塔里木盆地寒武系层状硅质岩与硅化岩的元素、δ^(30)Si、δ^(18)O地球化学研究

塔里木盆地寒武系发育层状硅质岩和硅化岩,层状硅质岩主要发育于塔东下寒武统深水沉积相区;硅化岩发育于塔东上寒武统斜坡沉积区与西部台地区寒武系白云岩中。根据显微结构特征,可将硅化岩分为放射状硅化岩与交代残余结构硅化岩两种。分析结果表明,层状硅质岩在Al-Fe-Mn三元图中位于正常海水沉积硅质岩区内,在微量元素平均地壳标准化图解上显示平缓右倾的特征;层状硅质岩Si同位素组成δ30Si为0.9‰～1.4‰,O同位素组成δ18O为21.4‰～24.4‰,与沉积型硅质岩相吻合,指示了正常海水沉积成因。硅化岩区别于层状硅质岩的典型特征是具有高U异常的特征;罗西斜坡放射状硅化岩具有较高的微量元素和稀土元素含量(∑REE为18.8～96.9μg/g)与较低的Si、O同位素值(δ18O和δ30Si值分别为15.8‰和1.7‰);西部台地区交代残余结构硅化岩具有较低微量元素和稀土元素含量(∑REE为0.58～2.61μg/g)与较高的δ30Si(1.0‰～3.8‰)、δ18O(21.6‰～27.0‰)值特征。盆地东西部硅化岩的地球化学差异可能与硅化流体的温度差异有关,罗西斜坡放射状硅化岩硅化温度相对更高;另一方面,硅化过程对H430SiO4选择性较高,因而形成的交代石英具有较高的δ30Si值。根据古城4井硅化岩包裹体均一温度与交代石英的O同位素值计算得到交代流体的δ18O值为9.1‰,该值与酸性岩浆水的δ18O值相似,指示了硅化流体可能来自于岩浆或变质水;以δ18O值(9.1‰)作为西部台地区硅化流体的O同位素值,计算得到西部台地区硅化岩硅化流体温度为101.3～158.5℃。根据石英O同位素温度计计算的硅化流体温度呈东高西低的趋势,指示了硅化流体可能来自台地东部。

赣东南富城杂岩体的地球化学和年代学研究

富城杂岩体出露于赣东南,与闽西南的红山岩体共同构成富城-红山花岗质杂岩。富城杂岩主要由富城黑云母巨斑粗粒二长花岗岩、粗石坝中粒二云母花岗岩和珠长洞含红柱石细粒花岗岩三个单元组成。富城花岗岩含较低的 SiO_2、Rb、Nb 和较高的 Al_2O_3、Ba、Sr、Zr、REE 含量,岩石的 ACNK>1.10,K_2O/Na_2O>1.60。粗石坝花岗岩以高 SiO_2、K_2O,低 CaO、P_2O_5和富 Al(ACNK=1.13～1.20)为特征;岩石含较高的 Rb、Nb 和低的 Ba、Sr、Zr、REE 含量,并具有相对低的 K/Rb 和δ(Eu)比值。珠长洞含红柱石花岗岩的地球化学特征相似于富城花岗岩,除了更高的 ACNK 值(1.22～1.36)和 Rb、Nb 含量以及稍低的 Sr、Ba、Zr、REE 含量。富城单元的^(84)Sr/^(86)Sr 初始比值是0.7135～0.7196,ε_(Nd)(t)是-9.4～-10.2,Nd 模式年龄是1.78Ga 到1.84Ga,其中的锆石 Hf 模式年龄是1.70～1.89Ga,与 Nd 同位素一致;粗石坝单元具有与之相似的 Nd-Hf 同位素组成;珠长洞单元的^(87)Sr/^(86)Sr 初始比值更高(0.7214),ε_(Nd)(t)更低(-16.9),而 Nd 模式年龄达2.37Ga。这些地球化学特征表明富城杂岩体的源岩都是由古老物质组成的沉积岩,其中富城和粗石坝单元起源于具晚古元古代模式年龄的基底,而珠长洞单元的源区物质具有早古元古代平均地壳存留年龄。富城杂岩体的各单元之间没有显示一致的变化规律,表明它们不是单一岩浆演化的结果,它们成分的差异主要受源区成分影响。LA-ICPMS 的锆石 U-Pb 定年显示富城黑云母花岗岩形成较早(239±17Ma),而粗石坝和珠长洞花岗岩形成稍晚(231±16 Ma 和229±6.8 Ma)。它们的形成时代与华南印支期早期构造-岩浆活动的峰期一致。结合地球化学和岩石组合特征,可以认为富城-红山杂岩形成于同构造背景。

安徽狮子山矿田南洪冲岩体形成时代及成因机制研究

南洪冲岩体是狮子山矿田内一个隐伏岩体,通过 LA-ICPMS 锆石 U-Pb 定年,获得^(206)Pb/^(238)U 年龄为141.2±1.6Ma,与矿田内其它岩体形成时代较为接近,说明南洪冲岩体是晚侏罗—早白垩世岩浆活动的产物。岩体的岩性为花岗闪长岩,主量元素以富碱(Na_2O>K_2O)、准铝质和高钾钙碱性为特征;微量元素表现为 Rb、Ba、Sr 等大离子亲石元素(HLE)和 Th、U富集,Nb、Ta、Ti 等高场强元素(HFSE)亏损;LREE 与 HREE 分馏显著((La/Yb)_N=21.07～24.28),无明显的 Eu 异常(δEu=0.92～1.03)。岩体的(^(87)Sr/^(86)Sr)_i 值偏高(0.70792～0.70793),ε_(Nd)(t)值偏低(-9.5～-9.1),Nd 模式年龄为中元古代(1.67～1.71Ga),与铜陵地区,特别是狮子山矿田内岩浆岩的 Sr-Nd 同位素初始组成和 Nd 模式年龄相仿。上述研究表明,南洪冲花岗闪长岩与矿田内乃至铜陵地区的燕山期岩浆岩具有相近的地球化学特征,说明成岩物质起源于富集型的岩石圈地幔,在中国东部地壳由挤压向伸展-减薄过渡的构造转换期,岩浆上升侵位,以同化混染与分离结晶作用方式产生了大量岩体。但南洪冲花岗闪长岩的形成主要与分离结晶作用有关,反映了岩浆作用过程中存在一定差异。

浙东早白垩世火山岩组合的地球化学及其成因研究

浙东早白垩世含中性岩的火山岩组合和双峰式火山岩组合的主量元素和微量元素特征对比研究表明,中性火山岩的地球化学特征明显受到伴生的基性和酸性火山岩的影响。它们的微量元素协变关系证实:中性火山岩是由基性岩浆和酸性岩浆混合形成的。双峰式火山岩具有与含中性岩的火山岩组合相类似的主量元素特征,但两者的微量元素特征相差较大。根据东南沿海在早白垩世时期的构造背景是由挤压向伸展拉张转变,以及各种元素具有不同的扩散速度,提出了浙东早白垩世火山岩组合的形成模式:若基性岩浆和酸性岩浆仅进行了部分微量元素的交换,没有来得及发生主量元素的交换,就在伸展拉张的构造背景下喷出地表,则形成双峰式火山岩组合;若基性岩浆与酸性岩浆在地壳深处共存的时间较长,发生一定程度的主量元素交换,则形成偏基性和偏酸性的中性岩浆,若进一步发生化学成分的交换,则可形成典型的安山质岩浆,喷出地表就形成含中性岩的火山岩组合。

张家口下花园青白口系下马岭组灰质页岩热模拟实验

华北地区中上元古界地层烃源岩的有机质热演化普遍处于高成熟-过成熟阶段,而张家口下花园青白口系下马岭组页岩和灰质页岩的Rb仅有0.38～0.6％,处于低成熟阶段,是系统研究中上元古界地层的生烃模式及有机质热演化特征的较理想模拟实验样品。本次模拟结果表明:模拟温度在27.5℃以前（R。<0.80％）为低成熟阶段,275℃～350℃（R0为0.8～1.32％）为成熟阶段;其中325℃（R0为1.16％）为生油高峰,350℃（R0为1.32％）为轻质油高峰,350℃～410℃（R0为1.32～2.0％）为高成熟阶段,410℃以后（R0>2.0％）为过成熟阶段。随着温度升高,生成的烃类和干酪根碳同位素（δ13C）逐渐变重,验证了δ13C存在温阶效用。在过成熟阶段,可溶有机质亦发生了芳核的缩聚反应,使芳烃含量减少,大分子的沥青质含量增多。可溶有机质在高成熟-过成熟阶段有“逆转”现象,正构烷烃碳数分布出现了双主峰,高碳数部位出现了奇偶优势等特征。当Rb>0.81％以后,同一温度点的Rb％>R。％。无水与加水模拟实验对比表明,加水实验的液态烃产率高,液态烃中重组分相对含量多,说明无水实验中热裂解反应强烈,而加水实验更接近地层热演化条件。

长江中下游地区九瑞矿集区邓家山花岗闪长斑岩的地球化学与成因研究

邓家山是长江中下游成矿带九瑞矿集区西北部的一处矽卡岩型Cu-Au-Mo矿床。矿区与成矿关系密切的岩体为花岗闪长斑岩。本文通过锆石SHRIMP U-Pb定年确定,该岩体侵位于早白垩世早期(138.2±1.8Ma)。常微量元素分析结果表明,邓家山花岗闪长斑岩具有埃达克质岩的地球化学特征,表现为高Sr(>650×10^(-6))、Ba(>700×10^(-6)),低Y(<12×10^(-6)),Yb(<1×10^(-6)),Nb(<10×10^(-6)),Ta(<0.7×10^(-6)),富集轻稀土而强烈亏损重稀土(LREE/HREE=12.2～13.5)。邓家山花岗闪长斑岩的^(87)Sr/^(86)Sr_i为0.7068～0.7071,ε_(Nd)(t)为-2.7～-2.3,Nd同位素两阶段模式年龄T_(2DM)为1.13Ga～1.15Ga。锆石的Hf同位素分析结果表明,^(176)Hf/^(177)Hf值为0.282475～0.282539,计算的ε_(Hf)(t))值为-5.2～-7.5,Hf同位素两阶段模式年龄T_(2DM)为1.52Ga～1.67Ga。全岩ε_(Nd)(t)与锆石ε_(Hf)(t))之间出现了较为明显的Nd-Hf同位素解耦。根据以上特征,我们认为邓家山花岗闪长斑岩是壳幔相互作用的产物,即增厚下地壳拆沉并部分熔融,岩浆在上升过程中又与地幔橄榄岩发生大规模混染。

墨西哥湾东北部海区常压与超压沉积盆地孔隙水的地球化学特征对比研究

Brazos-Trinity IV盆地和Ursa盆地均位于墨西哥湾东北部海域,两者相隔300km,经历了截然不同的更新世沉积历史。Brazos-Trinity IV盆地属于更新世晚期浊流沉积体系,沉积速率低,几乎不产生超压,而Ursa盆地受密西西比河流域的影响,具有极高的沉积速率,是一个典型的超高压沉积盆地。国际大洋综合钻探计划IODP308航次分别在两个盆地取得了钻孔样品,分析获得了沉积物孔隙水的各项地球化学数据。文章以这些分析结果为基础,讨论超压Ursa盆地U1322钻孔和常压Brazos-Trinity IV盆地U1319钻孔沉积物孔隙水中阴阳离子随深度的变化情况,并对孔隙水中保守性组分进行了相关性分析。对比研究发现U1322钻孔的碱度,Cl-,PO34-和pH值明显低于U1319钻孔;碱度与PO43-,Ca2+,B3+之间以及K+与Li+在U1319钻孔呈现很好的相关性,而在U1322钻孔则无明显的相关关系;U1322钻孔孔隙水Cl-随深度逐渐降低,孔隙水被淡化。超压Ursa盆地沉积物孔隙水阴离子异常的主要原因可能是因为盆地底层的Blue Unit砂体将高和低超压区连接,流体在超压作用下由高压区流向低压区,阴离子含量较低的流体与沉积物孔隙水混合,造成U1322钻孔中阴离子浓度的异常,这可能也是U1322钻孔孔隙水保守性组分之间相关性较差的主要原因。

金矿成矿流体特点及深-浅部流体相互作用成矿机制

以中国一些典型金矿研究资料为基础 ,结合前人关于深部流体研究成果 ,分析对比了金矿成矿流体和深部流体的特点 ,总结了深部流体参与金矿成矿作用的主要表现 ,然后计算了深部富气流体的能量传递效应和富水流体在不同深度上的密度变化规律。认为深部富气流体主要是向浅部输送大量热能和部分有利于成矿的物质 ,而浅部富水流体下渗提供足够的水体 ,二者在中地壳的“低速层”附近交汇 ,发生相互作用并作用于围岩 ,在有利条件下演化形成成矿流体 ,最终上升到地壳浅部沉淀成矿。

河南东沟钼矿花岗斑岩成因:岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Sr-Nd-Hf同位素制约

本研究对东沟超大型钼矿床的成矿母岩-东沟花岗斑岩开展了系统的年代学、岩石地球化学及Sr-Nd-Hf同位素分析工作。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,东沟花岗斑岩成岩年龄为114～117Ma,与已有的成矿年龄(116±2Ma,Re-Os法)一致,证实了东沟钼矿为一斑岩型矿床。详细的岩石地球化学分析显示东沟花岗斑岩岩体与区域上太山庙大型花岗岩基为同源演化关系,它们均为弱过铝质,具有富Si、富K、富Rb、Th、U等大离子亲石元素、富Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,贫Fe、Mg、Ca,贫Sr、Ba,Ga/Al比值较高等地球化学特征,属铝质A型花岗岩,形成于伸展构造体制,东沟岩体是母岩浆经历了强烈结晶分异高度演化的产物;东沟岩体Nd同位素组成为0.51166～0.51182,ε_(Nd)(t))值在-17.3～-14.3之间,锆石的ε_(Hf)(t)值变化较大,由-3.4至-18.7,另有一颗年龄为1715Ma的捕获锆石的ε_(Hf)(t)值为-2.4,Nd、Hf模式年龄分别为1.5～1.8Ga与1.3～1.7Ga。我们认为东沟岩体的岩浆源区以古老地壳物质为主,但也有少量幔源组分参入,并且幔源物质的加入及很高的岩浆演化程度可能对东沟钼矿的成岩成矿过程具有重要作用。

华北大陆边缘造山过程与成矿研究的重要进展和问题

本文简要总结了国家973计划项目"华北大陆边缘造山过程与成矿"前4年取得的重要进展,包括提出了镁铁质岩石容矿的热液铜镍-贵金属矿床、浅成作用的概念,将热液成矿系统分为岩浆热液、变质热液和浅成热液三大系列;基于一批造山型银、铅锌、铜、钼等矿床的发现或识别,将造山金矿的概念和成矿分带模式拓展为造山型矿床;确定华北克拉通南缘和北缘均发生了印支期成矿事件,尤其是浆控高温热液型钼矿床;发现大陆内部浆控高温热液成矿系统以富CO_2、富钾、富氟为特征,不同于岛弧区同类矿床;挤压造山带的卡林型-类卡林型金矿成矿系统也以含CO_2-H_2O包裹体而区别于弧后盆岭省的同类成矿系统;发现中央造山带和中亚造山带在成矿类型、优势矿种等方面差异显著,缘于它们分别经历了弱增生-强碰撞和强增生-弱碰撞的造山作用;确定华北陆块及其陆缘造山带东部在燕山期大规模成矿,自西向东成矿年龄梯级变新,优势成矿类型和矿种不同,缘于太平洋板块作用叠合于造山带自身的演化;发现碰撞前的热液成矿系统均或多或少地遭受改造,甚至活化、再就位成另类矿床;在秦岭造山带新发现了1.9Ga和1.75Ga浆控热液钼矿床以及430Ma的造山型银金钼矿床,在兴蒙造山带新发现了泥盆纪造山型铜金矿床,据此预测了前中生代矿床的找矿潜力;提出矿床是地球动力学研究的探针,厘定秦岭-大别-苏鲁造山带在120Ma之后的隆升剥蚀幅度总体小于10km,平均每年0.04mm,快速隆升剥蚀只能发生在130Ma之前;初步厘定古亚洲洋沿索伦-延吉缝合带自西向东闭合于260～250Ma,古特提斯洋北支最终闭合于220Ma;揭示华北克拉通对于Kenor、Columbia、Rodinia、Gondwana和Pangea超大陆事件均有响应,发现了拉马甘迪(Lomagundi)事件的碳同位素正向漂移现象,确定孔兹岩系主要形成于2.3Ga以后。提出急需加强研究的重要科学问题是大陆碰撞造山事件的起止时限和标志,前中生代成矿系统的识别和预测,燕山期大规模成矿的区域规律性和差异性,构造域叠合-转化过程的细节和机理。

安徽女山新生代玄武岩中橄榄岩包体矿物的含水性研究

本文对15个来自安徽女山新生代玄武岩的橄榄岩包体矿物(橄榄石、单斜辉石和斜方辉石)进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR)分析。结果显示,所有被测的橄榄石颗粒都没有明显的OH吸收峰,这表明橄榄石要么不含结构水,要么结构水含量＜2ppm(H_2O wt．下同);所有的单斜辉石和斜方辉石颗粒都含有以OH形式存在的结构水。辉石矿物颗粒内部的结构水含量要么是均一的,要么表现出中心高边缘低的不均一分布。这种不均一分布的特征应该来自于包体上升过程中由于压力降低而引起的H扩散。如果用每个样品多个测定颗粒的中心部位的平均值来代表该样品的话,15个样品的单斜辉石水含量为6～356ppm,斜方辉石水含量6～139ppm。单斜辉石与斜方辉石之间水含量的比值为-2．5,和文献中报道的分配系数吻合,表明女山单斜辉石和斜方辉石之间达到了H平衡。女山的橄榄岩分成低温(＜950℃)和高温(＞1050℃)两组,所有的含角闪石的样品都在低温组。高温组的斜方辉石和单斜辉石表现出H_2O含量和Al含量的正相关、和Mg含量的负相关,表明Al^(3+)+H^+(?)Si^(4+)和Al^(3+)+H^+(?)2Mg^(2+)是辉石中H的主要结合机制,同时也表明这些样品有效地保存了其在源区的原始结构水含量。而低温组的辉石偏离了相关趋势,结合该组部分样品含有角闪石的特征,我们提出一个流体(本文中采用广义的概念,即包括熔体和流体)上升交代的模式来解释女山橄榄岩的特征:流体从下向上运移,与高温组(下部)橄榄岩先发生反应,由于水含量较低,既没有影响橄榄岩矿物的原始水含量,也没有能形成角闪石,在上升的过程中由于发生名义上无水矿物(橄榄石,辉石等巨晶)的结晶分离,流体中的水含量不断增加,积累到一定程度,即与低温组(上部)橄榄岩反应时,不仅影响了橄榄岩矿物的原始水含量。也在部分样品中形成了角闪石。

江苏东海水晶矿床成因初探:流体包裹体和硅氧同位素证据

东海水晶矿床位于苏鲁超高压变质带中,它的成因机制及其与超高压变质作用的关系一直是大家关注的问题。本文运用流体包裹体、硅氧同位素地球化学以及微量元素地球化学,对东海水晶矿床的成因进行了初步研究。结果显示,舍晶石英脉中流体包裹体主要有单液相、气液两相以及H2O-CO2流体包裹体,其中以气液两相流体包裹体为主,大小在5-50μm,但在含金红石发晶的水晶中气液两相流体包裹体最大可达300μm。其形成温度可以分为3个区间,即100℃-120℃, 160℃-220℃和240℃-260℃;而其盐度也集中于0-2wt％NaCl,4-12wt％NaCl和14-16wt％NaCl三个区间,反映了多期流体的叠加作用。激光拉曼和流体包裹体群成分分析可知,流体包裹体中除了H2O和CO2外,还有N2、CH4、H2S和C2H6等,并且在不同的爆裂温度情况下,流体包裹体所释放的成分有所差别。东海水晶矿床中不含金红石发晶的石英的δ18O变化范围在-5．6～+4．6‰,δ34Si变化范围在-0．2-+0．2‰之间;而含金红石发晶的石英的δ18O变化范围在10．5-14．9‰,δ34 Si变化范围在-0．2-+0．1‰之间。相对来说,与水晶热液作用有关的鳞片状黑云母比斜绿泥石更加富集Nb、Cr、Fe、V、W、Ti和Zr等。本文认为东海水晶矿床的形成在富含石英的榴辉岩在大陆板块俯冲折返过程中及其以后,由不同时期、不同性质、不同成分流体叠加作用下的结果,而含金红石发晶的形成则是叠加富Nb、Fe流体的结果。

微生物对硅酸盐矿物风化作用研究进展

微生物对硅酸盐矿物风化的影响研究取得了一系列重要进展。在贫营养环境中,微生物风化硅酸盐矿物获取营养物质,加速了硅酸盐矿物的风化;由于微生物的作用,矿物的风化会不遵循正常的矿物化学风化序列,表现出稳定矿物比不稳定矿物更易风化的特征。微生物风化硅酸盐矿物时会在硅酸盐矿物表面留下痕迹,即富集或转移相应的元素和矿物,而且还能改变硅酸盐矿物的化学组成和结构。微生物的上述行为受营养基质含量、有机酸、生物膜、胞外聚合物以及氧化还原作用的影响。

连续流同位素质谱测定水中溶解无机碳含量和碳同位素组成的方法研究

用连续流同位素质谱对水样中溶解无机碳含量和碳同位素组成的测量方法进行了研究,使用德国Finnigan公司DeltaPlusXP同位素质谱仪和GasBenchⅡ在线制样装置对实验室制备的四个实验室标准进行了反应流程、平衡时间、信号强度、数据精度、标准稳定性等检测,结果显示平衡时间大于4h检测信号达到稳定,同时发现44CO2信号强度和水样中溶解无机碳(DIC)浓度具有很好的相关性,因此可以利用信号强度来计算原样品中的DIC浓度。在四个实验室标准中,由NaHCO3配置的标准具有非常好的稳定性和精度,可以作为测试的工作标准。本方法测量水样中溶解无机碳的δ13C分析精度为0.1‰。本方法可以广泛应用于自然界各种水体中溶解无机碳(DIC)含量及其稳定碳同位素组成的分析。

河台金矿中稀土元素在韧性剪切过程中迁移行为的研究

通过对两类糜棱岩及其原岩的稀土元素含量的分析研究,结果表明,稀土元素在韧性剪切过程中发生有规律的成分变异。在云母石英片岩及混合岩形成糜棱岩、超糜棱岩过程中,即随着变形强度的增强,单个稀土元素、轻稀土、重稀土和稀土总量均出现有规律的增加或减少,而稀土元素配分模式不变。通过对构造岩变形前后的等比分析,认为两类不同的糜棱岩类中稀土元素的成分变异极小,但存在少量稀土元素的迁入和迁出,变化的原因是在岩石变形过程中发生了体积的改变和大量的流体作用影响,并导致轻稀土相对富集、重稀土相对亏损的分异作用。