贵州铜仁高地“大塘坡式”锰矿的成矿机制——硫、碳同位素制约

“大塘坡式”锰矿在我国华南黔湘渝地区广泛分布,是我国最重要的锰矿资源类型之一。它的形成与新元古代Sturtian雪球事件密切相关,但其具体的成矿机制尚不十分清楚,还存在许多争论。本文对贵州铜仁地区新近发现的高地超大型锰矿和共伴生黑色页岩中的微量硫酸盐和黄铁矿的硫同位素、菱锰矿等碳酸盐岩及有机碳的碳同位素进行了系统研究,对该类型锰矿的成矿环境和沉淀机制进行了探讨。高地锰矿大塘坡组一段含锰黑色页岩和锰矿石中硫酸盐的含量很低,为30.9~20439.7μg/g,平均3322.5μg/g,硫酸盐的δ^34SVCDT为51.5‰~68.1‰,平均60.4‰。冰碛岩上部铁丝坳组含砾杂砂岩中黄铁矿的δ^34SVCDT为26.8‰~59.6‰,平均52.1‰;上覆大塘坡组黑色页岩和锰矿石中黄铁矿的δ^34SVCDT为53.7‰~65.6‰,平均63.3‰,与前人在该区域其它矿区得到的结果一致,与硫酸盐的δ^34SVCDT值差别不大;黑色页岩和锰矿石全岩的δ^34SVCDT为41.4‰~63.9‰,平均55.7‰。同一样品中,硫酸盐的δ^34S均高于全岩的值,但差异不大。铁丝坳组顶部含砾杂砂岩的δ^13Ccarb为–11.3‰~–8.3‰,平均–9.6‰,δ^13Corg为–31.7‰~–30.1‰,平均–30.9‰;大塘坡组一段黑色页岩和锰矿石的δ^13Ccarb为–12.4‰~–4.6‰,平均–8.5‰,δ^13Corg为–34.3‰~–32.6‰,平均–33.6‰,二者在含锰段同步下降,有机碳含量明显升高,说明有机质对锰矿的形成发挥了重要作用。综上提出,大塘坡式锰矿形成于滨浅海相半封闭性的断陷盆地之中,含锰地层中δ^34S异常高的黄铁矿是在氧化还原分层明显的静水环境中,由δ^34S异常高的孔隙水硫酸盐在成岩过程中几乎全部还原形成的,而海水硫酸盐的δ^34S正异常与雪球事件、生物爆发和沉积演化等密切相关。雪球融化之后,在断陷盆地的浅层海水中,生物活动和光合作用强盛,氧浓度高,海水中Mn^2+不断被氧化形成氧化锰并从海水中沉淀出来,而深部还原缺氧富Mn^2+的海水不断越过构造脊进来补充。浅层海水中微生物大量繁殖,死亡后沉降于海底,导致断陷盆地底部有机质大量聚集,氧逸度急剧下降。在沉积成岩过程中氧化锰被沉积物中大量有机质全部还原为Mn^2+,有机质本身被氧化为CO3^2-,二者结合形成菱锰矿。

贵州道坨锰矿菱锰矿的稀土元素特征

贵州道坨锰矿是2010年发现的一个大型碳酸锰矿床,含矿层位为南华系大塘坡组底部的含锰黑色页岩,主要含锰矿物为菱锰矿。通过对锰矿石全岩与提取出的菱锰矿进行稀土元素对比分析发现：（1）不同Mn含量的锰矿石的∑REE在（171.84-243.08）×10^-6之间,提取的菱锰矿的∑REE在（32.52-135.69）×10^-6之间,菱锰矿的∑REE占全岩∑REE的比例从15%到80%不等。菱锰矿的∑REE随着锰含量的升高而升高,且稀土元素配分模式都呈轻稀土含量少,中稀土富集,重稀土相对中稀土减少的“帽”式配分模式,而全岩的配分模式基本是平坦的直线型。随着全岩中Mn含量的升高,全岩和菱锰矿的配分模式越来越相似；（2）菱锰矿的δCe值在1左右,且随着Mn含量的升高。δCe值变大,这可能是因为Ce在锰氧化物或氢氧化物逐渐沉积富集的过程中,逐渐地被吸附,而造成了异常值的逐渐增大,说明菱锰矿的形成经过了锰氧化物或氢氧化物的阶段；（3）分别比较菱锰矿中Mn和P与轻、中、重稀土的相关性,Mn与中稀土的相关性最差,而P与中稀土的相关性最好。因此菱锰矿所表现出的中稀土富集的现象可能是其中的磷酸盐引起的,而磷酸盐与菱锰矿的共存可能是因为当时环境中磷与锰的分离不彻底造成的。

中国石墨矿床成矿规律概要

石墨是特殊地质作用的产物,也是新兴产业发展的重要原材料。文章通过对中国石墨矿床分布特征、矿床类型、成矿时代和矿床成因的分析与归纳,初步总结了中国石墨矿床的成矿规律,以及目前石墨矿资源存在的问题。可将中国石墨矿床根据成因分为区域变质型、接触变质型和岩浆热液型3种类型。其中,以区域变质型最重要,其主要与区域变质作用密切相关,分布在古老地台周缘的元古代地层中,分布广、规模大;接触变质型主要分布在滨太平洋构造域活动大陆边缘活动带,与加里东期、燕山期岩浆活动有关,矿体分布在岩体外接触带,品位高但规模较小;岩浆热液型石墨矿并不常见,以产于碱性花岗岩中新疆苏吉泉石墨矿床最为典型。各种类型石墨矿床的成矿物质主要来源于沉积地层中的有机质。

中国锰矿成矿规律初探

中国锰矿资源较丰富,资源量排名在世界上位列第5。中国锰矿种类多样,有海相沉积型、火山-沉积型、碳酸盐岩中热水沉积型(或"层控"型)、与岩浆作用有关的热液型、受变质型及表生型。其中,海相沉积型占资源量的71.4%,表生型占15.7%,是最主要的两种类型。中国锰矿广泛分布于"泛扬子区"、华北陆块的燕辽地区以及天山和祁连山部分地区,尤以"泛扬子区"为最,并具分布广泛又相对集中的总体特征。中国的成锰时代多,中—新元古代、早古生代(寒武纪、奥陶纪)、晚古生代—早中生代是中国锰矿形成的重要时代。中国锰矿时-空分布的主要特征是"北锰南迁":中元古代锰矿主要产于华北陆块的燕辽裂谷带,新元古代—古生代锰矿主要产于"泛扬子区"的大陆边缘盆地或台内盆地中。大型、超大型锰矿床或锰矿田的形成,受控于非构造期盆地性质、古海洋结构、古海水性质及海平面升降等因素,其形成环境存在一定的相似性及同源性。

山东孔辛头铜钼矿成矿时代及物质来源:来自黄铜矿、辉钼矿Re-Os同位素证据

孔辛头铜钼矿床产于胶东地区伟德山超单元院格庄二长花岗岩与荆山群大理岩接触带形成的夕卡岩中,主矿体呈透镜状、囊状、脉状产出,受岩体内部裂隙构造控制。分别采用电感耦合等离子体质谱、热表面电离质谱Re-Os同位素测试技术对其中的辉钼矿、黄铜矿、磁铁矿进行了研究。结果显示,辉钼矿Re-Os等时线年龄为117±1 Ma,黄铜矿Re-Os等时线年龄为118.4±3.2 Ma,与区域上尚家庄钼矿床、冷家钼矿床成矿时代一致,几个矿床成因均与伟德山超单元有关,表明了胶东地区存在燕山晚期的钼矿化事件。而磁铁矿Re-Os封闭性较差,无法得到年龄。黄铜矿初始^(187)Os/^(188)Os值为0.32±0.17,表明了孔辛头铜钼矿床金属成矿物质为壳幔混合来源,形成于早白垩世太平洋板块向亚欧大陆俯冲而成的弧后拉张背景之下。

氧化还原障在热液铀矿成矿中的作用

铀是变价元素,氧化还原条件控制铀的迁移和沉淀。铀在氧化环境中呈U^(6+)形式存在,在还原条件下则以U^(4+)形式存在。氧化态六价铀主要以可溶的碳酸铀酰/氟化铀酰络合物形式在水溶液中迁移,还原态四价铀主要以沥青铀矿和铀石等形式富集沉淀成矿。热液铀矿的形成需要一对空间上密切共生的氧化障/氧化剂和还原障/还原剂,二者缺一不可。首先,氧化障中氧化剂将富铀岩石中的铀大量氧化形成U^(6+),溶解进入水溶液迁移;第二,高氧化性富铀溶液遇到还原障,U^(6+)还原成U^(4+)沉淀下来,富集形成铀矿。前人虽然对铀的地球化学性质及氧化还原反应在铀成矿中作用已比较了解,但如何在实际铀矿成矿系统中准确识别氧化还原障,有效利用氧化还原障的控矿机理指导找矿,还存在一些模糊认识,制约了铀成矿理论的发展和找矿方法的提升。本文以我国最重要的砂岩型铀矿、火山岩型铀矿、花岗岩型铀矿和变质型铀矿为例,总结了与铀矿化有关的氧化还原障的主要类型,探讨了红层等蒸发盐地层(氧化障),有机质、煌斑岩等中基性岩脉(还原障)与铀矿之间的关系及控矿机制,揭示了成矿盆地中铀-煤、铀-气(油)共生的机制,阐明了翁泉沟硼、铁、铀矿共生原因,建立了不同类型铀矿成矿模型。

Re-Os同位素在沉积地层精确定年及古环境反演中的应用进展

Re-Os同位素亲有机质的性质,使得富有机质沉积岩在沉积的过程中能够吸附富集海水中的Re、Os,沉积岩的沉积压实过程也是其中Re-Os同位素体系封闭计时的过程,沉积岩Re-Os同位素等时线年龄代表地层沉积时代,Os同位素初始比值187Os/188Os反映沉积时海水的Os同位素比值。Re-Os同位素体系在富有机质沉积岩中的成功应用,能够直接确定地层沉积时代,从而对地层界线进行直接厘定,并且能够对一些沉积矿床形成时代、冰川事件发生时代进行厘定和限制。通过沉积岩Re-Os同位素特征,可以对古环境进行反演,有助于了解全球大气海洋的演化,气候的变化,对研究生物灭绝等重大地质事件发生的时限和机制以及金属矿床的成矿物质来源具有重要意义。文章阐述了Re-Os同位素在富有机质沉积岩中应用的原理,并列举了Re-Os同位素在沉积地层精确定年及古环境反演中应用实例,说明了富有机质沉积岩Re-Os同位素分析精度及其影响因素,以使Re-Os同位素体系作为一种强有力的工具,解决更多的沉积地层时代问题以及更好地对古环境进行反演。

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床成因新认识

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床是世界上唯一一个具有经济开发价值的锰方硼石矿床,锰方硼石赋存与中元古代高于庄组二段泥晶白云岩中。本文通过微量元素分析探讨了锰方硼石的成矿环境,测定结果显示Sr/Ba=0.125~0.128;V/(Ni+V)=0.230~0.320;Th/U=4.356~4.898;V/Cr=0.018~0.026,各微量元素对比值范围变化不大;LREE总量为66.12×10^(-6)~67.90×10^(-6),HREE总量(包含Y)为18.88×10^(-6)~19.56×10^(-6),LREE/HREE值为3.38~3.60,Y/Ho值介于28.25~29.14之间,δCe介于0.829~0.854之间,显示为弱的负Ce异常,δEu值介于0.831~0.846之间,显示为弱的负Eu异常。地球化学数据指示其成矿环境属海相沉积环境,海水环境为相对氧化的状态,成矿过程中有陆源物质的加入。Sm/Nd-Eu/Sm图解表明研究区与柴达木盆地第三系蒸发岩较为相似,反应锰方硼石成矿时具有类似的蒸发成因。通过对硼同位素(δ^(11)B的数值范围为1.4‰~10.7‰)的解译进一步探讨了锰方硼石在原生成矿阶段的具体成因(海相蒸发沉积)。结合前人所做的锰方硼石地球化学数据,对东水厂锰方硼石矿床的成因做出了新的解释,即锰方硼石成矿时应属海相蒸发成因,而热液活动的过程则可能是发生于锰方硼石成矿之后,属后期热液改造作用,从而形成了锰方硼石复杂的地球化学特征。

二叠纪茅口晚期锰矿成矿作用的地球化学约束——以遵义市南茶锰矿为例

遵义锰矿是我国二叠纪时期一种重要的锰矿类型。南茶锰矿床是近年来在遵义锰矿区发现的又一中型隐伏锰矿床,是遵义锰矿的典型代表。南茶锰矿含锰岩系的微量元素、稀土元素、碳同位素研究结果表明:南茶锰矿成锰期前样品V/(V+Ni)值在0.6与0.65之间或与0.60接近,V/Cr值在0.71~2.05之间,均值为1.34,Ce呈中等程度的负异常,说明该期沉积环境属贫氧环境;成锰期样品V/(V+Ni)值接近0.45,V/Cr值为0.28、1.30,Ce呈轻微的负异常,反映此时属氧化—贫氧的沉积环境;成锰期后样品中,V/(V+Ni)值则介于0.65~0.88,均值为0.76,大部分样品V/Cr值>4.18,Ce呈轻微的正异常,说明成锰期后可能处于缺氧环境;含锰岩系δEu值均显示为弱的正Eu异常(成锰期前、成锰期以及成锰期后Eu/Eu*均值分别为0.88、1、0.85),反应含锰岩系沉积时期受到热水作用的影响较弱;锰碳酸盐岩地层的碳同位素具有一次明显的负偏,至锰矿层达最低(-12.5‰V-PDB),显示与有机质的降解有关。综上所述,南茶锰矿的形成经历了前期氧化锰沉淀和之后氧化锰沉淀被还原形成碳酸锰的过程。

应用去除碳酸盐法研究滇黔地区“白泥塘层”硅质成分的来源

滇黔地区的“白泥塘层”与锰矿具有密切的成因联系,前人对其地球化学特征研究时关注的主要是硅质灰岩全岩,并非硅质成分本身,而硅质岩全岩能否真实地反映“白泥塘层”中硅质的来源有待研究.本文以滇黔地区“白泥塘层”硅质灰岩为研究对象,用盐酸去除硅质灰岩中的碳酸盐矿物,获得成分较为单一的硅质组分,采用ICP-MS和ICP-OES测定全岩与去除碳酸盐的硅质组分中的微量元素,通过对比两者的微量元素地球化学特征研究“白泥塘层”中硅质的来源问题.结果表明：去除碳酸盐的硅质组分的Th/U=0.02～0.05,低于全岩的Th/U值（0.08～0.2）,Eu/Eu =0.86～1.54（均值1.15）,显示为正Eu异常,此特征不同于全岩（全岩的Eu/Eu =0.87～0.93,均值0.90,显示为弱的负Eu异常）;硅质组分及全岩的稀土含量均表现为轻稀土较重稀土富集,但硅质组分中的轻稀土所占比重大于全岩.以上特征确切地表明了“白泥塘层”硅质灰岩中的硅质成分来自于热水,对于解释二叠系时期锰矿的形成具有重要的指示意义.

滑坡推力的数值计算方法研究

滑坡推力计算是滑坡治理工程中必不可少的步骤,现行滑坡推力计算方法主要采用传递系数法、刚体极限平衡分析方法等.传递系数法因其概念清晰,计算简便而被广泛使用,但是传递系数法不能正确计算滑面强度相同但是滑体强度不同的滑坡推力,为了较真实的反映滑坡推力,本文提出用快速拉格朗日差分法计算不同滑体参数下滑坡的推力,并以实例加以验证说明,证明其在滑坡整治中的可行性,以促进其在工程上的应用.

中深层次韧性变形带中同构造脉及形成刍议——以马达加斯加国安巴希塔石墨矿区为例

安巴希塔超大型石墨矿，处于Ampanihy剪切带和Vorokafotra剪切带两条巨型NNE向韧性剪切带之间，经历了高角闪岩相－麻粒岩相变质变形和局部熔融作用改造，形成了一系列的单、复成分同构造脉。这些同构造脉所具有的不同尺度、不同成分以及脉内定向组构发育等特点是固态岩石经深层次韧性变形发生软化、升温熔融－分异、同质相聚成脉过程的反映。

《铁路工程抗震设计规范》中各类场地的地震响应对比研究

分别构造厚度为25 m的砂性土场地和黏性土场地,对这2种场地各设置与GB 50111—2006《铁路工程抗震设计规范》中Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类场地相对应的3种剪切波波速水平,选取2条典型地震波作为出露输入地震波,将地震动峰值加速度缩放至设防烈度对应的地震动峰值加速度,分析各类场地的非线性响应。结果表明:低烈度地震作用下,场地的放大作用比较明显,砂性土场地的剪应变大于黏土场地,最大谱加速度受到地震输入波、剪切波波速和场地性质的影响。

马达加斯加伟晶岩型宝石矿床形成条件分析

马达加斯加中部盛产多色碧玺、海蓝宝、黄玉、石榴石等多种宝石，原生矿床类型为伟晶岩型。赋矿伟晶岩呈团状、不规则脉状分布于太古宙变质结晶基底中，从脉体边部至中心矿物粒径增粗，矿物成分分带明显，中部发育石英核。伟晶岩与岩石片麻理呈协调和穿插侵入关系。根据伟晶岩与变质岩、沉积盖层以及地质构造间的关系，认为赋宝石伟晶岩形成于角闪岩相区域变质作用末期，是“泛非地质事件”的产物。

浮图峪-木吉村一带铜多金属矿成矿作用探讨

浮图峪-木吉村铜（钼、铁）矿床经近年勘探，已达大型规模。矿床分布于太行山北段涞源县杨家庄镇浮图峪-杨家庄一带的掀斜断块中，掀斜断块总体呈向西倾伏的箕状。西部厚，其他三面薄。兜底岩石为燕山期早白垩世侵入的花岗闪长岩岩基。在地表，被花岗闪长岩侵人接触的不同岩石发育不同矿化与蚀变，主要有Cu-Te矿化、矽卡岩化、大理岩化、石棉矿化、硅化黄铁矿化以及混染作用等。花岗闪长岩与成矿关系密切，多阶段含矿热液活动形成了浮图峪-木吉村一带铜多金属矿兼具矽卡岩型、斑岩型和热液型矿床的特点。

马达加斯加国图利亚省安可纳纳砂金物源分析

马达加斯加国图利亚省安可纳纳一带出产砂金。多种岩石的人工重砂分析鉴定结果显示，砂金的物源应以含金石英脉和含金碎裂岩为主，少数来自砂砾岩及长英质脉。砂金的富集与第四纪以来独特的湿热气候环境下基岩的快速风化相关。

微型钢管群桩抗滑特性的影响因素分析

利用三维有限元软件对某微型钢管群桩加固土质边坡的现场试验进行模拟,研究不同结构设计参数和桩周岩土体参数对群桩抗滑特性的影响。结果表明:桩间距对排桩的影响最大。合理的排间距会加强桩土复合作用,使得排桩更好的发挥抗滑的效能。E值是对桩顶位移影响最大的因素,c值对位移的影响处于E与φ之间桩顶位移随c值增大呈线性减小。桩顶位移随φ值先呈线性递减关系,然后趋于平稳。桩顶位移与E值呈反比例关系。

人工地层冻结法地铁联络通道安全性研究

人工地层冻结法广泛应用于地铁联络通道开挖中,该工法能提高冻结管附近围岩的强度,形成一个密封的冻结帷幕,起到开挖支护和隔断地下水的作用。本文以杭州地铁育三区间为工程背景,采用数值模拟方法对联络通道的冻结帷幕进行强度校核,根据数值计算结果,得到冻结帷幕强度整体上满足工程开挖支护要求。值得注意的是,拱顶处冻结帷幕强度安全系数较低,在施工过程中应重点关注。本文提出的方法对今后冻结法在地铁联络通道或相关类似工程中应用具有一定的参考价值。

贵州道坨锰矿成矿时代及环境的Re-Os同位素证据

2010年发现的贵州道坨锰矿是一个超大型的海相沉积矿床,其含矿地层为南华系大塘坡组一段黑色页岩.对道坨锰矿大塘坡组一段含锰黑色页岩测定的Re-Os同位素等时线年龄为660.6±7.5 Ma,该年龄与前人测定的大塘坡组黑色页岩底部凝灰岩夹层中锆石U-Pb年龄在误差范围内一致,进一步限定了"大塘坡"式锰矿的成矿时代和Sturtian冰期的结束年龄,且可与全球Sturtian冰期结束的Re-Os同位素年龄进行对比.由Re-Os等时线年龄得到的^(187)Os/^(188)Os初始比值为0.781,结合前人的研究成果,说明在Sturtian冰期后伴随着大气氧含量的快速升高及陆地冰川的融化,冰川融水携带着陆源物质进入到含Mn^(2+)的裂谷盆地,使得盆地表层水体含氧量迅速增加,生物大量繁殖,Mn^(2+)被氧化为MnO_2而沉淀,之后在盆地底部还原环境中伴随着有机质的埋藏及成岩作用而最终形成菱锰矿.