华北克拉通高凡群、滹沱群和东焦群的形成时代和物质来源: 碎屑锆石SHRIMP U-Pb同位素年代学制约

对华北克拉通前寒武纪变质地层高凡群、滹沱群和东焦群碎屑锆石年龄谱进行了研究. 高凡群石英岩碎屑锆石年龄主要为~2.5 Ga, 存在部分~2.7 Ga和时代更老的碎屑锆石. 滹沱群底砾岩的石英岩砾石碎屑锆石年龄谱与高凡群石英岩十分类似. 东焦群变质长石石英砂岩碎屑锆石年龄也以~2.5 Ga为主, 但无>2.6 Ga碎屑锆石, 而有~1.83 Ga和2.0~2.2 Ga碎屑锆石存在. 研究表明: (1) 高凡群形成于新太古代五台花岗-绿岩带之后, 为华北克拉通古元古代(2.14~2.47 Ga)最古老的地层之一; (2) 滹沱群是在古元古代高凡群之后陆壳基底之上形成的沉积地层, 时代为古元古代中期(2.09~2.14 Ga); (3) 东焦群形成于~1.83 Ga之后, 可能与长城系底部对比; (4) 所有样品的碎屑锆石都显示了明显的2.5 Ga年龄峰值, 为华北克拉通早前寒武纪基底新太古代晚期强烈构造岩浆热事件的时代记录.     

新元古代岩浆活动与全球变化

新元古代时期是超大陆裂解、低纬度冰川发育和多细胞生物繁衍的重要阶段, 涉及全球性的古板块运动、气候变迁、生命演化等一系列跨学科重大科学问题, 已经成为近年来国际地球科学研究的热点和前沿. 其中关于成冰系顶底界时限和冰川活动年龄、超大陆裂解的起始时间和持续时间、中国不同陆块的演化历史及其在超大陆构型中的位置、裂谷岩浆活动性质和热液蚀变强度、水-岩反应与低18O岩浆成因的古气候意义、超大陆演化与气候突变之间的关系等, 是当前中国地球科学界十分活跃并得到迅速发展的研究领域. 目前国内在这些领域已经取得了一些突出进展, 同时也提出了许多重要问题亟待解决: (1) 成冰系底界时限是800~820 Ma还是760~780 Ma? (2) 华南在超大陆构型中位于澳大利亚的东南还是印度的北边? (3) 古元古代至太古宙年龄是否能够作为区分华南与华北地壳的有效标志? 从现有资料来看, 新元古代超级地幔上涌事件在华南表现为显性岩浆活动, 而在华北则表现为隐性岩浆活动. 新元古代中期与超大陆裂解有关的地幔超柱作用及其衍生的大规模裂谷岩浆活动, 可能在启动全球性冰川、引起局部地区间冰川和终止雪球地球事件三个方面, 对雪球地球事件的形成和演化都发挥了非常重要的作用.     

甲烷渗漏构造、水合物分解释放与新元古代冰后期盖帽碳酸盐岩

甲烷水合物是地球沉积圈最大的可交换碳储库, 在全球变暖和海平面变化期将大规模分解释放, 对全球气候和环境产生重大影响. 新元古代极端寒冷的冰期之末可能发生了地史上最大的甲烷水合物分解释放事件. Marinoan冰后期(约635 Ma)盖帽碳酸盐岩中广布的甲烷渗漏构造、特殊的同位素标识、低硫酸盐浓度、海相重晶石沉积以及短暂而显著的碳同位素负漂(δ ¹³C≤−5‰)提供了新元古代晚期冰川消融和海进过程中甲烷释放的有力证据. 甲烷释放可能导致了全球变暖, 促进了全球冰川迅速融化; 而甲烷氧化导致的海洋缺氧和大气含氧量波动可能是新元古代末后生动物演化的重要环境驱动因素. 该事件有待进一步研究的问题包括: 甲烷水合物分解释放的诱发因素、甲烷最初释放与海洋缺氧事件发生的时间及其与生物演化之间的关系、反映甲烷氧化的地球化学信号、盖帽碳酸盐岩的区域和全球等时性等. 华南陡山沱组底部的盖帽碳酸盐岩提供了研究这些问题的良好实例.     

北京十三陵前寒武纪碳酸盐岩地层中的一套可能的地震-海啸序列

在北京十三陵前寒武纪碳酸盐岩地层内,存在许多异常的沉积构造,作者认为其中存在一套可能的地震-海啸序列。 异常沉积构造中包括了一系列的软沉积变形,不仅具有地质突变事件的意义,而且在某些     

祁连地块前寒武纪基底锆石SHRIMP U-Pb年代学及其地质意义

为了解祁连地块起源与演化, 利用SHRIMP U-Pb定年法获得祁连地块前寒武纪基底2个片岩、2个花岗片麻岩和1个糜棱岩化花岗片麻岩的锆石年代资料. 2个片岩单颗粒碎屑锆石共有61个具地质意义的年龄资料, 其锆石年龄分布于0.88~3.09 Ga之间, 主要介于1.0~1.8 Ga, 约占70%, 峰值在1.6~1.8 Ga, 部分在2.0~2.5 Ga之间, 约占20%, 其余零星分布在太古代及新元古代. 2个花岗片麻岩锆石年代为(930±8)和(918±14) Ma, 1个糜棱岩化花岗片麻岩锆石年代为(790±12) Ma, 分别代表两次岩浆活动的年代, 可与扬子地块新元古代晋宁运动早晚两期的岩浆活动对比. 本研究工作和前人的资料共同表明, 祁连地块前寒武纪基底岩石的碎屑锆石年代广泛分布在元古代, 明显与华北地块在新、中元古代时为一稳定地台有所不同, 而与扬子地块前寒武纪基底岩石的年龄频谱相似. 再加上钕同位素模式年龄(TDM)、地层学及古生物生态的证据, 推论祁连地块并非由华北地块裂解出来再拼贴回去, 而是与扬子地块有较强的亲缘性, 在新元古代时同属冈瓦纳大陆的一部分, 大约在震旦纪末从冈瓦纳大陆裂解出来, 形成当时原特提斯大洋中的陆块, 并于早古生代时随古祁连洋的闭合, 与阿拉善地块聚合形成北祁连褶皱带. 因此, 认为古祁连洋其实就是原特提斯洋的一部分, 北祁连蛇绿岩属原特提斯蛇绿岩. 此外, 早古生代时祁连地块发生明显的大陆再活化作用, 此作用与柴北缘大陆板块的深俯冲作用有关.     

新疆阿拉塔格地区新元古代花岗片麻岩的锆石U-Pb定年与Hf同位素:对中天山地块前寒武纪地壳演化的制约

中天山地块前寒武纪结晶基底的组成和形成历史,是揭示天山造山带构造演化的关键问题.本文对分布在中天山地块阿拉塔格地区的花岗片麻岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和LA-MC-ICPMS锆石Hf同位素研究.两个研究样品中的岩浆结晶锆石分别获得了945±6和942±6 Ma的原岩形成年龄,揭示了阿拉塔格地区存在新元古代早期的岩浆活动.这些岩浆结晶锆石的Hf模式年龄远大于其结晶年龄,分别为1.82~2.22和1.70~2.03 Ga,反映了它们的岩浆均起源于古老地壳的再造.但是这一古元古代的Hf模式年龄很可能是新元古代地壳中不同时代古老地壳物质混合的结果.在这两个花岗片麻岩中还获得了989~1617Ma的继承碎屑锆石年龄,它们具有变化较大的锆石Hf同位素组成,模式年龄为1.54~2.30Ga,且部分1.4~1.6 Ga锆石具有接近亏损地幔的176Hf/177Hf初始值,反映了中元古代时期在中天山地块存在新生地壳形成和古老地壳再造事件,显示出与塔里木克拉通显著不同的前寒武纪地壳形成和演化历史.中天山地块的前寒武纪地壳基底可能并不是来自塔里木克拉通的一部分.     

鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成演化和构造体制谜团的钥匙

鄂尔多斯地块是华北克拉通的核心地质单元之一.前寒武纪基底陆块的划分、克拉通化过程与构造机制、古元古代活动带、中-新元古代的多期裂谷和壳幔调整、华北地台形成等华北早期大陆的几乎所有重要科学问题,都与鄂尔多斯地块密切相关.近年来鄂尔多斯地块的油气和煤资源的研究有重要突破,带动基础地质研究至少在三方面有重要进展:(1)大鄂尔多斯盆地的演化历史;(2)狭义鄂尔多斯盆地的基底以及与周边基底岩石的对比;(3)鄂尔多斯地块的周边断裂及其性质.这些都说明鄂尔多斯地块是在原有华北克拉通基底上发展起来的大盆地,现在的狭义盆地面貌是在三叠纪末开始形成,并在中-新生代才逐步改造定格的.因此对华北克拉通早期大陆的形成和演化历史,需要抛开固有的想法,客观分析地质资料,给予科学解读.鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成和构造体制演化谜团的钥匙.     

西藏日喀则晚白垩世冷泉碳酸盐岩的发现及其特征

冷泉广泛发育于大陆边缘海底,与天然气水合物资源,甲烷温室气体及极端环境的生物资源等重大问题密切相关,因此受到越来越多的关注.目前,已在全球泥盆纪到第四纪地层中发现了代表古代冷泉活动的自生碳酸盐岩或生物化石,但鲜有在我国大陆范围内发现确切古冷泉沉积的相关报道.本文报道了我国大陆境内首个确切的古代冷泉碳酸盐岩沉积——西藏日喀则晚白垩世冷泉碳酸盐岩.日喀则冷泉碳酸盐岩呈结核状产出于晚白垩世日喀则弧前盆地深水浊流沉积地层中,主要由自生碳酸盐矿物(平均约56.2%)、石英和长石碎屑矿物(平均约27.3%)及绿泥石、伊利石和蒙脱石黏土矿物(平均约16.5%)组成.碳酸盐岩结核发育有泥微晶凝块、团块和草莓状黄铁矿等现代冷泉碳酸盐岩中常见的沉积组构.碳酸盐矿物13C值为27.7‰～4.0‰(V-PDB),表明冷泉渗漏的热解成因甲烷是日喀则碳酸盐岩结核的主要碳源.冷泉碳酸盐岩的Ce/Ce*值经La异常校正后显示无真Ce异常,反映形成于以还原为主的环境.日喀则碳酸盐岩结核的这些特征是日喀则弧前盆地海底在晚白垩世发育有冷泉甲烷渗漏活动的有力证据.     

新元古代雪球地球事件与地幔超柱活动

新元古代时期是超大陆裂解、低纬度冰川发育和多细胞生物繁衍的重要阶段,涉及全球性的古板块运动、气候变迁、生命演化等一系列跨学科重大科学问题,已经成为近年来国际地球科学研究的热点和前沿.其中关于超大陆裂解的起始时间和持续时间、裂谷岩浆活动性质和热液蚀变强度、水-岩反应与低18O岩浆成因的古气候意义、超大陆演化与气候突变之间的关系等,是当前地球科学界十分活跃并得到迅速发展的研究领域.新元古代中期与超大陆裂解有关的地幔超柱作用及其衍生的大规模裂谷岩浆活动,可能在启动全球性冰川、引起局部地区间冰川和终止雪球地球事件三个方面,对雪球地球事件的形成和演化都发挥了非常重要的作用,是地质历史上"冰"与"火"之间相互作用的典型范例.     

前寒武纪与生命进化

自地球形成至古生代寒武纪开始这一段时间被地质学家称为前寒武纪,从距今46亿年前至距今5.45亿年前,历时约41亿年,约占地球演化发展史的5/6.前寒武纪亦称隐生宙,包括冥古代、太古代和元古代.     

元古代与生命进化——从生态学和进化角度探索环境与生命的关系

元古代（距今25亿年前至距今5.45亿年前）是地球和生命进化历程中一个非常重要的时期。元古代也是古生代寒武纪（距今5.45亿年前至距今5.2亿年前）的前夕。距今38亿年前地球最早生命诞生以来,至元古代早期第一个真核细胞开始出现;从无性分裂或出芽繁殖的原核生物到有性繁殖的真核单细胞生物以及从单细胞的原生动物到真核多细胞的后生动物的进化,无疑是生命进化过程中非常重要的事件。古生代寒武纪发生了震惊生物界,并且在全世界产生了意义深远的生命大爆发。因此,元古代的环境与生命进化具有承前启后的重要意义。     

准噶尔盆地中生代地层脊椎动物化石研究进展及意义

准噶尔盆地不仅具有丰富的油气资源,同时也是地层古生物的重要研究地区。本文简要回顾了准噶尔盆地近百年的古脊椎动物研究史,并阐述了包括五彩冠龙,准噶尔将军龙及哺乳类在内的新近化石发现及其意义。这一系列研究均为准噶尔盆地首次发现,不但丰富了该地区古生物多样性,也对解决生物进化,地层划分对比及确定地层年代等问题起到了较好的作用。同时,以准噶尔盆地南缘和克拉美丽地区为例,归纳总结了两地区中生代主要脊椎动物化石,分析论述了准噶尔盆地中生代具代表性的脊椎动物群面貌及其在地层划分对比中的意义,最后建议使用脊椎动物化石挖掘与微体古生物共同取样的方法,进一步提高脊椎动物化石地层划分对比精度。     

纳滤体器件在生物分子分离中的研究进展

人类对生物体系的理解取决于生物分子高效准确的挑选和分离. 随着纳滤体器件(Nanofilter)的蓬勃发展, 其在生物分子分离领域的应用受到了广泛关注, 并成为无胶体系生物分子分离的热点之一. 本文结合纳滤体器件的产生及发展, 从纳滤体器件的设计及理论模型两方面重点阐述了纳滤体器件在生物分子分离方面的研究进展, 并对纳滤体器件的计算机模拟进行了讨论. 近年来, 相比于传统的生物分子分离方法, 纳滤体器件所具有的优势日益突出.而纳米技术的进一步发展, 也使其具有很好的应用前景.     

月球巨撞击起源的最新模拟

月球的起源与地球有密切关系。自1880年提出月球是从地球分裂出去的假说以来,科学家们提出了多种假说。近30多年来流行的是巨撞击假说,认为有颗称为忒伊亚(Theia)的星体撞击原地球,抛出的物质很快聚集形成地球的卫星--月球。行星形成过程的观测和理论研究确信地球吸积晚期经历过巨撞击,而月球的探测资料提供其起源的约束,计算机模拟方法的发展可以量化地跟踪撞击演变过程,得到符合约束的合理情况的可能范围。介绍三种最新的最佳模拟及其结果,虽然有所不同,但在很多关键问题上取得了重要进展,并得到一些普遍的结论。解决了地球和月球起源的基本问题,但还需要进一步研究遗留的或可能提出的新问题。     

硅藻岩藻黄素-叶绿素 a/c 蛋白——揭秘红系捕光天线复合物

硅藻是海洋中一类重要的红色浮游植物,每年贡献了海洋40%或全球20%左右的原初生产力,在全球碳固定和地球化学循环中扮演重要角色。硅藻能取得如此成功生态位的一个重要因素是其捕光天线为具有出色捕光和光适应能力的岩藻黄素-叶绿素a/c结合蛋白(FCP)。为研究硅藻在水下高效利用蓝绿光、传递和转化太阳能的机理,我们团队与合作者利用晶体学和冷冻电镜技术破解了硅藻FCP捕光天线和光系统超级复合物的结构,揭示了FCP蛋白的独特结构特征和聚合状态,以及与其结合的大量叶绿素a、叶绿素c和岩藻黄素等色素分子的结合细节,为揭秘硅藻光合膜蛋白机器高效运行机理提供坚实的结构基础。     

神秘的金星

金星是地球的近邻“姐妹行星”,它们的大小和质量相当。早先曾推想金星有类似于地球的生机环境,甚至存在生物。但近半个世纪的探测表明,金星是跟地球差异甚多的神秘奇特世界。例如,金星与地球的自转方向相反(逆向自转),且特缓慢,金星的一昼夜相当于116.75(地球)日,不到两昼夜就度过一金星年--“度日（昼夜）如年”;它被浓密的大气和云层笼罩,难见表面的“庐山真面貌”,表面气压达93 bar(1 bar=100 kPa),强烈的温室效应使表面气温达467 ℃,酷热而干燥的环境显然不会存在生物;60%表面高程差不超过500 m,仅5%表面高出2 km;跟有古老而严重陨击的月球和水星不同,金星整个表面似乎都是地质上年轻的,陨击坑少,而火山地貌占主导,平均年龄可能不超过5亿年,几乎90%的表面是固结的玄武岩浆,到处有熔岩流和各种火山,断裂和断层交割景观,但没有地球那样的板块构造特征,也没有海洋和河流。金星的很多秘密还需要进一步探测研究。     

科学大洋钻探回顾与展望

本文回顾了科学大洋钻探40多年的发展历程,综述了大洋钻探计划的重要科学成就,展示了新世纪IODP大洋钻探将使用多个钻探平台,采用新的以地质作用为导向的研究方法,着重研究三个大的科学课题:深部生物圈与洋底下的海洋;环境变化,过程和结果;固体地球循环和地球动力学。地球正在“变小”,人类要改善与她的关系。IODP将为我们提供可能的信息。     

白垩纪大洋缺氧事件与富氧事件

白垩纪期间出现过多次大洋缺氧事件与大洋富氧事件，其沉积记录分别对应于黑色页岩和大洋红层。文章在国内外学者前期工作的基础上，对国际上白垩纪大洋缺氧事件和大洋富氧事件的最新研究进展进行回顾与总结，主要包括黑色页岩和大洋红层的岩石特征与成因、大洋缺氧事件和大洋富氧事件形成机制及两者之间的关联，希望能够为理解和预测未来的全球气候环境变化提供借鉴和依据。     

从地质历史演化趋势分析恐龙的灭绝

恐龙灭绝一直是天文学、地质学、生物学等学科研究的课题。至今有130余种恐龙灭绝的观点或学说解释,大致可概括为地外因素(小行星或彗星撞击说、太阳黑子等)、地内因素(火山喷发、板块运动、气候巨变等)和恐龙生理结构因素(恐龙蛋壳病态和雌雄比例失调等)。由于全球不少地区的白垩系/古近系地层中存在铱(Ir)元素异常,因此撞击说成了导致恐龙灭绝的主流学说;但是恐龙蛋壳病态、白垩系/古近系(K/Pg)连续过渡沉积以及海洋沉积等证据的出现,撞击说渐渐受到质疑。纵观地质历史时期的数次生物大灭绝,不难发现许多物种都有萌生→发展→壮大→衰退→灭绝的过程。因此,应多因素地从地史演化趋势的角度分析恐龙的灭绝。     

如何合理利用水资源综述

水,是生命之源,也是人类生存的基础。水是人类及一切生物赖以生存的必不可少的重要物质,是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。水资源匮乏已成为我们不得不面对的全球性课题。从长远来看,要冲破这个制约人类可持续发展的瓶颈,只有利用海水,被冰山、冻土固化的淡水等,扩大传统的水资源范围,树立大水资源的观念,这样才能挣脱社会和环境条件的制约,实现水资源合理利用的可持续发展。与此同时,加大科技力度,不断创新,人类才能完成呼风唤雨的农业的终极革命目标。