摘要:

摘要:同卡微陆块位于青藏高原中部的班公湖-怒江缝合带东段,其内发育的变质岩和岩浆岩记录了早侏罗世特提斯洋的构造演化历史。微陆块内泥质高压麻粒岩呈夹层状产于主体长英质片麻岩中,可见规模不等的淡色体。泥质高压麻粒岩由石榴子石、蓝晶石、黑云母、钾长石、石英和少量斜长石、白云母、夕线石和金红石组成。岩相学、矿物化学成分、年代学和相平衡模拟表明麻粒岩经历了一条顺时针型p-T-t演化轨迹,可划分为3个阶段:① 近等压升温进变质阶段,通过石榴子石核部成分和包裹体黑云母的成分确定进变质温压条件为0.70~0.88 GPa和655~680℃;② 峰期变质阶段,峰期矿物组合为石榴子石+蓝晶石+黑云母+钾长石+石英+金红石+熔体±斜长石,根据峰期矿物组合的稳定区域与石榴子石幔部和基质黑云母化学成分限定峰期温压条件为0.98~1.06 GPa和770~790℃,锆石记录的175 Ma的变质年龄代表了高压麻粒岩相峰期的变质时代;③ 降温降压退变质阶段,矿物组合为黑云母+斜长石+夕线石+白云母,根据其稳定区域限定温压条件为0.32~0.68 GPa和600~725℃。泥质高压麻粒岩记录的变质p-T-t演化轨迹记录了同卡微陆块与羌塘地块碰撞后的地壳加厚过程,其中等压升温的进变质阶段可能代表微陆块下地壳受到上涌软流圈的持续加热过程。

摘要:大洋俯冲带与碰撞造山带是大陆地壳演化与成熟的关键位置,但引发地壳改造和成熟的具体机制尚存在诸多争议。本文对柴北缘俯冲碰撞杂岩带拐角梁-双口山弧岩浆-变质单元内的长英质片麻岩及其内部的浅色体、基性片麻岩和闪长岩开展了详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学及锆石Lu-Hf同位素分析工作,以探讨该区内大陆地壳演化的关键机制。全岩地球化学分析显示,长英质片麻岩、基性片麻岩及闪长岩均富集LILEs和LREEs而亏损HFSEs,与典型弧型岩浆岩地球化学特征类似,其中基性片麻岩与长英质片麻岩具有连续演化的主量元素组成,暗示长英质片麻岩原岩或源于基性岩浆的结晶分异;长英质片麻岩中的浅色体具有高SiO₂、Al₂O₃和Na₂O而低K₂O、CaO、Rb/Sr和Th/U的奥长花岗岩地球化学特征,与水致部分熔融趋势一致。锆石U-Pb定年结果显示,基性片麻岩的原岩与闪长岩分别形成于470.9±6.5 Ma与441.6±3.0 Ma,Hf 同位素分析显示基性片麻岩锆石εHf(t)值为+6.74~+11.26,闪长岩锆石εHf(t)值为+5.13~+8.06;长英质片麻岩中的浅色体形成于441.6±3.5 Ma,锆石εHf(t)值为+7.24~+12.27,与基性片麻岩基本一致。综合分析表明,拐角梁-双口山弧岩浆-变质单元内记录了两期弧岩浆活动和一期变质-深熔事件:约470 Ma的洋壳俯冲阶段,俯冲流体交代地幔楔发生部分熔融,引发了第1期弧岩浆活动,从而形成了基性片麻岩与长英质片麻岩的原岩;约440 Ma洋壳俯冲到陆-陆碰撞过程中,软流圈上涌,含水地幔部分熔融形成闪长岩,闪长岩在侵位与结晶过程中释放热量与流体导致长英质片麻岩的原岩发生水致熔融。这两期弧岩浆活动及随后的深熔事件均促进了柴北缘俯冲碰撞杂岩带内大陆地壳由基性向酸性的转化,表明由洋壳俯冲到陆-陆碰撞转换过程中的弧岩浆活动及深熔作用或是推动大陆地壳的改造与成熟的关键因素。

摘要:胶-辽-吉带是华北克拉通最具代表性的一条古元古代造山带,它不仅接受了古元古代巨量的陆壳物质沉积,而且发育有大量的古元古代石墨矿床,是研究早前寒武纪石墨成因机制和地球早期气候特征的天然实验室。本文对胶-辽-吉造山带南部胶北地区的南墅石墨矿床进行了详细的岩相学、地球化学、拉曼光谱学、碳同位素及锆石年代学等方面的研究。研究结果表明,南墅石墨矿的含矿岩石主要为含石墨透辉石英片麻岩、含石墨石榴长英质片麻岩和含石墨二辉麻粒岩,石墨呈鳞片状或粒状均匀分布在各含矿岩石中,其石墨碳同位素值分别为δ¹³C_VPDB=-13.42 ‰~-10.17 ‰、-21.00 ‰~ -17.28 ‰和-12.99 ‰~ -12.65 ‰。地球化学特征表明,含石墨岩石的原岩主要为未经历长距离搬运的砂岩和页岩,属于活动大陆边缘的产物。石墨拉曼温度计计算结果表明含矿岩石经历了高角闪岩相至麻粒岩相的变质作用(693~796℃)。研究认为南墅石墨矿的碳源主要来自有机物,混杂有少量的无机碳,有机物在埋藏变质过程中的脱碳(CH₄)作用,是导致石墨碳同位素正向偏移的一个重要原因。此外,含石墨透辉石英片麻岩原岩在高温变质过程中会通过变质反应CaMg(CO₃)₂+SiO₂=CaMgSi₂O₆+2 CO₂释放无机碳源,也是造成其石墨碳同位素变重的因素。含石墨透辉石英片麻岩锆石的U-Pb定年结果表明其碎屑锆石年龄范围在3.617~2.054 Ga,主要集中在2.46 Ga,变质锆石的年龄为1.82 Ga。结合前人荆山群碎屑锆石年龄数据,我们将南墅石墨矿的沉积时代限定为2.1~1.9 Ga,变质成矿时代为1.82 Ga,认为在2.1~ 1.9 Ga,有大量的有机物伴随陆源碎屑快速沉积在弧后盆地活动大陆边缘环境,在后期的弧-陆碰撞造山过程中有机物经石墨化过程转变成石墨,并进一步汇聚形成石墨矿床。

摘要:拉萨地块北部广泛分布白垩纪岩浆岩,其记录的岩浆-变质事件,对于研究拉萨地块白垩纪岩浆岩的岩石成因和构造背景具有重要的意义。本文对拉萨地块北部孔马地区花岗闪长岩进行了岩石学、地球化学和年代学研究,结果表明,研究区花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为113.2±1.3 Ma,属早白垩世晚期岩浆作用的产物。该岩体属高钾钙碱性系列,铝饱和指数A/CNK=1.05~1.12,相对富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Ti、P、Ta等高场强元素,具有中等Eu负异常,为过铝质S型花岗岩。岩石地球化学特征显示其成岩岩浆主要来自古老地壳的部分熔融,并受到地幔物质混染。结合区域资料,认为孔马地区花岗闪长岩形成于早白垩世晚期班公湖-怒江洋壳南向俯冲碰撞的构造环境,可能与重力拖拽下发生板片断离导致的软流圈物质上涌有关。

摘要:以内蒙古某锡石多金属硫化矿为研究对象,采用第三代矿物参数自动定量分析(AMICS)等方法,对矿石的化学组成、矿物组成和粒度组成,主要矿物的嵌布粒度、解离特征和嵌布特征,主要目的元素的赋存状态进行了系统的工艺矿物学研究。结果表明,矿石主要有价元素为Cu、Ag和Sn,含Cu矿物以黄铜矿、黝铜矿等硫化铜矿物为主,Ag主要以类质同象形式分布在黝铜矿中,Sn主要以锡石的形式存在;在粗磨条件下,虽然各硫化矿物的解离度不足70%,但是硫化矿集合体的解离度达到了80%,考虑到锡石性脆易碎并且主要与硫化矿连生的特点,建议在粗磨条件下,先采用混合浮选回收铜银硫化矿集合体,再采用重选回收锡石,为内蒙古同类锡石多金属硫化矿的开发利用提供了借鉴。

摘要:铊是一种战略性关键金属,在高科技领域中具有重要应用价值。云南南华砷铊矿床是全球为数不多的独立铊矿床之一。矿体赋存于上侏罗统薄层白云岩中,呈层状产出。本研究通过系统的野外调查、岩相学观察以及扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等分析手段,揭示了该矿床的矿物类型、组构特征及铊的赋存状态和富集规律。研究表明,南华砷铊矿床矿石矿物以雄黄和雌黄为主,热液成矿阶段可划分为两期:Ⅰ期为雄黄-雌黄-磁黄铁矿-黄铁矿-(铊矿物-黄铜矿-方铅矿)矿物组合;Ⅱ期以雄黄-雌黄-铊矿物组合为特征。其中, Ⅰ期雄黄(Rlg1)呈橘黄色、细脉状;Ⅱ期雄黄(Rlg2)呈橘红色、粗脉状。EPMA结果显示,南华砷铊矿床中Tl主要以独立矿物和类质同象两种赋存形式存在。除独立铊矿物之外,雄黄、雌黄、黄铁矿和磁黄铁矿均具有Tl超常富集特征,是Tl的主要载体矿物。磁黄铁矿中Tl含量最高(0.47%~1.89%,均值1.06%),其中Tl与As呈显著正相关,与Fe呈显著负相关,据相关关系推测Tl在磁黄铁矿中与As耦合替代Fe,替代机制为As³⁺+Tl⁺+Tl³⁺?2 Fe²⁺+Fe³⁺;黄铁矿中Tl含量为0.04%~0.18%(均值0.10%),与磁黄铁矿有相似的元素相关关系,推测Tl在黄铁矿中直接替代Fe,替代方式为2 Tl⁺?□+Fe²⁺,□代表空位;雄黄中Tl含量(≤0.59%,均值0.13%)略高于雌黄中Tl含量(≤0.17%,均值0.07%),推测二者中Tl以类质同象形式存在。综合研究表明,南华砷铊矿中Tl的差异性富集可能与富Tl成矿流体以及低硫逸度、低温的还原环境密切相关,磁黄铁矿是未来寻找富铊资源的重要标志矿物。

摘要:矿物替代反应在碳酸岩型稀土矿床的成矿过程中起着重要的作用,反映了系统演化过程中环境条件或流体成分的变化。因稀土元素离子与钙离子尺寸范围接近,方解石可在含稀土元素的水热溶液作用下转化成为稀土碳酸盐矿物。在Ce³⁺与H₂O的共同作用下,方解石可随着热液温度的升高逐步转化成为镧石(常温)→钙碳锶铈矿(70~110℃)→羟碳铈矿(150~165℃)→方铈矿(CeO₂)(200~250℃)。水在稀土碳酸盐矿物中表现出的不同结合形态能有效反映环境温度。F^-、Ce³⁺和H₂O的共同参与可加速稀土碳酸盐矿物替代方解石,在常温条件下即可转化成稳定的氟碳铈矿相,但氟不易替代钙碳锶铈矿中的羟基占位而继续转化成为氟碳铈矿。F^-、OH^-以及CO^2-₃是稀土元素结合的重要配位体,对于热液环境中稀土元素的迁移、转化及固定起着重要的作用。

摘要:渤海湾盆地是中国东部重要的含油气盆地之一,其复杂的成储特征与深部CO₂注入和富CO₂热液活动的改造密切相关。对CO₂含量、δ¹³C_CO2值和R/Ra相关性的综合分析表明,盆地中CO₂主要是深部幔源岩浆活动所释放的CO₂。通过含CO₂流体包裹体数据统计发现均一温度呈现"双峰型",表明研究区储层经历了多期热液改造过程。此外,岩石矿物学和地球化学等多种证据也揭示了热液活动对储层的影响。研究区发育铁白云石、黄铁矿、绿泥石、片钠铝石等典型热液矿物。在渤中坳陷、济阳坳陷等地区,储层中的方解石具有较低的氧同位素值和稀土元素Eu正异常的特征,表明其为热液成因。进一步分析发现,深部热液流体对储层的改造表现为明显的空间差异,靠近深部热液活动区域的储层通过,富CO₂热液通过溶蚀作用和热烘烤作用显著改善了储层的孔隙度,而远离深部热液活动区域,自生白云石、方解石、石英等沉淀胶结作用导致孔隙度和渗透率降低。

摘要:针对胜利油田高温酸性油藏(60℃、pH=6.5)中蒙脱石水化膨胀引发的储层伤害问题,从原位地层水中分离出耐高温硅酸盐混合菌(编号SSB-Mnt),探究其对蒙脱石矿物结构改造的耦合机制。通过X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外变换光谱(FTIR)、扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)和电感耦合等离子发射光谱分析(ICP-OES)等多尺度表征结合体系元素含量动态分析,发现SSB-Mnt通过代谢产酸(pH值由6.6降至5.5)与电子传递的协同作用,30天内实现蒙脱石中43.8%~49.7%结构Fe³⁺的还原(Fe²⁺平均浓度为0.402 mmol/L)。矿物学证据表明,微生物作用导致蒙脱石层间坍塌,层间距由1.49 nm缩小至1.22 nm,硅氧骨架解聚(Si—O—Si吸收峰强度降低)以及与Fe、Ca、Ti、P元素相关的次生矿物形成。本研究探索了油藏条件下耐高温菌群-矿物协同改造模型,调配了配伍培养基,为非常规油气储层微生物防膨技术提供了理论依据。

摘要:有机废物厌氧消化液通常具有很高的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、磷酸盐、氨氮浓度,属于难处理高浓度有机废水。为探究有机废物厌氧消化液中镁钙离子对微生物降解COD、生物矿化产物的影响,本文构建不同镁钙离子浓度厌氧体系进行生物矿化批式实验研究,通过向消化液中添加硫酸盐为厌氧微生物硫酸盐还原菌提供电子受体,在快速降解废水中有机物的同时诱导生物矿化固定碳、氮、磷。结果表明:总盐度10 g/L、镁钙摩尔比在0.5~10范围内,随镁离子浓度从0.12 g/L增加到2.4 g/L,总有机碳(total organic carbon, TOC)降解转化速率呈现先上升后下降的趋势,在镁钙比为5、镁离子浓度1.2 g/L时TOC降解率达到最大值;镁钙比小于1时生物矿化产物为方解石和鸟粪石,镁钙比大于1时生物矿化产物为单水方解石和鸟粪石。钙离子发挥主要的固碳作用,镁离子主要发挥固氮、磷作用。镁钙比对碳酸盐与磷酸盐物相的种类、碳酸盐与磷酸盐物相比例具有关键的控制作用。

摘要:电子背散射衍射(EBSD)技术是构造地质学的新兴支柱测试技术之一,尤其在显微构造和流变学研究方向。近20年来,该技术取得了长足的进步,样品扫描速度成倍增加,识别精度大幅度提高,数据处理方法也日益丰富,从而使其在地质样品微观结构表征方面的能力不断增强,在地质学研究中的应用也更加深入广泛。传统的EBSD技术可以获得晶粒尺寸、晶体取向和晶界分布特征等晶体的基本信息,伴随高分辨率EBSD技术的快速发展,其广泛地应用于识别晶体粒内应变,并能高效、大规模地获取其他关键参数,例如菊池条带衬度等。EBSD数据的三维可视化表达及其与其他研究手段采集数据的联合使用,进一步拓展了该技术在地质学中的应用前景。自然资源部大陆动力学重点实验室的EBSD自开放运行至今的20年时间里,积累了丰富的测试经验、样品处理技巧和数据分析方法等。本文以此为基础,结合前人的研究成果,系统地梳理了EBSD的测试原理、技术发展、样品制备技术、数据采集和处理方法等方面的最新进展,并通过列举近年来EBSD技术在地质学研究中的一些典型案例,更直观地介绍了EBSD技术的应用进展,不仅构建了多尺度构造解析的方法学体系,更为揭示大陆流变分层、深部变形机制及构造演化过程提供了不可替代的实验证据。

摘要:在系统梳理2010年度全球发现并经国际矿物学协会(IMA)新矿物与矿物分类命名专业委员会(CNMNC)批准的75个新矿物种资料的基础上,从矿物名称、晶体化学式、晶系和空间群、晶胞参数、主要粉晶数据、物理性质、光学性质、产地与产状、与其他矿物种的关系、矿物名称来源、化学反应和光谱学特征等方面归纳总结了这些新矿物的重要矿物学特征,并按照中国新矿物及矿物命名专业委员会颁布的《矿物种汉名审订条例》,对75个新矿物种的中文名称进行了审订。通过适时公布国际新矿物工作的新进展和新成果,并逐步完善和规范矿物种中文译名体系,可以为我国新矿物的发现和研究提供有科学价值的参考和借鉴,并不断推进矿物种中文译名的规范化和标准化。