塔里木大火成岩省熔结凝灰岩中富磷-稀土矿物集合体的识别及其意义

高分异的高硅流纹岩具有稀土元素(REE)成矿的潜在价值。塔里木大火成岩省以发育高比例的长英质岩石为特征,但其是否具有稀土成矿的潜力还缺少有力证据。本次研究以来自塔里木大火成岩省塔北隆起S42井的高硅熔结凝灰岩为研究对象,从中识别出多种富Fe-P-REE的矿物集合体:(1)熔结凝灰岩的岩屑具有由磁铁矿、独居石和碱性长石等矿物组成的核部,并被石英组成的边部包裹;(2)熔结凝灰岩胶结物中的磁铁矿+磷灰石+金红石+独居石矿物组合;(3)晶屑石英包裹独居石和黄铁矿等。进一步的石英SIMS原位氧同位素分析表明,岩屑石英的δ~(18)O_(V-SMOW)值的变化范围为11.15‰～14.60‰,而晶屑石英的氧同位素组成偏轻(7.23‰～7.84‰),与全岩氧同位素组成基本一致(5.00‰～7.21‰)。石英钛饱和温度计估算晶屑石英的形成温度为756～815℃,岩屑石英为566～645℃。另外,岩屑中与独居石共生的磁铁矿的微量元素特征与热液成因的磁铁矿一致。以上证据表明,岩屑中的Fe-P-REE矿物集合体主要来源于热液作用。而熔结凝灰岩的胶结物中与晶屑石英包裹体中出现富Fe-P-REE矿物集合体表明岩浆在演化的晚期REE已足够富集并结晶出稀土矿物。因此,熔结凝灰岩中的富Fe-P-REE的矿物集合体主要与岩浆的分离结晶作用和热液作用有关,它们的识别对认识塔里木大火成岩省长英质岩石的稀土成矿潜力具有重要意义。     

矿物-溶液间REE的分配系数及其影响因素和地质地球化学意义

本文基于前人测得的橄榄石、石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、斜长石和H_2O之间的REE分配系数,讨论了矿物成分、结构和物理化学条件(t、p)对REE分配系数(K_(REE))的影响,提出了预测矿物—溶液间K_(REE)的三条准则,即矿物成分准则、矿物结构准则和溶液成分准则。根据这些准则,本文预测了各种硅酸盐矿物和不同成分溶液(H_2O、Cl~-、F~-、CO_2、CO_3~(2-)、HCO_3~-)之间的K_(REE),并分析了矿物、岩石蚀变过程中REE的活动性和REE的变质热液成矿作用。     

山东和辽宁金伯利岩的稀土元素地球化学特征

山东和辽宁金伯利岩的稀土元素球粒陨石标准化曲线均向右倾斜,(La/Yb)N比值为22.7—357.9,LREE/HREE比值12.4—61.3,为轻稀土富集型。含金刚石较富的金伯利岩∑REE变化范围较小,多集中在300—600ppm之间;贫(无)矿金伯利岩∑REE变化范围较大,大多数为低于300ppm或高于600ppm。所以金伯利岩∑REE在寻找金刚石中可以作为重要的参考数据。金伯利岩深源捕虏体的REE含量低,如山东金伯利岩捕虏体∑REE237.6ppm,河北和辽宁的榴辉岩分别为55.2ppm和73.3ppm,山东的纯橄岩捕虏体∑REE最低,仅10.6ppm。     

玄武岩中普通辉石,石榴石巨晶的研究：Ⅰ.REE演化

辽宁宽甸、河北汉诺坝和福建明溪碱性玄武岩中的普通辉石和石榴石巨晶MgO、FeO、CaO含量的变化呈现了矿物的结晶分异趋势。从高温到低温晶出辉石的REE分馏程度不断增高,石榴石REE分馏程度不断降低,即两种巨晶中的LREE不断增加,而HREE逐渐减少,矿物的稀土模式曲线出现交叉现象。 用宽甸和汉诺坝任一层玄武岩作为液相与巨晶所计算的REE分配系数D_(矿物)~(REE)-玄武岩值,均与实验值相近,因而它不能旁证载体玄武岩就是巨晶的母岩浆。辉石晶出后残余岩浆比例Ⅰ值计算表明,母岩浆体可能是一个相对体积不太大的、主元素和REE成分不断变化的相对独立的地质体。     

大冶-武山矿化夕卡岩的稀土元素地球化学研究

用ICP-MS分析了25个含矿夕卡岩样品的REE含量,其中对8个样品的石榴子石等矿物中的熔融包裹体进行了均一温度测定,还对5个夕卡岩样品石榴子石中的熔融包裹体进行了电子探针分析.在这些样品的石榴子石、辉石或方解石中都观察到熔融包裹体.夕卡岩的球粒陨石标准化REE分布模式具有两个突出特点:其一是以富集轻稀土元素(LREE)右倾为特征;其二是多数以具有Eu正异常为特征.夕卡岩球粒陨石标准化REE分布模式有三种类型:第一类型显示斜率不大的右倾直线;第二类型具有以Ce为峰值的折线的特征,即REE线段向上凸,在Ce处有一极大值(个别无峰值,LREE曲线向上凸,呈穹隆状);第三类型为过渡型REE分布模式.在当今REE资料有限的情况下,利用稀土元素地球化学特点鉴别夕卡岩成因是困难的.     

离子探针Li同位素微区原位分析技术与应用

Li同位素是一种新兴的非传统稳定同位素示踪工具,其应用领域涵盖了从地表到地幔的熔/流体与矿物之间的相互作用以及行星的早期演化研究。随着多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC ICPMS)和二次离子质谱仪(SIMS)技术的迅速发展,锂同位素地球化学研究取得了长足进步和发展。Cameca IMS 1280 SIMS可以在约20 μm×30 μm×2 μm的空间尺度上获得约1‰(1σ)的分析精度,实现了高精度微区原位Li同位素分析。由于Li同位素基体效应明显,获取与分析样品基体匹配的标准样品对Li同位素分析的准确性尤为关键。在重点介绍SIMS微区原位Li同位素分析技术的基础上,以锆石、橄榄石和辉石为例,综述了Li同位素原位分析技术的最新应用研究进展及存在的问题,旨在加深对Li同位素原位分析技术的理解,展示其在地球化学研究中的良好应用前景。     

中国大陆科学钻探主孔超高压榴辉岩中绿辉石结构水研究

本文利用傅立叶（Fourier）变换红外光谱技术对CCSD主孔100～3100米深度范围榴辉岩中的绿辉石结构水含量进行了原位分析。结果表明，所有绿辉石都舍有一定的以OH形式存在的结构水，其含量范围为45～784ppm，平均为235ppm。不同榴辉岩绿辉石之间的结构水含量差别较大，而且呈现出明显的空间分布不均一性。相关性分析显示，绿辉石的结构水含量与全岩的Mgo、TFeO、Al2O3，含量成正相关，与NaO成反相关，与绿辉石的NaO、TFeO含量成负相关，与榴辉岩的峰期变质条件无关；与其它类型榴辉岩相比，多硅白云母榴辉岩中绿辉石的结构水含量较高，平均为339ppm。由此推测，超高压榴辉岩绿辉石中所残留的结构水含量很可能与其峰期结构水含量、矿物化学成分和岩石矿物组成有关。     

钠交代作用对碱性花岗岩体系中稀土富集成矿的贡献

碱性岩是全球稀土资源的主要来源之一,特别是中-重稀土资源。针对碱性花岗岩体系中稀土(REE)和部分高场强元素(HFSE)超常富集机制及其控制因素等关键科学问题,目前尚缺乏深入系统的研究工作。本文重点关注碱性花岗岩成矿体系中的钠交代作用,对常见的钠长石化、钠铁闪石化和钠辉石化等热液交代过程中的矿物交代反应过程及其稀有稀土元素再活化-迁移过程开展分析和讨论。在碱性岩中,碱性角闪石和辉石被认为是REE和HFSE的重要载体,同时也是岩浆分异演化的有效示踪剂。以中国黑龙江碾子山碱性花岗岩为例,岩浆晚期的热液交代会导致碱性角闪石和辉石从富钙的矿物相向富钠的矿物相转变,在这个相转变过程中会导致REE和HFSE的活化和迁移。特别是岩浆晚期热液富钠霓辉石的形成过程中REE和HFSE会大规模释放到交代流体中,可能是导致这些关键金属元素在岩浆晚期超常富集和成矿的关键控制因素。因此,碱性角闪石和辉石的钠指数[Na^#=Na/(Na+Ca)摩尔比]可能是一个潜在的矿物地球化学指标,或将为碱性岩型稀土资源勘查提供新的方法。     

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舍结构水，要么结构水含量〈2ppm（H2Owt．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H2O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^＋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。     

安徽女山下地壳麻粒岩包体中的水：红外光谱分析

运用显微傅立叶变换红外光谱技术，对安徽女山新生代玄武岩中的10个麻粒岩包体的主要组成矿物（单斜辉石、斜方辉石、斜长石）进行了观察。结果显示，这些名义上的无水矿物中都普遍含有以OH一形式赋存的结构水，其含量（H10wt．）分别可以高达～2340ppm（单斜辉石）、～1590ppm（斜方辉石）和～910ppm（斜长石）。不同样品间矿物的结构水含量具有明显的不均一性的分布特点，这很可能是对其原岩性质的一种反映。根据单矿物的水含量和各自的体积分数计算出的全岩水含量为125～963ppm。根据二辉石温度计计算的女山麻粒岩包体的平衡温度为～800～900℃，对应于女山最下部地壳（-25～35km），因此本文数据为大陆下地壳含水与否提供了初步的最直接的证据，并且其水含量可能具有不均一性的分布特点。     

扫描电镜能谱法测定独居石中铈、镧、钍等元素的含量

粒度细小的独居石、锆石等矿物在变质岩中含量少,利用岩石薄片偏反光显微镜鉴定技术一般不易确认,X射线粉晶衍射分析通常也检测不出此类微量矿物.利用电镜能谱分析技术能够检测出矿物主要组成元素,并能给出所测元素的浓度值.运用Casino程序和Quanta程序,据元素的浓度值可以计算出矿物中各元素的质量分数（%）.本次研究利用扫描电镜能谱仪检测了6个样品中微量矿物,结果表明：6个样品中主要元素组成为O、Ce、Nd、La、Al、P、Ca、Si、Ag、Th,与独居石矿物化学组成一致,可以判定所检测的6个样品为独居石.     

白云鄂博矿床白云石型矿石中独居石单颗粒U-Th-Pb-Sm-Nd定年

使用交换树脂TRU Spec同时分离REE、U、Th、Pb及其他的元素,然后用阴离子交换树脂纯化Pb并用萃淋树脂分离纯化Sm和Nd,Sm、Nd、U和Pb的定量测定借助同位素稀释法,Th的定量测定则用ICP-MS分析,Nd和Pb同位素组成分析用质谱法(TIMS),从而实现独居石U-Th-Pb-Sm-Nd联合定年。用这种方法可以在同一样品上,同时得到U-Th-Pb和Sm-Nd同位素年龄记录。白云鄂博矿床白云石型稀土矿石中12个单颗粒独居石的U-Th-Pb-Sm-Nd同位素联合定年给出Sm-Nd等时线年龄为1008±320 Ma,其中8个独居石的Th-Pb等时线年龄为1231±200 Ma,此二年龄在误差范围内相似。在同一组独居石样品上得到一致的Th-Pb与Sm-Nd的中元古年龄,表明白云鄂博在中元古代的稀土成矿作用是可能的。本文独居石的Th-Pb 和Sm-Nd年龄与以前报道的独居石加里东期Th-Pb年龄差别很大,此问题尚需进一步研究。     

汉诺坝捕虏体辉石岩和麻粒岩的成因探讨

汉诺坝新生代玄武岩中含有丰富的地幔和地壳岩石捕虏体,其中捕虏体辉石岩和庥粒岩由于外观上具有一定的相似性,两者容易混淆,导致研究上的误区.本文以辉石岩和麻粒岩捕虏体作为研究对象,通过岩相学观察结合矿物主量元素分析、单斜辉石微量元素和Sr-Nd同位素分析,对两种捕虏体进行深入的研究和对比以探讨其成因意义.结果表明,上述各方面二者都存在明显的差别,捕虏体麻粒岩具有层状堆晶构造,两种辉石矿物(次透辉石和古铜辉石)相对贫MgO富FeO,单斜辉石的REE相对富集,以高87Sr/86 Sr低143Nd/144Nd为特征;而捕虏体辉石岩一般呈块状构造,两种辉石矿物(透辉石和古铜辉石-顽火辉石)相对富MgO贫FeO,单斜辉石REE总量极低呈亏损模式,同位素组成上介于捕虏体橄榄岩和麻粒岩之间.捕虏体麻粒岩特征表明它是幔源岩浆底侵作用形成,岩浆受到了下地壳的混染;而捕虏体辉石岩明显不同于橄榄岩和麻粒岩的成因,来自于富集地幔.     

氟碳铈钡矿(Cebaite)的新资料

氟碳铈钡矿产于白云鄂博铁铌稀土矿床中。1965年发现于西矿区。贵阳地球化学所稀有矿物研究组(1972)和彭志忠、沈今川等(1980)及后来李方华等对该矿物进行了矿物学研究。本文报道了采自东矿区几个样品的分析测定结果。 一号氟碳铈钡矿(样品编号:东1606),产于东矿体靠近上盘的钠辉石型矿石中,与钠辉石、萤石、重晶石等矿物共生,矿物呈粒状或板状,大小不一,集合体大者直径可达数毫米。     

沂水杂岩中超镁铁质岩的岩石地球化学特征

主要以捕虏体形式存在于沂水岩浆杂岩和变质杂岩中的超镁铁质岩石不发育鬣刺结构,岩石化学组成以高MgO和低SiO2、TiO2、K2O含量为主要特征。按岩石中是否含有橄榄石大致可以分为橄榄辉石岩和尖晶角闪二辉石岩两种,前者以强烈发育蛇纹石化为特征,矿物组合以单斜(透)辉石+橄榄石为主(偶见斜方辉石),蚀变矿物组合为蛇纹石±铬铁矿+磁铁矿±角闪石±尖晶石等;后者以局部发育滑石化为特征,矿物组合以斜方(古铜)辉石+单斜(透)辉石+尖晶石为主,其次是角闪石+磁铁矿±滑石等。岩石总体以稀土元素总量(∑REE)相对较低、LREE/HREE=1.64~4.40为特征,稀土元素的球粒陨石标准化配分图解显示所有样品均具Eu和Ce的负异常,除3个橄榄辉石岩样品外,多数样品无明显的轻稀土元素、轻重稀土元素和重稀土元素分异。岩石的微量元素组成以不相容元素Rb、Ba、U、Nb、Sr、Zr等具有明显不同的异常为特征:Ba、Nb呈现负异常,而Rb、U呈现正异常,Sr部分呈正异常,Zr和Ti负异常出现在橄榄辉石岩中,其他样品无Zr异常。样品YS0631的SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示其变质锆石年龄值为2 560~2 605 Ma;另有一颗结晶锆石的年龄值为2 719 Ma,εHf(t)值为8.2,亏损地幔模式年龄为2 680 Ma。综上所述,该超镁铁质岩石源于地幔,形成于新太古代早期,随后遭受深熔及岩浆作用影响,经历了变质作用的改造。     

高压下微量元素的分配及对俯冲带火山作用的意义

主要矿物(例如,普通辉石、钙镁闪石)和共存的熔体之间的微量元素分配系数(Ds~*)对俯冲带中岩浆的产生模式的确定是重要的。近来对含水富集Nb,Ta的碧玄岩和微量元素(Rb、Ba、Sr、Y、Nb、Ta和REE)胶状的硅酸盐-碳酸盐岩混合物进行合成实验,在1000～1050℃和2.0～2.5GPa条件下,在淬火的基质中形成了普通辉石和钙镁闪石。晶体和基质的范围足以进行微量元素的显微质子探针分析和D值的测定C>30μ)(表1)。     

压力对稀土元素分配系数相对变化的影响——以宽甸、汉诺坝玄武岩中巨晶矿物为例

通过对与寄主岩(碱性玄武岩)具有化学平衡或近于化学平衡关系的巨晶(石榴石、辉石和角闪石)的REE分配系数的研究,发现其REE分配系数的对数值相对于元素半径呈抛物线性变化。抛物线的顶点位置不但随矿物种类的不同而不同,而且对同一矿物也是变化的。随压力增大,同一种矿物的分配系数抛物线顶点向离子半径小的元素方向偏移,可以认为在不同深度生成或演化的玄武岩岩浆的REE分布模式受压力的影响较大。     

Juan de Fuca洋脊Endeavour段热液硫化物稀土元素地球化学特征

用 ICP-MS对取自 Juan de Fuca洋脊 Endeavour段 5块热液硫化物样品的 13个分析样进行了稀土元素(REE)测试.结果显示该区硫化物样品的 REE含量较低(0.35～ 14.8 μ g/g),所有样品的 REE球粒陨石标准化分布模式均表现出 Eu正异常和 LREE富集的特征,表明硫化物中的 REE来自热液.不同喷口硫化物的 REE含量变化较大,同一块状硫化物不同部位的含量也有较大差异,主要是由于硫化物形成过程中,热液和海水的混合不均一性以及不同矿物沉淀和 (或 )溶解的结果.硫化物 REE的分布特征主要受热液的影响,烟囱内外层 Eu正异常的变化主要受矿物组成和物理化学条件的控制.     

压力对辉长岩矿物反应和部分熔融影响的实验研究

本文在高温高压条件下,开展了辉长岩矿物反应与部分熔融实验,利用偏光显微镜与扫描电镜对实验样品微观结构观察,研究实验中的新生矿物与熔体的分布;通过电子探针分析熔体成分特征。实验结果表明,在低压(300MPa)条件下,静压和塑性变形实验样品中,单斜辉石以固体反应方式生成橄榄石,在高压(1300MPa)塑性实验中所有实验样品都没有发现新生矿物颗粒,这与相图中低压条件下斜长石与橄榄石稳定共存,而高压下斜长石-辉石稳定共存相吻合。高压塑性变形条件下,单斜辉石和黑云母首先发生部分熔融,随着温度增高,斜长石逐渐参与熔融,熔体呈薄膜状分布在矿物颗粒边界,熔体成分依赖于参与熔融的矿物成分,表明出现的熔体为非平衡熔融结果。     

吉林汪清和龙岗新生代岩石圈地幔的含水性和元素地球化学特征

首次报道了来自东北地区岩石圈地幔水含量的数据。通过对吉林龙岗和汪清新生代玄武岩中的橄榄岩包体矿物进行电子探针(EMP)和激光熔蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)的分析,得到了矿物的主量元素和微量元素的数据,结果显示这些橄榄岩是原始地幔经历了不同程度部分熔融的残余,大部分样品的熔融程度可能<10%。橄榄岩样品在后期还经历了地幔交代作用,大部分样品受到硅酸岩熔体的交代,少部分样品受到碳酸岩熔体的交代。显微傅里叶变换红外光谱(FTIR)的分析结果显示,橄榄岩样品中的单斜辉石、斜方辉石均含有以结构羟基形式存在的水,而橄榄石中没有明显的羟基吸收峰。龙岗样品中单斜辉石的水含量为(48~464)×10^-6(H₂O, 质量分数),斜方辉石水含量为(28~104)×10^-6;汪清样品中单斜辉石的水含量为(34~403)×10^-6,斜方辉石的水含量为(13~89)×10^-6;所有样品全岩水含量为(8~92)×10^-6。样品的水含量可以代表龙岗和汪清地区岩石圈地幔的水含量信息,并且水含量变化范围较大,造成这种变化的原因可能是由于地幔源区初始水含量的不均一,以及部分熔融和地幔交代作用叠加的结果。