铜陵新桥层状菱铁矿成因的矿物学证据及成矿意义

安徽铜陵新桥矿区二叠系栖霞组底部和石炭系黄龙组—船山组之间产出层状、似层状菱铁矿矿层。开展菱铁矿矿层成因研究对于深入剖析区域层控矽卡岩型铜铁矿床成矿机制具有重要意义。本文利用粉晶X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对菱铁矿矿石进行矿物学研究,结果发现菱铁矿矿石主要由菱铁矿、石英、伊利石和有机质等组成,菱铁矿颗粒粒径较小,表面具有成岩自生的自形石英硬模的微结构,SEM原位微区成分分析显示菱铁矿中除了主量元素铁,还含有大量的锰、锌和钙。矿石中存在两种微结构和不同成因的石英:表面具菱铁矿硬模和次生加大结构的碎屑石英;具六方双锥、单锥以及生物成因球形的自生石英。菱铁矿矿石的组成和矿物表面微结构表明其为沉积成因,非岩浆热液起源。富有机质和亚铁的沉积菱铁矿层和沉积胶状黄铁矿层协同作用,可能是铜陵地区乃至长江中下游成矿带层状铜铁矿床层控性重要制约因素,以及可能作为燕山期中酸岩浆演化的氧化性含铜成矿流体卸载成矿的地球化学还原障。

雅鲁藏布江中段日喀则地区却顶布—路曲地幔橄榄岩岩石地球化学特征、成因及其地质意义

日喀则蛇绿岩是雅鲁藏布江缝合带的重要组成部分,但是对该蛇绿岩的成因和构造背景还存在较大的争议。本文以日喀则地区却顶布—路曲蛇绿岩为研究对象,通过详细的野外地质、岩石学、矿物化学及岩石地球化学研究,显示该蛇绿岩主要由方辉橄榄岩组成,另有少量辉长岩、辉绿岩和玄武岩。与路曲方辉橄榄岩相比,却顶布方辉橄榄岩中橄榄石的Fo值较低,斜方辉石Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)含量较高,单斜辉石Al_(2)O_(3)含量和Cr#值较高,尖晶石Cr#值和TiO_(2)含量较低。却顶布—路曲方辉橄榄岩具有较高的MgO含量和较低的Al_(2)O_(3)、CaO、TiO_(2)含量,稀土元素总量为(0.17~1.63)×10^(-6),低于原始地幔和亏损地幔。路曲方辉橄榄岩的LREE/HREE和(La/Yb)_(N)比值较高,分别为1.34~9.22和0.56~12.14;却顶布方辉橄榄岩与其相反,LREE/HREE和(La/Yb)_(N)比值分别为0.29~0.81和0.11~0.25。路曲方辉橄榄岩呈轻稀土富集型的U型稀土元素配分模式;却顶布方辉橄榄岩为轻稀土亏损型的左倾型稀土元素配分模式。路曲方辉橄榄岩和却顶布方辉橄榄岩具有近似的微量元素分布特征,但是又有一定区别,路曲方辉橄榄岩大离子亲石元素Rb、Ba高于却顶布方辉橄榄岩,但K、Sr低于却顶布方辉橄榄岩。却顶布—路曲方辉橄榄岩的源区可能来源于地幔中的尖晶石相二辉橄榄岩。却顶布—路曲方辉橄榄岩矿物化学和全岩地球化学特征与深海地幔橄榄岩相似。矿物学和全岩岩石地球化学特征显示却顶布方辉橄榄岩为经历了10%~15%部分熔融的残余,路曲方辉橄榄岩为经历了20%~25%部分熔融的残余。却顶布—路曲方辉橄榄岩形成于慢速超慢速拉张的洋中脊环境。日喀则蛇绿岩的多样性与源区部分熔融程度和后期流体交代密切相关。

峨眉山太和岩体角闪石地球化学特征与岩浆演化

太和镁铁质-超镁铁质层状岩体位于峨眉山大火成岩省内带,赋存有超大型的钒钛磁铁矿矿床。根据岩石矿物组合、矿物含量及结构特征等,岩体从下向上可划分为下部岩相带、中部岩相带和上部岩相带,并且中部岩相带可进一步划分为Ⅰ~Ⅵ旋回。太和岩体不同层位广泛分布有角闪石,大多数样品角闪石体积分数在1%~3%之间,局部可达5%~10%。岩相学研究显示,角闪石呈嵌晶结构且具有均一的光学特征。结合地球化学组成判别,这些角闪石与幔源岩浆有关,是岩浆演化晚期结晶的产物。下部岩相带角闪石含有相对较高的w(Cr)(3×10^(-6)~112×10^(-6))和w(Ni)(114×10^(-6)~163×10^(-6)),而中部岩相带和上部岩相带都显示较低的w(Cr)(3.81×10^(-6)~28.1×10^(-6))和w(Ni)(0.42×10^(-6)~20.9×10^(-6)),暗示下部岩相带的母岩浆相对原始,是一种富Fe-Ti岩浆。另外,中部岩相带角闪石TiO_(2)变化呈韵律旋回变化,且在Ⅵ旋回中角闪石明显富集Nb并迅速向上降低。同时,角闪石微量元素蛛网图反映中部岩相带的母岩浆显著富集Y、REE、Sr等元素。这些特征暗示中部岩相带的母岩浆是一种演化的岩浆。通过角闪石成分估算的岩浆氧逸度呈旋回变化,从旋回底部到旋回顶部氧逸度逐渐降低,这个特征与角闪石Fe^(3+)/(Fe^(3+)+Fe^(2+))比值变化相似。高氧逸度和岩浆富水是导致磁铁矿早期结晶的关键控制因素。

磁铁矿:研究方法与矿床学应用

磁铁矿在自然界普遍存在,其成岩和成矿作用研究备受关注。文章系统地总结了近年来磁铁矿的研究进展,介绍了磁铁矿的研究方法体系,并探讨了其在矿床学研究中的应用。磁铁矿的研究方法包括磁铁矿的年代学、显微结构、元素和同位素组成。在磁铁矿的方法学基础上,进一步探讨了磁铁矿Re-Os同位素定年在成矿年代学研究中的应用、磁铁矿有关的温度计和氧逸度计以及矿床类型判别等。此外,以铁氧化物-铜-金和铁氧化物-磷灰石矿床为例,讨论了磁铁矿微量元素组成对这些矿床成因的制约,并初步总结了磁铁矿微量元素组成在找矿勘查方面的应用。磁铁矿作为重要的矿床学研究对象,已助推矿床成因和找矿勘查研究,具有巨大的应用潜力,包括原位U-Pb年代学和非传统稳定同位素示踪(如V同位素)等。然而,磁铁矿中微量元素的赋存状态、分配行为以及磁铁矿地球化学数据库等是磁铁矿研究中较薄弱的环节,亟需进一步加强。

页岩中的石英类型、成因及意义

石英作为页岩中重要组成部分,厘清其成因机制对重建页岩成岩过程及页岩油气储集层形成至关重要。页岩中石英成因复杂,利用普通薄片观察、扫描电镜、能谱分析、阴极发光等手段,可以识别出页岩中石英主要类型包括陆源碎屑石英、生物成因石英和成岩自生石英,其中成岩自生石英硅质来源主要有黏土矿物转化、长英质溶蚀和生物硅溶解、火山—热液活动。陆源碎屑石英多呈粉砂级,阴极发光下强发光,光谱一般为2个峰值,微米级生物成因石英不发光,黏土矿物成因石英多在伊利石等黏土矿物周围或嵌入其中。不同类型石英除形貌及赋存特征外,地球化学元素也存在差异。受热液活动影响的石英多富集Fe、Mn元素;陆源碎屑石英多富Ti、Al元素,SiO_(2)与Zr呈正相关;生物成因石英常与TOC含量呈正相关,Fe/Ti值介于0.4~20之间。成岩自生石英为多阶段形成,与页岩埋藏成岩过程有着密切关联,影响着页岩储集层性质,主要形成于早、中成岩阶段。陆源碎屑石英与生物成因石英有利于抑制压实作用,保护原生孔隙,黏土矿物转化、长英质溶蚀等成岩自生石英过程发育溶蚀孔、有机孔等孔隙,石英充填部分孔隙降低孔隙度。明确页岩中石英成因,对于页岩沉积环境分析及有利储集层的分布预测都有重要意义。

纳米矿物在地球科学的研究进展

纳米矿物广泛存在于岩石圈、大气圈、水圈和生物圈内,是地球系统的重要组成部分。纳米矿物的微小尺寸使其具有不同于宏观矿物的特殊结构、物理化学性质和地质行为,研究固体地球系统中各类纳米矿物的形成机制、分布特征和转变规律进而从微观角度深入理解地质过程已成为国际地学的研究热点。本文总结了地学常用的纳米矿物研究方法,介绍了纳米矿物参与下的“非传统”矿物生长、微量元素吸附和矿物相变等过程。同时本文结合实例梳理了地球系统不同地质过程中非生物相关纳米矿物的成因机制及其对地质过程的指示意义,包括发生在岩浆、热液或胶体体系中从无到有的结晶过程,先存矿物的溶解-再沉淀过程(水岩反应作用),以及先存岩石或矿物的应变破碎过程(陨石冲击、构造活动、火山活动)等,讨论了纳米矿物与成矿的关系,并对纳米地球科学未来的研究方向提出了展望。

河南鹤壁地幔捕掳体内磷灰石的发现及地幔交代作用

目的地幔交代作用是岩石圈演化的重要方式之一。显性交代作用以出现交代成因的地幔矿物为特征,可为地幔交代作用提供直接证据,磷灰石是地幔中交代成因的典型矿物。中生代以来,太行山构造带东侧的华北板块岩石圈明显减薄,而西侧仍保留较厚的岩石圈,太行山构造带是华北克拉通东部被破坏区与西部稳定区的过渡带。因此,太行山构造带的地幔包体对研究华北克拉通破坏具有重要意义。鹤壁地区位于太行山构造带上,发育有金伯利岩等深源岩浆岩。方法本文以金伯利岩携带的地幔包体为研究对象,探讨鹤壁地区岩石圈地幔的性质。通过人工重砂的方法,从地幔包体中分选出数粒磷灰石和一粒被辉石包裹的磷灰石。结果体视显微镜下,磷灰石无色,透明,具玻璃光泽,呈短柱状;扫描电镜能谱分析表明,被包裹的矿物主要由Ca,P,O,F元素组成,寄主矿物主要由Si,Fe,Mg,Al,O元素组成;电子探针结果表明,磷灰石中w(CaO)为53.525%~56.514%,w(P_(2)O_(5))为37.372%~40.851%;实验岩石学研究认为,顽火辉石+方解石→橄榄石+透辉石+CO_(2),磷灰石等作为副矿物产出。因此,辉石包裹磷灰石的矿物组合属于地幔交代成因,指示了显性交代作用。结论磷灰石这种显性地幔交代成因矿物的发现,为华北克拉通岩石圈地幔经历显性交代作用提供了直接证据。

锰(氢)氧化物在矿物表面的异相成核生长及其地球化学意义

锰(氢)氧化物(MnO_(x))广泛存在于自然环境中,具有比表面积大、反应活性强等特点。MnO_(x)的形成与转化显著影响地表氧化还原循环、环境物质迁移转化等地球化学过程。矿物表面可催化Mn(Ⅱ)氧化结晶、为MnO_(x)的异相成核生长提供基底,是MnO_(x)形成的重要场所。近年来,矿物表面诱导MnO_(x)异相成核生长过程受到广泛关注。本文综述了MnO_(x)在环境典型矿物表面[铁(氢)氧化物、锰(氢)氧化物、黏土矿物、碳酸盐矿物和石英]的异相成核生长过程,探讨了矿物结构和环境条件对反应途径、产物结构的影响,并展望了未来的研究方向。

黄绿色葡萄石的谱学特征及颜色成因

颜色是宝石重要的光学性质之一,也是影响宝石品质及价格的重要参数。黄绿色葡萄石作为一种常见的玉石品种,其结构、致色离子的种类、价态及配位的复杂性,导致前人关于其致色成因存在较大的争议。采用傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、紫外-可见光分光光谱(UV-Vis)、激光剥蚀-等离子体质谱(LA-ICPMS)及穆斯堡尔谱(Mössbauer)等现代分析测试手段,对2个典型的黄绿色葡萄石样品(浅黄绿色样品LYG和深黄绿色样品DYG)的主要致色离子种类、价态及配位状态进行了深入研究,为黄绿色葡萄石的致色成因提供科学的解释。UV-Vis分析结果表明,样品LYG和样品DYG均出现明显的~425和~585nm处的吸收带,分别与Fe^(3+)oct的电子跃迁和Fe^(2+)ch-Fe^(3+)oct的电荷转移有关。Mössbauer超精细参数分析结果显示,样品LYG和样品DYG中Fe^(3+)的IS均为0.34mm·s^(-1),QS值分别为0.22和0.35mm·s^(-1),均符合葡萄石八面体配位中Fe^(3+)的特征。样品LYG(IS=1.08mm·s^(-1))和样品DYG(IS=1.07mm·s^(-1))的Fe^(2+)具有相近的IS值,均符合八面体配位中Fe^(2+)的特征。然而,样品DYG中Fe^(2+)的QS值(QS=2.78mm·s^(-1))明显高于样品LYG(QS=1.12mm·s^(-1)),说明前者结构中Fe^(2+)处于畸变的八面体中。样品DYG结构中Fe的含量和Fe^(2+)的比例(4.02wt%;11.88%)均高于样品LYG(3.55wt%;5.27%),表明黄绿色葡萄石的颜色可能与Fe的含量和Fe^(2+)的比例有关。样品LYG和样品DYG中V的含量分别为633和1810μg·g^(-1),指示V可能对黄绿色葡萄石的颜色有贡献,但含量明显低于Fe,所以V对颜色的贡献远低于Fe^(3+)和Fe^(2+)。该研究不仅查明了黄绿色葡萄石的主要致色离子种类(Fe),而且确定了致色离子的价态(Fe^(3+)和Fe^(2+))和配位状态(八面体配位),为黄绿色葡萄石颜色的定量研究提供了有益的基础素材。

阿尔金西段库木塔什萤石矿床成因:磷灰石U-Pb年龄、原位Sr-Nd同位素、地球化学约束

近年来,阿尔金西段取得萤石找矿重大突破,相继发现卡尔恰尔和库木塔什等矿床,但成矿时代和成矿机制研究薄弱。笔者选取库木塔什矿床与萤石密切共生磷灰石为研究对象,开展原位U-Pb定年、Sr-Nd同位素及地球化学分析,以探讨萤石矿成矿时代及矿床成因。磷灰石常呈自形-半自形结构,表面均匀,单偏光下近乎透明,主要与萤石、方解石、带云母、氟碳铈矿等矿物共生。结果显示,磷灰石U-Pb同位素年龄为(448±27)Ma,成矿作用与碱长花岗岩侵入活动密切相关,均为晚奥陶世构造-岩浆活动产物。磷灰石中F含量为4.20%~5.12%,Cl含量小于0.02%,极低的Cl含量表明出溶的流体Cl含量较低。磷灰石稀土元素含量较高(908×10^(-6)~2164×10^(-6)),稀土配分曲线显示强烈Eu负异常和Ce正异常,且与萤石、方解石、碱长花岗岩有明显的一致性,推测与岩浆-热液阶段大量流体出溶密切相关。磷灰石的^(87)Sr/^(86)Sr值为0.70913~0.71047,^(143)Nd/^(144)Nd值为0.51138~0.51153,εNd(t)值为-13.3~-10.3,表明成矿物质具有壳幔混合特征。综合研究表明,阿尔金西段萤石成矿时代为奥陶纪,与同期碱长花岗岩密切相关,形成于后碰撞伸展阶段,成矿流体来源于碱长花岗岩的熔体-流体演化,为岩浆热液充填型矿床。

宁芜盆地娘娘山早白垩世黝方石响岩中黑云母逆反应边结构:岩浆混合触发火山喷发的矿物学证据

矿物的不平衡结构是岩浆混合、不平衡结晶以及岩浆-流体交代等过程的重要指标。在长江中下游宁芜盆地娘娘山破火山口的早白垩世娘娘山组黝方石响岩中,黑云母斑晶发育了罕见的逆反应边结构,即在黑云母边部出现由角闪石及辉石等镁铁质矿物组成的反应边,但对其成因长期以来缺少深入研究。文章通过详细的岩相学研究和电子探针分析等手段,查明宁芜盆地娘娘山组黝方石响岩中具逆反应边结构的黑云母具有核-幔-边结构,其核部为原生黑云母,靠近逆反应边的幔部为高温熔蚀再平衡结晶成因的黑云母,边部为角闪石。黑云母及角闪石的温压计算及其地球化学特征表明,黑云母结晶温度为807~862℃,压力为231~369 MPa;相比之下,“逆反应边”中的角闪石结晶温度为920~949℃,压力为271~309 MPa,其寄主岩浆化学组成类似于亚碱性系列的基性岩浆,较黑云母寄主岩浆更偏基性。黑云母与“逆反应边”中角闪石结晶的物理化学条件差异表明,这种特殊的“逆反应边”结构是早期碱性岩浆与晚期基性亚碱性岩浆混合的结果。矿物CSD计算表明,反应边的形成可能仅先于火山喷发一个月左右,暗示岩浆混合可能是导致火山喷发的重要诱因。

矿物溶解再沉淀过程研究综述

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究取得了众多成果。已有研究证实,在低温、溶剂存在的条件下,溶解再沉淀过程相对于固体扩散是更高效的物质交换机制。本文回顾了溶解再沉淀过程的研究历史,综述了近20年来取得的主要研究进展,包括不同矿物相(硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐矿物及氧化物、硫化物等)中主要鉴别结构特征、元素迁移富集规律及主要观测分析手段,系统总结了溶解再沉淀过程的主要影响因素,最后展望了其发展方向。

广西佛子冲铅锌矿田闪锌矿LA-ICP-MS微量元素特征及指示意义

广西佛子冲铅锌矿田所在的钦杭成矿带西段是广西重要的多金属矿集区,矿田范围内发现的铅锌矿有条带状、浸染状、热液脉状3种类型矿石。3种类型矿石中的闪锌矿均具有Fe元素最为富集,Cd元素富集,Co元素较富集,In元素亏损,Ge、As、Mo、Tl元素含量低且含量变化不大的特征,但三者Fe元素含量存在一定差异,条带状闪锌矿w(Fe)<浸染状闪锌矿w(Fe)<热液脉状闪锌矿w(Fe)。3种闪锌矿的Mn、Fe、Co、Cd、In元素以类质同象的形式赋存于闪锌矿的晶格中,Cu、Pb、Bi元素则以独立矿物(黄铜矿、方铅矿、辉铋矿)或显微包裹体的形式赋存于闪锌矿中,但3种闪锌矿的Ag元素的赋存形式却存在一定差异。其中,条带状与热液脉状闪锌矿的Ag元素主要以独立矿物(自然银)或显微包裹体的形式赋存于闪锌矿之中,而浸染状闪锌矿的Ag元素则可能以类质同象的形式赋存于闪锌矿的晶格中。3种闪锌矿中Fe对Cd(或Mn、Co、In)与Zn的替代所起到的作用存在一定差异,其中条带状闪锌矿中Fe对Cd(或Mn)与Zn的替代可能起一定促进作用,对Co(或In)与Zn的替代机制所起作用不明。浸染状闪锌矿中Fe对Cd(或Mn、Co、In)与Zn的替代均起促进作用。而热液脉状闪锌矿中Fe对Mn与Zn的替代起促进作用,对Cd(或In)与Zn的替代可能也起到一定促进作用,但却对Co与Zn的替代起到了抑制进作用。3种闪锌矿的形成与岩浆活动密切相关,但沉积改造作用在条带状闪锌矿的形成过程中也发挥了重要作用。条带状闪锌矿可能形成于中-低温环境,浸染状和热液脉状闪锌矿则可能形成于中-高温环境,但热液脉状闪锌矿形成温度可能高于浸染状闪锌矿。结合Ga/Ge-Zn/Cd和Zn/Cd-Mn投影及前人的研究成果综合分析认为佛子冲铅锌矿田存在喷流沉积型、矽卡岩型、岩浆热液型3种矿床成因类型。

浦城杉树坞萤石矿围岩蚀变岩相学特征及矿床成因

杉树坞萤石矿近矿围岩蚀变镜下微观表现为高岭土化、高岭土绢云母化、硅化等蚀变组合,野外露头蚀变调查确定围岩蚀变分带为原岩带-构造破碎带-高岭土化蚀变带-硅化绢云母化带-萤石矿带-硅化带-构造碎裂带-另一侧的原岩带,反应矿体成矿过程为原岩中细粒黑云母二长花岗岩和花岗斑岩,在经过一系列构造运动作用下,形成碎裂化黑云母二长花岗岩、碎裂化花岗斑岩;随着张性断裂活动进一步加剧,岩石破碎成角砾形成花岗质碎裂角砾岩;含矿热液沿构造裂隙运移,通过组分的带进带出,形成高岭土化碎裂角砾岩、高岭土绢云母化碎裂角砾岩、萤石硅化岩。杉树坞萤石矿受构造运动时产生的动力破碎叠加低温热液蚀变作用而成,属于低温热液充填型萤石矿床,硅化叠加强烈高岭土化、绢云母化为最为明显的找矿标志。

四川盆地北缘下志留统龙马溪组重晶石发育特征及其地质意义

扬子板块北缘志留系黑色岩系中重晶石-毒重石成矿带的形成构造背景和成矿过程一直受到众多学者的关注。本文选择四川盆地北缘城口月亮坪剖面下志留统龙马溪组泥页岩中的重晶石矿物为研究对象,从岩石学、矿物学入手探讨重晶石发育特征,并结合锶同位素分析重晶石的成因及其反映的地质意义。结果显示:重晶石主要发育成岩作用为主的针状晶体、冷泉作用为主的较大粒径溶蚀状晶体、热液作用为主的树枝状晶体,以及生物作用为主的小粒径椭球体形晶体;重晶石结核以扁椭球体形顺层分布,存在同心分层结构、致密均一结构、龟裂纹充填结构,其成因以成岩作用为主,局部出现后期热液流体充填收缩缝形成的龟裂纹;层状重晶石的^(87)Sr/^(86)Sr值为0.7084,反映其形成过程受到深部幔源(低^(87)Sr/^(86)Sr值)和围岩(高^(87)Sr/^(86)Sr值)的混染作用,推测其成因为深部幔源热液与冷泉(或成岩作用)共同作用的结果。研究认为:四川盆地北缘龙马溪组沉积时期为一个具有拉张构造背景的被动大陆边缘,在北大巴山发育同沉积断裂;在龙马溪组早期四川盆地北部斜坡区受到弱的拉张作用,断裂发育规模不大,形成间歇性小规模的冷泉渗流;在龙马溪组晚期拉张作用增强,断裂加深,产生重晶石黑烟囱,大量含Ba^(2+)和H2S的热液进入海水中并在北大巴山地区形成重晶石矿床。

河北张三营碱长花岗岩铌铁矿族矿物特征及其意义

张三营碱长花岗岩位于华北克拉通北缘,岩体具高分异特征,整体富铌,具有一定的成矿潜力。为查明其含铌矿物种类及岩浆演化过程,本文对岩体中铌铁矿族矿物开展了显微结构和矿物化学研究。结果表明:铌铁矿族矿物是碱长花岗岩中最主要的含铌矿物,化学成分富铌(Nb)、贫钽(Ta),以铌铁矿为主,少量为铌锰矿,按成因分为岩浆期和岩浆—热液期两类。岩浆期铌铁矿族矿物数量多,矿物多自形且具振荡环带结构,推测结晶于岩浆过程;背散射电子图像中少量岩浆期铌铁矿族矿物出现“亮边”结构和成分反环带,暗示矿物受熔体交代作用影响。岩浆—热液期铌铁矿族矿物含量较少,化学成分均匀,Mn^(#)和Ta^(#)值相对较高,是从熔体中快速沉淀形成的。张三营碱长花岗岩岩浆演化经历了岩浆冷凝期、岩浆—热液过渡期和热液期。岩浆冷凝期历时较长,是岩体富铌的关键,岩浆—热液过渡期熔体对铌、钽富集起到一定的作用,热液期流体交代作用较弱,影响有限。

太行山中段九岭金矿区脉岩锆石成因矿物学研究

位于太行山中段的九岭金矿是一典型的石英脉型金矿,其金矿脉与酸性脉岩有密切的时空联系。本文对九岭金矿区内的花岗斑岩和花岗闪长岩脉进行了系统的锆石U-Pb年代学、Hf同位素和成因矿物学研究。结果表明,脉岩的侵位年龄为128~130 Ma,成岩物质主要来自于太古代地壳,另有少量幔源物质。锆石的形态标型特征指示区内岩浆经历了较长的分异演化过程,这与其具有较高的含水量有关。花岗斑岩岩浆演化过程可以分为3个阶段,随着温度的降低岩浆由过碱性向过铝质转变。花岗闪长岩中的锆石根据环带结构特征可明显分为两个群,其演化特征表明为过铝质和过碱质岩浆混合的产物。锆石温度计和氧逸度计计算结果表明九岭金矿区脉岩岩浆氧逸度高达ΔFMQ+5~ΔFMQ+7,对金的活化迁移及富集成矿十分有利。

脱水对Ca-Mg-Ba-CO_(3)无定形相前驱体相变控制的分子模拟研究:白云石与钡白云石的对比探究

白云石为地表分布最广泛的碳酸盐矿物之一,大量发育于古老地层中,现代海洋环境中鲜有出露。经过几十年的研究发现,低温条件下很难成功合成有序白云石,其成因问题仍悬而未决,因此“白云石问题”无疑是地质学上最长久的难题之一。主流观点认为原因是Mg^(2+)的水合作用阻碍了Mg^(2+)进入碳酸盐矿物晶格,然而最新研究提出,白云石结晶最大的限制因素可能在于无定形相前驱体的结构约束。溶液中无定形前驱体转化结晶为白云石时,脱水作用对结晶方式起着举足轻重的影响。文章采用分子动力学模拟的方法,研究Ca-Mg-Ba-CO_(3)系统中含水无定形前驱体的相变脱水过程。结果表明,脱水过程中系统密度显著上升,但金属阳离子与其他离子的距离受脱水影响小,且总配位数不变。动力学方面,含水无定形Ca-Mg-CO_(3)和Ba-Mg-CO_(3)前驱体(即ACMC和ABMC)具有相似的扩散行为,前者的粒子移动性较低,对成核团簇的聚集产生阻碍作用。热力学方面,二者的脱水焓有显著差异,ACMC的脱水焓更高,且脱去结构中最后的H_(2)O十分困难,而这部分H_(2)O会为了结构稳定干扰脱水过程,进而影响结晶进行。因此,限制白云石结晶的主要原因可能为低水合态时难以脱去维持结构稳定性的H_(2)O。该研究系统地探讨了脱水作用对白云石和钡白云石结晶的控制作用,为“白云石问题”的解决提供新的思考。

黔北正安地区五峰组——龙马溪组页岩硅质矿物成因及意义

我国南方地区早古生代海相富有机质页岩硅质矿物含量较高,其成因和来源对页岩储层物性和压裂改造效果至关重要。本文以黔北正安地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,通过岩心和薄片观察、X衍射分析、场发射扫描电镜及主微量元素分析等技术方法,精细识别不同类型硅质矿物的结构,定量计算不同来源硅质矿物的含量,探讨不同成因硅质矿物对页岩孔隙和压裂改造的影响。结果表明:研究区五峰组—龙马溪组页岩硅质矿物含量较高(约为71.5%),主要为石英,多呈棱角状和椭圆状等形态,颗粒大小和结晶程度存在明显差异,反映陆源和生源两种成因,其中生物成因硅含量约为41.4%,陆源碎屑硅含量约为30.1%。相比于焦石坝地区,研究区五峰组—龙马溪组页岩硅质矿物含量较高,主要表现在碎屑硅含量的增加,生物成因硅含量相差不大。生物成因硅在沉积和成岩过程中,可以形成刚性颗粒支撑结构,有利于页岩储层的保存和压裂改造,而陆源碎屑硅对页岩脆性和压裂改造不利。因此,尽管研究区页岩硅质矿物含量总体较高,但在页岩储层物性和压裂改造效果方面不及焦石坝等地区。

冀南邯邢地区固镇闪长岩中含橄榄石的闪长质捕虏体的成因矿物学研究

邯邢地区中生代侵入岩包含的地幔捕虏体、捕虏晶是来自岩石圈地幔的直接实物证据。该区域所在的华北克拉通中部于中生代发生岩石圈地幔减薄,该事件的主导机制、影响程度和具体过程至今尚未达成共识。本次研究在邯邢地区固镇岩体的闪长质包体中发现橄榄石、辉石等捕虏晶,是研究华北克拉通破坏的重要研究对象。通过对包体中的不同矿物进行成因矿物学研究,讨论其成因及演化,对华北克拉通中生代岩石圈减薄机制进行约束。研究主要取得了以下几点认识:样品中橄榄石的化学成分特征(w(CaO)为0.03%~0.07%,w(Al2O3)为0~0.03%,w(MnO)为0.30%~0.46%)及其与寄主岩浆的不平衡均表明该橄榄石为地幔橄榄岩的解体矿物(捕虏晶),单斜辉石与岩浆平衡,属于早期岩浆的堆晶矿物,并在岩浆体系中发生再循环;橄榄石的Fo值低异常(75%~80%)以及单斜辉石的成分环带(核部相对富镁,边部相对富铁)表明矿物-岩浆反应的存在及其对原始岩浆的影响;角闪石和黑云母富镁,二者均属壳幔混源成因,暗示壳幔相互作用的存在;矿物-岩浆的Fe-Mg交换反应在岩浆早期的广泛存在为该地高镁闪长岩的成因以及拆沉作用的存在提供了佐证。