地科院自2020年开始招收地理科学专业本科生以来，持续深化本科教育教学综合改革和地理科学人才培养方案升级更新，注重学生创新精神和实践能力的培养，鼓励学生在学业导师的指导下聚焦科学前沿问题、面向国家行业需求进行科研探索，并在2024年设立了拔尖人才创新实验班，着力强化具有天大特色的地球系统地理学基础拔尖创新人才培养。2024年，有三位本科生以第一作者发表中文核心期刊文章。
一、同位素地球化学在青铜句鑃研究中的应用
科技考古是近年来迅速发展的一门新兴交叉研究学科。本研究对2005年山东潍坊出土青铜句鑃进行了系统的年代学、矿物学、元素和同位素地球化学的测试分析，旨在厘清青铜句鑃的铸造时期、成分以及铅和铜矿料的可能来源。青铜句鑃表面附着的贝类和螺类等生物外壳的14C年代结果表明，青铜句鑃的铸造时期在BC 600 ~ BC 400年前后，处于春秋中晚期，埋藏时间不晚于春秋晚期。青铜句鑃与商周青铜器和现代铅锌矿床的铅同位素比值的对比分析结果显示，潍坊青铜句鑃的铅矿料介于普通铅与商代异常铅之间，且属于高放射性成因铅，推测其可能代表两种矿料的混合或者同一断裂带上未被发现的单一铅矿床来源。亲铜微量元素的多元统计分析结果进一步表明，青铜句鑃的铜矿料来源应为山西中条山铜矿或安徽铜陵古铜矿。本研究结果为海岱地区古代青铜文物的历史和文化背景提供了重要科学支撑。
研究流程示意图
研究获得天津大学首批本科生自主科研创新项目资助，相关研究成果发表在核心期刊《地球与环境》，第一作者为地科院2021级本科生袁润苗，指导教师（通讯作者）为徐胜教授。
二、基于机器学习方法探究典型喀斯特流域水体氮素最佳监测频率
流域氮动态是影响水生生态系统稳定的关键，准确获取水体硝酸盐（NO3– -N）动态变化及其最佳监测频率对于流域水环境管理具有重要意义。本研究以典型喀斯特流域贵州普定后寨河流域上游与下游地下水出漏点位（老黑潭和冒水坑）为研究对象，对高频（15 min）NO3–-N浓度及流量数据（2016/7/14至2018/2/10，各55392个）分别建立监测频率为15 min（55377）、1 h（13834）、3 h（4601）、5 h（2755）、7 h（1964）、12 h（1139）及1 d（562）的数据集，并结合多种机器学习模型（Radial Basis Function（RBF）、Back Propagation（BP）、Support Vector Machines（SVM）和Random Forest（RF）），获得了准确获取该流域水体硝态氮浓度及通量的最佳监测频率并筛选出最佳的机器学习模型。结果表明，高频数据可以显著提高模型的性能，即随着监测频率的提高，模型模拟效果得到显著提升。不同模型的表现说明，SVM在该流域NO3–-N浓度及通量预测中整体上表现最佳。研究结果可为具有快速响应的管道型流域水环境质量检测提供科学依据。
研究流程示意图
相关研究成果发表在核心期刊《地球与环境》，第一作者为地科院2021级本科生杨喜凯，指导教师（通讯作者）为岳甫均副教授。
三、西秦岭天水地区志留纪利桥花岗岩的岩石成因
秦岭造山带是华北板块、扬子板块及夹于两者之间的微板块经历了多期的碰撞拼合而形成的复合型造山带。其中西秦岭弧变质-岩浆杂岩带中发育志留纪不同类型的侵入岩，但是它们的岩石成因仍存在一定的争议。我们通过对天水地区利桥花岗岩的锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素以及全岩主微量地球化学，探讨利桥花岗岩的岩浆结晶时代与岩石成因。研究结果表明西秦岭天水地区利桥花岗岩主要由斜长石、石英、钾长石和黑云母等矿物组成，锆石U-Pb年代学表明岩体结晶年龄为439±3Ma。利桥花岗岩具有高硅、富碱的特征，其铝饱和指数A/CNK值介于1.01~1.16之间，属于弱过铝质高钾钙碱性－钙碱性花岗岩。利桥花岗岩富集K、Ba等大离子亲石元素和La、Ce等轻稀土元素，亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素，显示具有俯冲带岛弧岩浆岩的地球化学特征。利桥花岗岩具有较低的Mg#值(25~41)，且La/Yb-La、La/Sm－La图解显示该花岗岩在形成明显与部分熔融作用相关，此外岩体中的镁铁质微粒包体和正的锆石εHf(t)值，表明这些花 岗岩在形成过程中有幔源物质的贡献。结合区域地质背景，我们认为利桥花岗岩是弧－陆碰撞前俯冲洋壳中现存的基性岩或新生地壳发生部分熔融所致，当然也不排除其为大陆边缘弧增厚下地壳部分熔融的产物。
相关研究成果发表在核心期刊《岩石矿物学杂志》(2024, 43(2)) 第一作者为地科院2021级本科生李国倩，指导教师（通讯作者）为李云帅副教授。
