桐柏山商丹断裂带东延段石榴云母片岩中石榴子石显微构造特征及变质—变形环境分析

韧性剪切带上岩石变质—变形条件的研究是探讨造山带造山过程及造山机制的重要环节.岩石中矿物显微、超微构造特征是造山带形成环境的真实体现,是造山带变形研究的基础.本文通过对商丹断裂带(即商南—丹凤断裂带)东延段桐柏山地区石榴云母片岩中石榴子石的位错特征及动态重结晶型式等显微构造特征,分析研究石榴子石塑性变形方式、变形机制及...     

皖南前寒武纪花岗岩类中片麻状构造的成因

本文运用岩组分析等综合研究方法,确定了该区前寒武纪花岗岩类中的片麻状构造属动力变质成因,形成于地壳较深层次(10公里左右)的准韧性剪切带内,发生于距今7.5亿年左右的地质历史时期;其变形方式及变形产物具有从准塑性向脆性转化的特点;岩石的组构类型为S-构造岩和(B+R)-复合构造岩,显示出两次变形的显微组构特征。     

橄榄石中显微塑性变形的透射电镜分析

1 研究橄榄石中显微塑性变形的深部意义 橄榄石是超基性岩浆岩的主要造岩矿物,是地幔岩的主要组成矿物之一.岩石的变形变质结构特征,是以造岩矿物的变形、重结晶发育程度为标志的.矿物及其所处环境的发展演化历史往往是以形成结构缺陷的方式记录在矿物内部.矿物学研究是地球科学研究中最基本的环节.作为非平衡缺陷,矿物中的塑性变形与矿物的受力受热历史有最直接的对应关系.     

东北地区新开岭－科洛杂岩变形规律与成因

新开岭－科洛杂岩位于中国东北地区的嫩江－黑河构造带中,其变形规律与成因一直是制约东北地区乃至邻区构造演化的关键问题之一.据详尽的野外调查,系统分析了岩石宏观糜棱面理、矿物拉伸线理、“A”型褶皱、不对称褶皱、眼球状旋转构造和显微书斜式、眼球状旋转等构造样式.构造解析及运动学分析反映杂岩带两侧整体分别向NW及SE向的伸展滑脱特征;杂岩带内黑云斜长片麻岩及侵入糜棱岩中的闪长玢岩锆石U-Pb（LA-ICP-MS）定年及区域对比研究结果显示,其韧性变形变质作用时代为中侏罗世（167 Ma）,变质峰期时限为170~163 Ma,中侏罗世晚期（163 Ma）暴露于地表.新开岭－科洛杂岩具上盘盖层、拆离韧性剪切带及下盘核杂岩3层式结构特征.核内为大面积分布的花岗岩类,地层时代远比核外地层偏新,并无“古老”的变质岩;拆离韧性剪切带变形温度约400~500℃,其变质强度达绿片岩相,后期发生明显退变质作用.新开岭－科洛岩浆核杂岩主要是在岩浆底侵、花岗岩岩体强力侵位引起地壳隆升的伸展构造背景下形成.      

通过构造岩鉴别岩石动态重结晶的机制

岩石如书,包含着丰富的地球演化信息。通过破解这本天书,地质学家得以了解发生在地球内部的地质过程。构造岩中的显微构造是“写在岩石中的变形过程”。通过显微构造观察,可以了解岩石矿物的变形机理。以天山造山带内发育的糜棱岩为具体实例,介绍了中、下地壳层次变形岩石动态重结晶的机理及形成的相关显微构造的特点。由于构造岩均是经历过重结晶作用的产物,显微观察只能揭示变形矿物重结晶的机制。在中、下地壳层次,矿物动态重结晶的主要机理分为3种（从低温到高温）：膨胀鼓出(BLG,又称膨凸)、亚晶粒旋转(SGR)和高温颗粒边界迁移(GBM)。这3种方式形成各具特色的显微构造：BLG形成近等粒交叉舌状构造;SGR产生定向排列的拉长新颗粒条带;而GBM造成典型的具不规则状颗粒边界、大小悬殊的新颗粒组合、颗粒内部波状消光不明显的显微构造。除了温度条件外,应变速率对动态重结晶机制也有明显的影响。在显微构造观察过程中,详细、全面应该是最重要的原则。     

构造成因矿物学及其研究意义

通过矿物研究构造乃是矿物学的新课题之一。随着构造地球化学的提出和发展,显微、超显微技术在构造地质学中的广泛应用,构造成因矿物学提出的主客观条件当然也日趋成熟。 1、构造成因矿物学的科学依据:大量研究表明,在许多矿物(尤其是主造岩矿物)中含有丰富多彩的构造信息。如随着温度和应变率的降低,石英的位错滑移从底面(a)转变为柱面(c)方向;在10.7～15.4GPa压力下,晶质的Ca(OH)_2(羟钙石)转化为玻璃质,松压过程中(3.6～5.1GPa)玻璃质转化为晶质;上地幔的剪切软化作用产生镁橄榄石的变型体——     

辽南太古宙古陆壳构造变形及演化

由早期绿岩、变质ＴＴＧ杂岩及闪长岩为主构成的院南古陆壳,在新太古宙末期－古元古代初期遭受了四期构造变形,以主期变形（第三期）最为显著。该期变形重塑了古陆壳上的太古宙岩石,形成密集而普遍的区域透入性主期片麻理（Ｓ３）,矿物线理（Ｌ３）及“顺片”掩卧褶皱（ｆ３）,并伴随高温低压条件下的角闪岩相区域变质作用,变形机制属中构造环境下由南至北的韧性水平剪切滑脱,其动力学成因可能的诱发古元古代辽东裂谷的幔软流     

察隅变质带的变质变形特征及其时代讨论

本文从区调资料的分析和总结入手，较详细的论述了该变质带的主要变质期形成的主要岩石类型、岩石化学、地球化学特征及其原岩恢复；由特征变质矿物和单矿物分析及其共生组合的研究，对变质带进行了相带、相系的划分；对叠加糜棱岩比及其退变质岩石（带）特征进行了讨论；由同位素年龄测定资料，结合地质特征探讨了变质带原岩及主变质期时代；最后运用构造解析方法，对变质岩变形进行了期次划分，阐述了各期次变形特点及相互关系，并与变质作用作了配套讨论，结合地质特征探讨了各变形期次的时代和变形机制的依据。     

大别——苏鲁高压-超高压变质带的“构造增压壳内成因”研究

研究发现,高压-超高压变质岩基本都发育于全球或区域规模的大型构造带,产于强烈构造变形带中相对较弱应变的部位。苏鲁—大别超高压变质岩具有明显的构造变形,这成为追索构造应力-应变作用和探讨形成构造环境与演化过程的重要线索。本研究用成岩成矿深度的"构造校正测算方法",进行野外观察、岩石变形-应力测算及构造校正测算。其结果显示,超高压变质岩形成深度在23~55km之间。大别—苏鲁超高压变质岩的锆石SHRIMP年龄显示,具有环带的内核高压矿物年龄大于680 Ma,而其含柯石英幔圈里超高压变质矿物在(231±4)Ma形成,角闪岩相等退变质矿物形成在(211±4)Ma,可见超高压变质发生在陆缘和陆内的地质环境。综合研究其岩石矿物的Sr-Nd、O和He同位素含量,有力证明了岩石的壳内成因特征。深钻孔岩心的岩石矿物学系统显示,超高压变质岩及其几公里宽范围里的各类围岩普遍含有柯石英等高压-超高压矿物包体。上述实际资料,用超高压变质的"深俯冲-折返"模式已经不能得到科学的解释。本文提出大别—苏鲁超高压变质岩"构造增压壳内成因模式",认为这些超高压变质作用可能发育在陆内地块之间的强烈构造挤压环境。在230Ma左右,由于构造压力与重力压力叠加致使局部达到超高压及相应温度等条件,特别是当p≥2.8GPa时,变质的物理化学条件得到满足,可以在23~55km深处发生超高压变质作用,之后经应力松弛和拆离构造,岩石又逐步抬升并发生退变质作用。也可以说,该超高压变质岩具有构造物理化学成因。     

变形机制在剪切带流动作用定位中的作用

无论其特点为单矿物岩还是复矿物岩,剪切带一般都以其某种显微构造特点与围岩不同为特征。复矿物岩中的剪切带另外可以有矿物成分的差异,甚至可以出现剪切带中化学成分的加入或移出。应变定位需要某些形式的机械软化,同时,寻求对观察到的显微构造变化与矿物学/化学变化中机械软化作用的解释是有意义的。在单矿物岩中,流动作用的定位(断层发育)常常与碎裂变形机制和晶质塑性变形     

环境与生命矿物学的科学内涵与研究方法

环境与生命矿物学是矿物学、环境科学与生命科学之间的交叉学科,是成因矿物学在生命领域的拓展和延伸,是地球系统科学的重要组成部分。生命起源的矿物表征和矿物作用;极端环境下的生物多样性及生物与矿物的关系;生物体的矿物组成、作用、宏微观形貌和自组装结构;生命矿物成核、生长和自组装过程的有机质调控及其响应环境变化的标型特征;生物矿化的过程、机理及其资源环境效应;矿物(含药用矿物)在生命活动中的作用、过程与机理及其开发利用,是环境与生命矿物学的主要研究内容。生命矿物有其自身的特点,选择用于环境及其变迁研究的生命矿物时,应遵循"贯通性"、"灵敏性"、"统计性"和"周期性"等四原则。根据生命矿物进行环境分析研究时,要注意甄别影响矿物学特征变化的环境要素;既要善于利用较便捷成熟的成因矿物学研究手段和方法(如热发光,简称TL),还要充分利用其他学科中的技术(如计算体层摄影术,简称CT),创造性地开发生命矿物学的环境标型。     

成因矿物学在中国的传播与发展

成因矿物学是现代矿物学的重要组成部分。它研究矿物与矿物组合的时空分布、矿物各内外属性间的关联、矿物形成与变化的条件和过程、矿物与其介质间的相互作用及相应的宏微观标志、和矿物成因分类及矿物成因信息的应用等方面的内容。矿物发生史、矿物标型学、矿物温压计、矿物共生分析和矿物成因分类共同构成本学科的理论体系。其中,矿物标型学是该体系的核心。以陈光远先生为代表的中国矿物学家,在20世纪下半叶,创新性地开展了成因矿物族的研究,建立了完善的成因矿物学理论体系,提出矿物标型六性和矿物学填图的四化法则,提出变质岩、花岗岩、铅锌铁金辰砂萤石等矿床的矿物成因标型和找矿标志,有力地指导了中国的地质研究和找矿实践。进入21世纪以来,矿物学填图参数和方法被进一步发掘和完善,矿物磁学和近红外谱学等便捷填图手段得到广泛应用;大纵深蚀变矿化和矿物标型分带规律得以揭示;矿物标型的地球动力学、构造动力学和矿物系统的演化意义得到深度阐释;成因矿物学作为环境与生命过程研究的指导思想,逐步形成了环境与生命矿物学新分支,将矿物个体发生及矿物标型的思想用于对鱼耳石和有孔虫等生物矿物环境响应的研究,将矿物生物交互作用思想用于土壤能量系统修复研究,将矿物环境耦合思想用于生物有机质对矿物自组装结构和过程的调控研究以及海洋矿物对海洋及大气环境的指示研究等,极大地丰富了矿物发生学和矿物标型学的理论。今后应注意有关成果的系统整合,加强矿物个体发生史的实验研究,保障原创性成果的产出;要注重国际交流,使我国成因矿物学的成果真正成为人类的共同精神财富。     

红赐堡—黄土窑一带孔兹岩系中石榴石的演化史及其地质意义

红赐堡—黄土窑一带早前寒武纪孔兹岩系经历一期麻粒岩相变质作用，并可划分四个变质阶段。各阶段石榴石的分布、形态、矿物组合、化学成分及其成因条件均存在明显差异。通过成因矿物学的系统研究，结合多种地质温压计的估算结果及变质反应实验资料，确定本区孔兹岩系石榴石的结晶生长演化史及变晶变形序列。     

磷灰石结构替换的研究进展

综述了作为重要环境矿物材料的磷灰石在钙位、四面体位和结构通道位置上类质同象替换的研究进展，讨论了替换离子的结构占位、替换形式和机理，并就替换对这种矿物在环境治理领域应用的影响进行了简要评述。     

Catagenetic transformations of gravelly–sandy rocks of the Taseeva Group in the Irkineevo–Chadobetsk riftogenic trough (southern Siberian Platform)

The stagewise optical and electron-microscopic analysis of the texture and mineralogy of the Upper Riphean–Lower Vendian gravelly–sandy rocks (Taseeva Group) in the Irkineevo–Chadobetsk riftogenic trough revealed a wide spectrum of secondary transformations: gravitational corrosion of allothigenic minerals, their plastic deformation, intense fracturing, and authigenic mineral formation. Traces of low-temperature hydrothermal processes were recorded. The multistage nature of authigenic mineral formation is attributed to the periodic resumption of tectonic dislocations owing to reactivation of fluid dynamics and thermal impulses ΔT.     

基于大数据的成因矿物学研究思考

在国际地科联启动深时数字地球大科学计划背景下,开展成因矿物学大数据平台建设和数据深度挖掘和研究,具有十分重要的意义。建议优先考虑矿物系统发生史、矿物标型和矿物成因分类3个方面的数据平台建设,开展3个方面的大数据模型、大数据处理的方法研究和大数据结果的信息提取。部署开展基于大数据的若干国家战略性关键金属元素矿物(如锂矿物、铀矿物、镓矿物、铈矿物、铂矿物等)的系统发生史和矿物类的系统发生史研究,分析其在不同地质历史时期和地球不同构造单元中的聚散规律,为战略性关键金属找矿预测提供思路。根据矿物大数据库的深度挖掘和矿物系统发生史研究所提供的有关矿物演化的规律,揭示地球历史中重要地球物理、地球化学和地球生物事件的性质、分布、规模及辐射效应。借助矿物成因分类的大数据平台,完善“显性”成因矿物族分类和区划图编制,在此基础上,开展基于大数据的“隐性”成因矿物族和找矿矿物族的分类和区划图研制。要重视矿物学和地质大数据研究的复合型人才培养,在开设地质大数据本科专业基础上,在研究生层次开设“成因矿物学大数据”研究方向。     

Paths of development in mineralogy

The authors suggest that mineralogy has become a stepdaughter in the family of Earth disciplines and that the methods on which mineralogy is based - the crystallochemical and the genetic - be examined. The basis for modern mineralogy and its future development should be the historic-genetic method from which it would be possible to attack problems in the history of mineral bodies and their evolution on a planetary scale, and the causes of high mineral concentrations in segments, provinces, and belts within the Earth's crust. — IGR Staff.     

Mineral matter in coals and their reactions during coking

Degradation of coke in the blast furnace is influenced by its inherent mineral matter, the formation of which is itself dependent upon the nature of the coal mineral matter. To date few studies have been made of coke mineralogy and its relationship to the mineralogy of the parent coal. In this study the effect of carbonisation on coal mineral matter has been investigated by a detailed quantitative mineralogical examination of nine cokes and their parent coals. The quantitative analysis was performed on X-ray diffraction patterns of the mineral matter of cokes and coals, using SIROQUANT^™. Coke mineralogy and its composition varied strongly between cokes, more strongly than variations in elemental composition of the ash. The mineral matter in the studied cokes consisted of crystalline mineral phases and also significant levels of amorphous phase (ranging between 44 and 75%). Decomposition of clays such as kaolinite, montmorillonite, illite and chamosite produced the amorphous phase and some of the crystalline mineral phases such as mullite, γ-alumina, spinel, cristobalite and leucite. The type of association of mineral matter in coals had an important role in how the clays decomposed. For example, association of kaolinite with silica-bearing minerals in intimate intermixture favoured formation of mullite over γ-alumina. Akermanite and diopside result from reaction of kaolinite with associated calcium bearing minerals (calcite, dolomite or ankerite). Quartz, fluorapatite and the three polymorphs of TiO₂ (anatase, brookite and rutile) were the coal minerals that were least affected during carbonisation, as they were also found in the cokes, yet even they were affected in some cases.     

Mineral reactions during coke gasification with carbon dioxide

Coke degradation in the blast furnace is influenced by its inherent mineral matter. Coke gasification affects the composition of the inherent mineral matter and would therefore be expected to change its effect on coke degradation. Four cokes prepared in a laboratory oven were exposed to carbon dioxide (100%) at approximately 900 °C for different carbon conversion levels, namely 15% and 75%. The mineralogy of the raw and reacted cokes was qualitatively and quantitatively determined. Gas composition was found to have a more significant effect on mineralogy than temperature; the mineralogy (qualitative and quantitative) being dramatically affected by carbon dioxide, whereas treatment at 900 °C in the absence of carbon dioxide resulted in little change. During gasification the reduced phases underwent transformations due to oxidation by carbon dioxide. Oxidation of the reduced phases enabled their reaction with adjacent minerals. Also, as gasification proceeds, the carbon in contact with the mineral matter is consumed, diminishing the contact surface area between them.     

工艺矿物学近十年的主要进展

我国的工艺矿物学在过去十年中的重大进展主要表现在以下几方面:(1)矿物加工和冶金工艺矿物学的发展与应用;初步建立了矿物-生物浸矿机制和各类微生物冶金的制约因素,为生物选矿和冶金过程中工艺矿物学奠定了新的理论基础.(2)新的分析技术的发展及其应用使工艺矿物学开始从定性走向定量;探测和揭示了微生物在分子水平上与矿物表面相互作用和能量转换.这些研究将有助子了解微生物矿产开采和微生物选矿和冶金的控制因素的机制,为建立一个新的选冶工艺矿物学打下了深厚基础.(3)将矿物的晶体化学,矿物物理学,量子矿物学与工艺矿物学紧密结合,使这门应用学科不仅在选、冶、加工工艺等提取其中的某种有用元素,而且也促进了新兴的矿物材料和技术的发展.总之,在未来新的分析技术发展中,将被更广泛地用于研究矿物质,矿物-水界面和矿物-微生物界面,这不仅在新型的工艺矿物学发展中取得了好的成果,而且在环境矿物学,也有广泛的应用前景.