超高压变质大理岩中的白云石分解结构：大陆地壳物质深循环的新证据

苏鲁超高压变质地体中产出的与柯石英榴辉岩共生的大理岩发生了不同程度的退变,根据退变程度差异识别出三类大理岩菱镁矿大理岩(弱退变)、滑石大理岩(中等退变)和透闪石大理岩(强烈退变).菱镁矿大理岩的稳定矿物组合是单斜辉石+白云石+方解石,菱镁矿仅仅在方解石中与方解石集合体镶嵌共存.单斜辉石发育出溶结构且局部形成由角闪石和钠长石组成的后成合晶.另外两类大理岩不含菱镁矿,但含滑石和/或透闪石.在菱镁矿大理岩中观察到白云石的分解反应(Mg,Ca)(CO3)2=MgCO3+CaCO3,说明这些大理岩是大陆地壳物质俯冲到地幔＞180 km(甚至超过210 km)后返回到地表的产物.所观察到的白云石分解反应表明,苏鲁地区大陆地壳物质在所谓的"地幔禁区"俯冲,俯冲的温度增加梯度可能为～4.2℃/km.大陆地壳物质以如此低的温度梯度俯冲意味着非常高的俯冲速度.如此深循环的大陆地壳物质同时也经历了非常快的折返过程.这是白云石分解结构这种标志超高压条件下进变质反应阶段的证据得到保存的重要原因.     

韩国春川软玉的矿物学研究

采用常规宝石学测试、偏光显微镜观察与电子探针(EPMA)分析对具有矿化分带的韩国春川软玉进行研究。结果表明,春川软玉主要矿物组成为透闪石,其次有透辉石、方解石、白云石、滑石等。矿化分带分为大理岩带、蚀变带、软玉+蚀变带、软玉带,是白云质大理岩经过多次交代与变质作用形成的。     

X射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用

大理岩主要有方解石大理岩、白云石大理岩和菱镁矿大理岩三种。以往大理岩是依据偏光显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名,由于方解石、白云石、菱镁矿都属于三方晶系,具有闪突起、高级白干涉色、一轴晶负光性和菱形解理等相同晶体光学特征,偏光显微镜下区分十分困难。为了准确鉴定大理岩中碳酸盐矿物种类及其相对含量,本文利用岩石薄片偏光显微镜和X射线粉晶衍射技术对32件大理岩岩石样品进行分析测试。岩石薄片鉴定结果表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、白云母、黑云母、绿泥石、黏土和金属矿物。根据岩石结构构造及矿物组分特征,可把32件大理岩样品划分为方解石大理岩、长英质方解石大理岩、石英绿泥白云石大理岩、白云石大理岩、云英质白云石大理岩和菱镁矿大理岩等15个类型。X射线粉晶衍射分析表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、钾长石、云母、绿泥石、滑石和蒙脱石。综合分析认为:岩石薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物,以及细小的石英、钾长石和斜长石、滑石和白云母等鳞片状硅酸盐矿物;X射线粉晶衍射分析技术不仅能准确检测出大理岩中方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物种类及相对含量(方解石、白云石和菱镁矿的X射线衍射主峰有明显差异,d值分别为0.303 nm、0.288 nm和0.274 nm),而且能够有效鉴别岩石中粉砂级斜长石、钾长石与石英(三种矿物的X射线衍射主峰d值分别为0.319 nm、0.324 nm、0.334 nm);且能区分蒙脱石、绿泥石、云母和滑石等层状硅酸盐矿物(四种硅酸盐矿物的X射线衍射主峰d值分别为1.400 nm、0.705 nm、0.989 nm、0.938 nm)。综合岩石薄片偏光显微镜鉴定和X射线粉晶衍射分析结果,最终确定32件大理岩样品划分为22个岩石类型。研究认为:仅根据岩石薄片偏光显微镜鉴定或X射线粉晶衍射技术其中一种方法不能准确鉴定大理岩岩石,应将大理岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术结合起来,才能准确确定大理岩岩石类型。     

北京房山大理岩的岩石学微观特征及风化机理讨论

北京地区许多石质古建筑都使用了房山大石窝的大理岩来建造的。本文以汉白玉(白色大理岩)和青白石(青色大理岩)为例,通过薄片镜下观察、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)、扫描电镜(SEM)和电子探针等测试手段,对房山大理岩的岩石学微观特征进行了研究。研究对象为取自房山大石窝的新鲜岩样和取自北京古代石质建筑的风化剥落物。结果证实北京大理岩主要矿物成分是白云石,部分大理岩还含有一定量的石英。基于图像处理软件,对汉白玉和青白石矿物晶体的粒径进行了统计分析。在此基础上,从温度变化、酸雨的溶解、水的溶蚀、微裂隙的盐类充填的角度分析了大理岩的风化机理。相关研究可为北京大理岩石质文物的修复保护提供科学参考。     

滇东北毛坪和会泽超大型铅锌矿床粗—巨晶碳酸盐岩成因及其找矿指示意义

云南毛坪和会泽铅锌矿床是川滇黔碳酸盐岩型铅锌成矿域的重要组成部分,是滇东北铅锌矿集区内两个最具代表性的超大型矿床。靠近铅锌矿体常见透镜状、囊状产出的蚀变围岩,因呈麻点状而被俗称为“麻石”,空间上与断裂、矿化结伴出现,是重要找矿标志。本文以这种麻点状的蚀变围岩为主要研究对象,通过大比例尺坑道剖面精细测量、岩相分析、电子探针分析、X射线微区衍射分析、主量—微量元素分析,研究其物质组成、组构特征及形成过程。根据组构特征将蚀变围岩分为两类,Ⅰ类呈砂糖状,矿物颗粒主要为粗晶结构(0.5~1 mm)的白云石和方解石,被褐色伊利石等黏土矿物胶结;Ⅱ类呈斑点状,矿物颗粒主要为巨晶结构(1~3 mm)的方解石和白云石,重结晶现象明显,被黑色泥质和有机质胶结。通过手标本观察、镜下鉴定和综合分析,将Ⅰ类蚀变围岩定名为弱大理岩化粗晶泥质白云岩,Ⅱ类蚀变围岩定名为去白云石化巨晶灰岩。两类蚀变围岩的主量元素特征相比,Ⅰ类中SiO₂、Al₂O₃、K₂O含量较高。微量元素特征显示两类蚀变围岩中主要矿化元素(Zn、Pb)明显富集。稀土元素特征显示,Ⅰ类中稀土元素含量均高于Ⅱ类,其中Ⅱ类与矿化白云岩稀土元素特征相似。两类蚀变围岩是同一流体系统不同阶段的产物,构建其成岩作用模式:弱大理岩化粗晶泥质白云岩(Ⅰ类)的原岩为钙质泥岩,高盐度卤水下渗,在岩性界面处与泥岩和白云岩反应形成泥质白云岩,沉积稳定后受构造运动影响,热液流体沿断裂上升,在有利地段形成泥质白云岩大理岩化(结构上改变);去白云石化巨晶灰岩(Ⅱ类)比弱大理岩化粗晶泥质白云岩(Ⅰ类)蚀变更强烈,经历矿化、大理岩化作用和去白云石化(结构和成分上改变)而形成。综合分析认为两类蚀变围岩与铅锌矿体在时间、空间、成矿物质和成矿流体等方面都具有密切的成因联系,提出大理岩化、去白云石化作用对该类矿床成矿与找矿均具有重要的指示意义。     

中国大理岩型和田玉矿床的成矿时代、形成过程及找矿方向

和田玉在中国有着悠久的开采和使用历史,在中国的玉石文化中占有重要地位。根据产状,大理岩型和田玉的成因类型可分为接触交代型(矽卡岩型/岩浆热液型)、区域变质和变质热液型,其中接触交代型最重要也是优质和田玉的主要成因类型。根据围岩的年龄、和田玉中锆石或云母测年得到的矿带形成年龄以及区域地理位置,可将中国大理岩型和田玉划分为西昆仑矿带的新疆(形成年龄上限为450～350 Ma)、东昆仑矿带的青海省格尔木(形成年龄为300～240 Ma)、东北地区(河磨玉约250～150 Ma,老玉约1 700 Ma)、西南地区、中南地区(火山岩约682±62 Ma,辉绿岩约260 Ma)和华东地区等6个矿带,本文主要总结了这6个矿带大理岩型和田玉矿床的地质产状、矿物组成、全岩主微量元素特征、成矿流体组成、锆石/云母年龄及空间分布和成矿规律。和田玉的主要矿物为透闪石。接触交代型和田玉的成矿流体主要由岩浆水、大气降水和围岩白云石大理岩脱碳产生的CO₂以不同比例混合组成,成矿物质Mg和Ca来自白云石大理岩,Si和H₂O来自岩浆热液(如新疆和田矿带)。和田玉的形成主要经历...     

大别山北部超高压变质大理岩及其地质意义

岩石学研究表明 ,大别山北部镁铁 超镁铁质岩带中白云质大理岩至少经历过三期变质阶段 :(1)榴辉岩相峰期变质阶段 ,矿物组合主要为方解石 +白云石 +金红石 +镁橄榄石 +钛 斜硅镁石 +富镁的钛铁矿±文石±石榴子石 ;(2 )麻粒岩相退变质阶段 ,矿物组合主要为方解石 +白云石 +金云母 +镁橄榄石 +透辉石 +钛铁矿 +尖晶石±斜方辉石等 ;(3)角闪岩相退变质阶段 ,主要矿物组合为方解石 +白云石 +磷灰石 +磁铁矿+榍石等。它的峰期变质矿物组合 ,类似于苏 鲁超高压大理岩 ,形成压力至少大于 2 .5GPa。这进一步证明 ,大别山北部大多数高级变质岩 (包括大理岩等 )都曾经过超高压变质作用 ,应属于印支期扬子俯冲陆壳的一部分。     

轻烧白云石处理含硼废水的方法研究

采用辽宁某矿山的硼废水,研究了轻烧白云石对废水中硼的吸附及其影响因素,硼在矿物表面的吸附状态以及吸附作用机理,确定了实验最佳条件。在20mL反应体系中,反应温度为25℃,溶液pH为9.5～10.5,白云石(热处理温度750℃,粒径200～300目)矿样用量为2.0g,反应3h后,除硼率可达90%以上。pH9.2时,矿物对硼的吸附作用甚微;9.2pH12(轻烧白云石的零电荷点)时,溶液中的B(OH)4-被吸附到矿物表面,吸附机制为外层络合模式,此过程中OH-浓度是硼吸附量的重要控制因素;pH12时,矿物表面带负电,无静电吸附作用。通过XPS及红外光谱分析,硼以硼氧四面体的络合结构形式吸附于矿样表面。     

一种可能的新碳酸岩类型:壳源成因碳酸岩

本文是对大冶铁矿床接触带"大理岩"及其中分布的"条带状辉石-石榴石大理岩"进行专门研究的阶段性结果.在野外观察到"大理岩"呈岩墙、岩枝和细脉侵入石英闪长岩.根据石准立等的趋势面分析资料,在深部,本矿区"大理岩"与石英闪长岩的接触带总是以突入石英闪长岩内为特征.在"大理岩"与灰岩接触带附近观察到大理岩粒度由于温度冷却快而变细和在"大理岩"中有灰岩残留体."大理岩"本身的方解石粒度中部粗两侧细.本矿区的"大理岩"矿物结晶颗粒比长江中下游许多接触热变质形成的大理岩粗."大理岩"内部浅色大理岩为白色,常具有定向的细条纹构造(可能为流动构造或构造事件引起的线性构造),局部产状变化急剧.在尖山矿段产在"大理岩"中的"条带状辉石-石榴石大理岩",主要含辉石和石榴石条带,其条带走向与"大理岩"岩体延伸方向斜交,且与区内一组断裂构造有关.显微镜观察结果表明,在制备的约65块包裹体切片中均观察到熔融包裹体或流体-熔融包裹体及流体包裹体.包裹体加热实验结果显示,"大理岩"中方解石及"条带状辉石-石榴石大理岩"中的石榴子石和方解石中熔融包裹体接近均一的温度为880～1 055℃,流体-熔融包裹体均一温度为645～740℃."大理岩"及"条带状辉石-石榴石大理岩"的C和O同位素组成与长江中下游的灰岩大致一致,在δ13C-δ18O相关图中的投影点落在沉积碳酸盐范围.电子探针分析表明,在"条带状辉石-石榴石大理岩"的方解石中的一个熔融包裹体为含Si、Ca、Mg、Al和K的混合物(即玻璃)."大理岩"中的圆形固体包裹体成分经电子探针检查为方解石.能谱分析结果表明,"白云质大理岩"的白云石中圆形固体包裹体成分与白云石类似,但与寄主矿物略有区别.在上述初步研究基础上认为,本文所报道的"大理岩"和"条带状辉石-石榴石大理岩"不是由于接触变质引起方解石重结晶的产物,而可能是一种新的碳酸岩类型--壳源成因碳酸岩.     

玄武岩制备连续纤维熔融反应热力学研究

玄武岩纤维由天然岩石直接熔融拉丝制备而成，性能优异，其原料调控对纤维制备和性能提升有重要影响，熔融反应的热力学分析是研究原料特征的重要手段。本文以代表性玄武岩样品为原料，分析其矿物组成，进而构建复杂硅酸盐体系热力学模型，研究其在1400℃时的熔融反应热力学。结果表明，单一矿物如长石、辉石熔融反应的吉布斯自由能为负值且相对较小；钛铁矿、磁铁矿、磷灰石等矿物熔融反应的吉布斯自由能为正数。所选玄武岩样品熔融反应的吉布斯自由能为-225～-257 kJ/mol,表明可自发进行；样品熔融过程的理论能耗为2.4～2.5 GJ/t,接近某些玻璃纤维池窑工艺能耗(考虑窑炉热效率)。纤维的制备条件和性能参数与原料的成分关系密切，以直径约9μm的纤维为例，其拉丝温度及缠绕机线速度等条件各不相同，纤维表面光滑，断裂伸长率约3%～4%,弹性模量59～66 GPa,抗拉强度1700～2400 MPa;采用Giordano的模型，计算出不同原料成纤粘度(lgη)约0.70～1.21 Pa·s。本研究的热力学模型及实验结果可为玄武岩纤维制备的原料优选、能耗计算、条件调控及性能预测提供参考。     

麻尔峪滑石矿床地质特征及成矿条件分析

麻尔峪滑石矿为优质中型滑石矿床,矿床位于英落-草河口巨型复向斜的北翼,矿区出露地层,主要为古元古界辽河群大石桥组三段中部地层。岩性以菱镁矿大理岩和白云石大理岩为主。矿体赋存于滑石化硅质菱镁矿大理岩层中,主矿体呈似层状,矿体中滑石平均含量50.04%~69.47%,矿石矿物成份为滑石,脉石矿物以菱镁矿为主,次为石英,少量为白云石、炭质等,矿床成因:与热卤水有关,产于石英(硅质)菱镁矿大理岩中的,中深中温高盐度热液交代矿床。     

X射线荧光光谱分析技术在大理岩鉴定与分类中的应用

大理岩的鉴定与分类主要依靠岩石薄片鉴定及X射线衍射(XRD)矿物半定量检测技术。工作中发现,岩石薄片鉴定技术及XRD矿物半定量检测技术所测得矿物组分含量很少一致,这就需要引入其他技术对岩石薄片鉴定及XRD矿物半定量检测结果加以验证。本文利用X射线荧光光谱仪(XRF)对野外采集的32件大理岩样品进行全岩化学成分分析,以岩石化学成分为基础,分析岩石杂质系数、镁质系数和钙质系数特征,对大理岩进行分类。结果表明:方解石大理岩、白云石大理岩、菱镁矿大理岩的镁质系数值分别为0.01~0.13、0.40~0.46、0.97~0.98,钙质系数值分别为0.78~0.84、0.30~0.49和0.01~0.02,不同类型大理岩的钙质系数和镁质系数明显不同,可以作为划分大理岩类型的主要依据。当岩石中SiO_2+Al_2O_3含量大于35%(杂质系数大于为1.20),不能定为大理岩,只有岩石中SiO_2+Al_2O_3含量小于30%(杂质系数小于1.00)时,可定为大理岩。杂质系数、镁质系数和钙质系数的应用,能够校正岩石薄片鉴定法及XRD矿物半定量法矿物含量检测不一致的问题,使大理岩分类定名更加准确。     

热处理Mg/Al-LDH结构演化和矿物纳米孔材料制备

层状双氢氧化物(LDH)是自然界不常见的矿物,然而却是易于合成的重要材料。本文利用X射线衍射和透射电镜技术研究了Mg/Al-LDH热处理结构演化。结果表明,对于层间阴离子主要为碳酸根的Mg/Al-LDH,在400~800℃之间形成镁铝固溶体似方镁石结构氧化物。在层状双氢氧化物脱出结构水形成氧化物的过程中,产生2~3nm的纳米孔隙,但仍保留原来LDH片状晶体假象形貌,并继承原来的晶体结构取向。煅烧形成的具有似方镁石结构的氧化物可以重新水化形成新生LDH,但重新水化形成的LDH结晶度比原来的LDH结晶度低,这一过程可以导致微米和亚微米颗粒LDH趋于纳米化,并产生纳米粒间孔隙。温度高于1000℃时似方镁石结构氧化物进一步相变为尖晶石结构氧化物和方镁石复合物相,其中的方镁石可以水化为水镁石并且可以酸溶去除,相转变形成的尖晶石呈现纳米多晶并存在纳米粒间孔隙。这一发现为利用矿物相变原理制备廉价似方镁石结构纳米孔材料、LDH结构纳米孔材料和尖晶石结构纳米材料提供了新的思路。     

福建马坑矽卡岩分带的模拟实验

作者采用马坑天然岩石作为实验试料,以辉绿岩和大理岩不同比例系统 (100％辉绿岩0％大理岩—0％辉绿岩100％和大理岩) 在500atm、350—650℃条件下的中性介质水溶液中,经过168小时的持续实验,形成了一套与马坑矽卡岩分带基本吻合的矽卡岩矿物组合。借以对实验产物进行矿物共生分析,证明了原始岩石化学成分与其所产生的共生矿物一致性,说明了实验结果是内协合的,并且帮助确定实验上观察不到的有关反应,揭示了矽卡岩形成的机理。     

潍北凹陷孔店组二段含页岩气层矿物特征及其意义——以昌页参1井为例

运用X射线衍射技术,对潍北凹陷昌页参1井孔店组二段泥(页)岩岩芯样品进行了分析。结果表明,孔店组二段泥(页)岩中矿物主要有：黏土矿物、石英、方解石,平均含量分别为517%、293%、96%;还有长石及少量白云石、黄铁矿等矿物。该矿物组成反映出孔店组二段属潮湿气候条件下的深湖 半深湖相沉积环境,为页岩气藏的形成与储存提供了一定的沉积条件;黏土矿物特征反映出孔店组有机质演化进入成熟—高成熟阶段,具有页岩气形成的成熟度条件。孔店组二段两层含页岩气岩层厚分别为6048m、6809m,伊利石和绿泥石含量低、相应孔隙率高且颗粒状矿物(石英+方解石)含量多在30%～50%之间,是较理想的页岩气重点勘探开发层位。     

中低温成矿过程的锰镁碳酸盐矿物化学动力学与矿物成因

文章使用开放流动反应装置研究了中低温热液矿床中常见脉石矿物碳酸盐(白云石、菱锰矿)在25℃～250℃水中化学动力学溶解反应速率。在25℃条件下,碳酸盐矿物的溶解速率r(Ca)>r(Mn)>r(Mg)。碳酸盐矿物在水中200℃时具有最大溶解速率。随着温度的继续升高,Mg、Mn碳酸盐的溶解反应速率会下降,容易形成白云石和锰碳酸盐。实验研究结果有助于理解中低温环境下,金属矿石的主要伴生碳酸盐矿物与水反应的化学动力学限制,试图说明中低温矿石伴随白云石和锰碳酸盐的沉淀机理。     

西准噶尔蛇绿混杂岩中的白云石大理岩和石榴角闪岩：早古生代残余洋壳深俯冲的证据

本文在描述达拉布特和克拉玛依蛇绿岩中四个典型剖面(达拉布特、萨尔托海、白碱滩和百口泉)的基础上,通过研究变白云石大理岩和石榴角闪岩的形成和演化过程,展示西准噶尔蛇绿混杂岩的复杂性。白碱滩白云石大理岩是尖晶石二辉橄榄岩变质反应的产物。变质反应导致单斜辉石转变为白云石+石英+磁铁矿,橄榄石和斜方辉石先转变为蛇纹石+磁铁矿,蛇纹石再转变为白云石+石英+磁铁矿。透辉石+CO₂=白云石+石英+磁铁矿以及蛇纹石+CaCO₃=白云石+石英 +磁铁矿+H₂O这两个变质反应基本同时发生,他们以及石英—柯石英相变关系所限定的P-T空间(660~670℃,26.5~27.5 kbar)代表白云石大理岩的形成温度和压力。白云石大理岩与尖晶石二辉橄榄岩在一个不大的区域共存,说明循环到地球深部的尖晶石二辉橄榄岩(即：白云石大理岩的原岩)折返到地壳浅部后又与蛇绿岩中未俯冲的尖晶石二辉橄榄岩混杂在一起。因此,克拉玛依蛇绿混杂岩代表古俯冲带的位置。变辉长岩和尖晶石二辉橄榄岩中的单斜辉石均发育出溶结构(出溶尖晶石和斜方辉石)。这些出溶结构是蛇绿岩快速上升就位时由于温度和压力突然降低辉石发生分解反应的产物。因此,西准噶尔蛇绿混杂岩中的岩石组合记录着蛇绿岩形成时期、以及之后部分岩块通过俯冲带循环到地幔深处(最大深度~70km)并折返到地壳浅部的全过程。西准噶尔蛇绿混杂岩带是一个多时期、多阶段和多成因岩石的混杂体。     

俯冲带中大理岩与榴辉岩的Mg-Fe-C-O同位素迁移

碳酸盐岩和碳酸盐化岩石是俯冲带中碳的主要地质载体.俯冲-折返的超高压变质岩记录了俯冲隧道中流体-岩石的相互作用与元素迁移,是研究地球内部元素循环的重要媒介.本文采集了大别造山带罗家岭互层状产出的大理岩和榴辉岩,建立了横跨岩性界面的矿物组成、显微结构和Mg-Fe-C-O同位素剖面.大理岩中主要组成矿物为白云石,其次为方解...     

地层水条件下碳酸盐矿物热力学平衡条件及其在克拉2气田的应用

基于热力学平衡理论及库车盆地的实际,建立了该区地层水温度、压力条件下方解石溶解、白云石对方解石交代作用的热力学平衡条件,并根据地层水介质特征探讨了该区方解石溶解、白云石交代方解石的具体成岩反应状况,认为该区地层水条件下正进行着方解石溶蚀及白云石对方解石的交代作用,方解石的溶蚀是形成该区深层次生孔隙的根本因素。      

类白云石矿物沉淀过程中的化学控制作用:硫酸盐之谜

白云石作为一个重要的造岩矿物,其成因至今仍未确定。主要的原因是由于白云石在低温条件下难以沉淀。然而,通过对溶液中诸如硫酸根离子和镁的浓度的变化在较易沉淀的类白云石矿物BaMg(CO_3)_2和PbMg(CO_3)_2沉淀过程中的影响进行研究,可使我们深入了解白云石自身沉淀的环境。在25—80℃的温度范围内,PbMg(CO_3)_2在含硫酸盐的溶液和不含硫酸盐的碱性溶液中沉淀的难易程度是相同的。类白云石矿物可在这些溶液中沉淀表明,白云石亦可在类似的溶液中沉淀而不必考虑溶解硫酸盐(SO_4~(2-))的浓度。在有BaCO_3子晶的含硫酸盐溶液中只沉淀重晶石而不沉淀钡白云石。其原因可能是由于重晶石的热力学溶解度相对较低,而不是存在溶解的硫酸盐抑制了钡白云石的沉淀。