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关键词： 废弃稀土矿山   植物修复模式   植物多样性   元素化学   土壤质量  

摘要： 我国南方离子型稀土矿开采和浸矿,已经造成大面积的植被破坏、土地损毁、水土流失和土壤沙化贫瘠等一系列严重的生态问题。近年来,广东省对全省范围内的历史遗留废弃稀土矿山进行了大规模的恢复治理,然而对已经完成治理的矿山生态修复效果评价研究较为缺乏。因此,本研究以粤北某废弃稀土矿山湿地松单种修复区(简称单种修复区)和湿地松草本植物混种修复区(简称混种修复区)为研究对象,通过植物群落调查、植物营养、土壤质地和肥力等的测定分析,旨在评估该废弃稀土矿山植被和土壤修复效果及其在不同修复模式之间的差异。 主要研究结果如下: 1、混种修复区植物盖度显著高于单种修复区。单种修复区优势植物仅为湿地松,混种修复区优势植物为湿地松、芒草、芒萁。混种修复区植物多样性(S hannon-Wiener)指数为0.31,表明恢复初期植物种类较少;Pielou均匀度指为0.22,表明不同植物种类的空间分布存在较大的异质性。 2、和单种修复区比较,混种修复区植物营养状况显著得到改善。混种修复区植物(野牡丹除外)叶的碳、氮和磷含量普遍高于单种修复区内的同种植物,表明混种修复模式改善了植物碳含量和氮磷营养水平,有助于促进植物生长和群落构建。此外,混种修复区湿地松、芒箕和芒草的氮:磷比值介于28.9—57.8之间,高于单种修复区的氮:磷比值(15.9—49.9),表明这些植物的生长受磷限制明显,混种修复模式改善了表层土壤以及植物碳氮磷不平衡现象。 3、和单种修复区相比,混种修复区土壤理化性质和肥力显著得到改善。混种修复模区土壤的持水能力和孔隙结构得到明显提高。混种修复区土壤碳和养分元素如氮、磷、钾、钙和镁含量较单种修复区高,表明混种修复模式显著改善了土壤养分水平。此外,混种修复区土壤综合肥力从单种修复区的3级(综合肥力指数为0.6)提升至2级(综合肥力指数为1.23),表明混种植被恢复模式使土壤肥力得到有效改善。土壤肥力等级的提升进一步为植物生长创造了更为有利的条件,从而促进稀土矿山生态修复进程。 4、和单种修复区相比,混种修复区土壤中污染元素含量明显下降。土壤污染指数从单种修复区的2.44下降为混种修复区的1.55,表明混种修复措施有效地降低了土壤中重金属及非重金属有毒元素的污染水平,尤其砷和镉的污染指数明显下降,从中度和轻度污染分别降至警戒线和安全等级,反映了乔木草本混种修复模式对于治理稀土矿山土壤污染的积极作用。 综上所述,本研究从植物群落特征、土壤基础理化性质和元素化学特征的角度,论证了和乔木单种修复模式相比,乔木与草本植物混种修复模式是稀土矿山生态修复成功的关键和优先方案;初步阐明了混种修复模式在促进植被恢复,改善植物营养、土壤质地与壤肥力,以及降低土壤污染中的重要作用。研究结果为优化稀土矿山生态修复模式以及制定后期管理措施提供了科学依据,也为广东省废弃稀土矿山生态修复效果评价指标体系的构建提供基础数据。

关键词： 学科核心素养   探究式教学   元素化学  

摘要： 随着经济社会的高速发展,我国对于创新型人才的需求逐渐提高,在国家极力倡导培养学生核心素养的前提下,学者们对于学科核心素养视域下的高中化学教学已经展开了相关研究,这些研究结果对一线教师的实际教学具有一定的理论指导作用,但在教育教学的具体实践过程中关于如何培养学生高中化学学科核心素养的教育实践研究还比较少,尤其是前几年新冠疫情的缘故,这一方面的实践研究更为缺乏。要培养国家和社会所需的创新型人才,将核心素养理论与实践相结合的研究已经迫在眉睫。本文研究的探究式教学模式可以打破传统的教学模式,将学科核心素养理论与实践相联系,以学生为主体,以问题为导向,引导学生主动地去思考相关问题,有利于发挥学生的想象,发展学生的创新思维,培养学生的学科核心素养。本研究是笔者从自身的教学实践出发,以新人教版中的“硫及其化合物”和“铁及其化合物”两个元素化学教学单元为例,探查在国家与社会要求培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者与接班人的大环境下,探究式教学在高中化学教学中发展学生学科核心素养的实践效果。 本文共分为五个部分,第一部分为培养创新人才的时代背景与发展需要,以及国内外探究式教学的发展现状,并对研究的目的、思路、方法与创新做了简要说明;第二部分分别介绍化学学科核心素养和探究式教学的内涵及特征,以及学科核心素养视域下探究式教学的相关理论基础以及论文研究的假设;第三部分分析了学科核心素养下探究式教学的原则和一般过程,基于此原则和过程将“硫及其化合物”和“铁及其化合物”设计成探究式教学案例;第四部分将两个教学案例进行课堂教学实践,并对实践结果进行分析、评价;第五部分,总结出探究式教学实践研究的结论,并对研究进行反思和展望,以期为一线教师提高思路和参考。

关键词： 白钨矿U-Pb年龄   层状矿体   武山矿床   长江中下游成矿带  

摘要： 钨和铜有明显不同的地球化学性质,但钨、铜在矿床中可以共伴生,原因还不清楚。长江中下游成矿带发育典型的斑岩-矽卡岩-层状铜(钨)多金属成矿系统,其中层状铜(钨)矿体成矿时代数据相对较少。作者以该带九瑞矿集区武山铜矿区新发现的钨矿(化)体为研究对象,开展了矿相学、白钨矿原位U-Pb年代学和元素地球化学的研究。研究发现,武山矿床具有层状、矽卡岩型、斑岩型3类铜矿体均有白钨矿矿化,矿床整体由浅至深存在Cu→Cu-W的分带规律。3类矿石中的白钨矿产状类似,充填在粗粒黄铁矿晶体间隙,或呈浸染状分布,被黄铜矿、闪锌矿等交代,产于退化蚀变阶段;其中斑岩中还存在少量晚世代白钨矿,与石英、黄铁矿共生,形成细脉并穿切花岗闪长斑岩,为石英-硫化物阶段产物。通过对退化蚀变阶段白钨矿进行测年和地球化学研究,作者获得了层状矿体含钨黄铜矿矿石中的白钨矿原位LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄为(140.6±1.5)Ma,代表层状铜钨矿体成矿时代,在误差范围内与前人获得的斑岩、矽卡岩型矿体的成矿时代基本一致。层状矿体中白钨矿的稀土元素特征和Sr/Mo值符合岩浆热液矿床特征,相比矽卡岩型、花岗岩型白钨矿,层状矿体中白钨矿具有明显较低Mo含量,反映了形成于相对低氧逸度条件;另外,层状矿体中白钨矿具有正Eu异常和与围岩相近的高Y/Ho值的特征,推测其是流体充分交代了含碳围岩地层导致流体性质的明显改变,并且有利于白钨矿和黄铁矿的沉淀,可从深部黄龙组层间部位形成钨品位更富的黄铁矿矿石得到佐证。文章从白钨矿角度证实层状矿体是斑岩-矽卡岩成矿系统的重要组成部分,提出在九瑞矿集区已知铜矿床的深部,尤其是燕山期中酸性侵入岩与含碳质碳酸盐岩的接触带及黄龙组层位,是寻找富钨矿体的新找矿方向。白钨矿的U-Pb同位素定年为长江中下游成矿带层状矿体的成矿时代提供了新的可靠依据。

关键词： 华北克拉通   阿拉善地块   北大山地区   古元古代   锆石   岩浆事件  

摘要： 阿拉善地块位于华北克拉通西南部,其早前寒武纪地质演化及板块归属一直存在争议。北大山杂岩作为阿拉善地块少有出露的前寒武纪变质基底,记录了前寒武纪岩浆-变质事件,为上述问题的制约提供了良好的研究窗口。本文对北大山地区次井子花岗斑岩开展系统的岩石学、地球化学、锆石年代学及Hf同位素数据研究。结果表明,岩石具有较高的SiO_(2)(73.85%~75.41%)、Al_(2)O_(3)(13.40%~14.19%)和K_(2)O(3.83%~4.80%)值,较低的Na_(2)O(2.10%~3.31%)和Fe_(2)O_(3)^(T)(0.93%~1.33%)值。岩石相对富集轻稀土元素而亏损重稀土元素,具有明显的负铕异常(δEu=0.15~0.29),亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素,显示高分异I型花岗岩特征。岩浆锆石U-Pb年龄揭示岩体形成于(2035.6±8.4)Ma,锆石εHf(t)值(0.48~7.04)均为正值且变化范围较大,Hf同位素地壳模式年龄T_(DM)^(C)介于2627 Ma和2222 Ma之间,显示岩浆具有壳幔混合的成因特征。综合分析认为,阿拉善地块约2.0 Ga的岩浆事件存在双峰式火山岩组合的特征,且其中的酸性岩多为A型花岗岩,指示伸展的构造背景。锆石年龄和Hf同位素组成的系统对比分析表明,西阿拉善地块与华北克拉通孔兹岩带岩浆在古元古代存在明显的亲缘关系。

关键词： 土壤发生   黏土矿物   元素地球化学   化学蚀变指数   黄土高原  

摘要： 生物结皮是干旱和半干旱地区广泛发育的先锋类群,具有重要的风化成土效应和多种生态功能。为探明黄土高原初育土生物结皮的风化成土效应,以进一步认识其作为先锋类群的原始成土作用,以黄绵土和风沙土上发育约30 a的生物结皮为对象,研究结皮层土壤的常量元素地球化学特征,量化表征成土过程的不同风化发育指标,并分析诸指标的相关关系和解释程度。结果表明:1)生物结皮层土壤中K_(2)O、Na_(2)O、CaO和MgO质量分数显著低于无结皮土壤,而Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)则相对富集;2)生物结皮层土壤的硅铝铁率、硅铝率、淋溶指数、风化淋溶系数和退碱系数相比无结皮土壤平均降低40.0%,而风化指数、残积系数、斜长石蚀变指数和铁镁质蚀变指数则平均为无结皮土壤的1.6倍,表明生物结皮层土壤的盐基淋溶作用更强,其原生矿物向次生黏土矿物蚀变演化的程度更高;3)风化趋势图显示,生物结皮促进土壤矿物风化,其化学蚀变指数平均为48.5,表明其处于初等化学风化向中等化学风化过渡的阶段;4)相关分析和因子分析表明,化学蚀变指数和斜长石蚀变指数可作为表征土壤风化发育的典型性和代表性指标。综上,生物结皮形成显著促进黄绵土和风沙土这2种初育土的风化成土过程,具有增强盐基淋溶作用,并能提升土壤风化强度和发育程度,对黄土高原脆弱生态区的土壤发育和生态恢复具有积极意义。

关键词： 片麻岩   TTG   元素地球化学   热力学模拟   分离结晶   固阳  

摘要： 内蒙古固阳地区存在大量的新太古代末期(石英)闪长质-英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(DTTG)片麻岩组合。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年得到了石英闪长质片麻岩和英云闪长质片麻岩的结晶年龄分别为(2504±11)和(2514±7)Ma,在石英闪长质片麻岩中同时得到了约2.6 Ga的继承锆石年龄。这些石英闪长质(D)片麻岩具有相对较低的w(SiO_(2))(62.08%~62.62%)和Sr/Y值(23.3~39.8),w(MgO)(2.08%~3.06%)和w(TFe_(2)O_(3))(5.43%~6.01%)相对较高,不具有或具有弱的Eu负异常(Eu/Eu^(*)为0.91~0.98),轻、重稀土元素分异相对不明显((La/Yb)N为7.59~21.60),显示岛弧钙碱性岩石的地球化学特征。结合其锆石Hf同位素组成,本文认为其形成于相对低压较浅层次古老下地壳的部分熔融,同时有幔源熔体的加入。固阳新太古代末期英云闪长质-奥长花岗质(TT)片麻岩则显示较高的w(SiO_(2))(67.95%~77.01%)和Sr/Y值(120.00~941.00),相对低的w(MgO)(0.14%~1.29%)和w(TFe_(2)O_(3))(0.63%~2.66%),具有显著的Eu正异常(Eu/Eu^(*)为1.48~8.73),轻、重稀土元素分异明显((La/Yb)N为29.70~140.00)。TTG岩石一般被认为是来自水化变质玄武岩的部分熔融。而固阳新太古代末期(石英)闪长质-英云闪长质-奥长花岗质(DTT)片麻岩的地球化学特征则指示了角闪石分离结晶过程。固阳堆晶角闪石岩和奥长花岗质片麻岩的混合模拟可很好地复现出固阳地区石英闪长质片麻岩的地球化学组成。热力学模拟和微量元素的定量模拟则揭示了固阳新太古代末期英云闪长质-奥长花岗质岩石是在含水且相对低压条件下,闪长质岩浆经过多阶段分离结晶后形成,主要分离结晶矿物相为角闪石,同时伴有少量斜长石和榍石的分离结晶;其高的全岩Sr/Y、Eu/Eu^(*)值并不是指示其具有相对高压源区的充分条件。

关键词： 茅棚店锡钨矿   白云母花岗岩   锆石U-Pb年代学   地球化学   赣北莲花山  

摘要： 赣北莲花山钨锡多金属矿集区位于扬子板块东南缘,是九岭-障公山钨锡铜金多金属成矿带的重要矿集区之一,分布有茅棚店、徐家尖、八字脑、棉花坞、莳山锡钨多金属矿床(点)十余处,以及潘村萤石矿、大洲高岭土矿等非金属矿产3~4处,但多为中小型矿床矿点,始终未有较大找矿突破,且对成矿期花岗岩缺乏精确的年代学及地球化学测试数据。对茅棚店锡钨矿床中细粒白云母花岗岩进行了岩相学、锆石U-Pb测年、地球化学特征研究,为区域成矿规律研究提供了直接证据。结果表明,白云母花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为127.5±1.0 Ma,燕山期岩石单元由中粗粒似斑状黑云母花岗岩→中细粒似斑状黑云母花岗岩→中细粒—粗粒似斑状二云母花岗岩→中细粒白云母花岗岩→花岗斑岩组合。地球化学研究表明,该中细粒白云母花岗岩为高分异S型花岗岩,具有高硅(SiO_(2)=75.08%~75.40%)、富碱、过铝质的特征及较高的分异指数DI,轻、重稀土元素分馏明显,呈左高右低的深“V”形,Eu表现为强烈的亏损,具有稀土元素四分组效应,Rb/Sr、Rb/Ba平均值分别为53.92和60.30,指示岩浆经历了多阶段分离结晶作用,此高分异花岗岩是区内钨锡矿床最主要的成矿地质体。

关键词： 云南中甸   花岗斑岩   U-Pb年代学   元素地球化学   锆石微量元素   锆石氧同位素  

摘要： 云南中甸红牛—红山矿床位于义敦岛弧南端,该区域主要发育印支期与燕山晚期两期成矿作用。本次研究对红牛—红山斑岩—矽卡岩型铜矿床与成矿有关的隐伏花岗斑岩锆石进行U-Pb年代学、元素地球化学以及同位素地球化学特征研究,结果表明:红牛—红山矿床与成矿相关的隐伏花岗斑岩属于I型花岗岩,其w(K_(2)O)为2.05%~7.32%;可见轻微负Eu异常,Eu/Eu^(*)变化范围为0.56~0.89;Mg^(#)值较低,为20.04~47.08,暗示加厚下地壳来源;(La/Yb)_(N)为28.65~103.24,呈现出强烈的轻重稀土分馏模式;Sr含量较高且变化范围较大,为131×10^(-6)~715×10^(-6),具埃达克岩的特征。花岗斑岩锆石Th/U比值为0.32~1.21,表明其为岩浆锆石;锆石平均协和年龄为76.7 Ma,与成矿年龄一致,表明其形成于晚白垩世;锆石重稀土元素显著富集,δEu=0.38~0.99,结晶温度为600.3~813.5℃,平均值为681.5℃,氧逸度平均值△FMQ=1.08,δ^(18)O平均值为6.8‰,暗示大量地壳物质的加入。锆石结晶环境暗示红牛—红山矿床锆石高氧逸度特征继承自印支期的俯冲改造物。

关键词： 花岗岩   中温带   化学风化   元素地球化学   气候环境  

摘要： 岩石风化是地球关键带中重要的地质过程,对环境变化具有重要的指示意义。不同气候区岩石风化过程具有其特殊性,本文选取位于中温带气候区的哈尔滨英杰花岗岩风化剖面为研究对象,通过元素地球化学特征分析,揭示岩石风化程度及元素迁移富集规律,并结合磁化率和色度指标,对其风化环境进行探讨。结果表明,研究区剖面整体化学风化程度较低(CIA值为56~68);Ca、Na、K等活动性较强元素随风化作用的进行表现为明显亏损;高场强元素与轻稀土元素也表现出较强的活动性,揭示了即使在中低等程度的化学风化下稳定元素也容易迁移。Si/Al和Ti/Al比值指示半风化层和腐泥岩层为原位风化产物,而顶部的氧化土层则可能受外来物质的影响。化学风化表现为自下而上逐渐减小的特征,这种异常的风化规律是由后期物理风化对其原有化学风化的叠加改造所致。对风化环境的多指标分析表明,在风化剖面形成后,区域气候逐渐变干,化学风化向物理风化转变,温差风化及冰劈作用形成大量裂隙导致原有的风化剖面被改造,并最终形成了研究区独特的风化模式,这为解释中温带气候区干冷环境下花岗岩风化特征提供了新的思路。