冀东高板河矿床硫同位素特征及其对高于庄组硫化物及锰矿石成矿机制的约束

河北兴隆县高板河矿床是我国典型的中元古代喷流-沉积(SEDEX)型多金属硫化物矿床,其矿石及赋存围岩类型多样,目前不同类型矿石的主导成矿机制及其成因关系尚存争议。本文聚焦该矿床代表性矿石的硫同位素特征,发现与富锰黑色页岩密切相关的条带状/纹层状黄铁矿矿石和含锰白云岩赋矿的块状、浸染状及脉状硫化物矿石的硫同位素组成呈明显的两端元分布特征:前者主要由自形程度较好的黄铁矿微晶组成,相对富集重的硫同位素(δ34 S值在+6.7‰~+27.1‰之间);而后者以粗粒他形黄铁矿为主,硫同位素组成明显偏轻(δ34 S值总体在-10.0‰~+5.0‰之间)。不同于传统SEDEX模型强调局限盆地硫化水体环境,本文结合前人对该时期海平面及沉积相变化的认识,提出高板河矿化是海侵向海退转化过程中局部热液喷流活动加强的产物。底板黑色页岩上覆于浅水台地相碳酸盐岩地层以及其下部赋存白云质结核等地质证据指示该套富锰黑色页岩属于海侵成因。海侵过程使得潮下带深水区域形成局部硫化水体环境,低浓度海水硫酸盐几乎完全被还原,使得具有明显沉积特征的条带状/纹层状黄铁矿矿石富集重的硫同位素,其δ34 S平均值与前人报道的同时期海水硫酸盐硫同位素组成基本一致。相比之下,含锰碳酸盐岩中大量叠层石出现、硫化物矿层的下伏围岩由黑色页岩横向上过渡为碳酸盐岩的“穿时”特征共同指示层状矿体形成于海侵向海退转换过程中的沉积相突变带。同时,广泛发育的热液交代等地质特征指示碳酸盐岩中硫化物成矿过程中热液活动加强,由于潮间带碳酸盐岩沉积-早期成岩环境中硫酸盐浓度较高,水岩界面附近发生硫酸盐热化学还原作用产生较大的硫同位素分馏,因此碳酸盐岩赋矿的块状、浸染状及脉状矿石的硫同位素相比海水硫酸盐明显偏轻。综上所述,高板河矿床是喷流沉积和热液交代两种方式成矿的产物,成矿过程伴随着海侵向海退转换中发生的沉积相变,不同类型矿石硫同位素组成差异是由于不同水深条件下海水硫酸盐浓度差异导致的硫酸盐还原过程产生不同程度分馏的结果。本次研究为研究高于庄组二段所赋存的硫化物及锰矿石成矿过程提供了有效约束。

岩溶碳汇原理、过程与计量

岩溶生态系统碳循环由陆地生物碳循环(植物光合作用驱动)和岩溶碳循环(碳酸盐岩溶解风化驱动)两部分组成。岩溶碳循环与陆地生物碳循环存在协同作用,岩溶碳循环过程对陆地淡水生态系统产生显著影响。岩溶碳汇主要发生在岩溶和生物紧密联系的植物根系土壤岩石相互融合的表层岩溶带,在快速交互的地下水系统和地表水系统中发生迁移转化过程。当前流域岩溶碳汇计量存在至少3个方面的问题:(1)全岩溶流域中来源于碳酸盐岩的碳和来源于大气/土壤中的碳比例不清;(2)部分岩溶流域碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解产生碳汇的量如何区分;(3)水生植物光合作用生产的内源有机碳与陆地生态系统的外源有机碳的贡献大小如何。建议岩溶碳汇计算要以流域为单元,通过确定流域边界,查明地质结构,分析土地覆被配置,揭示岩溶碳循环及碳汇效应影响的主控因子,建立反演和正演模型,估算流域岩溶和生物碳汇的贡献,填补岩溶碳汇服务价值评估的空白。

辽-吉古元古代造山带杉松岗钴镍铜矿床Ni-Co超常富集成矿过程初探

镍和钴是我国紧缺关键金属矿产,对国民经济和社会发展具有重要战略意义。我国现有镍、钴资源储量匮乏,对外依存度极高。因此,立足国内,加强镍-钴成矿规律研究与找矿战略行动迫在眉睫。吉林省临江市杉松岗变沉积岩容矿型钴镍铜矿床位于辽-吉古元古代造山带东北段。有关该矿床Ni-Co的赋存状态、富集成矿期次与成矿规律等研究十分薄弱。本文通过对杉松岗钴镍铜矿床Ni-Co矿石和赋矿围岩开展显微结构观察、扫描电镜-能谱分析、矿物原位硫同位素分析和电子探针测试等系统研究,发现该矿床Ni-Co的富集成矿经历了多期多阶段复杂的变质变形和热液作用的叠加改造过程。其中,变质变形阶段以辉砷钴矿和黄铜矿等呈微细粒包体赋存于变质矿物中为特点;而热液阶段又可分为早期和晚期。早期热液作用以大量镍钴矿物(辉砷钴矿、硫镍矿和镍黄铁矿)伴生滑石化、白云石化和硅化蚀变为标志,为Ni-Co超常富集成矿的主成矿期,其硫化物的硫同位素分布范围集中(10.92‰~13.67‰),且与珍珠门组白云石大理岩内硫化物的δ^(34) S值接近,推断Ni、Co主要来自深部岩浆热液,即含矿流体向上迁移过程中强烈淋滤并萃取珍珠门组地层内的硫,最终在大栗子组地层发生硫化物沉淀并富集成矿。晚期热液作用主要沉淀铜铁硫化物(黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿)和极少量钴镍黄铁矿、硫镍钴矿和镍黄铁矿,伴生方解石化、硅化和绿泥石化蚀变,硫化物的δ^(34) S值(6.53‰~8.59‰)与侏罗纪花岗岩体及同期的金等多金属硫化物矿床的硫同位素组成一致,表明晚期岩浆热液可能与古太平洋俯冲事件有关。杉松岗钴镍铜矿床Ni主要以硫镍矿和镍黄铁矿的形式赋存,次为钴镍黄铁矿和硫镍钴矿。Co主要以辉砷钴矿形式赋存,次为硫镍矿、镍黄铁矿、钴镍黄铁矿和硫镍钴矿。有关该矿未来Ni-Co找矿勘查设想,建议以滑石化和白云石化为主要找矿标志。结合前人研究成果,本文提出杉松岗钴镍铜矿床为沉积-变质变形-多期热液叠加改造的复合造山型钴镍铜矿床,原始的沉积和成岩作用为钴矿的初始预富集提供了重要的成矿条件与背景,古元古代碰撞造山与区域变质变形事件对Co的初始活化-迁移起着关键的控制作用,富Ni-Co的深部岩浆热液作用主导了Ni-Co的超常富集与成矿;而燕山期中酸性岩浆热液作用对Ni-Co富集矿段起到了肢解作用,故不利于Ni-Co的富集成矿。

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。

藏南中成明赛和浅成马扎拉金矿床成矿异同:来自地质和硫化物原位微量元素、硫同位素约束

特提斯喜马拉雅带地处青藏高原南部,是产于青藏高原大陆碰撞背景的新生代金成矿省,然而其赋存的造山型金矿床分布零散,且不同构造层次造山型金矿床(如中成、浅成)的蚀变矿化、流体组成和成矿过程缺乏系统对比。本文通过详细对比特提斯喜马拉雅东段中成明赛金矿和浅成马扎拉金(锑)矿床蚀变矿化、硫化物结构、原位微量元素和硫同位素组成,探讨其成矿过程、成矿流体组成及控制因素。两矿床均赋存于侏罗系板岩和凝灰岩夹层中,板岩中蚀变弱,沿层理发育浸染状黄铁矿-铁白云石-绢云母-石英;而凝灰岩夹层蚀变强,长石和黑云母等矿物已蚀变为铁白云石、绿泥石和绢云母等,并发育大量浸染状自形-半自形黄铁矿和毒砂。板岩中黄铁矿(明赛:Py sa;马扎拉:Py sb)结构均较为均一,且Au(平均为0.33×10^(-6))等微量元素含量低,δ^(34)S值变化较大(Py sa:8.12‰~15.6‰;Py sb:-24.3‰~3.36‰)且与侏罗系地层δ^(34)S值相吻合。明赛凝灰岩中黄铁矿(Py va)发育富砷同心环带,具较高的Au(平均含量为14.3×10-6)、As含量,而马扎拉凝灰岩中黄铁矿(Py vb)发育不规则核-边结构且富Au(平均含量为3.8×10-6)、Cu、Pb、Sb。两矿床凝灰岩中黄铁矿和毒砂的δ^(34)S值相似(Py va平均值为2.7‰、毒砂为2.4‰;Py vb平均值为3.2‰、毒砂为3.2‰),与藏南造山型金矿中黄铁矿δ^(34)S值一致。上述两个矿床板岩中黄铁矿贫金且硫同位素组成差异较大,可能为成矿流体与含不同沉积黄铁矿围岩反应所致;而凝灰岩中的黄铁矿富金且与毒砂具有相似的硫同位素组成,可归因于同源流体与相同围岩发生均一化水岩反应。本次研究表明藏南地区广泛分布的凝灰岩是形成造山型金矿的有利岩性,研究区不同构造层次的造山型金矿具相似物质源区,成矿系统差异性受控于不同水岩反应过程。

埃达克岩与热液成矿过程中钾镁同位素分馏及其指示意义:以驱龙斑岩铜矿床为例

为研究后碰撞埃达克质岩岩浆分异和热液过程中的钾镁同位素分馏行为及其对斑岩铜矿床岩石成因的指示意义,本文对藏南驱龙斑岩铜矿床的一套埃达克质岩石开展了钾镁同位素分析。该套岩石包括闪长质包体、花岗闪长岩和花岗斑岩,后者是超大型斑岩铜矿床的成矿母岩。已有研究结果证实,这3套岩石很可能是由同一来源的不同程度的部分熔融和分离结晶作用形成的。研究结果表明,闪长质包体、花岗闪长岩和花岗斑岩的δ^(41)K组成分别为-0.38‰~-0.22‰、-0.43‰~-0.34‰和-0.59‰~-0.36‰。尽管3类岩石各自变化范围较小,但整体上δ^(41)K与K 2O和SiO_(2)含量呈现明显负相关趋势,表明全岩钾元素迁移和钾同位素发生了解耦,钾同位素产生了分馏。在闪长质包体花岗闪长岩演化期间,δ^(41)K与Sc和Y含量呈明显正相关关系,这指示了在该演化期间可能主要是角闪石分离结晶导致了钾同位素分馏。相比之下,花岗斑岩中具有明显的钾同位素组成变化,在花岗斑岩演化期间,δ^(41)K与Eu/Eu*和Sr含量呈正相关关系,表明在岩石演化晚期钾同位素的分馏可能主要跟斜长石分离结晶有关。然而,通过瑞利分馏模拟表明仅矿物分离结晶难以实现如此大的钾同位素分馏,花岗斑岩中的钾同位素分馏是岩浆热液共同作用的结果。值得注意的是,闪长质包体具有比地幔更重的钾同位素组成,导致这种现象的原因可能是复杂多样的:一方面,下地壳可能具有比地幔更重的钾同位素组成,岩浆混合机制下导致源区具有重钾同位素组成;另一方面,驱龙斑岩铜矿床的岩浆源区受到俯冲板片来源的富重钾流体/熔体所交代,导致其源区的钾同位素组成偏重。相比之下,这3类岩石的镁同位素组成比较类似(闪长质包体:-0.36‰~-0.19‰;花岗闪长岩:-0.28‰~-0.13‰;花岗斑岩:-0.44‰~-0.13‰),并且落在了地幔和下地壳范围内。这3类岩石的δ^(26)Mg跟MgO和SiO_(2)含量之间不存在相关性,表明埃达克质岩浆分异过程中(角闪石和黑云母)也不产生镁同位素分馏,与前人对花岗岩中镁同位素分馏行为的结论相一致。作为典型的热液型矿床,藏南驱龙斑岩铜矿床和江西德兴斑岩铜矿床在热液蚀变过程中均产生了钾镁同位素分馏。德兴斑岩铜矿床大部分蚀变岩的钾镁同位素值都高于新鲜岩浆岩,具有显著的钾镁同位素组成变化;相比之下,驱龙斑岩铜矿床埃达克质岩岩石的钾镁同位素组成大部分位于岩浆岩基线值范围内,受热液蚀变作用影响不显著。此外,驱龙斑岩铜矿床花岗斑岩中铜大量富集,岩浆热液流体出溶是导致铜大量富集的主要原因,可能至少有两种不同性质(温度、盐度)的热液流体导致花岗斑岩中钾镁同位素组成局部波动变化,这些流体不仅改变了花岗岩斑岩的钾镁同位素组成,并且从高度演化的岩浆中提取金属元素,最终导致铜成矿。

辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件

王家崴子金矿床位于辽东半岛猫岭金矿集区内,为一中型石英脉型金矿床。矿体产于古元古代辽河群盖县组地层中,主要受控于区内一系列近平行的NW向韧性剪切带。本文选择与金密切共生的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿为研究对象,采用LA-(MC)ICP-MS原位微区分析技术,开展原位S-Pb同位素和微量元素特征研究。S同位素测试结果显示王家崴子金矿床硫化物δ34S值为8.2‰~11.5‰,明显高于典型岩浆硫值范围,与盖县组地层硫范围重叠,推断可能主要来源于地层硫。王家崴子金矿床硫化物的208Pb/204Pb、207Pb/204Pb和206Pb/204Pb值分别为39.000~39.084、15.691~15.707和18.623~18.664,落在上地壳演化线附近且在盖县组地层范围内,表明上地壳地层围岩盖县组是王家崴子金矿床重要的Pb源。LA-ICP-MS微量元素分析显示黄铁矿具有低的Co/Ni和Te/Au比值,明显富集Au、As、Ag、Cu、Pb和Zn等元素,指示了其为沉积热液成因黄铁矿。综合前人有关盖县组地层及矿区岩浆岩研究结果,本文认为该地区可能存在着一期古元古代金预富集作用,而晚期的早侏罗世岩浆热液活动大量萃取了盖县组地层中早期预富集的成矿物质形成了王家崴子金矿。盖县组地层是辽东地区金成矿重要的矿源层,需在今后的找矿勘查工作中给予重视。

闽西南凤山-赤坂场矽卡岩型萤石矿床地球化学特征及成因

闽西南凤山-赤坂场萤石矿主要产于矿区接触变质带中,通过对萤石及黑云母二长花岗岩围岩开展稀土元素地球化学及包裹体氢氧同位素研究,探讨矿床的成因及成矿物质、流体来源.萤石稀土元素配分曲线特征和La/Ho-Y/Ho关系图表明,凤山-赤坂场萤石矿体的成矿流体来自同一流体体系,成矿物源稳定且单一,为同期成矿.萤石和花岗岩围岩有相近的Sm/Nd比值,且均具有δ_(Eu)和δ_(Ce)负异常特征,表明萤石成矿和二长花岗岩体有着十分密切的联系.结合萤石包裹体氢氧同位素结果,显示矿区萤石矿床成矿流体来源于岩浆水与大气降水的混合,成矿物质F和Ca元素来源于大气降水对围岩花岗岩和碳酸盐岩的淋滤和萃取,属于构造控制的岩浆期后气化-热液的低温热液充填萤石矿床.

镍同位素在高温岩浆系统中的研究进展和矿床学应用

Ni同位素在高温岩浆系统中被识别出高达4‰的δ60/58 Ni变化范围,打破了传统元素质量数越大同位素分馏相对越小的观点,这种高温岩浆体系中产生的巨大的同位素分馏可能是多个平衡同位素分馏过程叠加和/或动力学分馏导致的,因而也被应用到岩浆铜镍硫化物矿床中。前人对高温岩浆过程Ni同位素分馏机理的认识包括:(1)玄武岩难以代表地幔的Ni同位素组成;(2)地幔部分熔融和壳源物质循环不会产生明显的Ni同位素分馏,地幔交代作用是导致地幔Ni同位素不均一的主要原因;(3)硫化物参与的过程是高温岩浆体系产生Ni同位素变化的主控因素,例如,硫化物的溶解、结晶、熔离以及和硅酸盐岩浆的相互作用。目前Ni同位素在高温地质过程中的研究与应用还处于发展阶段,同位素分馏系数和简约配分函数比等参数有待确定,需要结合更精确的模拟计算和更合理的高温高压实验来解决。查明地幔交代过程中Ni同位素分馏的具体机制,有望精准识别地幔源区的岩石性质和精细交代过程;Ni和Cu同位素的联合应用在岩浆铜镍矿床的金属富集机制和地球动力学环境研究方面显示出巨大潜力。

西秦岭加甘滩金矿成因研究:毒砂Re-Os定年、载金矿物原位微量元素和硫同位素限定

西秦岭加甘滩金矿是夏河-合作地区最大的金矿,但其矿床成因存在争议,其中主要问题在于该矿床成矿时代缺乏研究。通过野外工作和镜下观察,识别出两种毒砂和黄铁矿:毒砂Apy1(较为常见,在矿石中呈浸染状产出)和毒砂Apy2(数量较少,围绕黄铁矿Py1产出),黄铁矿Py1(浸染状黄铁矿)和黄铁矿Py2(黄铁矿脉)。本次工作对毒砂进行Re-Os定年,以期确定加甘滩金矿的成矿时代:通过对Apy1进行了Re-Os定年,获得毒砂的Re-Os等时线年龄243.1±8.7Ma,该年龄与夏河-合作区域岩浆作用(232~249Ma)相对应。利用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS对成矿期毒砂和黄铁矿进行了微量元素和硫同位素测定。微量元素测试结果显示加甘滩金矿硫化物内的不可见金以固溶体形式赋存,Apy2的不可见金含量最高可达521×10^(-6),其他毒砂和黄铁矿不可见金含量最高为119×10^(-6)。加甘滩金矿的平均品位为2~3g/t,依据质量平衡计算,如果毒砂和黄铁矿内不可见金发生再活化,不可见金含量需要达到20~30g/t,但实际金含量远低于所需,需要额外的岩浆热液来源。Py1、Py2、Apy1和Apy2的原位硫同位素结果分别为-14.3‰~-7.70‰(平均-10.0‰)、-14.5‰~-9.60‰(平均-12.5‰)、-13.0‰~-6.40‰(平均-8.54‰),-11.2‰~-9.00‰(平均-10.1‰),反映其硫同位素发生了分馏。将加甘滩金矿成矿期硫化物的硫同位素与成岩期和典型岩浆热液型黄铁矿硫同位素进行对此,指示其成矿流体为岩浆热液来源。综上,本文研究指示加甘滩金矿属于岩浆热液成因。

祁连山周边内流区人类活动对表层沉积物的影响

【目的】表层沉积物代用指标可以指示现代环境要素进而推断古环境演化过程,但是在人类活动较强的地区,人类对沉积物产生作用的时间和作用方式以及这种作用是否影响表层沉积物代用指标对该地区气候进行反演的评估较少。【方法】选取祁连山及周边地区所采集的456个表层沉积物,通过总有机氮(TN)、总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)、有机碳同位素(δ^(13)C_(org))、碳酸盐碳同位素(δ^(13)C_(carb))和氧同位素(δ^(18)O)等代用指标分析,建立了代用指标与海拔、经纬度、温度、降水等要素之间的关系,探究了现代人类活动对表层沉积物古环境代用指标的影响。【结果与结论】研究发现人类活动影响区表层沉积物古环境代用指标在该区域波动明显,相较其他地区,相关性大幅降低,表明人类活动影响可以改变古环境代用指标的指示意义。通过系统分析和计算表层沉积物与环境要素之间的关系,探讨了人类活动对表层沉积物的影响,进一步明确代用指标的现代环境指示意义,从而为后续利用沉积地层中古环境代用指标反演过去气候变化和分析人类活动提供理论依据。

Fe-Cu-Zn-Mo同位素示踪氧化还原过程

非传统稳定同位素(Fe-Cu-Zn-Mo)理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原过程。稳定同位素理论预测,Fe-Cu-Zn-Mo同位素应该对氧化还原状态的变化能够做出响应。结果表明,Fe同位素作为岩浆过程、表生过程、俯冲带流体性质"氧逸度计"应用前景广阔;Cu同位素在岩浆、热液、陆地系统可以很好地示踪氧化还原过程;Zn同位素由于络合过程分馏已经被用在许多不同环境中作为含硫/碳流体迁移的敏感示踪剂;Mo同位素作为古氧逸度计可有效重建古海洋-大气氧化还原状态。

岩浆热液白钨矿氧同位素组成研究:对流体源区与演化过程的示踪

南岭地区中生代发育大量岩浆热液型钨矿床,但是成矿岩体类型、侵位深度以及围岩性质存在差异,且成矿过程中受多期流体活动与大气降水的影响,流体源区与演化过程复杂。本文对不同类型钨矿床中多阶段白钨矿进行了氧同位素组成分析,研究结果显示与S型花岗岩侵入相关的白钨矿氧同位素值最高(5.7‰~7.8‰),A型花岗岩侵入相关的最低(2.9‰~4.5‰),I型花岗岩侵入相关的落在二者之间(5.6‰)。不同类型钨成矿早期流体均主要为岩浆水,后期成矿过程中外来流体贡献不同,其中大气降水对夕卡岩和云英岩型钨矿化影响较小,而石英脉型矿化存在较大比例的大气降水的加入。此外,单颗粒石英脉型白钨矿的氧同位素组成也存在较大的不均一性,核部到边部逐渐降低的趋势反映了多期次的流体活动。综合分析认为,早期结晶的白钨矿尽管经历岩浆分异、流体出溶与热液沉淀,仍保留岩浆熔体的部分氧同位素特征,而早—晚阶段白钨矿氧同位素组成的变化详细记录了流体源区特征与演化过程。夕卡岩与云英岩型白钨矿形成主要与强烈的水岩反应相关,而石英脉中白钨矿沉淀主要与大量的大气降水加入有关。

扬子西缘东炉房Cu-Mo矿床侵入岩年代学、地球化学特征及其成矿意义

东炉房Cu-Mo矿床位于扬子陆块西缘,矿床发育与石英二长斑岩相关的斑岩型Mo(-Cu)矿和接触带矽卡岩型Cu矿。前人开展的研究工作主要集中在斑岩Mo矿化的成因,但是对矽卡岩型Cu矿化的研究较为薄弱。本文基于系统整理项目组对该矿床的勘查成果,对矽卡岩型Cu矿化有关的石英闪长玢岩开展锆石U-Pb年代学和岩石地球化学分析。结果表明,石英闪长玢岩锆石U-Pb加权平均年龄为82 Ma,表明其形成于晚白垩世,与格咱弧晚白垩世W-Mo(Cu)成矿作用时代一致。石英闪长玢岩具有高硅(SiO_(2)=60.74%~63.36%)、富碱(Na_(2)O+K_(2)O=7.03%~9.29%)特征,属准铝质(A/CNK=0.63~0.86)、钾玄岩系列I型花岗岩。岩石具有轻、重稀土分异明显(右倾型)和典型的埃达克质岩亲和性特征,可能为幔源岩浆注入中-基性下地壳部分熔融的产物。岩浆岩源区性质、围岩类型等条件决定了东炉房矿床的矿化分带性,深部石英二长斑岩的钾化带内发育斑岩型Mo(-Cu)矿化,浅部石英闪长玢岩和碳酸盐岩接触带发育矽卡岩型Cu(-Mo)矿化,外围大理岩局部发育脉状Pb-Zn-Au-Ag矿化。矿床由深到浅、由内到外构成了Mo(-Cu)→Cu(-Mo)→Pb、Zn、Au、Ag的斑岩成矿系统。通过区域综合对比认为格咱弧晚白垩世岩浆岩及相关成矿作用向南延伸至扬子陆块西缘,形成于碰撞后伸展环境,且由北往南岩浆分异程度逐渐降低,幔源岩浆贡献逐渐增多,导致成矿作用差异明显(休瓦促W-Mo→热林Mo-W→红山、铜厂沟Mo(-Cu)→东炉房Cu(-Mo))。

广东硇洲岛火山地质与射气岩浆喷发

硇洲岛位于雷州半岛东部海域,该岛最具特征的火山喷发形式是发生在其东南部那晏湾的射气岩浆喷发,这也是揭开硇洲岛火山喷发历史、环境和过程的窗口。本文从硇洲岛火山地质、射气岩浆喷发基浪堆积物粒度分析、有机质稳定同位素分析、电子自旋共振(ESR)测年等方法入手,分析讨论火山活动历史和射气岩浆喷发特征并追溯其基浪堆积物原始沉积环境。研究结果表明,早更新世强烈的岩浆溢流完成了岛屿的初始建造,之后硇洲岛高出海平面以上停止接受沉积;中更新世发生了两幕中小规模的火山活动,分别为距今约588ka的射气岩浆喷发和距今448ka的岩浆溢流;晚更新世在存亮湾附近可能发生了弱爆炸式火山喷发,自此硇洲岛的火山活动结束。

滇东北地区下寒武统龙王庙组白云石化模式研究:来自钙同位素模拟结果

滇东北地区桧溪剖面位于四川盆地南缘外侧,剖面龙王庙组地层白云石化活动强烈,广泛发育泥晶灰岩、砂屑灰岩、泥晶白云岩、云质灰岩和灰质云岩等岩性。剖面3个灰岩过渡岩性白云岩旋回中具有混积特征,石英颗粒大量发育。阴极发光下,3个岩性旋回主要呈暗红色,可见石膏。地球化学测试显示:旋回1中灰岩白云岩碳同位素为-0.78‰~-0.49‰,氧同位素为-9.28‰~-8.96‰,锶同位素为0.70979554~0.71218318,钙同位素为0.54‰~1.12‰;旋回2中灰岩白云岩碳同位素为0.37‰~0.41‰,氧同位素为-9.76‰~-9.64‰,锶同位素为0.71008711~0.71374167,钙同位素为0.63‰~0.81‰;旋回3中灰岩白云岩碳同位素为-0.03‰~0.23‰,氧同位素为-9.90‰~-9.24‰,锶同位素为0.70990934~0.71237617,钙同位素为0.56‰~0.94‰;3个旋回中灰岩锶、钙同位素测试结果明显偏低,白云岩锶、钙结果明显偏高。钙同位素对流、缓冲模型模拟结果显示,旋回1白云石化流体Mg^(2+)浓度为2倍海水当量(105.64 mmol/kg,Mg^(2+)/Ca^(2+)=1.99),旋回2白云石化流体Mg^(2+)浓度为7倍海水当量(369.74 mmol/kg,Mg^(2+)/Ca^(2+)=6.79),旋回3白云石化流体Mg^(2+)浓度为2.3倍海水当量(121.48 mmol/kg,Mg^(2+)/Ca^(2+)=2.29)。温度模拟显示,白云石化流体温度主要为30℃。综合岩石学、常规地球化学及钙同位素模拟结果,滇东北地区龙王庙组白云岩为渗透回流模式成因。

川中地区震旦系“葡萄花边”白云岩的形成时代与成因

四川盆地震旦系灯影组是重要的油气勘探开发层系,复杂的成岩演化和多期流体活动导致多种类型的白云岩形成。揭示震旦系白云岩的形成时代和成因不仅可以为四川盆地震旦系下一步的油气勘探提供更加充实的科学依据,也可为理解全球大规模存在前寒武纪白云岩的原因提供有益启示。本文针对川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩的形成时代和成因进行了综合研究。岩相学研究表明,“葡萄花边”白云岩充填于藻白云岩的孔隙内,向内对称生长,结晶程度明显好于藻白云岩。在岩相学的基础上,利用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区原位U-Pb定年确定其形成时代,研究结果表明:川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩形成时代为530±12Ma~502±12Ma,略新于灯影组地层年代。结合微量元素分析以及碳-氧-锶同位素数据,对川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩进行成因分析。结果表明,其稀土元素总量(∑REE)相对较低(0.680×10^(-6)~8.963×10^(-6)),δ13 C VPDB(-0.1‰~1.7‰)略低于与同时期海水沉积白云岩的碳同位素值,δ18 O VPDB(-2.3‰~1.4‰)略高于与同时期海水达到氧同位素平衡的白云岩氧同位素值,87 Sr/86 Sr值(0.70876~0.70909)基本落入同时期海水范围。稀土元素配分总体为水平的模式,所有样品表现出Ce负异常。表明其形成环境既非海水沉积环境,也不完全是表生大气水岩溶条件。综合上述特征,推断川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩是在震旦纪末-寒武纪早期海平面高频低幅度波动这一背景下,灯影组地层多次暴露与淹没,形成岩溶裂缝和孔洞的同时在溶蚀空间内结晶形成。残留孔洞为其后流体活动、油气充注提供了储集空间。本研究为认识川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩成因、震旦纪末-寒武纪早期水化学条件、及超深层油气勘探开发提供了有益参考。

典型岩溶小流域碳酸盐岩风化过程及其碳汇效应

碳酸盐岩风化过程是一个吸收大气CO_(2)的过程,具有碳汇效应。利用岩溶区水体的水文地球化学特征揭示碳酸盐岩风化过程、计算流域岩溶碳汇通量是全球变化研究的一个重要方面。以广西柳州官村地下河流域(GGW)为例,2021年4个季度的监测结果表明:(1)HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)是主要的阴阳离子,阴阳离子当量浓度和TDS浓度反映了碳酸盐岩强烈的风化作用;(2)水化学时空分布特征显示,GGW的水化学类型为HCO_(3)-Ca型,水岩作用过程除了H_(2)CO_(3)风化碳酸盐岩外,还有H_(2)SO_(4)和HNO_(3)风化碳酸盐岩;(3)在研究H_(2)CO_(3)、H_(2)SO_(4)和HNO_(3)共同参与的水岩作用过程中,用δ13 C DIC计算H_(2)CO_(3)风化碳酸盐岩的CO_(2)消耗量为2.38 mmol·L^(-),CO_(2)净消耗量用[HCO_(3)^(-)]mol-[Ca^(2+)+Mg^(2+)]mol表示,平均净消耗量为1.98 mmol·L^(-),用CO_(2)净消耗量计算出的GGW无机碳汇强度(以CO_(2)计)C m为86.37 t·km^(-2)·a^(-);(4)不考虑外源酸作用,利用水化学径流法计算出的GGW无机碳汇强度(以CO_(2)计)C m为94.49 t·km^(-2)·a^(-),CO_(2)净消耗量是水化学径流法计算的CO_(2)汇量的91.41%;(5)碳汇强度为2008年的1.91倍,研究结果可为人工干预增加岩溶碳汇潜力评估提供一定的参考和借鉴。

长江流域水体稳定同位素分馏特征及碳水循环

岩溶碳循环具有快速的动力学反应过程,对环境变化敏感,水循环可影响岩溶碳循环的两个驱动因子(水和CO_(2)),是岩溶碳循环的重要影响因素。通过2016年6月和10月长江干流、主要支流、水库、湖泊的采样测试,分析了δD、δ^(18)O、无机碳含量和同位素分馏特征及控制因素,揭示了长江流域水循环对岩溶碳循环的影响特征。结果表明:长江流域水体δD和δ^(18)O的空间变化表现出大陆效应、纬度效应和海拔效应,并随降雨的季节性变化而变化;无机碳主要源自碳酸盐岩风化,δ^(13)C DIC值主要受碳酸风化碳酸盐岩和硫酸/硝酸风化碳酸盐岩对HCO-3的贡献比例控制。长江流域水文过程可显著影响岩溶碳循环,上游冻土区土壤冻结时,幔源和大气源CO_(2)参与碳酸盐岩风化使δ^(13)C DIC值显著增加;夏秋季季风期降雨爆发,降水导致δD和δ^(18)O急剧下降,同时利于土壤CO_(2)累积和碳同位素值下降,并使得水体δD、δ^(18)O和δ^(13)C DIC值均下降;水文过程可影响“生物碳泵”作用,平水期“生物碳泵”作用更强,水库的分层效应也更显著。

广西大化县透闪石玉矿床地球化学、锶同位素特征及成因

广西大化县透闪石玉矿床产自贫镁碳酸盐岩中,是一种新型透闪石玉矿床,其成矿物质来源及成因研究较为薄弱。对该矿床中围岩、蚀变岩、侵入岩和透闪石玉进行主微量元素和锶同位素对比研究,结果表明:透闪石玉的微量元素和稀土元素配分模式与石灰岩和大理岩相似,且微量元素和稀土元素含量与大理岩相关性较强(相关系数0.931),说明Ca的来源与大理岩有关;透闪石玉^(87)Sr/^(86)Sr与1000/Sr呈线性负相关关系,说明透闪石玉^(87)Sr/^(86)Sr(0.7070)主要受大理岩(0.7075)和辉绿岩(0.7061)两个端元控制,外推1000/Sr=0得到的^(87)Sr/^(86)Sr值与辉绿岩一致,说明成矿流体为岩浆热液;透闪石玉Y/Ho值(均值49.10)高于大理岩和辉绿岩(均值分别为44.53、24.30),说明其受岩浆热液作用较强烈。结合大化透闪石玉成矿特点,推测其成矿物质Ca来自大理岩,Si和Mg来自辉绿岩。采用稀土元素配分、δCe、δEu、Zr/Hf、Nb/Ta、Sr/Ba、U/Th、W、V、Cu等指标判断,其氧逸度较高,成矿环境为碱性。广西大化透闪石玉矿床的成矿过程分为4个阶段:基性岩浆侵入→石灰岩变质为大理岩→富含Mg和Si的基性岩浆热液形成→热液交代大理岩形成透闪石玉。