皂石的异相水热合成及其影响因素

与均相水热反应相比,异相水热反应不仅可以提供一个骨架离子的适度过饱和环境,而且其新相成核所需逾越的能垒较低,更有利于晶体的形成和生长。本文采用异相水热法合成在皂石,即固定初始物料中氧化镁的添加量与硅、铝的添加量之和的摩尔比为一定值,n(Mg)/n(Si+Al)=3∶4],在不同的合成温度和时间条件下合成了一系列不同Si/Al比的样品。所有样品的XRD图均呈现层状硅酸盐矿物的特征衍射峰,且d(060)≥0.153 nm,说明合成的是皂石矿物。其中,当n(Si)/n(Al)=5.43~7.89时,皂石的结晶度较好。实验表明,延长时间、提高合成温度有利于皂石晶体生长。在较低温度(160℃)下,样品中的杂相主要为水镁石和方沸石。水镁石相的存在主要归因于氧化镁在碱性条件下的快速水合及水镁石的慢速溶解,而方沸石则是由于Mg2+释放缓慢,导致溶液中Si4+及Al3+相对过剩而形成。这两种杂相均会随着反应时间的延长而逐渐消失。在较高温度(300℃)下,皂石的结晶度明显升高,并由于Mg2+的快速释放导致Mg2+的局部过剩,因而形成了少量1∶1型的纤蛇纹石。     

镁铝榴石的形成温度及其结构水成因探讨

在红外光谱有关镁铝榴石中微量结构水的研究基础上,运用质子探针分析方法系统研究了辽宁50号金伯利岩管中粗晶镁铝榴石Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Pb等微量元素的含量。根据镁铝榴石中微量元素Ni含量地质温度计,计算该岩管中镁铝榴石粗晶的形成温度,对比研究了不同含矿性的金伯利岩中粗晶镁铝榴石形成温度范围的异同,并探讨了该方法运用于金刚石找矿勘查的可能性;讨论了含结构水镁铝榴石的形成温度范围及其意义,并结合其它微量元素分析资料,探讨了镁铝榴石中微量结构水与地幔交代作用之间的成因联系。     

造山带背景铜镍矿床蚀变过程与水的来源——东天山黄山南矿床氢氧同位素的指示

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征,但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例,通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律,限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超镁铁岩原生矿物主要有尖晶石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和少量填隙状角闪石、云母,蚀变矿物有角闪石(浅闪石、阳起石、透闪石、普通角闪石以及镁闪石)、滑石、绿泥石和蛇纹石等。根据岩石结构与蚀变矿物比例,将超镁铁岩分为弱蚀变、中等蚀变和强蚀变3类。蚀变矿物组合与角闪石成分指示超镁铁岩经历了高温蚀变阶段(>700℃),形成了镁质闪石+滑石+绿泥石;中温蚀变阶段(700～550℃)和低温蚀变阶段(<550℃),分别形成了钙质闪石+滑石+绿泥石+蛇纹石与滑石+碳酸盐+蛇纹石的矿物组合。蚀变岩石普遍以中低温蚀变为主,可能与中低温阶段的叠加-改造作用相关。岩石随蚀变程度增加,Si、Na、K、Mn等主量元素和Rb、Ba等微量元素呈现明显降低趋势,表明大多数元素在流体改造过程中从岩石中迁出,说明蚀变过程为开放体系。中-强蚀变岩石中,硫化物矿物边部的形态呈锯齿状,但主体仍为磁...     

地壳岩石在地幔压力下的变质作用的实验研究

近年来一些真正壳源变质岩石研究资料主要来自地中海碰撞带,其变质压力达到30kb,地热梯度极1氐(7℃/km)。在富镁铝变泥质岩中发现具有特殊意义的高压矿物和矿物组合,已有或正在进行一些实验研究。这些矿物与K_2O、MgO、Al_2O3、TiO_2、SiO_2、P_2O_5和H_2O模拟体系在高达50kb和1000℃条件的实验产物相吻合。本文将讨论以下的合成矿物相及其组合,同时特别强调其水压—温度范围(用括号表示)、反应关系及其在变质岩中已知的和可能的产状:铝绿泥石(0～12kb,150～380℃),出现于极低级的变质泥岩中;镁纤锰柱石(约7～45kb,约200～600℃),发现于斛冲带的变质铝土矿、变泥质岩和有关的石英脉中,镁硬绿泥石(18～45kb,400～760℃),自然界尚未发现纯的或近于纯的端元组分,它需要二氧化硅不足的环境;紫硅镁铝石在自然界中已知的仅有滑石—蓝晶石片岩一种地质产状。它的稳定范围很小(9～18kb,700～870℃,且不能和石英共生,但它以Fe存在时稳定;镁铝榴石(15—至少到50kb,700℃熔融),它引人注意地发现于石英岩,含有或不含有残留的柯石英包体;镁十字石(14—有的90kb,700～1000℃)最近被发现呈包体形式赋存干镁铝榴石之中,它需要二氧化硅不饱和的环境;镁镁铝—绿纤石是镁完全置换普通绿纤石中的钙的—新的合或相,由于它具有非常高的压力及低温度的稳定性(37—最小到55kb,<400～780℃),地球上不可能存在。Ellenbergerite(尚没有相应的中文名—译者注)—在镁铝榴石中呈包体形式的新高压矿物,Ti—ellenbergeritl的稳定与成分有关,且比含磷而不含钛的端元组分的形成压力更高(>20kb),纯的具有ellenbergerite结构的镁磷酸盐在10kb条件下即可形成。多硅白云母—广泛分布的Mg、Si置换的白云母,它需要增大高水压(直到20kb)来满足其较高的置换条件。但是铝绿磷石端元组分在任何条件下都是不稳定的。多硅白云母的成分及其有限的组合,如金云母、钾长石和一个SiO_2相是很好的地质压力计。普通的组合镁绿泥石+Al_2SiO_5(主要为蓝晶石)的稳定范围很广,从近于零到31kb和320～760℃。白片岩组合—滑石+蓝晶石(6～45kb,550～810℃)在碰撞带变质作用中起着非常重要的作用,它来自低级变质作用的绿片岩组合—绿泥石+石英,而在最高级变质作用中它又分解成镁铝榴石+柯石英组合,另一方面,滑石—多硅白云母组合(11—最小35kb,300—820℃)来自俯冲的变泥质岩。在15～20kb的压力,400～650℃条件下,非常富钾、镁的硅质流体由于钾长石和金云母(黑云母)矿物的相互反应的结果形成了,而钾长石和金云母矿物在包含芘岗岩的地壳岩石中是非常普通的矿物,这样的流体在邻近地幔岩石必然引起变质作用,直到以后温度的增高产生碰撞后的超钾质的钾镁煌斑岩的熔融体。     

蛇绿岩杂岩中碳酸盐化超镁铁岩的金矿化

在阿尔卑斯型超镁铁岩体边缘,分布有含碳酸盐超镁铁岩,即V·Lobochnikov等称的滑石菱镁片岩(Iistwaerite),其中可以见到汞、砷、钻—镍砷化物等各种矿化。此外,还已知产有一些金矿,但金与滑石菱镁片岩及超镁铁质围岩的成因关系仍存在疑问。为此,我们对上元古界(摩洛哥、沙特阿拉伯)和阿尔卑斯(利古里亚)蛇绿岩杂岩的含金滑石菱镁片岩进行了研究。 滑石菱镁片岩中金的分布是随机的,在上述三研究区,大多数样品的金含量相似,即0.02—1ppm,为伴生的超镁铁岩含金量(5—100ppb)之10—100倍。看来,滑石菱镁片岩是含金很富的一种岩类。滑石菱镁片岩的最高含金量为1—10ppm(达边界品位),与富黄铁矿带有关,尤其与砷化钴矿化有关(如摩洛哥的布阿泽尔地区),也与含副矿物黄铁矿或毒砂的晚期石英脉(含金0.2—10ppm)有关。实际上,从单矿物分析表明,滑石菱镁片岩中的主要含金矿物是黄铁矿(含金10—50ppm)和砷化钴(含金10—100ppm)。在上述矿物中     

辽西—赤峰—带太古代变质杂岩中石榴石的研究

石榴石是研究区内暗色镁铁质岩、麻粒岩及片麻岩的主要造岩矿物之一。成分分析表明,它们是含钙铝榴石分子较多的镁铝-铁铝系列石榴石;红外光谱测定其近于铁铝榴石;穆斯堡尔谱分析表明,Fe~(3+)含量增多将引起石榴石内六配位多面体变形程度增大;晶胞参数a_0与Ca~(2+)含量呈正相关。本区石榴石是麻粒岩相变质作用的产物,形成的温压条件为780—840℃、0.85—1.10GPa。形成石榴石的反应是复杂的,其中包括角闪石与斜长石的增温脱水反应以及紫苏辉石+斜长石组合向石榴石+单斜辉石组合转化的滑动反应。     

西南印度洋脊龙旂热液区富铝蚀变黏土矿物类型和地球化学特征研究

产出于不同地质背景下的热液成因黏土矿物组成、晶体结构及化学成分等信息,可指示与海底热液作用有关的水-岩反应过程和流体的物理化学条件变化。但目前对于以西南印度洋脊为代表的超慢速扩张脊热液区的黏土矿物研究程度较低,尚未了解其经历的热液蚀变作用及形成过程。本文综合应用SEM-EDS、XRD、FT-IR、EPMA和LA-ICP-MS等多种分析测试手段对采自龙旂热液区矿化蚀变角砾的形貌结构、矿物组成及其化学成分进行系统表征。研究表明:该蚀变角砾中的共生矿物相主要由具二八面体结构、富Al端元的蒙皂石族矿物贝得石与蛋白石组成,角砾中可见呈细粒浸染状的TiO_2。蚀变黏土矿物的化学成分较为单一,具有富Al、贫Mg和贫Fe的特征;其稀土元素总量普遍不高(2. 43～43. 45μg/g),配分模式呈负Eu异常(0. 31～0. 53)而未显示Ce异常(1. 09～1. 16)。推断产出于硫化物堆积丘体边部的矿化角砾长期受酸性、相对还原的、低温热液流体持续叠加和淋滤改造,除Al和Ti以外大部分元素被活化迁移,形成矿物组成简单的富铝黏土矿物相。本研究查明了龙旂热液区新的蚀变黏土矿物类型及其元素地球化学特征,反映该区广泛发育低温热液蚀变作用,为进一步探讨西南印度洋超慢速扩张脊热液成矿系统的水-岩反应过程提供了一定依据。     

广西南流江三角洲地区绿色自生矿物颗粒的透射电镜初步研究

本文应用分析透射电镜对广西南流江三角洲地区的绿色颗粒进行了研究。依据其矿物组成,它们为海绿石相蒙皂石和磁绿泥石-鲕绿泥石两种绿色颗粒。它们由很细小的自形层状晶体构成,以富铁(总氧化铁25—40％)为特征。透射电镜观察揭示,它们是细小晶体在基质孔隙中自生生长形成,并逐渐替代基质。富铁自生矿物的矿物种与基质孔隙的局部地球化学条件密切相关。海绿石相蒙皂石形成于前三角洲,磁绿泥石-鲕绿泥石形成于三角洲前缘斜坡和残留砂中,而针铁矿形成于潮间带。本区海绿石相蒙皂石和磁绿泥石-鲕绿泥石的形成水深远小于以往研究所提出的水深。     

河南鹤壁地区金伯利岩中地幔包体矿物化学特征

河南鹤壁地区位于太行山构造带上,该区金伯利岩中的地幔包体携带有岩石圈地幔的丰富信息。本文报道了石榴石二辉橄榄岩包体中的镁橄榄石和镁铝榴石的矿物化学特征。金伯利岩中地幔包体的镁橄榄石I(Mg~#)为91.7±0.2(n=69)。与鹤壁地区尖晶石相方辉橄榄岩相比,I(Mg~#)略偏小,指示二辉橄榄岩经历的熔融程度较低,具有过渡型地幔的特征。根据Cr_2O_3含量,镁铝榴石可以划分为高铬系列和低铬系列两类。橄榄石-石榴石矿物温压计计算表明,包体压力在1.7~2.5 GPa之间(55~80 km),温度在641~1055℃之间,对应的大地热流值为50~60m W/m~2,甚至更高。指示金伯利岩侵位时对应于较高的大地热流条件。根据Grutter的镁铝榴石划分方案,镁铝榴石主要划分为G9型、G3和G4型,其中G3和G4型镁铝榴石记录了岩石圈地幔被交代的过程。根据温压条件及岩石圈地幔性质,可以认为鹤壁地区不具有形成金刚石矿的深部地质条件。     

藏东南错那县麻玛沟角闪岩相石榴辉石岩成因研究

在藏东南错那县西南约20km的麻玛沟中发现了呈透镜体产出于石榴石矽线石片麻岩中的石榴辉石岩,其矿物组合为石榴石 透辉石 石英 铁角闪石 磁铁矿,并含有锆石、磷灰石等副矿物。石榴石呈他形产出,以铁铝榴石和钙铝榴石端员组分为主,贫镁铝榴石组分,并具成分环带:核部相对富铁铝榴石分子,贫镁铝榴石分子,而边部则相反。透辉石同样富铁、贫镁,Fe2 /(Fe2 Mg)比值一般大于0.6。铁角闪石呈熔蚀状被透辉石和石榴石所包裹,或产出于自形的透辉石颗粒之间,以贫钛为特征。该岩石的全岩成分以SiO2(59%～61%)、Fe2O3(全铁)(18%～19%)、CaO(12%～13%)和Al2O3(5.3%～5.4%)为主。运用石榴石-单斜辉石温压计估算出该岩石石榴石与透辉石的平衡温压条件分别为650～700℃、0.8～1.0GPa。这些特征表明该石榴辉石岩很可能系富铁的斜长角闪岩在中地壳尺度发生脱水所形成的残余。本文研究提供了一个角闪岩相石榴辉石岩的实例。     

40Ar/39Ar studies of deep-sea igneous rocks

An attempt to date deep-sea igneous rocks reliably was made using the ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating technique. It was determined that the ⁴⁰Ar/³⁹Ar incremental release technique could not be used to eliminate the effects of excess radiogenic ⁴⁰Ar in deep-sea basalts. Excess ⁴⁰Ar is released throughout the extraction temperature range and cannot be distinguished from ⁴⁰Ar generated by $\text{in situ}$⁴⁰K decay. The problem of the reduction of K-Ar dates associated with sea water alteration of deep-sea igneous rocks could not be resolved using the ⁴⁰Ar/³⁹Ar technique. Irradiation induced ³⁹Ar loss and/or redistribution in fine-grained and altered igneous rocks results in age spectra that are artifacts of the experimental procedure and only partly reflect the geologic history of the sample. Therefore, caution must be used in attributing significance to age spectra of fine grained and altered deep-sea igneous rocks. Effects of ³⁹Ar recoil are not important for either medium-grained (or coarser) deep-sea rocks or glasses because only a small fraction of the ³⁹Ar recoils to channels of easy diffusion, such as intergranular boundaries or cracks, during the irradiation.     

琼北火山岩激光40Ar/39Ar定年研究

新生代以来,雷琼地区多次、大量地喷发了一系列火山岩。前人主要基于K-Ar法对此划分了期次。本文采用激光40Ar/39Ar年代学方法,对琼北火山岩区进行了精细定年研究。低本底激光40Ar/39Ar法能够对低钾含量,极少量样品(毫克级)进行精细测定,非常适合极年轻火山岩的定年工作。结果显示的火山岩激光40Ar/39Ar法高质量数据表明琼北火山喷发活动时限跨越1.3～0.052Ma。在比较了表观年龄与等时线年龄差异之后,本文给出了年龄推荐值。正如测试数据所显示,本地区新生代火山岩普遍存在40Ar和36Ar过剩的问题,此时只有等时线年龄才代表喷发的真实年龄。     

雷州半岛第四纪火山岩激光40Ar/39Ar等时线定年研究

雷州半岛是我国新生代火山岩最重要的分布地区之一,火山活动主要集中在中晚更新世。前人对雷州火山岩的年代学研究以K-Ar法为主。研究表明,雷州火山岩测年结果大致分布在0.38～3.04Ma范围内。根据地层和火山岩层的叠置关系,雷州第四纪火山岩由于覆盖在被确定是1.87Ma和0.76Ma沉积的地层之上,故火山岩年龄应小于该地层年龄。K-Ar法定年结果与雷州地区地层叠置关系存在矛盾。本文通过对雷州半岛第四纪火山岩进行野外考察及采样,利用激光40Ar/39Ar年代学方法进行了精细定年。结果表明,雷州火山岩的喷发主要集中18万年前后。定年结果还表明,对于年轻样品,基于尼尔值计算的K-Ar年龄及40Ar/39Ar表观年龄偏老,等时线年龄相对较为可靠。对同一样品的斑晶、基质作斑晶-基质等时线计算,只有在斑晶基质满足同源条件时才有意义。本文首次提出,通过对比未照射样品的初始36Ar/38Ar值的均一性,以检验样品是否同源,确认斑晶-基质等时线年龄的可信度。据此,等时线的处理方法可以推广应用于特定区域内全部同源同时样品。     

Use of 234U/238U disequilibrium in measuring chemical weathering rate of rocks

The rate of chemical weathering of rocks has been determined by using uranium as a natural isotopic tracer. The concentration of uranium and ²³⁴U/²³⁸U ratio in natural waters, rocks, and soils of the Preto river basin (Bahia State, Brazil) was measured by alpha-ray spectroscopy.The activity ratio U234/U238 measured in the various samples indicates the uranium fraction which is dissolved from rocks during the weathering process. The results obtained show that 1 m of rock needs 25,000 yr to be weathered in this region under present climatic conditions.     

The behavior of 232Th and the 238U decay chain nuclides during magma formation and volcanism

Concentrations of the members of the ²³⁸U decay chain and ²³²Th were determined in volcanic rocks from convergent plate margins, intraplate volcanoes and oceanic spreading centers. Contemporary and historical volcanic rocks from Mt. St. Helens, Arenal, El Chichon, Hawaii and Iceland and submarine basaltic glass from the Galapagos spreading center all show no fractionation of U and Th in the mantle source or during magma formation at least for the past 300,000 years. Mauna Kea (Hawaii) rocks of alkaline composition greater than 4000 years old and an old submarine basalt show disequilibrium for several of the nuclides in the ²³⁸U decay chain. We interpret these as resulting from post-emplacement processes.     

流体包裹体40Ar/39Ar定年技术与应用

同位素地质年代学的各种定年方法都有其特定的测定对象（矿物或全岩）和适用范围,致使许多金属矿床难以进行年龄测定.为解决此难题,建立了流体包裹体40Ar/39Ar定年方法,经过30年的探索发展和不断改进完善,已广泛应用于热液矿床、变质岩和石英脉的形成年龄测定,甚至成功应用于松辽盆地深层天然气成藏年龄研究.在详细介绍流体包裹体提取技术和气体纯化技术的基础上,着重总结我们团队运用流体包裹体40Ar/39Ar定年技术在热液矿床和天然气藏形成年龄研究方面取得的重要成果,以及气体混合线的概念及其年龄意义.      

(极)年轻火山岩激光熔蚀40Ar/39Ar定年

对中国大量年轻或/和极年轻火山岩的定年实践研究表明,(极)年轻火山岩的激光熔蚀40Ar/39 Ar定年具有不同于第四纪以前喷发火山岩定年的显著特点.激光熔蚀40Ar/39Ar定年技术因为本底低、样品用量小以及与现代惰性气体同位素质谱设备在灵敏度、高精度方面的相一致,在年轻火山岩的定年中得到深入运用.借助激光在年轻或/和极年轻火山岩的40 Ar/39 Ar定年中,实践证明,样品形成时限越年轻(特别是相当于第四纪时期的样品),Nier值与样品中初始氩比值的偏离会引起K-Ar和40Ar/39 Ar表观年龄的偏差越大.对于小于0.2Ma的样品,Nier值与样品中初始氩比值的偏离对K-Ar和40Ar/39Ar表观年龄的偏差影响呈指数增长;当样品年龄相对较老(老于第四纪)时,Nier值和初始氩比值的偏离对K-Ar和40Ar/39 Ar表观年龄的影响较小.以40Ar/ArAr定年为出发点,定量给出界定年轻与极年轻火山岩的年龄:2～0.2Ma的火山岩界定为年轻火山岩,0.2Ma以来的火山岩称为极年轻火山岩.实验结果还证实,测定(极)年轻火山岩基质年龄时要尽量剔除非同源分馏的斑晶,以便去除斑晶可能带来的过剩氩影响;年轻火山岩样品的测年,应根据岩石结构和粒度特征选取合适的粒度,通常情况下,推荐0.2mm颗粒直径(60～80目)为理想粒径;年轻火山岩样品在快中子辐照后冷却放置时间不宜过长,否则造成37 Ar测不准,影响数据结果,带来较大偏差;激光40Ar/39Ar精细定年对标准样品的均一性有很高的要求,通过标定常用的国内外监测标样发现,标样SB-778-Bi,Bem4M,BT-1均一性很好,适合用作激光熔蚀40Ar/39Ar定年监测;测试数据的处理中,火山岩喷发后冷却结晶中同时形成的斑晶和基质的等时线处理能够帮助获得客观真实和精细的年龄结果.在此基础上,北京大学惰性气体同位素实验室建成了专用于(极)年轻火山岩精细定年的激光熔蚀40Ar/39Ar定年实验流程.     

多宝山斑岩铜矿区水热蚀变矿物的激光显微探针40Ar/39Ar定年

在利用脉冲显微激光探针⁴⁰Ar/³⁹Ar定年技术测定标准样品的J值和年龄适用范围的基础上,研究了黑龙江省嫩江县北部多宝山斑岩铜矿区水热成因矿物的年代学。结果表明,高钾含量的水热蚀变矿物适合于激光探针的表面微区测定,并且可以克服水热蚀变矿物中的³⁹Ar “反冲”丢失对年龄结果的影响。矿区的岩浆-水热事件主要有两期,分别为253-220Ma和184-162Ma,前者代表了成矿时代,后者反映出由成矿期后岩浆活动所引起的水热叠加事件。     

福建龙海—漳浦沿海地区火山岩激光~(40)Ar/~(39)Ar年龄

福建东南沿海龙海—漳浦地区是新生代佛昙群玄武岩的分布区之一。对该区域火山岩而言,前人的研究主要集中在岩石地球化学特征、形成演化方面,对年代学研究较少,玄武岩喷发期次划分仍以20世纪80、90年代测定的K-Ar结果为依据,或通过下覆地层孢粉组合时代推断而来。为了更精确地测定该地区火山作用的时代及进一步确定其喷发期次,选取龙海—漳浦地区4个玄武岩样品,利用激光~(40)Ar/~(39)Ar测年方法进行精细定年。样品年龄为10.1～14.8Ma,明确了龙海-漳浦新生代玄武岩在中新世中晚期存在一次喷发期次。     

西藏波龙斑岩铜金矿床钾长石和绢云母40Ar/39Ar年龄及其地质意义

西藏波龙斑岩铜金矿床是新近在青藏高原中部发现的规模最大的斑岩型矿床。文章对该矿床内的蚀变钾长石和蚀变绢云母进行了⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试,获得蚀变钾长石的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(118.33±0.60) Ma,反等时线年龄为(118.49±0.74) Ma (初始⁴⁰Ar/³⁶Ar=286.1±8.4),表明波龙斑岩铜金矿床的钾化蚀变年龄为118~119 Ma;蚀变绢云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(121.61±0.67) Ma,反等时线年龄为(121.1±2.0) Ma (初始⁴⁰Ar/³⁶Ar=279±19)。由于蚀变绢云母测试样品内可能混入了斜长石,受其影响,蚀变绢云母测年结果的下限可能代表了该矿床绢英岩化蚀变年龄。这些蚀变钾长石和蚀变绢云母⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果与波龙矿床的成岩年龄值和成矿年龄值在误差范围内基本一致,表明该矿床的钾化和绢英岩化与成岩、成矿同期,该矿床的岩浆-热液活动过程的时限为121~118 Ma。