琼北玄武岩建造区域岩石—土壤体系化学元素垂向分布规律

土壤由岩石风化而来,岩石—土壤是一个密切联系的体系,是地球系统科学中与人类关系最为密切的一部分。为调查研究地质建造单元岩石—土壤体系(简称:岩土体系)中的物质组成演化特征,必须选择原地风化的残积物出露区域来完成土壤垂向剖面采样。笔者等以海南岛区域生态地质背景调查项目的资料数据为基础,科学阐述了残积物剖面的确定方法,并依据琼北玄武岩垂向剖面地球化学数据,总结出如下结论:垂向剖面SiO_(2)含量呈现出土壤表层A层和岩石的高,土壤B、C层含量低的“凹”字型特征,与Al_(2)O_(3)含量变化趋势相反(“凸”字型),两个代表性组分存在明显的负相关性,其他组分根据其亲和性,与该两种组分协同变化,部分受表层活动影响较大的元素,例如有机质、I等微量元素,则不具有该规律,土壤表层(A、B层)与深层(C层)、岩石中差别通常较大。

胶东大尹格庄金矿田构造物理化学参量急变带成矿特征

在金属内生矿矿田地质研究中,构造变形岩相既能反映矿田形成的构造应力场特征,又能揭示其地球化学特征和物理化学条件。胶东金矿集中区在全球金矿中独具特色,其金矿储量规模位居世界第三,大尹格庄金矿田是区内特大型金矿田之一。在矿田构造蚀变岩相研究基础上,厘清矿田成矿构造物理化学参量之间的关系,探讨构造作用通过影响矿田成矿物理化学条件驱动金成矿作用问题显得尤为必要。本文选取代表成矿流体成分、温压、性质和成矿构造等条件的构造物理化学参量,采用因子分析法,探讨矿田构造成岩成矿问题。结果显示:流体包裹体成分CO_(2)/H_(2) O、酸碱度(pH)、氧逸度(lgfO_(2))、构造附加静水压力(Ps)、流体包裹体均一温度以及流体包裹体最小压力(Pmin)等参量代表的构造物理化学条件对成矿的影响较大,CO_(2)/H_(2)O、lgfO_(2)、Ps、均一温度、Pmin所代表的成矿流体成分、性质、温压条件及构造作用的影响是正相关的,而pH影响是负相关的;矿田黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和强钾长石化花岗岩带中,构造附加静水压力(Ps)、流体包裹体成分CO_(2)/H_(2) O、氧逸度(lgfO_(2))、流体包裹体最小压力(Pmin)和均一温度均依次呈现先升高再降低的趋势。流体包裹体成分Na^(+)/K^(+)、F^(-)/Cl^(-)参量代表的成矿物理化学条件对于成矿的影响是负相关的,在黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和强钾长石化花岗岩带中,F^(-)/Cl^(-)依次呈现逐渐降低的趋势,Na^(+)/K^(+)则依次呈现逐渐增大的趋势。构造附加静水压力(Ps)能够促使成矿流体从Ps较高的部位向较低的部位运移并沉淀成矿。构造物理化学参量的高低值之间存在构造物理化学界面,金矿体主要位于界面的构造应力松弛部位。

海南琼中岩-土体系重金属迁移特征及表土环境质量评价

地球关键带和土壤重金属污染是当今研究的前沿与热点,岩-土体系是地球关键带的重要组成部分。目前海南岛针对不同成壤母质岩-土体系的详细研究较少,并且重金属亟需基于新标准进行评价。为了查清岩-土体系中重金属元素迁移特征及污染状况,本文以海南岛琼中3个土壤垂向剖面及7115件表层土壤样品为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱/发射光谱法(ICP-MS/OES)和原子荧光光谱法(AFS)等分析方法,测定岩石和土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg共8种重金属元素含量,利用土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准、内梅罗指数法和潜在生态危害指数法定量评价了表层土壤样品重金属污染状况及生态风险。结果表明,①海南岛琼中二长花岗岩岩-土体系中,不同重金属元素表现出明显的分异特征,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd元素以亏损为主,As元素以富集为主,Hg元素则表现出不同的富集或亏损特征,As、Hg元素尤其富集在表层。②琼中绝大多数表层土壤中重金属元素含量低于土壤环境质量农用地土壤污染风险筛选值,土壤污染风险低。③以琼中和海南岛背景值为评价标准时,应关注Cr、Ni和As污染以及Hg、As和Cd的生态危害。以土壤环境质量为评价标准时,研究区表层土壤的环境质量总体清洁,生态风险较弱。

中国典型金矿集区硫同位素组成及相关问题思考

在过去十年找矿突破战略行动上,金矿勘查在我国取得了重大的进展,展现出了巨大的金找矿潜力。矿化剂元素硫与金矿的形成密切相关,已有国内外学者证明硫是矿床形成过程中最重要的元素。硫同位素被广泛用于示踪金矿中的矿质来源,不同的金矿具有不同的地质背景,硫同位素的组成特征受不同硫源控制,金矿中的硫同位素可以反映成矿的地质背景。矿集区尺度的硫同位素在时间—空间分布特征上具有理论意义,在指导找矿勘查方面也具有重要作用。我国的金矿资源可以划分为42个金矿集区,其中胶东、小秦岭、滇黔桂3个金矿集区最为典型,梳理和总结3个典型金矿集区硫同位素特征的异同,可为今后的金矿找矿勘查提供理论和方法支撑。

琼中地区中三叠世黑云母二长花岗岩成壤过程的量化指标表征

土壤是地球关键带的重要组成部分,是岩石风化的结果,是连接岩石圈、生物圈、大气圈和水圈的纽带,其形成、发育和功能将深刻影响地球生态系统的可持续性(朱永官等,2015)。由岩石到土壤的风化过程中,土壤过程是控制地球关键带中物质、能量、信息流动与转化的重要节点。受成壤母质、气候等因素的影响,元素的活动性表现出不同的特点规律。不同学科通过不同量化指标表征成壤过程中元素的规律。

松辽盆地古龙页岩油富集规律及有利区分布

近年的勘探开发实践已经证实松辽盆地白垩系发育的页岩油资源潜力巨大,但页岩油富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了古龙页岩油勘探开发的快速推进。基于古龙全区多口井的取心及全面实验分析,系统开展页岩油含油性、储集性以及动用条件分析,明确页岩油富集分布规律,建立有利区划分标准,系统评价了松辽盆地齐家−古龙凹陷页岩油有利区。结果表明:沉积背景控制了页岩矿物组分及薄夹层岩性纵向上的规律性;明确了烃源岩丰度及热演化程度控“油”,有机质生烃演化及成岩演化控“储”,核磁可动孔隙度和脆性矿物含量控“动用”的富集可动主控要素。古龙页岩油纵向上在下部的Q_(1)—Q_(4)油层以纯页岩为主,含油性最好,但黏土矿物含量最高,工程品质较差,一类有利区主要分布在齐家-古龙凹陷北部及南部的部分区域,二类有利区基本覆盖齐家-古龙凹陷,分布面积最大;中部的Q_(5)—Q_(7)油层为页岩夹薄层白云岩,含油性中等,工程品质中等,核磁可动孔隙度最低,一类有利区部分发育于齐家−古龙凹陷北部,面积最小,二类有利区分布与R_(o)>1.2%范围相近,面积小于Q_(1)—Q_(4)油层;Q_(8)—Q_(9)油层岩性为页岩夹薄层粉砂岩,含油性较好,黏土矿物含量相对最低,工程品质最好,核磁可动孔隙度最大,可动条件最好,一类有利区分布面积最大,R_(o)>1.2%范围内基本均有分布,二类有利区分布与Q_(8)—Q_(9)油层相似。研究成果可为古龙页岩油的下一步勘探开发提供理论指导。

内蒙古白土营子钼矿床成矿年代学及成矿流体特征

白土营子钼矿床位于西拉木伦钼成矿带南部,是近年来勘查的新成果,目前已达到中型钼矿床。本文报道了白土营子钼矿床的地质、辉钼矿Re-Os年龄、流体包裹体和H-O-S-Pb同位素数据,以确定其成矿时代和成矿流体特征。钼矿化主要以细脉浸染状、角砾岩型状和脉状存在于印支期花岗斑岩中。辉钼矿Re-Os等时线年龄为(245.4±4.1)Ma,表明钼矿化发生在中三叠世。确定了4种类型的包裹体:气液两相包裹体(W)、含CO_(2)三相包裹体(C)、含子晶三相包裹体(S)以及纯气相包裹体(V)。成矿早阶段成矿流体属于中高温、中低盐度的CO_(2)-H_(2)O-NaCl体系;成矿主阶段则是中温、高盐度和低盐度共生、气相成分逐渐转化为以H_(2)O为主的特征,成矿过程中流体经历不混溶作用,伴随大量金属矿物的分离沉淀;随着温度、压力的持续降低,以及大气降水的加入,成矿晚阶段流体演化为中低温、低盐度贫CO_(2)的H_(2)O-NaCl体系。结合H-O-S-Pb同位素资料,认为其成矿物质主要来自于地幔,成矿晚阶段有壳源物质加入,整体上为壳幔混合源,成矿流体早阶段来自于岩浆热液,晚阶段有大气水加入。因此,我们认为白土营子斑岩型钼矿形成于早—中三叠世造山后伸展环境。斑岩型矿床钼的成矿物质来源主要可能为壳幔混合源或壳源,而铜的成矿物质来源地幔的贡献更高。不同性质的流体中钼的沉淀机制不同,其中流体的氧逸度以及pH是辉钼矿沉淀的主要因素之一。

黄山-镜儿泉成矿带东段铜镍矿成矿模式及浅覆盖区找矿预测初探

随着勘查工作不断深入,地表、浅部、易识别矿日益减少,地质勘查工作逐步转向深部勘查。在东天山黄山-镜儿泉成矿带东段采用地物化方法,开展浅覆盖区铜镍多金属矿调查研究,通过勘查新方法新技术进行找矿预测。成矿作用和模式如下:(1)成矿带东段镍铜矿床符合小岩体成大矿特征。大量硫化物聚于小岩体中,成矿物质和寄主岩石数量不成比例;(2)含矿岩浆侵位显示,岩浆在深部岩浆房停歇过程中发生熔离分异和部分结晶作用,分异为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆几部分。调查表明,10~15km内存在向下延伸的低阻体,推测为阶段性岩浆房。考虑到8~12km剥蚀,阶段性岩浆房结晶深度可能为20~30km,此深度位于上地壳下部,也是硫化物可能加入的深度;(3)含矿岩浆沿相同通道或越位上侵,在先期侵入岩体下侧或上方不同空间成矿;(4)岩浆运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质富集,该过程中分离结晶和地壳混染是与硫化物熔融有关的重要因素。超基性岩体深部预富集过程,硫的加入深度可能为20~30km。硫化物增加导致电阻率降低,深部岩浆房可能为康古尔塔格深成岩体的一部分,在上地壳底部发生分离结晶和岩浆混染。在黄山-镜儿泉成矿带东段,利用地物化手段,结合以往地质勘查成果,综合分析构造、岩体、地球物理、地球化学等多种控矿因素关系耦合,并对浅覆盖区铜镍矿进行预测。

甘肃北山辉铜山铜矿地球化学异常结构研究

以甘肃北山辉铜山铜矿为例,探讨了矽卡岩型铜矿中元素的富集贫化特征以及由富集、贫化元素形成的正、负异常构成的地球化学异常结构。结果表明,在矿床中发生富集的元素,例如成矿元素Cu、矿化伴生元素As、Ag、Mo等、常量组分MgO等在试验区内形成了明显的环带结构,中间为这些元素的正异常,向外经背景带过渡为负异常。这些元素的正异常带与稀土元素Pr、Yb等的负异常吻合很好,构成了有规律的地球化学异常结构,共同指示出有利的成矿地质环境或矿化影响范围。在矿体产出部位,矿化伴生元素Zn等的正异常及常量组分Al2O3、Na2O、微量元素Sr等的负异常明显,与地球化学异常结构构成有机的整体,有效反映出辉铜山铜矿总体成矿系统。本项研究是北山地区矽卡岩型铜矿靶区优选地球化学勘查方法的新尝试,对该区地质找矿具有重要的实用价值。

斑岩型Cu(Mo)矿床中微量元素富集贫化规律研究

依据江西城门山、内蒙古乌奴格吐山、甘肃白山堂三个斑岩型Cu(Mo)矿床试验资料,探讨了斑岩型Cu-Mo矿床中微量元素的富集贫化规律。在斑岩型Cu(Mo)矿床中,除存在成矿元素及其伴生元素的富集以外,还存在着部分亲石分散元素、稀有元素等的贫化。发生贫化的微量元素因矿床而异,既有共性又有特殊性。Sr等微量元素在斑岩型Cu(Mo)矿床中显著贫化并且有随Cu矿化增强贫化程度增强的规律,可以作为判断与斑岩体有关的地球化学异常的成矿前景。此项研究成果为实现地球化学勘查指标的定量化提供了基础。

城镇周边土壤Hg异常成因机理研究

普遍出现在城镇及其周边土壤中的Hg异常受到极大关注,但是对此类异常到底具有怎样的生态危害目前还没有明确的结论原因之一就是对异常的成因机理缺乏准确认识。在13个中心试验区及其周围几十个城镇获得的试验研究结果表明,出现在城镇周边地区的土壤Hg异常,均与土壤中的辰砂矿物有关,而且辰砂在形成土壤Hg异常中起到重要作用。此类辰砂是叠加到土壤中的Hg经过形态转化形成Hg2+,然后与S2-结合生成HgS,进而结晶形成的首次给辰砂的次生成因学提供了一种可能性。辰砂的形成使Hg以矿物态形式固定在土壤中,导致土壤Hg含量增高,形成土壤Hg异常。此项研究成果对土壤Hg异常生态效应评价及预警预测研究具有重要意义。

矿化剂元素硫(S)与成矿

矿化剂元素硫(S)是绝大多数有色金属矿床成矿矿物中必不可少的组成物质,其对矿床形成的直接控制作用不言而喻。在目前收集到的文献资料中,有关S的研究多集中在示踪成矿流体来源方面,而关于地质体中S初始富集及其在成矿过程中的活动特性对成矿的控制却少有涉及。本科研团队历经十余年,在40多个矿床上对矿化剂元素S与成矿进行了系统研究,结果发现,热液成因矿床均产出在富S地质体中,地质体中S的富集与赋矿围岩同期形成,而且伴生有成矿元素的富集,构成初始矿源,奠定成矿物质基础。热液活动期间,初始矿源中矿化剂元素S及成矿元素发生活化、迁移和再富集,是控制成矿的直接因素。青海野马泉铁多金属矿研究结果证实,试验区灰岩中S的富集与灰岩同期形成,同时伴生有Pb、Zn、Ag、Cu等富集,构成矿源层。后期热液作用主导矿源层中S与成矿元素活化、迁移和再富集是成矿的必要条件,矿源层的沉积环境具有其特殊性。此项研究成果对矿床形成机制研究和矿床地球化学勘查均具有借鉴价值。

安徽马头矿区热液成矿边界的地球化学标志

成矿系统具有时间和空间边界,确定热液成矿边界不仅具有重要的理论研究意义,而且对指明找矿方向、指导矿产勘查具有重要实用价值。但是,目前热液成矿边界如何确定尚缺乏研究。文章在地球化学勘查长期实践和理论方法探讨的基础上,在安徽马头热液成因金属矿区开展试验,提出了确定和判断热液成矿边界的地球化学标志。在勘探剖面上,斑岩型Mo、Cu矿分布在由带出作用形成的Na2O等元素负异常之内,含矿地段粉砂岩和花岗闪长斑岩中Na2O带出量大于80%,稀土元素Eu表现出明显的负异常;在地表条件下,矿化带产出在Na2O含量为0.1%-0.2%的负异常之内,δ34S值小于3.2‰,显著低于矿区外围花岗岩的δ34S值。由此认为,Na2O带出量大于80%,稀土元素Eu的负异常是确定马头斑岩型钼铜矿深部成矿边界的地球化学标志;Na2O含量为0.1%-0.2%的负异常、δ34S值小于3.2‰,是确定该矿床外围成矿边界的地球化学标志。本研究不仅为马头勘查区深部、外围找矿和成矿前景评价提供了成功案例,而且对其他勘查区热液成矿边界的研究和确定具有借鉴作用。

纳米光催化氧化水处理技术进展

光电催化氧化水处理技术对废水中的多种污染物有良好的降解效果 ,用纳米催化材料作催化剂替代常规催化剂后处理效果得到进一步改善。笔者对应用纳米催化材料 (TiO2 )

高山峡谷区影响土壤测量找矿效果的元素表生活动特性研究

研究发现 ,高山峡谷区内土壤中元素的表生活动以表生富集作用为主 ,元素表生富集作用的程度、富集层位和粒级等受矿化作用和自然风化作用双重影响。非矿化地段土壤中元素的表生富集程度较矿化带处土壤中元素表生富集程度更强 ;矿化带处B层土壤比A层土壤中元素的富集强度稍大 ,元素明显地富集在粗粒级组分中 ;近矿 (化 )带的非矿化地段 ,A、B两层土壤仍受到矿化组分的影响 ,A层土壤比B层土壤受到的影响更加明显 ,粗粒级组分比细粒级组分反映敏感 ,C层土壤中元素在细粒级组分中轻微富集。根据本次研究结果 ,调整了高山峡谷区土壤测量工作方法。经试点测量验证 ,找矿效果良好。

识别分散矿化的地球化学勘查方法探讨——以内蒙古垦山试验区为例

分散矿化的识别对提高地质找矿工作效率、适量控制资金投入具有重要意义,但是有关这方面的试验研究工作很不系统。文章以内蒙古垦山地区经钻孔验证未见矿的多元素组合异常为例,通过原生异常特征、矿石矿物化学计量关系、贫化元素指示作用等方面的综合分析,对识别分散矿化的地球化学勘查方法进行了探讨。结果表明,原生异常分带及元素组合特征是区分矿致异常与分散矿化的有效手段之一,矿化过程中发生贫化元素的含量或异常状况,可以从与元素富集相对应的方面为判断异常成矿与否提供依据。

平原区区域Cd地球化学异常成因及其生态效应

区域Cd地球化学异常成因机理及其生态效应研究是目前多目标地球化学调查工作中的一个热点问题,但是许多问题仍不明确。本次研究结果表明,区域Cd地球化学异常由自然地质作用形成,主要受土壤机械(粒级)组成的控制,Cd的累积过程遵循吸附沉淀机理,由此决定了土壤中Cd的活性组分含量比较高,并导致部分异常区某些作物中Cd的含量超标。进一步研究发现,Cd异常的生态效应还具有区域分异特征,并因土地耕作方式不同而异,这一发现为农作物合理布局提供了依据。

热液成因有色金属矿多维异常体系——以马头斑岩型钼铜矿为例

从深部矿地球化学勘查实际需求出发,根据近年来20余个矿床研究结果,总结提出了热液成因有色金属矿床矿致异常规律——多维异常体系。多维异常体系是指产出在特定成矿地质时期地质体中,空间有序共存、形成机理各异、成矿指向递进的多属性地球化学异常体系,将在斑岩型、矽卡岩型、热液型以及沉积改造型等与热液作用有关的有色金属矿产深部矿预测和评价中发挥重要作用。以安徽马头斑岩型钼铜矿为例,对该矿床多维异常体系进行了探讨。结果表明:在该矿床中,存在着以Na2O为代表的负异常体系、以S为代表的矿化剂元素异常体系、矿化剂元素S与Fe和成矿元素间协同平衡体系、成矿及其伴生元素异常体系等,这些异常体系对成矿的指示作用是递进的,从而证实了多维异常体系的存在。对应用多维异常体系思路预测和评价深部矿进行了说明。

城镇区土壤中Hg环境地球化学异常查证及评价新思路

城镇区重金属元素异常查证及评价是目前开展的平原区多目标地球化学调查工作中亟待解决的问题。在Hg环境地球化学异常查证及评价研究中发现,在城镇及其周边土壤Hg异常内普遍存在着辰砂,而且辰砂的产出位置与Hg异常的空间分布位置基本吻合。该成果为Hg异常查证及其生态效应评价等提供了新的思路。

胶西北焦家式金矿控矿构造蚀变带的地球化学标志

胶西北地区金矿在我国黄金勘查及生产中占据重要地位,找矿潜力巨大。解决该地区深部及外围地质找矿问题的有效途径之一,是提出新的定量化找矿标志。以焦家式金矿为例,根据钻孔岩石测量结果,认为该矿床是在初始矿源岩基础上叠加了中生代构造热液的复成构造蚀变岩型矿床,并对矿床的地球化学标志进行了剖析和总结。结果显示,焦家式金矿的形成受初始矿源岩的基础性控制,矿源岩以富Au且显著富S为特征。在初始矿源岩基础上,构造蚀变带地段发生后期热液活动,导致矿源岩中元素重新活化迁移,典型地球化学标志是Na_2O等元素发生贫化,形成负异常。总之,Au、S等元素富集形成的正异常是初始矿源岩的地球化学标志,而Na_2O等元素贫化形成的负异常是控矿构造蚀变带的地球化学标志。