矿物微区原位分析与同位素地球化学分析技术在地学中应用

微区原位分析以高空间分辨率和微量分析为核心,结合同位素地球化学的分析技术,满足了地质过程描述中对时间、物质来源、成因环境的识别需求。该文介绍了微区原位分析技术特点及同位素地球化学应用的基本原理。以锆石U-Pb定年为例,回顾U-Pb同位素测年的技术发展,介绍了SHRIMP技术的发展。在此基础上,结合地学研究的需求,提出了未来微区分析技术的发展趋势。     

碳酸岩型稀土矿床成矿流体演化机制研究现状及展望

与碱性岩有关的碳酸岩型内生稀土矿床在中国乃至世界上轻稀土资源储量中占有极为重要的地位,诸如我国内蒙古的白云鄂博稀土矿床、川西冕宁—德昌稀土成矿带中的牦牛坪、大陆槽等稀土矿床、山东微山县郗山稀土矿床以及美国的Mountain Pass稀土矿床等都属于这种类型的稀土矿床。当前,对于这类稀土矿床的成矿流体演化机制,学界主要存在结晶分异作用、不混溶作用(熔体-熔体不混溶、熔体-流体不混溶以及流体-流体不混溶)以及热液交代蚀变作用之间的分歧。结晶分异作用可以使具有不相容性的稀土元素在残余熔体相中逐渐富集,直至形成稀土矿物。不混溶作用能够使稀土元素在不混溶后形成的两相或多相中的某一相中发生选择性富集,形成稀土矿化。成矿流体演化晚阶段的热液流体对早期生成的矿物或围岩进行交代蚀变,使其释放出能与稀土元素在热液中形成络合物的F-、(CO_3)~(2-)以及(SO_4)~(2-)等阴离子(团),并最终在合适的构造控矿部位和外界环境条件下,重结晶或沉淀出稀土矿物。上述3种观点各有其理论依据,但是在解释一些碳酸岩型稀土矿床地质现象或实验地球化学模拟结果的时候都或多或少存在一定程度上的不足。前人的研究结果表明,碳酸岩型稀土矿床中发育了大量的熔体包裹体、熔体-流体包裹体以及富CO_2的流体包裹体,以往在利用Linkam TS1400XY以及Linkam THMS600等这类常规高温热台,在101325 Pa条件下对其进行热力学测温时,这些包裹体大多在尚未达到完全均一状态前就已发生爆裂或泄露,极大制约了人们对这类稀土矿床在高温岩浆阶段和中高温岩浆-热液阶段成矿流体演化过程的认知。另外,对于稀土元素在成矿流体演化过程中的含量变化特征及其地球化学行为的研究,目前主要是通过包裹体成分组成的拉曼光谱分析,以及对矿体和围岩进行的全岩地球化学分析,尚缺乏单个包裹体中元素含量的原位微区分析方面的数据。未来,对碳酸岩型稀土矿床中发育的熔体包裹体、熔体-流体包裹体和富CO_2的流体包裹体,利用热液金刚石压腔开展高温高压原位均一实验模拟研究,以及对单个包裹体中微量元素的含量利用LA-ICP-MS进行原位微区分析,将是揭示该类稀土矿床成矿流体演化机制的关键。     

胶东白垩纪煌斑岩中单斜辉石再循环晶的识别及其地质意义

穿地壳岩浆系统理念的提出为认知岩浆岩的形成机制提供了一个新的窗口。在穿地壳岩浆系统内,深层次岩浆储库结晶的矿物(例如辉石、角闪石、斜长石等)可通过通道向上运移至浅层次的岩浆储库,该过程可导致这些矿物的熔蚀、流体交代或再生长。上述矿物属于再循环晶,它们保留的成分环带信息可忠实地记录岩浆环境的变化。本文以华北克拉通东南缘胶北早白垩世丛家岩体(-127Ma)内产出的闪斜-拉辉煌斑岩为主要研究对象。这些钙碱性煌斑岩中常见不同结构和成分特征的单斜辉石再循环晶,它们保存了多级岩浆储库的相关信息。丛家煌斑岩包括一系列中基性煌斑岩,形成一个煌斑岩岩石组合具有轻重稀土元素分异明显((La/Yb)_N=14.2～28.1)的特征。在原始地幔标准化微量元素蜘蛛图上丛家煌斑岩表现出亏损Nb、Ta、P和Ti,而富集Ba、Pb、Sr和Nd等元素的特征。本文在丛家煌斑岩中识别出了两类单斜辉石"再循环晶"即正环带单斜辉石和振荡环带单斜辉石。正环带辉石核部Mg~#值为86.0～94.9,稀土元素总含量偏低,亏损HREE;部分核部具筛状结构,筛孔填充物富集大离子亲石元素,并表现出Cr-Ni元素的解耦,显示与流体交代作用有关。正环带辉石边部具振荡环带特征,反映了晶体在震荡环境中的再生长。再生长辉石环带的Mg~#值为78.9～89.1稀土元素总含量较高,但其分配趋势与核部相似,富集Th等元素,亏损Nb、Pb、P。振荡环带辉石的Mg~#值为82.3～89.4,化学成分特征与正环带辉石边部相近。丛家煌斑岩中的角闪石可分为低硅角闪石和高硅角闪石。低硅角闪石的SiO_2含量偏低(38.2%～40.1%),Mg~#值为72.0～82.4,结晶于较高的温压环境(976±22℃～1024+22℃,5.72～10.9kbar)。高硅角闪石的SiO_2含量较高(40.3%～44.3%)Mg~#值为70.9～83.0,结晶于相对低的温压环境(872±22℃～947±22℃,3.06～4.43kbar)。本研究认为,丛家煌斑岩中的单斜辉石再循环晶在不同层次岩浆储库内发生了熔蚀、流体交代或再生长,指示了深部岩浆系统是由多级岩浆储库构成的。     

地壳深部结构探测启示与山东中生代金成矿的主要科学问题讨论

在山东省域内广泛分布有中生代形成的金矿床。涵盖胶北地块、胶南威海造山带的胶东金矿区以成矿作用强烈、赋存资源量巨大成为中国东部金成矿的典型代表,为成矿机理、成矿过程和研究对比提供了重要场所。在对胶东地区地壳深部结构探测认识进展的基础上,总结山东省中生代金成矿的时空规律,本文提出胶北地块、鲁西地块以及胶南威海造山带内中生代形成的与岩浆活动相关的内生金矿床虽具有不同成矿模式,但在成矿过程中,具有相似的成矿动力机制。通过不同构造单元内成矿模式的对比,结合已有的成矿理论和胶北地块地壳结构特征,提出在华北克拉通破坏过程中,存在以岩石圈破裂为特征的金成矿作用。成矿作用以构造体系、岩浆体系和成矿流体等要素耦合为基础,构成了各具特色的成矿系统。在阐述上述认识的基础上,本文初步梳理了进一步研究中,需要厘清和解决的部分科学问题。     

山东省地层划分对比厘定意见

山东省地层大部属华北地层大区晋冀鲁豫地层区,再分为华北平原、鲁西及鲁东三个地层分区,鲁东南海域日照市平岛、达山岛及车牛山岛等属华南地层大区扬子地层区连云港地层分区。岩石地层分为27个（岩）群120个（岩）组12个正式段,还有相当数量的非正式段。恢复奥陶纪东黄山组、北庵庄组、土峪组、五阳山组、阁庄组、八陡组,并6个组为马家沟群;恢复二叠纪黑山组、万山组、奎山组和孝妇河组,并4个组为石盒子群;在青州—临朐地区识别出奥陶纪亮甲山组。地质代号原则上遵从最新的国家标准及行业标准。     

威海市洪水岚汤温泉地热地质特征及成因机制探讨

威海市草庙子镇洪水岚汤温泉是低温热水型地热田,位于苏鲁造山带(Ⅰ)胶南隆起(Ⅱ)乳山-威海凸起的东部.热储位于印支期花岗岩构造破碎带内,受NW,NE向断裂构造控制,呈点状、带状分布,洪水岚汤位于2个断裂构造交会处,出露标高66.83 m,平均水温71℃.根据流体化学特征分析,洪水岚汤温泉热水来源主要是大气降水,水化学类型按舒卡列夫法分类属HCO-3·SO2-4-Na+型热泉,氟、偏硅酸含量较高,含有多种微量元素和放射性元素.     

胶东金矿成矿系统分析

胶东地区中生代形成的内生金矿床类型众多,分布广泛。文章从成矿系统组成的角度,以金矿床的类型、赋存状态,展布特征,成矿深度等为依据,结合中生代区域构造背景、构造演化过程,着重讨论了胶东金矿的成矿物质来源、成矿作用、成矿期后改造。胶东金矿矿集区形成的根本原因在于区域上中国东部中生代岩石圈大规模减薄,以及由此引起的大规模的岩浆活动。各种类型的金矿床是在统一的构造背景下,成矿流体沿构造通道上升形成的形式多样的热液矿床,矿床分布不受岩性控制,而与同期的构造活动密切相关。地球分异早期形成的中生代早期位于下地壳的具有较高金丰度值的太古宙古陆核及元古宙古陆壳是胶东地区金成矿的主要物质基础(矿源岩)。成矿过程中由于壳、幔相互作用导致了成矿流体成分复杂,来源多样。胶东地区未来的金矿勘查,具有广阔的前景,未来的勘查方向应在理论指导下,努力拓展勘查模式和矿床勘查类型。     

丹江口库区气候变化及对生态环境的影响

利用库区水源地(南阳区域)跨越的4个县(市)1974~2003年的气候资料,分析了库区水源地近30年的气候变化特征,结果表明:库区水源地近年来年平均气温呈明显递增趋势,特别是近10年来气温增幅明显;降水的年际变化大,季节分布不均,近年来有秋雨增多、春旱频发的趋势,自1996年起,降水气候特点呈连续干旱和持续雨涝的变化特征;库区水源地北部山区降雨量偏多,南部、东南部及丘陵垄岗地区降水偏少,近10年来强降雨日数较前期增幅明显。这种气候变化趋势对水源地的水资源和自然生态环境造成了直接或潜在的影响,并可能继续产生明显影响。     

山东旧店金矿金矿物特征及其意义

以山东平度旧店金矿床中金矿物作为研究对象,通过对金矿物的形态、物性、主成分及微量元素等特征的研究,认为旧店金矿中主要金矿物为银金矿、自然金,主要载金矿物为石英、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。金主要以银金矿形式产出,金银矿少量,自然金很少。金矿物赋存状态主要为裂隙金、包体金、晶隙金等,呈粒状、板状、针状产出,银金矿与石英、黄铁矿依存关系最为密切。旧店金矿金的成色集中在600～800之间,平均744.13,说明旧店金矿经历了中温成矿环境,且成矿时间较短,是以金石英多金属硫化物阶段为主成矿期。     

丹江口库区气候变化及对生态环境的影响

利用库区水源地(南阳区域)跨越的4个县(市)1974～2003年的气候资料,分析了库区水源地近30年的气候变化特征,结果表明库区水源地近年来年平均气温呈明显递增趋势,特别是近10年来气温增幅明显;降水的年际变化大,季节分布不均,近年来有秋雨增多、春旱频发的趋势,自1996年起,降水气候特点呈连续干旱和持续雨涝的变化特征;库区水源地北部山区降雨量偏多,南部、东南部及丘陵垄岗地区降水偏少,近10年来强降雨日数较前期增幅明显.这种气候变化趋势对水源地的水资源和自然生态环境造成了直接或潜在的影响,并可能继续产生明显影响.