摘要:

摘要:高钛/低钛玄武岩的源区特征和成因机制是大火成岩省研究的重要科学问题,峨眉山大火成岩省亦是如此。本文针对四川盐源小高山晚二叠世玄武岩开展了矿物学、年代学、地球化学和同位素特征研究,结果表明小高山玄武岩属于钠质拉斑玄武岩系列。单斜辉石的结晶温度为1 061~1 180℃,压力为190~352 MPa。Fe-Ti氧化物的X_Mt值(0.24~0.38)指示了较低的氧逸度,有利于向Fenner趋势演化。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析结果表明小高山晚二叠世玄武岩的结晶年龄为260.2±5.0 Ma,是峨眉山溢流玄武岩喷发峰期的产物。稀土和微量元素模式图与洋岛玄武岩(OIB)相似,并呈现向E-MORB过渡的趋势。(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.704 650~0.705 035, εNd(t)=+2.91~+3.02。地球化学和同位素特征表明小高山晚二叠世玄武岩未遭受明显地壳混染,源区以地幔柱组分为主,与平川铁矿苦橄斑岩具有同源性,是连续演化的产物。REEBOX PRO模拟表明,峨眉山玄武岩的源区组分具有原始地幔特征。当岩石圈较厚(140 km)时,只能产生高钛玄武岩(t_p=1 550~1 690℃)。岩石圈大幅减薄之后(50 km),扩大的熔融区间(t_p =1 400~1 690℃)既可以熔出高钛玄武岩,也可产生低钛玄武岩。因此,峨眉山低钛/高钛玄武岩可由同一地幔源区经过连续熔融产生。模拟还表明小高山玄武岩形成于较薄岩石圈条件,形成的温压范围是1 403℃/2.38×10³ MPa~1 557℃/3.55×10³ MPa。

摘要:滇西三台山蛇纹石化橄榄岩的顶部风化壳中发育大量红色块状硅质岩和一些含暗色不规则条带状含锰氧化物的团块和结壳,这些硅质岩及含锰氧化物团块和结壳的形态、化学成分和矿物共生组合不同于深海成因的硅质岩和锰结核。暗色含锰氧化物团块可分为铁锰氧化物和锰钴氧化物两类。能谱分析结果显示,铁锰氧化物成分复杂且不均匀,除了富含Mn和Fe外,还含有较多的Al、Co、Ni、K、Ba,Mn和Fe分离程度低,Mn/Fe值为0.1~12.6;锰钴氧化物富含Mn、Co、Al、Ni和少量K、Ca、Si,Mn、Fe分离程度高。粉晶X射线衍射分析结果显示,铁锰氧化物呈锰钡矿结构,与隐晶质的赤铁矿、针铁矿和黏土矿物共生,对Al、K、Ba、Co和Ni具有富集作用; 锰钴氧化物呈锂硬锰矿结构,与隐晶质的赤铁矿和燧石共生,强烈富集Co、Al和一定量的Ni。基于能谱和电子探针、粉晶X射线衍射及全岩化学分析,提出这些硅质岩及含锰氧化物团块和结壳是橄榄岩经长期大气降水淋滤、酸化和氧化还原作用形成的胶体沉淀产物。橄榄岩中易溶解的Mg、Ca元素流失,难溶解的Si、Fe、Al元素残留。硅酸由于排水不畅而滞留沉淀形成硅质岩。干湿交替的气候条件造成铁锰氧化物胶体沉积,形成团块和结壳。表生作用使橄榄岩风化并富集了Fe、Al、Co、Ni、Cr、Mn及Sc、Y元素,提高了其潜在的经济价值。

摘要:石头咀Cu-Fe矿床是鄂东南地区典型的矽卡岩型矿床,目前其成矿时代不明,成矿流体演化过程尚不清楚。本文根据野外调研和岩相学观察,识别出该矿床发育3个世代的石榴子石,并利用原位EMPA、LA-ICP-MS微量和U-Pb定年分析技术对石榴子石开展了系统的研究。结果表明,Grt1(Adr_61~68Grs_28~36)成分变化小,不发育环带,由扩散交代作用形成;Grt2(Adr_63~89Grs_7~33)成分变化较大,发育震荡环带结构,由渗透交代作用形成;Grt3成分均一,环带发育,为残余流体结晶的产物。Y/Ho值(19.24~32.13,均值26.46)表明石头咀矿床的石榴子石具有相同的岩浆流体来源,相对富集LREE和亏损HREE的稀土元素配分模式反映了3个世代的石榴子石均形成于弱酸性的流体环境。δEu异常、Sn和REE含量等特征指示了在Grt1、Grt2到Grt3的形成过程中,成矿流体发生了从相对还原到氧化的转变,水岩反应强度具有先增加后降低的特点。石榴子石(Grt2)LA-ICP-MS U-Pb定年结果为138±1 Ma,准确限定了石头咀矿床的成矿时代,证实了石头咀矿床的形成与铜绿山岩体具有密切的成因联系。石头咀矿床的成矿作用为燕山早期岩浆活动在鄂东南地区的矿化响应。

摘要:冀北兰峡沟钼矿床位于燕辽成矿带西部,辉钼矿多赋存在花岗质片麻岩中,花岗岩体中仅有零星矿化,岩浆活动对钼矿化的影响一直是其密切关注的问题之一。年代学研究表明,花岗岩的锆石U-Pb年龄为134.9±0.94 Ma,形成于早白垩世,与区域大规模岩浆活动时期一致。地球化学数据表明,兰峡沟花岗岩具有高硅(SiO₂为75.41%~76.21%)、富碱(Na₂O+K₂O为8.04%~8.73%)、富铝(Al₂O₃为12.19%~12.64%),贫钙(CaO为0.44%~0.85%)的特征,属高钾钙碱性系列、弱过铝质花岗岩。岩体富集大离子亲石元素(Rb、Th、U)和轻稀土元素,亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、P、Ti),表现出中等Eu负异常(δEu=0.31~0.40)。电子探针结果显示,岩体中的黑云母为壳源铁质黑云母,表现出高Mg、Fe、K,低Ca、Na的特征; 斜长石为钠长石,具有高Al、Na,低K、Ca的特征。矿物学和地球化学特征表明岩体为分异I型花岗岩,在岩浆演化过程中经历了黑云母、斜长石、磷灰石等矿物的结晶分异作用。锆石Hf同位素显示,花岗岩的εHf(t)值介于-18.16~-14.76之间,二阶段模式年龄t_DM2(Hf)为2 570~2 117 Ma,表明岩体来源于古元古代下地壳物质的部分熔融。岩体中黑云母氧逸度相对较高,均落在NNO缓冲线以上。结晶温度为599~776℃,固结压力为164~260 MPa,侵位深度6.23~9.90 km,表明岩体形成于有利于钼矿成矿的温度和氧逸度环境,具有较好的找矿潜力。

摘要:红色硅质岩是西准噶尔包古图构造带晚泥盆世红山梁组的主要岩石类型,约占地层总厚的80%,研究其岩石地球化学特征,可揭示岩石成因、指示形成的构造环境,为区内晚泥盆世构造古地理演化研究提供新的沉积学信息。红山梁组上部硅质岩以红色-红褐色为主,层理不发育,多呈团块状、条带状,与火山熔岩共生或见于火山岩夹层中,未见海绵骨针; 中部硅质岩为红色,薄层状构造,层理发育,多见沉积纹层,海绵骨针丰富,与凝灰质粉砂岩、凝灰质泥质粉砂岩呈互层; 下部硅质岩见红色、灰色,岩相学与岩性介于上述两类,显示过渡性。上部与下部硅质岩相对低SiO₂(71.90%、87.48%)、CaO(1.45%、1.28%)、P₂O₅(0.09%、0.06%)和δEu,高TiO₂(0.57%、0.2%)、Al₂O₃(13.47%、5.54%)、MgO(1.80%、0.94%)、Na₂O(3.93%、0.64%)、K₂O(2.05%、1.14%)、Na₂O/K₂O(1.35、0.40)、Al₂O₃/(Al₂O₃+^TFe₂O₃)(0.74、0.71)和Sc、V、Cr、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、La、Ce、Nd、Yb、Lu、ΣREE、Th/Sc、Th/U值; 中部硅质岩主量元素的含量及对应比值与之刚好相反,高SiO₂(91%)、CaO(2.14%)、P₂O₅(0.48%),低TiO₂(0.07%)、Al₂O₃(1.05%)、MgO(0.32%)、Na₂O(0.14%)、K₂O(0.14%)、Al₂O₃/(Al₂O₃+^TFe₂O₃)(0.37),显著贫在岩浆作用中相对富集的Sc、V、Cr等元素。相关比值及图解分析表明,本组火山作用由下到上经历了强→弱→强的变化过程。上部与下部硅质岩以火山成因硅为主,形成于靠近弧火山的弧后盆缘区,而中部硅质岩以生物成因为主,形成于火山休眠期的弧后盆地环境。

摘要:榍石U-Pb年代学是目前研究变质演化、部分熔融等过程的重要手段。本文利用ThermoFisher Scientific iCapRQ激光剥蚀四级杆等离子体质谱仪,配套GeoLas HD 193 nm准分子激光剥蚀系统,评估了榍石U-Pb定年方法。通过评估剥蚀束斑、激光能量以及剥蚀频率对于榍石U-Pb体系分馏的影响,确定了适合本实验室的最佳仪器条件为5~8 J/cm²、5~8 Hz、44 μm,并且准确测定了3种榍石国际标样年龄 (BLR-1: 1 047±6 Ma; Ontario: 1 055±6 Ma; Pakistan: 21.0±0.6 Ma)。另外采用该系统对中喜马拉雅退变榴辉岩中榍石进行了U-Pb定年和微量元素分析。中喜马拉雅榴辉岩及深熔浅色体中的榍石可划分为两种类型,基质榴辉岩中为典型的变质榍石,而浅色体中的榍石为转熔成因榍石。中喜马拉雅退变榴辉岩变质榍石具有低含量的Nb、 Ta和Y但高的Nb/Ta值,3组变质榍石的U-Pb年龄分别为14.1±1.6 、14.2±0.4和15.3±2.5 Ma。榴辉岩中变质榍石通常以退变产物的形式出现,记录了变质冷却时代,结合榍石的Zr温度计(700~850℃),本研究认为在15~14 Ma中喜马拉雅榴辉岩已经退变至麻粒岩相-高角闪岩相。而转熔榍石中包含有熔体包裹体,并且其相对于变质榍石具有高含量的Th、Nb、Ta和REE和Th/U值但低的Nb/Ta值,U-Pb年龄为12.1±1.7 Ma,与浅色体锆石边部的年龄结果(13.5±0.9 Ma)一致,但明显晚于幔部变质锆石,指示中喜马拉雅榴辉岩在折返阶段发生了减压熔融。两种不同类型的榍石U-Pb定年结果和微量元素特征限定了中喜马拉雅榴辉岩15~14 Ma的麻粒岩相-高角闪岩相退变质时间和折返过程中约12 Ma的深熔时代。

摘要:超临界地热资源是一种潜力巨大的可再生清洁能源,其形成和开发过程伴随着强烈的水岩化学反应。本研究通过开展300~500℃和25~50 MPa条件下钾长石在纯水中的溶解实验,明确了亚临界至超临界地热条件温度和压力变化对钾长石溶解度的影响,揭示了其溶解行为的演变机理。结果表明: ① 亚临界和超临界地热条件下温度和压力均是影响钾长石溶解度的重要因素; ② 在400℃条件下,钾长石溶解度与压力保持着正相关关系;压力为35 MPa时,钾长石溶解度随温度增加先上升、后下降、再上升,表现出涨落现象; ③ 钾长石溶解度变化特征与水在亚临界和超临界地热条件下水的性质(密度、氢键、介电常数)急剧变化有关。研究结果有助于更好地了解超临界地热系统中的水文地球化学过程。

摘要:传统的水岩反应实验中,流体在高温高压条件下发生淋滤反应之后,一些物质很容易在冷却过程中发生二次沉淀或吸附,从而影响实验结果的准确性。人工合成流体包裹体技术能在高温高压条件下对流体进行原位取样,再通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)进行成分分析,直接获得高温流体的物质组成,可以有效避免这一问题。本研究模拟兰坪地区盆地卤水(NaCl/NaCl+CaCl₂)与基底岩石(三叠纪辉绿岩、二叠系岩屑灰岩和中三叠统凝灰岩)在高温高压条件下(200℃、10 MPa)发生水岩反应的过程,通过方解石人工合成流体包裹体技术,研究水岩反应对流体成分的影响,探讨流体中成矿元素的来源,以及与盆地内密西西比河谷型(Mississippi Valley-type, MVT)铅锌矿床在成因上的关系。显微测温表明,初始流体为3 m NaCl + 0.15 m CaCl₂体系的人工合成流体包裹体的冰点温度介于-13.6~-11.4℃之间,初始流体为3 m NaCl体系的合成包裹体的冰点温度介于-11.8~-10.7℃之间,NaCl体系合成包裹体的冰点温度高于NaCl+CaCl₂体系的冰点温度,表明人工合成的包裹体流体组分与初始流体组分一致。结合显微测温分析及单个流体包裹体的LA-ICP-MS原位成分分析测试,证实以方解石为寄主矿物合成水岩反应流体包裹体的实验方法在低温流体-岩石相互作用模拟领域具有广阔的应用前景。

摘要:在系统梳理2019年度全球发现并经国际矿物学协会(IMA)新矿物与矿物分类命名专业委员会(CNMNC)批准的121个新矿物种资料的基础上,从矿物名称、晶体化学式、晶系和空间群、晶胞参数、主要粉晶数据、物理性质、光学性质、产地与产状、与其他矿物种的关系、矿物名称来源、化学反应和光谱学特征等方面归纳总结了这些新矿物的重要矿物学特征,并按照中国新矿物及矿物命名专业委员会颁布的《矿物种汉名审订条例》,对121个新矿物种的中文名称进行了审订。通过适时公布国际新矿物工作的新进展和新成果,并逐步完善和规范矿物种中文译名体系,为我国新矿物的发现和研究提供有科学价值的参考和借鉴,并不断推动矿物种中文译名规范化与标准化的进程。

摘要:稀土资源对现代工业发展至关重要,但陆地稀土资源的过度开采已引发环境和可持续性等一系列问题。深海稀土资源的发现为全球稀土特别是昂贵的中重稀土供应提供了新机遇,但其稀土元素来源、稀土元素赋存矿物、成矿机制等关键科学问题尚需深入探讨,开发技术方面亦存在深海开采难度大、成本高、提纯冶炼技术不成熟、环境影响评估不足等问题。本文系统归纳了深海稀土资源的“源-运”过程、赋存状态、成矿机制以及当前面临的技术挑战和环境问题。同时,文章强调加强基础研究、技术创新以及国际合作,以促进深海稀土资源的高效、环保开发。同时,建立全面的环境影响评价体系、优化市场预测模型,并在国际法律框架下合理利用这些资源,以保障国家资源安全,推动全球可持续发展。

摘要:玄武岩是自然界分布最广的喷出岩,储量较大。满足工业标准具有经济开采价值的玄武岩矿石具有独特的天然属性和优异性能被广泛用于各个工业领域。我国玄武岩矿资源丰富、分布广泛,但学界对该矿种的研究较少,总结我国玄武岩矿资源分布特征、工业开发利用现状对我国玄武岩矿产业发展有着重要的意义。本文综合了国内外的研究文献,梳理了中国玄武岩矿的分布特征,总结了玄武岩矿石、矿床类型及工业开发利用现状。研究表明中国玄武岩总量约为2万亿立方米,玄武岩矿石开采量截至2023年底已达到9 150万吨,并还在逐年增加。玄武岩矿床依据地球化学成分的差异可分为拉斑、钙碱性、碱性玄武岩矿床。产出矿石类型主要有建筑用、铸石用、岩棉用、饰面用、水泥混合材用5种类型,其中以建筑用玄武岩矿石和碱性玄武岩矿床最为常见。在工业开发利用上,玄武岩多用于建筑及建材领域,除此之外也可作为核废物固化材料、固碳材料和农业肥料。随着国家经济的发展,工业上对玄武岩矿石的开采与消耗量以年均7%的趋势升高,市场规模年均复合增长率超过10%,市场前景向好。在开发利用过程中,国内玄武岩矿石在建筑及建材领域消费占比高达98.5%,而在其他领域占比仅为1.5%,预期未来玄武岩矿石及其深加工产品向更广阔的领域拓展应用已成为必然趋势。

摘要:角闪石是分布广泛的造岩矿物之一,Mg²⁺、Fe²⁺相对含量是透闪石-铁阳起石系列定名的依据,对矿物学、岩石学、宝玉石学研究具有重要意义。本文收集了8个产地不同成因的透闪石-铁阳起石系列样品,开展了系统的拉曼光谱和电子探针定量分析研究,发现样品在3 600~3 700 cm^-1区间的拉曼谱峰发生规律变化,峰面积与电子探针分析获得的镁、铁含量具有良好线性相关性,归纳出了利用拉曼谱峰面积计算透闪石-铁阳起石系列矿物中Mg²⁺、Fe²⁺比值的方法,可应用于透闪石-铁阳起石系列矿物的快速、无损分析。

摘要:稀散元素铟(In)属于关键金属,是新兴产业技术和国防安全领域的重要原料。我国是铟资源大国,滇东南地区是我国最重要的铟资源基地。本文对云南个旧花岗岩体北缘普雄铅锌成矿带中的挣财洞和老鹰窝等典型矿床开展了铟分布规律和赋存形式研究,闪锌矿LA-ICP-MS原位微量元素测试结果表明,挣财洞矿床闪锌矿中铟的含量在37.71×10^-6~403.88×10^-6之间,均值为157.44×10^-6,老鹰窝铅锌矿床的闪锌矿中铟含量在378.58×10^-6~1 060.08×10^-6之间,均值为631.46×10^-6,与国内典型富铟矿床闪锌矿中铟的含量属于一个数量级,明显高于国外典型富铟矿床。此外,普雄铅锌成矿带内还分布众多其他铅锌矿床(点),而闪锌矿又是铟的重要载体矿物,据此本文认为该铅锌成矿带也是重要的铟成矿带,有重要的研究和利用价值。