胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用

胶东金矿的成因研究一直是矿床学研究的热点,其中金的物质来源与活化、沉淀机制是最受关注的问题之一。大尹格庄金矿位于胶西北地区的招平断裂带中段,是区内典型的超大型破碎蚀变岩型金矿,以存在大量碳酸盐脉而有别于区内其他金矿床,这些热液成因的碳酸盐脉对该矿区Au成矿具有重要作用,因而是破解胶东巨量Au物质来源和成矿机制的良好对象。本研究通过细致的岩相学观察,发现大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物主要包括菱铁矿和方解石,以脉状、浸染状存在于黄铁绢英岩型矿石中,其中部分菱铁矿与黄铁矿等金属硫化物共生,其他菱铁矿则与石英共生,方解石则呈浸染状和脉状两种形式产出,菱铁矿和方解石均为热液型碳酸盐矿物。扫描电子显微镜研究表明,在菱铁矿和方解石中均发现有金矿物的存在。Au含量分析结果表明,菱铁矿和方解石是大尹格庄金矿的重要载金矿物,形成于成矿作用的主要阶段。碳酸盐矿物原位微区稀土元素数据也显示出热液型碳酸盐矿物的特征;同位素地球化学数据显示大尹格庄金矿中碳酸盐矿物与胶东地区前寒武纪变质基底中的大理岩明显不同。C-O同位素分析显示,大尹格庄金矿中菱铁矿的δ^(13)CPDB为-5.12‰~-4.82‰,δ^(18)OSMOW为12.13‰~12.80‰,具有明显的幔源特征;而方解石δ^(13)CPDB为-0.64‰,δ^(18)OSMOW为6.21‰,显示出幔源流体在上升过程中受到了一定程度的围岩的影响。金矿中菱铁矿显示轻稀土相对亏损,重稀土相对富集,有轻微的负Eu异常,(87Sr/86Sr)i为0.709842~0.710087,εNd(t)为-18.5~-17.1;方解石的(87Sr/86Sr)i为0.710861,εNd(t)为-12.7,指示形成碳酸盐矿物的CO_(2)流体可能来自于幔源的基性岩浆。结合胶东以及整个华北克拉通中生代地质演化,本文认为胶东巨量金可能来自于富集的岩石圈地幔,成矿物质随这些幔源基性岩浆的活动沿断层等壳内软弱面向上运移,而CO_(2)流体在这个过程中起到了促进作用,并随含金流体最终运移至地壳浅部发生金成矿作用。

松辽盆地三肇凹陷青山口组页岩中碳酸盐矿物成因研究

为了揭示陆相页岩中碳酸盐矿物对于页岩油气勘探与开发的意义,以松辽盆地三肇凹陷青山口组碳酸盐矿物发育的页岩为研究对象,通过薄片观察、X射线衍射(XRD)、碳氧同位素分析以及主、微量元素分析等实验方法,对碳酸盐矿物的类型及发育特征进行了深入分析,探讨了碳酸盐矿物生成的物质来源和成因机制,并详细说明了碳酸盐矿物发育如何影响页岩油气的富集。研究揭示三肇凹陷青山口组页岩发育三类方解石(生物壳体型碳酸盐、泥晶方解石、亮晶方解石)和两类白云石(泥晶白云石、细晶白云石)。通过稳定碳、氧同位素及主、微量元素的测试分析,表明研究区碳酸盐主要形成于咸化分层、缺氧还原以及中—高生产力的封闭湖泊水体环境中。不同类型的碳酸盐矿物成因各异,生物壳体型碳酸盐、泥晶方解石和泥晶白云石主要受生物化学作用控制,亮晶方解石和细晶白云石则是通过重结晶作用形成。岩石有机碳与岩石热解测定结果表明碳酸盐含量与总有机碳(TOC)含量呈正相关关系,TOC含量与生烃潜量(S_(1)+S_(2))具有正相关关系,表明陆相页岩中碳酸盐矿物发育的层段是优质页岩的发育层段。同时,与碳酸盐矿物相关的晶间孔和溶蚀孔的形成,为页岩中油气的聚集创造了储存条件。

碳酸盐矿物定年和定温技术及其在川中古隆起油气成藏研究中的应用

基于含烃包裹体宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素(D47)温度约束建立成藏地质过程重建新方法。通过激光原位U-Pb同位素年龄和团簇同位素温度约束油气成藏时间和深度,包括两个关键步骤:①显微镜下液态或气态烃类包裹体特征、丰度和分布研究;②烃类包裹体宿主矿物激光原位U-Pb同位素定年和团簇同位素定温。该方法应用于川中古隆起震旦系灯影组气藏成藏期次研究,通过含烃包裹体白云石宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素(D47)温度的测定,识别出3个成藏期:①以距今(416±23)Ma为代表的志留纪末的石油聚集;②以距今(248±27)Ma和(246.3±1.5)Ma为代表的二叠纪末—早三叠世的石油聚集;③以距今(115±69)Ma和(41±10)Ma为代表的燕山—喜马拉雅期天然气聚集。川中古隆起灯影组气藏成藏史与工区构造-埋藏史、盆地热史、烃源岩生烃史高度吻合,展示了碳酸盐矿物定年和定温技术在油气成藏期次研究中的适用性和可靠性,具推广应用价值。

胶东金矿床碳酸盐矿物的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

对胶东四类金矿床(盆地边缘砾岩型、斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型)矿石中的碳酸盐矿物开展了系统的碳-氧同位素和锶-钕同位素地球化学研究。研究结果表明,与宏观的成矿地质条件和矿床地质特征相对应,山东金矿床可能有亲岩浆岩和亲沉积盆地两个不同的成矿系统。前者包括斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型三类金矿床,后者指盆地边缘砾岩型金矿床,二者具有不同的碳-氧和锶-钕同位素地球化学特征。山东亲岩浆岩系列的金矿床。其锶-钕同位素与同时代的幔源岩浆岩一致,碳同位素显示幔源碳和岩浆碳的特征,氧同位素则显示初生水与大气降水不同比例混合的可能性,因此有可能是以CO-2为主、富含成矿金属的地幔流体与浅部下渗大气降水相互作用的结果。而与岩浆岩关系不密切、主要受盆地边缘断裂控制的盆地边缘砾岩型金矿床,其碳-氧和锶-钕同位素组成均较分散,可能主要与地壳浅部下渗 大气降水对上地壳各种岩石淋滤萃取演化而成的成矿流体有关。

白云鄂博REE-Fe-Nb矿床稀土氟碳酸盐矿物激光拉曼光谱特征及流体包裹体内稀土子矿物的鉴定

白云鄂博REE-Fe-Nb矿床典型稀土氟碳酸盐矿物都具有碳酸根离子最特征的拉曼振动频率,并普遍出现有氟化物的拉曼光谱振动峰。利用子矿物的激光拉曼谱峰特征,结合矿物晶形和扫描电镜能谱分析结果,可以确定这些子矿物可能为氟碳铈矿和氟碳铈钡矿,说明初始成矿热液中极富含稀土元素。矿脉内多相包裹体中含稀土元素的子矿物是从被包裹体捕获的流体中结晶出来的,是真正的子矿物。激光拉曼光谱仪可以作为鉴定流体包裹体中未知子矿物的较为可靠手段之一。

海拉尔盆地贝尔凹陷火山碎屑岩自生碳酸盐矿物分布及对储层物性的影响

为了查明火山碎屑岩中自生碳酸盐矿物的分布特征及对储层物性的影响,以海拉尔盆地贝尔凹陷火山碎屑岩为研究对象,调查火山碎屑岩中自生碳酸盐矿物的类型,并通过统计50余口探井的碳酸盐含量及储层物性数据,探讨其分布特征及对储层物性的影响。结果表明:海拉尔盆地贝尔凹陷火山碎屑岩中自生碳酸盐矿物主要为方解石和白云石,其次为菱铁矿、片钠铝石和铁白云石;纵向上随着埋藏深度增加出现两个碳酸盐含量高值带,分别出现在1 500～1 900m和2 200～2 700m深度,前者主要为以胶结作用为主的连生方解石和显晶方解石及菱铁矿,后者主要为以交代作用为主的晚期方解石、白云石、铁白云石和片钠铝石;湖底扇等分选较差的沉积相为碳酸盐矿物发育的有利相带,扇-辫状河三角洲相为次有利相带;靠近德尔布干深大断裂的井碳酸盐含量要高于远离该断裂的井,且在该断裂附近的德2、德6和德8等井中见片钠铝石自生矿物,这主要因为断层是CO2逸散的通道,断层处的富CO2流体能够与围岩反应生成碳酸盐矿物;熔结凝灰岩和凝灰岩中的碳酸盐矿物含量要高于沉凝灰岩、凝灰质砂岩及普通砂岩,这主要因为火山岩及火山碎屑物质中金属离子含量高,易于释放,从而结合CO23-形成碳酸盐矿物;贝尔凹陷内储层孔隙度和渗透率等参数与碳酸盐含量呈负相关关系,说明碳酸盐含量对储层物性主要起破坏作用。

碳酸盐矿物结合有机质——一种重要的成烃物质

碳酸盐矿物结合有机质在碳酸盐岩地层中普遍存在 ,其含量与沥青A相当或高于沥青A。矿物结合有机质可作为碳酸盐岩生油岩的一种重要生烃物质。它的特殊赋存形式能将有机质保存到较高的演化阶段释放出来。当模拟实验温度为 4 50～ 50 0℃时 ,矿物结合有机质大量释放 ,可释放出 70 %左右。在高压条件下 ,释放率相对较高 ,说明在深埋条件下 ,更有利于矿物结合有机质的释放。由于矿物结合有机质的贡献 ,碳酸盐岩生油岩的生油范围会扩大 ,生油、生气强度增加。

Citrobacter freundii作用下球状碳酸盐矿物的形态演化过程研究

不少微生物都具有形成球状碳酸盐矿物的能力。对形成过程的动态跟踪研究是了解球状碳酸盐矿物形成机理的关键。利用光学显微镜和电子显微镜对Citrobacter freundii作用下球状碳酸盐矿物的形成过程进行了跟踪研究。结果表明,纳米晶体在有机物质的包裹下逐渐聚集,最终生长为具有辐射状内部结构和菱形表面纹理的球状构造。在球状构造形成之前,矿物集合体经历了花形、哑铃形、花菜形、纺锤形以及类似于十字形的多种过渡形态。对最初、过渡和最终形态进行总结,有助于理解微生物作用下的球状碳酸盐矿物形成机理,为识别微生物活动在沉积环境中遗留的痕迹提供更多有用的信息。以往的研究极少涉及Citrobacter freundii诱导碳酸盐矿物的形成。研究结果将丰富微生物促进球状碳酸盐矿化的研究内容。

白云鄂博稀土氟碳酸盐矿物的LA-ICP-MS多元素基体归一定量分析方法研究

研究稀土氟碳酸盐矿物的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)成分分析方法能为认识稀土矿床成因提供新的、简便的技术手段。本文选取白云鄂博产的氟碳铈矿和黄河矿,通过对常规基体归一定量法改进,按照稀土氟碳酸盐矿物的晶格配位模式对Ba、Ca元素以(Ba,Ca)CO_3的形式、轻稀土以REECO_3F的形式进行加和归一计算,获得的成分数据结果与电子探针和内标法结果基本吻合。该方法可在ICP-MS因电离能过高、不能准确测量C、F元素的情况下通过基体归一法实现稀土氟碳酸盐矿物多元素的定量分析,并且可替代繁琐的内标法,简化了LA-ICP-MS测试流程。多尺寸束斑条件数据比对结果表明,5μm小束斑条件下数据质量差,但10μm束斑条件下获得的氟碳铈矿成分与其他大束斑条件下的结果较为接近,基本能够满足小颗粒稀土氟碳酸盐矿物元素成分的测定。

青海湖沉积碳酸盐矿物之间氧同位素分馏的评估及其环境意义

青海湖沉积岩芯的矿物学和稳定同位素研究结果显示自生碳酸盐矿物以单种或多种矿物形式保存在沉积物中;不同碳酸盐样品的δ18O值的变化范围为5.47‰至-1.04‰,差值最高达6.5‰;δ18O值与总碳酸盐含量呈正相关关系,与碳酸盐矿物种类的改变则无明显关联.结果表明,造成δ18O显著变化的主导因素是湖水氧同位素组成,自然条件下生成的不同碳酸盐之间的氧同位素分馏不明显.说明δ18O是指示闭流湖泊降水蒸发水量平衡变化的敏感指标之一.

碳酸盐岩中碳酸盐矿物稀土元素分析方法进展

碳酸盐岩中测定碳酸盐矿物的稀土元素主要有酸溶-ICP-MS和LA-ICP-MS方法。酸溶-ICP-MS方法用盐酸、硝酸溶解碳酸盐矿物,但也能溶解部分非碳酸盐矿物,而影响分析结果;用醋酸溶样可避免非碳酸盐矿物的干扰,但可能没有溶样完全,同样影响分析结果。LA-ICP-MS是应用激光对碳酸盐矿物进行原位剥蚀,将蒸发物导入ICP-MS进行分析,对不含粘土等的碳酸盐矿物最有效,由于激光束光斑较大,且碳酸盐岩中普遍含有微小的粘土矿物,可能也存在不确定性。总体而言,酸溶-ICP-MS和LA-ICP-MS获得的稀土元素页岩标准化配分模式及主要参数相似,均可用于沉积环境的示踪。

油气充注对晚期碳酸盐矿物胶结作用的影响

通过对东营凹陷下第三系的碳酸盐矿物进行镜下观测与统计分析,油层中方解石、白云石含量一般比水层低,在深层尤为明显。在含油砂岩中,碳酸盐胶结物的溶解往往比较完整,致使整个岩层物胶结物分布松散状态。而不含油层中无论是原生孔隙还是次生孔隙往往均被方解石充填。控制储层中方解石沉淀的因素很多,但在深部储层中油层与水层或油水层之间碳酸盐矿物存在明显的差别,与原油充注从而导致碳酸盐矿物的沉淀作用受到抑制有着必然的联系。

长岭断陷火山岩储层内碳酸盐矿物碳氧同位素组成及其成因

碳酸盐矿物是火山岩储层内重要的矿物成分,长岭断陷火山岩储层内的自生碳酸盐矿物主要是方解石。本文通过对营城组储层内方解石矿物的碳氧同位素特征分析,探讨储层内碳酸盐矿物成因。研究表明,长岭断陷火山岩储层内方解石δ13 CV-PDB值范围为-12.7‰～0.4‰,δ18 OV-SMOW值范围为3.8‰～12‰,具有高δ18 O值。与方解石平衡的CO2碳同位素计算值范围较宽,为-16.0‰～2.2‰,表明其形成物质的多源性。在δ18 O-δ13 C图解中显示,形成碳酸盐矿物的CO2来源于幔源-岩浆无机成因的CO2和有机质演化过程中产生的CO2,以无机成因CO2源为主。这些无机成因CO2、有机成因CO2和沉积有机质热演化产生的有机酸溶于流体,形成酸性流体。火山岩储层中碳酸盐矿物的形成实质就是这种酸性流体与储层围岩反应的结果。

松辽盆地宝龙山铀矿床中铀酰碳酸盐矿物的发现与砂岩型铀矿成矿的新途径

1研究目的(Objective)国内中新生代沉积盆地(伊犁、吐哈、鄂尔多斯、二连、松辽)中砂岩型铀矿中铀矿物类型以沥青铀矿或铀石为主,也可见少量的次生铀矿物,如水硅铀矿,与铀石可以相互转化。笔者在研究松辽盆地宝龙山铀矿床铀赋存状态过程中发现少量的铀酰碳酸盐矿物,本文运用扫描电镜、能谱与红外吸收光谱分析等方法对铀酰碳酸盐矿物形貌特征及共生矿物开展细致研究,并以铀酰碳酸盐矿物形成条件为切入点,探讨宝龙山铀矿床铀矿石中铀酰碳酸盐矿物的形成机理,阐明铀酰碳酸盐矿物的形成过程及对铀成矿的指示意义,为砂岩型铀矿成矿过程中铀沉淀富集提供一种新途径,对丰富砂岩型铀矿成矿机理具有重要的理论意义。

微生物诱导下甲烷厌氧氧化及碳酸盐矿物生成实验

从淤泥样品中,培育甲烷氧化菌并对其进行DNA测序;进而在自行研制的反应系统中开展甲烷氧化菌-水-岩石相互作用实验,检测微生物的数量和HCO_3^-质量浓度的变化,最后对岩石样品进行扫描电镜分析。研究结果表明:所培养的淡水甲烷氧化菌为假单胞菌属;微生物注入反应器后有HCO_3^-的生成,HCO_3^-质量浓度变化与微生物数量和活性有关;石英砂表面生成无定形铁白云石、亮白色菱柱状碳酸盐和长石类矿物的中间产物。

Mg/Ca比对微生物成因的碳酸盐矿物种类和形态的影响

研究Mg/Ca比对生物成因的碳酸盐矿物种类和形态的影响是研究各种含镁方解石形成机理的关键。本文在Mg/Ca摩尔比分别为1、2、4、6和8的条件下进行了为期55d的硫酸盐还原细菌诱导碳酸盐矿物形成的实验,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了Mg/Ca比对碳酸盐矿物种类和形态的影响。实验结果表明:①Mg/Ca比与矿物的种类之间存在密切的关系。在Mg/Ca摩尔比较低(1和2)时仅形成高镁方解石,在Mg/Ca摩尔比为4时,形成的矿物组合为含镁方解石+高镁方解石,在Mg/Ca摩尔比为6和8时,矿物组合为高镁方解石+单水碳钙石+钙白云石;②Mg/Ca比影响矿物的生长速率。Mg/Ca比越高,晶体生长速率越快;③Mg/Ca比明显影响矿物的形态。随着Mg/Ca比的增大,矿物的形态有如下发展规律:哑铃形→花菜状→光球状→刺球状。这些研究结果将有助于探讨制约含镁碳酸盐矿物种类和形态的机制。

白云鄂博碳酸盐矿物的矿物化学成分标型特征

对白云鄂博地区不同产状的碳酸盐矿物进行了系统的电子探针分析，其结果表明白云鄂博ＲＥＥ－Ｎｂ－Ｆｅ矿床的赋矿白云岩中，无论是粗粒结构的，还是细粒结构的白云岩，其主要造岩矿物白云石或者铁白云石均具高锰（ＭｎＯ＞０．５ｗｔ％）和高锶（ＳｒＯ＞１．５ｗｔ％）的特征，与矿床北东方向０～３．５ｋｍ范围内切割五台群花岗片麻岩－混合岩及白云鄂博群碎屑岩的火成碳酸岩岩墙中的碳酸盐矿物非常相似。它们完全不同于宽沟断裂以北典型沉积石灰岩及白云质石灰岩中的方解石和白云石（ＭｎＯ＜０．１ｗｔ％，ＳｒＯ＜０．１ｗｔ％）。赋矿白云岩中白云石的锶和锰含量系统变化反映碳酸岩浆发生了分离结晶作用，其结果可以导致残余岩浆中ＲＥＥ高度富集。本文认为碳酸盐矿物的锶和锰含量可以作为识别其成因的重要标型特征，其氧化物ＭｎＯ＞０．１５ｗｔ％和ＳｒＯ＞０．１５ｗｔ％为火成碳酸岩的标志。

不同类型天然碳酸盐矿物对风化煤矸石污染物释放的影响

为评价喀斯特背景条件下天然碳酸盐矿物对风化煤矸石典型污染物释放的控制效果,在风化煤矸石中分别添加纯品碳酸钙及3种典型天然碳酸盐矿物(石灰石、白云石、方解石),对混合物浸出液特征污染组分进行分析。结果表明,纯品碳酸钙及3种天然碳酸盐矿物均能有效缓冲风化煤矸石的酸度,并显著抑制Fe2+、Mn2+、Cu2+、SO2-4等多种特征污染物的溶出,但天然碳酸盐矿物对Zn2+释放的控制效果不明显,特别是方解石在一定程度上甚至促进了Zn2+的释放。在污染控制效果上,纯品碳酸钙的控制效果最优,其次是石灰石,而白云石和方解石对污染物的控制效果相对较差,两者处理后风化煤矸石浸出液中溶出组分没有明显差异。

碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法研究--以白云鄂博矿床赋矿白云岩为例

碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法包括稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法,已应用于一般地质样品。但是对于白云鄂博矿床这类矿物组成复杂的特殊样品,这两种方法能否适用仍需要进一步研究。本文在常温下对白云石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、钠闪石和黑云母等白云鄂博矿床中常见的含铁矿物进行稀盐酸(0.5～1 mol/L盐酸)溶解条件实验。结果显示,稀盐酸在短时间内(约3 h)能够有效地溶解碳酸盐矿物中的铁,而铁氧化物、硫化物、硅酸盐矿物的铁溶解率基本都<1%。实验选取典型的白云鄂博矿床赋矿白云岩,对比了稀盐酸溶解法、稀醋酸溶解法与分离白云石单矿物进行全部溶解所获得的铁同位素组成:赋矿白云岩E-16的δ56Fe值分别为-0.69‰、-0.62‰、-0.69‰;赋矿白云岩E-26的δ56Fe值分别为-0.19‰、-0.18‰、-0.12‰,三种方法在误差(不确定度)范围内结果一致。此外,稀醋酸对碳酸盐的部分溶解过程中没有观察到明显的铁同位素分馏现象,表明稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法都能用于提取白云鄂博矿床样品碳酸盐矿物的铁同位素信息。本研究对于碳酸盐矿物的选择性提取技术在地质上的应用具有借鉴和指导意义。

钙稀土氟碳酸盐矿物中体衍交生结构的电子显微镜研究

用高分辨电子显微术研究了四川西昌地区钙稀土氟碳酸盐矿物中的体衍生复合多晶体超微结构特征，直观地揭示了该类矿物非均匀结构的复杂性。研究表明，该矿物晶体是由钙稀土氟碳酸盐矿物系列中不同组分的氟碳铈矿（Ｂ）与直氟碳钙铈矿（Ｓ）结构单元层沿ｃ轴方向无序堆垛而成。本文还讨论了体衍生多晶体结构中的堆垛层错等晶体缺陷现象。