天然金刚石形成机制新探

通过对金刚石有关的单质碳形成途径及其理化性质、金刚石单矿物的杂质成分及其流体包裹体的挥发成分和矿物成分、金刚石的主要共生伴生矿物、人工合成金刚石的方法、碳源、条件的研讨,结合超高压的地质背景,提出形成天然金刚石的新机制为:在地球深部高温高压强还原环境,碳氢化合物在自然单质或金矿物催化下,热裂解围原子碳,生成金刚石晶核并长大,此后它随较快运移的岩浆到达地球浅部,在高压下迅速降温赋存于母岩中,避免和减少了金刚石的溶蚀、氧化和石墨化     

海相沉积氧化还原环境的地球化学识别指标

全球海洋在10-5.4亿年间演变成氧化环境,此后历经多次全球性的缺氧事件后演变到现在的氧化环境.海水和沉积物中多种无素的循环、分异和富集明显受氧化还原条件的影响.Mn、Mo、Cr、V和U等变价元素的溶解度随氧化还原条件的改变产生极大变化,导致沉积物中的元素含量分异:Ni、Co、Cu和Zn等在还原条件下形成硫化物沉淀,导致沉积物中对应元素的富集.这些元素的地球化学行为是古海洋氧化还原条件的灵敏指示剂,作为恢复古海洋氧化还原条件环境变化的地球化学指标.黄铁矿化程度(DOP)、生物樗化合物和Ce异常等也是沉积物氧化还原条件的常用判别指标.泥岩石研究中通常采用DOP、U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co和生物标志化合物等指标,碳酸盐岩则主要采用Ce异常指标.当前各种指标的定性分析都取得比较一致的结果,但是用一种或几种定量的地球化学指标来恢复整个古海洋的氧化还原环境目前还有很大的问题.     

地球的挥发分循环与宜居环境演变SCIEI北大核心CSCD

地球宜居环境的形成和演变与挥发分循环密切相关。宜居性受地球表层系统中挥发分组成和变化的直接影响,但其本质上受控于地球深部系统的挥发分释放和循环过程。本文简要介绍了地球挥发分的起源、大气圈和海洋的形成与演化、深部挥发分释放及对气候环境的影响、俯冲带挥发分循环等几个方面的研究概况。期望本文能使读者更好的理解本专辑稿件的内容,激发起同行对挥发分研究的兴趣,促进我国挥发分相关研究的发展。     

地幔流体的前缘研究

地幔流体是与地幔环境处于平衡的气体和挥发分。其主要化学组分为碳、氢、氧、氮、硫（ＣＨＯＮＳ）。它以富于地球内部原始组分为特征，但也包含部分再循环组分。地幔挥发分在弱还原条件下主要为ＣＯ２－Ｈ２Ｏ，强还原环境则以ＣＨ４－Ｈ２Ｏ－Ｈ２为主。地幔流体地球化学的重要性质为：（１）易溶于硅酸盐熔体；（２）净化作用；（３）再沉淀作用。近年来，有关地幔流体中稀有气体和挥发分的起源、分布及同位素组成等前缘领域的研究已取得重要进展。当前拟优先探索的问题包括气体裂化与金刚石成因，非生物成因地幔烃，地幔流体与成矿作用，以及地幔挥发分注入与地壳重熔等。     

俯冲带脱碳和固碳作用过程

俯冲带作为联系地表和地球深部系统的纽带,不仅是将地表碳带入地球深部的主要通道,也是地表物质和地球深部物质发生交换的重要场所。俯冲作用可以将地表碳以有机碳或无机碳酸盐矿物等形式带入地球深部,再通过火山作用或去气作用返回到地表系统。俯冲带深部碳循环控制着地表碳通量变化,对于研究全球气候变化和地球宜居环境具有重要意义。本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了俯冲带的脱碳机制及固碳作用过程。俯冲带脱碳机制主要有变质反应脱碳、流体溶解脱碳和熔融作用脱碳。从俯冲板块释放的含碳流体不一定都会迁移返回地表,有一部分含碳流体在迁移演化过程中会和围岩发生反应,形成不易迁移的其他含碳相(碳酸盐、石墨或金刚石)而重新固存在俯冲板块以及上覆地幔楔中(固碳作用),进而影响碳在不同储库中的含量变化,在计算俯冲带释放碳通量时需要考虑这一过程的影响。     

十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带的元素地球化学

本文根据含矿砂体氧化程度的不同,将吐哈盆地南缘十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带划分为完全氧化带、不完全氧化带、还原带和原生带4个地球化学亚带。研究了各地球化学亚带的元素变化特征;得出了与铀共同在还原障富集的元素有Re,Mo,Se,Sr,S,REE,C有机等;Re和U在氧化还原过程中有相似的地球化学特征;Mo、Se与U在还原环境下有相似的地球化学性质,但在氧化环境下其地球化学行为不同。提出本区含矿层本身能为铀成矿提供一定铀源的认识。     

南海北部晚中新世红绿韵律层成因的矿物学和地球化学约束

沉积物颜色是其物质组成和形成环境的重要标志,对古海洋古环境重建有特殊指示意义。国际大洋发现计划(IODP)368航次在南海北部钻取的U1502站沉积岩心中发现了上百米红褐色-绿灰色韵律沉积层,但其成因不明。为探究其物源和红绿韵律沉积层的成因,我们对该站位岩心样品开展了矿物学和地球化学分析,包括粒度、黏土矿物、常微量元素和Sr-Nd同位素组成、有机碳含量及碳酸盐碳氧同位素组成分析。物源分析表明,U1502站沉积物陆源输入以珠江为主而吕宋次之,红层相对绿层有稍多的吕宋物质贡献。地球化学指标指示红绿沉积层的形成没有遭受热液、冷泉流体的影响,其形成是南海晚中新世构造演化和冰期-间冰期旋回中水体通风、底层水氧化还原环境改变及早期成岩作用共同影响的结果。结合以前南海北部沉积物源研究及沉积物颜色频谱分析,推测红绿层可能分别对应了间冰期-冰期时间尺度。指标重建指示了红绿层分别形成于偏氧化和偏还原的底层水氧化还原环境。自中中新世以来随着吕宋岛弧与欧亚板块碰撞,南海海盆从开放的环境变得相对封闭,其深部通风和氧化还原条件开始呈现典型的冰期-间冰期旋回模式。红层对应了间冰期高海平面时期南海深层水通风良好、水体偏氧化的沉积环境,而绿层则指示了冰期低海平面时期南海层化加强、水体偏还原的环境。不同的氧化还原条件控制了早期成岩作用中致色含铁自生矿物如赤铁矿的形成与转化,最终引起沉积层颜色韵律变化。     

吐哈盆地西南缘层间氧化带矿物、岩石地球化学分带及对铀矿的控制作用

吐哈盆地西南缘层间氧化带具有明显的分带性，按照矿物组合特征和地球化!学特征可划分为氧化带、氧化还原过渡带和还原带，其中氧化带又可划分出完全氧化亚带和不完全氧化亚带，各带岩石中的矿物组合特点和岩石地球化学特征不同，特征元素U、Th、∑S、C有机、Se、Mo、Re、CaO、CO2含世具有明显的分布规律。铀矿体严格受氧化还原过渡带的控制，主要分布在氧化还原过渡带（铀矿石带）和不完全氧化亚带中，呈不规则卷状、板状和透镜状。     

地球化学岩相学类型及其在沉积盆地分析中应用

按照流体地球化学动力学-岩石组合系列,地球化学岩相学相系统类型分为氧化-还原相(ORF)、酸碱相(Eh-pH F)、盐度相（SF）、温度相（TF）、压力相（PF）、化学位相（CF）、不等化学位相和不等时不等化学位地球化学岩相等8种。在沉积盆地分析中,地球化学岩相学主要用于沉积盆地物质组成及演化历史研究,恢复重建沉积盆地中流体场类型和成分特征、流体场分布范围及运移规律、流体场大规模运移机制及动力学、盆地改造过程中流体叠加关系等,进行深部找矿预测。     

吐哈盆地西南缘层间氧化带矿物、岩石地球化学分带及对铀矿的控制作用

吐哈盆地西南缘层间氧化带具有明显的分带性,按照矿物组合特征和地球化学特征可划分为氧化带、氧化还原过渡带和还原带,其中氧化带又可划分为完全氧化亚带和不完全氧化亚带,各带岩石中的矿物组合特点和岩石地球化学特征不同,特征元素U、Th、∑S、C有机、Se、Mo、Re、CaO、CO2含量具有明显的分布规律。铀矿体严格受氧化还原过渡带控制,主要分布在氧化还原过渡带(铀矿石带)和不完全氧化亚带中,呈不规则卷状、板状和透镜状。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

吐哈盆地南缘十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带的元素地球化学

本文根据含矿砂体氧化程度的不同，将吐哈盆地南缘十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带划分为完全氧化带、不完全氧化带、还原带和原生带四个地球化学亚带。研究了各地球化学亚带的元素变化特征；得出了与铀共同在还原障富集的元素有Re、Mo、Se、Sr、S、REE、有机C等；Re和U在氧化还原过程中有相似的地球化学特征；Mo、Se与U在还原环境下有相似的地球化学性质，但在氧化环境下其地球化学行为不同。提出本区含矿层本身能为铀成矿提供一定铀源的认识。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源;金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征;金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

钛迁移成矿地球化学模式新探索

通过对钛氢化物和钛合金氢化物的形成条件及理化特征、钛矿物的价态及化学成分、钛矿物的共伴生矿物组合、有关矿物中钛的固态包裹体及流体包裹体气相成分的研讨,考虑到氢在地球形成演化中的作用与重大贡献,认为:钛氢化物、钛合金氢化物是钛的重要迁移形式,它们随岩浆、热液从地球深部迁移至地球浅部,在较还原环境形成自然钛、低价钛矿物,在较氧化环境形成钛的高价矿物,并可在有利部位富集形成钛矿床。     

金刚石与深部碳循环

深部碳循环是全球碳循环研究中不可或缺的部分。较之表层碳,人类对地球深部碳储库的储量、碳的迁移方式和交换量都缺乏清晰认识。作为来自地球深部的碳单质矿物,金刚石是研究深部碳循环的绝佳样品。近年来原位微区分析技术的突飞猛进为研究金刚石及深部碳循环提供了良好条件。文中对表层与深部碳交换、深部碳储库及金刚石矿物学性质进行了介绍,并通过金刚石及其包裹体的稳定同位素组成,探讨了金刚石的形成机制及含碳流体/熔体的性质与来源问题。     

蛇绿岩中金刚石和异常矿物的全球记录

蛇绿岩型金刚石产在地幔橄榄岩和铬铁矿中,是新建立的金刚石产出类型,不同于产在金伯利岩和超高压变质岩中的金刚石。全球已在21个蛇绿岩中发现了该类金刚石,含金刚石的蛇绿岩主要分布在特提斯造山带、乌拉尔- 中亚造山带、日高变质岩带和北美克拉马斯- 阿卡特兰造山带。本文梳理了含金刚石蛇绿岩的全球分布和地质背景以及蛇绿岩中超高压－强还原矿物与其它壳幔矿物组合的特征,讨论了已有的含金刚石铬铁矿和地幔橄榄岩的四种成因机制。金刚石和伴生的超高压－强还原矿物组合产在不同时代的造山带蛇绿岩中,不仅仅揭示了金刚石在蛇绿岩中普遍存在,需要重新思考蛇绿岩和铬铁矿的成因以及它们形成的地质构造背景,还证实了蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿是地球深部矿物重要的储存库,为认识地球深部的物质组成和物理化学环境,以及深部物质运移的轨迹和动力学过程等提供了天然样品。     

碳的固定、运输、转移和排放过程：对地球深部碳循环的启示

俯冲带背景下,碳在促进岩石熔融、岩浆起源和演化、地球深部的岩石学及动力学等过程中扮演的角色尤为重要。碳的存在形式是由温度、压力、氧逸度以及溶流体的性质等条件控制的,这些以不同形式存在的碳随板块俯冲到达地球深部,而后又通过火山作用等脱气过程被返回地表,便形成了地球深部碳循环过程。固碳和脱碳反应是影响碳在固体地球、海洋和大气圈转换的主要反应。碳的固定包括硅酸盐风化作用、玄武质洋壳的热液交代、海沟外隆的蛇纹石化、有机碳的埋藏和逆风化作用等过程;碳的运输包括沉积成因和交代成因沉积物的俯冲过程;当俯冲碳被输送到地球内部时,它可能被保留在板块内,或者转移到地幔楔中,又或再被循环到地球深部,这将取决于特定构造环境的温压条件和氧化还原状态等。碳的排放包括火山作用、弧前扩散脱气、溶解脱碳、变质反应脱碳和熔融脱碳等过程,这些过程将俯冲下去的碳再一次返回大气,能够平衡俯冲带的碳输入。本文系统地总结了地表及地球深部碳的固定、运输、转移和排放过程中碳的存在形式、碳的迁移和变化以及相关碳通量计算值,分析了目前碳通量差异的原因并阐述了今后需要深入研究的一些关键科学问题。另外,工业革命后,人为成因的CO_2<...     

铬的迁移形式、成矿机理新探

通过对地球深部富氢流体、若干金属氢化物及合金氢化物的形成条件与性质、铬矿物的化学成分及其共生伴生矿物的研讨,结合铬铁矿成矿的地质背景,认为铬氢化物、铬合金氢化物是铬成矿的主要迁移形式。它们从地球深部富氢强还原环境随岩浆迁移至地壳浅部,由于H2,CO,CH4等逃逸、氧化,氧逸度大增,温度、压力下降,铬氢化物和铬合金氢化物分解、氧化、固化富集成铬矿床。     

地幔流体与地球的放气作用

地幔流体的形成、聚集和渗透是引起地幔交代作用的主要营力。地幔交代作用发育的强弱决定着所生成岩浆的碱性程度。地幔流体和部分熔融体高度富集不相容元素,它们与亏损地幔的相互作用可以使后者发生ＬＲＥＥ和不相容元素的局部富集。通过板块俯冲作用使地球表层的ＣＯ２进入地幔,参加地球的碳循环。热点岩浆来源的ＣＯ２中含有部分循环的ＣＯ２,而大洋中脊玄武岩中的ＣＯ２主要是原始地球的ＣＯ２。携带ＣＨ４和Ｈ２Ｏ的流体渗透至被俯冲带带入地幔的物质,使碳酸盐化的榴辉岩还原而形成含金刚石的榴辉岩和富水流体,并诱发局部熔融,所形成的熔体以火山喷发的形式上升到地表。地幔岩石中含有大量的流体,它们主要以流体包裹体的形式存在于地幔矿物中。几乎在所有的上地幔环境下形成的矿物中均找到了流体包裹体。包裹体内流体的成分主要是ＣＯ２,ＣＨ４,Ｈ２Ｏ及少量Ｈ２,Ｎ２等。