熔体-溶液体系中元素分配系数:新资料及其研究方向

基于近几年来国内外学者测得的熔体-溶液体系中F、Cl、P、CO_2、B、Au、Pb、Zn、Cu、Fe、Mg、Li、Rb、Cs、K、Na、Ca、Sr、Ba、Co、Ni、Be、Mo、W、Si、Al、REE、Sc、Ti、U、Th、Zr、Hf、Nb、Pt、Ir、Pd等元素的分配系数,从元素性质、溶液成分(阴离子和阳离子)、熔体成分和物理化学条件等方面进一步分析总结了分配系数变化规律,并提出了预测未知元素分配系数的元素性质准则、溶液成分准则、熔体成分准则和物理化学条件准则,最后指出了这一研究领域今后的研究方向。     

大别山北部石榴辉石麻粒岩流体包裹体研究

大别山北部石榴辉石麻粒岩是一种基性麻粒岩,岩石中富含有大量CO_2、CH_4、H_2S、H_2O流体包裹体,及含子晶多相包裹体。首次在寄主矿物石榴石、透辉石发现有含固相的多相包裹体。经拉曼光谱及电镜分析,固相部分为石榴石,辉石、重晶石和铁的氧化物;气相成分为H_2O、CO、CO_2、H_2S、H_2、CH_4、C_2H_2等,均一温度分别为950℃、975℃。指示着石榴辉石麻粒岩在形成过程中,在还原气氛下曾经发生过局部深熔作用,产生在组成上近于石榴石、辉石的熔体。这种溶体被正在结晶的石榴石,透辉石所捕获。石榴石中早期的含石榴石子晶+CO_2多相包裹体其CO_2密度为0.65～0.626g/cm~3;二相的 CO_2包裹体,CO_2部分的均一温度26～28.2℃,为晚期捕获的低密度CO_2包裹体,密度为0.648～0.688g/cm~3。石英中三相H_2O-CO_2包裹体,Th=331～410℃,CO_2-水合物溶化温度7.3°～8.6℃,是一种低盐度包裹体,CO_2部分均一温度:25.7～28℃,CO_2密度0.65～0.698g/cm~3为早中期捕获的包裹体。整个岩石中未发现高密度CO_2流体包裹体。表明麻粒岩可以形成在低密度CO_2之中。H_2O-NaCl包体均一温度80～475℃,密度0.36～1.026g/cm~3,主要为晚期包裹体,少数高密度H_2O包裹体,为早期捕获的包裹体。通过流体包裹体等容线确立石榴辉石麻粒岩P-T轨迹为     

矿物包裹体中水溶气体成分的物理化学参数图解

本文计算出1m～3mNaCl体系.温度为100～500℃条件下CO_2、CH_4、H_2、CO、N_2、H_2S和SO_2亨利常数,以及上述成分在100～350℃时的分配系数和气、液平衡常数.并设计出矿物包裹体中水溶气体的lgfo_2—T、lgf_(co)-T、lgf_(co)-T和lgf_(co)-pH等物理化学参数图,解析了江西茅坪锡矿床中石英和锡石的矿物包裹体形成的物理化学条件.     

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。     

重液变温法在矿物工艺标型特征研究中的实际意义

重液变温法除了可以分选与提纯单矿物外,还可以精确测定矿物颗粒比重。精度可达0.001左右。高精度的比重值对于鉴定未知矿物的重要作用是不言而喻的,不仅如此,实践证明,精确地鉴定矿物种(如区别各种碳酸盐矿物、各种长石类矿物、斜长石的类质同象端元成分、橄榄石族与斜方辉石族等)和精确地测定矿物中特征成分(如绿柱石中的碱金属含量、钙霞石中CO_2及SO_3含量、黄玉中(OH)及F含量、蛋白石中H_2O的含量、红柱石中Fe的含量等)以及细小矿物颗粒体积膨胀系数等也是行之有效的。最重     

401有机担体测定矿物、岩石及包裹体中H_2O及CO_2

岩石、矿物及包裹体中的H_2O及CO_2对其岩石、矿物的形成有着密切的关系,一定程度地反映成矿溶液和岩浆的本质特征,可以根据H_2O及CO_2的存在量及存在状态来讨论岩浆活动的演化程序。因此,如何准确而又快速地测定单矿物及包裹体中微量及超微量的H_2O及CO_2,是目前急待解决的问题。     

熔体—溶液体系中元素分配系数的影响因素及其矿床成因意义

本文在综合国内外已测得的多个熔体—溶液体系中39个元素的分配系数的基础上,论述了溶液成分和物理化学条件(T、P、fO_2)对元素分配系数的影响,分析讨论了两类花岗岩的成矿专属性以及不同矿化的矿物包裹体成分、矿物组合和稀土分配特征。     

磷在硅酸盐矿物与熔体之间分配系数的研究进展

硅酸盐矿物与熔体之间的磷分配系数对研究岩浆演化和结晶分异程度具有重要意义,也是了解地幔磷储库和建立地球各圈层间磷运移模式的基础。本文分析和总结了前人采用天然样品和合成实验样品研究不同硅酸盐矿物和熔体间的磷分配系数的成果,分析了不同物理化学参数对分配系数的影响,包括熔体组成(如Mg O、Al2O3含量)、矿物结构(分配系数与[Si O4]4-聚合度呈负相关关系)、温度、压力和氧逸度等,指出当前研究中有关更高压力条件(15 GPa)及有流体存在时分配系数的研究是不足的。     

法国紫苏花岗岩及片麻岩围岩的岩石学和地质温度

在法国比利牛斯阿格里(Agly)地块深变质片麻岩中产有海西期紫苏花岗岩.利用石榴石和黑云母之间的Fe—Mg分配(K_D)估计了它的热历史.虽然这些矿物有着下同的成因,但是在紫苏花岗岩和围岩片麻岩中它们有相类似的成分.在紫苏花岗岩中黑云母—石榴石矿物对是斜方辉石蚀变的退变产物.斜长石与斜方辉石的反应可写成:斜方辉石+斜长石+流体1(H_2O+A1+K+Fe+Ti)=黑云母+石榴石+石英+流体2(H_2O+Na).石榴石相对贫钙(4—2.5%钙铝榴石);在片麻岩中的石榴石是自形和环带状的,而在紫苏花岗岩中是变嵌晶状的;两种类型都显示有Fe、Mn增加,Mg降低的退化边缘(数百微米宽).黑云母八面体位置上的阳离子(Ti~(4+)+Fe~(2+)和(Mg~(2+)+Al_(VI)~(3+)之间显示有良好的相关关系.Ti和Fe增加,而Mg和Al_vI降低.在Fe~(2+)和Mg~(2+)之间,有一个反线性相关关系,     

CCSD主孔100-1100m榴辉岩中单矿物的原位微区微量元素地球化学研究

本文通过对CCSD主孔100～1100m范围内榴辉岩中单矿物的LA-ICP-MS分析，探讨了榴辉岩中单矿物之间的微量元素分配，发现超高压变质作用中石榴石和绿辉石之间Ti和C0的分配显著受Mg控制（如DCo^Grt/Omp=3．43DMg^Grt/Omp-0．34），而REE、Sr和Y的分配则受Ca分配所控制。绿辉石中REE、Pb和Th的含量则明显受超高压副矿物磷灰石的出现与否所控制。结合岩石学特征，对角闪石和绿辉石中微量元素的研究表明角闪石主要是绿辉石退变质的产物。但退变质矿物的微量元素组成不仅受原矿物控制，而且受退变质矿物组合类型影响。绿帘石的出现会显著降低共生角闪石中LREE和Sr的含量，而多硅白云母的分解则会增加角闪石中的Rb、Ba含量。另外，退变质过程中的流体活动也会影响退变质矿物中的LREE、Sr和Pb等。结合REE在榴辉岩各主要矿物间分配系数随温度、压力的变化，我们推测部分石榴石边部MREE的富集特征可能反映榴辉岩在折返过程中经历了短时增温作用，这可能是引起苏鲁地区榴辉岩相向麻粒岩相转变叠加现象以及超高压岩石经历部分熔融作用的重要原因。此外，榴辉岩中金红石Nb和Ta组成的高度不均一性为金红石形成于超高压变质阶段富Ti磁铁矿相变作用的成因机制提供了佐证。     

Ag在橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和玄武质熔体间的分配

地幔部分熔融过程中亲S元素Ag的分配行为能够限定地幔中Ag含量,同时可以追踪地幔中S含量和去向。在地幔部分熔融过程中, Ag的分配行为与其在地幔硅酸盐矿物–玄武质熔体间的分配系数密切相关。因此准确地测定Ag在除硫化物之外地幔硅酸盐矿物和共存熔体之间的分配系数是预测Ag分配行为的必要条件之一。目前缺乏Ag在地幔矿物(橄榄石、辉石等)和玄武质熔体之间分配系数的报道,阻碍了对Ag在地幔部分熔融过程中分配行为的研究。本研究通过高温高压实验获得了在洋中脊玄武岩(MORB)产生的温度和压力条件下,Ag在橄榄石(ol)、斜方辉石(opx)、单斜辉石(cpx)与玄武质熔体(melt)之间的分配系数,分别为D_Ag^ol/melt=0.0005±0.0002、D_Ag^opx/melt=0.007±0.003和D_Ag^cpx/melt=0.046±0.009。根据实验获得的分配系数进行模拟的计算结果表明,太古代科马提岩和洋中脊苦橄岩源区的地幔Ag含量为(8±2)×10-9。如果这个值...     

微量元素在河北阳原球状黑云辉石正长岩的球体和基体间分配的意义

河北阳原辉石岩-正长岩杂岩体的球状黑云辉石正长岩是岩浆不混熔的产物。本文研究了微量元素、REE在球状岩石的球体相—基体相间的分配。提出控制元素在不混溶的两液相间分配的三种因素,建立了分配系数D_(M/O)~i与不混溶两液相的相对聚合度(NBO/T)_(M/O)之间的函数关系。这些研究可用于区分岩浆不混溶作用与其他作用,确定岩石成因。     

川西冕宁-德昌稀土矿带霓长岩的地球化学特征及地质意义

霓长岩化作用是指碳酸岩(或碱性岩)流体对围岩的交代蚀变,它是碳酸岩型稀土(REE)矿床常见的蚀变类型,其所形成的岩石即为霓长岩。对霓长岩的深入研究可以鉴别碳酸岩体的存在,厘定碳酸岩岩浆(或流体)的地球化学性质及源区特征,这对于找寻碳酸岩相关的矿产资源(尤其是REE)以及剖析矿床成因机制有着重要的地质意义。川西冕宁-德昌稀土矿带是中国最重要的轻稀土矿带之一,包括牦牛坪超大型、大陆槽大型、木落寨和里庄中小型REE矿床以及一系列矿点。REE矿化与碳酸岩-碱性岩杂岩体密切相关,受一系列新生代走滑断裂的控制。该矿带广泛发育霓长岩化蚀变带,尤以大陆槽及里庄矿床为显著。岩相学分析表明,大陆槽和里庄霓长岩中的矿物多呈他形粒状结构,主要由长石、黑云母、霓辉石以及少量副矿物组成;主微量元素分析表明,霓长岩的碱质(K_2O+Na_2O)、MgO、Fe_2O_3T含量较高,且富集REE、Sr、Ba等微量元素;电子探针分析表明,霓长岩中的霓辉石Fe OT含量较高,长石Na_2O及K_2O含量较高,Ca O含量极低。An-Ab-Or三角图解显示长石主要为透长石和钠长石,属碱性长石系列;黑云母的地球化学成分图解表明云母的成因类型为交代型且具有相对富镁、贫铁等特征,属镁质黑云母。霓长岩化作用的交代流体含有较高的CO_2组分,且富含碱质、Mg、Fe及REE、Sr、Ba等元素。对比霓长岩与原岩的主微量元素发现:相比于正长岩原岩,在主量元素中,霓长岩的Fe、Mg、Ca等元素含量增加,Si、Al等元素含量降低;微量元素中,霓长岩的REE及Sr、Ba等元素显著增加。这意味着交代流体含有的Fe_2O_3T、MgO、CaO等组分在霓长岩化过程中被带进了围岩,而SiO_2和Al_2O_3等从围岩中被逐出。大陆槽及里庄矿区发育的角砾岩指示了矿区曾经历过频繁的角砾岩化事件,这提高了霓长岩作用的强度,并且为矿脉的穿插及REE矿物的沉淀提供了空间。在霓长岩化过程中,流体-围岩的组分交换反复发生,这削弱了REE络合物的稳定性,伴随多期次的热液活动及构造事件,最终完成REE活化→迁移→沉淀的过程。     

我国首次发现的硅钾铀矿

硅钾铀矿属罕见的次生铀矿物,1986年我国首次发现于甘肃龙首山铀矿床氧化。带。对该矿物进行了多种测试工作。矿物为层状结构的铀酰硅酸盐矿物。晶胞参数a=6.62,b=7.03,c=7.06,β=105.2°。化学式:(K_(0·58) Na_(0·33)0.91(H_3O)[UO_2SiO_4]·0.8H_2O     

南岭地区花岗岩类的痕量元素分配特征

本文选择区内4个花岗岩体,对其中REE、Rb、Sr、Ba、Sc等痕量元素的分配特征进行研究。这些岩体产于不同地区,形成不同时代,大致可以代表区内主要类型的花岗岩类岩石。研究表明,在四类花岗岩中,随着岩石SiO_2含量和分异系数DI值的增大,岩石的Rb/Sr值相应增大,LREE/HREE、La/Yb、K/Rb值相应减小,意味着岩石的痕量元素分配与岩石的主元素成分间具有一定的相关关系。对比清湖和扶溪岩体REE在矿物之间的分配特征得知,除矿物的晶体化学性质是决定REE分配的主要因素外,REE在矿物之间的分配与矿物的晶出顺序也有关系。     

大容山花岗岩带中石榴子石,堇青石的成因研究

该花岗岩带中石榴子石富MgO而贫MnO,并且具正成分环带构造,证明是原岩残留晶;堇青石与残留包体中堇青石成分相似,均属镁堇青石,Na_2O<0.33％,表明不是岩浆晶出矿物,而是岩浆源区残留晶。矿物谱学工作表明,堇青石中赋存原生CO_2和H_2O,某组成是矿物形成温度的灵敏指示剂;另一方面,由于挥发分的存在,“湿”堇青石畸变系数△不能反映硅铝有序度,而红外分裂指数能够及“干”堇青石△可能能够反映硅铝有序度。石榴子石-堇青石组合是理想的地质温压逸度计,它给出了大容山岩体及旧州岩体源区的T、P、f_(H_2O)和P_(H_2O)。     

菱钾铀矿的人工合成及其特性研究

菱钾铀矿(K_3Na[UO_2(CO_3)_3]·H_2O)是常温常压下形成的表生铀矿物,于1971年在瑞士伯尔尼省格林木塞区的一个电缆坑道里被首次发现①我国至今未见出现此矿物的报导。菱钾铀矿的人工合成,我们仅见到西德 Stnttgart 地质调查所 Vθn Kurt Walenta于1972年发表的资料②。但是,他并没有提供具体合成条件和操作方法。     

显生宙全球海水化学成分演化及其对蒸发岩沉积的约束

通过搜集显生宙以来不同地质时期内海相碳酸盐岩鲕粒及胶结物矿物成分、钾盐矿床矿物种类及组合特征、蒸发岩盆地中石盐流体包裹体成分,并利用这些资料与人工海水模拟实验得到的石盐中Br分配特征的对比,得出海水成分在5.5亿年以来的显生宙期间,经历了五个阶段:其中晚元古代至寒武纪早期、二叠纪早期至中生代早期、新生代早期至现今,这些时期的原始海水组成特征系数m(SO_4~(2-))+m(HCO_3~-)/2m(Ca~(2+)),为Na-Mg-K-SO_4-Cl型海水,此期间沉积的钾盐矿床的钾镁盐矿物主要为钾盐镁矾、无水钾镁矾、杂卤石、硫酸镁石等含MgSO_4矿物,海相鲕粒和碳酸盐胶结物矿物成分为文石;而寒武纪早期至石炭纪、中生代早期至新生代早期,原始海水组成特征系数m(Ca~(2+))m(SO_4~(2-))+m(HCO_3~-)/2,为Na-Mg-KCa-Cl型海水,此期间沉积的钾镁盐矿物主要为光卤石和钾石盐,甚至含有溢晶石,海相鲕粒和碳酸盐胶结物矿物成分为方解石。根据石盐流体包裹体成分计算得出:显生宙期间,海水K+含量大部分时间变化幅度较小,为9.3～11.5mmol/kg H_2O(除了石炭纪和晚元古代),平均为10.55mmol/kg H_2O。Mg~(2+)含量在早寒武世≥67mmol/kg H_2O、晚志留世至中泥盆世31～41mmol/kg H_2O、晚古生代≥48mmol/kg H22O、晚白垩世34mmol/kg H_2O和现代55.1mmol/kg H_2O。Ca~+含量在晚元古代至古生代早期≤11mmol/kg H_2O、古生代早期至石炭纪22～35mmol/kg H_2O、石炭纪至中生代早期≤17mmol/kg H_2O、中生代早期至新生代早期19～39mmol/kg H_2O及新生代早期至今7～21mmol/kg H_2O。SO_4~(2-)含量在晚元古代至古生代早期≥23mmol/kg H_2O、古生代早期至石炭纪5～17mmol/kg H_2O、石炭纪至中生代早期13～22mmol/kg H_2O、中生代早期至新生代早期5～19mmol/kg H_2O及新生代早期至今12～29.2mmol/kg H_2O。海水Ca~(2+)与SO_4~(2-)含量的相对变化是控制海相钾盐矿床钾镁盐矿物类型的基本因素。同时,利用以上数据计算得到的显生宙各时期海水[m(Mg~(2+))+m(SO_4~(2-))]/[m(K~+)+m(Ca~(2+))]的变化与各时期海相蒸发岩系石盐层底部的Br含量变化具有同步性,进一步验证了显生宙期间海水成分是不断变化的,是约束海相蒸发岩钾盐矿物类型的主要因素。海水成分变化的控制因素为洋中脊热液和陆地水,其中洋中脊热液起主要作用,而控制这些因素变化的根本原因为板块构造运动。     

Nb、Ta分配系数和水解实验研究及其在成矿作用中的应用

改进了K_2NboF_5·H_2O及K_2TaF_7配合物的制备方法,用快速淬火高压釜及Ar气作为压力介质,对过去实验用莫雷釜所获得结果(王玉荣等,1979;成矿实验研究组,1972)进行了重新测定。实验结果表明,随温度增高(250—550℃1×10~8Pa)、压力增大(5—15×10~7Pa550℃)K_2NbOF_5及K_2TaF_7水解作用不断增强。K_2NboF_5及K_2TaF_7水解作用仅与HF浓度有关,与NaF浓度无明显关系。本文对Nb、Ta在花岗岩熔体及流体相之间的分配实验(王玉荣,1979)进行了计算,Ta在HF介质中的分配系数的变化明显大于Nb。对成矿机理作进一步讨论。     

Phase Chemistry Study of the Zabuye Salt Lake Brine:Isothermal Evaporation at 15℃ and 25℃

<正>Zabuye Salt Lake in Tibet,China is a carbonate-type salt lake,which has some unique characteristics that make it different from other types of salt lakes.The lake is at the latter period in its evolution and contains liquid and solid resources.Its brine is rich in Li,B,K and other useful minor elements that are of great economic value.We studied the concentration behavior of these elements and the crystallization paths of salts during isothermal evaporation of brine at 15℃and 25℃.The crystallization sequence of the primary salts from the brine at 25℃is halite(NaCl)→aphthitalite (3K_2SO_4·Na_2SO_4)→zabuyelite(Li_2CO_3)→trona(Na_2CO_3·NaHCO_3·2H_2O)→thermonatrite (Na_2CO_3·H_2O)→sylvite(KCl),while the sequence is halite(NaCl)→sylvite(KCl)→trona (Na_2CO_3·NaHCO_3·2H_2O)→zabuyelite(Li_2CO_3)→thermonatrite(Na_2CO_3·H_2O)→aphthitalite (3K_2SO_4·Na_2SO_4) at 15℃.They are in accordance with the metastable phase diagram of the Na~+,K~+-Cl~-, CO_3~(2-),SO_4~(2-)-H_2O quinary system at 25℃,except for Na_2CO_3·7H_2O which is replaced by trona and thermonatrite.In the 25℃experiment,zabuyelite(Li_2CO_3) was precipitated in the early stage because Li_2CO_3 is supersaturated in the brine at 25℃,in contrast with that at 15℃,it precipitated in the later stage.Potash was precipitated in the middle and late stages in both experiments,while boron was concentrated in the early and middle stages and precipitated in the late stage.