激光显微探针40Ar39Ar定年技术——大别山朱家冲榴闪岩年代学研究

高空间分辨率紫外激光显微探针40Ar–39Ar定年技术在钾矿物环带、次生加大边、多世代矿物和难分选矿物之年代学研究中发挥越来越重要的作用。本文利用该技术成功测定了南大别山朱家冲退变质榴辉岩之石榴子石环外的角闪石 “绿眼圈” 年龄为217 ± 3 Ma, 石榴子石环内的多硅白云母年龄265 ± 3 Ma, 环外的钠云母年龄223 ± 4 Ma。榴闪岩基质激光阶段加热40Ar–39Ar分析, 获得高温阶段坪年龄为230 Ma。多硅白云母年龄可能指示朱家冲榴辉岩超高压变质作用发生在265 Ma之前;基质年龄代表了退变质作用峰期发生于230 Ma;而217 Ma角闪石 “绿眼圈” 为榴闪岩退变质作用晚期产物。这些40Ar–39Ar年龄印证了岩石薄片观察的矿物结晶顺序。     

闪锌矿40Ar/39Ar真空击碎与阶段加热定年技术

凡口铅锌矿闪锌矿样品40Ar/39Ar真空击碎实验释出较高的39Ark,电子探针分析证实了闪锌矿中含有丰富的钾矿物微晶,因此对该闪锌矿真空击碎分析后的固体粉末继续进行40Ar/39Ar阶段加热分析.真空击碎分析获得了两条明显分开的等时线,对应的等时线年龄～235 Ma和～270 Ma分别代表了次生、原生流体包裹体的形成年龄.固体粉末阶段加热分析获得了闪锌矿中钾矿物微晶的年龄为～271 Ma,与该闪锌矿原生包裹体年龄一致,代表了闪锌矿的成矿年龄.真空击碎和阶段加热实验得到截然不同的K/Ca比值,表明真空击碎法提取的气体主要来自流体包裹体,而加热法释出的气体则主要来自钾矿物微晶.闪锌矿40Ar/39At真空击碎与阶段加热分析技术将为探索铅锌矿床直接定年提供新的技术手段.     

大别山榴辉岩的退变质过程与流体作用

根据矿物成分及其结构演变,将大别山榴辉岩的退变质过程分为三个阶段:贫流体阶段、弱流体阶段和富流体阶段。贫流体阶段发生于榴辉岩相环境中,其主要作用是柯石英-石英和文石- 方解石等同质多象转变、石榴子石和绿辉石等的重结晶,以及绿辉石中硬玉和钠长石的固溶体出溶等。弱流体阶段发生于榴辉岩相退变质的晚期,含水矿物闪石、绿帘石和云母,以及钠长石等低压矿物大量形成之前,其标志是蓝晶石变斑晶和金红石脉的形成,以及浸染状金红石的富集成矿。富流体阶段始于低级角闪岩相退变质环境,并可能一直持续到近地表处。该阶段以出现大量含水和挥发份的矿物(如闪石、绿帘石、多硅白云母、钠云母、黑云母、磷灰石和碳酸盐等)为特征。围绕石榴子石和绿辉石的闪石次变边、闪     

柿竹园多金属矿床成矿作用~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究

石英是热液矿床的常见矿物,分布广泛。石英流体包裹体~(40)Ar/~(39)Ar定年技术为解决矿床年龄测定难题开辟了新的途径,但以前的研究工作缺少共生钾矿物年龄对比验证。本文选择柿竹园多金属矿床共生白云母和石英进行~(40)Ar/~(39)Ar测年分析对比研究。白云母激光阶段加热坪年龄为(153.7±0.9)Ma,代表了成矿年龄。采用真空击碎技术提取石英流体包裹体进行~(40)Ar/~(39)Ar年龄测定,获得了逐渐下降型年龄谱,在反等时线图上数据点构成高度线性相关的等时线,年龄为(152.3±5.7)Ma,代表了原生包裹体的年龄。石英原生流体包裹体等时线年龄与共生白云母年龄一致,表明石英流体包裹体~(40)Ar/~(39)Ar技术是行之有效的矿床定年方法。此外,K-Cl-40Ar图解可以区分石英中的原生、次生包裹体,并获得次生包裹体年龄为~100 Ma,与矿区钾长石脉年龄一致,指示了一次后期热液活动的时间。     

东川汤丹铜矿床石英真空击碎及其粉末阶段加热^40Ar—^39Ar年龄谱的含义

采用真空击碎技术提取东川汤丹铜矿床石英流体包裹体进行40Ar-39Ar法年龄测定,获得了逐渐下降的阶梯形年龄谱,表明流体包裹体含有过剩氩;数据点在40Ar／36Ar-39Ar／36Ar图解上构成等时线,等时线年龄为（712±33）Ma,代表了矿床的形成年龄。随后对其粉末进行40Ar-39Ar阶段加热（100—800℃）分析,形成相对比较平坦的年龄谱,坪年龄为（317±6）Ma（39Ar占45％,含真空击碎分析在内）,粉末加热分析全部数据点构成的等时线年龄为（321±13）Ma。电子探针分析和显微镜观察证实了该石英样品中含有粒径大于100μm,K2O含量为8％-10％,形成时间明显晚于石英的白云母类富钾矿物,粉末阶段加热分析结果表明～320Ma应为后期白云母类矿物的年龄。     

大别山榴辉岩富流体退变质阶段的白色云母

大别山榴辉岩的退变质过程可分为贫流体、弱流体和富流体3个阶段。贫流体阶段的主要作用是榴辉岩造岩矿物的重结晶、同质多象转变和固溶体出溶;弱流体阶段有少量流体参与,并且其压力、温度较高,形成的白色云母主要为多硅白云母;富流体阶段在大量流体参与下,形成大量的低压含水矿物,其中包括多种白色云母。富流体阶段早期的白色云母主要为多硅白云母,其Si原子数介于6．5pfu和7．2pfu之间;晚期白色云母成分复杂,包括钠云母、白云母和珍珠云母。黑云母是退变质作用最晚期形成的云母。退变质云母具环带结构,其内带为钠云母,中带为白云母和珍珠云母的交生体,外带为黑云母。     

柴北缘锡铁山印支期热液活动：来自榴闪岩石榴子石和石英脉真空击碎40Ar/39Ar年代学证据

为了示踪锡铁山超高压变质岩折返到浅部地壳后遭受后期热液流体叠加的年代及流体来源，首次采用真空击碎提取流体包裹体和粉末阶段加热⁴⁰Ar/³⁹Ar测年技术，对区内强退变质榴辉岩中的石榴子石与围岩片麻岩中接触部位的石英脉进行直接定年.石榴子石和石英都形成了单调递减的阶梯状表观年龄图谱.石榴子石真空击碎19至25阶段(末阶段)数据点构成平坦的年龄坪，对应的数据点在³⁶Ar/⁴⁰Ar-³⁹Ar/⁴⁰Ar图解上形成相关性很好的反等时线，等时年龄(222.6±16.7 Ma)与坪年龄(226.3±3.9 Ma)在误差范围内一致.真空击碎后的粉末进一步进行了分步加热分析(450～950°C共6阶段)，获得了相对平坦的表观年龄图谱，对应坪年龄(212.0±9.0 Ma)和反等时线年龄(212.1±8.1 Ma)非常一致.石英脉09NQ39B则由19～29阶段数据点构成年龄坪，对应的坪年龄为222.8±1.2 Ma.榴辉岩中的石榴子石和石英脉同时记录了锡铁山地区印支晚期一期重...     

湘东南锡田钨锡多金属矿床锡石~(40)Ar/~(39)Ar直接定年

锡田矿床是近年来新发现的一个大型钨锡多金属矿床。为了探讨锡石直接定年的可能性,拓宽流体包裹体~(40)Ar/~(39)Ar定年对象,本文对锡田钨锡矿床一块矿石的共生白云母和锡石进行了~(40)Ar/~(39)Ar定年对比研究。白云母采用激光阶段加热分析,锡石采用真空击碎法提取流体包裹体进行定年,两者获得了非常一致的~(40)Ar/~(39)Ar年龄。白云母形成平坦的年龄谱,坪年龄为155.6±1.7 Ma(2σ)。锡石真空击碎分析形成了下降型阶梯状年龄谱,最初7个阶段表观年龄明显偏老且迅速下降,表明锡石中次生包裹体含有过剩氩;第8~18阶段形成了年龄坪,对应的~(39)Ar释放量占83.8%,坪年龄为154.3±3.0 Ma。锡石年龄坪数据点构成高度线性相关的等时线,等时年龄为155.1±7.0 Ma,代表了原生包裹体的年龄。锡石原生包裹体年龄与共生白云母年龄一致,代表了锡田矿床的成矿年龄,成矿作用发生在~155 Ma,属华南晚侏罗世大规模钨锡多金属成矿高峰期。在K-Cl-40Ar相关图解上,次生、原生包裹体数据点截然分开,表明次生、原生包裹体的流体性质完全不同,且根据这些图解可以获得锡石次生包裹体年龄约为104 Ma。     

新疆西南天山哈布腾苏河高压-超高压变质带中榴辉岩和蓝片岩的岩石学及变质演化

对西南天山哈布腾苏河一带出露的典型榴辉岩和蓝片岩进行了详细的岩相学、矿物化学和温压条件综合研究。榴辉岩可分为蓝闪石榴辉岩、钠云母榴辉岩、绿帘石榴辉岩和蓝闪石榴角闪岩(退变榴辉岩)4类,蓝片岩可分为含蓝闪石石榴白云母钠长片岩、石榴白云母蓝闪片岩和石榴白云母蓝闪石英片岩3类。新鲜榴辉岩主要矿物组合为石榴石+绿辉石+钠云母+绿帘石,退变榴辉岩则为石榴石+蓝闪石+角闪石;蓝片岩主要矿物组合为石榴石+蓝闪石+多硅白云母+钠云母+钠长石+石英。榴辉岩和蓝片岩中石榴石变斑晶均保存进变质生长环带,从核部到边部XMn和XFe降低,XMg和XCa升高,指示了升温进变质的演化过程。根据榴辉岩矿物共生组合、石榴石内部包体组合分布特征及传统地质温压计估算结果,确定榴辉岩经历了4阶段的变质演化:早期硬柱石蓝片岩相进变质阶段、峰期榴辉岩相变质阶段(t=543～579℃,p=1.5～1.6 GPa)、峰后绿帘蓝片岩相退变质阶段(t=～450℃,p1.0GPa)和晚期蓝闪绿片岩相退变质阶段(t400℃,p0.5 GPa)。利用p-T视剖面图计算的榴辉岩、蓝片岩峰期变质温压条件与传统地质温压计估算结果十分相近,其中榴辉岩的峰期变质条件t=520～550℃,p=1.7～1.9 GPa;蓝片岩峰期变质条件t=520～620℃,p=1.7～2.3 GPa。本文估算的榴辉岩峰期变质压力条件与前人根据柯石英的发现而认为研究区部分榴辉岩及其围岩曾经历超高压变质作用的认识明显相悖,原因可能如下:①后期退变质作用引起研究区榴辉岩全岩成分、矿物化学成分的调整,在采用Grt-Cpx-Phe温压计和以全岩成分为基础的相平衡模拟方法估算峰期温压条件时受到影响,从而使估算峰期压力条件普遍偏低;②西南天山的榴辉岩可能并非全都经历了超高压变质作用,高压、超高压榴辉岩可能分别代表了不同变基性岩块在不同俯冲深度变质的产物。     

大兴安岭北部砂宝斯金矿床含金石英脉 40Ar/39Ar年龄及其构造意义

砂宝斯金矿床是大兴安岭北部唯一一个大型岩金矿床。本文应用石英真空击碎和阶段加热40Ar/39Ar定年技术,首次获得了砂宝斯金矿床的成矿年龄。石英真空击碎40Ar/39Ar定年方法获得了石英脉中原生包裹体等时线年龄为130.1±1.3 Ma;石英粉末阶段加热40Ar/39Ar定年方法获得石英脉中钾长石微晶的等时线年龄为133.1±3.5 Ma。石英脉中原生包裹体和钾长石微晶的年龄较吻合,~130 Ma代表了含金石英脉的形成年龄。砂宝斯金矿床的成矿时代为早白垩世,形成于蒙古-鄂霍茨克造山带后碰撞阶段的挤压向伸展转换期。     

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

桩-岩摩擦黏着特性的试验与分析

研究桩与岩石的侧摩阻力组成及影响因素,有助于准确地把握桩与岩石的侧摩阻力取值原则。在对桩与岩层的摩擦黏着机制分析的基础上,指出界面力与岩层抗剪力的区别,并提出岩层的极限侧摩阻力由界面强度及岩石强度两者较弱一方决定的观点。进行了中风化岩中4组混凝土短桩的抗压及抗拔极限摩阻力对比试验,获得了相应的极限侧摩阻力值以及抗拔与抗压极限侧摩阻力值的比值。抗拔时由于上部岩层对桩侧岩层的约束作用较弱,会使侧摩阻力相对抗压时有较大降低。通过有限元计算及其与试验值的比较分析,研究短桩与岩层的界面强度条件,发现岩层和混凝土灌注桩间的侧摩阻力中界面黏着力占很大比例。     

再论流体势及其与圈闭和油气藏关系

在Hubbert(1953)关于流体势和圈闭的经典论文基础上,从流体势计算的基本原理出发,论证了气势与水势、油势计算表达式的具体形式是不同的,如等地温梯度的静水压力场中理想气体的势包含压力的对数函数与线性函数之和,而不只是包含压力的线性函数.表述了同一求势面所对应的测势面对于不同流体是不同的;指出了圈闭的溢出点通常是等势面与非渗透层面交线的切点;应用简洁的数学分析方法,推导了地下水三维流动情形下油(气)等势面某点切平面坡度与水头、渗滤速度关系的表达式,其中坡度绝对值与渗滤速度关系的表达式为:tanθ=√v2x v2y/|vf vz|,其中vf=K[ρw-p(p)]g/μ,式中:θ为切平面的倾角;vx、vy和vz分别为沿坐标轴ox、oy和oz方向的渗滤速度分量;K和μ分别为渗透率和水的动力黏度;ρw、ρ(p)分别为水和油(气)的密度.根据这些基础性的分析,对被广泛引用的Levorsen(1954)的背斜-水动力复合油藏中水头与油水界面产状的关系示意图进行了两点修改:将油水界面改为曲面、将油水界面处油藏的测势面改为高于油水界面处水的测势面的水平面;对向斜部位聚集油气的水动力条件进行了讨论,认为只有两(各)翼水流都向下流动且水流强度中等条件下才能在向斜部位聚集油气.     

现代新技术新方法与工程地质

本文阐述了瓣技术，新方法应用于工程地质研究取得的进展，内容涉及原位测试技术，数值模拟技术，物理模拟技术和物探测技术，这些方面的研究推动了工程地质学的发展。     

区域构造、地球化学与成矿

成矿是一种复杂的地质作用，区域构造与区域地球化学是控制成矿的基本要素。文中简略叙述了构造成矿研究的历史，论述了大型构造与成矿的关系，提出构造动力体制转换是引发成矿作用的一种重要机制。通过对我国矿田构造研究的回顾，总结提出构造研究的一些思路，同时对区域地球化学与成矿、上地幔元素丰度与成矿以及地球化学急变带与成矿等做了简要的讨论，认为岩石圈及地质体中一定含量的金属元素是成矿的必要条件，而成矿尚需一定的地质作用对这些金属元素的浓集。     

Glyph and hyperstreamline representation of stress and strain tensors and material constitutive response

Results of numerical analyses of boundary value problems in geomechanics include output of three‐dimensional stress and strain states. Two‐dimensional plots of stress–stress or stress–strain quantities, often used to represent such output, do not fully communicate the evolution of stress and strain states. This paper describes the use of glyphs and hyperstreamlines for the visual representation of three dimensional stress and strain tensors in geomechanics applications. Glyphs can be used to represent principal stress states as well as normal stresses at a point. The application of these glyphs is extended in this paper to represent strain states. The paper introduces a new glyph, called HWY glyph for the representation of shear tensor components. A load step‐based hyperstreamline is developed to show the evolution of a stress or strain tensor under a general state of loading. The evolution of stress–strain states from simulated laboratory tests and a general boundary value problem of a deep braced excavation are represented using these advanced visual techniques. These visual representations facilitate the understanding of complex multidimensional stress–strain soil constitutive relationships. The visual objects introduced in this paper can be applied to stress and strain tensors from general boundary value problems. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.