日本北海道音调津的球状石墨

0 引言 球状石墨是一种罕见的天然石墨.日本北海道广尾郡广尾町音调津有镍铁硫化物矿床,为一基性岩浆岩成因矿床[2-4],其中存在石墨矿体.音调津矿山产出块状、球状和脉状等类型的石墨[2].块状和脉状石墨矿受地质构造,沿断层和剪切带分布.球状石墨与镍铁硫化物矿紧密共生,主要出现在辉长岩体中[2-4].本文采用体视显微镜、光学显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜等手段,观察分析了日本北海道日高带音调津天然形成的球状石墨.     

静压催化法石墨－金刚石相变研究

实验证明了在高温高压有金属催化剂参与条件下，石墨到金刚石相变过程的中间相是类球状再结晶石墨。研究了类球状再结晶石墨的形成与温度压力的关系。     

日本北海道音调津的球状石墨

本文利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜等手段对日本北海道音调津球状石墨的成因、结构等进行研究,认为日本北海道音调津球状石墨中除了石墨外,还存在镍黄铁矿﹑黄铜矿﹑磁黄铁矿等金属硫化物矿物。通过透射电子显微镜观察发现音调津石墨中大部分是椭圆状石墨颗粒,高分辨晶格条纹主要是非晶态结构,但是同时也发现了结晶良好的石墨。高结晶度石墨的存在可能是在硫化物Fe-Ni-Cu的触媒作用下形成的。天然球状石墨的微结构和性状研究对天然石墨的形成和开发应用有重要意义,对新型碳材料的制备技术有重要科学意义。     

新疆苏吉泉石墨矿床地质特征及其成因

本文明确提出苏吉泉石墨矿的形成机制是由前石炭系地层经花岗岩浆同化—混染作用而成,其中石墨碳来自地层中的有机炭,并在花岗岩浆的封闭系统中,碳氢气体发生剧烈旋转作用,造成系统内部物质的塑性滚动,凝聚成球状构造的石墨矿。     

新疆苏吉泉石墨矿床成因的碳同位素证据

新疆苏吉泉石墨矿床产在海西期花岗岩体中，矿石具十分独特的球状构造，石墨的δ１３Ｃ值分布范围为－２０．５‰－２３．９‰，平均值为－２２．０‰，表明该石墨矿床碳质的有机成因。围岩中特别是中石碳统的含碳沉积岩被海西中期花岗岩岩浆同化，使碳质聚集并重结晶成石墨。     

新疆奇台县黄羊山石墨矿床特征、物质来源及成因

黄羊山石墨矿床位于新疆东准噶尔造山带南部的卡拉麦里地区东南段,是近年来新发现的国内外首个产于花岗岩体中的超大型石墨矿床。成矿地质条件、矿床地质特征研究表明,该矿床与黄羊山碱性花岗岩体具有密切的时空及成因联系,矿石具独特的球状构造,球体中石墨与长英质矿物及磁黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物密切共生。为确定黄羊山石墨矿床的成因和成矿物质来源,本文开展了球状矿石中的石墨拉曼光谱分析和C同位素测试,对与石墨密切共生的金属硫化物开展S-Pb同位素分析。结果表明,黄羊山矿床球状矿石不同部位石墨的拉曼谱峰相似,显示具有很高的结晶程度,估算结晶温度为750～800℃;7件石墨样品的δ~(13)C值在-19.27‰～-19.90‰,分布非常集中,介于岩浆碳值和有机碳值之间,表明具有两者的混合来源。4件磁黄铁矿样品的δ~(34)S值集中在-2.3‰～-2.9‰之间,接近原始地幔值;在Pb同位素构造环境判别图解上,Pb同位素比值(~(206)Pb/~(204) Pb=18.114～19.040,~(207)Pb/~(204) Pb=15.448 ～ 15.543,~(208) Pb/~(204)Pb=38.253～38.915)显示较好的线性关系,延伸方向与地幔演化曲线的延伸方向基本一致;S-Pb同位素测试结果表明,与石墨共生金属硫化物具有幔源特征。综合黄羊山矿床成矿地质条件、成矿特征、石墨及共生硫化物的物质来源等研究结果,本文初步认为,黄羊山石墨矿床形成于碱性花岗岩的岩浆作用阶段,矿石中的金属硫化物来自岩浆混合作用中的幔源基性端元,碳质由于岩浆同化混染作用达到饱和,在硫化物的催化下沉积形成石墨。     

新疆苏吉泉石墨矿床的成因研究

苏吉泉石墨矿床位于新疆奇台县城北约160 km处,该矿床处在新疆北部卡拉梅里山北麓准格尔优地槽褶皱带哈萨坟背斜南翼,矿区构造、岩浆活动剧烈,其南面为卡拉梅里蛇绿岩带(李锦轶,1990),大面积的海西中期花岗岩出露在矿区(图1).矿体赋存在海西期花岗岩及与花岗岩同源的混染花岗岩中,石墨矿石产于达到工业要求的石墨混染花岗岩中.该矿床的石墨矿石以其独特的球状构造引起国内外矿床学家的广泛关注.因此,查明该石墨矿床的成因具有重要意义.     

新疆奇台县黄羊山岩浆热液型石墨矿床含矿岩体年代学与地球化学特征

黄羊山石墨矿床位于新疆东准噶尔卡拉麦里造山带,是近年来我国发现并初步探明的一个超大型岩浆热液型石墨矿床。石墨矿体主要赋存于黄羊山碱性花岗岩体内,矿石具独特的球状构造,其成因机制还不清楚。本文对该矿床含石墨碱性花岗岩进行了详细的岩石学、年代学及地球化学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明:(1)号和(2)号石墨矿体含石墨碱性花岗岩的年龄分别为303.6±4.0Ma和304.6±3.7Ma,其成岩成矿时代均为晚石炭世晚期。岩石地球化学研究表明,含石墨碱性花岗岩具有高硅(SiO_2=74.26%~79.07%)、富碱(K_2O+Na_2O=8.69%~8.92%)、贫钙(CaO=0.11%~0.90%)、低钛(TiO_2=0.07%~0.25%)等特征,均属高钾钙碱性过铝质花岗岩。岩石富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素及Nb、Zr、Hf等高场强元素,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti等元素,稀土元素配分曲线呈右倾"V"字形,具明显的负Eu异常,与A型花岗岩特征一致。依据微量元素比值及相关判别图,含石墨花岗岩在成因类型上属于A2型花岗岩,形成于后碰撞构造环境,可能为壳幔混合岩浆沿卡拉麦里深大断裂上升侵位过程中同化混染石炭纪含碳地层,形成具球状构造特征的岩浆热液型石墨矿床。     

西藏首例大型石墨矿床——青果矿床地质特征及含矿岩体U-Pb年龄

中国石墨矿产资源丰富,已有的勘查和研究成果多集中于中部、东部地区,而西藏地区石墨矿资源现状及找矿潜力并不清晰。随着矿产勘查工作的投入,在三江地区探获了西藏首例大型石墨矿床——青果石墨矿床。估算结果表明,青果石墨矿床资源量为106.94万t固定碳矿物量(333+334),平均品位8.40%。文章通过详细的野外地质调查及钻孔地质编录,查明青果矿床的基本地质特征;利用锆石U-Pb年代学分析,厘定其含矿岩体的成岩时代,并结合碳同位素组成,探究矿床成因及成矿时代。研究表明,青果矿床石墨主要呈球状、不规则粒状产于二长花岗岩中,矿体呈板状、不规则状,是二长花岗岩捕掳下石炭统卡贡组含煤地层在岩浆热液作用下重结晶的产物。含矿二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(244.7±1.3)Ma,形成于中三叠世,代表了含矿岩浆活动的时限,也近似代表石墨成矿时代。区域上多个石墨矿床/点的发现,表明西藏三江地区具备较好的晶质石墨矿找矿潜力。     

新疆苏吉泉球状石墨矿床成矿模式

东准噶尔苏吉泉石墨矿赋存于黄羊山复式花岗岩体的黑云母碱长花岗岩和角闪碱长花岗岩接触带,构成NW向延伸的长英质石墨混染带.矿体多呈不规则透镜状,平面上为短轴或近似等轴状,主矿体附近发育有巢状或小透镜状矿体.矿石多具球状构造,石墨球体间为石英和长石组成的致密长英质胶结物,球体除石墨外还有含量不等的粗粒自形长石、石英和云母等.利用X射线粉晶衍射技术、DTA分析及显微镜下观察,对该矿床特征进行研究并与国内其他石墨矿床进行地质学、矿物学研究对比,发现其晶胞参数和晶胞体积最小,放热峰起始温度最高及有序度最好.结合前人δ13C同位素分析结果,认为成矿物质为有机碳,矿床属岩浆成因.     

剪节理发育地区球状风化物的成因分析

在系统总结国内外关于球状风化物成因研究已有认识的基础上, 针对其中存在的一些值得商榷的问题,结合大量野外图片以及标本分析,对剪节理发育地区球状风化物的成因展开重点研究。提出由于应力作用使岩石内部产生球状细微剪切变动,之后受风化作用的影响形成了球状风化产物的新观点。以此为基础,分析了其他类型球状风化物的形成与力作用的关系。     

变质岩中的球状结构及其对变质作用的指示

球状结构是指由纤维状晶体组成的放射状集合体,其为一种高度不平衡的结构。它们常见于火山岩、假玄武玻璃、沉积岩以及热液沉积物中,在不同变质级别的变质岩中也有广泛报道。变质岩中的球状结构记录了丰富的变质作用信息,然而其在变质岩中的成因机制和对变质作用的指示意义尚缺少详细的研究。球状结构的生长需要温度、压力或成分的改变使得结晶体系远离平衡,它的结晶动力学过程受物质的扩散控制,要求晶体生长速率远大于物质扩散速率。详细解析球状结构和分析导致不平衡的因素有助于限定变质作用的条件和过程。本文拟从变质岩中报道的代表性球状结构出发,基于球状结构结晶所需的热力学和动力学条件,总结变质岩中球状结构的四种可能成因机制:流体结晶、变质熔体结晶、冲击变质作用和高度不平衡的变质反应。组成球状结构的纤维状晶体具有大的表面能,在持续保持温压和流体条件不变的情况下会快速重结晶使得球状结构消失,球状结构得以保留意味着其所处的环境要迅速转变为它不再结晶的条件。因此,变质岩中的球状结构指示寄主岩石经历了持续时间很短的非平衡变质作用过程。借鉴其它学科研究球状结构的定量方法和在变质作用条件下开展球状结构的实验研究是变质岩中球状结构研究的潜在方向。     

地质素描——吉林春化花岗岩球状风化

球状风化是指岩石呈圆球状或椭圆球状,由表及里层风化剥离的现象。残留的球形岩块称为"石蛋"。吉林春化海西期斜长花岗岩的球状风化十分明显(见素描图)。其他还见有河南確山的石英斑岩地表球状风化的岩石和西藏拉萨河畔的球状风化花岗岩。     

Citrobacter freundii 作用下球状碳酸盐矿物的形态演化过程研究

不少微生物都具有形成球状碳酸盐矿物的能力。对形成过程的动态跟踪研究是了解球状碳酸盐矿物形成机理的关键。利用光学显微镜和电子显微镜对Citrobacter freundii作用下球状碳酸盐矿物的形成过程进行了跟踪研究。结果表明,纳米晶体在有机物质的包裹下逐渐聚集,最终生长为具有辐射状内部结构和菱形表面纹理的球状构造。在球状构造形成之前,矿物集合体经历了花形、哑铃形、花菜形、纺锤形以及类似于十字形的多种过渡形态。对最初、过渡和最终形态进行总结,有助于理解微生物作用下的球状碳酸盐矿物形成机理,为识别微生物活动在沉积环境中遗留的痕迹提供更多有用的信息。以往的研究极少涉及Citrobacter freundii诱导碳酸盐矿物的形成。研究结果将丰富微生物促进球状碳酸盐矿化的研究内容。     

广州地区花岗岩球状风化特征及地貌景观——以火炉山森林公园为例

广州地区现有众多森林公园如火炉山、凤凰山、帽峰山森林公园,其中花岗岩广泛发育,是很好的地质遗迹,并且区域内花岗岩普遍发生了球状风化.通过对火炉山森林公园内花岗岩球状风化体的地质考察与分析,总结了一系列花岗岩球状风化的特征,简要阐述了球状风化体的形成机制,并认为它们是兼具科学和美学价值的地质景观,值得进一步保护和开发.     

球状风化花岗岩类土质边坡随机重构与其失稳破坏模式研究

球状风化花岗岩类土质边坡高度的非均质性、非连续性以及土-球接触界面的复杂性致使其失稳破坏复杂多变,综合运用几何学、计算机随机模拟技术等,以有限元软件ABAQUS为平台,基于Python开发了球状风化花岗岩类土质边坡的随机结构模型程序,研究了球状风化体的含量、空间分布、粒度组成以及土-球接触界面等作用下球状风化体类土质边坡的失稳破坏模式。结果表明：球状风化花岗岩类土质边坡破坏模式复杂多变,且由于球状风化体的存在,使得该类边坡的潜在滑动面极其不规则,甚至出现多条滑动面;位于滑动面附近的风化体阻碍了滑动面的发育,迫使其出现“绕石、分流或者包含”的塑性扩展模式。随着球状风化体含量的增长,坡体内部越来越难以形成单一的、上下贯通的滑动面,安全系数随之逐步提高;(0.22～0.3)L_c粒径风化体含量越多,Ⅱ区风化体所占面积越大,越有利于边坡稳定;土-球接触界面最有可能发展为滑动面,界面接触类型显著影响着球状风化花岗岩类土质边坡的失稳演化过程。研究成果可为合理准确地评价球状风化花岗岩类土质边坡的稳定性提供科学依据和理论支撑。     

中国石墨矿成矿特征及成矿区带划分

石墨广泛应用于冶金、机械、航空、航天、电子信息、新能源汽车等领域,已成为高新技术领域中的重要原料。近年来陆续发现了内蒙古查汗木胡魯、四川南江等大型区域变质型石墨矿,尤其在新疆黄羊山地区发现了特大型岩浆岩型晶质石墨矿,为石墨成矿规律研究提供了新的方向。本文在广泛收集和研究以往石墨成果的基础上,结合野外实地调研和最新石墨勘查成果,系统总结了石墨时空分布规律、成矿地质作用,划分了石墨成矿区带。中国石墨矿矿床类型以区域变质型为主,成矿期以前寒武纪为主,其形成的石墨鳞片大,结晶程度高,经济意义大;岩浆岩型晶质石墨矿赋矿围岩为海西期碱性花岗岩,成矿时代与岩浆侵入时代一致;接触变质型石墨矿赋矿层位较集中在二叠—侏罗纪,其成矿作用与燕山期—海西期中酸性岩浆活动密切相关。稳定隆起区的大型复式褶皱构造翼部及转折端是石墨成矿有利的构造单元。初步划分了石墨成矿区带21个,提出佳木斯—兴凯(地块)石墨成矿带、华北陆块北缘中段石墨成矿带、胶北隆起石墨成矿带、准噶尔地块石墨成矿带、华北陆块南缘—秦岭等石墨成矿带较为重要。本次石墨成矿规律总结及成矿区带初步划分对指导石墨找矿勘查部署具有一定意义。     

球状晶质铀矿形成条件的模拟实验

球状晶质铀矿是我国主要的工业铀矿物之一,也是核工业的主要原料之一。因此研究球状晶质铀矿的形成条件、成矿机制有着重要意义。球状晶质铀矿的水热合成是进行上述研究的重要手段。人们已从不同的角度进行了大量实验,实验的数据曾为解决铀成矿     

重庆地区红层泥岩球状风化剥落特征及其形成机制

以重庆地区红层泥岩为对象,对其球状风化剥落的形貌、剥落层序、剥落层层数、剥落层厚度、剥落物形态及其堆积特征等进行了分析。调查和分析表明,泥岩球状风化是水分场、温度场有关的各种风化作用共同作用的结果,其风化剥落经历了局部变形与应力集中、风化裂隙切割、椭球化、拱形开裂与球状逐层剥落的过程。红层泥岩球状风化剥落速度快,风化球因分叉明显,稳定性差,难以长久保留。     

石墨资源成矿规律与浮选技术研究现状

石墨作为战略性非金属矿产资源,广泛应用于冶金、钢铁、化工、航天航空等领域,具有重要的经济价值和战略地位。本文简要介绍了石墨资源的分布特点和供需现状,重点总结了石墨资源地质成矿规律、矿物学性质及浮选技术的研究进展,并指出了石墨资源开发利用的发展趋势。研究表明,我国石墨资源储量丰富,长期位居世界前列,但加工技术相对落后,优质鳞片石墨利用率不高,国际贸易中“高进低出”现象严重。区域变质型石墨矿床是我国最主要的石墨矿床类型,含矿岩系变质程度越深,石墨晶体结构有序度越高、晶形越完整,经济价值也越高,因此,鳞片石墨浮选过程中要尽量保护石墨的鳞片结构。随着以石墨为原材料的新兴行业的快速发展,高质量石墨的需求量日益增长,加大石墨资源勘探力度,积极调整产业结构,进一步提高我国石墨资源的加工技术,对促进我国石墨产业的可持续发展具有重要的意义。