U-Th-Pb副矿物的原地原位测年微束分析方法比较与微区晶体化学研究

系统地对比分析了各种微束分析技术在原地原位测年中的优势和局限性,并对近年发展的微区原位化学测年技术(EPMA)和质子激发X射线微探针分析技术(μ-PIXE)进行了探讨。阐明了矿物微区晶体化学研究的各种方法及其对实现精确原地原位测年的重要性。介绍了北大别黄土岭麻粒岩锆石测定点的晶体化学特征,应用激光剥蚀微探针—感应耦合等离子体质谱(LAM-ICPMS)技术对其进行了锆石的U-Pb表面年龄的测定,结果表明该岩石的麻粒岩相变质发生在2.050Ga前,锆石来源为多源区。

伟晶岩中不同副矿物U-Pb同位素定年和示踪的问题与应用

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U-Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟晶岩中常用的适合于U-Pb同位素定年的副矿物有锆石、铌钽铁矿、独居石、锡石、榍石、褐帘石、磷钇矿和磷灰石等。由于封闭温度、矿物学特性和不同性质流体中元素行为的差异,伟晶岩中不同副矿物的U-Pb系统常表现出复杂的年龄谱系,可能记录了伟晶岩中潜在的后期地质过程,如:自交代、后期变质与流体改造等。因此,基于前期光学显微镜、扫描电镜、冷阴极发光、激光拉曼光谱分析等矿物微观结构研究,对不同期次或世代的副矿物进行原位微区U-Pb定年及主微量元素和同位素地球化学分析,对于全面认知多期地质事件和伟晶岩成岩成矿过程演化历史,进而更准确地构建其构造-岩浆-热液-成矿作用时空框架具有重要的科学意义。

碳酸岩中高普通铅副矿物原位微区U-Th-Pb测年

岩浆碳酸岩是由超过50%的碳酸盐组成的火成岩石。它不仅与地球的深部碳循环紧密相关,而且与多种矿产资源的成矿作用密切相关,具有重要的经济价值。此外,碳酸岩是鲜少暴露到地表保存有地幔信息的岩石,具有广泛的时空分布,被认为是破译地幔地球化学特征强有力的"探针"。碳酸岩通常在时间和空间上与碱性硅酸盐岩相关联,比如,黄长岩,霞石岩,碧玄岩,响岩,粗面岩,金伯利岩和煌斑岩等。然而,人们至今没有完全了解碳酸岩与其伴生硅酸盐岩岩浆的确切成因关系。

西藏琼嘉岗伟晶岩型锂矿矿物包裹体形成过程及其对熔-流体特征的指示

西藏琼嘉岗伟晶岩型锂矿是喜马拉雅地区发现的首例具有工业价值的伟晶岩型锂矿床,该矿床的发现证实了喜马拉雅地区具有成为我国稀有金属战略基地的潜力,也为喜马拉雅地区寻找伟晶岩型锂矿床提供了指示意义。本研究主要针对琼嘉岗锂矿花岗岩和伟晶岩中三种主要副矿物独居石、磷灰石和锆石中的矿物包裹体进行扫描电镜分析,确定矿物包裹体种类、频率以及产状(与裂隙关系),结合磷灰石中长石包裹体电子探针分析,综合指示琼嘉岗锂矿熔-流体性质及演化过程。研究表明:(1)琼嘉岗锂矿独居石、磷灰石和锆石中主要发育硅酸盐、氧化物、磷酸盐以及少量硫化物包裹体,其中填充裂隙和穿切裂隙的富稀土矿物独居石和磷灰石包裹体均由热液蚀变形成,而锆石放射性损伤强烈的区域中发育的远离裂隙的晶质铀矿和方钍石包裹体的形成也和流体作用相关;(2)电气石白云母花岗岩的磷灰石中发育钶钽铁矿以及烧绿石包裹体表明早期花岗岩岩浆富集铌和钽,稀有金属包裹体的数量以及类型也对高演化的花岗岩和伟晶岩是否具有稀有金属成矿潜力以及矿化类型具有一定指示意义;(3)锂辉石伟晶岩磷灰石中发育异常高且变化大的An值的斜长石包裹体,它们分别记录了磷灰石在结晶时对早期富钙熔体的捕获以及熔体的分异过程。本文的研究结果还表明副矿物中矿物包裹体的种类以及元素组成可以为高演化花岗岩-伟晶岩体系的熔-流体特征及演化提供指示意义。

太行山中段麻棚岩体花岗岩类岩石副矿物成因矿物学研究

通过对麻棚岩体花岗岩类岩石主要的副矿物组合(磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等)和相应的含量以及矿物的形态、成分,特别是花岗岩中330粒和石英闪长岩中316粒锆石群形态学的研究,结合岩相学特征,探讨了花岗岩的成因、岩浆演化及其与金矿化的关系。确定麻棚岩体为岩浆成因,岩浆物质组成以壳源为主,有幔源物质混入,为Ⅰ型花岗岩;副矿物在相对氧化环境下结晶,锆石在900℃~600℃范围内结晶。锆石结晶温度跨度大以及斑晶具有黑云母等含水矿物,表明侵位前岩浆富含水分;锆石结晶温度的峰值变化以及岩石的斑状结构表明,岩浆在侵位时曾经发生过不同程度的气—液分离。岩浆结晶过程中的相对氧化环境和岩浆的气—液分离对金矿的成矿作用具有重要意义。

《岩石矿物学杂志》第六届编辑委员会成立大会暨第一次工作会议在北京召开

2024年1月8日上午,《岩石矿物学杂志》第六届编辑委员会成立大会暨第一次工作会议在北京顺利召开。侯增谦院士、张宏福院士、李献华院士等70多位编辑委员会专家出席了会议。地质所副所长迟振卿、杨志明,副总地质师、科技处处长翟庆国、副处长杨红及编辑部全体成员参加了会议。线上线下共计参会80余人。期刊副主编徐学义研究员首先致辞并提出,《岩石矿物学杂志》是地质所的窗口,也是中国地质调查局的窗口,地质所要办成世界一流的调查研究机构,杂志也要办成一流的,要在前期积累的基础上,从稿源到审稿把关,把质量提高,并进一步完善考核评价体系,大家齐心协力办得越来越好等,对期刊发展寄予了希望、提出了要求。

新疆拜城波孜果尔碱性岩中副矿物的特征

在野外地质调查的基础上,结合室内显微镜观察及电子探针分析测试,对新疆拜城波孜果尔碱性岩中的副矿物的矿物学特征和化学成分进行了研究。发现这些副矿物常以共生组合的形式产在碱性岩中,主要分布在石英二长闪长岩和石英二长岩中。烧绿石中U、Th和REE替代Ca、Na。独居石富含LREE,Th和LREE相互替代;根据独居石中w(La+Ce)>40%和La/Nd比值在1·6～4·5,推断独居石为热液成因。磷钇矿中富含REE,且以HREE为主;w(Th)>w(U)。锆石中Zr/Hf比值在60%以上,符合碱性岩特征;其Th/U比值为0·6,属于岩浆锆石。星叶石中w(Rb2O)、w(Cs2O)较高。萤石中Y、Ce替代Ca。锆石中的钍石w(U)明显高于磁铁矿中钍石w(U)。在石英二长岩中,烧绿石的w(CaO)、w(TiO2)、w(ZrO2)、w(U3O8),磷钇矿的w(Y2O3),星叶石的w(TiO2),萤石的w(Ca),氟碳铈镧矿的w(CaO)较丰富;而在石英二长闪长岩中,烧绿石的w(Ce2O3),磷钇矿的REE含量,星叶石的w(Nb2O5)、w(Rb2O),萤石w(Ce)、w(Y)和氟碳铈镧矿的w(La2O3)较高。

西藏过铝花岗岩副矿物特征及岩石成因意义

副矿物的行为可以更直接地用来指示岩浆体系的地球化学过程,为了探讨过铝花岗岩的成因,对西藏过铝花岗岩体中的岩性、矿物组成、副矿物特征和锆石含量、晶体形态分布特征进行了研究,矿物岩石特征表明西藏过铝花岗岩富含白云母、电气石和钠质斜长石,属典型的含白云母过铝质花岗岩(MPG)。副矿物见有26种,副矿物组合主要有6种类型,其中主要为锆石+磷灰石+钛铁矿型,尤以锆石+磷灰石最为常见。结果表明,可明显分出5种锆石晶体形态;阴极发光图像中,锆石具有较好的晶形,并显示出清晰的岩浆锆石韵律环带结构。离子探针分析表明锆石具有高的Th/U值。西藏过铝花岗岩为岩浆成因,岩浆主要是由地壳物质部分熔融而成。副矿物组合曲线图的曲线形态可分为3种成因类型:壳源高铝型、壳源型和壳幔混合源型(壳幔同熔型),主要为壳源高铝型。不同构造岩浆带副矿物特征反映的成因信息不同,喜马拉雅带为壳源成因,而冈底斯带除了壳源成因之外,还有幔源成分的加入,反映了青藏高原岩石圈组成和演化的不均一性。

粤北棉花坑铀矿床蚀变花岗岩副矿物特征研究

采用电子探针等测试方法,对采自棉花坑铀矿床特富矿体蚀变花岗岩中的副矿物,特别是富铀副矿物进行研究。蚀变花岗岩中的副矿物有锆石、直氟碳钙铈矿、铀石-钍石、磷灰石、磷钇矿、褐帘石等,其中主要富铀副矿物有铀石-钍石、磷钇矿、独居石。研究表明,热液作用能使副矿物的晶体结构和成分发生改变,甚至形成新的矿物,同时使富铀副矿物释放大量的铀进入成矿流体,如磷钇矿蚀变为磷灰石、铀钍石蚀变为铅钍石、独居石可蚀变为直氟碳钙铈矿等;磷灰石、锆石、褐帘石等副矿物铀含量较低,而且在蚀变过程中,它们保持相对稳定,且晶形完好,释放的铀量少;部分蚀变锆石出现相反情况,其铀含量不降反升。研究还表明,富铀副矿物受热液作用越强,即距热液活动中心越近,铀含量的降低越明显,释放的铀就越多,从而为铀矿床的形成提供了丰富的铀源。

浙江桃花岛碱性和普陀山铝质A型花岗岩副矿物对比研究

浙江舟山群岛的桃花岛和普陀山分别出露有大片中国东部沿海典型的燕山期碱性和铝质A型花岗岩,二者的岩石化学和主要造岩矿物存在明显差别。利用电子探针进行的测试分析表明,它们在副矿物组合及副矿物特征方面的差异也很显著:桃花岛碱性A型花岗岩中副矿物组合为富钍锆石、褐帘石、硅钛铈矿、钛磁铁矿和富锰钛铁矿;普陀山铝质A型花岗岩中的副矿物组合为贫钍锆石、富钍独居石、磁铁矿、金红石和红钛锰矿。二者更可从单颗粒矿物(特别是锆石)的成份和内部结构上加以区分。这些副矿物上的差异暗示了两类A型花岗岩的源区成分、结晶环境和物理化学特征存在明显不同:(1)碱性A型花岗岩的源岩相对较多地包含了来自较深部的地幔组分岩浆;(2)碱性A型花岗岩形成的温度相对较高,而铝质A型花岗岩结晶阶段的氧逸度较高;(3)碱度和磷活度的差异也是导致一些副矿物种类结晶差异的关键因素。

含U副矿物的原位微区U-Pb定年方法

同位素地质年代学是解决地质体时、空演化及大陆动力学等地学研究的基础,而副矿物U-Pb年代学是常用的定年方法之一。含U副矿物广泛分布于各种类型的岩石中,其U-Pb年龄可提供地质体演化过程中所发生的地质事件的时代,而传统的热电离质谱全溶年代学分析只能提供样品年龄信息的平均值。随着仪器科学和分析技术的进步,副矿物的原位微区U-Pb测年方法成为近年来U-Pb同位素地质年代学发展的主导趋势。与锆石相比,其它副矿物的U-Pb同位素体系相对比较复杂,经常含较高的普通Pb。在仔细阅读相关文献的基础上,结合近年来相关研究工作,综述副矿物原位微区U-Pb定年以及普通Pb校正方法研究的最新进展,以期推动我国副矿物原位微区U-Pb定年方法相关研究及其在地质学中的应用。

砂岩副矿物的物源区分析新进展

物源区分析是盆地分析和古地理重建的重要研究方法,有很长的研究历史。随着分析测试技术的进步,物源区分析的方法不断发展,分析精度也不断提高。电子探针、离子探针和LA-ICP-MS等微区原位分析技术的发展,使得基于单矿物地球化学和同位素年代学的物源区分析方法取得了长足的进步,代表了物源区分析的最新发展方向。本文介绍了砂岩中常见副矿物铬尖晶石、金红石的地球化学分析以及锆石U-Pb年龄、白云母Ar-Ar年龄在物源区分析中的应用。同时,作者认为物源区分析往往是基于碎屑矿物的化学成分或年龄与可能物源区的对比,且只具有统计意义。因此,深入了解区域地质情况和可能的物源区的地质信息,测试一定数量的颗粒进行统计分析,才能得出合理的结果。

含U副矿物的地质年代学研究综述

简要介绍了目前已经发展起来的各种微区原位测年技术的特点和研究矿物内部结构的技术。微区原位测年技术有离子探针、激光探针同位素测年技术、电子探针、质子探针和X射线荧光探针Th-U-全Pb化学等时线年龄技术。综述了锆石、独居石、磷钇矿、榍石、磷灰石、金红石、斜锆石等含U副矿物在U-Th-Pb年代学研究方面的应用及进展,并介绍了锆石、独居石、磷钇矿、榍石等具有多世代性的矿物的成因判别方法,概括了用于岩浆过程、变质过程和沉积过程年代学研究常用的含U副矿物,及其相应的年代学研究需要注意及可解决的地质问题和适用性。总结了岩石年代学研究的主要进展和提取贮存在副矿物中有价值的年龄和成因信息需要解决的问题。

副矿物微量元素地球化学特征在成岩成矿作用研究中的应用

文中较系统地介绍了国外近年来基于矿物合成和激光原位定量分析测试技术发展的副矿物,重点是锆石,其次是金红石、石榴石、榍石及磷灰石等微量元素地球化学特征在成岩成矿温度、氧逸度、源区物质等方面的研究成果。这些成果是在不同温度、压力及体系成分条件下合成的矿物,结合自然界岩石相关副矿物成分分析,获得了副矿物中微量元素含量与形成温度、压力、氧逸度等之间存在严格线性关系,建立了定量计算公式,并给出了这些温度计、氧逸度等计算公式的适用范围。根据广泛用于同位素定年的锆石受变质和热液蚀变而出现复杂年龄譜,文中还介绍了用锆石微量和稀土元素地球化学特点,结合近年来在这方面的研究成果,探讨了Th/U比值识别锆石成因存在的问题,介绍了稀土元素组成识别锆石成因的原理和应用。

吉黑东部花岗岩类的副矿物组合特征

吉黑东部花岗岩类分布广泛,形成历史漫长,岩石类型齐全.按成因类型划分,以I型为主,A型次之,S型较少,M型极少.各类型花岗岩副矿物组成具有明显特点,因此可以利用副矿物和其组合特征作为划分花岗岩成因类型的判别标志.

吉黑东部花岗岩类中副矿物锆石、磷灰石、榍石的初步研究

吉黑东部花岗岩中副矿物种类繁多,特别是锆石、磷灰石、榍石广泛分布.它们在不同成因类型花岗岩中有些标型特征彼此有别,如锆石的颜色、晶形和群型特征,磷灰石的两种晶形REE分布模式及SrI值和榍石的不同世代、成因等,这些均有助于查明不同成因花岗岩的形成条件.因此,可以利用锆石、磷灰石、榍石的标型特征作为判别和划分花岗岩成因的辅助标志.

雌山混合花岗岩及有关岩石的副矿物组合、锆石特征及其地质意义

本文从副矿物组合及锆石的标型特征,粒度统计和含量变化等方面对山东新泰雁翎关地区的雌山混合花岗岩及有关岩石作了讨论。根据黑云变粒岩(雌山岩体的围岩)、均质混合岩、细粒黑云混合花岗岩、中粒及斑状黑云混合花岗岩等几类岩石中副矿物组合、锆石特征及不同类型锆石的相对含量的有规律变化,认为它们具有成因联系。笔者还认为,把S型和I型花岗岩分别与钛铁矿型和磁铁矿型花岗岩完全对应的作法,存在一定的问题。

可可托海、青河一带花岗岩类副矿物微量元素地球化学研究

地处新疆北部的阿勒泰地区是一条重要的稀有金属成矿带。区内分布着大量的岩浆岩,从中基性岩到中酸性岩都有。在本文所研究的可可托海、青河一带出露的花岗岩类岩石主要有:斑状黑云母花岗岩类、二云母花岗岩类、

西藏南部康马—亚东地区花岗岩类中的副矿物特征

西藏南部康马—亚东地区的花岗岩类可分为三个岩带,自北向南称为I岩带、Ⅱ岩带和Ⅲ岩带,其分别位于北喜马拉雅构造带(拉轨岗日带)、北喜马拉雅(拉轨岗日带)与高喜马拉雅分界断层带和高喜马拉雅构造带。通过对区内10个人工重砂样品分析研究,发现这三个岩带岩石中的副矿物在含量、种类、矿物组合、平均比重、挥发分矿物相对含量和锆石晶体特征等方面均存在明显差异,并具分带性,同时也反映了各岩带岩石的形成深度和成因类型存在差异。

含铀副矿物的热液蚀变:来自华南鹿井矿田碎裂蚀变岩型铀矿床的矿物学研究

花岗岩型铀矿中铀的来源问题,长期以来是铀矿床学研究的热点问题之一。大多数学者认为其成矿物质主要来源于花岗岩本身的含铀副矿物,然而对于含铀副矿物热液蚀变行为研究较少。鹿井铀矿田位于诸广山复式岩体的中部,是华南最主要花岗岩型铀矿田之一,碎裂蚀变岩型铀矿化在该矿田内占主导地位。小山铀矿床位于鹿井矿田中部,是近些年新发现的碎裂蚀变岩型矿床。本文以钻孔ZK1-1为研究对象,对热液蚀变带开展了精细矿物学研究。研究表明:蚀变带中发育有晶质铀矿、铀石—钍石、独居石、磷钇矿、锆石、磷灰石、金红石等含铀副矿物。晶质铀矿、铀石—钍石中铀含量高,热液蚀变条件不稳定,铀容易释放;独居石蚀变为直氟碳钙铈矿和磷钇矿蚀变为次生磷灰石过程中容易释放出铀;锆石因结构稳定,铀难以释放;磷灰石、金红石中铀含量较低,供铀能力差。综合分析认为花岗岩中晶质铀矿、铀石—钍石是主要铀源矿物,独居石、磷钇矿为次要铀源矿物。