登录
注册
高级检索
邮件订阅
RSS
当期目录
摘要
HTML全文
过去十余年，钡（Ba）同位素的地球化学研究取得了显著进展，并在示踪壳幔相互作用、俯冲带物质迁移及循环、花岗岩演化、岩浆热液流体及成矿作用、海洋生产力等方面显示出突出的应用潜力.本文系统综述了当前高温地质过程Ba同位素研究进展.已有研究初步查明不同地质储库的Ba同位素变化范围，显示不同来源的表壳物质（沉积物、蚀变洋壳等）的Ba同位素组成与亏损地幔存在差异.基于理论计算、实验研究和地质样品的观测，显示高温平衡条件下含Ba矿物之间的Ba同位素分馏有限，而含水矿物变质脱水、岩浆热液流体出溶、流体岩石反应过程会产生显著的Ba同位素分馏.最后介绍了应用Ba同位素探究表壳物质再循环和花岗岩演化及成矿的研究进展和实例，显示了Ba同位素示踪高温地质过程的应用潜力.
硫是一种挥发性元素，在浅部岩浆过程（如分离结晶、岩浆脱气）中易产生硫同位素质量分馏效应（Mass-dependent fractionation of sulfur isotopes，MDF⁃S），对使用硫同位素组成来约束地幔主要化学储库的属性产生干扰.硫同位素非质量分馏效应（Mass-independent fractionation of sulfur isotopes，MIF-S）是硫同位素分馏行为偏离质量依赖关系的现象，主要通过含硫分子在高能紫外线照射下发生光化学反应产生，其分馏机制与地球早期大气演化关系密切.值得注意的是，MIF-S信号在太古代沉积岩中普遍存在，而在大氧化事件之后该信号却消失不见.硫同位素非质量分馏（MIF-S）不依赖地幔氧化还原状态和高温过程（如部分熔融、分离结晶、岩浆脱气），能够很好地规避浅部岩浆过程导致的硫同位素质量分馏，对理解板块构造启动、地幔氧化还原状态和深部物质循环至关重要.在简要介绍硫同位质量和非质量分馏理论的基础上，本文梳理了地幔主要地球化学储库的硫同位素组成，重点评述了近20年来硫同位素非质量分馏效应在地幔不均一性和板块构造启动时限等研究上的重要进展.
铌钽铁矿具有高封闭温度、高铀含量及低普通铅特征，是开展U-Pb定年的理想矿物，其同位素年代学能为稀有金属花岗岩及花岗伟晶岩成因机制研究提供关键约束.铌钽铁矿U-Pb定年方法主要包括同位素稀释‒热电离质谱法（ID-TIMS）、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）及二次离子质谱法（SIMS）.系统梳理了三种定年方法的基本原理、发展脉络、技术优势及现存问题，并重点总结了近年来该方法在稀有金属矿床成矿时代厘定、成矿过程解析等领域的应用进展.由于铌钽铁矿端元成分复杂多变，且常用的微区原位测年方法（LA-ICP-MS/SIMS）普遍存在基体效应的影响，实现多期次成矿事件中铌钽铁矿U-Pb年龄的高精度、高准确度测定仍是当前技术难点及未来研究重点.
地质和环境样品中Cd同位素组成的准确、高精度分析对于研究海洋初级生产力、古环境变化、重金属Cd污染的溯源、硫化物矿床的成因和海洋Cd循环等领域具有重要意义.然而，环境和地质样品的低Cd含量和复杂基体给高精度Cd同位素分析带来挑战.针对地质和环境样品，开发了一种高效可靠的两柱Cd色谱分离流程和高精度的Cd同位素测定方法.在第一柱AG-MP-1M阴离子交换树脂中，主要基体元素（包括≥99%的Sn）被优先去除，随后Cd及少量残余的Sn用4 mL 1 M HNO3溶液快速洗脱.与传统第二柱分离Cd常用的TRU.Spec、UTEVA和BPHA萃取树脂不同，除了Mo、Sn、Zr等元素，TOPO树脂还能有效去除其他潜在残余基体元素（如Mg、Fe、Pb、Ti、V、Ag、Cu、Zn等），且避免了树脂来源有机质引入的问题.Cd同位素比值在Neptune Plus MC-CP-MS上测定，仪器的质量分馏采用Cd的双稀释剂法（111Cd-113Cd）校正.两个标准溶液（NIST SRM 3108和Spex Cd）长期测量值的外部精度优于0.05‰.采用优化的两柱Cd色谱分离流程处理地质和环境标准样品，其测定的Cd同位素值在误差范围内与文献报道值一致，证实了该方法准确可靠且高效实用.此外，首次报道了国内的地质标样GSR-2、GSR-3及土壤标样GSS-6a的Cd同位素组成，这些参考数据为不同实验室间Cd同位素分析能力的评估和数据质量控制提供了依据.综上，本研究为地质和环境样品的高精度Cd同位素分析建立了一种高效实用的可靠分析方法.
我国稀土资源丰富，其中华南离子吸附型稀土矿床独具特色，其时空分布特征显示其形成与华南中生代花岗岩密切有关，但内在成因联系仍缺乏深刻认识.对南岭半坑花岗岩（半坑稀土矿床的成矿母岩）开展了岩相学、锆石和磷灰石年代学、岩石地球化学、锆石Hf同位素和全岩Sr⁃Nd⁃Li同位素等综合研究.半坑花岗岩中岩浆锆石、岩浆磷灰石的U⁃Pb年代学分析结果分别为185.5~194.0 Ma和~189.2 Ma，表明其侵位形成于早侏罗世.矿物组成主要由长英质矿物（Q+Ab+ Or≥95%）组成，镁铁质暗色矿物仅有少量黑云母（< 5%）；岩石地球化学特征呈现高SiO2（75.93%~77.48%）、富K2O（5.27%~5.55%）、低MgO（0.09%~0.14%）、贫MnO（0.02%~0.03%），较高的锆饱和温度（801~847 ℃）和高Zr+Nb+Ce+Y含量（360×10‒6~534×10‒6）和10 000×Ga/Al比值（3.2~4.2）等，表明其具有高分异A型花岗岩的属性.Sr⁃Nd⁃Hf⁃Li同位素特征（（87Sr/86Sr）i=0.704 477~0.712 715，εNd（t）=-5.0~-5.2，εHf（t）=-6.8~+1.4，δ7Li=-0.88‰~6.65‰）表明其岩浆源区可能为中元古代古老地壳物质熔融并侵位于地壳浅部的富集轻稀土的火成岩.半坑花岗岩呈现A2型花岗岩属性（Y/Nb=1.21~2.09），结合区域同期的双峰式侵入岩、火山岩组合和A型花岗岩共同指示其形成于早侏罗世伸展构造背景.结合与半坑花岗岩同期的南岭地区A型花岗岩的成因认识，认为早侏罗世深部软流圈上涌产生的热异常，引起壳‒幔岩浆源区富稀土岩石的部分熔融形成更加富集稀土的A型花岗质熔体，可能是华南离子吸附型轻稀土矿床成矿母岩形成的重要机制之一.富轻稀土的半坑花岗岩与富重稀土的足洞花岗岩的成因对比表明轻稀土型成矿母岩的形成主要受控于岩浆源区与伸展构造背景，而岩浆结晶分异程度和外部流体交代作用对重稀土型成矿母岩的形成更为关键.
大宝山是钦杭成矿带内一个重要的大型多金属矿床，其是否存在海底喷流沉积成矿作用尚存在争议.对该矿床不同类型的硫化物进行了同位素定年和原位微量元素分析.获得的磁黄铁矿Re-Os和闪锌矿Rb-Sr等时线年龄分别为（366±33）Ma和（166.3±2.5）Ma.磁黄铁矿整体呈现Co低、Ni高、Se高、Te低的特点，Co/Ni比值几乎均小于1，指示其沉积成因的特征.闪锌矿相对富集Fe、Mn、Cd、Ga、In、Sn等元素，具有较低的Zn/Cd和Cd/Fe比值，较低的Co含量和较高的Sn含量，指示其喷流沉积成因.综合认为大宝山多金属矿床经历了中泥盆世喷流沉积成矿和中侏罗世岩浆热液叠加成矿.在400 ℃左右的成矿温度下，硫化物Re-Os同位素体系保持封闭，原位成分仍记录了早期沉积成因特征，这一发现在华南块状硫化物矿床成因研究中可供借鉴.
峡东地区埃迪卡拉纪陡山沱组盖帽白云岩中异常偏负的无机碳同位素（δ13CV‒PDB<‒40‰），是甲烷释放的关键地质证据，但其具体成因机制尚不明确.对九龙湾剖面陡山沱组盖帽白云岩中白云岩和自生碳酸盐岩的碳、氧、硫、锶同位素及元素地球化学进行对比研究.自生碳酸盐岩极低的无机碳同位素值，极大的硫酸盐和黄铁矿硫同位素变化范围，较低的δ18O（CAS，Brt）-δ34S（CAS，Brt）斜率，Δ33Spyrite-δ34Spyrite具有的负相关性，指示古海洋冷泉环境下AOM-MSR作用参与；氧化还原敏感元素显示自生碳酸盐岩（JF1和JF2）形成于缺氧环境，整个盖帽白云岩形成于氧化（/贫氧）‒缺氧‒氧化（/贫氧）‒缺氧‒氧化（/贫氧）环境转变；古水深指标指示在JF1和JF2阶段海平面分别下降；主、微量元素及锶同位素表明，JF1和JF2阶段陆源风化物质输入增加.九龙湾地区埃迪卡拉纪早期两次海退形成的海底缺氧环境和水化学条件改变，是形成极负无机碳同位素组成的重要原因.
海生爬行动物在早三叠世生物复苏过程中遍布在古特提斯洋和西泛大洋，南漳‒远安动物群是早三叠世最早的海生爬行动物群落之一.然而，该动物群的具体生存时代以及所赋存的嘉陵江组地层的沉积时代都还不够明确.在湖北南漳‒远安一带针对南漳‒远安动物群赋存地层开展岩石地层和同位素年代学研究.南漳‒远安动物群产于嘉陵江组二段上部的纹层状灰岩中，并获得SHRIMP Ⅱ U-Pb年龄247.8±1.2 Ma.建立了南漳‒远安地区嘉陵江组上部地层对比格架，证明南漳‒远安动物群生存在早三叠世Spathian晚期.
作为碰撞造山带的产物，淡色花岗岩不仅与稀有金属成矿密切相关，还对造山过程及高原隆升机制有着重要指示意义.关于淡色花岗岩的成因，目前尚存很大争议.早期研究认为淡色花岗岩是原地变沉积岩经低程度部分熔融的产物，但近年来，越来越多的学者指出，淡色花岗岩可能是一种高分异花岗岩，是岩浆高度结晶分异的产物.为探究淡色花岗岩的成因，对喜马拉雅造山带东段的拉隆淡色花岗岩及它们的围岩（板岩与大理岩）进行了独居石U-Th-Pb定年以及全岩主微量元素和Sr-Nd同位素分析.拉隆淡色花岗岩位于拉隆穹窿的核部，从内到外，依次出露二云母花岗岩、白云母花岗岩和钠长石花岗岩.定年结果表明，这三种淡色花岗岩具有相近的侵位时代（22~23 Ma）.淡色花岗岩总体显示高硅（SiO2=73.0%~75.7%）、高钾（K2O=3.50%~6.53%）、低镁（MgO=0.03%~0.22%）和过铝质（A/CNK=1.05~1.24）的主量元素特征.从二云母花岗岩到白云母花岗岩到钠长石花岗岩，Eu的负异常逐渐加剧，Rb、Rb/Sr和Y/Ho逐渐升高而Sr、Ba、K/Rb和Zr/Hf逐渐降低.此外，这些淡色花岗岩具有相似的全岩Sr-Nd同位素组成：（87Sr/86Sr）i=0.736 456~0.737 929，εNd（t）=-12.4~-12.1，但明显亏损于围岩的Nd同位素组成（εNd（t）=-16.9~-15.1）.二云母花岗岩具有与高喜马拉雅结晶岩系一致的Sr-Nd同位素组成，高的CaO/Na2O（0.33~0.42）和Al2O3/TiO2（197~459）比值指示其源区以碎屑岩为主.上述的野外空间分布规律和数据结果说明，拉隆淡色花岗岩可能起源于高喜马拉雅结晶岩系变质杂砂岩的白云母脱水熔融，并经过了一定程度的分离结晶，而不是原地变沉积岩部分熔融的产物.微量元素的瑞利分馏模拟计算结果也证明，以二云母花岗岩为初始熔体时可以经历~70%和~90%程度的分离结晶形成白云母花岗岩和钠长石花岗岩.考虑到藏南拆离系和拉隆淡色花岗岩在时间上的重叠关系，藏南拆离系可能通过减压的方式触发了淡色花岗岩源区的部分熔融并为淡色花岗岩的流动分异提供了空间.
为了解扬子克拉通北缘中元古代地质构造演化过程，对扬子克拉通北缘神农架群矿石山组、石槽河组、台子组沉积地层进行了碎屑锆石U-Pb年龄分析.结果显示，神农架群碎屑锆石的峰值年龄在~1.60 Ga、2.00~2.10 Ga和2.50~ 2.70 Ga，同时还存在少量2.20~2.30 Ga和 > 2.80 Ga锆石年龄.碎屑锆石年龄谱的结果显示神农架群的沉积时限应为1.10~1.60 Ga.通过对比扬子克拉通中元古代地层和扬子陆核区碎屑锆石年龄谱，扬子克拉通西缘和北缘总体不具有相似的年龄分布特征，指示二者在中元古代可能具有相对独立的构造演化过程；神农架群和打鼓石群具有相似的年龄分布，但二者在1.40~1.60 Ga期间不同的锆石年龄峰值指示二者在中元古代可能经历了不同的演化过程.结合前人的研究资料，扬子克拉通在中元古代之前可能呈现为多个相互独立的陆块，并在古元古代‒中元古代的构造演化过程中先后拼合到扬子克拉通基底中.
太古宙晚期（3.0~2.5 Ga）是全球大陆地壳性质发生显著变化、地球动力学过程发生根本性转变的关键时期.大别山造山带太古宙岩石出露稀少，在大别山南缘新发现的翁门杂岩为进一步揭示扬子陆块古老陆壳形成演化过程提供了新的制约信息.对翁门TTG质片麻岩和钾质花岗岩脉进行了锆石U-Pb定年、锆石Hf同位素和全岩主微量元素分析，揭示了其岩石成因，探讨了扬子陆块太古宙陆壳演化过程.锆石U-Pb定年结果显示，TTG片麻岩和钾质花岗岩脉均形成于中太古代（2 927~2 917 Ma）.TTG片麻岩可细分为低重稀土型和高重稀土型两类.与典型太古宙TTG相比，低重稀土型TTG具有中等的SiO2和Na2O含量，其Mg#、Ni、Cr含量和Sr/Y比值偏低，显示出低压TTG特征；而高重稀土型TTG则具有更加偏低的Mg#、Ni、Cr含量和非常低的Sr/Y比值，应属于过渡型TTG.钾质花岗岩脉则表现为高SiO2、富K2O和富铁的特征，呈现出左倾“V型”海鸥式稀土配分模式，为高分异花岗岩，其岩浆氧逸度和水含量与现代岛弧岩浆相似.锆石Hf同位素分析表明，TTG片麻岩的εHf（t）值为-3.7~+1.5，两阶段模式年龄为3.56~3.23 Ga；而钾质花岗岩脉的εHf（t）值为-4.3~+0.2，两阶段模式年龄为3.58~3.31 Ga.大别山南缘翁门杂岩中TTG和富钾花岗岩的同时出现，标志着扬子陆块北缘在中太古代时期板块构造的发育、古老大陆地壳的逐步成熟和初始克拉通化.
花岗岩型锂矿床成矿岩体通常具有较高的放射性产热率，但高产热花岗岩与锂成矿之间的联系尚不清楚.选取赣西地区新探明的宜丰-奉新巨型花岗岩型锂矿田为主要研究对象，对不同花岗岩开展了系统的岩石学和主微量地球化学研究.结果表明，成矿花岗岩具有从边部到中心，从黑云母花岗岩、二云母花岗岩到白云母花岗岩、锂（白）云母花岗岩的明显岩性分带.这些花岗岩具有富SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、P2O5而贫CaO、TiO2、MgO、FeO*的强过铝质高钾钙碱性特征.较低的Nb/Ta和Zr/Hf比值以及较高的10 000×Ga/Al比值指示其属于高分异的S型花岗岩.而且这些花岗岩可能经历了明显的石英、长石、云母、独居石、褐帘石和锆石的分离结晶且分异演化程度逐渐升高.黑云母花岗岩因富集U和Th而具有最高的产热率（属于高产热花岗岩），其高产热属性可能继承自幔源岩浆加入的岩浆源区.随着结晶分异程度的升高，不同岩性的产热率逐渐降低而锂含量逐渐升高.高产热岩浆岩对锂成矿的控制作用主要体现在：（1）提供成矿金属来源；（2）延长岩浆的固结时限，使得分离结晶作用和/或金属向热液中的迁移得以充分进行，促进锂的富集成矿.放射性衰变产热可能是华南高分异花岗岩成岩成矿作用的另一种热驱动机制.高产热花岗岩研究将有助于深入理解花岗岩型锂矿的形成机制及锂与钨锡、铌钽、铀等矿种的成因联系，有望为这些矿种的找矿勘查带来启示.
斑岩-矽卡岩型铜矿床中伴生的稀散元素之间存在明显的差异化富集，其规律尚需深入研究.对城门山斑岩-矽卡岩铜多金属矿床的矿石开展了光学显微镜和扫描电镜观察，并对钻孔中的稀散元素（Te、Se、Ga、Ge、Cd、In和Tl）和Bi含量开展了相关性分析、聚类分析和分形分析等研究.城门山矿床中的Te以独立矿物为主、少量赋存于硫化物中，其他稀散元素大多呈类质同象赋存于不少于两种硫化物中.复杂的赋存状态导致稀散元素的含量除Tl呈简单分形外，均呈多重分形分布.城门山矿床中的稀散元素具有沉淀顺序先后分开、富集位置空间错位的差异化富集规律，主要受温度、pH、硫逸度和氧逸度等物化条件以及元素性质的制约.稀散元素差异化富集规律的深入研究，可以有效避免在勘查评价过程中遗漏伴生稀散元素矿床.建立了城门山矿床的稀散元素原生晕分布模式，该模式可为伴生稀散元素矿床的成因研究和深部找矿勘查实践提供参考.
2021年项目组在冀东地区发现中元古代富锂沉积岩系，是我国首次在前寒武纪地层中发现的富锂沉积记录.勘查区内共发现33层锂矿体，厚度为1.09~5.59 m，平均厚度2.32 m，Li2O品位为0.1%~0.42%，平均品位0.16%.富锂层位在冀东地区分布广泛、厚度大、层位稳定，因此，可预测的锂资源潜力巨大，具有重要的经济和理论研究价值.该富锂岩系发育于中元古代雾迷山组，XRD矿物分析、地球化学数据显示其主要矿物组成为白云石，其次为石英和伊蒙混层、伊利石等黏土矿物；富锂岩系具有高CaO、MgO含量和低Al2O3含量的特征；浸出实验结果表明，常温常压下富锂泥质白云岩与稀盐酸在封闭容器中反应可发生 > 77%的锂元素浸出.与华南地区晚古生代的富锂沉积岩系相比，该富锂岩系在成矿时代、赋矿层位、岩石类型、矿物组成、地化特征和赋存状态上存在显著差异，同时也不同于后者需要在加热条件下才发生锂的有效浸出.上述差异可能与以下原因有关：（1）研究区富锂岩系的成矿物质可能来源于山海关古陆的风化；（2）富锂岩系形成于干旱的碳酸盐岩潮坪-泻湖环境.因此，冀东雾迷山组富锂岩系的形成不同于前人提出的碳酸盐黏土型锂矿，指示了一种新的锂富集机制和成矿过程，但对该套岩系的锂富集成矿机制还需要进一步研究.
中国四大雕刻名石之一的福州寿山石是酸性火山岩与热液发生水岩反应的产物，因此成矿流体特征是寿山石形成机理研究和建立正确成矿模式与勘查模型的关键.对产于福州寿山地区的热液石英进行了流体包裹体测试和H-O同位素分析，并利用热力学工具定量探讨了富含高岭石族矿物寿山石形成所需的条件.用于测试的热液石英富含气液两相包裹体，两件采自柳坪矿区的样品获得的均一温度分别为197 ℃和211 ℃，采自高山矿区的样品获得的均一温度为245 ℃.H-O同位素测试获得石英中的δ18OV-SMOW的值为8.3‰和8.4‰，δDV-SMOW的值为-61‰和-83‰.结合收集获得的高岭石H-O同位素数据，最终推测出不同平衡温度条件下（150 ℃、200 ℃、250 ℃）成矿流体的H-O同位素特征，结果表明寿山石成矿流体应是岩浆水和大气降水混合的产物.正是大气降水的加入让原来高温岩浆热液的温度、盐度、pH值等特征变得更加适合形成黏土矿物.而长时间发生的水岩反应有利于酸性火山岩充分蚀变，形成种类丰富多样的寿山石.本文进一步完善了寿山石的矿床成因模型，同时为浅成低温热液蚀变成因的金属和非金属矿床勘查工作提供启示.
磷（P）和铝（Al）分别作为生物限制性营养元素和重要金属元素而被广泛关注.在近地表环境中，岩石风化是P和Al元素释放的重要途径. 玄武岩是一种富含磷酸盐矿物（如玄武质玻璃、磷灰石等）和铝硅酸盐矿物（如长石、辉石等）的岩石，是P和Al元素的重要岩石储库. 目前对于玄武岩风化过程中P、Al元素的活动规律还未有深入研究.为进一步理解玄武岩的化学风化作用，对峨眉山大火成岩省分布区的玄武岩风化剖面开展了矿物学、地球化学和磷组分研究，并结合已报道的玄武岩风化剖面数据探讨物理侵蚀对Al、P元素风化淋失的控制机制，分析晚二叠世相关的风化‒沉积成矿效应.黑石风化剖面下部为含有大量长石等原生矿物的半风化层，相对玄武质原岩其化学风化强度明显升高（CIA值分别为40和72~83），上部为含有石英、赤铁矿和黏土矿物的土壤层，呈现极端风化状态（化学风化指数CIA值为90~92）.利用Ti的稳定性与原岩标准化计算来衡量元素的活动性，结果显示Na、Ca、Mg、P和Eu自下而上均发生不同程度的丢失，Fe、K和Ce在半风化层发生显著丢失而在土壤层中呈现相对富集，Al在土壤层相对亏损而Zr则相对富集.土壤层中的高石英含量和低Ti/Zr比值，可能指示了风成长英质粉尘输入的影响.基于黑石风化原岩和风成粉尘组成构建了二元混合曲线，发现风化剖面均具有相对较低的P/Ti比值，而Al/Ti比值仅在土壤层呈现降低的趋势.这一变化特征表明，P元素在早期风化阶段即发生大量（> 50%）淋失，残余土壤中P的赋存状态也经历由原岩溶解态磷到弱吸附态磷再到强吸附态磷的转变；在极端风化条件下，Al元素可随酸性流体、富Al黏土矿物或络合物的渗流和淋洗作用而发生部分（> 20%）迁移和丢失.地表风化状态取决于物理侵蚀与化学风化速率的相对大小，侵蚀速率较高时出露更多弱风化的岩石而有利于P的风化淋失，侵蚀速率较低时发育更多强烈风化的土壤层而有利于Al的风化淋失.综合华南西部晚二叠世玄武质泥岩的风化趋势，认为峨眉山大火成岩省的风化侵蚀状态是控制Al、P风化‒沉积富集的重要因素.
古元古代早期岩浆活动对理解华北克拉通中部造山带构造演化史和地球动力学过程具有重要意义.首次在中部造山带北端赤峰南部罗卜起沟发现早古元古代辉绿辉长岩，并对其开展了详细的岩相学、全岩地球化学、锆石U-Pb-Hf同位素地球化学研究.锆石U-Pb同位素定年结果表明辉绿辉长岩侵入年龄为2 332 Ma.地球化学特征表明，辉绿辉长岩属于拉斑玄武岩系列，具Rb、Ba、U、Pb正异常，Sr、Nb、Th、Y负异常，具有相对较缓的右倾REE配分模式，LREE相对于HREE弱富集，Eu异常不明显.锆石εHf（t）值为-4.4~-0.8，单阶段模式年龄tDM1为2 722~2 837 Ma.岩石成因研究表明辉绿辉长岩岩浆起源于有软流圈地幔参与的大陆岩石圈富集地幔，富集地幔源为10%~20%部分熔融的含尖晶石和石榴石二辉橄榄岩地幔.其岩浆演化以单斜辉石分离结晶为主，橄榄石和斜长石次之，地壳混染影响有限.综合研究表明，早古元古代构造‒岩浆寂静期中部造山带北端赤峰南部罗卜起沟~2.33 Ga辉绿辉长岩可能处于弧后伸展裂谷环境.研究区可能经历了板块后撤引发的软流圈上涌、岩石圈减薄的地球动力学过程.研究结果为古元古代早期华北克拉通中部造山带北端构造演化提供约束和借鉴.
晚古生代是南天山洋盆演化的关键时段，通过对南天山晚古生代沉积记录进行研究，对于恢复南天山晚古生代构造古地理，揭示南天山晚古生代构造演化具有十分重要的意义.西南天山别迭里地区泥盆系出露齐全，是研究南天山晚古生代构造演化的有效载体.对西南天山下泥盆统阿帕达尔坎组砂岩进行了岩石地球化学、重矿物特征，以及碎屑锆石U-Pb年代学研究，探讨了其沉积物质来源及地质意义.结果表明，砂岩以石英砂岩与岩屑砂岩为主，其岩屑组分以中酸性火山岩为主.砂岩CIA值和ICV值平均为63.1和1.19，属于中等程度风化作用，经历了一定的分选再旋回过程.重矿物以锆石、磷灰石、金红石等为主，分选磨圆较差.ATi指数为20.0~47.2，ZTR指数为20~60，反映阿帕达尔坎组物源区的火山岩较为发育，且搬运距离近.地球化学物源分析图解及重矿物特征均指示母岩以长英质岩浆岩为主，其次为再循环古老沉积物组分.砂岩碎屑锆石U-Pb年龄分5期：主要为397~486 Ma、669~959 Ma，其次为1 190~1 476 Ma、1 782~2 094 Ma、2 300~3 660 Ma.表明物源区地质体主要为早古生代、新元古代，其次为新太古代、古元古代、中元古代，与塔里木克拉通北缘岩浆岩带和前寒武基底岩浆活动事件比较吻合，指示物源来自塔里木北缘.构造判别图解显示阿帕达尔坎组为活动大陆边缘环境下的产物.
印度‒欧亚大陆碰撞和青藏高原隆升，深刻地改变了亚洲地形及气候格局，引发了大河水系的重大调整.近年来，南海北缘大河演化成为地学研究的前沿和热点问题.近海油气勘探和国际大洋钻探计划（IODP）的实施，为重建华南主要大河演化提供了连续且年代精确的沉积记录.梳理了近20年来南海北缘新生代盆地的沉积物源研究，讨论了华南主要大河演化（包括红河和珠江等）的沉积学研究进展.莺歌海盆地物源研究显示，晚始新世以来红河是该盆地主要物源供给者；并且莺歌海盆地与青藏高原东南缘其他大河（包括怒江、澜沧江和长江等）的物源信号差异较大（如碎屑锆石U-Pb年龄和钾长石Pb同位素等），表明晚始新世以来这些大河并未汇入莺歌海盆地，即青藏高原东南缘并不存在巨型古红河.珠江口盆地在始新世‒早渐新世主要由华南南缘供给沉积物，指示古珠江流域范围较小；晚渐新世在南海打开的驱动下，古珠江向西扩展至青藏东南缘.台湾新生代地层的物源区在晚渐新世由华南沿海转变为武夷山，暗示着古闽江向西扩展.华南沿海主要大河（包括珠江和闽江等）在晚渐新世均经历了由中小型水系向内陆拓展的过程，与南海打开时限基本吻合，表明南海打开控制了这些大河的演化.
新元古代氧化事件的启动时间、持续时长及氧气含量的上升幅度存在争议，其与“雪球地球”发生的先后序列和因果联系也有待厘清.系统梳理和分析了拉伸纪古生物化石演化、地球化学数据和模型，对上述问题提出假说：新元古代氧化事件可能早于“雪球地球”，“雪球地球”结束进一步促进了氧气含量的增加.具体而言，真核藻类在拉伸纪已广泛存在，具备较高生产力的物质基础；罗迪尼亚超大陆裂解引发了强烈的大陆风化，导致磷等营养元素大量输入海水，增强了有机质的生成与埋藏并促进氧气大量释放.O2含量上升和强烈大陆风化限制了CH4、CO2等温室气体，使气温降低并引发“雪球地球”.“雪球地球”间冰期或冰后期，冰川消融引起强烈的物理风化，增强营养元素的供应，提高有机碳埋藏效率和O2水平，进一步加强新元古代氧化.然而，拉伸纪地层划分与对比存在较大争议，许多化石的生物学属性尚不明确，多种地球化学数据难以耦合.因此，为厘清新元古代氧化事件与“雪球地球”的相互作用机制，需要加强年代学、古生物学和地球化学等方面的综合研究.
泥盆纪是地球演化进程中最为关键的时段之一，如泥盆纪地球气候系统发生了重大转变、发生过多达25次的全球性海平面升降、泥盆纪晚期发生过生物大灭绝/更替事件、古亚洲洋俯冲消亡、古特提斯洋发生双向俯冲等，因此对中国泥盆纪进行构造‒地层区划、建立岩石地层格架具有十分重要的地质意义. 在分析泥盆纪全球洋陆重建、造山带对接缝合带和叠接缝合带洋板块地层分布与特征、地层序列完整性与接触关系、生物古地理区系、构造‒岩相古地理格局等的基础上，对中国泥盆系进行了构造‒地层区划，将中国泥盆系构造‒地层区划为12个大区和47个区；并编绘了泥盆纪构造‒地层区划图. 泥盆纪12个构造‒地层大区分别为阿尔泰‒兴蒙大区、佳木斯‒兴凯大区、额尔齐斯‒西拉木伦大区、天山‒准噶尔大区、南天山‒马鬃山大区、塔里木‒华北大区、秦祁昆大区、西昆仑‒布青山‒勉略大区、羌塘‒三江大区、班公湖‒双湖‒昌宁‒孟连大区、冈底斯‒喜马拉雅大区和华南大区. 在充分收集和利用地层剖面资料的基础上，建立了各构造‒地层区岩石地层格架.
随着我国油气勘探不断向深层‒超深层领域拓展，测井面临着超高温高压、恶劣井筒环境和低信噪比等技术挑战.针对深层‒超深层碳酸盐岩储层测井评价难点，重点讨论了目前制约油气勘探开发的四项关键技术问题：岩性岩相识别、有效缝洞储层表征、流体性质判别和井旁隐蔽缝洞储层评价.针对上述难题，提出基于岩心刻度成像测井，明确不同岩相关键图像特征，形成在岩心约束下的测井岩相识别方法，同时深入分析有效缝洞储层典型响应特征，建立裂缝、溶蚀孔洞识别和定量表征方法；针对高阻背景地层，通过阵列感应测井资料重新处理，实现油基泥浆条件下储层流体性质的准确判别；通过远探测横波成像技术实现井旁3~50 m范围内隐蔽缝洞储层的识别，拓展测井径向探测深度，形成了以成像测井系列为主的深层‒超深层碳酸盐岩储层测井评价技术体系，由此反映中国深层‒超深层碳酸盐岩储层测井评价技术近年来的创新与发展.
为了明确深层有利储层发育特征及控制因素，以渤海湾盆地冀中坳陷饶阳凹陷杨武寨地区沙三下亚段储层为研究对象，通过储层沉积和成岩、薄片鉴定、扫描电镜、阴极发光、常规孔渗等技术方法，开展储层特征及储层差异成因研究.结果表明：沙三下亚段岩性以岩屑长石砂岩为主；孔隙度和渗透率均值分别为10.8%和8.79 mD，整体属于低孔‒特低渗储层；成岩阶段处于中成岩A2阶段，成岩复杂，包括压实、胶结和溶蚀作用.主要发育强胶结致密型、溶蚀孔改造型和原生孔保持型3种类型储层.强胶结致密型储层发育在席状朵叶微相中的厚度薄、砂泥互层频繁的砂体中，碳酸盐胶结强且致密；溶蚀孔改造型储层发育于重力流分支水道微相下的薄层砂体中，具有“中等压实‒强溶蚀”的成岩特征，晚期弱烃类充注，晚期碳酸盐胶结溶蚀不充分，储层孔隙性好但渗透率差；原生孔保持型储层发育于重力流水道微相下的厚层砂体中部，具有“绿泥石包壳‒中等压实‒弱碳酸盐胶结”的成岩特征，受晚期强烃类充注对碳酸盐胶结的抑制，储层孔隙性和渗透率均保持较好.该认识对杨武寨地区和类似地质背景地区的深层油气勘探具有指导意义.
为深入研究咸化湖盆细粒沉积过程中基础地质理论，助力我国页岩油勘探开发，以柴达木盆地始新世咸化湖相沉积（下干柴沟组上段）为研究对象，总结了前人关于优质烃源岩发育机制与页岩油富集过程的研究认识，探讨了目前研究中存在的不足和亟需关注的重点.柴达木盆地为高原山间咸化湖盆，生烃母质类型复杂，包括藻类、细菌、高等植物三大类，其中葡萄藻在间歇性温暖湿润的气候条件、富营养且淡化的水体环境中勃发，与优质烃源岩的发育密切相关.“相对富营养”、“中等盐度”、“适当缺氧”的水体环境有助于形成较高的初级生产力和较好的保存条件，共同促进了咸化湖盆有机质的富集.咸化湖相烃源岩存在典型的“二段式”生烃，可溶有机质与干酪根分别在未成熟和成熟阶段生油，从“源”的角度为页岩油富集奠定物质基础.物性良好的层状灰云岩广泛发育，从“储”的角度保障了页岩油的规模富集.多样化的源储组合类型导致了页岩油差异性聚集，其中源储一体型页岩油以自生自储的方式聚集，烃类富集程度高；源储分异型页岩油以微运移的方式富集，烃类富集程度相对较低，但其轻质组分含量高、可动性较好.下干柴沟组上段中的盐下带是优质烃源岩发育的主要层段，也是当前页岩油勘探开发的目标层位，但是其厚度超过1 200 m，进一步聚焦页岩油“甜点段”是研究的重点.柴达木盆地特殊的形成背景是研究极端水体条件下烃源岩发育机制和页岩油富集过程的典型案例，还存在诸多问题亟需系统性研究，如高盐度水介质条件下湖泊营养元素循环模式、不同咸化阶段有机质的差异富集机制、生物‒环境协同变化规律及对烃源岩品质的控制作用，巨厚页岩层系生烃、成储模式及其差异性，不同源储组合页岩油的赋存、富集机制等.相关研究对进一步明确柴达木盆地页岩层系发育机制、实现页岩油增储上产具有重要意义.
深海沉积物的声速是构建海洋环境声场的基础.对西菲律宾海4 818~6 630 m深水海域获取的海底沉积物柱状样的纵波波速、湿密度、孔隙度以及中值粒径等参数进行了测试与分析，阐明了研究海域海底沉积物声学与物理参数基本特征及垂向变化特征，探讨了物理参数对声速的影响，并对实测数据及经验方程预测值进行对比，提出了研究区海底沉积物四种典型声速结构.结果表明，沉积物纵波波速分布在1 455~1 674 m/s之间，孔隙度介于61.71%~69.63%之间，湿密度介于1.26~1.62 g/cm3之间，中值粒径介于7.75~8.42 Φ之间.研究区沉积物各参数随着埋深变化规律各有差异，密度对声速的影响要优于孔隙度和中值粒径.通过与底层海水声速、同层内声速剖面以及与上层海底沉积物下表面声速的比较，建立了研究区低声速表面‒低声速层‒声速减小类型（GMI1）、低声速表面‒高声速层‒声速增大类型（GMI2）、高声速表面‒低声速层‒声速减小类型（GMII1型）、高声速表面‒高声速层‒声速增大类型（GMII2）四种声速结构模型；中央裂谷带南部（A区）和北部（B区）两个区域沉积物的声学特性与声速梯度变化存在显著差异，其中A区可分为GMII1型和GMII1-GMI1型，而B区可划分为GMI2型和GMI1-GMII2型.
地下岩溶会给陆路交通工程基础设施的设计、施工和安全运行带来巨大的安全隐患.为探明地下岩溶发育情况，对空天地多源异构综合勘察数据，包括遥感解译、工程地质调绘、钻孔、物探高密度电法和瞬变电磁法解译成果资料，统一时空坐标和数据标准，实现岩溶不良地质体的数据级融合.在此基础上，建立地下岩溶不良地质体的识别框架，构建地下空间点域初始基本概率分配函数赋值方法，采用基于Kendall相关系数改进的DS证据理论算法，对综合勘察数据证据进行多源数据融合获取岩溶评价指标，三维空间插值网格化后进行岩溶特征三维成像.结果表明，改进DS算法有效解决了综合勘察成果间的高度冲突问题，形成对岩溶目标体的智能决策，实现了综合勘察解译成果的岩溶地质信息特征级融合.融合结果的三维成像，提高了地下岩溶不良地质体勘察的可靠性和精度，提升工作效率30%以上.DS智能融合算法为陆路交通工程在设计、施工和运行的全寿命周期条件下，处置岩溶灾害提供了有效的方法指导和合适的评价手段.
