“禹城式”矽卡岩型富铁矿的形成机制

山东省西北部齐河—禹城地区矽卡岩型富铁矿找矿工作取得了重大突破,有望成为继莱芜、金岭和济南之后又一个重要的富铁矿基地。与传统的矽卡岩型铁矿产于岩体与碳酸盐岩接触带不同的是,齐河—禹城地区李屯铁矿的矿体产于石炭系—二叠系含煤地层内,富铁矿体与围岩呈截然的接触关系,并且矿体附近的围岩发生了强烈的角岩化。针对这一现象,本文提出上覆的煤系极低的热导率使得含矿热液能够保持高温状态,发生长距离迁移而就位于远接触带的石炭系—二叠系中。李屯铁矿的形成可能是高温的岩浆流体与低温的大气降水混合,导致温度和盐度下降发生快速沉淀的结果。另外,近矿岩体普遍发生强烈的钠长石化,导致了闪长质岩石“铁的丢失”,为出溶高浓度富铁流体以及富铁矿的形成奠定了重要的物质基础。幔源“高分异”的闪长岩以及浅侵位时岩浆流体的出溶,也是邯邢式铁矿形成的先决条件。

Zr/TiO_(2)-Nb/Y图解能否用于蚀变火山岩分类和系列划分?

1 蚀变火山岩的分类命名Winchester和Floyd提出的Zr/TiO_(2)-Nb/Y图解[1]被广泛应用于蚀变火山岩的分类命名,那么该图能否准确给出正确的火山岩名称?要回答这个问题,首先必须了解火成岩分类命名的原则。为了统一火成岩的分类和命名,国际地科联(IUGS)岩石学委员会于1970年成立了火成岩分类学分委会。

深成岩的分类命名问题

1火成岩的分类命名基础在很多中文文献中,经常看到不少作者利用(Na2O+K2O)-SiO_(2)图(TAS图解)对深成岩进行分类命名(图1(a)和(b))[1-2],然而这种分类方法遭到不少学者的反对,认为深成岩的分类应该以矿物为依据。争论的焦点就在于是依据矿物组成还是化学成分。要搞清这个问题,本文还是以国际地科联(IUGS)火成岩分类委员会推荐的方案为依据。1968年,在时任IUGS主席BarthT.F.W.建议下,火成岩分类委员会(Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks)于布拉格国际地质大会之后成立,其隶属于IUGS岩石学委员会,负责考虑火成岩分类和命名的各种问题,并向IUGS提出确切的建议。

La/Sm-La图解是用于判别岩浆岩是分离结晶还是部分熔融形成的吗?

La/Sm-La图解(图1)被广泛应用于判别岩浆岩是分离结晶成因还是部分熔融形成^([1])。然而在实际应用时这个图解常被误用,即当投点趋于平行横坐标时,被认为该岩浆岩是分离结晶作用形成的,而当处于一条斜线时,就被认为是部分熔融形成。实际上该图解的真正意义不是指某个岩浆岩样品,而指的是判别一套样品(即所有投影点)是由同一母熔体通过不同程度的分离结晶作用形成的还是同一源区通过不同程度部分熔融形成的,因为岩浆最初都是要先经过部分熔融形成原始熔体。下面介绍该图解的出处就很容易理解其真正意义了。

基于渐进多粒度训练深度学习的矿物图像识别

近年来,随着深度学习在地学领域中的应用,矿物图像识别变得越来越重要。虽然已经有研究将深度学习应用于矿物图像识别,并取得了一定的成果,但在大规模矿物数据集上的识别准确率仍然有待进一步提高。不同矿物之间可能存在细微的形态、纹理和颜色差异,符合细粒度识别算法特征,但以往的研究中很少有人采用细粒度方法进行矿物识别。所以本文提出了一种基于Next-ViT模型的细粒度矿物识别方法,通过引入渐进式多粒度训练拼图技术,实现对矿物图像的精确分类。首先采用Next-ViT模型作为特征提取器,该模型结合了Transformer结构和卷积神经网络的优势,能够提取到丰富的图像特征;接下来利用随机拼图生成器创建不同粒度级别的矿物拼图,这些拼图包含从细节到整体的多种信息。训练过程中采用渐进式多粒度训练策略,在训练的早期阶段,模型主要关注细粒度的特征,通过学习拼图中的细节信息来区分不同的矿物,随着训练的深入,模型逐渐将注意力转移到更大粒度级别的特征上,学习更加抽象和全局的信息。通过这种方式,模型能够充分利用不同粒度级别的信息,提高矿物识别的准确性。实验结果表明,该模型在常见的36种矿物数据集上取得了86.5%的准确率,有效地提高了矿物识别的准确率。这表明,细粒度识别方法对于矿物识别是有效的。

基于数据增强和集成学习的矿物图像识别

矿物识别是地质学研究的一个重要部分,对于资源勘探、岩石分类和地质环境监测都有着重要的意义。然而,传统方法通常依赖人的经验进行主观判断,并且效率低下。近年来,已有许多研究将深度学习的图像分类技术应用于矿物识别,以客观快速地识别矿物,这些研究都取得了一定的成果,但可识别矿物种类有限且精度需要进一步提升。为此本文首先解决了矿物数据集图像数据样本分布不平衡问题,对数据集中矿物图像较少的11个矿物类别采用DCGAN生成矿物图像进行数据增强,对比选择效果更好的方案对数据集进行扩充。其次,为了得到更可靠、精确度更高的识别模型,将ImageNet上表现较好的ResNet、RegNet、EfficientNet和Vision Transformer模型迁移到本文使用的矿物数据集上。针对训练好的基模型排列组合得到11个子模型,分别使用平均软投票法和加权软投票法两种方法进行集成,得到22个集成模型并对其训练得到识别结果,对比22个集成模型的结果选择出精度最高的集成模型。实验结果表明:使用DCGAN进行数据增强,在不同的模型上平均提升了3.12%的准确率,充分证明了DCGAN数据增强的有效性;在所有集成模型中,使用加权软投票法的模型表现较好,其中精度最高的是利用4个基分类模型进行加权软投票得到的集成模型,在扩充后的36种常见矿物数据集上达到了87.47%的准确率。

霞石岩的成因及深部碳循环

霞石岩是以发育霞石和单斜辉石斑晶为特征的过碱性火山岩,其单体出露体积较小,常以碳酸岩-碱性杂岩体或小体积熔岩流的形式广泛分布在板内环境中,产出的时代跨度大(从太古宙至今),产出量总体上随地球的演化而增多。通常认为霞石岩在喷发过程中上升速度快且较少受到地壳物质混染,可以很好地反映地幔源区特征。然而,目前对其源区性质仍存在争议,其争论的焦点在于源区是否存在碳酸盐,即碳酸盐化源区是否是霞石岩形成的必要条件。本文基于全球各地霞石岩的地质-地球化学数据分析,将其分为两组:第一组霞石岩的SiO_(2)和碱含量(Na _(2)O+K_(2)O)变化范围较大,出现Rb、K、Pb、Zr、Hf、Ti、Y元素的负异常,放射性同位素组成普遍较为亏损;第二组相较第一组具有更高的SiO_(2)、碱含量,更低的MgO、TiO_(2)、P_(2)O_(5)含量和Na _(2)O/K_(2)O比值,并出现U、Nb、Pb、Zr元素的正异常以及Ti元素的负异常,Nb-Ta及Zr-Hf发生分馏,放射性同位素组成较第一组更富集。结合实验岩石学结果,研究认为第一组霞石岩的原始熔体为碳酸盐化榴辉岩部分熔融熔体与地幔橄榄岩反应形成的富碳硅酸盐熔体,其直接喷发或只经历低程度的分离结晶作用;第二组霞石岩与第一组霞石岩具有相似的源区特征,但熔体经历了强烈的分离结晶及不混溶作用。因此,碳酸盐化源区是霞石岩形成的必要条件。对霞石岩露头的时间分布进行统计发现,霞石岩最早形成于太古宙,但形成量在约550Ma和80Ma突增,碳酸盐俯冲通量的增加可能是导致霞石岩形成量突增的原因,而形成于太古宙的霞石岩说明太古宙地幔中存在局部的“碳”富集或输入。

我国钴镍矿床的成矿规律、科学问题、勘查技术瓶颈与研究展望

钴镍矿床主要有四类:岩浆型、红土型、沉积岩-变沉积岩容矿型和热液型。本文提出“纽带矿床”的概念,是指兼具多种不同类型或不同成矿元素组合的矿床,是不同矿床类型之间连接以及与成矿理论连接的结合点,也是成矿模型与找矿模型之间的纽带。从金属共生关系的角度看,镍矿普遍伴生钴,但钴矿未必有镍;从元素地球化学的角度看,钴和镍在深部岩浆过程多共生,而在浅表热液、风化和沉积等过程多分离。据此提出钴镍成矿的关键科学问题为钴镍共生、分离和富集机理,主要包括:(1)岩浆-热液过程中的钴镍分离与富集机理;(2)风化-沉积过程中的钴镍共生-分离-富集机理。通过对四种类型典型矿床和纽带矿床的解剖,结合实验岩石学及数值模拟计算与钴镍赋存状态及富集规律的研究,有助于建立完整的钴镍成矿理论体系。同时,从更大尺度上来看,钴镍成矿和重大地质事件具有一定的耦合关系,镁铁-超镁铁岩体的成矿差异与构造背景息息相关,而热液改造在钴超常富集方面可能起到至关重要的作用。钴镍矿床赋矿地质体产状复杂多变,含矿岩体与围岩之间物性相似,钴-镍赋存状态多样,迫切要求解决钴镍矿床勘查的关键技术问题为多元多尺度勘查技术体系与含矿性评价,主要包括:(1)碳质层干扰下有效信号辨别提取技术;(2)小岩体和陡倾斜矿体的精细识别技术;(3)多元信息匹配关联与含矿性评价技术。我国钴镍资源分布特点和成矿特色要求在高效勘查技术体系的研发和集成时应优先考虑岩浆型钴镍矿,而沉积岩-变沉积岩容矿型和热液型钴镍矿床的找矿工作应借鉴同成因矿床或主矿种矿床的勘查方法。

塔里木克拉通北缘阔克塔格西富碱侵入岩成因及其构造意义——锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr-Nd-Hf-O同位素制约

富碱侵入岩具有深源浅成的属性,是示踪地幔组成的窗口。位于东天山与塔里木克拉通北缘交界处的阔克塔格以西出露一处以正长岩为主体、包含少量中—基性岩石单元的富碱侵入岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示其侵位于227~224 Ma之间,为印支期岩浆作用产物。该岩体具有富碱(Na_(2)O+K_(2)O=7.93%~12.28%)、富铝(Al_(2)O_(3)=15.62%~18.67%)、贫镁(MgO=0.12%~4.01%)、贫钛(TiO_(2)=0.14%~1.63%)的特征,属于准铝质的(A/CNK=0.78~1.00)高钾钙碱性—钾玄岩系列。微量元素表现出高场强元素Nb、Ta、Th、U、Zr、Hf的富集,不相容元素Sr、P、Ti的亏损特征;轻重稀土分馏明显((La/Yb)N=15.09~34.90),表现为轻稀土强烈富集的右倾型曲线,Eu异常变化较大(δEu=0.12~1.72)。在同位素组成上,富碱侵入岩呈现相对宽泛但总体富集的全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素特征,(^(87)Sr/^(86)Sr)i=0.70489~0.70581,ε_(Nd)(t)=14.56~6.74,ε_(Hf)(t)=11.48~+3.06,锆石δ^(18)O值(5.49‰~6.87‰)略高于地幔值(5.3‰±0.6‰)。阔克塔格西富碱侵入岩具A1型花岗岩特征,形成于板内伸展构造环境中。基于主、微量元素及Sr-Nd-Hf-O同位素特征,笔者认为该杂岩体为同源岩浆演化产物,源于富集岩石圈地幔的原始岩浆上升并经历AFC(同化混染-分离结晶)过程。晚三叠世塔里木克拉通北缘—东天山—北山地区处于板内构造体制,A1型花岗岩和正长岩差异化的时空分布特征很可能记录了古亚洲洋自西到东“剪刀式”的闭合过程。

峨眉山大火成岩省西部苦橄岩及其共生玄武岩的地球化学:地幔柱头部熔融的证据

丽江地区的苦橄岩位于峨眉山大火成岩省的西部，其与辉斑玄武岩、无斑玄武岩和玄武质火山碎屑岩共生。苦橄岩中的斑晶主要为富镁橄榄石，其F0含量最高达91．6％，CaO含量最高达0．42％，其内含有少量玻璃包裹体，指示了橄榄石是在熔体中结晶形成的。苦橄岩中的铬尖晶石具有高的Cr#值（73-75）。计算的初始岩浆的MgO含量大约为22wt％，初始熔融的温度为1630-1680℃。研究结果表明，玄武质岩石是苦橄质岩浆通过橄榄石和单斜辉石分离结晶形成的。苦橄岩和玄武岩的Nd-Sr-Pb同位素比值差别不大，只落在一个很小的范围内（如εNd（t）=-1．3 to＋4．0）。高的εNd（t）值以及抗蚀变不相容元素的原始地幔标准化图解与洋岛玄武岩相似，并且其重稀土元素特征指示了源区有石榴子石的残余，而且是低部分熔融的产物。同位素比值与抗蚀变不相容元素比值（如Nb／La）的相关性表明，岩浆形成过程中有少量的大陆地壳物质或者相对低εNd（t）组分的大陆岩石圈地幔的混染。因此，总体上，苦橄岩的地球化学特征的研究结果支持了峨眉山大火成岩省是地幔柱头部熔融的成因模型。

峨眉山玄武岩研究中的一些问题的讨论

峨眉山玄武岩是当前研究的热点 ,本文从以下方面论述了峨眉山玄武岩研究中存在的一些问题 :时空分布 ;岩石组合 ;高Ti和低Ti玄武岩 ;与其它典型大陆溢流玄武岩的异同点 ;与地幔柱的关系和地幔柱的起因。对这些问题提出了一些新的认识和解释 ,或者提出了解决这些问题的途径。这些问题的解决 ,对研究峨眉山玄武岩本身以及地幔柱

西南天山二叠纪中酸性侵入岩的地质学和地球化学：岩石成因和构造背景

选择3个典型岩体,即位于西南天山东段的拜城县英买来岩体和位于西段阔克萨岭区的川乌鲁岩体、巴雷公岩体(为了对比,也选择了位于塔里木盆地西北缘的麻扎山岩体),进行了岩石学和地球化学研究。结果表明,这些岩体具有不同的特点。英买来岩体为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,具有高的SiO2含量,弱过铝,高的Sr同位素初始值(约0.710)和负的εNd(t)值(-4～-6),属于S—A型之间的过渡类型。麻扎山岩体由正长岩组成,属于碱性岩,微量元素标准化图解和其他岩体明显不同的是没有明显的Nb和Ta的负异常。川乌鲁岩体是一个由3个不同期次岩石组成的杂岩体,主体为正长岩-二长岩,地球化学特征显示是由基性岩浆和酸性岩浆不同程度混合形成的。位于同一构造区的巴雷公岩体则与川乌鲁岩体中的花岗斑岩的地球化学特征相似。综合岩石学和地球化学特征推测,南天山东段的英买来岩体是地壳熔融的结果,没有任何地幔物质加入的地球化学信息,西段的阔克萨岭地区酸性岩浆的形成则可能是来自于幔源底侵的基性岩浆导致薄的地壳发生熔融的结果。麻扎山岩体则完全是不同构造背景的产物,有可能与发生在塔里木盆地的二叠纪大规模的岩浆活动有关。因此,二叠纪岩浆活动的性质主要受地壳成分和结构的控制。

岩浆-热液系统中铁的富集机制探讨

与岩浆-热液系统有关的铁矿类型有岩浆型钒钛磁铁矿床、玢岩铁矿、矽卡岩型铁矿和海相火山岩型铁矿,与这些铁矿有关的岩浆岩从基性-超基性、中性到中酸性岩均有,其中岩浆型钒钛磁铁矿床与基性-超基性深成侵入岩有关,形成于岩浆阶段,主要与分离结晶作用有关,但是厚大的富铁矿石的形成则可归结于原始的富铁钛苦橄质岩浆、分离结晶作用、多期次的岩浆补充以及流动分异等联合过程。钒钛磁铁矿石产于岩体下部还是上部与母岩浆的氧逸度有关:高的氧逸度导致磁铁矿早期结晶而使得其堆积于岩体的下部,相反,低氧逸度则导致低品位的浸染状矿石产于岩体的上部。虽然野外一些证据表明,元古宙斜长岩中的磷铁矿石可能是不混溶作用形成的,但是目前尚无实验证据。某些玢岩铁矿的一些磷灰石-磁铁矿石可能与闪长质岩浆同化混染了地壳中的磷导致的不混溶作用有关。除此之外,其他各类与岩浆作用有关的铁矿床均与岩浆后期的岩浆-热液作用有关。这些不同类型铁矿床的蚀变和矿化过程具有相似性,反映了它们形成过程具有相似的物理化学条件。成矿实验以及流体包裹体研究表明,岩浆-流体转换过程中出溶流体的数量以及成分受多种因素控制,其中岩浆分离结晶作用以及碳酸盐地层和膏盐层的混染可导致出溶的流体中Cl浓度的升高。早期高氧逸度环境可以使得硫以SO42-形式存在,抑制硫与铁的结合形成黄铁矿,有利于铁在早期以Cl的络合物发生迁移。大型富铁矿的形成需要一个长期稳定的流体对流循环系统,而岩浆的多期侵位或岩浆房以及在相对封闭的环境中(需要一个不透水层)一个有利于流体循环的断裂/裂隙系统是形成一个长期稳定的流体对流循环系统的必要条件。但是由于不同地质环境,流体中铁的卸载方式和位置会有明显差别,由此导致不同的矿石结构构造和不同的矿体产状。

阿尔泰山南缘晚古生代火山岩的地质地球化学特征及其对构造演化的启示

阿尔泰山南缘晚古生代火山岩十分发育,从早泥盆世到早二叠世均有发育。其中中泥盆世北塔山组为一套中基性火山岩,并且底部含有厚度超过100m的苦橄岩;中泥盆世蕴都喀拉组为一套浅海相细碎屑沉积岩夹中性、中基性火山岩;晚泥盆世江孜尔库都克组为火山碎屑岩夹中基性和中酸性火山岩组合;而晚石炭世巴塔玛依内山组以玄武岩和玄武安山岩为主,夹凝灰岩、粉砂岩和炭质页岩。对这4个组火山岩的主要元素、微量元素地球化学特征研究表明,北塔山组和蕴都喀拉组为拉斑和钙碱性系列,并且均具有大离子亲石元素(LILE)富集,而高场强元素与MORB相当,说明其为岛弧环境。江孜尔库都克组火山岩为钾玄岩系列,并且具有较高的LILE富集,表明其形成于岛弧演化的晚期阶段;巴塔玛依内山组火山岩为碱性系列,并且具有强烈富集LILE的特征,指示了其形成于大陆板内环境。因此,从火山岩的时间和空间演化来看,本区晚古生代火山岩与准噶尔洋板块向北的俯冲有关,西伯利亚板块和准噶尔板块的碰撞发生在早石炭-晚石炭世。

北祁连山西段熬油沟蛇绿岩SHRIMP分析结果及其地质意义

本文通过对北祁连山西段熬油沟蛇绿岩中辉绿岩岩墙中的锆石 SHRIMP法年龄的测定 ,确定出熬油沟蛇绿岩形成于中元古代早期 (约 1777Ma) ,这是迄今为止我国发现的最古老的蛇绿岩。该年龄测定的结果还暗示了本区在 146 6 Ma和5 0 7Ma各有一次地质事件 ,前者可能代表了中元古代早期的洋盆闭合的下限年龄 ,后者代表一次加里东期区域变质事件 ,并且本区可能还存在未出露的新太古代结晶基底 (2 5 6 1Ma)。

阿尔泰造山带南缘中泥盆世苦橄岩及其大地构造和岩石学意义

阿尔泰造山带南缘中泥盆世苦橄岩位于北塔山组地层的下部,其上依次为玄武岩和安山岩.3种岩性共同的特点是贫钛、富铁,具Nb和Ta的负异常以及高场强元素的丰度与MORB相当,具有典型的岛弧火山岩系的特点,是准噶尔洋板块向南西俯冲的结果.苦橄岩和玄武岩的Zr/Nb和Sm/Nd比值与MORB相当,表明其源区为亏损的MORB源.然而玄武岩的Ti/V和Zr/Sm比值均高于苦橄岩,而且玄武岩的稀土元素配分曲线呈平缓型,而苦橄岩则显示出低的稀土总量以及弱富集轻稀土型,指示了玄武岩是被从俯冲的洋壳释放的流体交代的含角闪石的尖晶石橄榄岩的地幔源区低程度部分熔融形成的,苦橄岩则是在高温条件下被流体交代过的石榴石橄榄岩高程度熔融的产物.安山岩则可能是榴辉岩部分熔融形成的.

新疆喀拉通克基性杂岩体的地球化学特征及其对矿床成因的约束

对与喀拉通克铜镍硫化物矿床密切相关的基性杂岩体的地球化学研究表明 ,该岩体以低Ti、亏损Nb和Ta、富集轻稀土元素和大离子亲石元素为特征。结合其同位素特征 ,提出该岩体的形成与西伯利亚板块和准噶尔板块碰撞后的拉张作用有关 ,岩浆起源于亏损的软流圈地幔 ,并在高位岩浆房中遭受了地壳的混染作用 ,从而导致岩浆中Si的增加 ,并引起富硫化物矿浆与富硅酸盐岩浆的不混熔作用。

阿尔泰造山带南缘镁铁质—超镁铁质杂岩体的Sr、Nd、O同位素地球化学及其源区特征探讨

对阿尔泰造山带南缘喀拉通克和锡泊渡两个杂岩体的Sr—Nd-O同位素研究表明，两个杂岩体的同位素特征相似，均具有低的（^87Sr／^86Sr），和高的εNd（t）值（6．3～9．1），表明其来源于亏损的软流圈地幔，但是其δ^18O值（‰）大多大于6（5．4～10．2），表明有地壳物质的加入。Sr和O同位素表明，这种地壳物质的混入主要是源区的混入。根据Nd同位素模式年龄以及区域构造演化特征，可能是混入有早期俯冲的洋壳（可能是早古生代）的亏损地幔熔融的结果。然而，与锡泊渡杂岩体不同的是，喀拉通克杂岩体局部还经历了上部地壳的混染作用。此外，额尔齐斯深大断裂南北两侧镁铁质-超镁铁质杂岩体源区特征的相似性可能暗示了该断裂可能不是阿尔泰造山带和准噶尔造山带的分界线。

北祁连山西段早元古代变质火山岩的地球化学特征及其构造背景

产于北大河群的早元古代火山岩是北祁连山西段最主要的三期火山岩之一。其地球化学特征表明，该期火山岩的原岩为具有双峰式组合的拉斑玄武岩和中酸性凝灰岩。两者具有完全不同的稀土分布型式，前者以极低的富集轻稀土为特征，而后者则以强烈富集轻稀土为特征：基性火山岩的微量元素分布曲线指示了其形成于裂陷槽环境。结合Ｎｄ同位素特征以及区域背景得出本区早元古代变质火山岩形成于裂陷槽环境。

峨眉山大火成岩省中苦橄岩与其共生岩石的地球化学特征及其对源区的约束

本文对在峨眉山玄武岩省中新发现的苦橄质岩石及其共生玄武岩的地球化学特征进行了研究,结果表明,除苦橄质岩石外,与其共生的玄武质岩石均属高Ti玄武岩。其主要元素特征与大多数大陆溢流玄武岩省相似,表现为高Fe_8、(CaO/Al_2O_3)_8和低Na_8,指示其形成压力高;其稀土和微量元素配分曲线相似,表现为轻稀土富集、高场强元素(HFSE)相对亏损,并且不存在Nb、Ta的负异常,而存在P和K的相对亏损。一些反映源区特征的比值,如La/Ta、La/Sm、(La/Nb)_(PM)、(Th/Ta)_(PM),Ta/Hf,Nb/Zr等,变化范围小,均指示了其地幔柱成因,且上升过程中很少或没有受到岩石圈地幔或地壳物质的混染,是石榴子石二辉橄榄岩在>75km时经大约7％的部分熔融的产物。而地幔柱的轴部位置可能位于现今云南丽江县城一带。