矿物组分识别与智能解释在不同岩性之间的信息共享与迁移学习

在地球科学领域,岩石微观观测数据的采集过程繁琐且效率低下,这不仅增加了研究成本,降低了可靠性,同时也限制了数据的开源共享。此外,由于岩性的多样性和观测手段的差异,单一数据集的规模通常较小,这对于依赖大规模数据集的深度学习框架而言是一大挑战。为此,本研究探索迁移学习如何促进不同岩性间的信息共享,并通过此机制提高矿物组分识别与智能解释任务的模型性能。通过采集不同区域、岩性、矿物组分和偏光模式下的铸体薄片样本,本文深入研究了深度学习模型在不同观测对象和手段下的迁移学习机制,并聚焦于探索地质信息的深层表征。研究成果不但揭示了迁移学习在促进地质学领域信息共享与模型性能提升中的关键作用,还为自动化和智能化地质认识融合奠定了基础。实验结果显示,通过迁移学习,本文模型在智能解释任务中的准确率显著提高,从53.3%提高至98.73%,而在矿物组分识别任务中,准确率也实现了近10%的提升。这些成果证明了迁移学习在地质学领域内解决实际问题和提高模型泛化能力、性能和稳定性方面的巨大潜力。

可溶性钾盐主要成分分析前处理技术与分析方法研究

钾盐是中国最紧缺的矿产资源之一,为农业三大肥料中钾肥的主要原料,当前具有开发利用价值的主要是可溶性钾盐资源。而目前可溶性钾盐尚无国家标准物质和标准分析方法,本文对称样量、固液比、溶解温度、溶解时间、搅拌条件、超声时间和功率等条件进行实验研究,利用电热板和超声振荡两种溶解方式,建立了可溶性钾盐中主要成分钾、钠、钙、镁、氯和硫酸根离子的分析方法。采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定样品中的Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)和Na^(+)的含量,离子色谱仪测定样品中Cl^(-)和SO_(4)^(2-)的含量,两种溶解方法分析可溶性钾盐样品中上述离子的实验结果基本吻合。电热板溶解方法精密度为0.52%~3.19%(RSD,n=11),超声振荡溶解方法精密度为0.55%~3.07%(RSD,n=11),两种方法检出限为0.01~0.05μg/g。利用主要成分百分含量加和、加标回收率、阴阳离子平衡验证方法准确性,两种溶解方法的主要成分加和在99.0%~101.0%之间,加标回收率在95.3%~103.8%,阴阳离子平衡在-3%~3%之间,均满足DZ/T 0130.3—2006质量管理规范中的分析要求。两种可溶性钾盐的溶解方法均可在日常检测中应用,对于较大批的钾盐样品分析,电热板溶解法整体工作效率较高,更适用于实验室内批量样品分析;超声振荡器溶解方法与电热板溶解方法相比,更为简单快速,对于少量样品的分析,效率更高,且超声波振荡器方便野外携带,使用在钾盐的野外现场勘探工作中,可较大地提高工作效率,实时指导找矿行动顺利开展。

不同产地蓝铜矿矿物学及谱学特征研究

蓝铜矿是含铜的碳酸盐矿物,它产于铜矿床的氧化带,是一种次生矿物,因此蓝铜矿的出现可作为寻找原生铜矿床的标志。国内学者对蓝铜矿的谱学研究比较少,且对世界不同著名产地蓝铜矿矿物学与谱学特征对比是空白区。通过扫描电镜能谱分析仪、粉晶X射线衍射仪、同步热分析仪、红外光谱仪等仪器对2块中国产地蓝铜矿矿物样品(安徽六峰山、广东阳春)与2块外国产地蓝铜矿矿物样品(老挝、澳大利亚)的成分、结构及谱学特征进行了分析与探讨。能谱元素分析结果显示4块矿物样品的主要元素为C、O、Cu三种元素。X衍射结果表明除产于安徽六峰山矿物外,其他3种产地矿物X衍射物相分析结果均为蓝铜矿Cu_(3)(OH)_(2)(CO_(3))_(2)。产于安徽六峰山矿物除了主物相蓝铜矿的衍射峰外,在其他位置也检测出衍射峰,表明产于安徽六峰山的矿物含有第二物相孔雀石CuCO_(3)·Cu(OH)_(2)。从同步热分析仪热重曲线可以看出主要有两个失重台阶,300℃之前的失重可能是蓝铜矿中含有小部分的孔雀石的分解失重,而300~600℃的失重对应的是蓝铜矿的分解失重。从红外光谱上看主要的红外峰为蓝铜矿的特征峰,四个不同产地的红外光谱比较相似。结合蓝铜矿的外观特征,可为不同产地蓝铜矿的产地鉴定和检测提供依据。

石榴子石中的“水”揭示喜马拉雅错热锂辉石伟晶岩快速形成

东西向延伸近2500km的高喜马拉雅淡色花岗岩带不仅是新生代印度-欧亚板块碰撞的产物,同时也与多种稀有金属矿床密切相关。近期,在高喜马拉雅中部的错热地区发现了多条锂辉石伟晶岩脉,为研究该地区岩浆分异演化过程、探索错热地区锂辉石伟晶岩成岩成矿时限提供了新材料。本文对该地区各类型淡色花岗岩及锂辉石伟晶岩中的石榴子石进行电子探针和傅里叶变换红外光谱分析,研究表明:错热地区花岗岩-伟晶岩体系中石榴子石属于岩浆成因的铁铝榴石-锰铝榴石系列,且可能存在多种OH取代机制;石榴子石主量元素及水含量记录了岩浆演化历程,水含量受Si、Fe、Ca、Mn影响;伴随岩性从石榴子石白云母花岗岩向锂辉石伟晶岩分异演化,石榴子石逐渐富锰、富水;在伟晶岩侵位后,还可能与围岩发生了混染并发生了流体丢失,导致石榴子石边部贫锰、贫水。此外,石榴子石氢扩散模拟可用于限定伟晶岩形成时限,热模拟结果显示2.5m宽的错热锂辉石伟晶岩脉自720℃侵位温度冷却至岩体中心温度低于450℃仅需24天,表明错热锂辉石伟晶岩冷却迅速,具有快速的形成速率。另外,石榴子石水含量与MnO/(MnO+FeO)值呈正相关关系,高水含量(>0.04%)的锰铝榴石可能是喜马拉雅伟晶岩Li-Be矿化的潜在指示标志。

碱熔-电感耦合等离子体质谱法测定铌钽矿中铌钽锂铍

这是一篇矿物分析测试领域的论文。建立了碱熔-电感耦合等离子体质谱法同时测定铌钽矿中铌钽锂铍的快速测定方法。采用过氧化钠:氢氧化钠=1:1的混合熔剂分解样品,水提取使铌钽等元素完全形成沉淀,与液体分离,采用10%硫酸+10%过氧化氢溶液25 mL转化沉淀和溶液后用电感耦合等离子体质谱仪测定样品中铌、钽、锂、铍元素的含量。采用该方法测定国家一级标准物质GBW 07153、GBW 07155、GBW 07185,各元素的测定值与认定值基本一致,相对误差为0.50%~4.77%,相对标准偏差(n=6)为-0.009%~0.008%,适用于铌钽精矿、难分解或复杂样品中铌钽等元素的测定,并在生产实践中进行了应用。

赣南斑岩锡矿田云英岩型锂矿中锂的赋存状态研究

云英岩型锂矿作为近年来新的锂矿类型,具有重要的理论研究和经济价值。然而,在中国南岭及其周缘世界级的钨锡成矿省中,伴生云英岩型锂矿化的综合评价却稍显不足。本课题组在赣南岩背斑岩锡矿田新发现了云英岩型的锂矿,矿体产于密坑山岩体与上覆鸡笼嶂组火山岩的接触带附近的云英岩带内,发育三种矿化类型:云英岩带型和花岗岩、火山岩内的含锂云母-石英脉型。矿体中Li_(2)O的含量最高可达1.04%,主要集中于0.2%~0.3%,具有显著的综合利用价值。为了确定云英岩型锂矿中Li的赋存状态及Li、Sn之间的关系等特征,本文开展了详细的镜下观察,扫描电镜、电子探针和LA-ICP-MS分析,确定了岩背矿田不同于国内外其他典型云英岩型锂矿床大量发育锂云母-铁锂云母系列,其Li载体矿物主要为黑鳞云母,具有高Si、Al、K、Fe、Li的特征,且未经历极端的流体分异演化过程。Li的成矿主要与矿区含斑细粒花岗岩有关,在岩浆晚期高温热液阶段与Sn共同富集,并以Si^(4+)+Li^(+)←→Al^(Ⅳ)+Fe^(T)耦合类质同象形式进入云母。

福建紫金山矿田悦洋银多金属矿床银的赋存状态和沉淀机制

浅成低温热液矿床是世界上银矿的重要矿床类型,伴生有金铜铅锌等多种金属。银的赋存状态研究可以为矿床资源禀赋、选冶成本以及经济价值的综合评价提供重要的依据。近年来,矿物自动定量分析系统越来越多地应用到贵金属的赋存状态研究中,相比传统方法而言其能提供精确定量的矿物学信息。悦洋银多金属矿床位于福建省紫金山矿田,是典型的浅成低温热液矿床,是研究银赋存状态的理想选区。通过野外地质调查研究发现,矿体主要受控于岩性边界和断裂构造,主要矿石类型为热液角砾岩型和石英脉型。成矿作用可以分为石英-黄铁矿、石英-黄铁矿-黄铜矿、石英-银多金属、石英-碳酸盐等四个阶段,其中银在石英-银多金属阶段沉淀,可以进一步划分为石英伊利石硫化物亚阶段和石英冰长石硫化物亚阶段。本文在野外地质调查的基础上,针对不同的矿石类型使用TIMA(TESCAN Integrated Mineral Analyzer)自动矿物分析系统,结合显微镜下观察、扫描电镜和电子探针分析手段,对银的赋存形式和分布情况进行了定量化研究,根据矿物共生组合对银沉淀机制及成矿过程进行了探讨。研究结果显示,悦洋矿床中的银90%以上以独立矿物的形式存在,主要是硫化银和自然银,且粒径大多在10~50μm之间;少部分银以次显微包裹体形式存在于黄铜矿中,或以显微包裹体和类质同相形式存在于黄铁矿和闪锌矿中。成矿热液中银主要以硫氢络合物形式运移,主成矿期大量的冰长石与银矿物共生表明沸腾作用是主要的沉淀机制。

湖南省典型石英砂岩矿矿物组成特征及成因--以湘潭县谭家坳矿床为例

湖南省具有丰富的石英砂岩矿产资源,主要赋存于泥盆系及石炭系浅海相或海陆交互相沉积地层中,矿体厚度大,矿石质量好。为了在高端材料应用领域为湖南省典型石英砂岩矿的利用提供科学依据,在前人研究基础上,以湘潭县谭家坳矿床为例,运用X射线荧光光谱分析(XRF)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等现代岩矿测试分析技术,结合微区原位分析等方法,对矿石中的杂质赋存状态进行了细致研究,并探讨了矿床成因。研究结果显示,谭家坳石英砂岩的SiO_(2)含量平均高达95.29%,Al_(2)O_(3)含量平均为1.27%,Fe_(2)O_(3)等其他元素的平均含量为1.12%。在胶结物中,Al、Fe杂质元素主要以白云母、粘土及赤铁矿等矿物形式存在。此外,矿石中偶见钛铁矿、锆石、独居石、金红石等矿物。谭家坳石英砂岩多为细粒石英砂岩,纯度较高,磨圆度多为次圆—次棱角状,胶结方式为孔隙—压嵌型,矿物成熟度和结构成熟度也极高,这些特征反映了滨海环境中前滨亚相的沉积特点。区域内广泛出露的元古宙地层及加里东期岩浆岩可能是本区石英砂岩的物质来源,经多个地质旋回的搬运、分选和沉积,最终形成了中泥盆统跳马涧组的石英砂岩,并在分选条件较好的部位形成石英砂岩矿床。

花岗岩矿物正交偏光镜下图像人工智能识别研究

人工智能在地球科学领域中的应用是近年来研究的热点,对地球科学的发展有着重要意义,其应用之一就是使用计算机视觉技术实现岩石或矿物的自动化识别分类。然而,目前大多研究直接对岩石薄片图像进行分类,不能够精细定位并识别薄片中多且复杂的矿物目标。虽然现已有许多学者将目标检测技术应用于岩石矿物的图像识别分类中,但这些方法识别的对象大多是岩石手标本图像,只能对图像中的单一对象检测。在识别分类研究领域中,缺少对岩石薄片镜下图像识别的算法及质量较好的相关数据集。为了解决这些问题,本文首先采集了3000张正交偏光镜下花岗岩薄片图像,标注矿物样本10000余个,并通过数据增广方式对数据集进行增强,建立了一个质量较好、具有多样性的数据集。其次本文提出基于Yolov5x的改进算法RDB-Yolov5x。这种方法在特征提取过程中添加了密集连接方式,使用密集连接残差模块(RDB)替代传统的残差结构,有效地保留了图像的语义和位置信息细节。实验结果表明该方法泛化能力较好,在对图像中小尺寸、特征模糊的矿物颗粒的识别中表现出优秀的性能,可以准确有效地对花岗岩中的五类目标矿物(石英、黑云母、白云母、斜长石、钾长石)进行识别,平均精度均值m AP达到94.1%。较对比方法,在IoU阈值为50%时提高了0.5%,阈值为95%时提高了1%。

矿物微-纳尺度硫同位素分析及在东营凹陷油气成藏的应用示范

黄铁矿等硫化物离子探针硫同位素分析已经广泛应用在成矿机理、古环境重建、大气环境硫源示踪及行星演化等研究中。纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)的使用将硫化物硫同位素分析空间分辨率提升到微纳尺度(1μm~100nm),实现了分辨率1~2μm、精度0.5‰(1SD)的硫同位素点分析方法,分辨率100nm、精度1‰的硫同位素图像分析方法。为了进一步优化分析流程拓展纳米离子探针硫同位素的应用,本文系统比较了纳米离子探针微纳尺度硫同位素点分析方法、图像分析方法的各自特点及分析流程;并以东营凹陷北带沙四段黄铁矿为研究对象,联合采用了纳米离子探针硫同位素点分析和硫同位素图像分析手段,对黄铁矿微细结构进行分析,从而揭示了储层中黄铁矿成因及其油气成藏的指示意义。

基于X射线荧光光谱-X射线衍射技术的泥土物证分析与区域分类鉴别研究

在法庭科学鉴定领域,土壤、岩石等地球化学相关材料是重要的物证来源。在实际案情分析中,物证材料所提供的信息往往指向未知区域,在没有明确犯罪现场位置的情况下,预测物证的来源是一项极具挑战性的工作。针对地球化学物证信息的未知性,通过建立包含矿物组成、元素含量、地理位置等理化性质和地理信息的数据集,比对案发现场样本信息,快速确定物证样本来源,为案情调查提供有力的技术支持和证据支持。本文采集辽宁沈阳市城市内表层泥土样品(0~10cm),应用X射线荧光光谱法(XRF)和X射线粉晶衍射法(XRD)对泥土物证样本中15种元素(SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、CaO、Cu、Zn和Pb等)和矿物成分进行测试分析;借助MapGIS软件绘制元素含量分布图,探讨研究区元素分布特点及影响因素,利用主成分分析法(PCA)对三个研究区域泥土样本进行分类鉴别。结果表明:①通过城市地质填图可以获得准确直观的元素含量分布图,法庭工作者可以比对泥土样本的元素特征,追溯物证来源。②沈阳市泥土物证样本主要由石英、长石、蒙脱石和伊利石组成(88.0%~98.0%),XRD条形热图便于法庭工作者进行大量数据比对分析。③基于主成分分析法对三个研究区域15种元素进行降维分析,在95%的置信区间内实现显著的区域鉴别(第1组F_(1)<0,F_(2)<0;第2组F_(1)>0,F_(2)>0;第三组F_(1)>0,F_(2)<0)。④三个研究区域泥土样本中绿泥石、透闪石、高岭石、方解石和白云石存在显著差异,进一步佐证PCA分析分类的准确性。XRF与XRD的联合应用能够有效地区分城市内不同区域的泥土物证样本,为泥土物证溯源调查提供指向性研究区域,并为缩小调查范围提供重要线索。

安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究

硒和碲是重要的战略性关键金属,在现代工业和国防建设中有着广泛的应用。硒和碲通常很难形成独立矿床,目前全球大部分硒和碲来自斑岩型铜金矿床。长江中下游成矿带是我国东部重要的斑岩-矽卡岩型铜金矿床成矿带之一,前人虽然对成矿带内矽卡岩型矿床中伴生关键金属已开展了相关研究,但对成矿带内斑岩矿床中关键金属的赋存状态、分布和富集规律尚关注较少。本次工作以成矿带内沙溪斑岩型铜金矿床为研究对象,系统采集了矿床不同深度、不同类型的岩矿石样品,通过扫描电子显微镜、全岩化学分析、TIMA及矿物原位LA-ICP-MS微量成分测试等分析技术方法对矿床中硒和碲等关键金属开展了系统的研究。结果表明,沙溪矿床中硒和碲元素发生显著富集,与主成矿元素铜具有明显的正相关关系。估算矿床中伴生硒资源量约为1196t、碲资源量约为96.6t,其中硒达到大型规模,具有潜在利用价值。与成矿带内其他典型矽卡岩矿床(包括斑岩-矽卡岩矿床)相比,沙溪斑岩型矿床中硒和碲的含量明显偏低,这可能是深部成矿岩浆演化过程的差异导致的。矿床中有91.64%的硒、87.48%的碲是以独立矿物形式存在。沙溪矿床硒、碲与主成矿元素铜和金的富集规律一致,流体混合过程中氧逸度的变化可能是硒和碲的主要的沉淀机制。

早期成岩条件下有孔虫壳体矿物稳定性:模拟实验的启示

为了模拟早期成岩条件下钙质壳有孔虫壳体中碳酸盐矿物的稳定性及分解转化,文章对浙江台州大港湾滩涂沉积物中的优美小九字虫(Nonionella decora,CF1)、奥茅卷转虫(Ammonia aomoriensis,CF2)和暖水卷转虫(Ammonia tepida,CF3)壳体在硫离子、异化铁还原菌(dissimilatory iron-reducing bacterium,DIRB)和硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacterium,SRB)作用下的形貌、结构和成分变化进行了分析。结果表明,初始S^(2-)≥64 mmol/L时,S^(2-)可以显著促进CF1和CF3壳体中方解石的溶解;对CF2,初始S^(2-)≥128 mmol/L时溶蚀现象明显;溶蚀作用主要发生在壳体表面锯齿构造位置。DIRB对三种有孔虫壳体中的方解石均产生强烈溶解作用,SRB对方解石的溶解无明显促进作用。S^(2-)作用不改变方解石Raman光谱特征,DIRB和SRB作用导致其Raman光谱整体发生5~7 cm^(-1)的移动。S^(2-)、DIRB及SRB作用均可促进壳体内部矿物的溶解和Mg的均一化,DIRB和SRB的代谢产物同时可以促进壳体中次生富Mg碳酸盐矿物的生成。研究认为,早期成岩环境中的DIRB对有孔虫壳体成分和结构的改变强于S^(2-)和SRB,但在长时间尺度上,SRB的作用也不可忽略。

石英和锆石Ti温度计在地学中的应用及其Ti含量的微区分析技术进展

石英和锆石Ti温度计在地球科学研究领域具有广泛的应用,本文系统回顾了石英和锆石Ti温度(压力)计发展史,并综述了其在地学中的典型应用实例。当前主要有3个石英Ti温度计和2个锆石Ti温度计计算公式,这些公式的使用范围和适用的地质情况已有统一的认识。石英和锆石Ti温度计应用的前提是Ti含量的准确测定。本文综述了现有Ti元素含量微区分析技术(电子探针、离子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱),重点讨论了激光剥蚀电感耦合等离子质谱在石英和锆石Ti分析的技术难点,包括不可控的剥蚀行为、多原子离子团干扰、缺乏基体匹配的标准物质等。最后展望了该技术未来发展趋势,特别是采用飞秒激光、高灵敏度/高分辨SF-ICP-MS、三重四级杆ICP-MS等仪器,有望实现低含量(<5.0×10^(-6))Ti的准确测定,这为石英和锆石Ti温度计的广泛应用提供有力保障。

安徽安庆铜铁矿床钴的赋存状态、分布与富集规律研究

长江中下游成矿带是我国东部最重要的成矿带之一,广泛发育矽卡岩型铜铁矿床且伴生Co资源,而成矿带内的矽卡岩型铜铁矿床中关键金属Co元素的赋存状态、分布以及富集规律研究尚未系统开展。本文以矽卡岩型铜铁矿床——安庆铜矿为研究对象,通过系统采样、显微观察、扫描电子显微镜、全岩化学分析及矿物原位LA-ICP MS微量成分测试手段,初步估算矿床中伴生Co的资源量约为8769t,达到中型规模,查明了伴生Co的平均含量为166×10^(-6),综合利用潜力较大。查明了铜矿石中Co含量(平均含量为166×10^(-6))明显高于铁矿石(平均含量为126×10^(-6)),尤其是含铜磁黄铁矿型矿石中Co元素富集程度最高,且计算得出磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿和黄铜矿分别赋存矿石Co含量的45.1%、52.8%、0.5%和1.6%。此外,矿床内不同类型矿化蚀变岩中Co含量与磁黄铁矿和黄铁矿总量具有较强的正相关性,Co主要以类质同像的形式赋存于黄铁矿和磁黄铁矿内,黄铁矿中Co的含量变化范围较大,早石英硫化物阶段的黄铁矿(Py1)中Co含量为258×10^(-6)~25920×10^(-6),晚石英硫化物阶段的黄铁矿(Py2)中Co含量为0.3×10^(-6)~594×10^(-6),磁黄铁矿中Co含量变化范围较小,主要集中于311×10^(-6)~1181×10^(-6),Co主要富集于早石英硫化物阶段,晚石英硫化物阶段不富集。含铜磁黄铁矿型矿石中Co元素变化范围大(85×10^(-6)~430×10^(-6))是由于矿石中黄铁矿和磁黄铁矿的含量以及黄铁矿Co含量极不均匀造成的。综合前人研究,本次工作认为大气降水混入引起的成矿流体冷却和稀释可能是导致安庆铜矿中Co元素沉淀富集在黄铁矿和磁黄铁矿内的主要因素。

新疆阿尔泰可可托海矿区伟晶岩成因与矿化潜力研究:来自石英SEM-CL和微量元素的指示

新疆阿尔泰可可托海3号脉矿床是世界瞩目的伟晶岩型稀有金属Li-Be-Nb-Ta-Rb-Cs-Hf矿床。尽管前人对3号脉伟晶岩矿床已经进行了大量的研究工作,然而在伟晶岩稀有金属成矿潜力以及伟晶岩成因问题上仍存在一些争议。本文以发育在可可托海矿区不同规模的伟晶岩脉以及淡色花岗岩为研究对象,利用石英SEM-CL和原位微量元素技术手段,查明各伟晶岩脉和花岗岩的稀有金属禀赋差异及成因联系。研究结果表明,石英的Li和Al含量可以用来指示伟晶岩的矿化潜力。与1号和2号伟晶岩脉相比,3号伟晶岩脉具有更宽的分异范围,以石英中Ge/Ti变化于1.83×10^(-6)~159×10^(-6)范围为特征,更高的Li含量,其中外侧带平均Li含量为39×10^(-6),因而成矿潜力最大。此外,证实了白云母钠长花岗岩为矿化花岗岩,其微量元素组成和演化程度与3号脉伟晶岩外侧带相当,而白云母碱长花岗岩为贫矿花岗岩。更重要的是,本文利用各伟晶岩结构分带内的石英中Ge/Ti-Ge以及Ge/Ti-Al/Ti图解,确定了各伟晶岩脉具有相似的演化趋势,指示它们可能源于相同的花岗岩母岩。与世界上典型的RMG(花岗岩浆演化后残余熔浆结晶)和DPA(直接深部地壳熔融)成因的伟晶岩相比,可可托海矿区含矿伟晶岩和花岗岩中石英微量元素与RMG成因伟晶岩存在地球化学亲和性,这指示它们来源于花岗质岩浆的残留熔浆。

江西路迳金伯利质煌斑岩中金云母斑晶的蚀变机制研究

层状硅酸盐矿物的蚀变演化过程可记录岩矿成因及地质环境变迁。三八面体云母是超基性岩中最常见的层状硅酸盐矿物,其矿物学特征已被证明能够有效地反映深部的结晶条件,但超基性岩云母的次生演化过程却尚未得到系统研究。为探明超基性岩中原生云母的后期演化规律及其内在机理,本研究采用微区X射线衍射、电子探针、X射线光电子能谱、聚焦离子束扫描电镜和高分辨率透射电镜等多种微区微束技术,对江西路迳金伯利质煌斑岩中的金云母及其演化产物进行了分析。结果显示,在蚀变过程中,大部分Si离子保留在金云母中,而Fe、Ti、Mn、K和Na离子则大量流入热液、次生钛铁矿和碳酸盐(而非硅酸盐产物)中。金云母的蚀变反应从缺陷位点向外扩散,首先通过溶解再结晶在缺陷处形成绿泥石、高岭石、蛇纹石等蚀变序列产物,而后通过外延生长在裂隙中充填伊利石,并在蚀变较弱的部位通过固相转变形成层间亏损金云母;蚀变产物的形成位点由相变机制控制;随着蚀变程度的降低,产物与母矿物金云母的结构相似性逐渐增加。

三维电子衍射:纳米矿物晶体结构分析的变革性技术

单晶X射线衍射(SCXRD)技术是目前最主要的晶体结构解析手段,但在纳米尺度上存在局限性,无法满足对微纳米矿物晶体结构解析的需求。相比之下,三维电子衍射(3DED)技术是一种针对微米、亚微米乃至纳米尺度矿物晶体结构解析的有效手段。3DED技术能够克服SCXRD在解析弱衍射信号、分析<200 nm的纳米晶体以及对轻元素识别等方面的局限性。近年来,3DED技术在材料科学和生物学领域得到广泛应用,被认为是纳米晶体结构解析的变革性技术。尽管该技术在地球与行星科学领域的应用还处于起步阶段,但未来3DED技术在矿物学研究中将发挥重要作用。此外,串行旋转电子衍射(Serial RED)技术也为地外返回等珍贵微量样品的物相与结构分析提供了高效、高通量的解决方案。这些先进的电子衍射技术必将为人类认识物质世界做出重大贡献。

安徽庐枞盆地西湾铅锌矿床闪锌矿中镉的赋存状态和富集机制研究

镉(Cd)是一种重要的关键金属元素,对国家安全和新兴产业发展具有重大意义。闪锌矿是最具经济意义的富镉矿物,查明闪锌矿中镉的赋存状态,对研究镉的富集机制具有重要的意义;但受限于研究手段,闪锌矿纳米尺度上镉的赋存状态研究仍相对薄弱。西湾矿床是长江中下游成矿带庐枞矿集区内新发现的大型铅锌矿床,矿床中产出富镉闪锌矿。本次研究使用LA-ICP-MS对闪锌矿进行原位微量元素含量和Mapping分析,查明闪锌矿微米尺度镉的分布规律;在此基础上使用扫描透射电镜(STEM)查明纳米级闪锌矿的微观形貌和高分辨原子像,明确纳米尺度镉的赋存状态。研究结果表明,西湾矿床闪锌矿中镉含量的变化范围为2186×10^(-6)~9859×10^(-6),镉在闪锌矿中分布不均匀,闪锌矿孔洞发育的区域相对富镉,而闪锌矿均质区域相对贫镉。通过高分辨原子像的晶面间距和原子线扫描结果,确定西湾矿床闪锌矿中Cd原子以原位替代Zn原子的形式赋存在闪锌矿晶格中,未发现纳米级镉的独立矿物。对比金顶和牛角塘等富镉铅锌矿床,长江中下游成矿带的铅锌矿床中平均镉含量不高,推测成矿带可能缺乏充足的镉物质来源。

鲁西郗山—关帝庙地区碱性杂岩体微量元素地球化学特征及其意义

本文在详细的岩相学观察基础上,分析研究岩体和矿物的微量元素及稀土元素的特征。结果表明,郗山—关帝庙碱性杂岩体富集Ba、U、Pb、Th及La、Ce,亏损Nb、Ta、Zr、Hf;Nb>Ta,富集轻稀土元素、亏损重稀土元素,轻重稀土分异显著,Ce、Eu无明显异常,关帝庙岩体与郗山岩体的微量元素配分曲线均为右倾型,表明研究区内碱性岩体为同源岩浆,推测初始成岩物质来源于岩石圈地幔部分熔融,其母岩浆为碳酸盐化硅酸岩熔体。郗山岩体发现岩浆型磷灰石和热液型磷灰石,表明郗山岩体的岩浆经历了较强的结晶分异和一定程度的混合作用,并在热液阶段形成大量的轻稀土矿物。