破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题，是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0～10、10～20、20～30、30～40 cm)的土壤为研究对象，采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_s)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量，揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律，并基于RUSLE2模型计算，阐明了在小空间尺度上，考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明：(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0～3 min]、渐变阶段(3～60 min]及稳定阶段(60～110 min]3个阶段的动态变化过程；(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_s)、可蚀性K值的效应，平均增幅分别介于13.41%～52.51%、22.25%～26.84%、21.86%～26.67%、15.78%～21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强，沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚；(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%～44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_s)显著相关，该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。
与古元古代和新元古代时期重大的地球表生环境生命系统变革明显不同，中元古代时期(1.6～1.0 Ga)的表生环境相对稳定、生命演化也相对有限，但见证了从Nuna(Columbia)超大陆聚合形成后的外围俯冲增生、伸展裂解并再次拼合形成Rodinia超大陆等一系列深部地质过程变动。中亚造山带南缘广泛分布中元古代微陆块，发育1.56～1.36 Ga的结晶基底和绿片岩相至角闪岩相变质火山沉积岩，其构造归属仍存在很大争议。最新的研究通过基底组成、岩浆活动性质及碎屑锆石U-Pb年龄谱和Hf同位素组成的综合对比，揭示中亚造山带南缘中元古代微陆块与亚马逊克拉通西部具有亲缘性，构成了Nuna超大陆边缘俯冲增生带的一部分。该文进一步综合中元古代时期地球表生环境生命与深部系统各指标，揭示中元古代时期并非地球演化进程中的停滞期，Nuna超大陆边缘持续的俯冲增生很可能是促使中元古代大气呈波动式短期增氧以及真核生命向多细胞演化的关键控制因素。中元古代时期地球深部过程与表生环境生命演化之间的时空耦合关系及其主要机制仍是有待进一步深入研究的重要科学问题。
古温度重建对于理解地球气候变化及生命演化意义重大，传统基于δ~(18)O的测温法因依赖古海水氧同位素组成(δ~(18)O_w)而具有不确定性。近20年发展的碳酸盐团簇同位素(Δ_(47))测温法因无需已知δ~(18)O_w,成为研究热点，但是常用材料碳酸盐极易造受成岩作用改造而丢失原始温度信息。而磷灰石作为一种含碳酸盐结构且具有较强的抵御成岩作用改造能力的载体，能够较好的保存原始同位素信息，因而成为深时古气候研究的理想材料。该文对磷灰石结构碳酸盐的团簇同位素研究进行了系统回顾与综述，探讨了磷灰石结构碳酸盐的Δ_(47)与温度的校准关系式存在问题及可能的动力学效应。另外，有机质含量、动力学效应及成岩作用(重结晶、固态重排)均可能导致测温偏差。未来需完善校准关系，并结合多同位素及微量元素分析提升数据可靠性。随着研究深入，磷灰石结构碳酸盐团簇同位素分析技术有望为深时古气候等方向的研究带来突破。
陆缘弧地壳中富角闪石镁铁质岩石是探索岛弧岩浆深部分异和演化的重要载体。选取腾冲地块昔马地区富角闪石镁铁质岩石系列，利用岩相学、全岩主微量和Sr-Nd同位素、锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素和微量元素特征，探讨其成因和演化过程。分析结果表明，昔马镁铁质岩石是早始新世(51.2～52.7 Ma)同源岩浆堆晶和分异的产物，辉长岩和角闪辉长岩是以堆晶矿物及少量粒间熔体固结的产物，其中，辉长岩以单斜辉石、斜长石和磁铁矿为主要堆晶矿物，角闪辉长岩以斜长石、单斜辉石、磷灰石和榍石为主要堆晶矿物，而闪长岩则是以演化熔体为主的固结产物，并且在堆晶分异过程中，批次岩浆补给导致堆晶矿物(如斜长石)的溶解-再沉淀。锆石形态学、矿物包裹体组合和微量元素特征表明，镁铁质岩浆中早期结晶的斜长石±斜方辉石有助于锆石在镁铁质岩浆中的结晶，且较大的锆石结晶温度范围指示了锆石长时间的结晶，其微量元素有规律的变化表明镁铁质岩浆中结晶的锆石能够有效记录岩浆的结晶和分异演化过程。
氧化还原状态不仅是评估星球宜居性的关键因素，也是地球内部圈层和表层环境之间物质循环和耦合演化的重要驱动力。铁(Fe)是类地行星中含量最高的变价元素，因此Fe价态(通常用Fe~(3+)/ΣFe或Fe~(3+)/Fe~(2+)表示)是反映体系氧逸度的关键参数。该文详细探讨了电子探针在测定地质样品Fe价态的理论基础及其应用方法，分析了与之相关的X射线的激发与吸收原理、自吸收效应以及配位场理论，阐释了Fe价态测定依赖的L线系谱线特征。在此基础上，对比了峰肩法与峰位漂移法的优缺点，展示了不同样品在电子轰击下的损伤情况。研究表明，电子探针直接测定Fe价态方法具有广泛的应用前景和明显的技术优势，但仍需根据不同样品的特点优化测试条件和流程，以提高测试的准确性和可靠性。该研究为进一步开发和推广Fe价态测定方法提供了理论支持和实践指导，具有重要的地球科学研究意义。
锆石广泛存在于固体地球的岩浆岩、变质岩和沉积岩中，因其具有耐高温及风化等稳定特性，从而可以记录岩石的结晶年龄、温度、氧逸度以及地球化学特征等信息，对岩石成因及深部过程研究具有重要意义。该研究对锆石在岩石成因研究中的进展做了分析发现，锆石含有大量放射性同位素及其稳定的衰变产物，其中~(238)U衰变为~(206)Pb,~(235)U衰变为~(207)Pb,~(232)Th衰变为~(208)Pb,因此U-Pb同位素衰变体系是示踪锆石寄主岩石结晶年龄的最优途径。锆石中，~(176)Lu可衰变为~(176)Hf,可以利用Lu-Hf放射性同位素体系很好地示踪锆石寄主岩石的岩浆源区。同时，锆石的O稳定同位素很好地记录了其源区O同位素特征，可用来示踪寄主岩石源区物质的壳幔属性特征。新开发的锆石Zr稳定同位素为揭示锆石寄主岩石的岩浆过程提供了新的视角(比如示踪酸性岩浆分异及岩浆演化的动力学过程)。利用锆石晶格中的微量元素建立的温度计和氧逸度计等可定量约束锆石记录的结晶温度和氧逸度等物理化学参数。依托于锆石的同位素体系、温度计和氧逸度计等各种方法，在岩石成因研究中发挥了重要科学价值，锆石是地学研究者广泛使用的科学研究载体，为解决地学及相关行星学问题将持续发挥作用。
黑色页岩沉积记录了宜居地球形成与演化的关键阶段，涵盖超大陆聚散、大规模气候波动、古海洋氧化还原条件变化以及生物辐射与灭绝等重大地质事件。黑色页岩的形成通常与海洋环境密切相关，不仅反映了地质历史时期海洋氧化还原状态与生命演化的相互作用，还记录了氮、磷、铁等关键生命元素在生物圈与非生物圈之间的循环与转化信息。该研究系统探究了黑色页岩的沉积特征及沉积模式，黑色页岩对关键生命元素、生物地球化学循环以及古海洋氧化还原状态的指示；同时，探讨了黑色页岩的风化作用对全球碳循环及环境污染等方面的影响；最后，梳理了当前黑色页岩在地球宜居性研究中存在的主要问题，并展望其未来的发展方向。
基于含气地层氦气体积分数测试数据，结合周缘岩浆岩的地球化学特征与年代学分析，系统研究岩浆活动与氦气空间分布的耦合关系，并针对氦气供给、运移通道、储集条件及成藏期次等关键因素，构建岩浆活动影响氦气富集的动力学模型，探讨晚侏罗世—早白垩世岩浆活动对氦气富集、运移及保存的控制作用，为鄂尔多斯盆地氦气资源勘探提供理论依据与创新思路。研究发现，盆地北部氦气富集显著，庆阳、宜川、鄂尔多斯及石西地区平均体积分数大于0.09%,呈现“沉积坳陷低值区→盆地边缘高值带”的环状分异规律。周缘岩浆活动集中于160～100 Ma(晚侏罗世—早白垩世),其时空分布与氦气高丰度区、成藏关键期高度匹配，指示幔源岩浆上涌可能通过热-流-力多场耦合作用促进氦气富集。研究认为，鄂尔多斯盆地氦气富集受控于晚中生代幔源岩浆活动的多尺度效应，表现为岩浆热事件对氦源活化、运移通道构建及圈闭形成的系统性调控。由此提出富氦气藏勘探应聚焦晚侏罗世—早白垩世岩体侵位中心，采用“由岩体核部向外围扩散”的靶区优选策略。
通过三轴岩石力学渗流耦合实验，探究了扩容力学参数及渗透率演化规律，建立了扩容诱导微裂缝形态判断准则，定义了有效扩容半径评价扩容增渗效果，并以南海西部油田注水井为例开展扩容数值模拟研究，揭示了岩石扩容弹塑性变形特性及微裂缝发育规律并评价其扩容增渗效果。研究表明，Athabasca油砂和渤海疏松砂岩的剪胀潜力最高，南海西部低渗砂岩的剪胀潜力最低，饱和样品的剪胀潜力高于非饱和样品，温度对剪胀潜力的影响不大。根据抗拉强度、黏聚力和内摩擦角三者的关系及地应力状态，可快速判断海上砂岩扩容微裂缝类型。张性扩容体积应变较小，但其增渗效果优于剪切扩容。提出了剪胀诱导水的有效渗透率模型、损伤渗透率模型，定义了基于超孔隙压力、孔隙度(或体应变)、渗透率增幅和微裂缝发育区的(有效)扩容半径，针对海上低渗油田注水井开展微裂缝形态快速预测和全尺寸井眼数值模拟精细化评价，发现扩容后产生张剪复合微裂缝，有效扩容半径达到12.83 m。研究结果可为海上油田注水扩容技术提供基础理论支撑和施工设计指导。
地下水是维系生态安全与可持续发展的关键资源，正面临水量波动与水质污染的双重挑战。基于行为过程的数值模型虽可刻画地下水渗流与污染物运移过程，但对参数精度依赖高、计算复杂，难以适应复杂异质环境下的动态模拟需求。人工智能(AI)技术在非线性建模、预测优化与高维特征提取方面展现出独特优势，为突破复杂系统建模瓶颈提供新手段。文章系统综述了AI在地下水模拟中的研究进展，涵盖水位预测、污染迁移模拟与修复优化等关键应用。结果表明，AI模型在动态预测、污染识别与修复方案优化等方面表现良好，混合模型方法在复杂变量交互建模中表现出较强鲁棒性，而深度学习框架在时空特征提取方面具有显著优势。然而，AI模型仍存在泛化能力弱、缺乏物理一致性等问题。未来，应重点聚焦以下几方面的研究：(1)构建多尺度数据融合与尺度迁移机制，增强模型稳定性与适应性；(2)提升同尺度模型的可迁移性与复用性，降低对目标场地数据的依赖；(3)推动从“大数据”向“有效数据”范式转变，强化小样本条件下的建模能力；(4)通过嵌入物理约束提升替代模型的可信性与物理一致性；(5)构建集成物联网与边缘计算的智能系统，实现地下水的高效感知、模拟与实时决策，助力地下水管理迈向智能化新时代。