大洋富钴结壳的年代学研究方法评述

富钴结壳被认为是目前最有潜在经济价值的海底矿产资源,又被视为良好的古海洋学记录,因此倍受关注。富钴结壳的年代学研究是目前结壳研究的难点和热点之一,Be同位素、U系放射性同位素、基岩年龄推算、生物地层学、经验公式计算、Sr同位素地层学、Os同位素地层学、磁性地层学等多种定年方法已经被广泛使用。虽然目前结壳定年的方法种类繁多,且各有优势,但没有任何一种方法能够以较高的精确度和可靠性以及简捷性给出富钴结壳的真实生长年龄,现阶段还需要采取多种方法综合研究给出较为精确的年龄。寻求新的、更为有效的定年方法很具必要性,因此较系统地总结近些年来富钴结壳年代学的研究进展和存在不足,对于指导以后的研究工作有着重要意义。

海洋环境中的锇同位素研究现状

由于锇同位素示踪和定年具有较高的灵敏度 ,能提供其它同位素无法给出的重要信息 ,在海洋环境中应用具有独特的优越性 ,因此锇同位素在海洋环境中的的研究和应用引起了人们的广泛关注。近年来 ,国内外学者对海洋环境中的锇同位素研究取得了较大的成果 ,主要体现在以下几个方面 :①对富钴结壳、海底铁锰结核、富有机质沉积物、富金属碳酸盐和深海远洋粘土中的锇同位素组成进行了较多研究 ;②对海水中锇的浓度、滞留时间 ,以及现代海水的锇同位素组成进行了精确测定 ;③初步建立了过去 80Ma以来海水锇同位素组成的演化曲线 ;④对深海橄榄岩、大洋玄武岩、俯冲带岩石和大洋中脊喷出的热液流体的锇同位素组成进行了研究 ;⑤探讨了海洋环境中影响海水锇同位素组成变化的制约因素 ,初步揭示了海洋环境中的锇同位素组成对古海洋、古气候和古地理的指示意义。较系统地总结近年来锇同位素在海洋环境中的研究现状 。

碲的地球化学与碲资源研究现状

碲是战略性关键矿产。碲独特的地球化学性质,使碲元素及其同位素有望为多种地球化学和宇宙化学过程提供重要信息。本文综述了碲的物理和化学性质、碲矿物学、各储库碲含量、陆地和海洋碲资源以及碲同位素地球化学等方面的研究现状。地壳中碲丰度很低,但碲矿物数量多,主要为自然碲、碲化物、碲硫(硒)化物、碲氧化物和含氧盐。碲在大洋结核和结壳、陆地富碲矿床及富有机质沉积物中含量较高。浅成低温热液矿床、造山型金矿、火山成因块状硫化物矿床等热液成因矿床和岩浆铜镍铂族硫化物矿床是重要的陆地富碲矿床类型。大洋结核和结壳中的碲达到了碲矿床的富集程度,且蕴含的碲资源量远超过陆地碲资源量。与球粒陨石相比,地球物质也存在显著的碲同位素分馏,碲同位素地球化学在陆地和海洋碲资源研究中已得到初步应用。

太平洋莱恩海山富钴结壳剖面的锶同位素地球化学

对中太平洋莱恩海山富钴结壳MP5D17的各壳层样品进行了系统的锶同位素组成测定.结果表明,结壳具有很低的Rb/Sr值,结壳中87Sr/86Sr值变化较大,范围在0.7084～0.7092.从底部到顶部,结壳不同壳层的锶同位素组成在剖面上具有明显的变化规律,并与其结构构造的变化相对应,但其演化曲线与海水的锶同位素演化曲线变化趋势差异较大,以斑杂状构造为主的疏松层的87Sr/86Sr值明显偏高.由于铁锰结壳中元素锶的扩散速率较高,以斑杂状构造为主的高孔隙率的疏松层难以保存其生长时海水的锶同位素组成,因此锶同位素地层学不适合作为结壳的定年工具.

中太平洋富钴结壳的Os同位素组成及其物质来源意义

深海化学沉积物富钴结壳富含多种有用元素,是重要的海底矿产资源,其沉积速率缓慢(1～10 mm/Ma),几个毫米的厚度就经历了百万年的海洋历史,储存了丰富的古海洋信息,如富钴结壳生长的物质来源、古海洋物理化学条件、古气候变迁、重大的古海洋事件等.因此,富钴结壳是一种重要的古海洋记录(Hein,2000).由于海洋环境中Os同位素能够提供一些其它同位素如Pb、Nd、sr所无法给出的重要信息,在示踪物源、古海洋环境及古大陆风化等方面,具有明显的优势.因此,作者通过测定中太平洋一富钴结壳样品各壳层的锇同位素组成,来了解富钴结壳不同生长时期的Os同位素组成特征,揭示其所蕴含的物质来源信息和古大陆风化情况.……

湘西沃溪金锑钨矿床中白钨矿的稀土元素地球化学

对湘西沃溪金锑钨矿床进行了研究,结果表明,该矿床中白钨矿的稀土元素(REE)含量相对较高,为40.5～123.6μg/g;且有明显的空间变化趋势,随矿区标高的增加而减少,这可能与流体运移过程中流体的REE浓度不断降低有关。不同产状的白钨矿均以轻稀土元素(LREE)亏损、中稀土元素(MREE)和重稀土元素(HREE)富集为特征;白钨矿样品的REE分布模式均存在着明显的M型四分组效应,暗示白钨矿的形成与流体作用或水/岩反应有关。进一步的研究表明,在沃溪白钨矿的沉淀过程中,成矿流体中的REE发生了明显分异,白钨矿对HREE,特别是MREE,具有明显的优先选择性;REE这种分配行为主要是受晶体化学因素的控制,与白钨矿晶体中Ca位置的大小密切相关,而与成矿流体中REE相对浓度、REE络合物的稳定性关系不大。

锡矿山热液方解石的REE分配模式及其制约因素

锡矿山锑矿床中成矿期热液成因方解石的REE分配模式表现出明显的MREE、HREE 富集,LREE 亏损特征;且早、晚两期方解石的 REE分配模式有所不同,晚期方解石 REE分配曲线相对平缓,REE 系列元素之间的分馏不如早期方解石明显。初步研究表明,早期方解石存在强烈的 REE分馏作用,暗示成矿早期可能有类似独居石的矿物生成;方解石中 REE分配行为与角闪石中的 REE分配行为非常类似,晶体化学因素对其REE 分配模式起着重要的制约作用,REE 在方解石中的这种分配行为与溶液体系中 REE络合物的稳定性无关;方解石中 REE最佳替代位置的离子半径大约为0.091±0.001 nm,明显小于理想的 Ca^(2+);这种最佳置换位置并非由Ca^(2+)自身,而是由方解石晶体结构决定的。

西南大面积低温成矿域:研究意义、历史及新进展

我国西南大面积低温成矿域是目前世界上公认的2个大面积低温成矿域之一,其面积之大(约100万km2)、包含的矿种之多(Au、Hg、Sb、As、P、Pb-Zn、Ag以及萤石、冰洲石、水晶、分散元素等)、矿床组成和组合之复杂全球罕见,是我国重要的Au、Hg、Sb、As、Pb-Zn、Ag以及多种分散元素生产基地。国内外学者对该成矿域进行了近30年的研究工作,取得了大量高水平研究成果,同时也存在许多有待深入研究的科学问题。本文回顾了我国西南大面积低温成矿域的研究历史,总结了各研究阶段的主要研究内容、主要研究成果和存在的主要科学问题,同时介绍了近年来我国西南大面积低温成矿域研究新进展。

湖南香花岭锡多金属矿床C、O、Sr同位素地球化学

对湖南香花岭锡多金属矿床成矿早、晚两期方解石进行了系统的C、O、Sr同位素研究。结果表明,成矿早期方解石具有相对较低的δ13CPDB(-5.4‰^-1.4‰)、δ18OSMOW(+6.1‰^+13.9‰)和较高的87Sr/86Sr值(0.7101~0.7230);而成矿晚期方解石则具有相对较高的δ13CPDB(+0.2‰^+0.6‰)、δ18OSMOW(+19.4‰^+21.5‰)和较低的87Sr/86Sr值(0.7101)。分析认为,成矿早期方解石为岩浆热液与海相碳酸盐岩相互作用的产物,成矿流体中的碳源于岩浆碳和海相碳酸盐岩;模拟计算结果显示,成矿早期方解石为成矿溶液发生0.05~0.1摩尔分数的CO2去气作用的产物。而成矿晚期方解石主要为矿区碳酸盐岩低温淋滤的产物,流体中的碳主要源于矿区碳酸盐岩围岩。成矿流体中的Sr源于矿区花岗岩和碳酸盐岩,从成矿早期到晚期,岩浆来源的Sr逐渐减少,而碳酸盐岩围岩提供的Sr比例不断增大。

热液矿床中含钙矿物的Sm-Nd同位素定年

Sm、Nd的离子半径相似、化学性质很相近,母体衰变形成的子体易在矿物晶格中保存下来,故矿物或岩石中的Sm-Nd同位素体系易保持封闭,具有较强的抗风化、抗蚀变能力,是一种有效的定年工具。但长期以来,Sm-Nd同位素体系主要用于前寒武纪地质年代学研究,研究对象主要限于陨石、月球岩石、古老的基性、超基性岩和前寒武纪老地层等。近年的研究表明,热液矿床中一些含钙矿物,其REE含量较高,Sm/Nd分馏明显,是很有潜力的Sm-Nd同位素定年对象,能对矿床的成矿时间进行精确制约。本文对萤石、白钨矿、方解石、电气石等常见热液含钙矿物的Sm-Nd同位素研究现状进行归纳总结,并对该方法在中国热液矿床中进一步的应用前景进行了展望,以期促进Sm-Nd同位素成矿年代学在我国的推广和应用。

湖南香花铺钨矿床含钙矿物的稀土元素地球化学

香花铺矿床是湘南地区唯一的萤石-白钨矿型矿床。本文利用高精度LA-ICP-MS对该矿白钨矿和方解石中的稀土元素进行了原位分析。结果表明,该矿的白钨矿表现为LREE富集和正Eu异常特征,方解石则具有LREE富集型和相对平坦型两种稀土配分模式,且均呈现负Eu异常特征。该矿属于与岩浆活动有关的热液矿床,成矿流体在还原环境下的运移过程中,首先结晶出白钨矿和LREE富集型方解石,而后沉淀形成了具有相对平坦型REE模式的方解石。此外,稀土元素在该区矿物中的分布存在明显的不均一现象,在不同微区REE的含量、配分模式以及分异程度等均可能存在差异,其原因除了结晶过程中水动力学条件的变化,还可能与矿物结晶后颗粒外表层受流体作用的改造有关。

湘西沃溪Au-Sb-W矿床中富放射成因锶的成矿流体及其指示意义

研究表明 ,湘西沃溪Au Sb W矿床白钨矿的Sr含量很高 ,为 14 5 5～ 6 810 μg g ;87Sr/ 86 Sr为 0 .74 6 75～0 .75 0 0 3,明显不同于国外金矿中的白钨矿 ,表现出显著富放射成因锶。沃溪矿床的成矿流体为一种显著富放射成因锶的热水溶液 ,暗示成矿流体不可能是类似于现代大洋中脊喷出的热液或古海水 ,其矿床成因并非前人所认为的“海底热泉 (卤水 )沉积成因”或“海底喷流沉积成因”。矿床中这种显著富放射成因锶的成矿流体 ,很可能是热水溶液对下伏古老基底淋滤或是对元古界赋矿地层中的碎屑岩选择性优先淋滤所致。

湖北徐家山锑矿床方解石C、O、Sr同位素地球化学

湖北通山的徐家山锑矿床产在上震旦统陡山沱组和灯影组的海相碳酸盐岩中。对该矿床中成矿前和成矿期方解石进行了较系统的C、O、Sr同位素地球化学研究,结果表明,成矿前方解石具相对较高的δ13CPDB(-0.7‰～+2.0‰)、δ18OSMOW(+18.6‰～+19.6‰)和Sr含量(2645～8174μg/g,平均5656μg/g),及较低的87Sr/86Sr比值(0.7096～0.7097);而成矿期方解石具相对较低的δ13CPDB(-3.9‰～-2.1‰)、δ18OSMOW(+11.5‰～+15.3‰)、Sr含量(785～2563μg/g,平均1571μg/g),和较高的87Sr/86Sr比值(0.7109～0.7154,平均0.7141)。分析认为,成矿前方解石的C、O和绝大部分Sr来源于赋矿围岩———震旦系海相碳酸盐岩;而成矿流体为富H2CO3的溶液,它来自或流经富放射成因87Sr的下伏基底碎屑岩———中元古界冷家溪群浅变质岩;该流体与围岩发生水-岩反应导致成矿期方解石和辉锑矿的沉淀。

贵州独山巴年锑矿床硫、铅同位素特征及其对成矿物质来源的指示

贵州独山巴年锑矿床是华南锑矿带代表性锑矿床之一。矿体赋存于中泥盆统独山组地层之中。本文对该矿床辉锑矿的硫、铅同位素组成进行了系统分析。结果表明,辉锑矿的δ34S值变化范围为-5.4‰～-1.2‰,平均-4.2‰,计算获得成矿流体中总硫的δ34SΣS=0.1‰,显示岩浆来源硫的同位素特征。辉锑矿铅同位素组成变化范围较窄:206Pb/204Pb为18.561～19.156,平均18.813;207Pb/204Pb为15.703～15.769,平均15.734;208Pb/204Pb为38.573～39.207,平均38.906。绝大多数样品中矿石铅为正常铅,具有华南区域性铅同位素组成特征。我们认为巴年锑矿床成矿金属元素锑除主要来源于赋矿围岩泥盆系外,基底地层也可能提供了部分成矿物质。

湖南板溪脉岩的年代学、岩石学、地球化学及其构造环境

湘中地区的锑(金)成矿多与脉岩相伴生,对其成因及对矿床成矿作用的贡献至今仍不清楚。本文通过对板溪石英斑岩脉的研究表明,全岩KAr年龄为200Ma±,至少比板溪锑矿成矿晚200Ma,因此脉岩与成矿不存在成因联系。板溪脉岩显示过铝质特征,其A/CNK为1.08～2.61,A/NK为1.08～2.71,K2O为0.9%～3.66%,K2O+Na2O为4.28%～7.5%,大多数样品的K2O/Na2O小于1。稀土元素以相对富集LREE,LREE分馏不明显、HREE分馏明显,配分曲线右倾为特点,其(La/Yb)n为14.47～28.11,(Gd/Yb)n为9.8～14.3,并且具强负Eu异常,δEu为0.05～0.14,这表明岩石在成岩演化过程中,经历了强的分异结晶作用。在原始地幔标准化蛛网图上,脉体相对富集LILE,并具Ti和P负异常。(87Sr/86Sr)i变化范围较大,为0.6653～0.7149,其中B3样品的(87Sr/86Sr)i为0.7149,与来自地壳上部的花岗岩的87Sr/86Sr初始比值相当。在构造环境判别图中,样品显示岛弧/同碰撞花岗岩的特点。结合前人的研究成果,笔者推测板溪脉岩为地壳上部岩石部分熔融的产物,并经历了混染和高度的分异演化。其动力来源为200Ma左右,地壳叠置加厚作用后幔源岩浆的底侵作用。

贵州东部及邻区南华纪锰矿中黄铁矿硫同位素高异常及地质意义

贵州东部及邻区南华纪锰矿层中的黄铁矿产出形态多样,为了研究它们的成因标志,通过野外和镜下观察发现黄铁矿主要呈浸染状、条带状和结核状产出,并以草莓状和自形-半自形粒状结构为主。硫同位素测试结果显示含锰岩系中黄铁矿具有异常高δ34S值的特征,介于+37.9‰^+62.6‰之间(平均52.7‰),呈塔式分布,峰值在+46‰^+59‰之间,沿同一矿体剖面从下到上逐渐减小,不同矿床间差异大。结果表明沉积盆地的封闭性和冰川事件使海水硫酸盐浓度降低并富集重硫同位素,随后形成的硫酸盐最低带进一步减小了硫同位素的分馏,使黄铁矿的δ34S达到异常高值。随着沉积盆地逐渐变开放,矿层由下而上黄铁矿的δ34S值逐渐减小,而不同矿床黄铁矿的δ34S值差异则是因为沉积盆地封闭性的差异。因此,封闭的局限沉积盆地是锰矿床形成的重要地质背景条件,而渗流热卤水或火山锰源可能是矿床的主要锰质来源。

矿物中元素扩散动力学的研究及地质应用

扩散作用作为元素重要的地球化学行为,对矿物内部的微量元素及同位素信息有着重要影响,被越来越多地应用于解决地球化学动力学方面的问题。目前,对矿物中元素扩散行为的研究以实验模拟扩散过程的方法为主,同时理论预测的方法也逐渐成为获取扩散数据的一种重要手段。关于这一领域的研究,国外学者所做的工作较多,而我国开展的相关研究还非常少。为了促进国内在固体矿物中元素扩散动力学方面的研究及应用,本文对这一领域的研究现状及方法进行了归纳,并对扩散作用的研究意义与地质应用等做了阐述。

赣南西华山花岗岩的演变过程及其对钨成矿的约束

华南不同时代花岗岩类十分发育,特别是在南岭地区,燕山期花岗岩广泛出露。南岭地区也是世界上最著名的W-Sn-Nb-Ta等稀有金属矿产资源的产地,其中金属钨的储量占全世界总储量的1/2以上。该区钨成矿与燕山期花岗岩具有密切的时间、空间和成因联系,钨矿化一般与高度分异演化的花岗岩有关,通常形成于岩浆演化的晚期阶段。在赣南的西华山地区,石英脉型钨矿脉广泛分布,该区的钨成矿与花岗岩密切相关。

南岭地区燕山期复式花岗岩中REE分馏及其地质意义

南岭地区是我国重要的有色、稀有和贵金属矿产资源地,拥有许多大型、超大型矿床,是中国东部中生代大规模成矿作用或"成矿大爆发"(毛景文等,1999;华仁民等,1999,2007)的重要组成部分,是我国乃至全球最主要钨锡密集成矿区。目前普遍认为该区钨锡成矿作用在时间。

个旧锰结核矿床地质地球化学与成因初步研究

个旧锰结核矿床产在锡石-多金属硫化物矿田顶部的第四系砂锡矿之中。从矿床地质产状、化学组成、微量元素、稀土元素、矿物组合等方面进行了讨论,认为个旧锰结核属于异地海相成因,后经搬运沉积在第四系砂锡矿之中;与中太平洋海山CAD19锰结核的物质组成和微量元素进行对比,表明个旧和CAD19锰结核有相类似的稀土模式,相对富集轻稀土,并出现明显的Eu负异常和Ce的正异常。