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    2021年  46卷  第12期

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    2021, 46(12).
    摘要:
    同位素地质年代学与同位素地球化学专辑
    特邀主编 朱祥坤 陈华勇 汪在聪
    交代岩石圈地幔与金成矿作用
    汪在聪, 王焰, 汪翔, 程怀, 许喆
    2021, 46(12): 4197-4229. doi: 10.3799/dqkx.2021.221
    摘要:
    交代岩石圈地幔与大型金矿床之间的成因联系受到越来越多的关注.研究成矿金属在地幔源区的富集程度和幔源岩浆中的金含量,以及金从地幔源区释放、迁移并大规模富集成矿的机制和过程可以帮助我们更好地认识交代岩石圈地幔对金富集成矿的重要作用.金是高度亲铜元素,同时还具有流体活动性,在地幔岩浆作用、岩浆热液演化和富集成矿等诸多过程中的行为较为复杂.主要从金的地球化学行为出发,通过梳理金在各类地幔岩石和幔源岩浆中的分布,以及岩浆热液中金的主要行为及其受控因素,探讨交代岩石圈地幔对巨量金成矿的关键控制机制.主要认识包括:(1)交代岩石圈地幔可能是形成大规模热液型金矿床的重要源区,但金在源区的异常富集可能并不是成矿的必要条件;(2)地幔交代组分(特别是挥发分)有助于金从地幔源区中有效释放、并通过跨岩石圈尺度的深大断裂迁移富集;(3)富挥发分的岩浆热液中金的富集沉淀过程远比一个富金的地幔源区对大规模金成矿作用的贡献更大.因此,深刻理解岩石圈地幔长期演化过程中金在地幔交代和岩浆-热液演化过程中的行为与富集机制是解析大型金矿床成因的关键.
    闽西南E-MORB型基性岩墙成因:来自地球化学、锆石U-Pb年代学及Sr-Nd同位素证据
    张贵山, 彭仁, 温汉捷, 赵志琦, 张磊, 邱红信, 孟乾坤
    2021, 46(12): 4230-4246. doi: 10.3799/dqkx.2021.062
    摘要:
    闽西南地区发育富集洋脊玄武岩(E-MORB)地球化学特征的基性岩墙,这对研究晚中生代中国东南部的构造岩浆作用具有重要指示意义.利用岩石学、锆石U-Pb年代学、元素地球化学、同位素地球化学等方法对早白垩世闽西南基性岩墙进行研究,岩墙以辉绿岩和角闪辉长辉绿岩为主,属于中-低钾岩石系列,Mg#值为55.80~66.38.锆石U-Pb年龄为117.4±3.8 Ma,为早白垩世晚期岩浆活动的产物.样品富集Rb、Ba、U、K、LREE等元素,无明显Nb、Ta、Ti亏损,显示出E-MORB的地球化学特征;(87Sr/86Sr)i=0.706 50~0.710 19、εNdt)=-0.9~4.0,同位素Sr中等富集、Nd弱亏损.成岩过程有少量橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用,无明显地壳混染作用.由于太平洋板块受南岭E-W向巨厚岩石圈的阻碍,导致板片下插速率与邻区产生差异,局部撕裂形成板片窗,软流圈地幔物质沿“窗口”上涌并卷裹起板片上的海洋沉积物,在上升中发生交代作用形成具有E-MORB特征的地幔岩.在早白垩世晚期的大陆拉张-陆内初始裂谷背景下,伴随软流圈上涌富集地幔岩发生部分熔融,形成的基性岩浆上侵形成了闽西南基性岩墙.
    云南金顶铅锌矿成矿时代厘定:来自沥青Re-Os同位素证据
    孙鹏程, 李超, 周利敏, 屈文俊, 王登红, 高兰, 李伟, 李欣尉, 赵鸿, 杜安道
    2021, 46(12): 4247-4259. doi: 10.3799/dqkx.2021.085
    摘要:
    MVT型铅锌矿由于成矿温度低,目前没有发现十分合适的定年矿物,此外,由于多期成矿作用叠加以及成矿物质存在多元混合,严重制约了对此类矿床成矿年代学研究.前人对云南金顶超大型MVT铅锌矿床成因、物质来源、成矿条件等方面研究取得了重要成果,但对其形成时代各有所云,至今仍未定论.笔者在总结了大量前人研究成果的基础上,通过对跑马坪和架崖山矿段沥青样品开展Re-Os同位素定年研究,表明古油藏形成于59.1 Ma,金顶铅锌矿床的形成时代可能为27.7 Ma.早期的油气藏为后期铅锌矿的形成提供了十分重要的条件,穹隆构造为金属成矿提供了储矿空间,由于遭受构造及热液作用的破坏,油气裂解释放大量的还原性物质,为Pb、Zn等成矿物质迁移、富集、沉淀提供了重要载体,进而形成了金顶超大型铅锌矿床.研究结果表明,沥青Re-Os同位素不仅能够为MVT型铅锌矿床成矿年龄的厘定提供一种有效的技术途径,同时还能够为油气藏的生成、破坏等事件发生时代提供有利依据.
    东川播卡Au矿的成矿时代及成矿背景:来自硫化物Re-Os同位素和炭质板岩微量元素证据
    刘泽奇, 江小均, 李超, 李文昌, 刘凤祥, 余海军, 王长兵
    2021, 46(12): 4260-4273. doi: 10.3799/dqkx.2021.178
    摘要:
    播卡金矿床位于扬子西缘“康滇地轴”中南段,其与东川因民-汤丹地区元古代“东川式”铜矿成矿作用具有显著差别而备受人们关注.该矿床富矿围岩为东川群黑色碳酸盐岩-碎屑岩地层,Au产出于石英-白云石硫化物脉中,具有明显辉绿岩岩浆萃取型Au矿蚀变特征,有别于韧性剪切带型Au矿.选取新山-马家沟矿段含金黄铁矿和围岩炭质板岩分别进行Re-Os同位素和微量元素研究.结果显示,黄铁矿Re-Os等时线年龄为779±14 Ma(MSWD=11.1),说明播卡金矿床成矿时代为新元古代.黄铁矿的Os初始比值为3.03±0.42,说明播卡金矿床金属成矿物质主要来源于地壳(围岩地层)而非辉绿岩岩浆,黄铁矿和炭质板岩微量中Au(平均为402.5.00×10-9和44.98×10-9)和Cu(平均为1 733.00×10-6和46.07×10-6)的含量远远大于克拉克值(约4×10-9和60×10-6),进一步证实成矿物质来源于围岩地层炭质板岩本身.东川播卡金矿成岩时代与该区新元古代岩浆岩相关的热液改造事件基本一致,表明成矿背景为该区新元古代岩浆/热液改造的成矿响应,该时期岩浆岩与富矿围岩热接触,同时萃取围岩地层中沉积预富聚的有利成矿元素,在良好的成矿空间内富集形成东川播卡金矿床.
    宁夏卫宁北山金场子金矿床流体来源及矿床成因:来自流体包裹体和C-H-O同位素证据
    海连富, 刘安璐, 陶瑞, 白金鹤, 宋扬
    2021, 46(12): 4274-4290. doi: 10.3799/dqkx.2021.101
    摘要:
    卫宁北山地区是宁夏境内最有望实现找矿突破的多金属矿成矿区之一,已发现众多Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe、Co等矿点或矿化点.金场子金矿是该地区已发现的最大的金矿床,矿体主要赋存在前黑山组及中宁组内的层间断裂破碎带中,呈东西向带状分布,产状与地层近乎一致.区域上除少量闪长玢岩脉出露外,岩浆岩不发育.为了探讨金场子金矿成矿流体性质、来源和矿床成因,对研究区流体包裹体和C-H-O同位素进行了研究.金场子金矿床成矿热液期可划分为4个成矿阶段,从早到晚分别是绢云母-黄铁矿-石英阶段(Ⅰ)、黄铁矿-重晶石-石英阶段(Ⅱ)、多金属硫化物-碳酸盐-石英阶段(Ⅲ)和黄铁矿-碳酸盐阶段(Ⅳ),其中Ⅲ阶段为主成矿阶段.不同成矿阶段的流体包裹体有4种类型,分别是水溶液包裹体、纯CO2包裹体、CO2-H2O包裹体和含子晶多相包裹体.显微测温结果显示,成矿流体的完全均一温度介于171~396 ℃,主要集中于180~270 ℃,盐度介于1.30%~10.99% NaCl equiv,密度为0.24~0.78 g/cm3,为中低温、低盐度、低密度的CO2-H2O-NaCl体系,含有少量N2.热液期石英的δD值为-66.0‰~-32.0‰,δ18OV-SMOW值为+19.7‰~+22.6‰,指示成矿流体为变质流体.C同位素显示,晚阶段(Ⅳ)方解石和菱铁矿的δ13C介于-2.540‰~-0.736‰,表明成矿流体中的C具有混合来源的特点,奥陶系-石炭系陆源碎屑岩和碳酸盐岩的变质脱水作用形成的流体可能是金成矿流体的主要来源.成矿过程中流体发生了明显的不混溶现象,是造成金沉淀的重要因素.矿床成因类型属造山型金矿.
    特提斯喜马拉雅东段扎西康矿集区姐纳各普金矿床成因:黄铁矿He-Ar及原位S同位素约束
    李洪梁, 李光明, 张志, 张林奎, 董随亮, 卿成实, 李应栩
    2021, 46(12): 4291-4315. doi: 10.3799/dqkx.2021.018
    摘要:
    姐纳各普金矿床是特提斯喜马拉雅东段扎西康矿集区内新近发现的中新世热液金矿床,但其成因认识较为模糊.矿体呈层状或似层状,严格受伸展断裂构造控制,具蚀变岩型和石英脉型2种矿石,主要发育硅化、黄铁矿化、绢云母化和方解石化.为厘定矿床成因,对矿床Ⅱ号和Ⅲ号矿体中的蚀变岩型矿石进行了系统采样,分析其黄铁矿He-Ar和原位S同位素组成特征.结果表明:黄铁矿内的4He含量介于0.038×10-7~0.446×10-7 cm3 STP/g,平均含量0.200×10-7 cm3 STP/g;3He/4He比值介于0.08~0.09 Ra,平均比值为0.08 Ra;40Ar含量变化于0.049×10-7~0.132×10-7 cm3 STP/g,平均含量0.084×10-7 cm3 STP/g;40Ar/36Ar比值介于308.0~386.3,平均比值347.1,指示成矿流体主要来自壳源变质流体;黄铁矿δ34S值分布集中,总体变化于1‰~3‰,平均值2.98‰,显示成矿物质来自地壳深部壳幔物质均一化的深源.结合前人研究成果,文章认为姐纳各普金矿床属于造山型金矿床,其成因的厘定对丰富和完善大陆碰撞造山成矿作用理论和指导区域矿床勘查具有重要意义.
    黔西南紫木凼金矿床成矿物质来源:S-C-O-Pb-Sr同位素制约
    蔡应雄, 杨红梅, 卢山松, 曾飞, 杨文武, 刘重芃, 童喜润, 张利国, 何波
    2021, 46(12): 4316-4333. doi: 10.3799/dqkx.2021.068
    摘要:
    紫木凼金矿床是黔西南卡林型金矿区一个重要的大型金矿床,其成矿物质来源尚不明确.对紫木凼金矿床不同类型矿石和赋矿围岩进行了S、C、O、Pb和Sr同位素组成对比研究.矿石中硫化物的δ34S值为-13.49‰~17.91‰(主要为-0.99‰~3.58‰),赋矿围岩的δ34S值为-26.23‰~-19.63‰,矿床成矿期硫主要来源于岩浆,部分来源于赋矿地层中成矿前黄铁矿.热液期方解石的δ13C和δ18O分别为-9.10‰~0.59‰和15.65‰~23.82‰,与赋矿围岩、区域地层的碳、氧同位素组成差别较大,成矿流体的碳、氧部分来源于碳酸盐岩溶解,部分可能来源于岩浆.矿石中硫化物的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为18.064~18.973、15.585~15.670和38.219~39.054,赋矿围岩的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为18.136~18.650、15.574~15.656和38.423~38.812,矿石铅的来源较复杂,赋矿地层和岩浆可能都为其提供了部分铅.矿石中石英和方解石(87Sr/86Sr)i比值为0.707 26~0.708 11,赋矿围岩的(87Sr/86Sr)i比值为0.707 28~0.707 31,成矿流体中的锶主要来源于赋矿地层.紫木凼金矿床成矿物质具壳幔混合来源特征,成矿物质主要来自矿床深部隐伏岩浆岩,部分来自二叠系-三叠系赋矿地层.
    镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程中的锂同位素地球化学:回顾与展望
    肖燕, 潘旗旗, 唐冬梅, 毛亚晶, 田世洪, 陈晨, 苏本勋, 刘霞
    2021, 46(12): 4334-4345. doi: 10.3799/dqkx.2021.111
    摘要:
    锂(Li)同位素体系是示踪镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程(如结晶分异、地壳混染和熔/流体-矿物相互作用等)的全新工具.通过实例研究综述了原位Li同位素在镁铁-超镁铁质岩中应用的主要进展,主要包括:(1)美国Yellow Hill阿拉斯加型杂岩体Li同位素研究揭示弧岩浆早期堆晶过程可发生明显的Li同位素分馏;(2)土耳其和西藏蛇绿岩的Li同位素研究证明其在示踪蛇绿岩地幔序列岩石成因及豆荚状铬铁矿演化过程中的潜力;(3)Stillwater层状岩体超镁铁岩带Li同位素研究揭示流体对于大型层状岩体各矿物形成及铬铁岩中矿物元素交换的作用;(4)橄榄石Li含量与同位素分析在揭示岩浆铜镍矿床成矿过程的应用.
    Li同位素在矿床学中的应用:现状与展望
    陆一敢, 肖益林, 王洋洋, 万红琼, 李东永, 仝凤台, 余成龙
    2021, 46(12): 4346-4365. doi: 10.3799/dqkx.2020.390
    摘要:
    矿床的形成受制于多种复杂的地质作用,包括全球尺度的板块构造运动、岩浆活动、变质沉积改造等过程,并普遍伴随热液活动、流体迁移、水-岩相互作用、元素分异及同位素分馏等一系列局部区域地质和地球化学过程.在过去的矿床学研究中,地球化学方法主要围绕在主、微量元素和传统的稳定同位素等手段,解决了很多矿床成因问题.但仍存在不少的多解和难解问题,比如许多矿床在矿化类型、蚀变分带与金属矿物组合方面具有诸多相似之处,常规地球化学指标难以区分.随着测试精度的提高和自然储库组成的完善,Li同位素近些年来已成为新兴的稳定同位素体系.Li同位素在自然界过程中高达80‰的同位素分馏使其具有更好的辨识能力,同时兼有直接和间接指示作用,有潜力成为研究各种复杂成矿过程的良好示踪剂.本文总结了近年来有关矿床学中Li同位素的研究和应用进展,以俯冲带成矿为主,阐述了斑岩型-热液矿床、伟晶岩型矿床和沉积矿床等类型矿床的Li同位素地球化学特征,并探究新的Li同位素方法在矿床中的应用前景.基于Li同位素体系在各类矿床的应用实例,我们认为Li同位素体系将为矿床学研究提供更多的指示信息和依据.
    镁同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩研究中的应用
    陈洁, 龚迎莉, 陈露, 向蜜, 田世洪
    2021, 46(12): 4366-4389. doi: 10.3799/dqkx.2021.140
    摘要:
    镁(Mg)同位素有3个,24Mg、25Mg和26Mg,其中24Mg和26Mg的相对质量差较大,高达8.33%,这种大的相对质量差使地壳活动或其他地质过程中Mg同位素因化学物理条件的变化而发生明显的同位素质量分馏.目前,自然界可观测到的δ26Mg变化范围为-5.60‰~0.92‰,约6.5‰.镁在低温地球化学过程中分馏显著,而在高温环境下分馏不明显,因而Mg同位素是地质过程的潜在地球化学指标和示踪剂,在低温风化作用、高温部分熔融与岩浆结晶分异、变质作用、板片俯冲及壳幔物质循环、热液蚀变和矿床成因等方面取得重要进展.为此,简要介绍了镁同位素分析方法,系统总结了Mg同位素在地球各储库中的组成与分布特征以及地质作用过程中的镁同位素分馏机理;其次重点介绍了镁同位素近年来在碳酸岩研究中的应用;最后对有关问题进行了探讨,包括幔源岩石低δ26Mg成因解释(与俯冲再循环的碳酸盐岩、洋壳物质有关或与矿物分离结晶有关)和Li-Mg-Ca同位素联合示踪岩浆碳酸岩岩石成因.并对碰撞反应池多接收器电感耦合等离子体质谱仪(Nu Sapphire MC-ICP-MS)分析优势和Li-Mg-Ca等金属同位素联合示踪在稀土元素富集机制的应用进行了展望.
    银同位素在行星和地球科学中的研究进展
    朱原峰, 董戈, 刘茜, 盛雪芬, 魏海珍
    2021, 46(12): 4390-4404. doi: 10.3799/dqkx.2021.080
    摘要:
    系统梳理了放射性Pd-Ag体系银同位素在行星科学中的发展概况以及稳定银同位素在环境科学示踪和金银矿床中的研究进展.在太阳星云以及行星核的形成过程中,由于107Ag可由107Pd经β衰变产生,而挥发性元素的耗散又会造成早期Pd/Ag的分异,使得Pd-Ag同位素体系可以用于早期太阳系的活动历史研究,例如定义行星核的形成、限定行星形成时代.在稳定银同位素体系中,已探明银同位素组成(δ109Ag)变化范围为-1.0‰~+2.3‰.稳定银同位素组成在不同环境的样品中具有类似于“指纹”特性,可用于确定污染物来源,追溯污染物环境过程,还原真实的环境系统.在金银矿床研究中,具有显著变化的银同位素组成使其在贵金属矿床的形成及演化机制上具有直接的应用意义.目前银同位素在解答行星科学及地球科学等诸多领域问题上仍存在一些尚未解决的难题,例如放射性Pd-Ag体系中太阳系初期107Pd/108Pd比值的精确限定、环境及矿床中银迁移沉积的物理化学过程的复杂耦合同位素分馏机制的确定等.
    铀“稳定”同位素分馏及其在地球科学中的应用
    梁正伟, 田世洪
    2021, 46(12): 4405-4426. doi: 10.3799/dqkx.2021.091
    摘要:
    铀“稳定”同位素(238U/235U,通常记为δ238U)目前已经成为非传统稳定同位素领域的研究热点.20世纪人们曾经认为铀同位素不存在分馏,因而铀同位素研究发展缓慢.然而随着分析技术的发展,人们发现自然界中铀同位素238U和235U存在显著的分馏,可以作为良好的示踪工具.迄今为止,已经有大量铀同位素作为古氧化还原指标的研究发表,比如用铀同位素示踪地球近地表环境氧含量随时间的演化以及生物大灭绝与海洋氧化还原状态之间的潜在关系.尽管铀同位素在水圈和生物圈协同演化领域取得了丰硕的研究成果,但仍有不少问题亟待深入解决.例如,生物和非生物还原高价铀的微观反应过程对铀同位素分馏的影响,以及铀同位素如何示踪铀矿物质来源等.系统总结了铀同位素地球化学最近十年的研究进展,希望将来铀同位素在铀多金属矿床成因和高温地球化学领域能有所突破.
    金属稳定同位素示踪地球增氧事件
    王振飞, 黄康俊, 路雅雯, 罗瑾, 鞠鹏程, 蒙泽坤
    2021, 46(12): 4427-4451. doi: 10.3799/dqkx.2021.088
    摘要:
    早期贫氧地球如何演化至现今富氧地球是理解地球宜居性形成与演化的关键,但重建地质历史时期地球大气与海洋氧含量仍是地球科学领域的重大挑战.金属稳定同位素的高精度测试分析为示踪地球大气与海洋氧化历史提供了新的研究手段.以Mo、U、Tl、Cr四种氧化还原敏感金属稳定同位素体系为例,详细介绍了氧化还原敏感金属稳定同位素地球化学行为及分馏机理.在此基础上,系统回顾了金属稳定同位素在研究产氧光合作用的起源、大氧化事件(Great Oxidation Event,GOE)、中元古代大气和海洋氧化还原状态、新元古代氧化事件(NOE)等重大科学问题中的研究进展.金属稳定同位素在重建地球表层圈层氧化过程具有广阔的应用前景,对认识地球宜居性的演化历史以及探索其未来发展趋势具有深远意义.
    地质样品卤族元素分析进展
    何焘, 汪在聪, 胡兆初
    2021, 46(12): 4452-4469. doi: 10.3799/dqkx.2021.117
    摘要:
    地质样品中卤素是反演与流体和挥发分相关的地质过程的重要示踪元素.由于卤素含量低和强挥发性,准确测定地质样品中卤素一直是分析地球化学的难点.近年来,针对地质样品卤素的样品前处理技术的开发开展了大量工作.高温热解法、碱熔(溶)法、酸性消解法和碱性提取法能够满足土壤、沉积物和岩石中高含量卤素的分析要求.针对低含量卤素,仅有中子活化法和稀有气体质谱法能够准确定量.随着分析地球化学的发展,地质样品卤素分析技术逐渐向更高效的消解方法、更简便的操作以及更高灵敏度和高精度的分析方向改进.总结了近年来国内外在地质样品卤素分析方面所取得的成果,对比了各类方法的优缺点,展望了地质样品卤素分析方法的发展前景.
    高反应温度对五氟化溴法氧同位素组成测定的影响
    张建锋, 刘汉彬, 石晓, 金贵善, 韩娟, 李军杰, 张佳, 郭东侨
    2021, 46(12): 4470-4479. doi: 10.3799/dqkx.2021.052
    摘要:
    五氟化溴法在分析氧化物和硅酸盐矿物的氧同位素组成时,反应温度与反应时间是关键要素.在保证反应时间的前提下,研究较高反应温度条件(550~800 ℃)对五氟化溴法氧同位素组成分析的影响.在高反应温度条件下对国家标准物质GBW04409进行氧同位素样品制备与同位素组成分析表明:反应温度在550~675 ℃,获得了较足量的O2产率,δ18O集中在10.4‰~11.8‰范围,准确度较高;反应温度高于700 ℃后,O2产率降低,δ18O分布在10.8‰~26.8‰范围,δ18O产生明显的正偏差;通过分次氟化反应、合并收集气体的方式获得了与标准物质推荐值相吻合的δ18O分析结果.在高于700 ℃的反应温度条件下,BrF5与镍反应器发生反应,增加了试剂消耗.由于BrF5试剂量不足,导致O2产率偏低从而引起氧同位素分馏.
    大同盆地地下水中碳硫同位素组成特征及其对碘迁移富集的指示
    朱沉静, 李俊霞, 谢先军
    2021, 46(12): 4480-4491. doi: 10.3799/dqkx.2021.090
    摘要:
    为深入探究地下水系统中影响碘迁移转化的主控水文生物地球化学过程,对大同盆地典型高碘地下水区完成样品采集,分析地下水样品基础理化性质及碳硫同位素组成特征.结果表明,大同盆地地下水碘含量变化范围为14.40~1 030.00 μg/L,高碘地下水(I>100 μg/L)主要分布在盆地中心排泄区.地下水中溶解性无机碳的δ13CDIC值变化范围为-12.11‰~-9.79‰,硫酸盐δ34SSO4值介于4.04‰~16.63‰.δ13CDIC和DOC之间存在较明显的正相关关系,表明有机质的微生物降解过程是区域地下水无机碳的重要来源之一.同时,δ13CDIC与δ34SSO4一定的负相关关系表明硫酸盐是有机质微生物降解过程中潜在电子受体之一,且地下水水环境以偏还原环境为主.高碘地下水表现出低δ13CDIC、高δ34SSO4的同位素特征,表明有机质的微生物降解过程是控制地下水中碘迁移释放的主要过程之一,与该过程相伴而生的碘形态转化进一步促使碘以碘离子的形式在偏还原的地下水环境中发生富集.
    长江中游河湖平原浅层地下水中砷空间异质性的同位素指示
    李典, 邓娅敏, 杜尧, 颜港归, 孙晓梁, 范红晨
    2021, 46(12): 4492-4502. doi: 10.3799/dqkx.2021.054
    摘要:
    近年来陆续有报道发现长江中游河湖平原广泛分布着高砷地下水,鄱阳湖平原与江北平原(古彭蠡泽)作为长江中游南北两岸典型的河湖平原,其地下水资源丰富,但砷的空间分布规律尚不清楚,区域供水安全存在风险.本研究在两个区域系统采集98个浅层地下水(< 40 m)样品和8个地表水样品,通过水化学、氢氧稳定同位素分析,查明地下水中砷的空间分布异质性及其影响因素.研究发现江北平原浅层地下水砷含量为0.65~956.72 μg/L(平均值210.78 μg/L),高砷地下水集中分布于长江古河道;鄱阳湖平原浅层地下水砷含量为0.09~267.45 μg/L(平均值11.85 μg/L),高砷地下水仅分布于赣江三角洲局部地区.江北平原地下水δD与δ18O值相对鄱阳湖平原更偏负,且与地表水的差异更大.地下水化学及主成分分析结果表明物源和含水层结构差异是影响鄱阳湖平原和江北平原砷空间分布异质性的关键因素,来自长江物源的古彭蠡泽区域沉积物为高砷含水层的形成提供了物质来源,湖相含水层中含砷铁氧化物的还原性溶解是地下水砷富集的主要过程.地下水氢氧稳定同位素指示江北平原较鄱阳湖平原地下水赋存环境更封闭,地下水循环交替速度缓慢,有利于砷的富集.
    渤海沉积物中放射性核素分布及其对沉积环境变化的响应
    杜金秋, 王震, 林武辉, 路波, 高会, 王宇宁, 姚子伟, 关道明
    2021, 46(12): 4503-4516. doi: 10.3799/dqkx.2021.120
    摘要:
    为了探讨近百年来,人类活动背景下近海沉积物中放射性核素的沉积记录及其对物质输入与埋藏等沉积环境变化的响应,利用γ能谱法对渤海表层和柱状沉积物中的放射性核素238U、226Ra、232Th、210Pb、40K和137Cs进行分析.结果显示,渤海沉积物中放射性核素水平和垂直分布特征明显,铀衰变系核素238U、226Ra和210Pb不平衡,232Th和210Pb受沉积物粒度和有机碳影响显著,238U与226Ra、232Th、40K存在显著相关性.226Ra/238U、232Th/238U和40K/238U比值时空差异显著,渤海沉积物陆源输入影响由西南向东北方向延伸,受河流影响,渤海北部和南部的沉积物输入不稳定,近几十年波动显著.利用210Pbex137Cs法的测年结果计算获得的渤海近百年来沉积速率在中国近海沉积速率研究背景值范围内;空间上,渤海北部、中部和南部沉积速率处于同一水平,其中北部偏高;时间上,近百年来渤海沉积速率随时间波动,整体上呈现增加趋势,尤其是1980年之后,人类活动影响下渤海沉积速率增加幅度显著,与沉积物输入的波动变化相对应.
    幕阜山复式花岗岩体锆石年代与微量元素对伟晶岩矿床成因的限定
    李安邦, 黄勤, 冯超, 杨细华, 闫刚刚, 赵子娟, 董湘杰, 祝明明, 张金阳
    2021, 46(12): 4517-4532. doi: 10.3799/dqkx.2021.065
    摘要:
    江南成矿带晚侏罗世-早白垩世幕阜山复式花岗岩体内部及周缘发育多个早白垩世伟晶岩稀有金属矿床,成矿伟晶岩是否源自幕阜山复式岩体演化花岗岩浆高度分异还存在争议.幕阜山麦市等地发育含电气石、石榴石及白云母二长花岗岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄介于130~135 Ma,在误差范围内与区内大规模成矿伟晶岩年龄相当.与早期斑状黑云母二长花岗岩和白云母二长花岗岩(151~143 Ma)相比,晚期含电气石、石榴石及白云母二长花岗岩锆石具有较高的Hf、Ta、Nb、Th、U含量和较低的Th/U和Eu/Eu*比值,体现较高的演化程度,与岩石矿物组合及锆石结晶温度相一致.锆石年代与微量元素说明,幕阜山地区成矿伟晶岩可能是幕阜山复式岩体中早白垩世演化花岗岩浆进一步分异的产物.
    雅鲁藏布江墨脱段隆升速率:来自黑云母Ar/Ar年代学证据
    涂继耀, 季建清, 钟大赉, 周晶
    2021, 46(12): 4533-4545. doi: 10.3799/dqkx.2021.106
    摘要:
    为揭示东喜马拉雅构造结及其周边区域完整地质演化过程,对采集自雅鲁藏布江墨脱段10块基岩样品进行黑云母40Ar/39Ar测年,并利用“Pecube”软件对年龄代表隆升剥露速率进行定量计算.样品黑云母40Ar/39Ar年龄范围为11.25~24.04 Ma,对应隆升剥露速率范围为0.25~0.51 km/Ma.雅鲁藏布江墨脱段地壳隆升剥露速率存在明显南北差异,北段隆升剥露速率高出约0.2 km/Ma.年代学数据及计算结果表明,与东喜马拉雅构造结内部相比,雅鲁藏布江下游墨脱段为地壳隆升剥露活动相对较弱区域.与喜马拉雅地体向拉萨地体俯冲过程相关北西、北西西走向逆断层活动,不仅在东喜马拉雅构造结内部区域发育,在其东侧雅鲁藏布江墨脱段也可能发育.
    江西相山铀矿田中西部鹅湖岭组与打鼓顶组碎斑流纹岩特征对比及其成因探讨
    田明明, 李子颖, 聂江涛, 刘军港, 王健, 曹建辉
    2021, 46(12): 4546-4561. doi: 10.3799/dqkx.2020.181
    摘要:
    以在相山中西部钻孔中揭露到的鹅湖岭组和打鼓顶组碎斑流纹岩为研究对象,从岩石矿物学、岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和Hf同位素等方面对比研究了这两套碎斑流纹岩.结果显示其矿物学组成较为接近,且具有相似的岩石地球化学特点,岩石富硅、高K2O低Na2O、低MgO;稀土元素配分曲线形态总体一致,均为富集轻稀土的右倾式,鹅湖岭组碎斑流纹岩Eu负异常更为明显,指示其可能经历了更高程度的斜长石结晶分离作用,或源区残留有更多的斜长石;打鼓顶组碎斑流纹岩轻重稀土分馏更为明显,可能与源区岩浆中的榍石、褐帘石和独居石含量有关;蛛网图上显示K、Ba、Sr等大离子亲石元素和Nb、Ti、P等高场强元素亏损,而Rb、Th、Nd等富集的特点.这些相似的岩石地球化学特征暗示两套碎斑流纹岩之间具有一定的同源性.锆石U-Pb测年结果显示鹅湖岭组与打鼓顶组碎斑流纹岩年龄分别为132.4±0.7 Ma和131.9±0.8 Ma;通过计算测得鹅湖岭组碎斑流纹岩εHft)为-9.5~-4.5,两阶段模式年龄tDMC为1 470~1 787 Ma,打鼓顶组碎斑流纹岩εHft)为-14.2~-8.1,两阶段模式年龄tDMC为1 704~2 087 Ma.以上岩石矿物学特征、岩石地球化学特征、锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征表明鹅湖岭组与打鼓顶组碎斑流纹岩具有一定的相似性,但同时又有差别,结合前人研究资料,认为鹅湖岭组和打鼓顶组碎斑流纹岩的形成可能具有同源性,二者均是在早白垩世弧后拉伸环境背景下,主要由古元古代-中元古带基底变质岩部分熔融而形成,可能伴随有不同程度的地幔物质的加入.
    武汉东湖是如何形成的?
    李长安, 张玉芬, 李国庆, 郭汝军, 陈雨
    2021, 46(12): 4562-4572. doi: 10.3799/dqkx.2021.086
    摘要:
    东湖位于湖北省武汉市中心城区,是中国乃至亚洲最大的城中湖之一.她是首批国家重点风景名胜区和国家5A级旅游景区.武汉市正在打造东湖城市生态绿心.东湖对于武汉在资源、环境、生态、人文各方面均具有重要意义.关于东湖的成因长期众说纷纭.研究首次从地质、地貌、沉积等方面对东湖的成因进行了分析,并对东湖与长江的关系进行了讨论.(1)东湖位于中-晚更新世形成的岗地区.湖汊发育,岸线蜿蜒,岬湾交错,是东湖最大的特点.(2)东湖的湖相沉积厚度各处不一,总体呈现南薄北厚、边缘薄中间厚的特点.下伏主要地层为晚更新世下蜀黄土,在靠近基岩残丘的南部边缘局部为晚更新世坡积层,两者之间为明显的侵蚀接触关系.(3)东湖的湖盆形成于距今2万年左右的末次冰期盛期.东海海平面的大幅度下降,长江河床深切.发育于长江南岸珞珈山、南望山、喻家山一带的地表径流,在汇入长江时因江水水位较低而发生侵蚀,形成多条冲沟组合而成的侵蚀洼地.之后,随着冰后期的全球变暖,长江水位快速上升,两岸天然堤发育、壮大,使侵蚀洼地的出口被淤塞,逐渐积水成湖,即东湖为沟谷壅塞湖.(4)根据湖泊地质地貌特征,东湖与沙湖是两个不同成因且相对独立的湖泊;长江并未经东湖流过.但东湖的形成与长江有关,乃是全球气候变化驱动下海、江、湖相互作用的产物.(5)东湖之美,美于自然.保护其自然特质,顺应其自然规律,是东湖保护与利用必须坚持的原则.将湖域、湖岸、岸上作为一个整体,将水域和流域作为一个系统,按照山水林田湖草生命共同体的科学理念,对东湖进行整体性和系统性的保护与治理是十分必要的.