摘要:

摘要:鲁西地区是开展华北克拉通东部早前寒武纪地质演化的最佳地区之一,赋存有丰富的地球早期地壳演化和太古宙板块构造信息。本文对徂徕山地区的二长花岗岩进行了系统研究,进一步揭示了华北克拉通东部鲁西地区前寒武纪地壳演化历史。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年显示,二长花岗岩形成于约2.48 Ga,该年龄同时约束了徂徕山地区深熔作用的时限。岩石主量元素分析显示其高Si,富Na和K,低P,A/CNK＝0.94～1.10,属于高钾钙碱性系列。微量元素方面,轻稀土元素富集,Eu异常不明显,富集Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。综合分析认为徂徕山二长花岗岩来源于约2.7 Ga加厚下地壳(英云闪长质TTG岩石)的部分重熔,形成于新太古代末期陆块碰撞造山后的伸展环境,标志着新太古代晚期鲁西地区微陆块已拼贴完成,并与其他地区一起构成稳定的华北太古宙克拉通。

摘要:绿柱石是重要的铍铝硅酸盐矿物,具有极高的经济和工业价值。老君山片麻岩穹窿位于华南陆块与印支陆块的结合部位,经历了多期构造-岩浆作用,并发育有锡、铜、锌等多金属矿床与祖母绿矿床。本研究重点针对区域中出露的绿柱石及其共生石英脉开展了详细的宏观与微观构造特征分析,并结合流体包裹体与石英EBSD组构开展了形成与变形温度环境限定。研究结果表明,绿柱石与石英中都保存有丰富的流体包裹体,其中绿柱石中存在低温-高盐度两相与高温-低盐度三相流体包裹体类型,石英中存在低温-低盐度两相流体包裹体类型。绿柱石石英脉中的石英变形特征主要为发育底面<a>滑移系叠加次要的柱面<c>滑移系,指示低温(约350～400℃)为主的变形环境,局部叠加相对高温变形。燕山中晚期的岩浆流体伴随片麻岩穹窿隆升/剥露,带来了丰富的成矿元素,其中包括绿柱石成矿所需的主要Be元素。区域片麻岩穹隆从深部至浅部的剥露过程为成矿作用提供了重要的构造容矿流体通道,伴随流体不混溶现象的出现,成矿流体pH值增高,进而促进成矿元素赋存沉淀。

摘要:羊场磷矿床赋存于扬子陆块西南部梅树村组(∈₁ms)浅海相地层中,研究区梅树村组沉积环境演化对区域找矿具有重要意义。本文采用岩石地球化学分析方法,对羊场磷矿区梅树村组的主量、微量元素地球化学特征进行分析,探讨矿区梅树村组地层沉积演化过程及磷矿富集部位。结果表明,矿区梅树村组的主量元素总体CaO、MgO含量较高,并具较高的烧失量。同时上部富含P₂O₅,下部含较高的SiO₂。梅树村组一段(∈₁ms¹)形成于早寒武纪海侵早、中期,微量元素特征显示多元素富集,一段下亚段(∈₁ms^1-1) U、Mo富集系数超过地壳平均值的60倍,一段上亚段(∈₁ms^1-2) U、Mo富集系数超过地壳平均值的10倍,二者U、Mo富集的峰值差异较大,微量元素比值判断均处于贫氧或缺氧环境。稀土元素特征显示一段下亚段(∈₁ms^1-1)的Ce为无异常、Eu显示弱负异常,一段上亚段(∈₁ms^1-2)的Ce和Eu均为弱负异常。反映出梅树村组一段处于潮下低能环境,随时间推移,由下亚段∈₁ms^1-1到上亚段∈₁ms^1-2沉积演化过程由相对缺氧环境向相对氧化环境转变。梅树村组二段(∈₁ms²)处于潮间带和潮下带高能环境,沉积物为内源沉积,是磷矿石赋存层位;微量元素特征表明其沉积环境为缺氧环境,稀土元素Ce显负异常,为氧化环境;说明梅树村组二段磷块岩中的胶磷矿是在干旱炎热的环境下,由潮下带氧化-还原界面之上过饱和富含磷质的海水中结晶析出,并沉积在海底封闭或半封闭缺氧环境。梅树村组三段(∈₁ms³)位于潮上带或潮间带上部,沉积物为内源沉积,微量元素和稀土元素特征继承了梅树村组二段的特点,沉积时为炎热干燥气候下的氧化环境。综上认为,梅树村组地层的沉积环境演化过程经历了由海进初期-海进中期-海进晚期-海退期4个阶段,气候经历了由干旱炎热-温暖湿润-干旱炎热-干旱炎热4个阶段,海底环境经历了由还原-氧化-以还原为主,还原与氧化相互更替-氧化4个阶段的沉积过程。并指出羊场磷矿赋矿区位置处于扬子陆块滇东陆表海内浅滩之水下潮间带或潮下高能带,同时在海水相对封闭或半封闭的还原环境或半还原环境下,更利于胶磷矿的形成和富集。

摘要:柴达木盆地马海盐湖含钾地层下部沉积了厚层芒硝。与钾盐通常形成于干热气候不同,芒硝是典型的冷相盐类矿物,因此厚层芒硝的沉积特征及成因的研究对认识古环境演变过程及其对钾盐成矿影响具有重要意义。文章以柴达木盆地马海矿区发育的厚层芒硝的地层剖面为研究对象,通过系统取样开展薄片鉴定、化学组分、矿物类型和硫同位素分析,研究了剖面化学组分、矿物类型和硫同位素的变化规律。结果显示,该剖面的盐类矿物主要有石盐、石膏、芒硝及钙芒硝;芒硝层沉积的最大年龄为275.3±47.9 ka BP;剖面自下而上表现为由厚层纯净芒硝向含石膏石盐岩演变的特征,下部为芒硝层,中下部出现钙芒硝,中上部石盐含量最高,上部石盐含量相对减少,石膏含量增加,与之相对应的是沉积物化学组成中钾、镁和钙的含量稳定增高,硫酸根和钠含量总体降低。厚层芒硝沉积时期,马海盐湖处于持续干冷的气候条件,有利于盐湖卤水中钾、镁持续富集,为在局部富集形成固体钾矿奠定了基础。

摘要:为了确定奈曼凹陷北部下白垩统义县组-九佛堂组地球化学特征及古沉积环境,选取北部位于沉积中心附近的N10、NA-2井进行了岩相学分析,并对其中泥岩和蒸发岩样品进行了主量、微量元素、碳氧同位素和有机碳、热解、族组成等测试,系统分析了研究区的古氧化-还原条件、古盐度、古水深、古气候以及湖泊水体封闭性特征。研究结果表明,奈曼凹陷北部义县组沉积早期为火山岩相,沉积中期和末期主要为扇三角洲-湖相沉积体系,沉积末期局部地区为发育不同类型蒸发岩的滨浅湖相。Cu/Zn、Sr/Ba、Sr/Cu、Rb/Sr、Fe₂O₃/MnO、Ga、Sr等敏感元素或元素比值指示,义县组中期到末期气候由半湿润-半干旱变为干旱,水体环境也随之由偏氧化的半封闭-半开放到弱氧化-弱还原的完全闭塞,沉积地球化学环境由淡水-半咸水深湖变为咸化浅湖。九佛堂组则为半封闭条件下的氧化淡水深湖沉积,气候与义县组沉积中期相似。义县组沉积中期、末期和九佛堂组时期的沉积环境均适合生物繁殖,有利于泥质烃源岩的发育,而厚层蒸发岩溶蚀孔、晶间孔缝发育,能够成为良好的储集空间,有利于油气富集。

摘要:鄂尔多斯盆地奥陶系风化壳储层受不同期次方解石影响,厘清方解石成因及其影响有助于明确储层形成机理。对盆地富县地区奥陶系风化壳膏模孔与溶缝内充填的方解石进行了矿物学、地球化学及同位素年代学分析,结果表明,方解石可分为白色原生方解石、红色次生方解石、白色次生方解石三类。其中,充填于膏模孔与溶缝内的白色原生方解石,溶孔方解石解理发育,溶缝方解石解理不发育,地球化学显示具有明显的Ce负异常,少数溶孔充填方解石具Eu正异常,阴极发光呈红色、橙红色,U-Pb年龄分别为333.3±3.3 Ma和332.8±3.5 Ma,表明该类方解石形成于早石炭世地表-近地表环境,石膏被大气淡水溶蚀形成Ca²⁺,在膏模孔及溶缝处与富含CO^2-₃的大气淡水反应而成。红色方解石为交代去白云石化次生方解石,多保留白云石晶型,地球化学显示高Mn、低Sr、高Sr同位素以及C、O同位素负偏的特征,阴极发光呈橘红色,未能获得定年数据,系地表-近地表环境中大气淡水等摩尔交代白云石晶体而成。白色次生方解石呈嵌晶状,中粒结构,解理发育,阴极发光呈橘红色,具有高Sr、高Sr同位素、Ce负异常、O同位素相对稳定、C同位素发生负偏的特征,U-Pb年龄为212.0±19.0 Ma,表明该类方解石在晚三叠世排烃期由酸性流体与Ca²⁺反应而成。各类方解石是不同成岩阶段不同成岩流体的产物,易形成于相对低洼的滞水地带,导致岩石孔隙度降低,因此寻找有效储层应关注古岩溶地貌高部位。

摘要:由于成因上的差异,岩浆型硫化物和氧化物矿床很少相伴出现,因此研究两者的共存机制对于了解幔源岩浆的成矿作用有重要意义。河北承德是我国重要的岩浆型矿产资源富集区,哈叭沁铁矿中出现了磁铁矿-硫化物共存的现象,前人对磁铁矿开展了较深入的研究,但对硫化物的研究很少。为此本文在对其寄主角闪石岩开展岩相学工作的基础上,进行了硫化物主、微量和S同位素以及角闪石和磷灰石的Sr同位素等测试,以揭示硫化物的成因。角闪石岩具堆晶结构,主要由角闪石(80%~85%,体积分数)、磁铁矿(10%~15%)、磷灰石(3%~5%)和少量硫化物(＜5%)组成。磁铁矿呈堆积粒状、硫化物呈稀疏浸染状(＜5%)。硫化物主要为黄铁矿,其内部可见磁铁矿和磷灰石包裹体,指示硫化物结晶较晚。黄铁矿的S和Fe质量分数分别为52.0%~53.0%和45.4%~46.5%,有较高的Co (达1.68%)含量,指示其岩浆熔离作用并伴有热液影响的特征。角闪石和磷灰石的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值分别为0.705 82~0.708 30和0.706 16~0.708 09,黄铁矿的δ³⁴S值变化范围为-2.8‰~+1.3‰,指示角闪石岩及其中的硫物质主要来源于富集岩石圈地幔;硫饱和主要受控于母岩浆的分离结晶及相关的岩浆系统变化。磁铁矿的结晶作用导致硫化物饱和度延迟,特别是在缺乏地壳物质加入的情况下,硫化物结晶明显少于氧化物。

摘要:瓷都景德镇制瓷产业早期使用的是单一原料——瓷石。在瓷业发展过程中,景德镇制瓷先人发明了二元配方工艺:将瓷石与高岭土按一定比例混合组成制瓷原料,极大提高了瓷器品质和制瓷效率。然而我们至今仍不清楚古代瓷石为何能成为合适的制瓷原料。为此本文对取自高岭山瓷石古采坑岩壁上的瓷石样品开展了详细的显微结构研究、电子探针矿物成分分析。分析结果表明,高岭山瓷石为一种特殊的淡色花岗岩,其矿物组合包括钠长石、钾长石、石英、少量黑云母以及铁白云母(?),发育被绿泥石部分充填的微裂隙网格结构。这一成分及结构特点使得瓷石成为容易采掘、加工的早期优良制瓷原料。结合最近发表的富水酸性岩浆高温结晶实验结果,认为景德镇瓷石为水饱和花岗岩浆在较低冷却速率、过冷却条件下,经动态结晶过程形成的具有钠长石(+黑云母)→钾长石+石英→铁白云母(?)矿物组合序列的淡色花岗岩,其中铁白云母(?)可能是一种新矿物,需要进一步研究以确定其晶体结构、晶格参数。瓷石中铁白云母(?)的发现将有助于理解古代瓷胎成分变化与制瓷配方变化之间的关系,从而更合理地推断二元配方工艺的出现时代。

摘要:时间是描述一个地质过程或者地质事件的基本物理参数,以放射性同位素的半衰期为标尺,以地球与行星样品为研究对象,形成了同位素地质年代学。地质事件的发生和地质过程持续时间可以约束其发生的原因和形成机制,它是地质研究的前提。高精度的同位素地质年代学迄今已经发展出了多种同位素体系,然而最早制约地球准确年龄、最成熟完善且具有双衰变体系的首推U-Pb年代学体系。从早期溶液法分析发展至现今的激光微区分析或者二次离子质谱法分析U-Pb年代学,U-Pb体系蓬勃发展。然而,迄今所有微区原位U-Pb年代学标样的标定,采用的基准仍然是热电离质谱的稀释剂法(ID-TIMS),因而本研究详细调研了ID-TIMS高精度U-Pb年代学的发展,重点关注其发展过程中里程碑式的事件,最后探讨了高精度年代学对矿床学研究可能的意义和突破点。

摘要:碳酸盐是俯冲板块输入地球深部含碳物质中的关键成分。俯冲碳酸盐的再循环被认为是俯冲带深部碳循环的重要过程。在俯冲过程中,碳酸盐经历脱碳反应,释放含碳流体或熔体进入地幔,这对地幔的物质组成和氧化还原状态产生了深远的影响。目前对俯冲碳酸盐再循环过程的理解主要依赖于有限的(超)高压变质岩和深源地幔捕虏体的研究,以及通过高温高压实验岩石学和分子动力学模拟等方法进行探索。深入了解俯冲碳酸盐再循环过程对于揭示碳在地球深部的地球化学和动力学行为具有重要意义。本文综述了俯冲碳酸盐再循环过程,并结合全球俯冲带的热结构,讨论了不同脱碳机制下碳的存在状态和迁移方式,包括变质反应脱碳、流体溶解脱碳、熔融脱碳和氧化还原脱碳过程,阐述了这些过程对地球深层与浅层氧化过程的影响。

摘要:高纯石英广泛应用于半导体、光伏、光通讯、电光源等高新技术产业,在国家战略性新兴产业、经济安全和国防安全等方面都具有重要地位和作用,是世界稀缺、我国短缺的资源。脉石英是加工高纯石英砂的理想原料之一,本文在广泛收集和研究脉石英勘查成果的基础上,根据脉石英矿床的大地构造环境、分布特征、成矿特征和控矿因素,划分了中国脉石英矿床的成矿区带,并对各个成矿区带的成矿特征做了简述;总结了中国脉石英矿床成矿规律。脉石英矿床类型主要以岩浆成因热液型为主,其次为变质成因热液型和伟晶岩型,主要成矿期为燕山期,其次为华力西期、加里东期、晋宁期和印支期。初步划分了脉石英成矿区带27个,提出吕梁、南秦岭、桐柏-大别、东海-赣榆、阿尔泰地块共5个脉石英成矿区带是我国重要的高纯石英用脉石英成矿区带。本次脉石英成矿规律总结及成矿区带的划分对脉石英找矿勘查部署提供了理论依据。

摘要:南极的煤系地层资源潜力巨大但研究十分有限。目前已发现的煤系地层主要为二叠纪地层,少量中、新生代地层,基本分布于横贯南极山脉及东南极查尔斯王子山脉地区,部分见于西南极。横贯南极山脉富煤地层主要为贝肯超群的二叠纪-三叠纪维多利亚群,查尔斯王子山脉富煤地层主要为埃默里群的二叠纪贝恩梅达特煤系。南极的煤具有高热阶特征,多为热变质煤。横贯南极山脉区域的煤多为无烟煤、超无烟煤或天然焦炭,具有高蚀变特征;查尔斯王子山脉区域的煤具有高挥发分低硫特征,贝恩梅达特煤系地层内随地层时代由老到新,代表煤系地层成熟度的镜质体反射率呈逐步降低至相对稳定趋势。南极主要煤系地层的发育揭示晚古生代-早中生代时期,南极温暖湿润、植被繁茂,沉积环境与如今存在巨大差异,现存煤系地层多发育于河、湖相沉积交错处。煤系地层发育热演化史揭示,南极热变质煤系地层的形成与冈瓦纳大陆裂解有关,弗拉尔大火山岩省沿横贯南极山脉的线性分布特征与典型二叠纪煤系地层分布特征耦合,侏罗纪短期集中热事件形成的岩脉侵入可以作为煤系地层热蚀变开始的信号,白垩纪末的冈瓦纳大陆进一步裂解形成的热升温,可能是导致南极煤系地层呈现高煤阶、高成熟度的主因。

摘要:土壤有机碳库是碳循环研究的热点议题之一,其中溶解性有机质(DOM)最具流动性和活性,而黏粒矿物是土壤中最活跃的矿物组分,对DOM稳定具有重要影响,因此,从吸持动力学和热力学角度详细探究了3种常见的土壤黏粒矿物水铝英石、高岭石和赤铁矿对植物源溶解性有机质(PDOM)的吸持特征及其控制机制。结果表明,黏粒矿物可以有效吸持PDOM,水铝英石对PDOM的吸持量高于高岭石和赤铁矿,但其单位面积上的吸持能力弱于其他两者;动力学和热力学数据表明,水铝英石的吸持以物理方式为主,而高岭石和赤铁矿则以化学方式为主;3种矿物的界面特性差异导致吸持量和吸持能力不同,其中比表面积是导致吸持量差异的主要因素,而吸持能力的强弱取决于反应体系的pH值、吸附位点的密度和可用性。本研究为理解土壤黏粒矿物对有机质的固持提供了基础依据。

摘要:升流式厌氧污泥反应器(UASB)处理垃圾渗滤液过程中,微生物矿化产物会在循环管路、沼液排出管路沉积造成管路堵塞。频繁更换管路来清除堵塞的方法劳动强度大,而且影响系统稳定运行。本文利用矿物学表征方法研究UASB系统管路结垢的矿物学和微观结构特征,探讨管路结垢形成机制,为UASB反应器管路阻垢、抑垢以及管路结垢清洗提供理论依据。结果表明:管路结垢为微生物矿化产物夹杂有机物的复合体,基本为酸可溶物,主要结晶物相为单水方解石和鸟粪石,夹杂少量方解石;鸟粪石主要呈直径0.2~0.5 mm的柱状晶体,束状、放射状排列,单水方解石呈50~350 nm球形颗粒。垃圾渗滤液在厌氧产甲烷过程中同步消耗H⁺、生成大量的CO₂,提高了沼液的碳酸根浓度,同时完成有机氮氨化、有机磷磷酸盐化过程。沼液中磷、镁、铵结合结晶出鸟粪石,钙离子和碳酸根结合结晶出碳酸盐矿物。虽然沼液中离子浓度对磷灰石过饱和,但沼液中镁离子和高浓度有机物可能抑制了它的成核和结晶生长。UASB系统中鸟粪石首先在管路表面异相成核并生长成粗大柱状晶体,单水方解石与少量有机物填充鸟粪石间空隙,从而胶结形成了具有一定强度、耐流体冲刷的管壁结垢。考虑采用5%醋酸原位酸溶方法清除管路结垢,使酸洗管路的残液酸度尽可能低,不改变大型UASB反应器内液体的pH值,还可以作为产甲烷菌底物利用提高甲烷产量。

摘要:在前人研究基础上,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)锆石U-Pb定年方法,通过进一步改进测试流程、优化仪器参数及增加氮气等辅助气体增敏设备,最大程度提升小束斑LA-ICP-MS中的灵敏度并降低元素分馏效应。对此,本文对Qinghu、Plešovice、Tanz 3个标准锆石在束斑直径分别为32 μm、24 μm和16 μm条件下进行了定年研究。实验结果显示:在32 μm小束斑条件下,标准锆石Qinghu的²⁰⁶Pb/²³⁸U的年龄范围为162~157 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为159.5±0.8 Ma (2σ,n=26,MSWD=0.36);标准锆石Plešovice的²⁰⁶Pb/²³⁸U的年龄范围为340~334 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为337.1±1.5 Ma (2σ,n=27,MSWD=0.085);标准锆石Tanz的²⁰⁶Pb/²³⁸U的年龄范围为574~562 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为566.6±2.9 Ma (2σ,n=29,MSWD=0.070)。在24 μm小束斑条件下,标准锆石Qinghu的²⁰⁶Pb/²³⁸U的年龄范围为162~157 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为159.3±0.7 Ma (2σ,n=30,MSWD=0.22);标准锆石Plešovice的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为341~334 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为337.2±1.5 Ma (2σ,n=29,MSWD=0.13);标准锆石Tanz的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为568~561 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为566.5±2.9 Ma (2σ,n=30,MSWD=0.054)。在16 μm小束斑条件下,标准锆石Qinghu的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为163~154 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为159.5±1.4 Ma (2σ,n=25,MSWD=0.45);标准锆石Plešovice的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为340~334 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为337.3±2.0 Ma (2σ,n=30,MSWD=0.063);标准锆石Tanz的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为575~563 Ma,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为567.0±4.3 Ma (2σ,n=30,MSWD=0.028)。以上结果表明,Qinghu、Plešovice、Tanz 3个标准锆石加权平均年龄与推荐值在误差范围内完全吻合。因此,文中尝试建立的小束斑(24 μm及16 μm)锆石LA-ICP-MS U-Pb定年新方法具有可行性。该方法的建立有利于扩大LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的应用范围,对颗粒较小、结构复杂的锆石颗粒进行定年分析,具有重要的理论研究意义与经济价值。

摘要:酒钢镜铁山铁矿属于典型的复杂难选氧化铁矿石,原矿铁品位低,铁矿物种类多,共生关系复杂,矿石极其难选。为了提高镜铁山式难选氧化铁矿石铁精矿的品位、回收率、过滤性能等指标,从工艺矿物学角度入手,分析酒钢镜铁山矿原矿与焙烧矿在嵌布粒度、硬度、密度、磁性等方面的差异及其可选性特征,诊断现用选矿流程的优缺点,并在此基础上,结合不同选矿工艺各自的特点、矿石特性、生产成本、精矿质量和过滤性能等因素,推荐了智能预选-细碎-干磨-悬浮磁化焙烧-重选-磁选-细筛-反浮选的镜铁山式难选氧化铁矿石联合选矿新流程。