山东栖霞大河崖金矿床包裹体特征研究及矿床成因初探

大河崖金矿床地处华北克拉通南缘的胶辽隆起区,栖霞—蓬莱金成矿带上,其空间产出受台前—陡崖断裂带和岩浆活动制约。为研究该矿床成矿流体特征及矿床成因,本文对其开展不同阶段的包裹体进行岩相学、显微测温、包裹体激光拉曼及S同位素分析。测试结果表明,包裹体可划分为Ⅰ型富液气液两相盐水包裹体、Ⅱ型含CO_(2)三相包裹体和Ⅲ型纯液相包裹体3类,矿石中的包裹体类型以气液二相包裹体和含CO_(2)三相包裹体为主。成矿期流体完全均一温度变化范围为216~298℃,盐度为3.71%~9.98%NaCleqv,密度为0.80~0.90 g/cm^(3)。成矿晚期流体完全均一温度变化范围为124~181℃,盐度2.41%~5.56%,密度0.91~0.98 g/cm^(3)。表明该矿床属于中低温、中低盐度、低密度的热液脉型矿床。从主成矿期(Ⅱ和Ⅲ阶段)到成矿晚期(Ⅳ阶段),成矿温度和盐度降低,成矿密度略有升高。矿石中黄铁矿δ^(34)S变化范围为+5.1‰~+6.51‰,与栖霞—蓬莱金成矿带其他金矿床基本一致。显示主要为岩浆硫,成矿物质可能来源于深部岩浆。根据流体包裹体及同位素研究并结合区域地质特征,大河崖金矿床的成矿与白垩世岩浆关系密切,受台前—陡崖断裂带控制,在其次级断裂形成沉淀富集成矿。

基于深度学习的鲕粒智能检测与特征统计

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,其分布的疏密程度、粒径大小等信息可以直观地反映形成环境的水深以及水动力条件,具有重要的地质意义。在地质学中,通常将鲕粒岩石标本磨制成岩石薄片,并依靠专业人员在显微镜下观察来获取鲕粒含量、圆度、径粒大小等数据的估计值,存在着计算量大、成本高、周期长、人力投入大等缺点,而且该方法受主观因素影响较大,不同专家得出的结果也不尽相同。针对上述问题,本文提出了基于深度学习的鲕粒智能检测与特征统计方法,主要采用YOLOv5检测模型对鲕粒岩石薄片显微图像进行检测,并在YOLOv5网络主干部分添加轻量级的SE-Net通道注意力机制模块来提升检测性能;其次,本次使用DIoU-NMS替换NMS方法,改善图像中鲕粒分布拥挤时的漏检问题。实验证明改进后的算法最终精确率达到了98.8%,比原算法提升了1.3%。最后利用图像处理技术,对检测结果进行量化统计和分析,得到图像中鲕粒含量、圆度信息、粒径大小的统计结果直方图,为地质工作人员进行相关工作提供了极大的便利。

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。

河南鹤壁地区地幔捕虏体中铁质小球特征及其成因探讨

为探究地幔捕虏体中铁质小球特征和成因,以河南鹤壁地区蒋家顶金伯利岩携带的橄榄岩捕虏体中铁质小球为研究对象,对小球进行体式显微镜照相、扫描电镜表面形态照相和化学成分能谱分析。结果表明:小球呈圆球形,直径0.5~1 mm,部分小球带有乳状突起;小球成分以铁质为主,根据Fe质量分数大致可分为低Fe小球和高Fe小球两组;随着小球中Fe质量分数升高,Al,Si,Ca,Ti等亲石元素质量分数逐渐减少,O质量分数随Fe质量分数变化关系不明显;低Fe小球中Mg质量分数随Fe质量分数升高逐渐增加,高铁小球中Mg质量分数随Fe质量分数升高逐渐减少;根据铁质小球来源、形态和成分特征,推测小球为捕虏体中辉石绝热减压少量熔融的产物。小球记录了地幔捕虏体随金伯利岩侵位至近地表发生的减压熔融→快速冷凝的短暂地质过程,对研究地幔非平衡熔融和初始岩浆的化学成分等基础地质问题具有重要意义。

不同偏光系统下的岩石薄片图像联合分割

针对传统切换单偏光与正交偏光系统进行镜下岩石薄片分析和含量估计耗时耗力,且准确率较低的问题,在色度亮度空间设计一种岩石薄片图像联合分割方法:先将相同视域下的单偏光图像与正交偏光图像在色度亮度空间中分别进行分解,然后对色度图像进行双边滤波处理,抑制噪声和去除纹理,计算滤波后两个色度图像之间的差值,并依次使用K-Means聚类算法和分水岭分割算法得到最终分割结果。结果表明,使用单偏光岩石薄片图像与正交偏光岩石薄片图像联合分割较大提升了矿物颗粒计数准确率和分割结果的交并比。研究结果可为地质工作者鉴定岩石薄片提供指导。

东天山土屋-延东斑岩铜矿围岩的同位素年代和地球化学研究

东天山土屋-延东大型斑岩铜矿的成岩成矿时代及其构造背景还存在很大争议。本文报道了铜矿远矿围岩—企鹅山群的同位素年代和地球化学研究结果。研究表明,企鹅山群安山岩中锆石 SHRIMP U-Pb 谐和年龄值336.5±6.6Ma,玄武岩的透辉石、斜长石和全岩 Sm-Nd 内部等时线年龄值334±36Ma,两个结果一致地表明企鹅山群形成于早石炭世。元素地球化学研究表明,企鹅山群玄武岩样品属于岛弧拉斑玄武岩系列,其稀土元素配分模式显示轻稀土相对富集,重稀土相对亏损的右倾模式,与洋中脊玄武岩相比,具有大离子亲石元素相对富集、高场强元素相对亏损的特征,具有俯冲带岛弧火山岩的典型特征。构造环境判别图解也指示企鹅山群形成于俯冲带环境。本研究对土屋-延东大型斑岩铜矿的成岩成矿作用时代及其构造背景问题提供了重要制约。

东天山觉罗塔格构造带晚古生代火山岩地球化学特征及意义

本文报道了觉罗塔格构造带中企鹅山群和雅满苏组火山岩的元素和Sr-Nd同位素地球化学研究结果。企鹅山群和雅满苏组火山岩分别以低钾拉斑系列和钙碱性系列为主,玄武岩和安山岩均相对于N-MORB富集轻稀土元素和Sr、Ba、Th等大离子亲石元素,而亏损Nb、Zr和Ti等高场强元素,具有较高的Th/Ta和Ta/Yb比值,表明这些火山岩形成于具有陆壳基底的岛弧环境。但是,雅满苏组比企鹅山群具有偏高的K_2O、Rb、Th、U、Nb、Zr和REE等不相容元素含量和较高的K_2O/Na_2O比值。Sr-Nd同位素组成表明企鹅山群和雅满苏组都来自亏损的地幔源区,但后者遭受了明显的陆壳物质混染。这种地球化学组成的差异反映了陆壳基底性质和厚度的不同。结合已有的地质调查结果,我们认为康古尔断裂作为俯冲带是比较合理的,早石炭世存在康古尔洋,而且它很可能发生了南北双向俯冲作用。企鹅山群火山岩是向北侧俯冲在大南湖泥盆纪岛弧南侧增生的产物,而雅满苏组火山岩是通过向南俯冲在中天山地块北缘形成的陆缘弧火山岩。

东天山觉罗塔格构造带火山岩的铅同位素组成及意义

笔者报道了东天山觉罗塔格构造带中企鹅山群、雅满苏组火山岩和土屋铜矿的斜长花岗斑岩及铜矿石的铅同位素组成,进一步讨论了该成矿带的构造演化。企鹅山群火山岩的铅同位素位于地球演化线的右侧,与北半球铅同位素演化线相比,具有弱富集的特征。斜长花岗斑岩及铜矿石的铅同位素分布在企鹅山群范围之内,与之相似。雅满苏组比企鹅山群富放射成因铅,也具有弱富集的特征。在铅构造模式图解中,企鹅山群位于地幔演化线上,雅满苏组位于造山带演化线附近。雅满苏组的铅同位素具有线性排列特征,位于企鹅山群和中天山花岗岩之间,指示两端员混合的趋势。企鹅山群和雅满苏组火山岩都随着流体交代作用的加强,越来越贫放射成因铅,指示交代地幔楔的流体应主要来自蚀变洋壳,而没有泥质沉积物的参与。雅满苏组比企鹅山群富放射成因铅主要是由于其陆壳基底厚度较大,较强的陆壳混染造成的。

河南鹤壁地区金伯利岩中地幔包体矿物化学特征

河南鹤壁地区位于太行山构造带上,该区金伯利岩中的地幔包体携带有岩石圈地幔的丰富信息。本文报道了石榴石二辉橄榄岩包体中的镁橄榄石和镁铝榴石的矿物化学特征。金伯利岩中地幔包体的镁橄榄石I(Mg~#)为91.7±0.2(n=69)。与鹤壁地区尖晶石相方辉橄榄岩相比,I(Mg~#)略偏小,指示二辉橄榄岩经历的熔融程度较低,具有过渡型地幔的特征。根据Cr_2O_3含量,镁铝榴石可以划分为高铬系列和低铬系列两类。橄榄石-石榴石矿物温压计计算表明,包体压力在1.7~2.5 GPa之间(55~80 km),温度在641~1055℃之间,对应的大地热流值为50~60m W/m^2,甚至更高。指示金伯利岩侵位时对应于较高的大地热流条件。根据Grutter的镁铝榴石划分方案,镁铝榴石主要划分为G9型、G3和G4型,其中G3和G4型镁铝榴石记录了岩石圈地幔被交代的过程。根据温压条件及岩石圈地幔性质,可以认为鹤壁地区不具有形成金刚石矿的深部地质条件。

嵩山地区假玄武玻璃的发现及其古地震意义

与断层相关的假玄武玻璃是地震作用的产物,是古地震的可靠记录.登封大断层是嵩山地区的主要断层之一,在登封大断层的分支断层及断层破碎带内首次发现了假玄武玻璃.假玄武玻璃呈黑色,以脉状、网脉状和树枝状贯穿石秤钾长花岗岩体.断层带内还发育有未固结的红色断层泥.显微镜下研究表明,假玄武玻璃中的碎屑颗粒以碎裂成因的钾长花岗岩为主,还有部分碎屑颗粒呈港湾状的熔蚀结构.这表明假玄武玻璃的成因以同震断层的碎裂作用为主,伴随有少量的高温熔融过程.古文献记录表明,夏代末年偃师-登封地区有大地震活动,结合未固结的断层泥特征,该地区的地震活动可能与登封大断层的活动有关.

东天山觉罗塔格构造带雅满苏组火山岩的矿物学研究

东天山觉罗塔格构造带雅满苏组的构造背景一直存有较大争议。斑晶成分和结构的研究可以对岩浆系列、构造背景和岩浆演化的物理化学条件作出制约。本文报道了雅满苏组火山岩中斜长石和辉石斑晶的研究成果。辉石属于普通辉石-顽透辉石系列，部分样品的辉石颗粒与寄主岩达到了岩浆平衡。辉石判别图解表明寄主岩浆属于亚碱性系列，形成于俯冲带环境，与微量元素判别结果相一致。根据辉石-熔体温压计，得到辉石结晶时的温度在1150℃左右，压力相当于5~10 km的地壳深度。雅满苏组火山岩中主体的斜长石属于拉长石，JX-24-1斜长石为中长石，成分和结构特征都表明该颗粒为捕虏晶。辉石和斜长石捕虏晶共同揭示了雅满苏组火山岩在地壳浅部发生了结晶分异和围岩混染的岩浆过程。

秦岭-大别造山带地壳化学结构研究

大陆地壳不同结构层之间化学组成(含元素和同位素组成)的系统性差异可以称为地壳化学结构,地球化学参考模型(GERM)能够作为参照标准进行地壳化学结构(元素组成)的对比分析,据此提出了反映地壳演化特征的蛛网图标准化方法。对秦岭-大别造山带的尝试发现,造山带总体上具有物质组成分异较弱的特点;造山带及邻区太古宙结晶基底太华群、崆岭群的化学组成都不能代表全部的下地壳,可能仅代表了下地壳上部,而大别群可能经历了复杂的构造熟化过程。通过对造山带地壳化学结构的分析,指出铕负异常可能并非为地壳拆沉作用所造成。

微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定火山灰中的痕量铅铬铜

火山灰是重要的土壤母质且易风化,铅、铬和铜是其中主要的重金属元素,火山灰风化后不可避免地进入环境中对人体健康造成危害。本研究针对火山灰样品的特点,建立了采用硝酸-氢氟酸微波消解,石墨炉原子吸收光谱法测定火山灰中痕量铅、铬、铜的分析方法。通过实验确定了灰化温度为600℃（Pb）、1000℃（Cr）和800℃（Cu）,原子化温度为1800℃（Pb和Cu）、2200℃（Cr）。在优化实验条件下,测定Pb、Cr和Cu的检出限分别为3.50 ng/m L、0.92 ng/m L和1.22 ng/m L,相对标准偏差（RSD）均低于4%,加标回收率为92.8%~107.0%。本方法快速简便、准确度高、成本低。

鹤壁地区金伯利岩锆石年代学研究及其地质意义

本文研究鹤壁金伯利岩中的锆石U-Pb年代学和稀土元素结果。阴极发光照片和微量元素结果表明金伯利岩中锆石为岩浆结晶成因。锆石U-Pb年代学结果显示为两组年龄,分别为(2531±22)Ma(MSWD为0.77,n为9)和(1797±34)Ma(MSWD为2.1,n为16)。这两组年龄记录了华北板块克拉通化过程,其中约1.8 Ga的年龄很可能是华北板块克拉通化的最晚年龄。金伯利岩与本区内新生代玄武岩的出露都受中新生代构造体系控制,岩石地球化学研究表明:两者均来自于具有相似的地幔源区,指示鹤壁金伯利岩可能侵位时代为新生代。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定精矿粉中7种伴生元素

以HNO3和HF溶解样品,采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法测定三种精矿粉（铜精粉、铅精粉、锌精粉）中Ag、La、Yb、Cd、Co、Ga、In七种伴生元素的含量。通过试验选择各元素最佳分析谱线,并对基体干扰及共存元素之间的干扰进行探讨。在选定的实验条件下,方法的检出限为0.4～5.4 ng/mL,样品加标回收率为93%～109%。方法应用于三种精矿粉中七种伴生元素的分析,测定值与ICP-MS法的测定结果相一致,相对标准偏差（RSD,n=10）为1.4%～4.8%。该技术对提高有益元素的回收率以及对伴生元素的综合利用具有参考价值。

河南省原生金刚石矿找矿潜力分析

近年来,我国重新启动了金刚石地质找矿工作。河南省金刚石找矿工作中专家们积累了大量历史资料,但尚未取得找矿的突破性进展。河南省的大地构造位置横跨华北板块、扬子板块和秦岭-大别造山带,具有太古界陆壳基底,境内有金伯利岩等深源岩浆活动,具有形成金刚石的地质条件。理论研究和找矿实践表明,原生金刚石矿的成因模式包括金伯利岩和钾镁煌斑岩型,超镁铁质岩型和超高压变质型。鹤壁地区有金伯利岩出露,有金刚石出土且指示矿物齐全,发育深大断裂及次级断裂系统,具备形成金伯利岩型金刚石矿的地质条件。理论分析表明,超高压变质作用过程中有可能形成宝石级金刚石。在桐柏地区榴辉岩中,有可能存在超高压变质岩型宝石级金刚石。对于河南省的金刚石找矿工作,需加强鹤壁地区金伯利岩含矿性评价的基础理论研究,可尝试在桐柏地区寻找超高压变质型金刚石。

河南省鹤壁地区地幔捕掳体中尖晶石的矿物化学特征及其地质意义

河南省鹤壁地区位于华北克拉通东部破坏区与西部相对稳定区的过渡带上,出露有大量的地幔捕掳体,是研究华北克拉通的一个地幔窗口。本文分析了鹤壁地区土门金伯利岩和新生代上峪橄辉玢岩所携带的地幔捕掳体中尖晶石的矿物化学特征,并探讨该地区的岩石圈地幔性质。土门金伯利岩所携带的地幔捕掳体中的尖晶石Mg^#介于21.58~78.66,Cr^#介于18.08~73.97;上峪橄辉玢岩所携带的地幔捕掳体中尖晶石Mg^#介于48.96~77.00,Cr^#介于18.78~64.10。山东蒙阴地区的地幔包体代表华北古生代古老难熔型地幔,昌乐-山旺和河北汉诺坝等新生代地幔代表华北中新生代新生饱满型地幔。与山东蒙阴、昌乐-山旺、河北汉诺坝等地区地幔尖晶石的对比表明,土门和上峪的尖晶石相地幔介于难熔型地幔和饱满型地幔之间,以过渡型岩石圈地幔为主。尖晶石-橄榄石矿物温度压力计算表明,土门和上峪的捕掳体温度主要集中在1031~1090℃,压力集中在1.70~1.88 GPa,处于明显偏高的地幔热流状态,可能与华北克拉通的破坏有关。

俯冲带环境下的火成岩岩石组合及其意义

大洋板块俯冲是板块构造中威尔逊旋回的重要环节。俯冲带环境下具有特殊的火成岩岩石组合,并产出有大量金属矿产。大洋岛弧与陆缘弧的火成岩组合以拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩、安山岩和英安岩组合为主,其中陆缘弧的中酸性组分相对偏多。埃达克岩产出在特殊的俯冲带环境下,例如热的年轻洋壳、低角度缓慢俯冲及特殊的地热等环境。埃达克质岩浆上升侵位过程中与地幔楔发生交代作用,形成富Nb玄武岩。埃达克岩通常伴生有大量的金、铜等矿产资源。

东天山土屋斜长花岗斑岩的成因——来自围岩的证据

东天山土屋大型斑岩铜矿床的成因还存在较大争议。本文报道了斑岩铜矿的远矿围岩、近矿围岩和斜长花岗斑岩的主量元素、微量元素和Pb同位素地球化学特征。远矿围岩和近矿围岩具有相似的地球化学特征,属于岛弧火山岩。斑岩具有富铝、钠,富集轻稀土、亏损重稀土和高Sr/Y比值等特征。铅同位素都落在地幔演化线附近。对比研究表明,斜长花岗斑岩属于埃达克岩,为俯冲洋壳部分熔融的产物。

地球化学课程教学中的主量元素问题

"地球化学"是地质类专业的一门重要基础课。在教学内容上,对主量元素地球化学关注较少。但是,元素丰度、元素的赋存形式和地球化学迁移、岩浆作用中微量元素的分配系数和岩石地球化学等知识点,都涉及重要的主量元素地球化学的背景知识。建议在地球化学教学中,要适当补充主量元素的知识,使主量元素、微量元素和同位素地球化学三者有机结合,有利于学生建立完整的地球化学观点,达到地球化学课程的教学目的。