导读： 监测人体各项生理指标可为疾病筛查、诊断及健康管理提供重要信息。人的体液（如血液、汗液等）中富含代谢物、电解质等化学成分，是健康监测的有效来源。血液检测作为临床生化分析的金标准，具有准确性高的优势，但有创的检测方式却极大降低了用户的依从性，影响了长期监测的可行性。近年来，随着柔性电子技术的快速发展，基于电化学检测原理的柔性生化指标监测平台成为研究热点，实现了对汗液、唾液、泪液等体液中相关指标的检测，但这些分泌的体液和血液成分不同，并且检测滞后、表皮污染等问题限制了其实际应用。因此，开发可直接检测体液中健康相关生物标志物的微创传感新平台成为亟待解决的问题。 针对以上问题，西安交通大学生命学院仿生工程与生物力学研究所研究人员开发了一种由水凝胶微针贴片制备的智能纹身，用于多种健康相关生化指标的同时监测。该智能纹身的制备模拟纹身的形成过程，使用可溶性微针贴片作为“纹身枪”，将作为“纹身墨水”的显色试剂释放至皮下进行检测。该智能纹身的工作原理为，微针刺入皮肤后针尖溶解，释放针尖内的检测试剂至真皮层，其与目标物发生显色反应，由于显色试剂与间质液中不同浓度的目标物反应后显现的颜色各异，因此根据肉眼读取的智能纹身颜色变化即可对目标物浓度进行定性评估，也可用手机摄像头捕捉色调变化实现半定量分析。通过进一步将微针贴片分隔成多个装载不同检测试剂的独立区域，团队还在动物体内同时检测了四种典型的慢性病相关的生物标志物（pH值、葡萄糖、尿酸和体温）。为进一步验证智能纹身在长期健康监测中的应用潜力，研究人员使用智能纹身监测了pH值和温度。实验结果表明，该智能纹身可监测至少4天的pH和温度变化。此外，动物实验表明，使用该智能纹身传感器并未产生明显皮肤毒性（如皮疹、发红、水泡或丘疹、生裂和皮肤变厚），证明其良好的生物相容性（图1）。该研究中提出的智能纹身可实现对多种目标物的原位监测，证明了其应用于健康管理的可行性。图1.智能纹身在健康管理中的应用 （A）用于智能纹身的水凝胶微针贴片的制备过程 （B）微针贴片的形貌和尺寸表征 （C）微针贴片制备的智能纹身 （D）用于监测健康相关指标的智能纹身墨水 （E）智能纹身同时监测多种健康相关指标 以上研究成果以《基于微针贴片的多生理指标监测纹身》（A Colorimetric Dermal Tattoo Biosensor Fabricated by Microneedle Patch for Multiplexed Detection of Health-related Biomarkers）为题发表于国际高影响力期刊《先进科学》(Advanced Science)。论文的第一作者为西安交通大学生命科学与技术学院博士生何榕晏和特聘研究员刘灏，通讯作者为李菲教授和徐峰教授。参与该研究的还有硕士生方天舒，博士生牛艳、张慧卿，韩斐博士和高彬博士。该研究得到了国家重点研发计划、陕西省自然科学基金、高层次留学人才回国资助计划、中国博士后科学基金等的共同资助。 该研究成果是生命学院仿生工程与生物力学研究所继成功开发新型传感结构、新型软材料、新型柔性器件之后，在软物质、智能柔性传感领域取得的又一重要进展。 论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202103030 仿生工程与生物力学研究所主页：http://bebc.xjtu.edu.cn

关键词：纹身,智能,监测,检测,健康,指标,贴片,微针,相关,制备

导读： 近期，Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上刊发了中科院海洋所深海中心孙卫东研究团队关于Manus Basin火山玻璃钙同位素的最新研究成果，对理解岩浆演化过程中的钙同位素分馏行为，应用钙同位素示踪高温地质过程具有重要意义。 钙同位素是示踪再循环物质的重要参考指标之一。在利用钙同位素示踪岩浆岩源区特征时，需要首先明确岩浆演化过程中是否会发生钙同位素分馏，但是目前关于这方面的研究并不系统。孙卫东研究团队选取了采自Manus Basin的火山玻璃，其岩性从玄武质安山岩变化至流纹岩，主微量元素及Sr-Nd同位素数据显示它们源自同一岩浆演化序列，是研究岩浆演化过程中钙同位素分馏行为的理想样品。 Manus Basin火山玻璃岩性从玄武质安山岩变化至流纹岩结果显示，中基性火山岩的Ca同位素组成（用δ44/40Ca表示）比较均一（0.81 ± 0.04‰至0.82 ± 0.01‰），与目前已经报道的大洋中脊玄武岩（0.84 ± 0.10‰）以及弧后盆地玄武岩（0.80 ± 0.08‰）的Ca同位素组成相似，且不与SiO2、MgO含量存在相关性，说明中基性岩浆演化阶段几乎不发生Ca同位素分馏；随着岩浆演化的进行，酸性火山岩的δ44/40Ca从0.85 ± 0.01‰逐渐升高至1.05 ± 0.04‰，并且与SiO2、MgO含量以及Eu/Eu*存在相关性，说明Ca同位素在酸性岩浆演化阶段发生了分馏。利用rhyolite-MELTS模拟计算显示，酸性岩浆演化过程中发生的Ca同位素分馏主要与该阶段斜长石的分离结晶密切相关。该研究直接论证了Ca同位素在不同岩浆演化阶段的分馏行为，并明确提出中基性岩浆岩可以用来代表其母岩浆的Ca同位素组成。 火山玻璃的δ44/40Ca与SiO2、MgO含量关系图上述研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导专项、国家重点研发专项等项目联合资助。论文第一作者为深海中心祝红丽副研究员，通讯作者为中科院海洋所李聪颖副研究员和成都理工大学张兆峰教授。 论文信息： Hongli Zhu, Renqiang Liao, He Liu, Long Du, He Li, Congying Li*, Zhaofeng Zhang*, Weidong Sun, 2021. Calcium isotopic fractionation during magma differentiation: Constraints from volcanic glasses from the eastern Manus Basin. Geochimica et Cosmochimica Acta 305, 228-242.

关键词：同位素,Ca,岩浆,分馏,演化,火山,Manus,演化过程,阶段,玻璃

导读： 随着全球变暖，极端气候或天气事件（如极端热浪、极端干旱、热带气旋以及强厄尔尼诺和拉尼娜事件）发生的趋势和频率变化愈加受到关注。然而，由于器测数据的时间跨度较短，较难阐释极端气候或天气事件的特征和长期趋势。古气候记录是现代器测数据的延伸，有助于更好地理解气候变化的复杂性与气候变化的原因。然而，常用的古气候载体的时间分辨率较低，难以探究季节时间尺度以下的气候变化。砗磲壳体连续的日生长纹层能够提供日分辨率年代学框架。LA-ICPMS和NanoSIMS等超高分辨率的测试工具能够从砗磲壳体中获得天分辨率甚至小时分辨率的地球化学指标，这些超高分辨率的生物地球化学记录，有潜力记录过去的极端天气事件，如寒潮、热带气旋以及光照的日变化和季节内振荡等。目前，相关研究采用地球化学方法，对于砗磲日生长速率（DGR）与气候/环境变化之间的相关性缺乏系统研究，因而砗磲天生长速率在古气候重建中的潜力尚不清楚。近日，中国科学院地球环境研究所研究员晏宏团队利用激光共聚焦显微镜（LSCM）获得了南海南部现代砗磲（MD3）壳体的天生长速率（DGR）记录，并建立了一个23.7年精确的天分辨率年代学框架。研究表明，在季节尺度上，DGR与海表面温度呈显著正相关。3月至8月是砗磲MD3的主要生长季节，此时阳光充足，海温温暖。而9月至12月降水增加以及12月至次年3月海表面温度（SST）减小阻碍了秋冬季节砗磲的生长。在年际尺度上，砗磲DGR的变化具有显著的2-3年和4-5年的周期特征，这可能分表代表了TBO（Tropospheric Biennial Oscillation ）和ENSO（El Nino-Southern Oscillation）活动的影响。因此，砗磲的天生长纹层可用于建立超高分辨率的年代学记录，其多尺度特征有可能记录天-年际时间尺度的气候变化。相关研究成果发表在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院“西部之光”人才培养计划的支持。论文链接图1.砗磲日生长速率与气候变量的季节性关系图2.月分辨率砗磲生长速率与气候变量的小波分析结果图3.砗磲生长速率与气候变量的对比，粉色（蓝色）代表厄尔尼诺（拉尼娜）事件

关键词：砗磲,生长,速率,分辨率,记录,气候,季节,变化,气候变化,DGR

导读： 近日，修发贤课题组与董绍明团队合作在二维材料体系中实现超导-磁性异质结构。11月12日，相关研究成果以《范德瓦尔斯铁磁约瑟夫森结》（“Van der Waals ferromagnetic Josephson junctions”）为题在线发表于期刊《自然·通讯》[Nature Communications 12, 6580 (2021)]。论文的通讯作者为中国科学院上海硅酸盐研究所董绍明院士和复旦大学物理学系修发贤教授，第一作者为博士生艾临风，共同第一作者为杨金山研究员和张恩泽博士。超导-铁磁界面特性的研究长期受到凝聚态材料领域的关注，因序参量相抗衡，在其构成的异质结中可观察到如自旋三重态配对、拓扑超导态等非常规特性。当两个超导体通过磁性材料结合形成约瑟夫森结时，传输库珀对的自旋取向会受到磁交换作用的调制，同时引起超导基态相位的改变。基于此原理制备得到受磁场调控的转换器（switcher）或相位可调的约瑟夫森结构等，可作为新型无耗散器件应用于超导量子计算。二维层状材料以其易解离的特征和厚度依赖的结构特性，为研究基于范德瓦尔斯作用的界面效应，以及更易制备出低散射、低缺陷的器件提供了极佳的实验平台。1. （a）范德瓦尔斯铁磁约瑟夫森结中的夫琅禾费图纹与0-π约瑟夫森结迹象（b）铬锗碲-超导量子干涉器件中的非平凡基态相位为研究超导-铁磁界面在该体系中的特性，研究团队通过二维转移堆垛技术制备了由超导体二硒化铌（NbSe2）和本征磁性材料铬锗碲（Cr2Ge2Te6）组成的铁磁约瑟夫森结，并用六方氮化硼（hBN）做覆盖封装来防止样品氧化，大大提高材料的稳定性。通过输运测量，成功观测到超导电流随磁场振荡的夫琅禾费图纹（Fraunhofer pattern）和反映结区谐振腔高阶电磁模式的菲斯克台阶（Fiske step），证明了器件结区有很好的界面特性。同时，通过改变扫场方向，研究团队观察到其超导电流发生与中间层磁化曲线方向一致的偏移，由此测得的铁磁回滞也依赖于隧穿层的磁化过程。 更有趣的是，这一现象仅在器件处于超导态时存在，在正常态时消失，表现为超导-铁磁效应共同作用的结果。除研究磁交换作用对超导隧穿电流的调制外，约瑟夫森结的基态相位如何受磁性层影响也是在量子计算应用中被广泛关注的问题。在部分中间层更厚的器件中，研究团队观察到超导电流反常的磁场依赖关系，即夫琅禾费图纹从经典的零场临界电流极大变为极小，表明在结区内同时存在基态相位为0和π的区域，导致反号的超导电流相互抵消。这可能是隧穿层中磁化方向各异的多畴结构导致的。更进一步地，研究团队通过制备基于铬锗碲的混合超导量子干涉器件，观察到它具有处在0和π之间的非平凡基态相位，并在温度依赖关系中显示出0-π转变的迹象，由此证明了在该约瑟夫森结中存在磁交换作用导致的π相位耦合。研究团队实现了范德瓦尔斯材料中高质量的磁性约瑟夫森结器件，对于深入理解超导-铁磁界面的近邻效应、自旋态等有重要意义；受磁性隧穿层调制的超导电流变化，有助于精确地表征二维磁性绝缘体（如三碘化铬CrI3、三氯化铬CrCl3等）的特性；同时，具有层状结构和基态相位可调的铁磁约瑟夫森结，也为未来制备无耗散的自旋激发或任意相位的超导量子元件提供了实验基础。该项工作也与山西大学韩拯课题组和上海科技大学寇煦丰课题组进行了合作。该工作获得基金委面上和重点项目、复旦大学物理学系、应用表面物理国家重点实验室、国家重点研发计划和上海市科学技术委员会重大项目的大力支持与资助。

关键词：超导,约瑟夫森,相位,铁磁,器件,电流,基态,特性,结构,作用

导读： 我们从哪里来，又要到哪里去？一直是人类学研究关心的终极命题。过去几十年的研究表明，仅仅通过单一学科的研究还不足以全面阐明人类及其文化的演化史。史前人类说何种语言，这些语言又如何一步一步传播、扩散？各类语言在扩散的过程中是否发生过人群的基因交流和不同文化的演替？语言扩散、人群迁徙和文化传播三者有怎样的关系？语言学、考古学和古DNA被认为是研究古代人群迁徙和文化交流的“三驾马车”。2021年11月11日，《自然》（Nature）杂志在线发表了题为“Triangulation supports agricultural spread of the Transeurasianlanguages”的封面文章，研究通过对语言学、考古学以及古DNA的研究成果进行深度交叉融合，提出泛欧亚语系（旧称阿尔泰语系）的发源地在中国北方地区，其扩散源于中国北方起源的粟黍农业的传播以及粟黍农人的迁徙。德国马普所-人类历史研究所Martine Robbeets为本文第一作者，北京大学考古文博学院宁超研究员为本文主要通讯作者。这是一项真正意义上的跨学科交叉研究。文章以泛欧亚语系（日语、韩语、通古斯语、蒙古语、突厥语）人群的起源、迁徙为对象，通过语言学、考古学以及古DNA三方面独立证据对泛欧亚语系人群的史前历史进行全面的重建。文章发布了迄今为止泛欧亚语系最全面的农牧业相关的基本语言词汇，东北亚地区255个新石器和青铜时期遗址特征的、定量化的考古学数据库以及首次发表的来自韩国和琉球群岛的早期农业人群的古DNA基因组数据。语言学方面，文章收集了98种泛欧亚语言254个基本词汇概念的3193个同源集，并应用贝叶斯方法对泛欧亚语系各语支进行系统发育和定年分析，表明原始泛欧亚语系的起源时间为距今9100年，其分支语系-原始阿尔泰语（突厥语、蒙古语和通古斯语族的共同祖先）分化时间为距今6800年，蒙古-通古斯语的分化时间为距今4500年，日-韩语的分化时间为距今5450年。通过贝叶斯系统地理学统计对经典语言学方法，如词汇统计、多元化热点与文化重构等分析方法进行补充分析，推翻了原有关于泛欧亚语系起源于阿尔泰山，或黄河流域，或大兴安岭，或黑龙江流域的论断，将泛欧亚语系可能的起源中心追溯到了中国北方辽河流域新石器早期的农业人群中。图1. a 泛欧亚语系98种语言的现今地理分布。b语言学分析重建的泛欧亚语系各语言支系在新石器（红色）和青铜时代（绿色）的地理分布。考古学方面，文章对东北亚地区所有已经发表的考古学数据进行重新整合，建立了东北亚地区新石器至青铜时期255个考古遗址包含172个考古学特征的定量化数据集以及157个植物遗存碳十四直接测年的数据。同样基于贝叶斯分析，发现西辽河地区新石器时期不同文化能够很好的聚类，并且以西辽河为中心产生了以粟黍种植有关的两个分支：一支指向韩国的篦纹陶器文化（Chulmun culture），另外一支覆盖了包括黑龙江流域、远东以及辽东在内的广泛区域，进一步确认了此前植物考古学的发现。不仅如此，分析也发现了韩国的无纹陶器文化（Mumun culture）以及日本弥生文化（Yayoi culture）与西辽河地区青铜时代文化在考古学定量化分析中的相似性，反映了距今4000年以来，辽东-山东地区的农业（agricultural package）是如何以稻米和小麦为补充的。这些作物在青铜时代早期（公元前3300—2800年）传到朝鲜半岛，并在距今3000年左右传到日本。图2. a 东北亚255个新石器（红色）和青铜时代（绿色）遗址的地理分布。b 应用贝叶斯法对本研究的考古学定量数据库进行文化聚类以及粟黍、稻作农业的时空扩散模式。遗传学方面，研究首次报道了19例来自于韩国，日本九州以及琉球群岛的古DNA数据，并与东亚地区迄今已发表的所有古人类基因组数据进行整合分析。所有泛欧亚语系区域内的关键的古人类基因组数据都包含东北亚的四个代表性的遗传成分，如黑龙江流域、西辽河、黄河以及日本的绳纹文化人群，黑龙江流域遗传成分代表了除绳文人之外的所有人群根部祖先成分来源。通过对朝鲜半岛古人类基因组数据进行分析，研究发现朝鲜半岛新石器时代早期人群在遗传上含有绝对比例的来自中国北方农业人群的遗传成分，并且在距今6000年前后，朝鲜半岛就与日本绳文人发生过不同比例的基因交流，又在随后的历史过程中，绳文人的祖先成分再次被中国北方农业人群所替代。通过分析日本九州的弥生时代农业人群的基因组，表明日本群岛绳纹文化向弥生文化的转变过程中不仅包含文化和农业技术的变革，同时也受到最终来自于中国北方农业人群的遗传输出。早前研究一直认为现代人经由台湾岛抵达琉球群岛南部，通过对宫古岛Nagabaka遗址人群进行基因组研究表明，琉球群岛南部史前居民可能起源于宫古北部的绳纹文化，而不是之前一直认为的起源于台湾或菲律宾。图3. a 通过主成分分析方法对本研究中代表性的古代以及现代人群进行遗传聚类。b 考古学、语言学以及古DNA研究交叉研究的结果。通过语言学、考古学和遗传学三方面证据的融合交叉，从不同的视角对古代人类的史前生活状态进行追溯，可以更加全面还原历史上操不同种语言人群的迁徙、融合历史、生业模式以及文化内涵等。不同学科之间的深度交叉融合必将在还原人类历史等诸多方面大有作为。

关键词：人群,文化,语系,考古学,欧亚,语言,语言学,新石器,距今,日本

导读： 近日，我院水产种质资源与遗传育种实验室尹绍武、徐杰杰、王涛、程景颢、毕宜慧、张鑫宇和李杰发明的“一种用于区分“中洋1号”和普通暗纹东方魨的SNP分子标记及其应用”获得国家发明专利授权，专利号：ZL 202010036782.X。 暗纹东方鲀俗称河鲀，其肉质鲜嫩腴美，营养价值高，是一种具有较高经济、营养和养殖价值的水产养殖鱼类。该鱼具有洄游习性，当温度下降到18℃左右时在长江中下游无法正常生存，需下海在温暖洋流中越冬。在暗纹东方鲀规模化繁育生产过程中，冬季的水温远低于其最佳生长温度，这导致了暗纹东方鲀大量死亡并造成巨大的经济损失。因此，我们团队采用群体选育技术合作培育出了具有较强耐低温特性且可稳定遗传的暗纹东方鲀新品种“中洋1号” (GS-01-003-2018)。但是目前还没有一种有效的区分暗纹东方鲀新品种“中洋1号”群体和普通暗纹东方鲀群体的方法，市场上的暗纹东方鲀新品种“中洋1号”真伪难辨，这在一定程度上限制了暗纹东方鲀新品种“中洋1号”的推广和应用。 针对上述技术问题，本发明提供了一种用于区分“中洋1号”和普通暗纹东方鲀的SNP分子标记及其应用，创新性地在暗纹东方鲀冷诱导RNA结合蛋白 (CIRP)上开发出了1个能够区分“中洋1号”和普通暗纹东方鲀的SNP位点，可以用于鉴别市场上暗纹东方鲀新品种“ 中洋1号”，对暗纹东方鲀新品种“中洋1号”的推广和其产业发展具有重要作用。

关键词：暗纹,东方,中洋,新品种,区分,SNP,用于,群体,分子,养殖

导读： 动物可以通过听觉来敏锐的感受周围其他个体和环境的声音。听觉的产生有赖于耳蜗的精巧结构和功能，以及耳蜗中阶的内淋巴液的稳态。中阶内淋巴液为耳蜗提供能量物质的维持和代谢物质的转运，而耳蜗中阶内淋巴液的稳态失调是导致耳聋的最主要的因素。耳蜗中阶的内淋巴液是由血管纹组织所分泌并维持其成分，例如150毫摩的钾离子浓度和80毫伏的蜗内电位，因此血管纹的发生、发育和功能维持的研究有助于开发预防和治疗耳聋的方案。2021年10月5日，美国科学院院刊（PNAS）在线发表了清华-IDG/麦戈文脑科学研究院、清华大学生命学院熊巍课题组标题为“An L1 retrotransposon insertion induced deafness mouse model for studying the development and function of the cochlear stria vascularis”的研究论文，详细阐述了一株由逆转座子L1导致血管纹发育障碍的耳聋小鼠模型。 在本研究中，作者首先从ENU化学诱变小鼠种群里得到一株耳聋小鼠品系299，通过听觉电生理发现该小鼠品系的听性脑干电位和畸变产物耳声发射均完全丧失，而毛细胞电生理发现其机械转导功能维持正常。通过形态学观察发现该小鼠特异性的丧失了血管纹组织，进一步的在体电生理证明了耳蜗内淋巴液的蜗内电位和高钾浓度都消失了。 作者进一步鉴定了299小鼠的致病突变，通过二代测序并未发现相关突变，进一步的三代测序发现其致聋突变来自于一个大约7kb的逆转座子L1在第11号染色体上的插入。通过在299小鼠的第11号染色体上敲除该L1插入，从而挽救了299小鼠的耳聋表形，从而可以确定299小鼠的耳聋的确是由其11号染色体的L1插入导致。 基于该299小鼠，作者系统研究了耳蜗从胚胎期到听觉形成期的耳蜗结构和发育过程，以及血管纹的缺失对于毛细胞毛束形态和功能的影响。通过和野生型对照小鼠的耳蜗组织的转录组分析，作者进一步报道了和血管纹组织发育和功能相关的诸多基因，为后续的血管纹相关的研究奠定的基础。 综上所述，作者鉴定了一株耳聋小鼠品系299的致病突变和致病机理，利用一系列技术和方法，包括听觉电生理、毛细胞电生理、组织学、在体蜗内电位记录、小鼠遗传学和转录组测序分析等，鉴定了L1是229小鼠的致病突变，血管纹组织发育障碍是299小鼠的致病机制。该研究首次报道了一株逆转座子在非编码基因区导致耳聋的小鼠，揭示了血管纹发育的过程，提示了可能的血管纹发育和功能相关新基因，为研究L1基因调控功能和血管纹发育和功能提供了新的动物模型。 清华大学IDG/麦戈文脑科学研究院-生命学院熊巍研究员为本文的通讯作者，生命学院博士生宋晨萌和李杰为本文的共同第一作者。清华大学生命学院博士生刘双、侯函青、朱彤、陈姣凤、刘恋，清华大学医学院贾怡昌教授均为本研究做出了重要贡献。 原文链接：https://www.pnas.org/content/118/40/e2107933118

关键词：小鼠,血管,耳蜗,耳聋,发育,功能,L1,作者,听觉,生理

导读： 日前，由珠江水产研究所水产生物技术室樊佳佳、马冬梅、朱华平等发明的“鉴别尖塘鳢鱼种的SNPs及基于SNPs的AS-PCR引物组及其检测方法及应用”获得国家发明专利授权，专利号：ZL202011292975.8。 目前国内养殖的尖塘鳢主要有云斑尖塘鳢和线纹尖塘鳢及其杂交种，这三种鱼体型相似，杂交鱼体色介于亲本之间，仅从外形很难确定其种质来源。本发明基于获得的种间特异性SNPs位点，将其转化成AS-PCR标记，利用AS-PCR可以100%鉴别三种尖塘鳢，本发明设计得到的AS-PCR引物组灵敏度高，检测方法操作简便、耗时短、成本低，具有极高的应用价值。

关键词：AS,PCR,SNPs,水产,引物,本发明,检测,方法,鉴别,种质

导读： 流纹质火山作用往往伴随着剧烈的火山爆发，可以产生严重的社会灾害。流纹质岩浆通常来源于上地壳岩浆储库，该储库中主要包含早期结晶的矿物晶体和矿物粒间的高硅流纹质熔体（合称为晶粥体）；将高硅熔体从岩浆储库中抽离出来是流纹岩火山喷发前的主要深部过程（Bachmann and Bergantz, 2004; Hildreth, 2004）。抽离的流纹质岩浆经火山通道喷出地表形成火山岩，包含堆晶的残余相经冷却则形成侵入岩，两者组成上具有互补关系（Bachl et al., 2001）。目前，对流纹质岩浆成因模型争论的焦点主要集中在对岩浆积聚、上地壳驻留和随后熔体抽离时间尺度的理解（Schaen et al., 2021）。以前主要通过火山喷发产物来开展该方面研究，这不利于对火山作用（火山岩）和侵入作用（侵入岩）成因联系的理解，并限制了完整统一模式的建立。 隆升剥露的浅成相侵入体可能保存了地壳内高硅熔体分离过程的深部记录，对该类侵入体的深入研究，有助于从次火山岩角度理解流纹岩的形成过程，并有利于比较岩浆储库中长期熔体积聚和短期熔体抽离之间的时间尺度。位于智利科迪勒拉山系晚中新世（7.2～6.2 Ma）的Risco Bayo-Huemul (RBH) 深成杂岩保存了镁铁质岩浆到流纹岩及其互补的堆晶岩的完整岩石分异序列，是研究该类问题的理想对象。美国威斯康星大学麦迪逊分校Allen J. Schaen教授及其合作者首先利用全岩成分质量平衡计算，提出Huemul岩体内部的岩性差异与熔体抽离作用下的残余晶体浓度有关，Huemul碱性花岗岩是从晶粥体中抽离的高度演化的流纹质熔体的结晶产物，而富Zr、Ba且无Eu异常的石英二长岩代表了分异作用的互补残余堆晶（Schaen et al., 2017）。进一步工作中，他们通过精细显微结构和原位矿物成分分析来验证了硅质堆积假说,并指出挥发分和熔体能够穿过下伏的晶粥体发生运移 （Schaen et al., 2018）。然后，这一研究团队利用磁化率的各向异性以及早期长石的优势取向，发现水平地壳构造缩短与流纹岩抽离同时代，提出构造作用抽离的熔体形成了高结晶度的晶粥体，而气体驱动的压滤作用是流纹岩在万年尺度上形成的主要机制 （Garibaldi et al., 2018）。这些研究对RBH深成岩体不同岩相的显微结构、化学成分、形成机制和动力学过程进行了讨论，但是这些开创性的研究始终缺少对深成岩体系内熔体抽离时间尺度的限定。 在上述工作基础上，Schaen团队再次对RBH深成杂岩开展研究，包括详细的岩石学、矿物学和地球化学分析，系统地提出了高硅流纹质熔体抽离模型，并用U-Pb年代学（结合年龄和成分分析）和40Ar/39Ar热年代学检验了其时间和热可行性。新的研究表明，较老的Risco Bayo岩体是脉冲式侵位的基性-中性岩浆的混合，这些岩浆批次对上地壳进行了热启动，从而促进了随后Huemul岩体中高硅质熔体抽离（Schaen et al., 2021）。相关研究成果发表在Science Advance上。 CA-ID-TIMS测试分析发现，Risco Bayo岩体锆石结晶跨度约为24万年，介于7.193 ± 0.014 ～ 6.956 ± 0.053 Ma。Huemul岩体从石英二长岩到高硅花岗岩，跨度约19万年，介于6.384 ± 0.022 Ma ～ 6.199 ± 0.022 Ma。微量元素分析显示：随着锆石年龄的降低，微量元素Y浓度，包括除Eu外的所有稀土元素（REE），在Risco Bayo样品中降低，在Huemul样品中增加（图1A）。这些锆石的Y变化趋势，连同Yb/Dy（图1B）的狭窄范围，反映了Huemul岩体中存在类似的分离结晶趋势，这表明熔体是从共同的母岩浆演化而来的。RBH岩石和矿物中的Eu/Eu*趋势（图1C和D）是长石分离和堆晶的判断依据。作者利用锆石的微量元素以及锆石-熔体分配系数重新估算了与锆石相平衡的熔体元素组成，将其与Huemul的全岩分离结晶模型（Schaen et al., 2017, 图1D中的紫色带）相比较。高硅花岗岩与这些不同岩相锆石之间的成分差距（图1D）清楚地表明其存在一个短暂的过程，如流纹质熔体抽离。进一步的研究中，作者们根据微量元素分析分离了这些特殊的高硅花岗岩锆石，并对这个测量到的U-Pb年龄群体进行了统计自举（随机抽样和替换）。然后将该方法的最小和最大自举年龄之差作为模拟的平均锆石结晶持续时间，平均持续时间为13.2万年。高硅花岗岩区域的体积在34 km3到112 km3之间（假设厚度1.2～4 km），据此估算的熔融通量为0.00017 ～ 0.0015 km3/yr。 图1 锆石的U-Pb、CA-ID-TIMS-TEA分析结果。(A)Y；(B)Yb/Dy；(C)平衡熔体的Eu/Eu*；(D)虚线框内随时间推移的Huemul岩体平衡熔体Eu/Eu*组成的详细视图。紫色带代表全岩分离结晶模型中熔体的Eu/Eu*范围。绿色线条代表Risco Bayo斑状闪长岩样品的锆石U-Pb年龄范围结合上述讨论，Schaen团队提出了一个多相/多尺度的岩体侵位模型来模拟Huemul岩浆储集层演化和熔体抽离（图2），并将该方法扩展到三维，以解释不同岩体的空间分布（图3）。用一个40 km×40 km×60 km（水平方向为40 km）的区域来包含区域热演化，其中熔体抽离速率是使用局部熔体性质、熔体分数和熔体与晶体之间的阻力关系来计算的（图3）。岩石/热年代学和数值模拟共同对熔体抽离施加了时间和热量上的约束，结果显示大约50 km3的流纹岩是从上地壳晶粥体中抽离出来的，在130万年（图2）内形成了Huemul岩体，深度可达3.5 km，平均岩浆冷却速率约为600 °C/Ma。　　图2 根据岩体侵位的数值模拟得出的熔体体积和时间尺度。(A)岩体侵位的有限元数值模拟。圆形表示给定模拟的全部可抽离熔体，而正方形仅表示同一模拟的锆石饱和的可抽离熔体（由相同的颜色表示）。灰色水平线条是锆石年龄分布情况（正方形为平均值，误差为1σ SD）；(B)使用图1D中分离的高硅花岗岩锆石，比较数值模拟产生的锆石结晶持续时间（绿色）和由测量的TIMS数据的自举群体产生的平均结晶持续时间（粉红色）。绿色分布来自(A)中的48 km3熔体模拟图3 与地质、锆石年代学和数值模拟有关的Huemul岩体熔体分离观测汇编。(A)对RBH岩体侵入过程（侵入位置显示为蓝色透明表面）进行宏观模拟，叠加数字高程模型指示相对位置；(B)Huemul岩体的地质剖面；(C)图1D中分离的、与(B)中的截面B-B‘近似的熔体抽离所得的锆石化学分类的示意图；(D)利用从岩浆储集层模拟中提取的信息，相对速度是通过阻力和浮力来计算的；(E)锆石饱和模型（Schaen et al., 2017）。锆石饱和实验与流纹岩-熔体模型相结合，计算出锆石饱和所需的Zr浓度（黑线）。并利用流纹岩-熔体模型的主量元素含量计算了M参数（蓝线）、Zr熔体曲线（绿线）间隙熔体抽离是从上地壳岩浆储集层中产生多种类型流纹岩的一种重要方式。这项研究发现，这一过程不仅可以形成相应深成岩，还可以在短暂的时间尺度上发生，同时仍然保持典型的缓慢的长期侵位速率。这证实了熔体抽离是一种可行的上地壳分异过程，可以同时产生流纹岩和高硅花岗岩。浅层的深成岩体系在未来的火山领域研究中有着重要的作用。 　　 【致谢：感谢长安大学陈璟元和岩石圈室刘小驰副研究员的宝贵修改建议。】 主要参考文献Bachl C A, Miller C F, Miller J S, et al. Construction of a pluton: Evidence from an exposed cross section of the Searchlight pluton, Eldorado Mountains, Nevada[J]. Geological Society of America Bulletin, 2001, 113(9): 1213-1228. Bachmann O, Bergantz G W. On the origin of crystal-poor rhyolites: extracted from batholithic crystal mushes[J]. Journal of Petrology, 2004, 45(8): 1565-1582. Garibaldi N, Tikoff B, Schaen A J, et al. Interpreting granitic fabrics in terms of rhyolitic melt segregation, accumulation, and escape via tectonic filter pressing in the Huemul pluton, Chile[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2018, 123(10): 8548-8567. Hildreth W. Volcanological perspectives on Long Valley, Mammoth Mountain, and Mono Craters: several contiguous but discrete systems[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2004, 136(3-4): 169-198. Schaen A J, Cottle J M, Singer B S, et al. Complementary crystal accumulation and rhyolite melt segregation in a late Miocene Andean pluton[J]. Geology, 2017, 45(9): 835-838. Schaen A J, Singer B S, Cottle J M, et al. Textural and mineralogical record of low-pressure melt extraction and silicic cumulate formation in the late Miocene Risco Bayo–Huemul plutonic complex, southern Andes[J]. Journal of Petrology, 2018, 59(10): 1991-2016. Schaen A J, Schoene B, Dufek J, et al. Transient rhyolite melt extraction to produce a shallow granitic pluton[J]. Science Advances, 2021, 7(21): eabf0604. (原文链接) 　　 （撰稿：陈厚彬，纪伟强/岩石圈室）

关键词：熔体,抽离,锆石,岩体,Huemul,岩浆,al,Schaen,模拟,Eu

导读： 近日，学院张硕新教授团队在植物生理生态领域top期刊《Plant Physiology》发表题为“Cavitation fatigue in conifers: a study on eight European species”的研究论文。博士后冯枫为该论文的第一作者，张硕新教授为该论文的通讯作者。如何应对全球气候变暖对于树木的生长和生存至关重要。根据内聚力-张力理论，植物体内水分在负压状态下通过木质部导管向上运输，运输的水分处于亚稳态。当外界环境温度上升，干旱加剧，致使植物体内负压超过一定阈值时，木质部会出现栓塞现象，即气泡从气体填充的导管吸出，通过导管间的纹孔膜进入原本充水的导管，并逐渐扩张直至充满整个导管，形成栓塞，从而阻碍导管之间连续的水分运输。植物体可通过产生新的木质部导管及修复栓塞的导管来恢复原有的导水效率。但修复的导管是否还具有原有的抗栓塞能力，尤其是在针叶树种上，研究较少。该研究选取8个针叶树种，将其分别诱导产生50%和100%的导水率损失后，修复栓塞的木质部，然后再诱导产生100%的导水率损失，观察栓塞-复水前后各个树种抗栓塞能力的变化。研究结果显示，经50%栓塞-复水后，所有树种的抗栓塞能力没有发生变化，而经100%栓塞-复水后，4个树种的抗栓塞能力减弱。数据表明，针叶树种抗栓塞能力的变化具有物种特异性，与其木质部纹孔结构相关，也取决于栓塞诱导的强度。另外，相比双子叶植物，针叶树种能够更好地维持其抗栓塞能力。文章链接：https://academic.oup.com/plphys/article/186/3/1580/6255762

关键词：栓塞,导管,木质部,针叶树,修复,诱导