泰思肯集成矿物分析仪对岩矿样品精细扫描中不同实验条件的对比研究

泰思肯集成矿物分析仪(TESCAN Integrated Mineral Analyzer,简称TIMA)是基于扫描电子显微镜、加载多个X射线能谱仪和其他探测器、自动识别矿物并成像的分析系统。TIMA已广泛应用到岩石学、矿物学、地球化学、石油、古生物等地球科学领域中,特别是在针对矿物成分和结构复杂、粒径细小的地质样品以及数量大且样品重复性高的实验需求时,它具备分析快速并且能获得统计学数据的优势。为了达到分析测试目的,同时节约成本,选择最佳的实验条件至关重要,但相关研究往往被忽视。因此,本文以陕西省略阳县铧厂沟金矿床中的含金矿化黄铁绢英岩样品为例,使用TIMA在不同扫描模式和分析类型以及多种实验参数设置条件下,对样品进行了分析测试,比较了测试结果的矿物相组成数据、小区域矿物相图和元素分布图的图像质量以及矿物颗粒粒径等统计数据。研究结果表明,影响TIMA分析质量的主要因素为背散射像素间距、能谱测试点间距以及X射线采集计数;实验条件的选择主要取决于样品的矿物成分、粒径和测试分析的目的。     

TIMA分析在四川西部党坝锂辉石矿床岩矿鉴定中的应用

花岗伟晶岩型锂辉石矿床中的稀有金属资源作为一种关键的战略资源，具有重要的开发利用价值。矿石中的稀有金属矿物以及围岩地层中可能含稀有金属矿物的岩矿鉴定是工艺矿物学和稀有金属资源综合利用的关键。以四川西部党坝花岗伟晶岩型锂矿石床为研究对象，在显微镜观察的基础上，运用矿物自动定量分析系统（TIMA）开展岩矿鉴定工作。鉴定结果显示，矿石中的铌钽矿物主要有铌锰矿、铌钽矿和钽铁矿三种类型。围岩中除了常见的石英、斜长石、正长石、黑云母、白云母外，还含有单斜辉石、方解石、榍石等矿物。TIMA系统不仅可以得出扫描鉴定的探针片中的矿物质量百分比和元素含量比例，还能有效的确定矿物的嵌布特征和矿物类型。TIMA分析为后续工艺矿物学、单矿物定年点位选择以及资源综合利用提供有益帮助。     

西藏尕尔穷铜金矿床矿石特征及成因意义

通过野外地质调查、镜下鉴定、扫描电镜、电子探针、流体包裹体测温等方法和手段,对尕尔穷铜金矿的矿石组构、矿物成分、成矿温度、成矿期及成矿阶段进行了研究。结果表明,矿石成分以氧化物、硫化物及硫盐矿物为主,自然元素矿物、金-银系列互化物次之,发现了自然元素矿物自然铁、自然铋和铜锌合金矿物,工业铋矿物-辉铋矿。矿石具块状、浸染状、细脉浸染状构造,以结晶结构、交代结构为主。成矿温度以高—中温为主。含矿岩体锆石U-Pb年龄为83.2-87.1 Ma,辉钼矿Re-Os模式年龄为86.87-87.29 Ma。与成矿有关的围岩蚀变主要为夕卡岩化、硅化。成矿过程具多期多阶段的特点,其中岩浆期后热液交代作用是主要的成矿作用。矿床成因类型为岩浆期后热液接触交代作用形成的夕卡岩型铜金矿床。     

渝南大佛岩矿区铝土矿碎屑锆石中钪的赋存形式研究

以渝南大佛岩矿区含矿岩系铝土质黏土岩为研究对象,通过淋滤实验证明其中钪并非以独立矿物形式和大量离子吸附形式存在的。由于铝土矿含矿层位缺少有机质,也排除了钪与有机质结合的可能性。基于扫描电镜和能谱分析的结果,发现其中的碎屑锆石富含钪元素,钪广泛分布于碎屑锆石表面,且分布非常不均匀,最高重量百分比可达2.75%,最低低于检测线,且在锆石的凹坑、裂隙与锆石上重矿物的钪含量普遍较高。结合钪易与锆发生极性类质同象的特性,本研究认为该矿区原矿石碎屑锆石中的钪,很可能有类质同象、离子吸附和超显微非结构混入物三种形式。此研究成果将对今后渝南地区铝土矿伴生钪的开发利用提供理论参考依据。     

滇中武定迤纳厂铁铜多金属矿床中稀土、金的赋存状态特征研究

针对滇中武定迤纳厂铁铜矿床的东方红矿段和大宝山矿段的不同类型铁铜矿石进行的矿相学、扫描电子显微镜-能谱分析研究发现:在东方红矿段稀土元素异常富集(ΣREE为1%~0.2%)的条纹条带状磁铁矿石中发现有大量的长条状、放射状的氟碳铈矿集合体,除此之外,稀土元素还以独居石的矿物形式存在或赋存在萤石当中,且在空间分布上与磁铁矿紧密共生。在出现金异常(高值达3.4g/t)的团块状和浸染状矿石中发现了自然金(银),通过扫描电镜观察,这些自然金(银)主要存在于黄铜矿和黄铁矿周围,主要以裂隙金和粒间金的形式存在且与硫化物紧密共生。经能谱分析,自然金(银)中金含量为83.29%,银含量为12.56%。这些现象暗示该矿床可能存在两期主要的成矿作用。同时这些主成矿元素和伴生元素的矿物赋存状态特征与成矿元素相关性的聚类分析结果大致吻合。根据该矿床成矿时代的最新研究,可以推断迤纳厂铁铜多金属矿床主要的两个成矿阶段为:铁-稀土成矿阶段和铜-金成矿阶段。在滇中地区该类型矿床的勘探开发过程中,应重视对不同类型矿石中稀土、金等伴生元素的综合利用。     

CCSD主孔金红石与石榴子石中锆石包裹体的Hf元素地球化学特征

本文样品是采自中国大陆科学钻探(CCSD)主孔的含金红石榴辉岩,在这些样品中常常含有锆石副矿物,锆石可以呈粒间矿物存在,也可以包裹在其他矿物(如石榴子石、金红石)中。背散射电子图像(BSE)显示这些锆石包裹体的亮度较弱,颗粒较小(约10~30μm),发育多晶面,晶体内部结构和成分均匀。采用能谱分析(EDS)方法来测量锆石的元素成分含量,结果表明:1这些锆石具有很高的Hf含量,金红石中达到1.51%~2.45%,石榴子石中为1.77%~2.13%;2Zr/Hf值约为35.92,比一般的基性原岩中的锆石的Zr/Hf值明显要低,这些特征说明它们很可能是形成在超高压条件下的变质锆石。     

Discovery of Bismuth Mineral of the Garqiong Copper-Gold Ore Deposits in Tibet and Its Significance

班公湖-怒江成矿带是西藏自治区重要的铜金多金属成矿带,东西延伸约2000 km,南北两侧与拉萨地块和羌塘地块相接.随着研究程度的深入,近已发现成矿带中铋的矿化呈带状展布.尕尔穷是该成矿带中重要的矽卡岩型铜金矿床,笔者通过野外地质调查采样、显微镜鉴定、扫描电镜观察和能谱成分分析,在矿石中首次发现铋的独立矿物——辉铋矿,这也是班公湖-怒江成矿带中首次发现的重要铋工业矿物.此外还有含锇自然铋、硫铜铋矿、碲铋矿、含硫碲铋矿、未定名的BiTe2等铋的自然元素矿物、碲化物及硫盐矿物.研究成果丰富了成矿带铋矿物种类,对矿床研究和勘查方向的确定有着重要的指示意义.根据镜下鉴定和流体包裹体测温讨论了Cu-Au-Bi共生关系,铋在成矿热液中以硫络合物形式迁移,辉铋矿在高温热液下形成.尕尔穷铜金矿床的含矿岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄83.2～87.1 Ma,辉钼矿Re-Os模式年龄86.87～87.29 Ma,矿床类型为岩浆热液接触交代成因的矽卡岩型铜金矿床.     

川西丹巴地区磨子沟金矿床金、银赋存状态及成因

磨子沟金矿床位于四川省丹巴县,大地构造位置位于扬子准地台西缘,松潘-甘孜造山带东缘,泥盆系危关组炭质千枚岩、板岩是主要的赋矿围岩。成矿过程分为沉积成矿期、热液成矿期和表生风化期,其中热液期是金的主要成矿期。通过显微镜观察,扫描电镜、电子探针成分分析,矿物晶体化学式计算等手段和方法,研究了矿床中Au、Ag的赋存状态和主要载金矿物的特征。金以裂隙金、包裹体金、粒间金为主,银主要以类质同像赋存于方铅矿和硫盐矿物中。载金矿物黄铁矿生物结构发育,表明生物成矿作用是金矿床形成过程中的重要作用。矿体受特定层位和断裂的控制,围岩蚀变强烈。根据矿床产出的大地构造环境、赋矿围岩特征、构造控矿、层位控矿、矿物共生特点等分析结果,丹巴磨子沟金矿床为沉积-热液改造型金矿床。     

松花江早更新世水系演化:来自TIMA矿物和地球化学的证据

水系演化研究是揭示流域地貌—构造—气候演化之间相互作用的重要途径。松花江水系演化研究目前还相对薄弱,尤其是第四纪松花江中上游是否发生流向反转存在争议。自动定量矿物分析系统TIMA(TESCAN Integrated Mineral Analyzer)在源区识别和古地理重建方面有极大的应用潜力。为此,本文利用TIMA技术对位于松花江T2阶地的哈尔滨荒山岩心沉积物进行重矿物及全岩矿物地球化学组成分析。结果表明,以深度62.3 m为界,岩心上、下地层沉积物的重矿物(例如,锆石、磷灰石、金红石、榍石、石榴石、钛铁矿、铁磁矿物和硅铁矿)及全岩矿物地球化学组成均存在明显差异。62.3 m以上地层沉积物的重矿物组合是闪石类+帘石类+榍石+铁磁矿物,硅铁锂钠石在上段地层中出现,全岩矿物地球化学元素较为稳定,波动幅度较小;62.3 m以下地层沉积物的重矿物组合是闪石类+帘石类+钛铁矿+榍石,方解石、铬铁矿、蛇纹石、黄铁矿和磁黄铁矿仅在下段地层中出现,全岩矿物地球化学元素波动幅度较大。TIMA重矿物和全岩矿物地球化学组成反映了岩心沉积物的物源发生明显变化,进而指示了松花江的水系演化。结合在依兰发现的河湖相地层,我们提出了松花江水系演化的新模式。早更新世时期,佳依(佳木斯—依兰)分水岭将松嫩水系和三江平原水系分隔开,作为松花江上游的牡丹江向东流经依兰—通河—哈尔滨,最终注入松嫩古湖。在0.94 Ma B. P.之后,松辽分水岭局部隆升,古松花江发生反转,从西向东流至通河—依兰地区形成古大湖。湖泊水位不断升高致使湖水溢流切穿佳依分水岭,形成现代松花江水系的基本格局。这挑战了以前的向源侵蚀导致佳依分水岭被切穿的水系演化模式。     

新疆洪古勒楞蛇绿岩中铬尖晶石的化学成分变异及其意义

本文应用了洪古勒楞蛇绿岩中铬尖晶石的电子探针分析数据,讨论该蛇绿岩中不同岩石中铬尖晶石化学成分特征,显示出铬尖晶石的成分与寄主岩石有关。基本可将其分为三组:造矿铬尖晶石、堆积岩副矿物铬尖晶石和地幔橄榄岩副矿物铬尖晶石。它们在主要成分和微量成分方面均存在区别,化学成分的相关性也不一样。共生橄榄石-铬尖晶石对的元素分配说明二者基本为平衡矿物。     

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.