地球化学基因的构建与检验

地球化学基因是近年来提出的新技术。在分析地球化学基因构建方法的基础上提出了一种新的岩性地球化学基因LG01,并将早先提出的岩性地球化学基因命名为LG02,同时提出了两种稀土元素地球化学基因REEG01和REEG02。选择分别发育在广东连阳花岗岩体、广东佛冈花岗岩体、海南海口玄武岩、北京房山花岗闪长岩体上的4条风化剖面对岩性地球化学基因和稀土元素地球化学基因进行检验,结果发现岩石风化产物中的岩性基因和稀土元素基因均具有一定的稳定性,表现为稳定的遗传性和继承性;LG01岩性基因相对于LG02岩性基因具有更好的稳定性,REEG01稀土元素基因较REEG02稀土元素基因更稳定。建议将样品相对于中国酸性岩(由中国酸性岩元素丰度值代表的虚拟样品)的基因相似度称为酸性相似度,依据样品在LG01岩性基因方面的酸性相似度可将铝硅酸盐地质样品划分为类酸性成分、类基性成分和类中性成分3类(或类中酸性成分和类中基性成分两类)。从4个风化剖面样品及其表层土壤样品验证了LG01岩性基因的酸性相似度在物源示踪方面具有潜在应用价值。基于全国区域地球化学调查数据库和目标样品在不同地球化学基因中的相似度空间分析有可能实现对目标样品的溯源定位。     

北京怀柔云蒙山地区花岗岩风化过程的地球化学基因

地球化学基因是近两年提出的一种新的地球化学示踪技术,本文选择北京怀柔云蒙山地区两个邻近的花岗岩风化剖面(编号为B和C)来分析岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因的属性特征。剖面B样品的化学蚀变指数CIA变化为51.3~58.9,WIG的范围为89.4~68.6,属于初始风化程度;剖面C样品的CIA变化为52.4~78.4,WIG的范围为84.8~25.3,属于中等风化程度。这种邻近剖面风化程度的明显差异表明微环境对岩石风化产物的影响是显著的。相对于剖面底部新鲜花岗岩而言,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为85%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。当相对于剖面顶部土壤样品时,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为80%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。依据≥80%的基因相似度标准(区分基因是否相似),尽管两个剖面在风化程度上存在明显差异,但岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因在两个剖面内部均表现出良好的遗传性和继承性,且在两个剖面之间体现出同源风化产物之间具有良好的相似性。相对于理想金矿石(其金矿化基因为12020202020)而言,金矿化相似度在剖面B和C中的范围分别为25%~50%和30%~50%。依据≥40%的金矿化相似度(即样品与理想金矿石的金矿化相似度)作为存在金矿化异常的标准,在两个剖面中均可识别出厚度约1 m左右的矿化异常层位。因此,金矿化基因除了具有地球化学基因的属性(遗传性、继承性、相似性)外,其金矿化相似度(即相对于理想金矿石的相似度)也有可能作为金矿勘查中的一个地球化学综合指标。     

云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化的地球化学基因

地球化学基因是近年来提出的地球化学成分分类与物质来源示踪的新技术。目前研究主要集中在基因稳定性检验和地质样品溯源等方面,大多涉及岩浆岩的风化过程,尚未运用到碳酸盐岩的风化过程。本文选取云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化剖面为研究对象,调查白云岩在风化过程中地球化学基因的变化特征。结果发现,白云岩风化在成土阶段主要表现为白云石的淋失,在土壤演化阶段CaO、Na₂O含量已淋失殆尽,其他元素因性质不同而呈现出不同的风化行为。化学风化指标CIA和WIG均可定量表征剖面中样品的风化程度,但CIA有可能反映的是白云岩源沉积物的风化程度,WIG则可以较好地表征白云岩的风化程度。基于稀土元素基因、岩性基因和矿化基因分析认为上芒岗金矿区风化剖面的母岩白云岩成分是相对均匀的,属于类中性成分且具金矿化异常特征,其稀土元素基因与上陆壳类似。依据矿化基因划分的矿化异常样品本身并不一定含矿,但具有成矿潜力。金矿化基因的矿化相似度R_矿可以作为母岩是否可形成风化壳型金矿床的判据,这为成矿物质来源研究提供了新的思路和手段。     

从岩石到土壤再到水系沉积物：风化过程的岩性地球化学基因

不活动元素的稳定性使得风化岩石、土壤和水系沉积物等风化产物能够保留新鲜母岩的元素特征,它们之间的含量变化趋势有可能从母岩传递到其风化产物中,这类似于生物学中基因遗传。仿照生物学中基因的特性提出了地球化学基因的概念及其构建方法,为了比较地球化学基因的相似程度进而提出基因相似度的概念及其计算方法。以风化过程中11种不活动元素为例,基于中国酸性岩、中性岩、基性岩的元素丰度数据构建了表征岩石及其风化产物地球化学特性的岩性地球化学基因,其元素序列为：Al2O3→SiO2→P→Ti→La→Fe2O3→Th→Zr→Nb→Y→U。利用豫西熊耳山地区安山岩风化剖面、残坡积—沟系土剖面、化探详查水系沉积物和区域化探水系沉积物4种比例尺尺度的样品对构建的岩性地球化学基因进行了检验,结果发现岩性地球化学基因在风化过程中具有很好的遗传性(从岩石到风化产物)和继承性(从土壤到其源岩),利用岩性地球化学基因可以对土壤样品进行物源示踪。源自同一母岩的水系沉积物和土壤之间在岩性地球化学基因方面具有很好的相似性(同源风化产物之间)。基于中国区域化探水系沉积物调查数据,可以构建岩性地球化学基因库来对岩石及其风化产物样品进行溯源分析,在地质、环境、法庭等科学领域具有潜在应用前景。     

老挝南部安东花岗闪长岩砖红土型风化壳分带及微量元素地球化学特征

在热带雨林特殊生态景观中和湿热气候条件下,老挝南部阿速波省(Attapeu)安东地区(Antoum)二叠纪花岗闪长岩形成了发育完整的砖红土型风化壳,该风化壳剖面分带明显,最下部为蚀变花岗闪长岩(基岩),往上依次为半风化蚀变花岗闪长岩→高岭石残积层带→砖红土带→森林表土带.测试了采集于红土型风化壳剖面不同分带样品的20种微量元素含量,微量元素可划分出6种变化模式,其中最明显的为Cu、Mo、As、Bi、Au等在高岭土风化带上部显著富集.认为在今后土壤地球化学普查和详查中,经过加大采样深度,采用固定相态提取法或部分提取法可能是强化地球化学异常、探测深部找矿信息的有效途径.     

河北兴隆平泉地区花岗岩类地球化学特征

本文通过大量实际资料,对兴隆平泉地区花岗岩类岩石化学、部分金属元素、微量元素及稀土元素分布等进行分析,主要论述了该区与成矿有关的两类岩石即花岗岩-花岗斑岩类及花岗闪长岩类岩石的地球化学特征,指出两类岩石在地球化学特征上的差异不仅与岩性有关,而且主要与成矿物质来源有关。     

北祁连中段毛藏寺花岗闪长岩U-Pb年龄及岩石地球化学特征

笔者研究了北祁连中段毛藏寺花岗闪长岩体的岩石学、年代学和地球化学特征。毛藏寺岩体主要岩石类型为花岗闪长岩,锆石SHRIMP U-Pb测年获得花岗闪长岩结晶年龄为(456±3)Ma。花岗闪长岩的SiO_2含量较高,介于65.1%～73.0%,较低的Mg#值(18～32),K_2O/Na_2O介于0.82～1.37,A/NKC=0.9～1.1,总体为高钾钙碱性准铝质花岗岩;岩石微量元素组成具富集LILE元素,亏损HFSE元素,轻重稀土分异明显[(La/Yb)N=11.1～34.1],具弱负Eu异常。综合地球化学特征和区域构造演化表明,花岗闪长岩岩浆源区为下地壳变玄武岩石,形成于同碰撞构造背景。     

西藏冈底斯带始新世曲水岩基的岩浆混合作用:来自斜长石阴极发光特征和成分变化的证据

斜长石作为主要造岩矿物,是研究岩石成因、示踪岩浆演化和岩浆混合过程的有效工具.对冈底斯带曲水岩基始新世花岗闪长岩、二长花岗岩、闪长岩脉和暗色包体中的斜长石进行了阴极发光图像结构特征、电子探针主量元素和LA-ICP-MS微量元素成分的分析,揭示了斜长石复杂环带的成因和相关的岩浆过程.该区斜长石的阴极发光图像呈现出多种颜色且与其An值相对应,随着An值降低依次为绿色、蓝色和暗灰色或暗红色等,并发育补丁状环带、筛状环带、韵律环带等.花岗闪长岩、二长花岗岩中斜长石的An值具有相似的变化范围(20~55),而闪长岩脉和暗色包体中An值的变化范围较大(25~85),表明曲水岩基经历了复杂的开放过程.微量元素结果表明:花岗闪长岩与闪长岩脉和暗色微粒包体具有相同的Sr含量范围(600×10^-6~1 100×10^-6);而二长花岗岩的Sr含量(1 000×10^-6~2 400×10^-6)整体高于前者.以上研究表明,花岗闪长岩中阴极发光呈现绿色的核部或幔部是偏中性岩浆注入寄主岩岩浆混合的结果;具有高Sr含量的二长花岗岩认为是高Sr含量的岩浆结晶形成的;闪长岩脉和暗色微粒包体中的筛状结构斜长石为寄主岩捕掳晶.     

大兴安岭牙克石地区新元古代与晚古生代两类岩石组合的构造属性及其地质意义

在内蒙牙克石地区发育两种不同构造属性的岩石组合:一类为乌奴耳-头道桥蛇绿混杂岩,另一类为晚古生代弧属性侵入岩。乌奴耳-头道桥蛇绿混杂岩由辉长岩、辉长辉绿岩、辉绿玢岩(岩墙?)、变玄武岩和放射虫硅质岩组成;地球化学特征显示基性岩类属于拉斑玄武岩系列,具有相似的稀土和原始地幔标准化配分模式,与N-MORB的特征类似,不具有Nb-Ta负异常,Nb/Nb~*值平均1;构造环境判别图显示该蛇绿混杂岩可能形成于扩张脊。晚古生代弧属性侵入岩出露于白井山、乌尔其汗,由中基性单元(辉长岩、辉长闪长岩和石英闪长岩)和酸性单元(花岗闪长岩和二长花岗岩)组成;地球化学特征显示中基性单元和酸性单元属于钙碱性岩系列,富集LREEs和LILEs,具有Nb-Ta负异常,高Sr、Sr/Y值,低HREEs和Y,Eu异常不明显;酸性单元显示埃达克质岩的地球化学特征。乌奴耳-头道桥蛇绿混杂岩可能形成于新元古代,与头道桥蓝片岩、吉峰蛇绿混杂岩、新林蛇绿岩构成一条重要的缝合带,暗示本区古洋盆的存在。晚古生代弧属性侵入岩中,辉长岩的结晶年龄为326±1.9Ma,花岗闪长岩的结晶年龄为323.7±1.9Ma;微量元素的组成特征显示,中基性单元和酸性单元的形成与早石炭世洋壳板片的俯冲作用有关,暗示兴安地块和松嫩地块之间洋盆的萎缩。     

西藏日土北部松西—胜利山一带燕山期高钾钙碱性花岗岩的地球化学特征及构造环境

西藏羌塘北部松西-胜利山一带的花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩属高钾钙碱性岩石系列.其重稀土元素亏损,花岗闪长岩的LREE/HREE比值在8.67～33.08之间,平均16.62,黑云母二长花岗岩在9.16～30.97之间,平均21.76,二者的Eu负异常均不明显;微量元素具有富集Rb、Th和亏损Ba、Sr、Zr、Ti的地球化学特点.花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩总体上显示Ⅰ型花岗岩的特点,其形成的构造环境很可能与冈底斯和羌塘地块在晚侏罗世-早白垩世发生的碰撞作用有关.     

黑色页岩风化过程中元素的活动性及参照系的选取初探--以湖南省麻田、桃花江剖面为例

系统考察了湖南省麻田和桃花江两个不同发育程度的下寒武统黑色页岩风化剖面,并提出了元素在理想剖面中的分布模式(概念模型);通过对比分析这两个剖面中元素的分布特征与理想分布模式的关系,并结合元素相关性研究、等质量图解的判别分析、微量元素的赋存状态及地球化学性质的探讨,认为在黑色页岩风化过程中,Ti为不活动元素,可作为参照系来计算其它元素的相对迁移性,Nb、Ta的活动性较小,Zr与Hf之间存在着共迁移现象;研究表明化学风化程度是影响元素活动性的重要因素.     

白云岩风化剖面元素地球化学特征:对黔中九架炉组“三稀金属”富集机制的启示

黔中早石炭世九架炉组铝土矿含矿岩系富集Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th和稀土(REEs)等"三稀金属",具有成为独立矿床或伴生资源的潜力。这些元素大部分与九架炉组共有同一母岩,且富集程度受母岩的成分和风化作用控制。本研究选取九架炉组母岩乌当娄山关群白云岩和纳雍牛蹄塘组泥质白云岩的现代风化剖面为研究对象,研究元素在风化作用过程中的迁移特征及分布规律,进而为九架炉组微量元素的富集机制提供启示。研究获得以下认识:1)依据剖面结构、ZrHf、Nb-Ta、Y-Ho二元图特征及REE配分曲线和Eu/Eu*值的相似性表明研究区土层主要来源于基底或母岩的风化; 2)白云岩风化成土过程中Si、Fe、Cr、As、Sb、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、REEs等元素化学性质相对稳定,富集程度较高,而Ca、Mg、Na、K、Sr、P、Mo、Cd等元素化学性质活泼,容易淋失亏损; 3)纳雍剖面REEs~(3+)和Ca~(2+)半径差与REEs富集系数相关性良好,表明碳酸盐岩风化过程中,含钙矿物磷灰石是稀土元素分配的重要控制因素; 4)九架炉组的母岩也是Ti、Li、Sc、V、Ga、Nb、Ta、Zr、Hf、Th等微量元素的主要物质来源,母岩风化过程中,这些微量元素首先在副矿物、黏土矿物、铝矿物及磷灰石等矿物相中初步富集,之后随风化碎屑物一起沉积形成微量元素超常富集地层; 5)纳雍剖面地表和地下水提供了部分P、Be、Zn、Sb、Pb、Y及REEs来源,指示水体迁入作用也是九架炉组REEs富集的重要原因。研究表明黔中九架炉组微量元素的来源较复杂,风化-沉积过程中,化学性质稳定的元素残留在风化碎屑物中并被搬运-沉积在负地形中,而化学性质活泼的元素首先被带入水体,在沉积-成岩过程中特定条件下发生二次富集作用(例如次生矿物的形成及吸附)形成微量元素富集的地层。     

湘东北雁林寺金矿床成矿物质来源及成矿流体类型

雁林寺金矿位于雪峰弧形构造带(江南造山带湖南段)东段,是湘东北地区一个较为典型的金矿床。本文在前人研究的基础上,统计分析了矿区不同地质体Au元素含量、稀土元素地球化学、微量元素地球化学特征,对比研究了矿区含金石英的H-O同位素、Sr同位素地球化学特征及成矿流体组成特征。提出赋矿围岩冷家溪群浊积岩在沉积阶段就具有明显的金富集。矿区矿石、(矿化)蚀变围岩、未蚀变围岩稀土、微量元素地球化学特征呈现出高度相似性。含金石英的H-O同位素地球化学、Sr同位素地球化学及成矿流体成分特征表明成矿流体为变质流体。综合矿区地质特征、不同地质体金含量、稀土-微量元素地球化学特征、H-O同位素、Sr同位素及成矿流体成分特征,认为地层中的金元素为雁林寺金矿床提供了成矿物质。     

安山岩风化过程中元素行为——以豫西熊耳山地区为例

在风化过程中主量元素的风化行为可用风化指数来表征,但对在地球化学中更重要的微量元素的风化行为还缺少研究。本文研究了豫西熊耳山地区—安山岩风化剖面,发现花岗岩风化指数(WIG)也适用于安山岩风化过程的定量表征。基于上陆壳作标准绘制风化剖面样品稀土元素配分曲线时,发现风化过程稀土元素出现分馏现象,表现为富集中稀土;但基于球粒陨石作标准时,风化壳样品均具有相似的稀土配分曲线形态,即上陆壳是一种比球粒陨石更为敏感的稀土元素标准化标尺。牛头沟金矿区安山岩风化过程中部分微量表现出随风化程度增强而显著富集的特征,Au、Ag含量变化可达两个数量级以上,Pb、As、Hg可达一个数量级以上。     

Geochemistry of organic matter and elements of black shale during weathering in Northern Guizhou,Southwestern China: Their mobilization and inter-connection

Different from previous studies on effect of weathering upon geochemical variation along a single weathered profile, this paper provides a new methodology validated by comparing a weathered outcrop samples and their stratigraphic counterpart un-weathered core samples in a nearby shallow borehole. This outcrop and borehole penetrated the Ordovician-Silurian Wufeng–Longmaxi shales, located in the same anticline structure in the northern part of Guizhou Province, Southern China. The mineral composition, major, trace and rare earth elements (REEs) composition and Rock-Eval parameters of outcrop and core samples were analyzed and compared. Organic matter (OM) was observed in the microscope and extracted for elements analysis. The results show that short-term weathering still has significant influence on OM, mineral and elemental composition of black shales. The elements composition shows the outcrop profile was moderately weathered. The REEs compositions do not alter much during weathering process and the REEs composition and their relative ratios still are valid for rock origin determination. The OM, mainly composed by graptolite and bitumen, even entering the highly-over thermal maturity, is still sensitive to the weathering with a systematic loss 30–50% of TOC along the outcrop profile, which suggests that the OM consumption is predominantly controlled by weathering duration and the distance from the weathering surface. In turn, OM has significant influence on the trace elements transportation behavior during weathering. Some trace elements associated with the OM such as V, Cr, Th, U, Ni and Co, change significantly in their absolute concentration during weathering, but their relative ratios do not necessarily change too much and might be still reliable proxies for paleo-environmental determination. The mobility of shale minerals during weathering is in the following order: plagioclase?>?potassium feldspar and dolomite >pyrite and OM. Short-term weathering can also result in considerable transportation of elements and significant variation of minerals content in black shale, which may pose potentially high environmental and engineering risk in the regions rich in black shale.     

内蒙古双尖子山银多金属矿床区域地球化学特征

内蒙古双尖子山银多金属矿床是中国乃至亚洲规模最大的银多金属矿床,本研究在回顾矿床发现史的基础上对双尖子山矿床区域地球化学数据进行再分析。采用19级累积频率法制作研究区39种元素或氧化物的地球化学图,结果发现在双尖子山矿区范围内出现明显高值的有MgO、CaO、Fe₂O₃、Pb、Zn、Ag、V、Cr、Ni等多达22种氧化物或元素,其中主量成分的明显富集特征应受控于研究区的岩性分布情况。采用变值七级异常法制作研究区29种微量元素的地球化学异常图,结果发现在双尖子山矿区及其附近存在W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、Ag、As、Sb计9种热液成矿元素的异常区,而其他微量元素在双尖子山矿区的明显富集情况可能是由双尖子山矿区及其附近母岩岩性及其风化作用所致。基于地球化学基因技术制作了研究区金矿化基因和钨矿化基因的矿化相似度地球化学图,结果发现在双尖子山矿区及其附近存在金矿化相似度和钨矿化相似度的异常区,表明矿化相似度可以作为该区金属矿产勘查的一种有效指标,认为区域化探工作在该区金属矿产勘查中具有很好的参考价值。     

Discussion on the revision method of 1:50 000 regional geological survey achievement maps: Take the revision of 39 regional geological survey maps of Anhui Province as an example

Geological map is the core carrier of the display of basic geological work. However, the compilation standards for geological maps in different periods are not uniform, and there are also problems of adjacent sheets junction. Thus it is necessary to update these maps, which otherwise will bring considerable inconvenience for users. In order to solve these problems, unified stratigraphic classification, expression and marks were adopted during the process of systematically revising the 1:50 000 regional geological survey maps in Anhui Province. The revision principles were put forward as ‘respecting the original work, following the norms, not leaking information, unitary expressing, reading clearly and easily, revising beautifully and harmoniously’. The common problems in the process of revision were analyzed, and the revision process was created as ‘digitization →verification and problem processing→explanatory notes update’, which solved the problems of lacking detailed process guidance during the geological map revision. The geological map has been upgraded after revision, and the latest geological achievements have been integrated without mistakes and omissions, which makes these maps unitary and easy reading. The revised maps improved the service capacity of the “geological cloud” basic geological data sharing platform, and meet the needs of systematical managing, using and sharing of results data.     

贵州西部龙场地区水系沉积物Pt、Pd异常源地球化学示踪的初步研究

以贵州龙场地区水系沉积物中的Pt、Pd异常为研究对象，选择相容性接近的7对元素比值Cr/Ni、Nb/Ta、Pd/Pt、Rb/Cs、Sr/Ba、Th/U和Zr/Hf以及CaO、TFe2O3作为地球化学示踪指标，对龙场地区水系沉积物的物质来源组成进行了示踪探讨。结果表明：（1）龙场地区水系沉积物的物质来源主要为玄武岩风化产物，其中的高含量Pt、Pd是对玄武岩层中Pt、Pd高背景的继承和进一步浓缩富集；（2）根据对分布在灰岩区的水系沉积物物质来源的地球化学示踪研究，推测部分样品的物质来源应为玄武岩和灰岩风化产物；（3）根据对红岩村的水系沉积物物质来源的示踪研究，推断有热液活动和基性－超基性侵入体的物质成分，预测该地区具有一定的找矿远景。