PGE的地球化学性质及其分配系数的实验研究进展

随着现代化仪器的发展和分析方法的改进,对PGE的分析技术已经取得突破。PGE已经成为岩石学、矿床学和地球化学的一个重要研究领域。本文系统综述了PGE和Au元素的分配系数实验的研究进展,区分和总结了适用于岩浆硫化物矿床的实验数据。根据此实验数据发现仅用硫化物液相不混熔模型难以解释岩浆硫化物矿床的高PGE_Au含量,提出应该增加考虑岩浆后期的熔体或流体活动对PGE_Au元素的再富集过程。同时介绍一些关于PGE数据处理的常用方法及其应用。     

动力变质作用形成的天然气分析

动力变质作用导致岩石的机械破碎 ,在碳酸盐岩地区由于断裂的动力增温作用使得岩石发生变质反应释放出二氧化碳。同时在断裂发育过程中流体的参与、岩脉的热作用对碳酸盐岩的变质热分解也起了一定的作用 ,并使变质反应复杂化。我国东部郯庐断裂带范围内碳酸盐岩或其它类型的含碳岩石较为发育 ,并具备动力变质成气和成藏的有利地质条件。     

热带地区红土型镍矿风化壳元素迁移富集规律研究——以菲律宾南部苏里高Pili镍矿为例

位于东南亚热带地区的菲律宾和印度尼西亚是世界上主要的红土型镍矿产区。在菲律宾南部的苏里高(Surigao)地区广泛分布红土型镍矿床,矿床类型属于含水镁硅酸盐型。笔者等主要通过对菲律宾苏里高地区Pili红土型镍矿详细的野外地质调查,结合红土风化壳剖面的矿物学组成及地球化学特征来探讨热带地区红土风化壳的分层特征及元素迁移富集规律。根据矿物组成特征将Pili红土型镍矿风化壳剖面自上而下分为四层：黏土层、红土层、腐岩层以及基岩。其中腐岩层镍含量可达1%以上,是主要的镍含矿层。红土剖面地球化学特征显示红土层呈现富Fe、Mn贫Si、Mg的特征。上部黏土层相对红土层反而出现富Al、Si、Cr、Ni贫Fe、Mn的特征。区别于常见的红土型镍矿,Pili镍矿红土层反而呈现贫镍的特征。剖面元素迁移率特征显示,黏土层经历了强烈的Si、Mg、Fe、Mn流失,红土层经历了Mg、Si等元素的强烈流失以及Fe、Mn等元素中等程度的流失。下层腐岩层中经历了Fe、Mn、Cr等元素的富集以及镍的强烈富集。由此我们提出三阶段过程来解释Pili红土型镍矿的元素迁移和富集：腐岩发育阶段、红土发育阶段以及晚期溶解再沉淀阶段。腐岩初始发育阶段未发生明显的元素迁移流失。红土初始发育阶段受地表流体的影响发生了强烈的Mg、Si等元素的流失。红土初始形成以后,受热带地区强降水作用影响,后期还原性地表流体不断淋滤使其上部还经历了强烈的Fe、Mn流失而形成黏土层。中部的红土层也相应发生了强烈的镍流失和中等程度的Fe、Mn流失。该阶段强烈的元素迁移可能是热带地区红土型镍矿风化壳所特有的特征。流体淋滤携带的镍逐渐由红土层向下迁移,并以含镍镁硅酸盐的形式最终富集在腐岩层中。本研究的发现对该区红土型镍矿找矿勘查工作具有重要指示意义。     

高纯石英的研究进展及发展趋势

石英是一种在地壳上大量分布,有着广泛工业用途和广阔应用前景的矿物。当石英晶体形成演化时,受结晶时环境条件、流体性质、结晶后遭受改造(如变质作用、构造变形和热扰动等)等影响,杂质元素如P、Ti、Ge、Al、B、Be、Ca、Na、K、H、Li等会或多或少存在于石英晶体中,因此在自然界不存在纯SiO₂组分的石英。同时,基于石英的微量元素组成,可以反演石英源区和形成演化过程,并用于研究岩石及矿床成因等科学问题。石英晶体内部杂质元素以类质同象替代、气液包裹体、矿物包裹体(不能按尺度分,应该按照状态划分存在形式)3种形式存在。石英中杂质元素的种类、含量、赋存形式,特别是包裹体特征将直接影响石英资源的品质和工业用途。本文还系统地阐述了石英的发光特性、工艺性能以及高纯石英的质量分类与标准和高纯石英原料来源等方面的内容。在本研究中,通过光学显微镜和激光拉曼测试,初步地查明了苏北张锦庄石英砂和广西姑婆山花岗岩石英中流体包裹体的分布和矿物包裹体的种类,这是开展后续研究的基础。高纯石英是优质石英资源经纯化加工得到的高品质石英原材料,可用于石英玻璃、石英坩埚、半导体、高温灯管、光纤、精密光学、微电子和太阳能等高新技术产业中。研究高纯石英原料的评价体系、理想源岩和形成机制有益于持续性地供给高纯石英原料, 极大地提高了石英原料的工业附加值。     

长江中下游贵池李湾铜多金属矿区岩浆岩年代学及Hf同位素地球化学研究

李湾铜多金属矿位于长江中下游成矿带安庆-贵池矿集区,与矿区岩浆岩有密切的成因联系,是一个典型的矽卡岩型矿床。该区侵入岩主要由钾长花岗岩、闪长岩等组成,总体上具有较高的总碱(K2O+Na2O)和K2O含量,低MgO、TiO 2和P2O5含量,富集大离子亲石元素(Rb、Th、U)和高场强元素(Zr、Hf、Nb和Y),亏损Ba、P、Ti,轻稀土富集、亏损重稀土等地球化学特征。通过对闪长岩和钾长花岗岩锆石U-Pb年代学研究表明,前者形成于123.4±2.4Ma,后者形成于122.6±1.3Ma,这与长江中下游125±5Ma岩浆活动及成矿事件一致。两者的锆石稀土元素配分均显示典型的轻稀土亏损、重稀土富集,Ce正异常、Eu负异常特征。前者相对后者锆石的Ce4+/Ce3+要高,其均值为345,显示其具有相对较高的氧逸度;锆石Ti温度计计算显示两者形成温度大体一致,为703~748℃范围内。同时钾长花岗岩锆石均具有均一的Hf同位素组成,εHf(t)均值为-4.7,二阶段模式年龄为1118~1356Ma,较高的εHf(t)值,指示源区可能有地幔物质的贡献。结合区域地质背景,我们认为该区闪长岩可能是板块后撤过程中残留的洋壳与地幔物质的混合,而附近的钾长花岗岩则是陆壳部分熔融与地幔混溶的结果,两者均位于太平洋板块125Ma前后俯冲后撤形成的拉张背景中。     

皖南祁门三堡地区花岗闪长斑岩的成因:地球化学、年代学和Hf同位素特征制约

皖南祁门三堡地区位于江南造山带的北缘,华南地区的东北部,属长江中下游地区。本文对该区侵入的花岗闪长斑岩进行了全岩主微量元素分析、锆石U-Pb定年与Hf同位素测试。花岗闪长斑岩的REE球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型,Eu负异常,在原始地幔标准化蛛网图中显示明显的Nb-Ta、Zr-Hf负异常。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为~142Ma,表明花岗闪长斑岩侵入时代为早白垩世早期。锆石的εHf(t)值为-4.3~-0.3,Hf模式年龄(tDMC)为1220~1470Ma。花岗闪长斑岩在Sr/Y-Y图解上落在经典岛弧岩浆岩区,其岩浆Zr饱和温度(670~760℃)与锆石Ti温度(600~750℃)均较低。锆石的Ce(IV)/Ce(III)为150~1530,平均值为550,指示岩浆具有较高的氧逸度。该岩体的地球化学特征、地壳模式年龄等证据指示其源区物质可能为中(新)元古代古华南洋壳俯冲于扬子板块产生的新生弧壳物质。祁门三堡地区花岗闪长斑岩可能是由于早白垩世早期太平洋板块南西向俯冲并后撤形成该区域的拉张环境,诱发地壳部分熔融而形成。     

碳酸岩的地质地球化学特征及其大地构造意义

从已知碳酸岩的地质产状、岩石学特征、Nd-Sr-Pb-O-C同位素及痕量元素地球化学特征数据,结合高温高压实验岩石学资料,论述了其地幔源区的物质成分、交代过程软流圈地幔部分熔融机制和碳酸岩岩浆的演化模型。碳酸岩既可以产生于拉张岩石圈构造背景,也能够产生于挤压而派生的引张岩石圈构造背景。前者以产于裂谷环境、与硅酸不饱和过碱性岩构成环状碳酸岩—碱性杂岩为特征,主要由起源于软流圈地幔的霞石质超基性—基性岩浆经液态不混溶作用而形成;后者产于碰撞造山过程中派生的引张岩石圈断裂带,以单一的透镜状、条带状和似层状碳酸岩体为标志,直接由导源岩石圈富集地幔的低程度部分熔融作用而产生的碳酸岩浆侵入或喷发所形成。     

同位素和微量元素n元混合方程的推导和地幔混合作用的研究

推导了任意个源区混合时同位素和微量元素所必须满足的普适方程;以二元混合作用为例详细讨论了在不同的条件下（比值-比值、比值-元素、比值-1／元素、元素-元素）该方程的展开和简化形式。从三元混合方程的展开形式可以看出,“地慢面”的概念是不能成立的,同时大洋玄武岩Nd,Sr和Pb同位素组成数据也并不支持大洋玄武岩为三元混合作用所形成这一假设。     

内蒙古白云鄂博REE-Nb-Fe矿床成因问题研究

白云鄂博REE-Nb-Fe矿床是世界上已知的最大的稀土矿床,稀土储量48 Mt（6wt% RE2O3）,该矿床的成因和成矿年龄至今存在较大争议。本文观察白云鄂博矿床岩相学、矿物学特征,通过激光拉曼等技术鉴定重要的稀土矿物,电子探针测出白云鄂博矿床单矿物化学成分,结合前人同位素年代学数据,进一步探讨白云鄂博矿床的成因机制。     

白云鄂博磷灰石的矿物化学特征及其成因意义

本文对白云鄂博地区广泛分布的磷灰石进行了系统的电子探针分析。结果表明,赋矿粗粒白云石大理岩中磷灰石的矿物化学特征与碳酸岩岩墙中的非常相似,它们均属于富含锶和稀土元素的氟磷灰石,具有典型的火成碳酸岩特征。然而,它们在稀土元素分布模式以及轻稀土元素之间的分馏作用方面却存在着差异。造成这些差异的原因是,磷灰石的寄主岩石受富含氟和稀土元素的流体影响的程度不同：粗粒白云石大理岩受流体的影响比碳酸岩岩墙要大。