Abstract:

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羊场磷矿床位于镇雄县城北西部,地处碗厂镇庆坝村-盐源镇(羊场)蓼叶坝村一带。矿床具有资源储量大、矿石品质优、资源分布集中的特点,为目前亚洲最大规模隐伏单体富磷矿床,位居全球第5位。矿床成因类型为赋存于下寒武统梅树村组(∈₁ms)的浅海相沉积型磷块岩矿床,矿体呈层状隐伏于羊场背斜,总体上矿体由东往西,矿化有变富趋势。目前,羊场磷矿取得了深部找矿重大突破,揭露3层磷矿体,在祝家厂、冯家沟和庆坝村3个普查区累计探获磷矿石推断资源量Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ品级矿石量27.00×10⁸ t,平均厚度36.77 m,P₂O₅平均品位22.94%,磷矿潜在资源132.0×10⁸ t,有效提升了我国磷矿资源接续能力,实现我国紧缺战略性矿产深部找矿突破,潜在经济价值和社会效益巨大。通过项目成果系统总结早寒武世梅树村期磷矿床的形成机理及富集规律,建立了一套有效的深部磷矿找矿技术体系,有助于进一步完善和丰富早寒武世磷矿的成矿理论,对滇东北地区隐伏磷矿床的勘探和开发具有重要的指导意义。羊场超大型磷矿的发现,实现深部隐伏磷矿找矿技术重大突破,大幅扩大云南省磷矿保有资源量,为加强重要能源矿产资源增储上产、做实做大云南省资源经济、打造千亿级全国重要磷化工产业基地奠定了坚实的资源基础,为维护能源资源安全和粮食安全"国之大者"提供了坚强的资源保障。

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近年来云南省昭通市镇雄县发现了超大型隐伏磷矿(羊场磷矿),目前针对该磷矿的研究主要集中在矿床学方面,相关的沉积地球化学及古环境研究较少,而且国内外对寒武纪早期纽芬兰世无机碳同位素(δ¹³C_carb)、有机碳同位素(δ¹³C_org)及其二者间关系的研究也鲜有报道。本文选取羊场磷矿3个钻孔(ZK001、ZK0701、ZK1512)开展高分辨率δ¹³C_carb和δ¹³C_org研究,取得以下主要认识: 从灯影组顶部至朱家箐组底部,δ¹³C_carb和δ¹³C_org出现明显负漂移,这与前人在华南及世界多地报道的Basal Cambrian Carbon Isotope Excursion(BACE)负漂移事件一致,可能是由有机碳库氧化造成的; 3个钻孔中均未能发现Zhujiaqing Carbon Isotope Excursion(ZHUCE)正漂移事件,这可能是因为磷矿矿体产出层位存在短暂的沉积间断。尽管如此,通过3个钻孔的无机碳同位素与前人报道的华南地区无机碳同位素综合曲线对比,认为该磷矿产出时代属于寒武纪纽芬兰世幸运期; 对钻孔ZK001和ZK0701的无机碳、有机碳同位素对比研究,发现二者差值(△C_carb-org=δ¹³C_carb-δ¹³C_org)的平均值在灯影组中分别为28.8‰和22.2‰,在朱家箐组下部分别上升到31.7‰ 和31.7‰(解耦),朱家箐组中部开始往上分别减小至29.6‰ 和29.8‰;朱家箐组中出现δ¹³C_carb与δ¹³C_org解耦现象,可能是初级生产力或碳埋藏的增加所导致。本研究初步揭示了羊场磷矿的产出时代和古环境演变过程,同时也为区域地层对比提供了佐证。

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羊场超大型磷矿床是新近勘查发现的大埋深全隐伏浅海相碳酸盐岩型层状磷块岩矿床,赋矿地层为下寒武统梅树村组(∈₁ms),目前对其沉积环境和富集成矿机制认识薄弱。本文在代表性钻孔岩芯系统观测的基础上,利用沉积(微)相分析、矿物学及矿物化学示踪等手段,重点解析梅树村组各岩性段的岩石矿物(组合)特征、沉积(微)相类型及其时空分布规律,查明沉积环境演化,探究磷质来源、迁移及富集机制,建立其成矿模式。对比分析表明,赋矿地层垂向上表现出海侵-海退序列的近岸潮坪相沉积环境,识别出潮上坪、潮间坪和潮下坪3个亚相6种微相,潮上坪分为潮上滩、潮上灰坪,潮间坪分为潮间灰坪、潮间滩、风暴流,潮下坪发育低能潮下坪;潮间坪中的高能潮间滩是最有利的磷块岩形成环境,长期保持的浅水环境下多期次潮汐、波浪反复作用,利于富磷粒屑的簸选富集与再造,从而形成矿区北西侧矿层富厚、南东侧渐趋薄贫的磷块岩矿床。由此,羊场磷矿床的成矿作用可分为3个阶段:初始堆积沉淀成矿阶段(上升洋流携带的磷质来源)、生物化学凝聚沉淀与加积异化成矿阶段(微生物分解、转化及复合作用驱动的迁移与富集成矿)、簸选富集与再富集成矿阶段(多期次波浪、潮汐作用驱动的沉淀再次富集成矿)。这为矿区及外围地区找矿勘查提供了重要依据。

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寒武纪生命大爆发与海水氧化还原条件息息相关,上扬子地区下寒武统磷块岩较完整记录了早寒武世古海洋环境信息。扬子西缘羊场磷矿床是赋存于下寒武统梅树村组的超大型磷矿床,可重建该时期古海洋环境。本文采用ICP-MS等手段,分析羊场磷矿床磷块岩及其围岩的元素地球化学组成特征,探讨其形成时的环境条件。结果表明,羊场磷矿床磷块岩CIA值为46.40～65.60,平均57.43,显示其风化程度较低,稀土元素总量ΣREE相对较低(140.0×l0^-6～237.4×l0^-6),但较富集Y(87.0×l0^-6～183.2×l0^-6);北美页岩标准化的稀土元素配分模式曲线相对平缓,LREE/HREE值为4.22～7.50,显示出轻重稀土元素分异不明显,具有明显的Ce负异常(δCe=0.22～0.42),Eu异常不明显(δEu=0.90～1.21),U/Th值为2.55～27.68,反映了磷块岩成矿过程中受到热水活动的影响;结合δCe、V/Cr、Y/Ho、Sr/Cu等元素分析认为,由底部震旦纪灯影组,到含磷层寒武纪梅树村组,直至上覆牛蹄塘组,古海洋氧化还原环境由底部的相对还原环境,向上变为氧化环境,直至顶部变为相对还原环境。古气候环境表现为寒冷干燥-温暖湿润交替出现的变化规律,古海水盐度表现为由咸水→半咸水→咸水→淡水的演化过程。综合分析后认为,羊场磷矿床磷块岩形成于相对氧化的咸水和较为干旱的古气候环境,并有热水活动参与成矿。

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海相沉积磷块岩中常伴生较高含量的稀土元素,其中的重稀土元素含量占稀土总量的30%以上,有望成为未来重稀土元素的重要来源。我国磷块岩资源丰富,主要产于扬子克拉通西南缘的云南、贵州、四川等地。贵州织金磷矿床稀土元素含量高、规模大,其中的稀土资源达大型矿床规模,具有重要的资源意义,但对磷块岩的矿物组成及造成胶磷矿中复杂化学组成的原因仍缺乏系统的研究。本文在对贵州织金磷-稀土矿床磷块岩样品详细的岩矿相观察基础上,通过SEM/EDS、XRD、FIB-TEM、LA-ICP-MS分析,查明了磷块岩的矿物组成和胶磷矿的内部结构及其中多种杂质元素的成因。研究结果表明,颗粒结构是磷块岩最主要的结构类型,由磷质颗粒和碳酸盐胶结物组成。磷质颗粒的矿物组成复杂,主要为氟磷灰石和白云石,另含有少量石英、白云母、黄铁矿(有些氧化后成为褐铁矿)、固体沥青、重晶石,胶结物的矿物组成主要为白云石,并含少量石英、黄铁矿、重晶石和微量的锆石、金红石、铀钙石(可能为其他铀矿物氧化而成)。FIB-TEM结果表明,磷质颗粒外层的隐晶质部分(胶磷矿)由纳米级矿物集合体组成,主要为氟磷灰石,并含少量白云石、黄铁矿和有机质,其矿物组成与磷质颗粒的矿物组成相似。胶磷矿中纳米级氟磷灰石、白云石、黄铁矿和有机质的发现为解释胶磷矿中杂质元素的来源提供了依据。固体沥青和铀钙石的发现及有机质中的高的稀土元素含量也为解释磷块岩中U和稀土元素的赋存状态提供了新的证据。

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磷矿是重要的战略矿产资源,其保障程度事关国家资源能源和粮食安全,云南省磷矿资源在全国占有重要地位,具有分布集中、矿床类型简单、大中型矿床多、矿石质量好、易开采等特点。随着近年镇雄羊场磷矿取得找矿重大突破,云南省磷矿成为矿床研究热点之一。本文系统梳理了云南省磷矿矿床类型、资源储量等,选取不同类型的典型矿床进行了详细解剖,从时空分布特征、含矿岩系特征等方面系统总结了成矿规律,在羊场磷矿床研究基础上完善了云南省沉积型磷矿成矿模式,结合潜力评价工作成果,圈定了8处重点找矿远景区,为云南省磷矿今后的找矿工作提供了方向。

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什邡式磷矿床是我国重要的磷矿类型,其以矿床规模大、矿石磷品位高和富含稀土元素为特征。然而,对该类型矿床中稀土元素的富集规律及资源潜力尚缺乏详细的研究。本文以四川绵竹典型的什邡式磷矿床——清平磷矿为研究对象,在野外地质调研基础上,对矿区含磷层(磷块岩层、深灰色和褐红色富硫-磷-铝-锶层)和顶、底板岩石(白云岩)开展系统的显微岩相学、扫描电镜/能谱分析和全岩地球化学分析,探索矿床中稀土元素的分布和富集特征,并在此基础上揭示四川什邡式磷矿床中伴生的稀土资源潜力。结果显示,清平磷矿顶、底板白云岩稀土元素(La～Lu+Y)含量低(平均13.6×10^-6),磷块岩稀土元素含量中等(平均280.0×10^-6),而富硫-磷-铝-锶层稀土元素高度富集(平均2 053.9×10^-6),尤其是褐红色富硫-磷-铝-锶层(高达3 257.2×10^-6)。结合前人已有的分析数据,四川什邡式磷矿床中的富硫-磷-铝-锶层的稀土元素含量平均为2 259.4×10^-6,最高达3 286.8 ×10^-6,其中的中、重稀土元素(Sm～Lu+Y)平均为1 276.9×10^-6,最高达2 213.0×10^-6,在稀土元素总量中的占比高,达55.1%,远高于华南离子吸附型稀土矿、织金磷矿中伴生的稀土元素以及富稀土元素的深海沉积物。初步估算,四川什邡式磷矿床伴生的总稀土元素潜在资源量达25.2万吨,其中的中、重稀土元素含量达15.6万吨,仅富硫-磷-铝-锶层中伴生的中、重稀土元素就高达9.6万吨。因此,四川什邡式磷矿床具有重要的经济和社会价值,对其中的中、重稀土元素的开发利用将有望缓解我国中、重稀土元素资源短缺的现状。

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云南省镇雄县羊场磷矿是近年来评价的早寒武世超大型沉积磷块岩矿床,具有资源储量大、矿石品质优、资源分布集中的特点,为目前亚洲最大规模隐伏单体富磷矿床。本文主要采用矿物参数自动定量分析系统(AMICS)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和偏光显微镜等分析手段,对该矿床磷块岩矿石的化学成分、矿物组成、嵌布特征、嵌布粒度和连生关系、解离度等进行了系统工艺矿物学研究,并初步探讨了磨矿细度和选矿方法。研究表明,矿石属高品位硅-钙质碳酸盐型磷块岩矿石,P₂O₅含量29.34%,有用矿物为氟磷灰石,常呈隐晶-微晶集合体形式产出(俗称胶磷矿);脉石矿物主要为石英、方解石、白云石及少量黄铁矿等,矿石具低镁低硅特征,可采用正-反浮选法选矿;矿石嵌布粒度细,连生关系复杂,不易解离,选矿时需细磨以增加单体解离度,但需注意过磨产生机械夹带和泥化等问题对浮选指标的影响;矿石已达到磷精矿指标,可直接加工利用,若需选矿,建议重点研究磨矿工艺,探索联合选矿方法,以期达到理想的选别效果。

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磷块岩矿床是以细晶磷灰石为主要矿石矿物的一种海相沉积磷矿床,形成于古元古代后6个历史时期的上升流地区,与生物活动重要节点、大陆风化加剧时期密切相关。磷块岩矿床的形成受海平面升降、微生物活动与沉积物孔隙水中的物理化学条件等因素控制,而形成高品质磷块岩矿床的关键是极低的沉积速率与周期性的海底风暴。部分磷块岩中超常富集中重稀土元素,是潜在的稀土资源来源。磷块岩中稀土元素的主要赋存矿物为细晶磷灰石,其中的稀土元素主要来源于沉积时期的海水和早期成岩时期的沉积物孔隙水,并以吸附或晶格替代的方式储存于细晶磷灰石中。稀土元素可以通过形成稀土-碳酸盐络合物等方式吸附于海洋微粒表面,当氧化还原条件变化时,海洋微粒分解并将稀土元素释放至沉积物孔隙水中。本文通过文献综述发现不同海洋微粒对于稀土元素的吸附具有选择性,从而导致不同的孔隙水具有不同的稀土元素配分模式,进而影响磷块岩矿床中细晶磷灰石的稀土元素配分模式。细晶磷灰石对于稀土元素的富集不具有选择性,故受海水影响较大时呈现重稀土元素富集特征,而受孔隙水影响较大时则呈现中稀土元素凸起特征。由于超常富集稀土元素的磷块岩矿床常呈现中稀土元素凸起的稀土元素配分模式,这与海底热液输入的铁锰氧化物的稀土元素配分特征以及早期成岩过程中孔隙水的稀土元素配分特征相符,这或许指示着海底热液活动输入的铁锰氧化物及早期成岩过程对于磷块岩矿床稀土元素富集过程的影响。本文从磷块岩矿床的特征、时空分布及成矿的控制要素等方面对于磷块岩矿床的成矿过程进行了综述,从磷块岩矿床的稀土元素含量及稀土元素异常分析磷块岩成矿过程中稀土元素的富集行为和分异行为,并讨论了超常富集稀土元素的磷块岩中稀土元素可能存在的富集机理。研究磷块岩成矿过程及其稀土元素富集机理,可以为超常富集稀土元素的磷块岩矿床的勘查开发提供理论依据,对于保障稀土资源供应具有重要意义。

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内蒙古西乌旗阿如罕敖包花岗闪长岩体出露于贺根山缝合带中东段南侧。阿如罕敖包花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为332±3~327±1 Ma,显示其形成于早石炭世;岩石具有高硅(SiO₂含量为65.20%~68.27%)、富钠(Na₂O/K₂O值为2.56~4.35)、高铝(Al₂O₃含量为15.61%~17.35%,A/CNK值为1.02~1.17)、低镁(MgO含量为1.16%~ 1.61%,Mg^# 值为29.54~41.75)等特征;稀土元素总量较低(ΣREE＝44.73×10^-6~88.11×10^-6)、轻重稀土元素分馏明显、铕无明显异常(δEu=0.79~1.07);高Sr(Sr含量为472×10^-6~552×10^-6)、低Yb(Yb含量为0.86×10^-6~1.13×10^-6)、低Y(Y含量为7.29×10^-6 ~11.42×10^-6)、高Sr/Y值(Sr/Y=43.45~75.68)。岩石地球化学特征显示阿如罕敖包花岗闪长岩具有典型高Si岛弧型埃达克岩(O型)的特征,形成于活动大陆边缘弧环境,其源岩可能是俯冲洋壳+大洋沉积物的部分熔融与上覆地幔橄榄岩发生反应的产物,在形成过程中发生了结晶分异和壳源物质的混染。本次发现可能佐证了古亚洲洋贺根山洋盆中东段在早石炭世尚未闭合。结合区域研究成果,本文初步认为古亚洲洋贺根山洋盆在早石炭世可能存在双向俯冲消减,这与前人认为古亚洲洋贺根山洋盆向北单向俯冲消减的观点不同。

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元古宙是地球演化的关键时期,对该时期岩石记录的研究为理解前寒武纪地球演化提供了重要依据。对岩石成因的正确解读是岩石大地构造研究的基础,也是基于岩石记录揭示地球环境变化的前提。华北克拉通长城系底部普遍发育一套富硅的层状岩石,被认为是一套由裂谷沉积形成的海相石英砂岩和硅质岩浅变质而成。本文以北京昌平虎峪沟出露的长城系底部常州沟组富硅层状岩石为研究对象,通过详细的野外地质观察,典型样品的岩矿相、SEM/EDS(扫描电镜/X射线能谱)分析、CL(显微阴极发光)成像分析、石英原位LA-ICP-MS(电感耦合等离子质谱)分析以及石英中熔体包裹体的岩相学、显微测温、马弗炉加温-淬火实验和包裹体成分的SEM/EDS、EPMA(电子探针)、LRM(显微激光拉曼光谱)分析等,提出了长城系底部富硅层状岩石的火山成因新认识。研究结果表明,长城系底部富硅层状岩石包括碎屑结构(前人定义的石英砂岩)和镶嵌结构(前人定义的石英岩)两类,其矿物组成主要为石英和钾长石,另外还含有少量锆石、金红石等。碎屑结构岩石中石英、钾长石碎屑可见棱角-次棱角状,且钾长石未见黏土化的边缘。两类岩石中石英的CL多显示蓝紫色的发光特征。另外,据石英钛饱和温度计估算的形成温度集中在550~650℃之间,也显示了高温石英的特征。两类岩石中的石英和钾长石中均发育有富铁钛的两相熔体包裹体。熔体包裹体显微测温结果表明,熔体包裹体在加温过程中至1 000℃后,不混溶两相的成分持续变化,并在1 050℃发生颜色深浅的反转,在约1 350℃左右临界均一。马弗炉加温淬火实验也证实,在加温至1 350℃淬火后的样品中的两相熔体包裹体发生了均一。SEM/EDS和EPMA结果表明,熔体包裹体的主要成分为铁、钛的氧化物,暗色部分相对富铁,而浅色部分相对富钛,熔体包裹体两相的Fe/Ti值变化较大。LRM分析结果表明,熔体包裹体的两相均为非晶质。综合岩石的结构特征、石英的CL发光特征、石英的形成温度估算和石英中熔体包裹体的显微测温结果等,笔者认为,长城系底部的富硅层状岩石应为富硅的火山岩和火山碎屑岩,表明古元古代华北克拉通曾存在与哥伦比亚超大陆裂解有关的大规模富硅火山活动。这一发现为华北克拉通元古宙地质演化提供了新证据。石英中富铁钛熔体包裹体的发现也为解释前寒武纪岩浆成因铁矿床、铁钛矿床的形成,特别是岩浆过程中铁、钛的富集机理提供了新的思路。

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拉萨地块中新生代构造岩浆活动一直以来都是青藏高原基础地质的研究热点之一。在该地块西部发育有较多的新生代尤其是中新世岩浆岩。本文以拉萨地块西部昂龙岗日地区新发现的中新世花岗岩为研究对象,对其岩石类型、岩石成因与构造背景进行了探讨。昂龙岗日地区中新世花岗岩由细粒白云母二长花岗岩和中细粒二长花岗岩组成,内部发育少量的暗色包体。细粒白云母二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为9.95±0.14 Ma,中细粒二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为10.68±0.2 Ma,均为中新世。二者都具有高硅(SiO₂=72.35%～74.74%)、富钾(K₂O/Na₂O=1.15～1.45,均大于1)、高铝(Al₂O₃=14.35%～14.83%)和弱过铝质-过铝质(A/CNK=1.08～1.14)的特征,CIPW刚玉分子数均大于1%。其轻重稀土元素分异十分明显,具中等负Eu异常,富集Rb、Th、K等大离子亲石元素,亏损Nb高场强元素,相对富集Hf、Zr等高场强元素,Sr、Ba、P、Ti等则表现出明显的负异常,为高钾钙碱性系列的过铝质S型花岗岩。两者具有相对低Sr、高Sr/Y、La/Yb值,极低的Y、Yb含量。研究区花岗岩起源于加厚下地壳环境下,并发生了一定程度的岩浆混合作用。综合区域研究成果,昂龙岗日地区中新世花岗岩的形成,可能与印度板块北向俯冲至北拉萨地块下发生板片撕裂后,高热软流圈物质透过板片断离窗上涌诱发下地壳发生部分熔融有关。

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近年来,我国北方砂岩型铀矿勘查在中新生代红杂色沉积建造中不断取得找矿突破,但关于红层中的铀成矿作用机制存在较大争议,成为当前研究的热点。库车坳陷新近纪红层中发育大量铀矿化露头信息,开展相关研究有助于分析红杂色层中铀富集机理。通过系统的沉积学、岩石学及矿物学研究对吉迪克组红杂色层铀矿化点进行解剖,发现了较为特殊的铀矿化类型: 矿化层产于干旱背景下湖相沉积环境,呈薄层透镜状产于大套红色泥岩中,矿化岩性为灰绿色泥灰岩并发育大量红化硅质团块,矿化具有层控特征并与硅质团块密切相关,硅质团块具有红化微晶石英、萤石、铀石、方解石以及少量自然砷、黄铜矿和重晶石共生矿物组合,与华南花岗岩型硅质脉铀矿化极为相似,显示出深部热液成因特征; 综合判断该矿化层具有沉积和热液双重作用,是特殊的热水沉积型铀矿化。这类铀矿化的发现为深部热液携带铀进入沉积盆地发生铀成矿作用带来直接有力证据,丰富了陆相盆地沉积型铀成矿理论。

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以辽东宽甸钴矿勘查区南辽河群里尔峪组变基性岩为研究对象,通过全岩地球化学组成和锆石年代学研究,讨论了里尔峪组变基性岩形成的构造背景以及钴的来源。地球化学分析结果显示,钻孔中变基性岩为正斜长角闪岩,具有一致的稀土元素配分模式,弱Eu负异常,显示E-MORB的地球化学特征。详细的矿物化学分析和地质温压计算结果表明,含辉石斜长角闪岩(ZK2-1)记录了峰期高角闪岩相变质温压条件, p= 0.82~1.00 GPa和t=712~751℃;(含辉石)斜长角闪岩(ZK1-1和ZK3-1)记录了峰后退变质阶段的温压条件,分别为p=0.42~0.81 GPa和t=688~759℃、p= 0.59~0.85 GPa和t=703~739℃。锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明,变基性岩中变质锆石记录的年龄为1 857~1 850 Ma。综合宽甸地区变基性岩地球化学和年代学结果,推测其原岩为古元古代中期拉斑玄武岩,形成于伸展环境,并且在其形成过程中岩浆经历了显著的地壳物质混染,暗示古元古代中期打开的洋盆规模可能有限。通过与南、北辽河群变基性岩全岩地球化学特征对比研究,认为宽甸地区变基性岩不是钴矿化的主要成矿物质来源,有关钴矿化的物质来源仍需进一步研究。

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马达加斯加Maevatanana金矿床是一个产在绿岩带中的石英脉型金矿床,其成因备受争议。本文对其进行了元素地球化学分析和测年,探讨了金矿床的成矿时代和成矿过程。马达加斯加Maevatanana片麻岩金含量为1.11×10^-9～80.8×10^-9,平均值19.55×10^-9;片麻岩中黄铁矿为主要载金矿物,黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄为752±27 Ma。含金石英脉金品位26.44×10^-6～132.22×10^-6,黄铁矿为主要载金矿物,含金石英脉中黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄为535±26 Ma,代表了Maevatanana金矿床的成矿年龄。两期黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄与泛非造山事件两次碰撞的时间相对应。片麻岩金含量远远高于地壳平均品位,在黄铁矿中可见包裹金,黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄表明752±27 Ma花岗岩、辉长岩侵入,马达加斯加地体发生了广泛的绿片岩相到角闪岩相的变质作用,火山沉积岩中的金被活化、迁移、富集形成矿源层。含金石英脉的成矿年龄535±26 Ma和马达加斯加中北部寒武纪后碰撞A型花岗岩的年龄一致,野外证据和地球化学数据表明Maevatanana金矿床和寒武纪后碰撞A型花岗岩有密切的成因联系。在岩浆上升过程中,岩浆逐渐演化形成成矿流体,这些成矿流体进入容矿构造,富集成矿。

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绿泥石化是诸广南部长江岩体内书楼丘矿床中典型的成矿早期中低温热液蚀变类型。本文利用光学显微镜、电子探针和扫描电镜等手段对矿体外围水平蚀变带内绿泥石进行了综合研究,根据绿泥石的岩相学特征和成因等,将其划分为裂隙充填型绿泥石、黑云母蚀变型绿泥石、长石蚀变型绿泥石、白云母蚀变型绿泥石和球粒状绿泥石5种类型。这5种绿泥石结构类型相同,均为三八面体富铁型绿泥石,分别属于蠕绿泥石、铁镁绿泥石、鲕绿泥石3个种属。5种类型的绿泥石可能形成于成矿早期同一期流体作用之中,形成温度在219～282℃之间,成矿系统的log f_O2值为-47.74～-43.69。综合区域上前人研究成果,认为成矿早期流体是以幔源物质为主的壳幔混合流体,其形成与区域上基性岩脉的侵入作用有关,同时,成矿早期流体具有强还原性,为成矿系统提供了还原性化学障,致使主成矿期流体中携带的U⁶⁺被还原沉淀成矿。

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李家沟伟晶岩型锂辉石矿床是中国四川松潘-甘孜褶皱带中部可尔因矿田中的典型矿床之一。经过最新的勘探评估工作,李家沟矿床已被确定为超大型锂辉石矿床,备受国内外学者关注,且李家沟矿床矿石工艺特征随高程而变化,急需正确评价李家沟矿床矿石的工业价值。本文在详细的镜下以及手标本观察的基础上,通过X射线粉晶衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、激光剥蚀等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)、化学全元素分析、化学物相分析、矿物参数自动分析系统(MLA)等方法和技术,查清矿石组成,确定有益、有害元素种类与赋存状态,查明矿石工艺性质,为该区稀有金属资源的综合利用提供理论和技术支持。锂矿石平均品位0.94%,约84.7%的Li来自锂辉石,矿石中Rb₂O平均品位0.13%,达到了综合回收伴生元素工业品位要求。锂辉石粒度范围较宽,属于极不均匀矿石,需多段磨矿。根据矿石解离度特征,在进入最终浮选工艺前,建议将物料磨至-0.075 mm。

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对川西甲基卡地区二云母花岗岩及伟晶岩脉的岩石学特征、地球化学特征进行了分析，探讨了二云母花岗岩物质来源、构造背景及其与伟晶岩脉的成因联系。分析结果表明，甲基卡二云母花岗岩的SiO₂含量在73.93%~75.06%之间；全碱含量7.90%~8.36%，钾质含量较高，属高钾钙碱性系列岩石；Al₂O₃含量为14.24%~14.77%，A/CNK=1.14~1.24，具强过铝质S型花岗岩特征；ΣREE=31.18×10^-6~41.67×10^-6，LREE/HREE=4.15~6.41，δEu=0.46~0.70；CaO/Na₂O=0.07~0.12（<0.3），指示其物源可能是含砂屑物质极少的泥质岩；Al₂O₃/TiO₂=133.1~279.8，比值较高，表明甲基卡二云母花岗岩属高压低温型后碰撞强过铝质岩石。花岗伟晶岩脉SiO₂含量在72.59%~80.91%之间，全碱含量5.26%~10.60%，Al₂O₃含量11.79%~17.64%，σ=0.74~3.80，A/CNK=0.98~2.38，ΣREE=4.03×10^-6~8.29×10^-6，LREE/HREE=2.61~10.40，δEu=0.18~0.68，与岩体差异明显，主、微量元素含量变化也较大。甲基卡二云母花岗岩与伟晶岩脉有密切的成因联系。岩浆不混溶作用可能是形成甲基卡含矿伟晶岩脉的关键因素，花岗质岩浆在上升过程中通过不混溶作用分离出富含挥发分的伟晶岩熔体，在运移或侵位过程中可能交代围岩矿物而使稀有金属元素进一步富集。二云母花岗岩浆和伟晶岩熔体性质的不同导致稀土元素和Th、Sr、Ti、Y、Rb、N等微量元素在两者中含量有明显差异。伟晶岩熔体在运移或就位过程中所经的路径不同和周围环境的差异导致不同位置产出的伟晶岩的元素含量有较大的变化。与二云母花岗岩相比，花岗伟晶岩的形成演化具有一定的跳跃性。

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桂林"鸡血红碧玉"是一种石英质玉石,颜色以鲜艳的红色与黑色为主,质地坚硬且耐磨。目前对该矿石的野外产状、地质背景、岩石结构和颜色成因等相关研究报道较少。野外勘察表明,桂林"鸡血红碧玉"矿床位于扬子板块与华夏板块交界处,产于广西北部龙胜地区新元古界丹洲群三门街组经含铁氧化物浸染的汽水热液浅变质砂岩中,其形成过程受到了新元古代-三叠纪数次大地构造与岩浆活动的影响,成因复杂。本文利用偏光显微镜和X射线衍射分析等手段,对桂林"鸡血红碧玉"的成分进行了深入研究,结果表明桂林"鸡血红碧玉"主要矿物组合为石英和赤铁矿,部分样品中含有白云石。石英呈现他形等粒结构和自形变斑晶结构;自形石英颗粒中可见加大边,指示后期经历过变质交代作用。赤铁矿在样品中呈现3种形式产出: ① 呈单晶形式产于石英颗粒的粒间与晶内; ② 呈点尘状包裹于石英颗粒中; ③ 呈浸染状分布于石英颗粒间隙。赤铁矿中铁离子为红色致色原因。电子探针分析显示,浸染状和单晶赤铁矿中铁含量高达78.9%～85.6%;点尘状赤铁矿由于颗粒细小,难以精确分析其铁含量。结合石英和赤铁矿发育期次,认为"鸡血红碧玉"中不同形态的石英和赤铁矿的产出与区域地质演化背景相一致。

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东天山红云滩铁矿赋存于下石炭统雅满苏组火山碎屑岩地层中。矿体主要呈层状、似层状、透镜状。矿石矿物以大量磁铁矿为主,含少量的磁赤铁矿、镜铁矿、黄铁矿和极少量的黄铜矿等。脉石矿物主要有石榴石、透辉石、阳起石、绿帘石、绿泥石、黑云母、钠长石、石英等。矿石构造以块状构造和浸染状构造为主,局部为条带状构造、脉状构造;矿石结构包括半自形-他形粒状结构、交代结构。围岩蚀变对称分带明显,从矿(化)体到两侧围岩,蚀变呈现从深色到浅色的变化现象。根据矿物共生组合、矿石组构的观察,本次工作识别出矽卡岩期和热液期两个成矿期,进一步细分为4个成矿阶段:矽卡岩阶段、退化蚀变阶段(主成矿期)、热液早期阶段及石英-硫化物阶段。电子探针分析表明石榴石端员组分以钙铁榴石-钙铝榴石系列为主,辉石端员组分以透辉石-钙铁辉石为主,角闪石端员组分主要为阳起石和透闪石,这些特点表明矿区矽卡岩为热液交代钙矽卡岩。磁铁矿的主、微量元素特征表明其形成与矽卡岩密切相关。结合成矿地质特征,认为矽卡岩是由富铁岩浆热液流体沿断裂构造运移、交代下石炭统雅满苏组富钙火山碎屑岩地层而形成的,磁铁矿的形成与矽卡岩的退化变质作用有关。

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本文在IUGS变质岩系统分类分委员会2007年提出的矿物缩写方案的基础上，根据我国的实际应用情况，加以修改和补充，制定了一个系统的矿物缩写表. 该矿物缩写表由两部分组成，主表（表2）中的矿物缩写由IUGS变质岩系统分类分委员会编制，共243个矿物；副表（表3）由笔者编制，为新增加的29个矿物. 二表成为一个完整的矿物缩写表，共计272个矿物，建议予以推广并在使用中进一步完善，为最终的标准化和统一化打下初步基础

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本文提供了不同成分的8大类主岩(偏铝质(超)基性岩、过碱性(超)基性岩、偏铝质中性岩、过碱性中性岩、偏铝质酸性岩、过碱性酸性岩、过铝质酸性岩、超酸性岩)中28个矿物(橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、角闪石、黑云母、金云母、斜长石、钾长石、石英、磁铁矿、钛铁矿、石榴石、锆石、磷灰石、绿帘石、黄玉、榍石、堇青石、蓝方石、石榴石、霞石、白磷钙矿、镁铁钛矿、板钛矿、黄长石、钙钛矿、尖晶石、金红石)的69个化学元素(Li、Rb、Cs、K、Na、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Mg、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Be、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc、Cr、In、Ga、Al、B、Cd、Sb、Bi、U、Th、Zr、Hf、Si、Ti、Ge、Sn、Mo、Nb、Ta、W、V、P、F、Cl、S、N、O、C、As、Pu、Re、Os、He、Ne、Ar、Xe、Kr)和1个化学一价原子团OH的分配系数。综合分析对比表明,矿物、熔体的成分和结构是分配系数的最重要的控制因素。对前人未讨论过的矿物结构和熔体铝过饱和度这两个因素应引起重视。最后,本文分析了矿物-熔体间元素分配系数的研究现状、存在问题,指出了这一领域今后的研究方向。

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本文以表格的形式列举了经国际矿物学协会(IMA)新矿物与矿物命名委员会(CNMMN)批准、并于2003年度正式发表的新矿物共55种,其中硅酸盐31种,磷酸盐5种,砷酸盐2种,硫酸盐4种,硫化物3种,碳酸盐2种,钒酸盐2种,硼酸盐1种,硒化物1种,硫盐1种,氧化物1种,氢氧化物1种,复杂卤化物1种.文中表格依次列出了矿物的中外文名称及化学式、晶系及晶胞参数、主要粉晶数据、物理性质、光学性质、产状及共生(伴生)组合等.

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多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICPMS）与激光剥蚀系统（laser ablation）的联用，为通过单矿物微米尺度的信息示踪地质过程提供了有利工具。作为非传统稳定同位素之一，硼同位素的应用受到地学界日益广泛的关注。本文利用LA-MC-ICPMS的分析优势建立了原位高精度分析高硼矿物电气石和低硼矿物白云母硼同位素的方法，分别使用电气石标准样品和玻璃标准样品对未知样品的测试结果进行了质量歧视校正，并对2个西南天山的实际地质样品进行了微区硼同位素测试应用。测试结果表明，仪器状态可以保持长期稳定，可以采用最小10 μm的束斑对实际地质样品中电气石的硼同位素组成进行准确测定，也可对硼含量高于20×10^-6的白云母进行原位硼同位素的准确测定；标定的实验室内部电气石标准样品T-PKU的推荐值为-13.07‰±0.42‰ （2SD， n=66）。天山泥质片岩及脉体中的电气石和白云母的原位硼同位素特征为示踪与矿物平衡共生的流体来源提供了有效信息。

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优质的黑色翡翠（墨翠）也是一种稀有、高档和时尚的玉石材料，是20年间价值增长最快的翡翠品种之一。对世界上几个不同产地来源的墨翠的岩石矿物学及地球化学特征进行了比较，认为目前市场上的墨翠主要包括硬玉质黑色翡翠、绿辉石质墨翠和以闪石为主要成分的黑色“翡翠”，它们包括缅甸的乌鸡玉、墨翠、黑干青，危地马拉的墨翠和银河黑金玉，此外日本和哈萨克斯坦也有类似缅甸乌鸡玉的黑色翡翠产出。研究结果显示，不同产地来源墨翠的主要矿物组成、玉石的结构和包体特征组合具有一定的标型性，可以考虑作为区分其来源的标型特征。

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北祁连东段天水-宝鸡地区早古生代火山岩包括红土堡基性熔岩和陈家河中酸性火山岩。地球化学分析结果表明，红土堡基性熔岩和陈家河中酸性火山岩中所夹基性火山岩的特征相似，属于拉斑玄武岩，两者Ti02含量较高（1．50％～2．73％），∑REE分别为65．97×10^-6～133．46×10^-6和78．04×10^-6～175．55×10^-6，LREE轻度富集[（La／Yb）N分别为2．00-4．40和2．71～4．40]，Eu异常不明显或略具Eu负异常（6Eu分别为0．85～1．10和0．85～0．99）；两者LILE明显富集，HFSE（尤其是Ta、Nb）强烈亏损，Nb／La较低（0．28～0．43），显示出与岛弧拉斑玄武岩（IAT）的亲源性；同时，基性熔岩的εNd（t）均为正值（＋2．22～＋4．08），暗示其源区类似亏损地幔源区，Zr／Nb=17．21～36．33，Ce／Nb=5．73～8．17，又具有N-MORB的地球化学特征；两者的Sr、Nd、Pb同位素组成十分相似，显示出基性熔岩主要来自亏损地幔（DM）和富集地幔端员（EMⅠ或EMⅡ）混合源区，可能有少量地壳物质混染。陈家河中酸性火山岩属于钙碱性系列，∑REE=127．51×10^-6～276．01×10^-6，LREE显著富集[（La／Yb）N：4．79～13．51]，多数具有弱负Eu异常（8Eu：0．53～1．20）；微量元素分配型式类似于岛弧花岗岩，具明显的Nb、Ta、Zr、145低谷。综合研究表明，北祁连最东段陈家河中酸性火山岩形成于岛弧环境，而其南部的红土堡玄武岩形成于弧间裂谷环境（或初始弧后盆地），是早古生代晚期北祁连东段岛弧带扩张向弧后盆地演化的早期产物。这些研究成果为秦祁结合部位沟弧盆体系的存在提供了佐证。

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利用1∶25万土地质量地球化学调查数据分析和研究了安徽省宣城市南部地区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属元素的地球化学特征以及重金属异常来源。调查发现地质背景是土壤元素含量的主控因素，调查区表、深层土壤重金属元素含量空间分布特征与地质背景、沉积环境表现出显著的空间一致性，重金属高含量成土母岩（荷塘组、皮园村组、蓝田组等地层）是土壤重金属元素高异常的主要影响因素，此外矿山开采、大气干湿沉降也是土壤重金属高异常的影响因素之一，土壤中Pb、Hg、Cd、Cr元素具有大气干湿沉降的输入来源。调查区土壤重金属污染风险主要影响指标为Cd，土壤Cd超过农用地土壤污染风险管制值的样品比例为2.56%，形态分析结果显示土壤Cd以离子交换态为主，结合农作物调查发现在土壤Cd高异常区存在一定的生态风险。

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错那洞淡色花岗岩是西藏北喜马拉雅淡色花岗岩带的重要组成部分。通过地球化学分析揭示其具有富硅(SiO₂含量为74.20%~74.52%)、贫铁(Fe₂O₃含量为0.04%~0.20%,FeO含量为0.40%~0.58%)、贫镁(MgO含量为0.06%~0.14%)、钙碱性(σ为2.15~2.32)、强过铝质(A/CNK为1.11~1.15)的地球化学特征。稀土元素总量较低(∑REE为47.24×10^-6~57.59×10^-6),轻稀土元素富集(LREE为39.85×10^-6~49.23×10^-6),重稀土元素亏损(HREE为6.91×10^-6~8.68×10^-6),有明显负Eu异常(0.49~0.80);富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素。锆石U-Pb测年结果显示,错那洞淡色花岗岩形成中新世(21 Ma),属北喜马拉雅淡色花岗岩晚阶段峰值期(24~12 Ma)产物。锆石εHf(t)值为负值,且变化较大(-3.92~-17.64),说明其岩浆源区为壳源,以变泥质岩为主,可能存在多种物质组分的混合。初始岩浆结晶温度应不超过675~702℃,构造背景为后碰撞环境,是高喜马拉雅结晶岩系在板片快速折返过程中发生减压熔融而形成的产物。

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量化研究幔源岩浆从源区运移至喷发或者侵位的时间尺度,对理解基性岩浆作用具有重要意义。然而,对于岩浆的喷发和就位的时间尺度研究仍缺乏有效的约束,位于我国华北克拉通北部山西大同新生代火山岩群是理想的研究地区。本文以该火山群~0.2 Ma喷发的神泉寺碱性玄武岩为研究对象,重点研究其中携带的地幔橄榄石捕掳晶来约束喷发前的时间尺度。通过对其开展详细的矿物化学研究,发现地幔捕掳晶核部的Fo值高达97.7,为极富镁橄榄石,结合其极低的Ca、Mn和Ni含量特征,认为它们捕获自被交代的地幔橄榄岩。另外,地幔橄榄石捕掳晶发育明显的CaO成分环带,表明其在地壳岩浆系统内经历了复杂的岩浆演化过程。地幔橄榄石捕掳晶反应边宽度变化很大,说明它们在源区被捕获时及在运移过程中经过了多次破碎过程。橄榄石捕掳晶最边缘的Fo值为70左右,平衡计算表明它们在边部已与主岩浆(碱性玄武岩)达到平衡。Fe-Mg元素扩散计时结果显示,橄榄石地幔捕掳晶仅在岩浆中滞留了几个月的时间。对于40~70km的岩石圈地幔厚度来说,岩浆平均上升速率最快可能超过500m/d。

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对胶东青山群中酸性火山岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学研究.结果表明,3个粗面岩-粗面英安岩和1个流纹岩的年龄分别为119.4±0.9 Ma、118.2±1.0 Ma、120.2±0.9 Ma和120.0±0.8 Ma, 都形成于早白垩世120～118 Ma之间.研究表明郯庐断裂带山东段及其两侧中生代青山群火山岩的年龄与苏皖段断裂带内火山岩的年龄相似,明显小于苏皖段断裂带附近火山岩盆地的火山岩年龄.其结果表明在中国东部岩石圈减薄的大背景下,受郯庐断裂控制的岩浆喷发事件持续的时间可能更长.胶东青山群中酸性火山岩表现出富钾、富碱、贫镁、贫钛和低Ni、Cr的地球化学特征,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损.按地球化学组成可进一步分为粗面岩-粗面英安岩和流纹岩两类,前者富集大离子亲石元素Rb、Ba、K,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P;而后者则强烈亏损Ba、Sr等大离子亲石元素和Ti、P等高场强元素.粗面岩-粗面英安岩相对流纹岩具有高的Sr和Ba含量以及La/Nb、Ba/Nb比值,而具有低的Rb/Ba比值和Eu负异常,说明它们来源于不同的岩浆源区.推测粗面岩-粗面英安岩可能是下地壳(俯冲扬子下地壳或者古老华北下地壳)部分熔融和富集地幔部分熔融混合的产物;流纹岩是由于区域拉张环境和高热异常背景下,下地壳发生深熔产生的岩浆喷出地表形成的,岩浆在上升过程中发生有分离结晶(大量斜长石的分离结晶)过程.

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堇青石是一种具有较低热膨胀系数、良好抗热震性的矿物材料。天然的堇青石矿物原料很少，因此常常采用人工合成的方法来合成堇青石材料。本文根据近年来合成堇青石的最新研究，论述了堇青石合成方法的研究进展，具体包括高纯氧化物高温固相反应合成法、天然矿物高温固相反应合成法、利用工业废料合成法、利用农业废料合成法、溶胶-凝胶法和低温燃烧合成法。目前工业化生产堇青石大多采用天然矿物高温固相反应法，此法虽有众多优点，但同时也存在许多的不足之处。因此，如何能将其他方法用于工业化生产，将成为合成堇青石今后研究中的一个发展方向。

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红外透过光谱技术是当前鉴别翡翠是否有聚合物充填的最好方法，而红外反射光谱技术是一种快速、无损伤的测试方法，主要提供矿物的基频振动光谱信息，在宝石学研究方面特别是鉴定宝石种属方面显示出新的应用可能性。本文介绍红外反射光谱技术的宝石学应用和包含318个光谱的数据库以及检索、鉴定程序的宝石红外光谱鉴定系统。

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对扬子地块西缘康滇裂谷北段的丹巴变质玄武岩进行了系统的岩石学、元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩石为碱性玄武岩,样品相对富MgO、富TiO₂,Mg^#值介于0.51～0.59之间。稀土总量较高,轻重稀土分馏较明显,Th、Nb、Ta、Zr、Hf和LREE等不相容元素富集,Y和HREE明显亏损,地球化学特征与洋岛玄武岩(OIB)类似。岩浆形成于板内裂谷环境,起源于类似OIB的地幔源区,并在上升过程中受到了大陆岩石圈地幔(SCLM)物质不同程度的混染,同时还可能有少量下地壳物质的混染。样品在岩石化学上表现出地幔柱岩浆作用的痕迹,很可能与导致Rodinia超级大陆裂解的新元古代地幔柱事件有关。

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总结了我国市场上大量常见的不同产地的天然绿松石的特征,同时对比我国市场常见的充填处理绿松石的特征,研究了天然与充填处理绿松石的一般鉴别特征,发现处理绿松石的颜色深浅、颜色分布、包裹体、外观与天然绿松石均有较大的区别。还利用红外光谱对天然的和充填处理的绿松石进行了测试,发现充填处理绿松石在1 735、1 600、1 500 cm^-1附近可见吸收峰,表明绿松石内部充填了人工类树脂,可作为鉴定充填处理绿松石的有力证据。

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天津蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,本文从野外产出特征、岩石学特征及常量元素特征等3个方面对这一富菱铁矿地层的基本地质特征进行了报道。该剖面地层主要以黑色页岩、粉砂质富铁层/菱铁矿结核层互层产出为特征,夹有少量粉砂岩。部分富铁层由于风化严重,野外露头以褐铁矿层出现。菱铁矿为地层中主要的铁矿物相,可以形成菱铁矿结核,显微镜下具泥晶或微晶结构;也可以与含量相当的石英粉砂一起,构成致密粉砂质富铁层;亦或呈颗粒状零星分布于黑色页岩、粉砂岩中;另外褐铁矿层中亦存在极少量的菱铁矿残余。地层的常量元素特征整体表现为富含SiO₂、TFe及有机质,而贫MnO、CaO、MgO、P₂O₅及S元素,且除风化层位中的铁多呈三价外,其余多呈二价。总有机碳(TOC)含量由高到低依次为菱铁矿结核、粉砂质富铁层、黑色页岩、粉砂岩。TFe与Al₂O₃含量的相关性图解显示,在富铁地层中,二者呈现出很好的负相关关系,而在正常的黑色页岩和粉砂岩中,二者则呈现一定的正相关关系,表明富铁地层中的铁主要为海洋自身铁的化学沉积,而正常的黑色页岩和粉砂岩中的铁主要源自陆源碎屑。同时新鲜样品中FeO与TOC含量呈现出很好的正相关关系,表明菱铁矿的形成可能与有机质有关。

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本文概括地介绍了１９５８年至１９９５年底中国发现的新矿物的数量、种类、晶体结构、化学成分、产出条件、产地、发现单位和发现者以及八十年代中国新矿物的获奖情况。

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华北陆块北缘内蒙古中部地区分布着大量近东西向展布的印支期花岗岩，形成一条规模巨大的复式花岗岩带。岩石类型主要为斑状黑云二长花岗岩、钾长花岗岩，1：5万区调同位素测年获得207～227Ma的一系列锆石U—Pb表面年龄，岩相学和岩石地球化学研究显示其具有S型花岗岩特征，表明其形成于碰撞后构造环境，并不是华北板块与西伯利亚板块碰撞造山作用的产物。