玄武岩CO_(2)地质封存研究进展

玄武岩CO_(2)地质封存相比于常规的封存技术(如驱油驱气注入封存和深部咸水层封存),具有能促进快速碳矿化、封存效果长久且安全及封存容量巨大等明显优点。目前玄武岩CO_(2)封存理论方面的研究已经取得了大量进展:①对常见主要成岩矿物的封存能力进行了排序;②进一步了解玄武岩的矿物成分、玄武岩层内孔隙分布特征及其形成机理;③完善了对玄武岩CO_(2)封存机理、反应速率及影响因素等方面的认识;④查明了玄武岩在地球上的分布并评估了各种典型玄武岩的封存潜力;⑤发现适合于CO_(2)封存的场地主要包括大陆溢流型玄武岩、洋底高原玄武岩和洋中脊玄武岩等三种类型,并对目标储层选择提出了初步评价标准。本文在综述玄武岩固碳机理、玄武岩CO_(2)地质封存潜力及封存场地与目标储层选择的基础上,介绍了世界上已有的三个玄武岩CO_(2)地质封存工程示范项目:冰岛Carbfix、美国Wallula和日本Nagaoka,探讨了玄武岩CO_(2)地质封存存在的若干问题:①反应速率受多种因素影响,对最终封存效果起着决定性作用;②堵塞或压裂和保护层会影响注入封存的稳定性或可持续性;③封存潜力评价方法和结果不同;④封存场地选址和储层选择缺乏统一标准与规范;⑤Carbfix方法的使用受限。

川西拉拉Fe-Cu矿区含矿镁铁质层状岩席的首次发现及其成岩成矿意义

尽管镁铁质层状侵入体得到了广泛关注,与其相关的成岩和成矿过程仍然存在很多疑问。文中首次报道了在川西拉拉Fe-Cu矿区发现的一种含矿镁铁质岩席,它的深入研究可能有助于理解拉拉Fe-Cu矿床的成因,以及层状侵入体的组装过程与成矿作用。野外观察表明,该岩席共由9个岩相带组成,相邻岩相带为侵入接触关系,上半部分和下半部分的岩性呈镜像对应。对该岩席上半部分的5个岩相带分别进行了显微镜观察、粉晶X-射线衍射分析和CSD分析,表明相邻岩相带的矿物组成和结构参数具有明显区别,揭示该岩席由4、5次岩浆脉动组装而成。各岩相带均具有显微斑状结构,其中1～4岩相带的斑晶矿物主要为角闪石、云母和Ti-Fe氧化物,第5岩相带的斑晶为白云母、钾长石和石英。此外,第3岩相带还含有大颗粒单斜辉石斑晶,第4岩相带含有方解石大斑晶。含水矿物呈斑晶产出表明所有岩相带都是挥发分(H2O+CO2)饱和或过饱和岩浆固结的产物,但各岩相带的岩浆具有不同的来源。根据斑晶(循环晶)矿物组合、定量化结构参数和参数变异趋势,推测拉拉岩席之下曾经存在3～5个位于不同深部水平上的岩浆房。这些岩浆房有不同成分的进化岩浆充填,可能富集了相应的成矿金属。当深部含矿流体输入该岩浆系统时,有可能引起骨牌效应,导致各种含矿流体大规模释放。拉拉矿区的这类岩席可能对成矿物质起到了屏蔽作用,使其大规模聚集形成超大型矿床。需要注意的是,拉拉岩席的富矿岩相带侵位时间最晚,类似于攀枝花铁矿。因此,拉拉岩席的成岩成矿模式有可能也适应于攀枝花式铁矿。

川西拉拉含矿镁铁质层状岩体的成因及构造背景

川西拉拉含矿镁铁质层状岩体位于扬子地块西缘,构造环境复杂,关于其成因机制及岩浆源区的问题至今仍缺乏系统的研究。文章针对该岩体七个岩相带,进行了主、微量元素和Sr-Nd同位素分析,结果表明,七个岩相带(YWS-1—YWS-7)是岩浆经历不同的演化过程而形成的。其中,第五相带SiO2含量高(42. 95%～44. 07%),MgO含量低(1. 62%～1. 89%),稀土总量明显偏低(295. 32×10^(-6)～366. 36×10^(-6)),Cr、Ni含量偏低,87Sr/86Sr为0. 7391～0. 7812,是受到地壳混染所致;其它相带Mg#值高(0. 54～0. 74),稀土总量偏高(672. 53×10^(-6)～986. 66×10^(-6)),87Sr/86Sr为0. 7087～0. 7097,显示岩石圈地幔源区特征。结合区域地质背景分析,认为该层状岩体产生于大陆裂谷构造环境,岩浆来源于岩石圈地幔源区,演化过程中结晶分异和多次脉动作用相伴。这一活动过程与新元古时期扬子板块西缘的超级地幔柱活动有关。

城市地下岩洞开发利用研究进展

岩洞开发今后可能成为城市地下空间开发的一种主要趋势。北欧国家(如瑞典、挪威和芬兰)、新加坡和中国香港等国内外城市在地下岩洞开发方面处于世界领先水平,并且在岩石资源调查与区划、岩洞三维建模、开发可行性与适宜性评价及岩洞开发规划等方面已取得了成功经验。首先概述了国内外典型城市在地下岩洞开发方面的现状和发展特点,然后结合实例,着重介绍了城市地下岩洞开发利用相关技术研究进展,并分析了目前存在的问题。为实现我国内地城市(尤其是山地城市)可持续发展,建议重视并开展基于岩洞开发的城市地下空间理论和关键技术研究。

牙克石地区早白垩世梅勒图组火山地质研究

梅勒图组火山岩是大兴安岭中生代火山活动的主要产物之一,是确定大兴安岭地区白垩纪构造环境的重要岩石组合。本文以牙克石地区出露的梅勒图组火山岩为对象,重新厘定了该组火山岩的岩石组合类型,并结合火山岩岩相与火山机构特征,反演了火山岩形成的构造环境。结果表明,该组火山岩的岩石类型主要为安粗岩和橄榄玄武粗安岩,少量粗安质火山碎屑岩;其锆石U-Pb(LA-ICPMS)年龄为(114.25±0.5)Ma;火山岩相以溢流相为主,局部有爆发相和潜火山岩相;火山机构类型为裂隙式,晚期收缩为点式喷发,火山活动受控于海拉尔河北东向断裂,早期沿断裂发生溢流式火山作用,形成溢流相熔岩,随后收缩为点式喷发,形成了牙克石农场等处的坠落-溅落火山锥,晚期潜玄武粗安岩沿火山通道的充填,标志着火山活动的结束。火山岩形成于造山作用后期向伸展作用转化的构造环境,岩浆来源于壳幔边界,且幔源组分的贡献较大。

拉拉铁铜矿床成因:来自隐爆角砾岩结构定量化和锆石U-Pb年代学的证据

拉拉铁铜矿床被认为是中国西南地区规模最大的元古代内生金属矿床。该矿床主要赋存于古元古代河口群地层中,传统上被归属为火山喷流-沉积成因。近年来,一些学者陆续发现拉拉铁铜矿床中有Au、REE、Mo等金属的富集,因而将其归属为IOCG矿床。但是,对该区出露的隐爆角砾岩及其与成矿作用的关系缺乏详细报道,因而对矿床成因和成矿时代的判断尚显依据不足。作者对拉拉铁铜矿床的小露天采坑及其邻近地区进行了详细野外地质观察和剖面测量,发现采坑内出露的角砾岩具有隐爆角砾岩的特征。角砾主要来自下伏河口群的细碧-角斑岩建造,呈棱角状-次圆状,由热液物质胶结,且胶结物中见有矿化现象。定量化结构分析表明,隐爆角砾岩中的角砾具有机械破碎成因的特点,其分形特征与火山碎屑岩类似,定向程度和圆度明显不同于断层角砾岩。对角斑岩和隐爆角砾岩分别进行了锆石U-Pb年代学分析。来自角斑岩中的锆石晶体具有典型的岩浆锆石特征,产生了1720±11Ma的锆石U-Pb年龄;而来自隐爆角砾岩的锆石晶体展示了较显著的后期热液改造特征。岩相学观察表明,细碧岩和角斑岩在成矿作用之前经受过强烈构造变形,表现为岩石的片理化,而沿片理面充填的含矿细脉则没有任何变形的迹象。据此可以得出结论:(1)拉拉铁铜矿床的形成时间明显晚于细碧-角斑岩建造,不支持火山喷流-沉积成因的观点;(2)矿区内产有与成矿作用紧密相关的隐爆角砾岩,后者被认为是IOCG型矿床的重要标志之一。前人报道的成矿元素组合特征以及本文提供的新证据支持该矿床为IOCG型矿床的认识。其成矿过程为成矿流体在流体库中膨胀后并由下部上侵,下部流体遇薄弱带侵入成矿,上部流体在密闭空间内形成超压进而发生爆破,并侵入细碧岩的片理中成矿,这种成因过程类似于透岩浆流体成矿模型。

松潘—甘孜造山带北部岗龙地区巴颜喀拉山群地球化学特征和锆石U-Pb年代学特征:对物源及构造环境的启示

为探讨岗龙地区巴颜喀拉山群沉积的形成构造环境和约束其物质来源,对其岩进行了锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究。结果显示,巴颜喀拉山群沉积岩主要为硬砂岩,Si O2=57.09%~71.96%,Al2O3=10.46%~16.03%,CIA=49~63。稀土元素具有轻-中等的轻重稀土分异,具有弱的Eu负异常。巴颜喀拉山群碎屑锆石年龄分布范围大,有3个峰值：212~500Ma,1711~2000Ma,2200~2500Ma。研究表明,巴颜喀拉山群形成年龄在209~252Ma之间,其形成于岛弧环境中,且主要物质来源是昆仑地块和羌塘地块。

松潘-甘孜造山带北段岗龙乡花岗岩岩石成因及地球动力学特征

对松潘-甘孜北部岗龙地区的花岗岩岩株进行了详细的岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素的研究,探讨了其成因。结果表明,锆石LA-ICP-MS测年年龄分别为（207.5±2）,（209±2.4）Ma,形成时期为晚三叠世。SiO2质量分数较高,高K低Na。Al2O3质量分数高,为强过铝质。轻稀土元素富集,具明显的Eu负异常,亏损Ba、Nb、Ta、Sr、Ti,富集Rb、Th、Pb、Hf等,具有S型花岗岩特征,锆石εHf（t）值在-18.6~4.7之间,推测为三叠纪浊流沉积经部分熔融结晶而成,并受到地幔物质的混染,通过锆石饱和温度,推测幔源岩浆为岩体的形成提供了热源。结合松潘-甘孜造山带区域地质背景及岩浆演化规律分析表明,松潘-甘孜造山带印支期花岗岩形成于地壳拆沉作用,岗龙地区S型花岗岩是中地壳重融作用形成。

拉拉铁铜矿床成因:来自细碧-角斑岩岩相学和地球化学的证据

拉拉铁铜矿床是康滇铜矿带最大的IOCG矿床之一,过去曾一度被认定为海底喷流成因,现已逐渐被学者摒弃。然而,对于典型IOCG矿床的实例研究尚存在诸多疑问,特别是对拉拉地区广泛分布的钠长岩类与成矿关系的争议颇多。文中通过对拉拉小露天采场细碧角斑岩建造进行岩相学、地球化学和电子探针面扫描研究,发现其成矿期晚于细碧角斑岩建造形成时期,不存在火山喷发沉积成矿期。岩相学研究表明,角斑岩基质中既有原生钠长石呈残余斑晶产出,也有次生钠长石呈它形粒状交代原生钠长石现象,且角斑岩含矿量较细碧岩低;钠长石的电子探针面扫描显示磁铁矿沿钠长石四周分布,且晚期成矿流体具有富K和Al的特点,说明细碧岩受到了晚期构造变动的影响。成矿流体呈脉状侵入到细碧岩的片理中,在片理化带发育大量黑云母、白云母,并富集大量的金属氧化物、金属硫化物。地球化学显示,细碧角斑岩明显富集Nb、Ta、Zr和Hf,强烈亏损Ba、Pb、Sr和Ti,∑REE变化较大,成矿流体的Na含量较低且富含大量的K、Al、CO2和H2O。87Sr/86Sr初始比值为0.701 26～0.762 41,显示其受到了地壳混染影响。5件角斑岩εNd(t)值为-1.09～6.75,暗示流体上升途径亏损地幔—地壳的过程。成矿流体来自地下深处的岩浆房,不断上升至地壳,在上升过程中侵入到薄弱带或片理化岩石成矿,这一成矿过程类似于透岩浆流体模型。

青海省赛支寺花岗闪长岩及其暗色包体成因:锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素制约

祁连造山带分为南祁连、中祁连和北祁连构造带.赛支寺岩体位于中祁连与南祁连构造带的结合部位.首次发现了赛支寺花岗闪长岩及其暗色包体,然而对于暗色包体的成因机理以及与寄主岩石之间的成因联系仍存在很多争议.并对其进行了系统的锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素、岩石地球化学以及Sr-Nd同位素地球化学研究,探讨赛支寺岩体及其暗色包体的成因及动力学背景.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学表明,赛支寺花岗闪长岩形成于446.1±1.3Ma,包体形成于446.0±1.0Ma,两者在误差范围内一致,排除了包体为捕虏体成因.暗色包体具较低的SiO2含量、较高的Na2O/K2O比值,低Sr/Y、La/Yb比值,与寄主岩稀土配分曲线基本一致,但LREE相对较低;86Sr/87Sr=0.706 4~0.706 7,εNd(t)=-7.38^-7.97;发育针状磷灰石,形成于岩浆混合作用.寄主岩SiO2=66.45%~68.12%,Na2O/K2O=0.80~0.97,A/CNK=0.91~1.03,显示准铝质-弱过铝质岩浆特点;富集大离子亲石元素Rb、Th、U、K,亏损Nb、Ta等元素,高Sr/Y、La/Yb比值,轻稀土富集,弱负Eu异常;86Sr/87Sr=0.709 3~0.709 5,εNd(t)=-1.75^-1.03,与祁连造山带I型花岗岩相似;锆石εHf(t)=1.7~6.8,TDM2=995~1 750Ma.综上所述认为,寄主花岗闪长岩形成于壳幔岩浆混合.结合区域地质背景,赛支寺花岗闪长岩形成于俯冲背景下,幔源岩浆上涌,侵入到下地壳中,造成下地壳物质熔融,由这种既有幔源物质又有古老地壳物质的花岗岩岩浆形成.