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激光微区Lu-Hf定年技术原理和地质应用
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作者 吴石头 王浩 +2 位作者 杨岳衡 杨进辉 吴福元 《地质学报》 北大核心 2025年第6期1865-1887,共23页
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-^(176)Hf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... 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-^(176)Hf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(^(176)Hf(^(14)N^(1)H)(^(14)N^(1)H2)(^(14)N^(1)H3)3,相对于^(176)Hf质量数增加82),实现了^(176)Hf与^(176)Lu和^(176)Yb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。 展开更多
关键词 激光微区Lu-hf定年 串级质谱仪 富Lu矿物 石榴子石Lu-hf定年 稀土矿定年
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用HF/H_(2)SO_(4) 混合酸从废弃微晶玻璃中提取锂
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作者 陈成 严群 +3 位作者 唐学昆 刘子帅 周贺鹏 李恩昊 《湿法冶金》 北大核心 2025年第3期316-326,共11页
针对火法回收固废中锂存在的能耗高、效率低、回收困难且易造成二次污染等问题,研究了以HF/H_(2)SO_(4) 混合酸为浸出剂,对废弃锂铝硅系(Li_(2)O-Al_(2)O_(3) -SiO_(2),LAS)微晶玻璃样品中的锂进行强化浸出。考察了液固体积质量比、硫... 针对火法回收固废中锂存在的能耗高、效率低、回收困难且易造成二次污染等问题,研究了以HF/H_(2)SO_(4) 混合酸为浸出剂,对废弃锂铝硅系(Li_(2)O-Al_(2)O_(3) -SiO_(2),LAS)微晶玻璃样品中的锂进行强化浸出。考察了液固体积质量比、硫酸质量浓度、浸出温度、浸出时间、搅拌速度、原料粒径等因素对锂浸出率的影响,以及液固体积质量比、浸出温度对铝、硅浸出率的影响,并探讨了锂浸出动力学。结果表明:在m(样品)∶V(HF)∶V(H_(2)SO_(4) )=1∶2.5∶2、粒径为-0.074 mm、硫酸质量浓度900 g/L、浸出温度60℃、浸出时间120 min、搅拌速度200 r/min最佳条件下,锂浸出率接近99%,与其他影响因素相比,HF与样品的液固体积质量比和浸出温度对锂浸出率影响较大;相较而言,HF与样品的液固体积质量比和浸出温度对铝浸出的影响比硅大;锂浸出符合未反应核收缩模型,反应表观活化能E_(a)=39.53 kJ/mol,锂浸出率受化学反应-内扩散混合控制。研究结果可为废弃LAS微晶玻璃中有价元素回收再利用提供理论指导。 展开更多
关键词 废弃微晶玻璃 hf H_(2)SO_(4) 锂 提取 动力学
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黑龙江争光金矿床角闪辉长岩锆石U-Pb定年、Hf同位素组成及找矿意义
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作者 刘宝山 寇林林 +5 位作者 李成禄 王泽宇 罗建 张春鹏 杨元江 韩仁萍 《现代地质》 北大核心 2025年第3期598-611,共14页
通常中基性脉岩与金矿床有着密切的成因关系,正确认识二者的联系,对找矿勘查有着一定的指示意义。争光角闪辉长岩隐伏产于争光金矿区,位于大兴安岭东坡多宝山矿集区内。通过开展锆石U-Pb定年及Hf同位素组成分析,获得角闪辉长岩锆石年龄... 通常中基性脉岩与金矿床有着密切的成因关系,正确认识二者的联系,对找矿勘查有着一定的指示意义。争光角闪辉长岩隐伏产于争光金矿区,位于大兴安岭东坡多宝山矿集区内。通过开展锆石U-Pb定年及Hf同位素组成分析,获得角闪辉长岩锆石年龄为(117.3±2.4)Ma,并存在两组(468~484)Ma和(489~550)Ma的捕获岩浆锆石年龄,指示岩脉形成于早白垩世。锆石Hf同位素显示ε_(Hf)(t)=-2.33~12.78,样品投点落于大兴安岭早白垩世火山岩带范围内,Hf同位素数值变化较大,以正值为主,与来源于幔源岩浆经地壳物质加入的混染有关,fLu/Hf为-0.96~-0.90,二阶段模式年龄集中在533~1316 Ma。轻、重稀土分馏明显,曲线右倾,Nb、Sr、Zr亏损,Th、Ta、Nd富集,Zr(26.6×10^(-6)~35.8×10^(-6))、Hf(1.39×10^(-6)~2.08×10^(-6))、Cr(102×10^(-6)~360×10^(-6))含量变化及La/Nb(142.5~214.8)、Zr/Ba(0.16~0.19)比值特征反映出幔源岩浆特点,形成于伸展的构造背景。角闪辉长岩与嫩江—黑河成矿带三道湾子等金成矿作用及与成矿相关的闪长质脉岩形成同一时期(110~125)Ma,同处于伸展环境,暗示该脉岩对争光矿区调查早白垩世金成矿作用具有一定的指示作用。 展开更多
关键词 角闪辉长岩 锆石U-PB定年 hf同位素 金矿床 大兴安岭 黑龙江
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青藏高原东北缘察汉诺地区花岗伟晶岩矿物学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素特征及地质意义
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作者 张金明 王秉璋 +2 位作者 王涛 李善平 郑英 《岩石学报》 北大核心 2025年第8期2778-2796,共19页
青藏高原东北缘花岗伟晶岩及相关伟晶岩型Li-Be矿床是近几年来研究的热点话题之一,然而目前报道的伟晶岩形成时代均为印支期,是否存在其他地质演化时期的伟晶岩目前还未有相关报道,制约了该地区伟晶岩型稀有矿成矿规律研究与成矿预测的... 青藏高原东北缘花岗伟晶岩及相关伟晶岩型Li-Be矿床是近几年来研究的热点话题之一,然而目前报道的伟晶岩形成时代均为印支期,是否存在其他地质演化时期的伟晶岩目前还未有相关报道,制约了该地区伟晶岩型稀有矿成矿规律研究与成矿预测的开展。本文对察汉诺地区新识别的晚奥陶世花岗伟晶岩进行了锆石U-Pb年龄、全岩地球化学、矿物学、锆石Hf同位素研究,讨论了其成因及地质意义。伟晶岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb测年获得476~491Ma的捕获锆石年龄和441~455Ma的伟晶岩形成年龄,岩浆锆石ε_(Hf)(t)介于-0.38~0.22之间,对应的Hf同位素地壳模式年龄(t_(DM2))为1401~1458Ma。全岩地球化学研究显示岩石样品富钾低钠,具有富碱与钾玄质的特征;富集轻稀土元素,重稀土元素亏损不明显Eu负异常显著(δEu=0.17~0.21),富集大离子亲石元素(如Rb、K、Th、U等),亏损高场强元素(如Nb、P、Ti、Sr等)。电子探针分析结果显示伟晶岩中单斜辉石总体具有高Fe、Mg、Ca,低Ti、Al、Na的特点属Ca-Mg-Fe辉石族普通辉石,为幔源岩浆在由深部向浅部运移过程中逐步结晶的产物;榍石的SiO_(2)、TiO_(2)、CaO含量低于理论值,含相对较高的Al_(2)O_(3)、F和FeO,指示榍石形成于高温的环境。结合区域地质、年代学、矿物学和地球化学资料表明早期俯冲的大洋地壳发生了部分熔融的高温流体导致上地壳中元古界的熔融的混合岩浆在近地表形成了察汉诺伟晶岩,形成于原特提斯洋(柴北缘洋)俯冲末期至随后发生的柴达木地块与祁连地块碰撞初期的构造背景下。 展开更多
关键词 花岗伟晶岩 锆石U-Pb定年 矿物学 hf同位素 察汉诺
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胶东栖霞闪长玢岩脉中花岗岩捕虏体地球化学、锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素研究及地质意义
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作者 于晓卫 任天龙 +7 位作者 程蓉蓉 王来明 刘汉栋 张学松 何铁良 王英鹏 杨仕鹏 单伟 《岩石矿物学杂志》 北大核心 2025年第1期1-23,共23页
胶东地区晚侏罗世玲珑期花岗岩主要出露于招远、莱州、文登、乳山等地区,主要包括玲珑岩体和鹊山-昆嵛山岩体,而两者之间的栖霞地区主要出露太古宙TTG类岩石。本次在栖霞地区上曲家村闪长玢岩脉(围岩为TTG类岩石)中发现较多中粒二长花... 胶东地区晚侏罗世玲珑期花岗岩主要出露于招远、莱州、文登、乳山等地区,主要包括玲珑岩体和鹊山-昆嵛山岩体,而两者之间的栖霞地区主要出露太古宙TTG类岩石。本次在栖霞地区上曲家村闪长玢岩脉(围岩为TTG类岩石)中发现较多中粒二长花岗岩捕虏体,锆石SHRIMP U-Pb年龄为161.0±2.2 Ma,^(176)Hf/^(177)Hf值为0.281929~0.281971,εHf(t)值为-26.39~-24.77,亏损地幔二阶段模式年龄t_(DM2)为2871~2773 Ma,岩石地球化学特征显示,二长花岗岩捕虏体具有富钾、高铝、贫镁和铁的特征,为过铝质高钾钙碱性岩石,亏损重稀土元素,轻重稀土元素分馏明显,(La/Yb)_(N)值变化在28.11~78.50之间,有明显的Eu正异常(Eu/Eu^(*)=1.16~1.77),大离子亲石元素Rb、K、Ba、Sr相对富集。其同位素年代学、岩相学、岩石地球化学特征与玲珑岩体、鹊山-昆嵛山岩体基本一致,是在古太平洋板块的运动背景下,扬子板块与华北板块陆陆碰撞加厚的地壳部分熔融的结果,物源区以TTG类岩石为主,本文认为这些二长花岗岩捕虏体归属为玲珑期花岗岩。结合区域重力异常解译,认为栖霞地区TTG类岩石下部有隐伏的玲珑期花岗岩体,推测范围西起陡崖断裂,东至桃村断裂,南至胶莱盆地北缘,北至臧家庄盆地南缘,玲珑岩体和鹊山-昆嵛山岩体在深部可能是连通的。 展开更多
关键词 花岗岩捕虏体 岩石地球化学 U-Pb同位素测年 LU-hf同位素 胶东栖霞
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基于STHF算法估计锂离子电池的SOC
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作者 王慧 刘小斐 张巍 《电池》 北大核心 2025年第4期784-789,共6页
为提高锂离子电池荷电状态(SOC)估计的准确性,改善H无穷滤波(HF)算法在跟踪状态突然变化时的性能,结合HF算法和强跟踪滤波(ST),提出STHF组合算法。该算法在HF算法的基础上引入渐消因子,增加估计残差序列中的相关信息,为参数的变化提供... 为提高锂离子电池荷电状态(SOC)估计的准确性,改善H无穷滤波(HF)算法在跟踪状态突然变化时的性能,结合HF算法和强跟踪滤波(ST),提出STHF组合算法。该算法在HF算法的基础上引入渐消因子,增加估计残差序列中的相关信息,为参数的变化提供高鲁棒性。在动态应力测试(DST)、间歇放电条件下,STHF算法估计SOC的误差分别为-2.1%~-1.8%和±0.2%,均优于HF算法,表明了该算法的优越性。 展开更多
关键词 锂离子电池 H无穷滤波(hf)算法 强跟踪滤波(ST) 荷电状态(SOC)估计
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粤中白云山(广州‒博罗)片麻状花岗岩锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素特征
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作者 杨东生 傅斌 程浩 《大地构造与成矿学》 北大核心 2025年第3期739-751,I0028,I0029,共15页
华南早古生加里东造山运动产生了大量的过铝质花岗岩,对这些花岗岩形成与壳幔相互作用关系的认识仍存在分歧。白云山地区是联系云开地体和武夷地体的重要枢纽,地表露头分布着众多加里东期片麻状花岗岩。本文对两个片麻状花岗岩进行了LA-... 华南早古生加里东造山运动产生了大量的过铝质花岗岩,对这些花岗岩形成与壳幔相互作用关系的认识仍存在分歧。白云山地区是联系云开地体和武夷地体的重要枢纽,地表露头分布着众多加里东期片麻状花岗岩。本文对两个片麻状花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf-O同位素分析,旨在明确有关岩体母岩浆的深部源区属性及地幔对成岩的物质贡献。广州帽峰山和博罗下峒的花岗岩形成年龄分别为449.5±2.5 Ma和426.0±4.7 Ma,结合前人资料,白云山地区加里东期岩浆活动的时间可大致约束在450~430 Ma之间,对应加里东造山带构造转换(约400 Ma)的前后时间段。下峒花岗岩中3个锆石捕虏晶的年龄为496±8.5 Ma,有关的岩浆活动或地壳深熔作用代表着华南早古生代郁南运动在白云山地区的响应。帽峰山花岗岩锆石ε_(Hf)(t)值和δ^(18)O值分别为–4.4~–0.9和3.58‰~7.26‰,反映其母岩浆衍生自区内中元古代中期地壳物质的部分熔融。下峒花岗岩中岩浆锆石ε_(Hf)(t)值和δ^(18)O值分别为–20.4~–1.8和8.32‰~11.2‰,且含丰富的残留锆石和少量捕虏晶锆石,表明其岩浆源区主体为新太古‒早中元古代地壳,但有更晚形成地壳物质的明显同化。 展开更多
关键词 华南加里东造山带 白云山 花岗岩 锆石U-PB年代学 hf-O同位素
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南阿尔金木纳布拉克地区巴什库尔干岩群变质岩的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素特征及其地质意义 被引量：1
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作者 解添合 曹玉亭 +5 位作者 刘良 马拓 王超 康磊 盖永升 宋里豪 《岩石学报》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期198-214,共17页
南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩... 南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩组的6个样品进行了岩相学、锆石U-Pb定年和Hf同位素组成研究,以期对区内长城纪地层的构造归属划分提供更多的年代学证据。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得红柳泉组钾长片麻岩和角闪片岩的原岩形成年龄分别为1459~1577Ma和<1493Ma、贝壳滩组钙质白云母片岩的原岩年龄为<956Ma,均为中-新元古代;此外钙质白云母片岩还获得499Ma的变质年龄,总体反映了以上3个样品具有阿尔金杂岩的锆石年龄信息。这3个样品的核部残留碎屑锆石的ε_(Hf)(t)值与阿尔金杂岩中各类变质岩的ε_(Hf)(t)值范围一致,且具有相似的二阶段模式年龄,代表了其原岩具有相似的物源。因此,综合年代学和Hf同位素组成分析可以推断,以上3个样品所属的地层不应再归为长城纪巴什库尔干岩群,而归到阿尔金杂岩更为合适。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得扎斯勘赛河组长英质片麻岩、红柳泉组长英质糜棱岩和贝壳滩组斜长角闪岩的原岩年龄介于454~460Ma以及多期变质年龄分别为429~432Ma、400~402Ma和~376Ma。这3个样品的原岩年龄和变质年龄与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带内变质岩石原岩和变质年龄具有一致性,且构造位置上均位于木纳布拉克地区西南缘,与阿尔金杂岩以断裂相隔,由此初步推断其与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带有关。综上,本文认为南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中南部的贝壳滩组和红柳泉组样品为南阿尔金高压-超高压变质带的西延部分,北部的扎斯勘赛河组和红柳泉组样品为中阿尔金南缘志留纪中压-高压变质作用的产物。 展开更多
关键词 南阿尔金 木纳布拉克 阿尔金杂岩 锆石U-PB定年 锆石hf同位素
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吉南地区晚三叠世斑状花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学及Hf同位素特征 被引量：1
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作者 张潇 王晰 +1 位作者 王鹏 郭嘉 《地质与勘探》 北大核心 2025年第4期751-761,共11页
吉南地区经历了晚古生代-早中生代复杂的构造演化和强烈的岩浆活动,是研究古亚洲洋演化和古太平洋俯冲的重要区域。本文以吉南地区出露的斑状花岗岩为研究对象,通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩地球化学分析和锆石Hf同位素分析,探讨其... 吉南地区经历了晚古生代-早中生代复杂的构造演化和强烈的岩浆活动,是研究古亚洲洋演化和古太平洋俯冲的重要区域。本文以吉南地区出露的斑状花岗岩为研究对象,通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩地球化学分析和锆石Hf同位素分析,探讨其形成时代、岩石成因及形成构造背景。结果显示,该地区斑状花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为221.6±2.9 Ma(MSWD=1.8,N=13),属于晚三叠世;岩石具有高硅(SiO_(2)=75.24%~75.40%)、富碱(K_(2)O+Na_(2)O=9.45%~9.60%)和富铝(Al2O3=13.06%~13.13%)等特征,A/CNK为1.01~1.03,属过铝质、高钾钙碱性系列;且锆石饱和温度TZr=780~788℃(均值784℃),δEu=0.14~0.15,显著富集轻稀土元素(LREE)及Rb、K、U、Th等大离子亲石元素(LILE),一定程度上亏损重稀土元素(HREE)和P、Ti等高场强元素(HFSE),为I型花岗岩;锆石Hf同位素结果为ε_(Hf)(t)=0.2~4.6,二阶段模式年龄(tDM2)=1240~959 Ma,暗示该花岗岩为中元古代-新元古代新生地壳部分熔融的产物,形成于古亚洲洋闭合后的伸展环境。 展开更多
关键词 斑状花岗岩 晚三叠世 地球化学 锆石U-Pb年龄 hf同位素 古亚洲洋 吉南地区
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页岩气功勋井焦页1HF增强型体积压裂突破十三年回顾与启示 被引量：1
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作者 贾长贵 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期87-101,共15页
焦页1HF井是继北美后首个商业开发的页岩气田——涪陵气田的发现井和功勋井。为了让业内了解中国页岩油气压裂自主创新与迭代融合历程,打造页岩革命新质生产力,系统回顾了焦页1HF增强型体积压裂(Enhanced Stimulated Reservoir Volume,E... 焦页1HF井是继北美后首个商业开发的页岩气田——涪陵气田的发现井和功勋井。为了让业内了解中国页岩油气压裂自主创新与迭代融合历程,打造页岩革命新质生产力,系统回顾了焦页1HF增强型体积压裂(Enhanced Stimulated Reservoir Volume,ESRV)技术研发与实践,剖析了地质工程和开采特征,明确了成缝机制等关键理论技术、主要启示和下一步研发方向。研究结果表明:①焦页1HF井深水陆棚优质页岩发育,顶底板和保存条件好,脆性好,黏度矿物适中,天然裂缝不发育,层理缝发育,应力差异大,水平段长1007.9 m,主体穿行于下志留统龙马溪组地层中上部层位。压裂施工中增加压裂液黏度,提高缝内净压力,压开层理缝等力学薄弱环节,结合脆性页岩压裂人工裂缝,即使在应力差异大的情况下,也形成了复杂网络裂缝。②焦页1HF采用100目陶粒+40/70目+30/50目覆膜砂支撑剂组合和高效变黏粉剂滑溜水,创新实施提升净压力、压开层理缝、控近扩远、控液增砂和变黏度变排量变砂比ESRV压裂,共15段/36簇,用液量18716 m^(3),加砂量1551 t,排量8~12 m^(3)/min,滑溜水降阻率78%,最高砂比27%,率先试获稳定高产气流,实现战略性重大突破,历经稳产降压和定压递减两个阶段,现已累计自喷生产页岩气约1.8×10^(8)m^(3),缝控储量采收率大于50%,示范引领了焦石坝区块页岩气井普遍高产和涪陵页岩气田高效开发。③压开层理促复杂、控液增砂强导流和变黏扩体提产量是ESRV压裂技术关键,突破了天然裂缝不发育、应力差异大难以形成复杂裂缝等页岩压裂传统认知,丰富了压裂理论,混合压裂、组合加砂和高效变黏滑溜水已成为世界非常规油气压裂的标准做法。结论认为,焦页1HF高产突破和涪陵气田的高产稳产是页岩气二元富集和ESRV压裂理论技术指导实践的典型案例,展现了中国页岩气千米水平段最终可采储量(EUR)(2~3)×10^(8)m^(3)的资源动用能力和技术水平,可为中国页岩革命自主创新提供示范与借鉴。 展开更多
关键词 四川盆地 页岩气 功勋井 焦页1hf ESRV压裂 回顾 启示
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石榴子石Lu-Hf与Sm-Nd双定年体系 被引量：1
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作者 杨如意 杜开阳 程昊 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第2期400-412,共13页
石榴子石是反演变质岩演化最为有效的研究对象,基于石榴子石的定年体系不一而足。经过近四十年的发展,Lu-Hf和Sm-Nd日渐成为地壳广泛存在的铁铝榴石和镁铝榴石最为有效的双定年体系。本文简述了石榴子石Lu-Hf和Sm-Nd体系的定年基础及其... 石榴子石是反演变质岩演化最为有效的研究对象,基于石榴子石的定年体系不一而足。经过近四十年的发展,Lu-Hf和Sm-Nd日渐成为地壳广泛存在的铁铝榴石和镁铝榴石最为有效的双定年体系。本文简述了石榴子石Lu-Hf和Sm-Nd体系的定年基础及其应用实例,总结了造成年龄解耦和耦合的几种可能原因。由于石榴子石Lu-Hf和Sm-Nd体系具有不同的特性,既能互相印证,又可以优势互补,从而可以提供单定年体系无法提供的演化信息。近年来利用Lu-Hf和Sm-Nd年龄的耦合或解耦有效地限定了不同变质阶段的准确时限,在造山带和区域构造热事件的研究中揭示了单定年体系无法反映的信息,石榴子石Lu-Hf与Sm-Nd双定年体系正日渐成为变质岩研究的一大利器。 展开更多
关键词 石榴子石 LU-hf SM-ND 定年
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Ta-W/Hf合金的结构稳定性及力学性质的第一性原理计算
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作者 周少兰 李忠盛 +4 位作者 丛大龙 韦禹 詹青青 赵子鹏 冉旭东 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期135-144,共10页
Ta-W/Hf合金具有高熔点、高密度、高延展性等性质,在核电、武器装备等关键零部件中发挥着重要作用,本研究基于密度泛函理论的第一性原理方法,构建不同掺杂含量下的Ta-W/Hf合金模型,计算Ta-W/Hf的晶格常数、结合能、弹性常数、弹性模量... Ta-W/Hf合金具有高熔点、高密度、高延展性等性质,在核电、武器装备等关键零部件中发挥着重要作用,本研究基于密度泛函理论的第一性原理方法,构建不同掺杂含量下的Ta-W/Hf合金模型,计算Ta-W/Hf的晶格常数、结合能、弹性常数、弹性模量、泊松比、维氏硬度、电子态密度等性质参数,分析W、Hf掺杂元素对Ta合金稳定性及力学性能的影响.结果表明:Ta-W合金的晶格常数、弹性常数、体模量、杨氏模量、剪切模量均随着W含量的增加而增加;然而Ta-Hf合金的相关性质参数变化趋势则相反.同时,结合能及电子态密度结果表明Ta-W合金的稳定性与W含量呈正相关;Ta-Hf合金的稳定性随着Hf含量的增加而降低,但Hf的添加对Ta合金的各向异性趋势变化影响显著,且Hf可以明显提高Ta合金的韧性. 展开更多
关键词 Ta-W/hf合金 第一性原理 结构稳定 力学性质
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Hf含量对NiCoCrAlY黏结层合金相组成及高温氧化性能影响
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作者 薛瑞 张婧 +4 位作者 辛文彬 宋希文 常振东 牟仁德 蔡妍 《材料工程》 北大核心 2025年第6期24-34,共11页
相组成和结构对于黏结层合金的抗高温氧化性能起着重要作用,而合金的抗高温氧化性能又直接影响其制备的热障涂层的服役性能与工作寿命。采用Thermo-Calc热力学计算、X射线衍射仪、场发射扫描电镜等分析手段研究不同Hf含量对NiCoCrAlY黏... 相组成和结构对于黏结层合金的抗高温氧化性能起着重要作用,而合金的抗高温氧化性能又直接影响其制备的热障涂层的服役性能与工作寿命。采用Thermo-Calc热力学计算、X射线衍射仪、场发射扫描电镜等分析手段研究不同Hf含量对NiCoCrAlY黏结层合金相组成和结构、1150℃等温氧化过程及Hf等元素分布特征的影响。热力学理论计算及室温组织观察结果表明,含0.5%(质量分数,下同)和1%Hf的黏结层合金相组成均以FCC_L12结构的γ′-Ni_(3)Al相与BCC_B2结构的β-NiAl相为主。Hf含量由0.5%增加到1%后,合金的液相线温度由1422℃降低为1418℃,固相线温度从1297℃降低至1287℃,凝固区间温度增加,α-Cr相析出温度由860℃提高到880℃,1000~1250℃温度范围内含0.5%Hf的黏结合金β-NiAl相含量高于1.0%Hf。不同Hf含量黏结层合金200 h等温氧化分析结果表明,氧化增重量与氧化时间曲线均符合典型抛物线氧化动力学规律。随着合金中Hf含量由0.5%增加到1.0%,合金的平均氧化速率由(0.15±0.008)g·m^(-2)·h^(-1)增加到(0.32±0.006)g·m^(-2)·h^(-1),拟合的抛物线氧化速率常数k_(p)则由4.163 g^(2)·m^(-4)·h^(-1)增加到9.337 g^(2)·m^(-4)·h^(-1)。氧化物相及形貌分析表明:氧化后合金表面主要由致密的Al_(2)O_(3)组成;由合金截面观察到深灰色衬度的Al_(2)O_(3)膜,氧化膜中还分布着白色衬度的HfO_(2)相,且随着Hf含量上升,氧化膜中分布着的HfO_(2)由不连续的点状分布转变为长条形的连续分布,内氧化的HfO_(2)颗粒数量与面积增加,贫Al层的厚度也大大提升。 展开更多
关键词 黏结层 高温氧化 hf改性 相组成 NiCoCrAlY合金
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南岭地区中—晚侏罗世花岗岩:全岩Nd和锆石Hf同位素填图对“东钨西锡”的启示
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作者 郑义 郭春丽 +4 位作者 陈振宇 张斌武 赵迁迁 闫金禹 许箭琪 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第5期871-900,共30页
南岭地区发育大规模与花岗岩有关的中—晚侏罗世岩浆-热液型钨锡多金属矿床,并在空间上呈现出“东钨西锡”的分布规律。以郴州—临武断裂为界,多数钨矿床分布于南岭地区东段的赣南—粤北地区,而锡矿床则集中在南岭地区西段的湘南—桂北... 南岭地区发育大规模与花岗岩有关的中—晚侏罗世岩浆-热液型钨锡多金属矿床,并在空间上呈现出“东钨西锡”的分布规律。以郴州—临武断裂为界,多数钨矿床分布于南岭地区东段的赣南—粤北地区,而锡矿床则集中在南岭地区西段的湘南—桂北地区。为了更好地展示南岭地区钨锡矿床空间分布规律与花岗岩岩浆源区物质组成之间的关系,探究造成成钨花岗岩、成锡花岗岩成矿差异性的原因,全面搜集了中—晚侏罗世与钨锡成矿相关的61个花岗岩体全岩Nd和锆石Hf同位素数据,通过ArcGIS10.2软件绘制了Nd-Hf同位素和地壳模式年龄等值线图。结果表明:南岭地区花岗岩的全岩ε_(Nd)(t)值为-15.9~-0.8,锆石ε_(Hf)(t)值为-17.7~1.7;总体来看,南岭地区东段花岗岩显示相对富集的Nd-Hf同位素特征,其ε_(Nd)(t)值和ε_(Hf)(t)值集中分布于-15.9~-7.9和-17.7~-4.1,暗示其源区以古老地壳的部分熔融为主;而南岭地区西段花岗岩具有相对亏损的ε_(Nd)(t)值(-9.3~-1.7)和ε_(Hf)(t)值(-6.4~1.7),表明其岩浆源区具有更高的幔源物质组分。同时,壳幔二端元混合体系计算及He-Ar同位素投图结果也显示,南岭地区西段成锡花岗岩幔源组分显著高于东段成钨花岗岩。结合前人研究成果发现,南岭地区钨锡矿床空间分布的差异性可能与地幔参与程度有关。 展开更多
关键词 稀有金属 花岗岩 钨矿 锡矿 全岩Nd同位素 锆石hf同位素 中—晚侏罗世 南岭地区
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Hf改性MCrAlY粘结层合金相组成结构与抗高温氧化性能研究
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作者 房品希 张婧 +3 位作者 辛文彬 常振东 宋希文 牟仁德 《材料导报》 北大核心 2025年第14期154-160,共7页
粘结层合金的抗高温氧化性能很大程度上取决于相组成结构且直接影响其制备的热障涂层的服役性能和使用寿命。本工作以Hf改性MCrAlY粘结层合金为研究对象,借助Thermo-Calc和FactSage热力学计算与X射线衍射仪、场发射扫描电镜和电子探针... 粘结层合金的抗高温氧化性能很大程度上取决于相组成结构且直接影响其制备的热障涂层的服役性能和使用寿命。本工作以Hf改性MCrAlY粘结层合金为研究对象,借助Thermo-Calc和FactSage热力学计算与X射线衍射仪、场发射扫描电镜和电子探针等手段综合分析了合金的相组成结构、1 100℃等温氧化行为及改性元素Hf的分布特征。结果表明,粘结层合金在400℃下平衡相组成以FCC_L12结构的γ′-Ni_(3)Al为主,还有少量BCC_B2结构的β-NiAl和α-Cr相;当温度达到857℃时,发生γ′-Ni_(3)Al+α-Cr→β-NiAl+γ-Ni相变,合金主要由β-NiAl和FCC_L12结构的γ-Ni相组成;在非平衡条件下合金室温相组成中基体相为β-NiAl和少量的γ′-Ni_(3)Al,基体上分布着α-Cr析出相。当等温氧化时间从25 h延长至100 h时,合金平均氧化增重由(5.83±0.515) g·m^(-2)逐渐增大到(9.42±0.355) g·m^(-2),平均氧化速率由(0.23±0.021) g·m^(-2)·h^(-1)不断降低到(0.09±0.004) g·m^(-2)·h^(-1);拟合结果显示可用抛物线模型来准确描述等温氧化动力学特征且稳定氧化可分为两个阶段:第一阶段为10~50 h,氧化速率常数kp=1.797 g^(2)·m^(-4)·h^(-1);第二阶段为50~100 h,kp=0.262 g^(2)·m^(-4)·h^(-1)。此外,改性元素Hf主要分布于合金γ′-Ni_(3)Al/β-NiAl相界面,氧化过程中生成稳定的HfO_(2)处于氧化膜内部,不仅能够减缓Al、O的扩散速率,而且能够起到“钉扎”作用,提高合金的抗氧化性及氧化膜的抗剥落能力;但Hf分布不均匀时容易导致大颗粒HfO_(2)生成,从而引起局部内氧化。 展开更多
关键词 粘结层合金 hf改性MCrAlY合金体系 相组成结构 抗高温氧化性能
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湘中紫云山花岗岩体中暗色包体的岩石成因:来自锆石U-Pb、Hf-O同位素的制约
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作者 鲁玉龙 涂恩搏 +4 位作者 王鹏 彭建堂 黄建中 李欢 刘洋 《地质通报》 北大核心 2025年第9期1681-1693,共13页
【研究目的】以往暗色包体和寄主岩石的研究工作已经揭示出壳幔相互作用对花岗质岩浆形成具有重要贡献,但暗色包体与寄主岩石是否为同源岩浆不同演化阶段的产物还需进一步探索。【研究方法】以湘中紫云山岩体中暗色包体为研究对象,在岩... 【研究目的】以往暗色包体和寄主岩石的研究工作已经揭示出壳幔相互作用对花岗质岩浆形成具有重要贡献,但暗色包体与寄主岩石是否为同源岩浆不同演化阶段的产物还需进一步探索。【研究方法】以湘中紫云山岩体中暗色包体为研究对象,在岩相学研究的基础上,对其开展锆石U-Pb同位素年代学和Hf-O同位素组成分析,揭示其岩石成因及其与寄主花岗岩的成因联系。【研究结果】结果显示,紫云山暗色包体的锆石U-Pb年龄为225.1±5.3 Ma,与寄主花岗岩的年龄(227.0±2.2~225.2±1.7 Ma)大体一致;暗色包体的ε_(Hf)(t)值为-6.4~-1.6,δ^(18)O为7.6‰~9.9‰,与寄主花岗岩Hf-O同位素组成基本一致。紫云山暗色包体的两阶段模式年龄(T_(DM2))在1.65~1.35 Ga之间,.平均为1.51 Ga,略大于寄主花岗岩的两阶段模式年龄(1.79~1.22 Ga,平均为1.36 Ga)。【结论】紫云山岩体形成于碰撞后的构造背景,为底侵的幔源岩浆与下地壳重熔岩浆形成初始岩浆房,早期长英质岩浆与富集地幔起源的岩浆发生混合,形成富含暗色包体的主体花岗岩;晚期为岩浆演化后残余的更为酸性岩浆侵位至主体花岗岩中,并与少量幔源岩浆混合,形成补体花岗岩和少量暗色包体。研究结果为理解暗色包体与寄主岩石的成因关系提供了新的视角。 展开更多
关键词 铁镁质暗色包体 岩石成因 锆石U-Pb年代学 hf-O同位素 湘中
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浙东长屿破火山岩浆起源与穿地壳岩浆系统演化:锆石Hf同位素证据 被引量：2
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作者 贺振宇 郭磊 +1 位作者 颜丽丽 陆天宇 《地质学报》 北大核心 2025年第2期428-444,共17页
硅质火山活动产物及其岩浆系统构成了大陆地壳的重要组成部分,记录了大陆地壳分异演化的重要信息。中国东南沿海广泛发育白垩纪火山活动产物,以流纹英安质和流纹质火山岩为主,为揭示大规模穿地壳岩浆系统的形成与演化提供了理想对象。... 硅质火山活动产物及其岩浆系统构成了大陆地壳的重要组成部分,记录了大陆地壳分异演化的重要信息。中国东南沿海广泛发育白垩纪火山活动产物,以流纹英安质和流纹质火山岩为主,为揭示大规模穿地壳岩浆系统的形成与演化提供了理想对象。本文选取浙江东部温岭长屿破火山为研究对象,在已有研究基础上,通过系统的锆石Hf同位素研究,探讨其穿地壳岩浆系统的岩浆来源及演化过程。长屿破火山口形成喷发、破火山口形成后喷发及流纹岩穹隆等各阶段火山岩具有一致的锆石Hf同位素组成(锆石ε_(Hf)(t)值为-7.4~-0.2,Hf模式年龄为1.45~1.04 Ga),表明不同阶段火山岩之间具有密切的成因联系,岩浆主要由亏损地幔来源岩浆与华夏地块古老地壳来源岩浆混合形成。综合已发表的东南沿海晚侏罗世—白垩纪火山岩的锆石Hf同位素数据,其ε_(Hf)(t)值均远离亏损地幔演化线,并具有较大的变化范围,Hf模式年龄主要集中在1.8~1.0 Ga,基本缺乏太古宙的模式年龄,暗示华夏地块除了零星出露的前寒武纪基底外,政和-大埔断裂以东的火山岩区之下也应存在古老的地壳基底,古老地壳物质不同程度地参与了东南沿海白垩纪火山岩浆的起源。包括长屿破火山在内的中国东南沿海白垩纪破火山高硅流纹质岩浆的形成,反映了长期的穿地壳岩浆系统演化以及晶体-熔体分离过程,幔源岩浆不仅参与了硅质岩浆的起源和大陆地壳的生长,也为大规模硅质火山作用穿地壳岩浆系统的形成提供了必须的岩浆通量和热的地壳环境。破火山内、外部结构的精细解剖、成因类型和时空分布的综合编图研究、火山活动的详细喷发历史和过程等问题是未来中国东南沿海白垩纪穿地壳岩浆系统研究的关键基础和重要内容。 展开更多
关键词 硅质岩浆起源 穿地壳岩浆系统 锆石hf同位素 长屿破火山 中国东南沿海
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塞尔维亚Timok矿集区Jama矿床容矿安山岩成因:来自锆石的U-Pb年龄、微量元素、Hf同位素的约束
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作者 林木森 徐楷 +1 位作者 王力圆 刘文元 《高校地质学报》 北大核心 2025年第4期439-450,共12页
塞尔维亚博尔(Bor)地区具有悠久的采矿历史及丰富的矿产资源。Jama铜矿床位于Bor地区,隶属于蒂莫克(Timok)矿集区,为了探讨该区典型容矿安山岩的成因及成矿指示意义,文章对Jama矿床的容矿安山岩开展了锆石U-Pb定年、微量元素及Hf同位素... 塞尔维亚博尔(Bor)地区具有悠久的采矿历史及丰富的矿产资源。Jama铜矿床位于Bor地区,隶属于蒂莫克(Timok)矿集区,为了探讨该区典型容矿安山岩的成因及成矿指示意义,文章对Jama矿床的容矿安山岩开展了锆石U-Pb定年、微量元素及Hf同位素特征研究。研究结果表明:安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄约为86 Ma,形成于晚白垩世。锆石Ti温度计估算结果显示岩浆结晶温度为663~806℃(平均724℃),锆石氧逸度计估算结果显示log_(fO2)值介于-14.86~-7.60(平均-11.07),ΔFMQ值介于+2.11~+7.62(平均+5.04),暗示了岩石形成于相对低温和较高氧逸度条件。锆石的ε_(Hf)(t)值较高,介于+12.6~+16.5,对应的二阶段模式年龄T_(DM2)介于88~344 Ma,结合锆石微量元素特征,指示了该安山岩形成于活动大陆边缘弧环境,岩浆主要来源于俯冲交代的亏损地幔楔的部分熔融。综合前人对区域构造-岩浆活动的认识,研究认为Jama矿区安山岩形成于Vardar洋板块向北俯冲的活动大陆边缘弧环境,晚白垩世俯冲板块回卷产生弧后伸展环境,导致高氧逸度的幔源岩浆上升,并在适当的条件下发生了成岩成矿作用。 展开更多
关键词 塞尔维亚 Jama矿床 安山岩 锆石微量元素 锆石hf同位素
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哀牢山构造带屏边群变碎屑沉积岩物源信息及区域构造指示:来自碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的证据
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作者 程岩 李大鹏 +1 位作者 涂家润 陈静 《地质学报》 北大核心 2025年第6期2009-2022,共14页
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... 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。 展开更多
关键词 屏边群 碎屑锆石 U-PB年龄 LU-hf同位素 源区信息 构造背景
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云南个旧卡房白花草花岗岩成矿潜力判别:锆石年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据
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作者 余博 孔志岗 +5 位作者 牟明海 王昱 徐发进 范柱国 柴维 安鹏 《地质学报》 北大核心 2025年第6期2023-2042,共20页
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... 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,SiO_(2)含量为74.50%~76.81%,K_(2)O/Na_(2)O比值为1.35~1.64,1-6~238.64×10^(-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(^(87)Sr/^(86)Sr)i为0.726236~0.778916,εNd(t)为9~8.1,对应的二阶段模式年龄t_(DM2)(Nd)为1.54~1.62 Ga;ε_(Hf)(t)为9.15~4.9,t_(DM2)(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。 展开更多
关键词 锆石U-PB定年 岩石地球化学 SR-ND-hf同位素 白花草花岗岩 找矿潜力
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