率约34 m/Ma，剥露量为571 m，这一阶段的抬升平稳期可能是太平洋板块的俯冲转向降低了中国东部的构造应力强度；③ 40~30 Ma的加速抬升剥露，冷却速率约4. 5 ℃/Ma，剥露速率129 m/Ma，剥露量为1286 m，该阶段的快速抬升可能是太平洋俯冲板块变老(洋中脊俯冲消失后，进入俯冲带的洋壳年龄不断增加)和俯冲角度增加的结果；④ 30 Ma至今缓慢冷却剥露，冷却速率为0. 167 ℃/Ma，剥露率大约为5 m/Ma，剥露量为143 m，这一阶段的构造宁静可能表明华北克拉通南缘已经远离了太平洋俯冲活动带。太华群变质基底的剥露过程表明华北克拉通南缘的晚中生代大规模岩石圈减薄过程持续到了新生代的早期，这一阶段的抬升剥露可能是华北克拉通南缘多金属矿床出露的关键。

摘要:本文报道了阿拉善东北缘狼山地区新发现的三叠纪玄武岩，通过对该玄武岩形成环境以及同时期的构造变形开展相关研究，探讨了鄂尔多斯盆地西北缘晚三叠世盆地的类型及形成背景。40Ar/39Ar年代学和全岩地球化学分析结果显示，该玄武岩形成于晚三叠世(217 Ma)，表现出OIB的化学特征，为石榴子石和尖晶石二辉橄榄岩经历约5%~10%的部分熔融形成的，是板内伸展环境下软流圈减压熔融的产物。同时，该地区发育有晚三叠世NE- SW走向左行韧性剪切带，该期左行剪切向南可与中国巴彦乌拉山和贺兰山地区的同时期左行剪切相连，向北可延伸至蒙古国境内，时间的同时性说明该左行剪切与玄武岩的形成密切相关。本文通过将狼山和贺兰山地区发育的同时代玄武岩、延长组沉积以及左行走滑剪切进行对比，认为鄂尔多斯盆地西北缘在晚三叠世发生过一期左行走滑剪切并伴随有拉分盆地的形成，导致了岩石圈的伸展，进而使得软流圈发生减压熔融形成了玄武岩。该期左行走滑剪切的形成是由于华北板块和华南板块的碰撞引起的阿拉善地块与鄂尔多斯地块之间发生的相对运动导致的。

摘要:内蒙古东部地区位于中亚造山带东南部，区域内的上二叠统林西组记录了古亚洲洋的闭合。由于碎屑锆石潜在物源区具有非唯一性，且在同一地层中锆石年龄分布存在差异，导致对林西组物源的解释存在南北双向混合物源和北部单向物源两种观点。本研究对内蒙古陶海营子地区林西组三个砂岩样品进行了碎屑锆石U- Pb定年，锆石年龄范围为1647~251 Ma。采用最年轻锆石颗粒群年龄2σ不确定度加权平均法(YGC 2σ)计算林西组最大沉积年龄为257. 7±0. 7 Ma。结合区域内报道的林西组上覆老龙头组凝灰岩锆石U- Pb年龄为251. 5±2. 2 Ma，将林西组的沉积时代限定为晚二叠世。所有样品的碎屑锆石年龄分布具有一致性，表明该剖面林西组物源无明显变化。综合区域内碎屑锆石年龄数据，揭示了中亚造山带东南部林西组物源存在空间分异：北段沉积物来源于缝合带以北，中段表现出南北双向混合的物源特征，南段则来源于缝合带以南的物源区。基于前人研究，本文认为晚古生代双向俯冲的古亚洲洋，最终于晚二叠世通过“软碰撞”方式沿索伦- 西拉木伦缝合带闭合。

摘要:云南哀牢山构造带位于扬子板块与印支板块的交界处，其前寒武纪地质记录的构造归属目前仍存在争议。屏边群是哀牢山构造带最重要的前寒武纪变质沉积地层之一，理清屏边群变质沉积岩的物源信息对恢复哀牢山构造带前寒武纪地质记录的构造归属具有重要意义。本文基于屏边群碎屑锆石的U- Pb年龄和Lu- Hf同位素数据，通过分析不同年龄段碎屑锆石的来源，探讨了屏边群的最老沉积时代、物源信息及对区域的构造指示。结果表明，根据最年轻的5颗岩浆成因碎屑锆石，屏边群的沉积时代不老于新元古代末期(~565 Ma)，而并非之前认识的新元古代中期。锆石U- Pb年龄及不同时代锆石εHf(t)值均有较大的分布范围，表明屏边群的物源区呈现出强烈的多源性，其特征的~0. 8 Ga及~1. 8 Ga的年龄峰与扬子地块西缘同时代沉积记录一致，暗示扬子地块西缘为屏边群碎屑物质的主要物源区。结合哀牢山构造带内哀牢山- 藤条河断裂以东早古生代碎屑沉积岩锆石年龄结构的一致性，证明自前寒武纪末期至早古生代，区域持续接收扬子地块西缘源区物质贡献。因此，哀牢山构造带内藤条河断裂以东至屏边地区均属于扬子西地块南缘的延伸部分。

摘要:花岗岩岩株一直是个旧地区重要的找矿标志。卡房铜锡多金属矿床与新山花岗岩体密切相关，然而新山岩体在仙人硐断裂附近深插地下，仙人硐断裂往南因未探测到花岗岩岩株而找矿方向不明。近年来，深部探矿工程在仙人硐断裂南侧揭露了隐伏的白花草花岗岩体，白花草岩体的年代学和地球化学研究是破解该区找矿瓶颈的关键。本文以白花草岩体为研究对象，通过岩相学、锆石U- Pb年代学、锆石Hf同位素以及全岩地球化学和Sr- Nd同位素研究，对比分析白花草岩体与该区成矿岩体和不成矿岩体的地球化学特征，为该区找矿预测提供依据。白花草岩体锆石U- Pb年龄为83. 1±0. 5 Ma，SiO2含量为74. 50％~76. 81％，K2O/Na2O比值为1. 35~1. 64，1＜A/CNK＜1. 1；富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素，亏损Ba、Nb、Sr、P、Zr和Ti等高场强元素；稀土元素总量(ΣREE)为132. 00×10-6~238. 64×10-6，具有强烈Eu负异常(δEu为0. 03~0. 09)，这些岩石地球化学特征与成矿岩体新山岩体相同，而明显区别于西区不成矿的龙岔河岩体。全岩(87Sr/86Sr)i为0. 726236~0. 778916，εNd(t)为9~8. 1，对应的二阶段模式年龄tDM2(Nd)为1. 54~1. 62 Ga；εHf(t)为9. 15~4. 9，tDM2(Hf)为1. 46~1. 72 Ga，与新山岩体表现出相同特征，指示白花草岩体与个旧地区成矿岩体来源于同一岩浆房，可能为晚中生代华南西部岩石圈伸展背景下中元古界部分熔融形成的母岩浆经高分异演化的产物，指示仙人硐断裂和龙树脚断裂之间具有良好的找矿潜力。

摘要:作为21世纪的关键矿产资源，铟的成矿体系目前已基本建立，大量铟矿化伴随花岗岩相关热液矿床发育，其成矿机制与花岗质岩浆的分异演化密切相关。但是，对不同类型花岗岩铟成矿差异性的对比，及由此形成成铟花岗岩地球化学成矿指标的相关工作还未曾涉及。本文以云南个旧矿集区晚白垩世(87~82 Ma)S型花岗岩为研究对象，通过对比矿集区东区成铟矿花岗岩与西区贫铟矿花岗岩的地球化学、同位素及矿物学特征，发现两套花岗岩均源于中元古界地壳熔融并混入幔源物质，形成于低温低氧逸度环境。但是，成铟矿花岗岩表现出显著低Zr/Hf(个旧矿集区成矿花岗岩16. 48~63. 15；龙岔河贫矿花岗岩73. 69~74. 71)与高Rb/Sr(个旧矿集区成矿花岗岩1. 87~27. 44；龙岔河贫矿花岗岩0. 49~0. 64)比值特征，指示其经历了更强的岩浆结晶分异作用。进一步对比揭示，花岗岩相关铟富集的关键控制因素为岩浆分异程度，而非岩浆源区与形成的理化学条件；Zr/Hf、Rb/Sr及稀土含量可作为判别花岗岩的成铟矿潜力的关键地球化学指标。本次研究揭示了花岗岩相关铟矿化的主要控制因素，形成了成铟矿花岗岩的关键地球化学指标，对判断花岗岩能否成铟矿以及铟矿找矿预测具有重要意义。

摘要:经过65年的开发利用和科学研究，关于古生代海底喷流作用是否参与了大宝山铜矿的成矿过程，至今仍存在不同的看法。Fe和Cu同位素是研究成矿过程和示踪物质来源的有效工具。本文通过Fe、Cu和S同位素的分析，探讨了大宝山铜矿的成矿过程及其物质来源。大宝山铜矿δ57Fe和δ65Cu值总体范围分别为0. 49‰~0. 82‰和1. 29‰~0. 69‰。绿泥石- 绿帘石- 阳起石矽卡岩和矽卡岩型铜矿石的δ57Fe值偏低，表明形成矽卡岩的成矿流体相较于围岩富集Fe的轻同位素。大宝山黄铜矿δ65Cu值总体分布范围为1. 29‰~0. 51‰，变化范围达1. 8‰，表明高温成矿过程中铜同位素发生分馏。气液相分离、硫化物从流体中沉淀和流体与大气水的混合共同控制了黄铜矿的铜同位素分馏。铜品位和黄铜矿δ65Cu值表现出空间分带特征，B3、B5线较B0、B9线铜矿化好，与之对应的是，B3、B5线中黄铜矿富轻Cu同位素。空间分带特征结合黄铜矿δ65Cu的最小值(1. 29‰)共同指示B5线深部仍有找矿潜力。大宝山铜矿的Fe- Cu- S同位素组成与全球典型斑岩- 矽卡岩型铜矿的同位素组成相似，特别是548个样品(本文和前人研究)的硫同位素δ34S值集中变化于2‰~2‰，反映岩浆参与成矿的特点，与喷流沉积型铜矿的硫同位素特征差异显著。

摘要:在扬子地块东南缘下寒武统牛蹄塘组底部发育一套Ni- Mo多金属层，其成矿过程和元素富集机制长期存在争议。本文对贵州织金戈仲伍剖面牛蹄塘组Ni- Mo多金属层进行了详细的岩相学观察和原位S同位素分析。Ni- Mo多金属层中黄铁矿的形成经历了3个阶段：草莓状黄铁矿(Py- 1)于同生阶段在硫化水体中形成；块状黄铁矿(Py- 2)由草莓状黄铁矿过度生长形成，形成后经历了成岩作用的机械压实改造；他形黄铁矿(Py- 3)最晚形成，充填早期黄铁矿孔隙。Mo、Ni元素的矿化存在分期，与黄铁矿的不同生长阶段存在对应关系：Mo矿化主要发生在成岩阶段，在机械压实作用下，胶磷矿结核形成裂隙，含Mo流体沿结核边缘或裂隙进入结核，与有机质结合形成MoSC，并交代块状黄铁矿；Ni矿化与他形黄铁矿同期，晚于Mo矿化发生，主要分布在结核边缘，或呈脉状充填结核裂隙。在Mo、Ni矿化期间，沉积环境由硫化向氧化转变。早寒武世海侵初期，大陆风化作用较强，显著提升陆源硫酸盐及营养物质的输入，有助于海水中硫酸盐浓度的提高和有机质的积累，促进微生物硫酸盐还原作用(MSR)的发生和水体硫化环境的形成，因此Mo矿化同期形成的黄铁矿具有较轻的δ34S值(16. 52‰~10. 31‰)，期间来自地表的氧化性水体促进了部分早期草莓状黄铁矿向石膏的转变。Ni矿化期间，海水趋向于稳定的氧化环境，表现为沉积物中重晶石矿物的形成，此时氧化还原界面位于沉积物- 水界面之下，后期形成的黄铁矿在早期矿物的孔隙内形成，在孔隙水内有限的硫酸盐供应下形成较高的δ34S值(δ34SPy：4. 19‰~23. 77‰；δ34SMil：5. 5‰~6. 8‰)。本次研究揭示了陆源输入的有机质、硫酸盐是Ni- Mo多金属层形成的关键物质来源，而海水氧化还原条件变化控制了Mo与Ni的差异矿化时序，陆源物质输入与海洋环境变化在沉积型多金属矿床形成中具有协同作用。

摘要:锂(Li)同位素是近年来揭示大陆风化作用新兴的地球化学指标，花岗岩作为重要的陆壳岩石之一，其风化过程中Li同位素的分馏行为备受关注。此外，富稀土的花岗岩风化剖面也是离子吸附型稀土矿床形成的重要载体。然而，关于富稀土的花岗岩风化过程的Li同位素的分馏行为及与稀土富集关系尚不清楚。据此，本文以赣南足洞地区一个典型的富稀土花岗岩风化剖面为研究对象，系统采集了基岩及其不同风化层位的样品，分别进行了全岩主微量元素和锂(Li)同位素测定，并利用全自动综合矿物分析系统(TIMA)定量分析了样品中的矿物特征和含量。结果表明，基岩和风化样品的矿物组成主要为石英、正长石、钠长石，黏土矿物主要为高岭石，含少量绿泥石和伊利石。基岩属于蚀变花岗岩(CIA=62. 7)，在风化初始过程可见蚀变的次生黏土矿物。风化剖面中稀土元素(REE)含量为54. 2×10-6~606×10-6，轻稀土元素/重稀土元素(LREE/HREE)为0. 11~0. 32，(La/Yb)N为0. 10~0. 32，稀土主要富集在全风化层上部，呈“表露式”分布特征，且轻重稀土分异明显。全风化层上部的δ7Li值为3. 34%~3. 00%，全风化层下部δ7Li值为3. 14%~1. 86%，均低于基岩的δ7Li值(1. 70%)。根据矿物组分特征和全岩地球化学数据相关关系可知，风化剖面的Li同位素分馏主要受高岭石更易于吸附6Li影响，而原生矿物更易于释放7Li，对Li同位素分馏影响较小。另外，风化剖面中稀土的富集和分异也主要受次生矿物的影响，包括高岭石对轻重稀土吸附程度的不同和次生含稀土矿物的形成有关。本文研究表明Li同位素分馏与稀土元素富集均受高岭石的制约，但Li同位素分馏与稀土元素富集分异关系不明显，Li同位素不能作为单一指示稀土成矿的指标。

摘要:辽东半岛范家堡子滑石矿床赋存于古元古界辽河群大石桥组三段菱镁大理岩地层，为富镁碳酸盐岩交代型滑石矿床。本次对范家堡子滑石矿床矿体及围岩开展了元素地球化学和Mg同位素地球化学研究工作，结果表明：① 滑石矿体表现出继承于海相沉积菱镁大理岩围岩的稀土与微量元素地球化学特征；② 相对于大石桥组三段富镁大理岩的海相Mg同位素地球化学特征(δ26Mg: 1. 03‰~1. 12‰)，滑石矿石镁同位素组成(δ26Mg: 0. 48‰~+1. 06‰)变化较大。因此，在古元古界辽河群大石桥组经历区域上吕梁运动阶段的区域变质作用过程中，富镁碳酸盐建造可能经历了多阶段的富硅变质热液流体交代成矿作用，使得滑石化成矿过程中，在碳酸盐- 滑石之间发生了不同程度的元素配分和镁同位素动力学分馏作用。

摘要:新疆卡鲁安伟晶岩锂矿位于新疆阿尔泰造山带中段，是一个潜在的超大型锂辉石矿床。前人对该矿床的岩石成因、成矿机制及构造背景已经有了较多研究成果，但是针对含矿伟晶岩和无矿伟晶岩的成因差异研究相对比较薄弱。本文以Li同位素为研究手段，分析了卡鲁安外围花岗岩、片岩、板岩、含矿伟晶岩和无矿伟晶岩的Li丰度和同位素组成。研究发现，无矿伟晶岩Li同位素组成偏重，其Li丰度与板岩和外围花岗岩的相似，而含矿伟晶岩Li同位素变化范围与片岩、板岩相重叠，但其Li丰度高度富集。结合前人已发表的地球化学数据，通过对片岩、板岩和富锂黏土岩的瑞利分馏模拟计算，认为卡鲁安伟晶岩起源于变沉积岩角闪岩相下的白云母脱水熔融。其中，无矿伟晶岩由片岩、板岩等变沉积岩部分熔融形成，偏重的Li同位素组成是因为助熔组分的参与,有利于变沉积源岩在低温下发生部分熔融，相对低温条件下Li同位素发生明显分馏；而含矿伟晶岩的形成除变沉积岩(片岩、板岩)部分熔融外，还应该有初始富集Li且Li同位素组成偏轻的源岩参与(例如富锂黏土岩)。

摘要:福建省德化县茶坑铜- 钾长石矿床(推断铜资源量236 t、钾长石资源量 41. 52 万t)位于东南沿海中生代岩浆带德化矿集区中部，赋存在琼溪似斑状黑云母花岗岩体中。矿体类型包括钾长石矿体和铜矿体两类，受区内NNE向F1、F2和F3断裂及其次级断裂控制。根据脉体穿切及矿物共生组合关系，识别出三个热液演化阶段：钾化(阶段I)、硅化及白云母化(II)和碳酸盐化阶段(Ⅲ)。其中，阶段I和II分别为主要的钾长石矿化和铜矿化阶段。铜矿化叠加在钾长石矿化之上，形成富铜和钾长石的铜- 钾长石矿石。综合矿床地质、矿物化学、全岩地球化学及锆石内部结构特征，认为茶坑铜- 钾长石矿床为热液交代成因。铜- 钾长石矿石中的岩浆锆石可能是流体在运移过程中从琼溪黑云母花岗岩中捕获/继承而来，其206Pb/238U加权平均年龄159. 4±1. 0 Ma (MSWD=0. 21)代表琼溪黑云母花岗岩的成岩年龄，并限定了铜- 钾长石成矿时代的上限。茶坑矿区花岗斑岩呈脉状侵入黑云母花岗岩中，前者明显富集Ba、Sr、P、Ti、Pb和Cu，与铜- 钾长石矿石的微量元素富集特征相似，初步推测茶坑铜- 钾长石矿床的成矿物质及流体来源可能与区内花岗斑岩的演化有关。

摘要:我国岩溶洞穴硝石数量多、分布广，是古代采硝制作火药的主要对象，在古代战争和社会发展中发挥了重要作用。虽然岩溶洞穴硝石的开采历史悠久，但研究程度低，成矿机制不明。本文对广西大石围天坑中洞正在形成的洞穴硝石开展野外地质调查和氮、三氧同位素研究。发现中洞下部连接地下暗河，地面和洞壁上发育很多与下部洞穴连通的喷气孔，白色硝石粉末均围绕这些喷气孔集中分布，硝酸盐等气溶胶正从这些气孔中喷发出来。硝石的氮氧同位素具有土壤铵硝化形成硝酸盐的典型特征，提出这些硝酸盐来自地下暗河河水。河水中部分硝酸盐等易溶盐类组分随着河水蒸发进入水汽中以气态形式在洞穴中迁移。该硝石洞由一系列巨大洞厅和狭窄洞道组成，这种天然的多级气体压缩制冷系统是形成洞穴硝石的关键。当溶洞内气流由容积巨大的洞厅进入狭窄的洞道时，压力增大，流速加快，温度升高；相反，当气流穿过狭窄的洞道进入容积巨大的洞厅时，由于压力突然释放，气体温度快速下降，水汽中溶解的硝酸盐等盐类组分逐渐达到过饱和，析出形成盐类气溶胶沉降。盐类饱和析出的先后顺序与其溶解度大小相反，溶解度最小的硫酸盐类首先析出沉降，在洞穴系统下部的洞厅富集；然后是溶解度较大的氯化物类，在中部的洞厅聚集；溶解度最大的硝酸盐类，最后在上部洞厅/洞口聚集成矿。地下暗河与上部洞口的距离越大，洞厅数量越多，不同溶解度的盐类分离得越彻底，形成的硝石品位越高；积累时间越长，形成的洞穴硝石规模越大。

摘要:大气成因硝酸盐是地球上氧同位素异常(O- MIF)最大的矿物，其氧同位素异常值(Δ17ONO3)是潜在的灵敏记录古老大气中氧气等氧化组分浓度及演化的有效指标。目前大气成因硝酸盐的O- MIF仅用于近现代大气过程和古代冰芯研究，未能将其应用拓展至晚更新世之前的沉积记录中。实际上，硝酸盐能够被黏土矿物、铁氧化物等吸附，而保存在沉积记录中。我们在硝酸盐氮/氧同位素分析过程中也发现了黏土矿物、铁氧化物等吸附硝酸盐的现象。在此基础上，我们通过实验模拟测定了不同矿物和岩石样品对溶液中硝酸盐的吸附情况。结果表明大部分样品的吸附率在20%左右，最高达32%。黏土矿物成分及其含量、铁氧化物及有机质含量、pH值等对硝酸盐的吸附量也有一定影响。吸附过程不会改变母液硝酸盐的初始氮/氧同位素组成，后期硝化和反硝化作用只会降低不会升高大气成因硝酸盐氧同位素非质量分馏值。岩芯样品能够避免近现代大气成因硝酸盐的污染影响，极端干旱、寒冷、生物活动极其微弱的沉积环境有利于大气成因硝酸盐的积累和原始氮氧同位素信号的保存，是示踪古老大气氧化组分含量及演化的研究理想对象。该研究为利用沉积岩中硝酸盐的氧氮同位素示踪地球早期大气成分及雪球地球等重大地质事件提供了依据。

摘要:大洋多金属结核的年龄和生长速率测定是多年来一直没有彻底解决的难题，目前主要的测试方法包括：Be年代学法、K- Ar法、U系同位素法、铼锇(Re- Os)法、Sr同位素法，但每种方法都有一定的局限性，通常情况下需要采用多种方法，使用交叉手段来准确测定单一样品的年龄和生长速率。本项研究旨在采用 Ar- Ar法测试多金属结核的核部形成年代及内外壳层的年龄，确定大洋多金属结核的生长速率。Ar- Ar法测年范围广，所需样品量小，可以满足直径10~20 cm多金属结核的核部及各个边部壳层的年龄测试；Ar- Ar法中K和Ar的含量在同一样品上测定，只需测量Ar的同位素比值，不用担心样品的不均匀性问题，很好地弥补了多种方法、交叉手段测试单一样品的现状。本项研究选取水羟锰矿进行Ar- Ar年龄测试，采用“屏蔽热中子”等方法降低金属元素活化产生的副反应和高放射性。建立了大洋多金属结核Ar- Ar法定年实验流程，分析了太平洋克拉里昂- 克里帕顿断裂带(CC区)多金属结核的内外壳层年龄为42. 2~22. 6 Ma。计算了壳层的生长速率约为1. 21 mm/Ma。

摘要:地球宜居环境的形成和演化，不仅是21世纪地球科学的核心问题之一，也是人类社会共同关心的重大命题。这一重要性源于一个关键事实：地球是太阳系中唯一大气圈含自由氧(O2)的行星，而大气氧浓度的升高正是地球宜居性形成的关键驱动因素。前寒武纪发生了两次标志性的全球增氧事件：太古宙与元古宙之交(约2. 4 Ga前)，地球的表层环境发生了从无氧到有氧的转化，称为大氧化事件(Great Oxidation Event, GOE)；在元古宙和显生宙之交(约600 Ma)，大气氧含量再次跃升，被称之为新元古代氧化事件(Neoproterozoic Oxygenation Event, NOE)。这两次事件是地球宜居环境演化的核心转折点：GOE实现了地球大气圈从无氧到有氧的转变，为真核生物的出现铺平了道路；NOE则使大气氧含量达到了接近现代的水平，直接促发了寒武纪生物大爆发和后生动物的出现。尽管目前人们对前寒武纪地球表层环境的氧化还原状态演化已经建立了框架性认识，关键争议仍待解决，尤其两次增氧事件的起始时间和强度、中元古代表生环境的氧化还原演化的基本状态等问题仍不清晰。我国在地球增氧过程的地质记录方面得天独厚，如华北的古元古代和中元古代地层、华南的新元古代地层内容丰富，是推进相关研究的理想对象。本文重点对前寒武纪地球表生系统氧化还原状态演化的基本特征、重大增氧事件的形成机制、铁锰巨量富集与重大增氧事件的内在联系等几个方面的研究现状进行总结介绍，并就这些问题的下一步研究工作进行思考。

摘要:同位素地质年代学是地球科学研究中的重要研究内容。Lu- Hf定年体系是基于176 Lu- 176Hf放射性衰变的地质年代测定方法，在高级变质岩、基性—基性岩、磷酸岩定年等方面发挥着重要作用。近年来，随着串级质谱技术的突破性进展，发现活性气体氨气与Lu, Yb, Hf具有差异性反应，通过测定高质量Hf反应产物(176Hf(14N1H)(14N1H2)(14N1H3)3，相对于176Hf质量数增加82)，实现了176Hf与176Lu和176Yb的在线分离。与激光剥蚀系统联用实现了原位微区Lu- Hf定年。当前，这一技术在分析仪器、碰撞反应机理、校准方法、不确定度评估和标准物质研制等方面取得了显著进展，并在地质学领域获得了广泛应用。本文将系统阐述激光微区Lu- Hf定年体系的原理，回顾其发展历程及相关地质应用。从仪器设备、反应气体、校准方法、软件开发、不确定度评估、标准物质研发等维度，全面总结该技术的关键性突破。目前该技术已在变质岩、基性岩、沉积岩、矿床及地外样品等研究领域取得应用成果。本文系统总结了这些应用案例，深入分析Lu- Hf体系的优势及微区分析的重要意义。基于当前研究现状，本文探讨了该技术面临的主要挑战，并对其潜在地质领域的应用进行展望。

摘要:随着高精度同位素质谱分析技术和化学纯化方法的迅速发展，非传统镓(Ga)金属同位素在地球科学领域的研究取得了显著突破。本文综述了Ga同位素在地球科学中的研究进展与面临的挑战，重点讨论了Ga同位素的地球化学性质、实验测试方法、储库与循环、分馏机理及地质应用。Ga在自然界中仅以Ga3+形式存在，主要分布于铝土矿中，并具有两种稳定同位素69Ga和71Ga。随着化学分离纯化技术的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的发展，Ga同位素分析精度可达到0. 04‰。当前研究已定量分析了Ga同位素在地幔、地壳、海洋和陨石等储库中的分布，并初步建立了Ga同位素的地球化学循环模型。Ga同位素的分馏受风化和沉积作用的控制：研究表明风化过程中69Ga相对71Ga更易保留在土壤中，吸附、解析和沉淀过程中的配位变化也会导致Ga同位素的分馏。此外，Ga同位素在示踪地表风化、追踪与Al相关的地球化学过程、揭示岩浆起源与演化过程中的矿物分离和成分变化、反应吸附和沉淀过程、表征海陆环境变化等方面的应用已取得一定的进展。未来，加强Ga同位素分馏机制研究、探究各储库Ga同位素组成与其迁移路径和动力、完善Ga同位素高精度测试体系、拓展Ga同位素的应用及其与其他同位素的联用等相关理论与实验工作还需要进一步强化。本综述旨在增进对Ga同位素在地球科学领域的全面认识，为未来研究提供思路。

摘要:锡同位素是一种新兴的非传统稳定同位素，其在行星演化、考古学、岩石学、矿床学领域显示出巨大潜力，是国际地球化学领域正在蓬勃发展的新同位素体系。本文综述了锡同位素的分析方法、储库组成、分馏机理及其在行星科学、考古学、矿床学领域的具体应用。多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC- ICP- MS)的应用与双稀释剂法的结合极大地提高了锡同位素测试精度和效率，有利推动了锡同位素地球化学的发展和应用。碳质球粒陨石具有与整体地球类似的锡同位素组成，而普通球粒陨石具有偏低的锡同位素。地幔岩石整体锡同位素组成稍高于地壳岩石。氧化还原反应、气液相分离、锡石沉淀、部分熔融、分离结晶、熔- 流体相互作用是导致锡同位素分馏的重要机制。基于这些研究成果，Sn同位素体系已被初步应用于示踪早期天体演化、青铜器溯源、岩浆演化和矿床形成等过程。此外，文中对未来锡同位素研究中应关注的关键科学问题进行了梳理和展望。

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