玄武岩全岩元素含量快速、准确分析新技术:双铱带高温炉与LA-ICP-MS联用法

全岩样品主元素和微量元素的准确测试是地球科学研究的重要手段和依据。传统溶液进样ICP-MS元素测试方法制样和测试所需周期较长(两周以上)。相对溶液进样法而言,激光剥蚀系统与ICP-MS联用测试全岩粉末熔融玻璃的方法可以大大地提高测试效率。在前人研究基础上,针对前人熔融制样中Pb、Zn元素的严重丢失问题,研究了Pb、Zn等挥发性元素在熔融过程中的行为,成功改进并研制了一种双铱带高温炉。采用该装置直接熔融全岩粉末样品时,Pb、Zn等挥发性元素的丢失得到了有效抑制。进而结合BIR-1G、BCR-2G和BHVO-2G多玻璃外标、无内标元素校正的方法,建立了双铱带高温炉与LA-ICP-MS联用快速并且同时测试岩石样品中的主元素和微量元素的分析技术。采用该法对国际玄武岩标准物质BHVO-2、BCR-2(USGS)和国内玄武岩标准物质GSR-3(IGEMG)岩石粉末直接熔融(1400℃,80 s)制样,而后利用LA-ICP-MS进行测试。测试结果表明,绝大多数元素测试的准确度优于±10%,精密度优于10%。采用该法熔融制备一个玄武岩样品并完成LA-ICP-MS分析测试仅需15 min,较传统方法极大地提高了测试效率。

基于因子融合的混凝土面板堆石坝变形预测模型

混凝土面板堆石坝变形测值具有高度的非线性和复杂性,变形影响因素众多且因素间存在多重共线性。针对此类坝型的变形预测分析问题,本文提出一种基于因子融合的混凝土面板堆石坝变形预测模型。首先,利用变分模态分解对变形时间序列进行分解,有效降低变形时间序列的复杂程度,提升特征提取效果。随后,借助偏最小二乘回归对变形影响因子进行降维融合,降低自变量间多重共线性对构建模型的影响,提高模型可解释性。最后,通过一维卷积网络融合门控循环单元神经网络对子序列进行重构预测。根据实际工程分析结果,本模型可以在效率和精度上有效提升混凝土面板堆石坝变形预测效果,对类似坝型的变形监测分析具有一定的参考意义。

滇东南荒田钨矿床成矿流体来源及演化:来自白钨矿地球化学特征的约束

荒田钨矿床位于滇东南老君山多金属成矿区北缘,是近年来新发现的一处大型白钨矿床。白钨矿从早到晚共划分为2个阶段:白钨矿-萤石-石英阶段(白钨矿Ⅰ)、白钨矿-碳酸盐阶段(白钨矿Ⅱ);根据产状又分为4种类型:白钨矿Ⅰ-a、白钨矿Ⅰ-b、白钨矿Ⅱ-a、白钨矿Ⅱ-b。白钨矿Ⅰ-b、Ⅱ发育明显的振荡环带。为确定成矿流体来源及演化,在详细的钻孔岩心编录和矿物显微组构研究的基础上,利用LA-ICP-MS分析了不同阶段白钨矿中的微量及稀土元素。结果显示:白钨矿的稀土元素主要受3Ca^(2+)=2REE^(3+)+□Ca(此处“□”指Ca的空位)的替换机制控制,稀土元素在白钨矿中的分布存在明显的不均一现象,但均为LREE富集型,与老君山花岗岩的球粒陨石配分模式类似,白钨矿LREE-MREE-HREE图解及Sm/Nd值显示,其与老君山花岗岩密切相关。除早期白钨矿Ⅰ-a部分测试点显示负Eu异常外,其余测试点均显示正Eu异常,Eu的价态也由Eu^(3+)为主转变为Eu^(2+)为主。白钨矿中Mo含量逐渐降低,表明成矿流体从早期到晚期氧逸度逐渐降低。此外,白钨矿中Sr含量(36.6×10^(-6)~619×10^(-6),平均值206.25×10^(-6))较高,矿床围岩主要为海相沉积碳酸盐岩,推测水岩反应为成矿流体提供了大量的Sr和Ca。

辽东中—新生代玄武岩的橄榄石斑晶和捕虏晶氧同位素组成及其岩石圈地幔演化启示

华北克拉通东部岩石圈地幔性质在中—新生代时期发生了重大转变,但细节还不清楚。本文对辽东半岛早白垩世(克拉通破坏峰期)小岭组玄武岩和第四纪(克拉通破坏后)宽甸玄武岩中橄榄石斑晶/捕虏晶进行了主量元素和氧同位素组成研究。早白垩世小岭组玄武岩斑晶橄榄石Fo为79~88,CaO>0.1%,具有高Ni/Mg(0.4~1.2)、低Mn/Fe(1.3~1.6)和低Ca/Fe比值(0.2~1.5)的特征,指示岩浆源区是辉石岩和橄榄岩混合的岩石圈地幔;高于正常地幔橄榄石的δ^(18)O(4.77‰~5.96‰,平均值5.4‰)显示低温热液蚀变洋壳熔体/流体组分对地幔源区的影响。第四纪宽甸玄武岩捕虏晶橄榄石Fo值为88~92(平均值90),具有高NiO(0.3%~0.4%)和低CaO(<0.1%)、MnO(0.1%~0.2%)含量,显示主体饱满、与少量过渡型和难熔型并存的地幔组成特征;其δ^(18)O(4.58‰~5.38‰,平均值5.3‰)与正常地幔值接近。结合华北其他地区地幔橄榄石氧同位素数据,发现早白垩世破坏峰期有较多俯冲洋壳来源的熔/流体交代岩石圈地幔,而新生代岩石圈地幔则为破坏后的残余和新增生产物,我们认为古太平洋板块俯冲和后撤—撕裂引起的熔体/流体交代作用对华北克拉通岩石圈地幔的弱化、侵蚀和最终置换起了重要作用。

地幔橄榄岩中碳酸盐熔体交代作用及其鉴定特征

碳酸盐熔体交代作用是指在地幔碳酸盐熔体与橄榄岩之间的相互作用,是改造地幔的重要方式之一.碳酸盐熔体交代会显著改变地幔橄榄岩的岩石学和地球化学特征.首先,碳酸盐熔体交代作用会改变地幔橄榄岩中的矿物组成和比例.尽管碳酸盐熔体与橄榄岩的反应结果受控于初始反应物成分和反应的温压条件,但多数反应会导致橄榄岩中辉石的比例增加,而且有时还会出现磷灰石、独居石等副矿物.另外,在有些受碳酸盐熔体交代显著的橄榄岩的矿物中不仅可发现大量CO_2流体包裹体和碳酸盐熔体包裹体,也会出现特殊的反应边结构和熔体囊.其次,碳酸盐熔体在改造地幔橄榄岩过程中,会在地幔矿物中留下明显的地球化学指纹.在主量元素特征上,受到碳酸盐熔体交代的橄榄岩中的单斜辉石往往具有偏高的Mg~#和Ca/Al比值(>5);而在微量元素组成特征上的变化更为显著,包括单斜辉石具有高的(La/Yb)_N、Eu/Ti、Zr/Hf、Y/Ho比值,并显著亏损HFSE等.另外,值得注意的是,碳酸盐熔体与地幔橄榄岩反应的程度不同也会导致这些地球化学特征存在差异,因此在判别碳酸盐熔体交代作用时要采用岩石学和地球化学特征相结合,多方面对比分析.对于引起地幔碳酸盐熔体交代作用的交代介质来源的识别主要用Mg-Zn-Ca-Sr等多种同位素体系进行示踪研究,尤其是近年来微区Sr同位素分析方法的建立为地幔碳酸盐熔体交代作用研究提供了重要手段.

中国东部新生代碱性玄武岩橄榄石斑晶中含CH_4熔体包裹体的发现及其地质意义

碱性玄武质岩浆起源于上地幔或者更深处,是了解地幔物质组成的重要窗户.熔体包裹体是主矿物在结晶过程中被捕获的,不易受到后期地质作用的影响,最早结晶的矿物橄榄石所捕获的熔体可以有效地记录原始岩浆的物理化学信息.在此次研究中,利用激光拉曼光谱(LA-Raman)对华北克拉通东部山东杨庄新生代碱性玄武岩橄榄石中,73个熔体包裹体内的气体组分进行了原位分析,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对寄主橄榄石的主微量元素进行了测试.结果显示,熔体包裹体中含有高含量的CH4等烃类,而且含有石墨和碳酸盐等矿物,这为CH4在上地幔高温高压条件下能够稳定存在提供了直接证据,也表明中国东部地幔存在低氧逸度的区域.橄榄石斑晶具有高Ni,高Fe/Mn比值的特点,指示源区可能存在辉石岩组分.结合其他地球化学和地球物理资料,西太平洋板块对中国东部岩石圈地幔的俯冲效应可以很好地解释玄武岩源区存在辉石岩组分和CH4富集特征的现象.CH4是深部碳的重要存在形式之一,太平洋板块俯冲作用可能是中国东部深部碳循环重要的动力学机制.

中国钨锡矿床时空分布规律、地质特征与成矿机制研究进展

当前西方各国纷纷制定关键矿产保障供应安全战略,钨锡作为重要的战略性关键矿产,是我国传统的优势矿产资源,但近年来找矿形势不容乐观.本文通过收集整理我国钨锡矿床己有数据和文献资料,对我国钨锡矿床的时空分布及地质成矿规律进行系统归纳总结,指出燕山期是我国钨锡成矿最重要的时期,我国原生钨锡矿床有5种主要类型:斑岩型(W+Sn)、云英岩型(W+Sn)、矽卡岩型(W+Sn)、石英脉型(W为主)和锡石硫化物型(Sn);3种次要类型:蚀变花岗岩型(Sn+W)、热液角砾岩型(W)和低温热液脉型(W).钨锡成岩成矿过程中,壳幔相互作用十分重要;复式岩体与钨锡矿床的产出关系也十分密切;含钨锡花岗岩的高度分异演化对成矿至关重要.岩浆热液演化过程中温度降低、流体不混溶作用及流体沸腾、多端元-多组分-多来源流体混合和水岩反应是钨锡矿石沉淀的重要机制.