东昆仑大格勒地区碱性杂岩体中辉石岩的年代学、地球化学、Sr-Nd同位素特征及其地质意义

近年团队在东昆仑大格勒地区发现了Nb、P矿化碱性杂岩体,并对杂岩体的岩石组合、岩石学特征及含矿性开展了研究,初步圈定了Nb、P矿化体,显示东昆仑具有寻找与碱性岩-碳酸岩型稀有稀土矿潜力。对碱性岩的形成时代、地球化学组成、矿物成分以及形成环境等方面的研究,不仅对重建东昆仑古构造环境具有重要的意义,还可推动东昆仑稀有金属成矿规律研究与找矿突破。本文在野外地质调查的基础上,选取杂岩体中重要的含矿辉石岩为研究对象,开展了单矿物电子探针原位分析、磷灰石和榍石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr-Nd同位素研究。结果显示,东昆仑大格勒地区辉石岩的形成时代为418 Ma。辉石岩主要矿物中存在似长石(霞石)、碱性暗色矿物(富铁黑云母),单斜辉石为透辉石,角闪石为钙质角闪石(铁韭闪石),黑云母为铁质黑云母和镁质黑云母。岩石地球化学特征显示辉石岩具有富K(K_(2)O>Na_(2)O)、CaO含量高、轻稀土元素强烈富集、富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,不亏损Nb、Ta元素,亏损Zr、U、Ti等高场强元素的特征。全岩的(87Sr/86Sr)i为0.704058~0.704278,ε_(Nd)(t)为-0.4~-0.2。矿物组成、元素和同位素地球化学特征均指示大格勒辉石岩为钾质碱性岩,具有与OIB相似的特征,岩浆源区为EMⅠ型地幔端元。岩石的形成过程为母岩浆在相对较深的地幔源区经历了1%~3%较低程度的部分熔融作用,在上侵过程中经历了较强的分离结晶作用和微弱的同化混染作用,其形成时代为该地区岩浆活动最强烈的时期,可能与碰撞后软流圈地幔的上涌和岩石圈的强烈伸展相关。

东昆仑大格勒地区富铌橄榄岩矿物学、地球化学及Sr-Nd同位素特征

东昆仑大格勒地区碳酸岩-碱性杂岩富铌稀土矿化的发现,对青海省优质稀有稀土矿产的勘查及综合研究具有重要启示。本文以大格勒杂岩体中蛇纹石化富铌橄榄岩为研究对象,开展了矿物学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素研究。矿物学分析显示,富铌橄榄岩中铌矿物主要为铌易解石(Nb_(2)O_(5)=50.33%~52.50%)、铌钙矿(Nb_(2)O_(5)=48.20%~50.27%)、褐铈铌矿(Nb_(2)O_(5)=42.80%~43.45%)、Stefanweissite矿(Nb_(2)O_(5)=33.14%~34.78%),次为钛铁矿(Nb_(2)O_(5)=3.45%~4.89%)。样品具低SiO_(2)(20.16%~29.20%)和K_(2)O+Na_(2)O(0.02%~2.47%)含量,高Mg O(22.88%~27.69%)含量和Mg^(#)值(74~82),稀土元素总量较高(∑REE=772~1807μg/g),稀土元素配分模式强烈富集LREE、亏损HREE,Eu异常不明显(δEu=0.87~1.17)。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,样品富集Nb、Ta、Th、U、Sr、Pb,Nb含量高,为981~1753μg/g,平均1378μg/g,可能与晚阶段碳酸岩侵入流体交代作用有关。样品的(87Sr/86Sr)i值为0.70378~0.70396,ε_(Nd)(t)值为-0.49~0.31,岩浆源区可能为EMⅠ型地幔端元。综合区域构造背景,大格勒岩体中富铌橄榄岩的形成可能与该地区拉张环境下岩石圈的强烈伸展和软流圈地幔的上涌相关。

东昆仑大格勒富铌碳酸岩地球化学特征及成因初探

大格勒碳酸岩是东昆仑地区新发现的火成碳酸岩,具有重要的地质意义。本文对该碳酸岩开展了全岩主量和微量元素以及同位素研究,初步探讨其岩石成因。大格勒碳酸岩的化学组成以CaO和MgO为主,CaO含量为24.17%~30.40%,MgO含量为15.56%~18.91%,SiO_(2)含量为0.61%~6.25%,CO_(2)含量为25.09%~36.09%,其CaO/(CaO+MgO+FeO^(T)+MnO)(CCMF)在0.41~0.51之间,属于镁质碳酸岩。岩石的稀土元素总量∑REE在515~1863μg/g之间,稀土元素配分模式显示富集轻稀土元素,轻重稀土元素分异明显((La/Yb)N=284~589),无明显的Eu、Ce异常(δEu=0.89~1.23,平均1.01,δCe=0.96~1.11,平均1.05)。微量元素蛛网图显示样品明显富集Nb、Sr、Th、U、Pb、P,相对亏损Rb、K、Ti元素,Ba、Zr、Hf及HREE等元素接近原始地幔,Nb含量在126~5009μg/g之间(平均1568μg/g)。碳酸岩样品具有相对低的(^(87)Sr/^(86)Sr)i值(0.703718~0.703964)和低ε_(Nd)(t)值(-1.07~-0.33),δ^(13)CV-PDB值为-8.5‰~-5.7‰,δ^(18)OV-SMOW值为8.9‰~14.4‰,同位素及微量元素组成显示其具有幔源特征,并在碳酸岩形成过程中受到了热液蚀变作用,可能与东昆仑早泥盆世碰撞后伸展作用导致的软流圈地幔上涌有关。

东昆仑二叠系格曲组火山岩年代学、地球化学特征及其构造意义

东昆仑古特提斯造山带经历了从洋壳俯冲到陆-陆碰撞及后碰撞伸展的造山过程,但对古特提斯洋闭合时间一直存在争议,争论的焦点集中在晚二叠世格曲组沉积盆地原型及中上二叠统之间不整合关系代表的构造事件。本文对东昆仑红石山地区格曲组火山岩开展了锆石U-Pb年代学与岩石地球化学研究,结果表明,岩石富集Rb、Th、Ba等大离子亲石元素(LILE)而亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素(HFSE),具有大陆岩浆弧的地球化学特征。火山岩具有高Ba/Th比值(53.6)、Th/Ce比值(0.23)、Nb/Ta比值(18.35)及低Dy/Yb比值(1.42),表明晚二叠世火山岩由枕状玄武岩和洋底沉积物等洋壳物质俯冲至60 km左右深度时熔融所形成。锆石U-Pb定年表明,格曲组下部碎屑岩段流纹质凝灰岩和英安质沉凝灰岩206Pb/238U加权平均年龄分别为(257.5±2.5)Ma和(256.2±4.8)Ma,上部灰岩段粗安质晶屑凝灰岩206Pb/238U加权平均年龄为(251.8±2.3) Ma。结合区域上已报道的格曲组及花岗岩研究成果,认为古特提斯洋在晚二叠世开始向北俯冲消减,沉积于弧前盆地的格曲组为古特提斯洋向北初始俯冲的沉积响应,而格曲组与下伏地层之间的角度不整合关系记录了古特提斯洋晚二叠世开始向北俯冲这一构造事件。

Pu在膨润土层中的反应性迁移模拟研究(1)——地下水-膨润土体系演化的地球化学模拟

在某区含Pu高放废物处置系统的性能评价中,需要分析水-岩相互作用下蒙脱石、孔隙度、pH值等演化过程对膨润土材料性能及Pu反应性迁移的影响,为此,本文以工程屏障系统中厚度为1 m的柯尔碱膨润土回填材料为研究对象,基于地下水入渗景象,采用TOUGHREACT模拟了地下水-膨润土体系的地球化学演化。结果表明:膨润土完全饱和约需20年;膨润土中蒙脱石的伊利石化作用很弱,而去白云石化过程(白云石溶解、方解石形成)相对明显,这使得水中Ca^(2+)浓度减小、Mg^(2+)和HCO_(3)^(-)浓度增大、pH值呈弱碱性且维持在8.1~10.3范围内;膨润土的孔隙度和渗透率变化不明显(变化量不到2%)。这些演化过程将有利于维持膨润土的膨胀性,阻滞核素向外迁移。

辽东矿集区大东沟金矿床成矿时代和成因:地质、年代学、地球化学和同位素制约

大东沟金矿位于华北克拉通北东缘辽东矿集区,矿体赋存于古元古代辽河群盖县岩组绢云千枚岩中,并与中生代石英闪长岩空间关系密切。为了深入揭示矿床成因与成矿地质背景,近期我们对其开展矿床地质、黄铁矿Re-Os和锆石U-Pb测年、成矿相关侵入岩的地球化学和Hf同位素以及硫化物S同位素工作。研究表明,其成矿可划分三期:第一期沉积成岩黄铁矿期(Ⅰ)、第二期为变质黄铁矿-毒砂期(Ⅱ)、第三期为热液期(Ⅲ)。其中,第三期又可划分黄铁矿-毒砂阶段(Ⅲ1)、多金属硫化物-石英阶段(Ⅲ2)和含黄铁矿石英-碳酸盐阶段(Ⅲ3)。热液期(Ⅲ)黄铁矿的Re-Os等时线年龄为130±18Ma(n=5,初始^(187)Os/^(188)Os=1.60±0.42),与成矿相关石英闪长岩的侵位年龄(133±1Ma)一致,指示金成矿作用发生在早白垩世。热液期Ⅲ1、Ⅲ2矿化阶段硫化物的δ^(34) S值为3.0‰~4.8‰,且明显不同于第一期沉积成因黄铁矿(8.9‰~10.2‰)和辽河群沉积-变质岩(7.0‰~23‰)的硫同位素组成,进一步揭示该矿床大规模成矿为岩浆热液作用形成,与石英闪长岩作用密切。石英闪长岩富集大离子亲石元素(Rb、Ba、U等),中度亏损高场强元素(Nb、Ta)、具有低的ε_(Hf)(t)值(-6.38~-2.82)以及弱氧化的属性;结合矿区内同期侵入岩数据,指示它起源于幔源镁铁质岩浆和壳源长英质岩浆的混合。结合区域地质资料,我们认为大东沟金矿床为中温热液型金矿床,成因上与同期弱氧化的闪长质岩浆有关,形成于早白垩世华北克拉通破坏峰期。

橄榄石微量元素:分析、地球化学行为与地球科学应用

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,总结了橄榄石中微量元素的分配系数与扩散系数等地球化学行为,分析了全球不同岩石单元的橄榄石微量元素特征,重点介绍了岩浆铜镍矿床中橄榄石微量元素的研究进展。实验岩石学表明,控制元素在橄榄石中分配系数的主要因素有温度、压力、岩浆成分等,且不同微量元素行为的主控因素各不相同。在确定的温压条件下,橄榄石中多数元素的配分可由晶格应变模型预测,而Ni、Co和轻稀土元素主要受晶体场效应和结晶动力学控制。橄榄石中元素的扩散速率由快到慢依次为:H和Li(快)→Fe-Mg-Ni(中等)→Ca(较慢)→P-O-Si(慢)。对比全球不同岩石单元中橄榄石微量元素得出:(1)火山岩系列的科马提岩-苦橄岩-玄武岩中橄榄石的Fo值和Ni、Cr、Al、Mn等元素呈演化趋势,但在二元相关性图中不同岩石类型间存在较大重叠区域,机器学习等多维分析手段可大大提升分类准确率;(2)地幔橄榄岩与侵入岩系列(地壳堆晶岩)中的橄榄石微量元素特征相近,难以使用单元素指标区分,例如常用的Ca亏损;(3)碳酸岩中橄榄石的Ni、Mn含量有别于其他岩石,可能与其来源和元素在橄榄石-碳酸岩熔体中特殊的分配行为有关;(4)石榴子石地幔橄榄岩与尖晶石地幔橄榄岩的橄榄石微量元素存在一定差异,橄榄石V/Sc比值和Fe-Mg-Mn-Ca-Ni含量是判别地幔橄榄岩类型和来源深度的重要变量。岩浆铜镍矿床橄榄石微量元素的研究进展有:(1)堆晶-后堆晶阶段再平衡作用驱使Ca-Cr-Al元素向其他矿物迁移,使橄榄石普遍亏损上述元素;(2)橄榄石Ni-Co变化可记录其与硫化物的元素交换反应,Ni-Co正相关可用于指示岩体深边部的找矿潜力;(3)与硫化物共生橄榄石的Ni富集(>5000×10^(-6))或亏损(<500×10^(-6))可能与较高或较低氧逸度有关。未来橄榄石重点研究与突破方向有:堆晶-后堆晶阶段元素行为、多元素-多矿物扩散联合限定岩浆时空演化、机器学习判别橄榄石成因类型与镁铁-超镁铁岩体含矿性、挥发份与新兴非传统金属稳定同位素等。

西天山乌孙山花岗岩和闪长岩年代学、地球化学及岩石成因

笔者选取位于伊犁盆地内乌孙山北缘察布查尔林场花岗岩为研究对象,其地球化学、地质年代学和岩石成因研究对于探讨西天山南缘壳幔岩浆作用具有较重要的指示意义。岩石地球化学特征显示二长花岗岩属高钾钙碱性准铝质-弱过铝质岩石系列;轻稀土富集,弱的Eu负异常(δEu=0.74~0.84),富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素特征,Zr/Hf=42~44,部分样品中含有少量的刚玉标准矿物,显示出壳源花岗岩的特征。闪长岩Al_(2)O_(3)、FeOT、CaO含量明显高于二长花岗岩,Na_(2)O和K_(2)O含量低于二长花岗岩,属于高钾准铝质岩石系列;轻稀土富集,显示出Eu的轻微正异常(δEu=0.90~1.24),富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,此外,闪长岩还显示出具有高Sr(Sr>400×10^(-6))低Y(12.83×10^(-6))及Yb(1.34×10^(-6))和高Mg^(#)特征,其源岩应为俯冲板片上覆地幔部分熔融产物。二者均显示出岛弧岩浆的特征。二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(361.7±1.8)Ma;形成于晚泥盆世末期,结合前人的研究资料认为在~360 Ma由于南天山洋板片的回撤或俯冲流体参与,上覆地幔发生部分熔融产生了基性岩浆,岩浆上涌过程中提供大量的热导致地壳发生部分熔融形成了酸性岩浆,两种岩浆发生不均匀混合作用。上涌的岩浆引起地幔对流,导致伊犁地块内部出现一定的伸展作用(弧后伸展作用)。

西北地区主要锂矿资源分布特征及地球化学找矿远景预测

为圈定锂成矿远景区,采用已有1∶20万地球化学数据,选取西昆仑-阿尔金和阿尔泰两个主要锂矿带,基于锂元素地球化学空间分布及异常特征圈定锂矿远景区,为找矿突破战略行动选区服务。基于重点锂矿带以往1∶20万地球化学数据库,对元素相关性、背景及异常特征等参数进行再分析,结合已有锂矿床或锂矿(化)点,圈定找矿远景区。在昆仑-阿尔金地区圈定锂地球化学异常区15处,在阿尔泰圈定锂地球化学异常区12处。研究圈定27处异常区可为下一步锂矿找矿工作部署提供参考依据。

大数据时代背景下“地球化学多元统计分析”课程混合式教学改革与实践

“地球化学多元统计分析”是面向地球化学专业本科四年级开设的专业核心课程。在大数据时代背景下,原有的课程教学模式面临内容相对陈旧、课时严重不足、实践操作教学效果不理想等问题。笔者尝试开展了线上线下混合式课程教学改革并实践,包括更新教学内容体系和教材、整合网上教材和教学资源、扩充相关软件的操作训练、理论授课与实验课交叉进行、课堂授课与课后作业有机融合等,同时融入了教学思政内容,教学效果明显提高。

赣南铁山垅钨矿田花岗斑岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征

赣南铁山垅钨矿田位于南岭钨锡多金属成矿带东段,已探获黑钨矿资源量超10万吨。铁山垅复式岩体包括主体似斑状黑云母花岗岩和补体细粒二云母花岗岩两部分,花岗斑岩呈脉状分布。矿田内花岗岩具有相似的地球化学特征,都属过铝质高钾钙碱性花岗岩类,表现出高硅、富铝、富碱、高钾、富成矿元素(W、Sn、Cu、Mo)和亏损Ba、Sr、Ti、P、REE、Eu,稀土配分曲线呈典型的“海鸥式”分布和M型四分组效应等特征。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得花岗斑岩^(206)Pb/^(238)U年龄为146.7±0.5 Ma(MSDW=0.5),成岩时代属晚侏罗世。锆石的n(^(176)Lu)/n(^(177)Hf)=0.000973~0.001989,f_(Lu/Hf)=-0.97~-0.94,ε_(Hf)(t)=-17.9~-10.3,二阶段模式年龄(TDM2)为1.86~2.33 Ga,显示原岩为古元古代地壳。综合分析认为,铁山垅矿田岩浆活动可划分为170~155 Ma、155~150 Ma、150~145 Ma三个阶段,钨锡矿成矿主要集中在第二阶段,且第三阶段花岗斑岩与铜多金属矿成矿关系密切,推测铜岭矿区深部具有较大的找矿前景。

甘肃北山铭杨镁铁-超镁铁岩体锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

铭杨岩体位于甘肃北山南带古堡泉-红柳园断裂北侧,侵位于敦煌岩群,为甘肃北山地区新近发现的一处铜镍矿化镁铁-超镁铁岩体,主要由辉橄岩、二辉橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长岩等组成。全岩成分以低碱、低钛为特征,轻稀土略富集,具有明显的正Eu异常;富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Ba、Sr和K,相对亏损高场强元素(HFSE)Th、U、Nb、Ta、Zr和Hf。岩浆演化过程中发生了橄榄石、斜长石和辉石的分离结晶作用,经历了一定程度的地壳混染,地、物、化、遥综合信息显示具有较好的铜镍成矿潜力。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,首次获得铭杨岩体中橄榄辉长岩和辉长岩结晶年龄分别为(452.9±2.4)Ma和(457.7±2.1)Ma,岩体可能为早古生代陆缘裂谷环境下的产物。北山地区早古生代含铜镍岩体的发现对区域构造演化认识具有重要意义。

湘中北晚二叠世石煤元素地球化学特征

湘中北地区晚二叠世吴家坪组赋存少量石煤,其属性特征鲜明。为揭示湘中北地区石煤元素地球化学特征,采集4个湘中北地区晚二叠世石煤样品,利用X射线衍射仪、带能谱的扫描电镜、X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子质谱仪和逐级化学提取试验,测定了石煤样品的矿物成分、常量元素和微量元素含量,进行了微量元素赋存状态分析。结果表明:湘中北地区晚二叠世石煤高灰特征显著,石煤全硫含量差异性大,以硫化铁为主,有机硫次之;石煤矿物种类较少,以石英为主,陆源碎屑输入量极大;石煤高度富集V、Cr、As、Cd、Mo和Sb,其中Cd达到了上地壳丰度的555倍;石煤微量元素赋存特征复杂,其中Ni、Zn、Sr、Mo、Cd赋存状态多样,Li、V、Cr、Cu、Rb、Zr、Ba、U和REEs赋存状态相对简单;根据湘中北晚二叠世石煤元素地球化学特征认为石煤沉积于被动大陆边缘区域,接受陆源碎屑输入,沉积物源区以长英质酸性岩为主。石煤具有海相环境沉积物特征,沉积过程受海水影响强烈,相对稳定的缺氧环境,为V、Mo等元素自生富集提供了条件。

人类世生物地球化学循环及其科学

地球已进入新的地质时代——“人类世”,人类已成为全球变化的主要驱动力。人类活动导致的地球生态系统的生物地球化学过程及关键生源要素的生物地球化学循环的改变直接或间接地影响着地球生态系统的关键功能,给人类福祉和可持续发展带来诸多威胁。本文基于地球系统科学研究的新进展,综述了人类世全球变化特征、生物地球化学循环在地球系统各圈层演化中的作用及其变化规律。特别关注了自然资源开发利用、生产和消费模式改变等人类活动对生物地球化学循环的影响,以及由此产生的气候、生态和环境效应。研究表明,应对人类世全球变化需要系统理解人类活动作为主要驱动力的多要素和多尺度生物地球化学循环过程及其生态和环境效应,基于地球系统科学的理论与方法开展针对人类世社会-生态系统的自然科学和社会科学的交叉融合研究。在文末提出了人类世生物地球化学研究的优先领域和方向,并强调解决受人类活动和气候变化高度影响下人类世生物地球化学循环的各种复杂科学问题的迫切性和重要性。

青海东昆仑三通沟北锰矿成矿时代与物质来源:来自Re-Os同位素年代学与地球化学的约束

东昆仑三通沟北锰矿床是近年来青海省发现的规模最大的海相沉积型锰矿。该矿床位于东昆南构造带的北缘,成矿地质背景与原特提斯洋的演化密切相关。但目前该矿床研究程度较低,尤其是成矿时代存在中-新元古代与奥陶-志留纪的争议,成矿物质来源存在海底热液为主还是海底热液与陆源风化共同来源的不同认识。为了解决这些问题,本文在对三通沟北锰矿进行详细野外地质调查和钻孔岩芯编录的基础上,选择11件锰矿石进行Re-Os同位素分析,获得了442±15Ma的Re-Os等时线年龄,说明三通沟北锰矿带形成于晚奥陶世,不是前人认为的中-新元古代,这一成矿年龄与区域上的奥陶纪纳赤台群沉积岩的形成时代一致。同时Re-Os同位素分析获得的^(187)Os/^(188)Os初始值为0.67±0.02,该值明显低于同期海水的Os同位素组成(0.72),初步表明三通沟北锰矿的锰质来源以海底热液为主。矿石在SiO_(2)-Al_(2)O_(3)、Al/(Al+Fe+Mn)-Fe/Ti、Fe-Mn-(Ni+Cu+Co)×10和lgU-lgTh等图解上主要位于热水沉积区,矿石稀土元素配分型式也具有海底热液来源的特征。可见三通沟北锰矿的成矿物质来源主要与海底热液活动有关。

江西于都南部地区土壤重金属元素生态地球化学特征及其来源解析

为研究江西于都南部地区耕地土壤重金属污染状况,对所采集的表层土壤样品进行Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg等重金属元素测试,研究其空间分布特征,并采用多种评价模型开展生态评价。结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg含量分别是于都县土壤背景值的1.18、1.24、1.69、1.41、5.79、1.25、2.27、1.41倍。单因子污染指数显示As、Cd污染最严重,是潜在生态风险最主要的贡献因子。内梅罗综合污染指数显示重金属超标率达20.7%。地累积指数显示As污染最严重,其次是Hg、Ni、Cd。8种重金属元素变异系数均为0.45~5.14,属强变异。相关性分析显示,除Hg外的其他重金属间相关性均较强,而且与pH存在显著或极显著正相关,因此可以通过调节土壤pH值,降低土壤中重金属元素的毒性。主成分分析结果显示,Cu、Zn、Cd、Pb、As主要来源于人为采矿活动,Cr、Ni主要来源于土壤母质。

天津宝坻地区地下水水文地球化学特征

天津宝坻地区地震观测井是京津冀地区的前兆敏感井,但其水文地球化学特征研究程度比较薄弱。本文选取宝坻断裂南北两侧的3个地震观测井,分析离子组分浓度、氢氧同位素组成、二氧化硅及碳同位素含量,开展水文地球化学特征研究。结果表明:(1)宝坻断裂北部的宝坻新井及周边冷水井的水化学类型以Na-SO_(4)·HCO_(3)型为主,宝坻断裂南部的王3井、王4井及周边地热井的水化学类型以Na-HCO_(3)型为主。(2)地下水来源皆为大气降水,补给区为北部燕山山地。宝坻断裂两侧的冷水和地热水位于未成熟水区,表明两者在向上运移过程中皆受到浅表冷水的混合作用。断裂南侧的地热水循环深度明显高于北侧冷水,且地热水Cl^(-)具有深部来源成因。(3)冷水和地热水的无机碳同位素表现出分区特征,断裂北侧冷水中碳酸盐矿物不饱和,断裂南侧地热水的碳来源为补给区碳酸盐矿物的淋滤作用及碳酸盐岩含水层的溶解作用。(4)宝坻断裂两侧冷水和地热水的补给区虽然同为北部燕山山地,但由于观测井所在地水文地质条件、循环路径、循环深度等差异,以及宝坻断裂对两侧地下水水文地球化学演化的控制作用,形成了断裂两侧不同类型的地下水。本文研究结果丰富了京津冀地区地球化学背景场数据,为分析区域地下流体地球化学特征提供了科学依据。

新疆乌尔禾地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向研究

乌尔禾地区位于哈萨克斯坦板块准噶尔微板块的西北缘,达拉布特断裂的东南侧。本文以研究区1∶5万水系沉积物测量的15种元素数据为基础,统计分析了研究区的元素富集特征、元素离散特征、元素相关性及元素地球化学场特征等,查明了单元地质体内的元素富集规律,同时利用变化系数大小对富集元素进行了成矿可能性预测。依据研究区地质背景和地球化学显示的元素组合特征,研究分析认为研究区金、铜、钼为主要成矿元素,其余元素为成矿指示元素和伴生元素。

临兴-神府区块深部煤层气地球化学特征及其影响因素

查明深部煤层气成因和地球化学特征对其勘探开发具有重要意义,以鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块深部煤层参数井解吸气为研究对象,系统测试了二叠系下统太原组8+9号煤层气体成分、含量和碳同位素等,结合热演化程度、含气性、煤层埋深、地质构造和水文地质条件等,分析深部煤层气地球化学特征及影响因素。结果表明,煤层气主要成分包括CH4、CO_(2)、N_(2)、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷,其中CH4含量最高,体积分数在75.98%~96.20%,平均86.49%;其他含量较高的为乙烷(平均5.97%)、CO_(2)(平均5.18%)及丙烷(平均1.24%),气体成分含量与浅部煤层气区块无明显差异。煤层气δ13C1(CH_(4))分布在-51.9‰~-38.2‰,平均-42.84‰;δ13CCO_(2)分布在-8.6‰~-0.63‰,平均-4.66‰;δ13C2分布在-27.36‰~-18.70‰,平均-25.27‰;δ13C3分布在-25.96‰~-14.69‰,平均-22.93‰,且煤层气主要为热成因气体;δ13C1(CH4)较浅部小,δ13CCO_(2)较浅部大。在平面上,从临兴地区东南向西北δ13C1呈增大趋势。从石炭纪起直到三叠纪末,研究区一直处于沉降状态;中侏罗世和早白垩世为主要生烃期,中侏罗世生烃持续时间较长,平均生烃速率较小,生烃产率一般;早白垩世生烃速率较大,生烃产率增加值较高,生气强度达到历史最大,是主要的生烃期。受气体分馏作用、储层孔裂隙发育特征、储层压力以及煤层顶底板密封性的控制,δ13C1随着镜质体最大反射率(Rmax)、含气量和埋深的增加而增加;在向斜核部区、断层应力集中区和褶皱两翼发育区的δ13C1值相对较大;在断层应力释放区和背斜核部δ13C1相对较大,这表明该区域的煤层气封存条件较差,不利于煤层气富集;受地下水溶解的影响,在水动力条件较强的地区δ13C1值较小;在弱流体动力学或滞流区δ13C1没有明显的变轻趋势。综合煤层气地球化学指标认为,临兴和神府地区东南部煤层气富集,且前者更有利,这对后期煤层气选区布井提供参考。

松辽盆地天然气中稀有气体地球化学特征及其地质意义

稀有气体地球化学已运用于地球深部物质及天体陨石研究,随着测量技术的进步,在天然气研究中也开始得到越来越多的应用。使用目前最先进的稀有气体质谱仪,对中国东部松辽盆地中深部天然气的稀有气体全组分丰度及同位素进行了系统的分析,明确了断陷盆地稀有气体的组成特征。研究表明,天然气中稀有气体的丰度从轻稀有气体到重稀有气体具有逐渐减小的反“厂”字形趋势。稀有气体的同位素比值^(3)He/^(4)He为2.64×10^(-6)、^(20)Ne/^(22)Ne为9.94、21Ne/^(22)Ne为0.02922、^(40)Ar/^(36)Ar为743.7,均高于大气值,^(80)Kr、^(84)Kr、^(86)Kr、^(131-136)Xe均表现出相对大气过剩的特征,显示天然气中有幔源气体的混入。综合稀有气体的组成特征,说明松辽盆地中深部天然气均为壳幔混源的无机成因,而且不同构造区块、不同类别天然气的幔源组分贡献存在一定差异。对比稀有气体组成与天然气类型发现,轻稀有气体可以较好地区分天然气的类型,而重稀有气体的组成在各种天然气中没有明显差别。稀有气体同位素除了可以示踪天然气来源外,还可以应用在判别天然气成因、区分天然气类型、表征大地构造等方面。