摘要:

摘要:花岗岩作为壳幔物质循环的重要指示,其成因演化研究为制约陆壳增生-分异过程、解析造山作用动力学机制以及揭示深部地球化学储库演化提供了关键约束。为限定华北克拉通北缘燕山褶皱带晚中生代构造演化过程,本文聚焦北京沙峪口早白垩世花岗岩体,通过岩相学分析、全岩主微量元素地球化学、锆石原位U-Pb定年和Lu-Hf同位素等方法,系统揭示了其成岩时代、岩浆演化及地球动力学背景。沙峪口二长花岗岩中的锆石U-Pb谐和年龄为134±1、132±1、132±1、131±3、130±4和133±2 Ma,指示岩体侵位时代为早白垩世。地球化学分析表明,沙峪口二长花岗岩具高硅(SiO₂ = 63.70%~69.13%)、富碱质(Na₂O+K₂O = 9.48%~10.81%)、过铝质(A/CNK=1.05~1.13且A/NK=1.26~1.29)特征,属高钾钙碱性I型花岗岩;富集大离子亲石元素(如Rb、K、Ba)和轻稀土元素,亏损高场强元素(如Nb、Ta和Ti);具高K₂O、Sr,低MgO、Y、Yb,以及高(La/Yb)_N值等特性,呈现出C型埃达克岩的地球化学特征。沙峪口二长花岗岩中锆石的εHf(t)值介于-23.84~-19.76之间,二阶段模式年龄t^C_DM介于3 768~3 408 Ma之间,说明岩浆起源于古太古代地壳的部分熔融。该二长花岗岩的锆石饱和温度较低(637~699℃),属于低温型花岗岩,指示岩浆形成过程中存在外来流体的渗透作用。综合区域构造演化,认为在古太平洋板块俯冲背景下,幔源岩浆底侵,外来流体的渗透诱发加厚的太古宙火成岩下地壳部分熔融,岩浆经历微弱的分离结晶作用,最终在低温条件下冷凝结晶形成沙峪口花岗岩。

摘要:东昆仑造山带三叠纪火山岩蕴藏着丰富的岩浆-构造动力学信息,是探究古特提斯造山作用过程的重要探针。本文以东昆仑中三叠世闹仓坚沟组火山岩与晚三叠世鄂拉山组火山岩为研究对象,重点研究其岩石学、锆石U-Pb年代学和锆石微量元素地球化学,以期为揭示东昆仑三叠纪岩浆-构造演化过程提供关键证据。闹仓坚沟组火山岩主要以英安岩为主,而鄂拉山组则主要以流纹岩和安山岩为主。年代学研究结果表明,闹仓坚沟组英安岩形成于中三叠世(249~243 Ma),鄂拉山组流纹岩和安山岩形成于晚三叠世(221~219 Ma)。中三叠世英安岩样品的锆石可划分为低Ti(1.42×10^-6~4.83×10^-6)和高Ti(3.25×10^-6~72.5×10^-6)两类,前者具有较低的稀土元素含量(561×10^-6 ~1 190×10^-6),后者具有较高的稀土元素含量(1 817×10^-6~6 236×10^-6)。晚三叠世安山岩的岩浆锆石具有相对较高的Ti含量(11.3×10^-6~31.2×10^-6)和较低的稀土元素含量(∑REE=312×10^-6~1 107×10^-6),而晚三叠世流纹岩则具有较低的Ti(1.70×10^-6~8.58×10^-6)和稀土元素含量(355×10^-6~1 670×10^-6)。锆石成因分析揭示,中三叠世英安岩的高Ti锆石为热液成因,而中三叠世低Ti锆石和晚三叠世锆石则为典型岩浆成因。锆石Ti温度计与地壳厚度研究表明,东昆仑造山带于243~219 Ma期间发生了显著的岩浆温度升高和大陆地壳加厚作用。综合区域地质资料,本文认为东昆仑造山带经历了中三叠世古特提斯洋壳持续俯冲与晚三叠世碰撞后地壳加厚作用,东昆仑造山带并未发生明显的三叠纪岩石圈减薄作用。研究还表明,锆石微量元素组成并不能准确揭示造山带长英质岩浆岩的大地构造环境,建议慎重使用。

摘要:扬子西缘中元古代晚期岩浆岩对揭示扬子陆块构造演化过程及其与Rodinia超大陆的关联至关重要。本文对扬子西缘撮科地区斜长角闪岩和花岗岩进行了锆石U-Pb年龄、全岩主微量元素和Hf-Nd同位素分析。锆石U-Pb定年结果显示花岗岩和斜长角闪岩年龄分别为1 160.5 Ma和1 170.2 Ma,属于双峰式岩浆岩组合。斜长角闪岩属于拉斑玄武岩系列,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,无明显的Nb和Ta异常,具有洋岛玄武岩(OIB)特征,具有正的εNd(t)和εHf(t)值,来自软流圈地幔的部分熔融。花岗岩具有较高的Fe/Mg和Ga/Al值,属于A型花岗岩系列,具有正的εNd(t)和εHf(t)值,表明其来自新生地壳的部分熔融。地球化学特征表明撮科斜长角闪岩和花岗岩形成于被动大陆边缘板内裂谷盆地,与格林维尔造山运动无关。结合前人研究成果,认为扬子西缘中元古代晚期属于被动大陆边缘裂谷环境,扬子陆块应位于超大陆的边缘位置。

摘要:粤北隘子岩体位于贵东复式岩体中西部,岩性为黑云母花岗岩。目前,该岩体的形成时代及成因研究薄弱,对其进行研究有助于完善贵东地区岩浆活动谱系,并为岩石成因和构造背景提供新的约束。本文对隘子岩体黑云母花岗岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、矿物岩石地球化学和Hf-Nd同位素等研究。矿物学特征表明隘子黑云母花岗岩中锆石为岩浆成因锆石,磷灰石为氟磷灰石。锆石U-Pb定年结果表明隘子黑云母花岗岩的侵位年龄为159±1 Ma,为华南燕山早期的产物。岩石地球化学特征显示其SiO₂含量为67.93%～69.80%,具有较高的全碱含量(K₂O+Na₂O=7.32%～7.53%)和A/CNK值(0.95~0.99),富集Rb、Th、U,亏损Ba、Nb、Ta、Sr、Zr、Hf等元素,LREE/HREE值为7.24～10.17,Eu负异常明显(δEu=0.43～0.50)。隘子黑云母花岗岩εHf(t) 值为-8.7～-5.4,εNd(t)值为-9.3~-9.1,对应的t_DM2值分别为1 725～1 519和1 711～1 689 Ma。上述地球化学和同位素特征表明隘子黑云母花岗岩为高钾钙碱性系列准铝质S-I过渡型花岗岩,在中高温和低压力下,主要由古-中元古代壳源砂屑岩部分熔融形成。综合研究认为隘子黑云母花岗岩形成于太平洋板块俯冲导致的岩石圈伸展减薄的构造背景。

摘要:希望沟镁铁-超镁铁质杂岩体位于昆中构造带东段,岩浆分异充分,包括辉长岩相、辉石岩相、橄榄岩相。角闪石记录了岩浆演化及产出环境等重要信息,在杂岩体的各个岩石类型中均有产出。本研究通过角闪石的主量和微量元素含量,辅以全岩地球化学和斜长石主量元素特征,讨论了希望沟杂岩体的岩石成因及岩浆演化过程,为东昆仑晚古生代-早中生代构造演化提供了新的约束。实验结果显示,希望沟角闪石属于岩浆成因的幔源韭闪石和镁绿钙闪石,具有俯冲带角闪石的典型特征。经计算,其结晶温度介于889~971℃之间,压力为191~280 MPa,氧逸度△NNO+0.2~+1.8,岩浆含水量达2.8%~4.6%,说明岩浆演化过程中经历了降温、减压、还原且富水的变化。与角闪石平衡的熔体表现出相似的微量元素特征及稀土元素配分模式,其主量元素含量则指示辉石橄榄岩、橄榄辉石岩、辉长岩中角闪石结晶时的熔体成分相对原始,而角闪辉长岩中角闪石结晶时熔体已较为演化。综合分析认为,希望沟杂岩体各类岩石是同源岩浆不同阶段结晶的产物,岩浆上升侵位过程中逐渐富硅、贫镁,经历了斜长石的分离结晶作用,是东昆仑在早-中三叠世受古特提斯洋俯冲的岩浆记录。

摘要:李家沟花岗伟晶岩型锂矿是川西地区的超大型矿床。目前李家沟矿床伟晶岩中锂的富集机制仍不明确。本文以李家沟矿床伟晶岩中白云母和锡石为研究对象,开展显微结构观察、电子探针(EPMA)、LA-ICP-MS分析以及锡石U-Pb定年等测试工作。研究将伟晶岩中白云母划分为3种类型: ① 原生白云母(Ms),岩浆阶段产物,Li含量相对较低,介于2 089×10^-6~4 561×10^-6之间; ② 过渡白云母(TM),形成于熔体和流体共存的岩浆-热液过渡阶段,富含挥发分的流体出溶导致Li元素的富集,Li含量为8 173×10^-6~25 307×10^-6; ③热液白云母(HM),由流体交代作用形成,该阶段Li含量逐渐降低(最低为642.7×10^-6)。微区组分特征显示,从Ms→TM, K/Rb、Nb/Ta值逐渐降低,指示李家沟矿床经历了较高的演化程度。同时将伟晶岩中锡石划分为4种类型,由早到晚分别为相对均一结构(Cst-1)→不均一的核-边结构(Cst-2、Cst-3)→白色补丁状结构(Cst-4),Fe、Nb、Ti等元素含量逐渐升高。结合Ta/(Nb+Ta)值推断锡石在岩浆演化过程中具有早期富Fe、晚期富Nb的特征。白色补丁状锡石(Cst-4)中Ti显著升高,反映了热液流体的交代作用。此外,通过含锂辉石伟晶岩中锡石的U-Pb定年研究,确定李家沟矿床形成时代为196.18±4.39 Ma(n=18, MSWD=0.62),结合已有研究,确定李家沟矿床存在两期成矿作用,时代分别为211~205 Ma和199~186 Ma。基于以上结果,本文认为李家沟伟晶岩成矿过程中经历了熔-流体演化阶段,流体出溶致使Li元素大量富集,从而进入锂辉石晶格中达到过饱和后沉淀成矿,最终形成李家沟伟晶岩型锂矿床。

摘要:个旧锡多金属矿集区燕山晚期发育一系列基性-中性-酸性-碱性岩浆岩,其成因和演化过程对深入解析个旧锡铜共生和各类锡矿形成过程至关重要,然而与成矿过程相关的花岗岩源区性质、成因类型及演化过程仍然广受争议。磷灰石作为一种贯通矿物,其微量元素特征可以示踪岩浆-流体演化过程以及和流体蚀变过程。因此,本文以个旧不同类型岩石中磷灰石作为研究对象,通过EPMA以及LA-ICP-MS分析测试,获取了各岩体中磷灰石的主、微量元素含量特征;利用稀土元素分异特征,结合多种具有典型区分度的微量元素特征,指征不同源区不同成因类型的花岗岩。结果显示,个旧断裂西区发育的神仙水钾长花岗岩和龙岔河二长花岗岩为壳幔混源的I型花岗岩,其磷灰石为岩浆型,稀土元素配分模式呈现右倾的分布趋势,具有高Sr (135×10^-6~280×10^-6)、V (0.86×10^-6~28.6×10^-6)、Ce (2 147×10^-6~6 541×10^-6)含量和高Th/U (2.09~6.93)、La/Sm (2.27~5.45)值特征,该类型花岗岩体未形成锡、铜等金属矿床;个旧断裂东区隐伏分布的老卡黑云母花岗岩、白云母花岗岩及绢云母花岗岩为变沉积岩来源的S型花岗岩,是锡、铜、钨等的主要成矿载体,其磷灰石主要为热液型,稀土元素配分模式较为平缓,同时具有较高的Mn (337×10^-6~ 4 415×10^-6)含量和较低的V (0.14×10^-6~11.6×10^-6)、La (190×10^-6~1 440×10^-6)、Ce (706×10^-6~4 856×10^-6)含量以及较低的La/Sm值 (0.52~3.03)。这些特征揭示了个旧燕山晚期岩浆岩中磷灰石的成岩成矿专属性,同时指示研究区在同期发生了不同源区岩浆在个旧断裂两侧共存的现象,为理解个旧矿集区的成岩成矿作用提供了新思路。

摘要:分布于陕西宝鸡和甘肃天水的陇山杂岩位于秦岭造山带与祁连造山带的结合部位,是理解该地区构造演化及归属问题的物质基础。本文对采集于陇山杂岩中的含石榴斜长角闪岩样品开展了详细的岩相学、矿物化学、相平衡模拟以及榍石U-Pb年代学研究。基于详细的岩相学观察和矿物化学分析,确定含石榴斜长角闪岩记录了3个阶段的变质矿物组合: 进变质阶段(M1)矿物组合以石榴子石中的细粒斜长石、角闪石和石英为代表; 峰期变质阶段(M2)矿物组合以斜长石+角闪石+石英+石榴子石+钛铁矿+榍石+熔体为代表; 退变质阶段(M3)矿物组合则为斜长石+角闪石+石英+钛铁矿+熔体,形成后成合晶结构。根据温压计计算得到进变质阶段(M1)温压条件为563℃、0.82 GPa; 由相平衡模拟计算结果获得峰期变质阶段(M2)温压条件为800~818℃、1.28~1.32 GPa和740~770℃、1.17~1.20 GPa; 退变质阶段(M3)一个样品的相平衡模拟计算温压条件为691~703℃、1.03~1.06 GPa,另外一个样品通过温压计计算获得的温压条件为683℃、0.80 GPa。斜长角闪岩经历了从进变质到峰期变质再到退变质阶段,记录了顺时针型变质作用p-T轨迹,其峰期变质温压条件与秦岭杂岩诸多区域接近或相似。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)榍石U-Pb年代学分析结果显示,含石榴斜长角闪岩中榍石的交点年龄分别为380.5±4.8 Ma、430.8±6.7 Ma、431.6±6.1 Ma、433.4±4.0 Ma。综上所述,通过将陇山杂岩变质温压条件及变质年龄与秦岭杂岩进行对比,发现该地区陇山杂岩的变质年龄与北秦岭东段秦岭杂岩最后一期退变质时代接近,峰期变质温压条件与西秦岭秦岭杂岩的麻粒岩相变质作用相似,推测陇山杂岩可能为北秦岭造山带的西延部分。

摘要:电气石是一种成分复杂的含硼(B)环状硅酸盐矿物,具有较强的抗腐蚀能力,可以在较宽的温压范围内(t=150~900℃、 p=6 MPa~6 GPa)稳定存在,它是记录不同地质系统及构造环境中地质信息的理想示踪矿物。本文系统总结了电气石的矿物学及化学成分特征,重点探讨了电气石B同位素组成的主要控制因素,包括物质源区、平衡分馏或瑞利分馏作用以及矿床演化过程等。在此基础上,文章通过对多个典型实例的归纳分析,综述了电气石主微量元素、稳定同位素(H-O、Si、B)与放射性同位素(Rb-Sr、Sm-Nd)在记录地质流体的来源与演化及不同类型矿床(IOCG型及造山型金矿)成矿过程研究中的应用。最后,本文对电气石未来的研究工作进行了展望,未来在电气石晶体化学结构解析、原位微区同位素分析(如Li、Mg)、p-t-T轨迹建立示踪流体演化过程以及古海水B同位素重建等方面值得深入研究。有关电气石矿物化学、同位素地球化学结合年代学等方法的综合研究,不仅有助于对流体形成与演化过程的理解,还可能为揭示早期地球环境的演化提供重要线索。

摘要:玄武岩纤维是玄武岩或成分相近的其他岩石经高温熔融后拉制而成的一种高性能纤维。纤维制备时熔体的均质性直接影响着纤维性能,但玄武岩熔融过程中晶相转变的动态过程尚未明确。本文通过高温熔融实验,结合X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜显微分析(SEM)以及差示扫描量热分析(DSC),研究了海南岛纤维用玄武岩的熔融行为。结果表明,空气气氛下样品在室温至113℃脱去吸附水,804~849℃蒙皂石熔融, 1 075~1 193℃假板钛矿、单斜辉石及An含量较低的斜长石大量熔融,1 220~1 297℃富An斜长石与赤铁矿熔融。各矿物组分基本按照熔点由低到高依次熔融,但熔融过程中会发生氧化反应生成赤铁矿与假板钛矿,使得玄武岩完全熔融温度升高约120℃。赤铁矿的晶粒尺寸随温度升高明显增大,推测是高温下晶体再生长所导致。本研究为纤维用玄武岩熔制工艺优化提供了理论依据。

摘要:柴北缘造山带鱼卡超高压变质地体中首次发现切穿区域主面理的煌斑岩岩脉,主要由黑云母/金云母、角闪石、钾长石和斜长石组成。为探讨煌斑岩的岩石成因及构造背景,本文对其展开了系统的岩石矿物地球化学和⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学研究。主量、微量元素研究表明,鱼卡煌斑岩属于钾质钙碱性煌斑岩,表现出中硅(SiO₂=55.19%~55.78%)、高钾(K₂O/Na₂O=1.72~4.41)、高Mg^#(MgO=7.52%~9.90%,Mg^#=66~72)、富集轻稀土元素和大离子亲石元素(Rb、Ba、Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Ti)等特点,具有典型的俯冲特征。Nb/Ta值介于大陆地壳值和原始地幔值之间,Nb/U值与全球俯冲沉积物的平均值相近,指示其源区遭受了富活动性元素俯冲流体的交代作用。矿物化学分析显示,斑晶黑云母残留金云母、斑晶黑云母和基质黑云母结晶温度分别为1 098~1 167℃、1 054~1 106℃和1 049~1 101℃; 结晶压力分别为1.62~2.12 GPa、1.51~1.63 GPa和1.57~1.66 GPa; 氧逸度(logf_O2)分别为-4.42~-5.90、-5.80~-6.71和-5.84~-6.67。黑云母/金云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar激光阶段加热定年结果为约360 Ma,指示其侵位时代为晚泥盆世-早石炭世。综合煌斑岩野外产状、全岩-矿物地球化学特征、⁴⁰Ar/³⁹Ar定年结果以及区域大地构造背景,提出鱼卡煌斑岩源区为受俯冲流体交代的高氧逸度富集地幔,是在石榴子石和尖晶石转化带附近(约70 km)含金云母尖晶石相二辉橄榄岩部分熔融的产物,形成于柴北缘造山带碰撞后岩石圈伸展构造环境。

摘要:为研究镁铁锰锆四元类水滑石(MgFeMnZr-LDH)对锑(Sb)污染土壤的钝化修复效果,将MgFeMnZr-LDH添加到Sb含量为1 450 mg/kg的黄壤中进行45 d淹水培育,采用NaH₂PO₄、Na₂HPO₄和乙二胺四乙酸(EDTA)提取土壤有效态Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ),采用Wenzel连续提取法提取土壤中不同形态Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ),讨论了MgFeMnZr-LDH添加量、土壤有效态Sb和各形态Sb的相关性,探究了MgFeMnZr-LDH对土壤Sb的钝化机理。结果显示,随着MgFeMnZr-LDH添加量的逐渐增加,Na₂HPO₄、NaH₂PO₄和EDTA提取的有效态总Sb含量均逐渐下降,最大下降率分别为26.5%、25.2%和35.5%,而且有效态Sb(Ⅲ)占比也逐渐降低;土壤中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的非专性吸附态(F1)、专性吸附态(F2)、无定形铁铝氧化物结合态(F3)含量均大幅下降,晶形铁铝氧化物结合态(F4)含量大幅增加,F3和F4占比变化幅度最大;材料添加量与土壤中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的F1、F2、F3呈极显著负相关,与F4呈极显著正相关,与残渣态Sb(Ⅲ)(F5)呈显著正相关。研究结果显示,MgFeMnZr-LDH通过静电、离子交换、配位、沉淀和氧化作用将土壤中Sb的F1、F2、F3逐渐转化为F4、F5,降低了Sb的生物有效性,实现了Sb污染土壤的钝化修复。

摘要:沉积岩在地表上分布广泛,蕴藏着丰富的固体矿产和油气资源,沉积岩的精确识别对于基础地质研究、固体矿产以及油气资源勘查均具有重要的意义。目前沉积岩岩性识别主要依赖肉眼识别以及光学鉴定、X射线粉晶衍射分析等方法,这些方法存在着主观因素影响大、实验周期长、费用成本高等问题,无法满足野外钻井现场实时获取岩心岩性结果的需求。本文利用红外反射光谱技术,结合二元交汇图解法,通过获得石英丰度指数(8625D)、碳酸盐丰度指数(6500D)、碳酸盐成分指数(2340W)、伊蒙混层丰度指数(2200D)、高岭石丰度指数(2160D2190)、岩石亮度指数(Albedo-SWIR)等光谱特征参数实现陆源碎屑岩(砂岩、泥岩)、碳酸盐岩(灰岩、白云岩)4种典型沉积岩的快速识别,整体识别率达到90%以上。本文提供了一种快速、无损、客观批量化的沉积岩岩性识别方法,对后续开展岩心精细编录、地层划分、沉积相划分、碳酸盐储层物性评价等方面的研究具有重要的指导意义和较好的应用前景。