我国富铁矿资源知多少

正今天,钢铁已深入到人类社会的方方面面。飞驰在广袤大地上的汽车和火车、航行在浩瀚海洋中的轮船、翱翔在广阔蓝天上的飞机、奔向茫茫太空的宇宙飞船,公路、桥梁、铁路、住房、家电,等等,统统都离不开钢铁。大家都知道,钢铁是以铁矿石为原料冶炼而成的,富铁矿石是冶炼钢铁的上等原料。2005年~2012年我国钢铁大发展期间,我国从澳大利亚和巴西等国进口了大量的富铁矿石,导致国际富铁矿石供不应求,价格飞涨了好多倍。有人估算,这几年间单     

确定平原地下水4He年龄方法的尝试

放射性衰变产生的氦组分（3H衰变质产生3He，U/Th衰变产生4He）广泛地用水地下水测年。本文分析了地下水中惰性气体的组成，采用过剩空气非分馏（UA）模型进行了单独氦组分的分离。结果表明，河北平原第三含水组（Q2）中的过剩4He是含水组内原地内原地产量和深部地壳通量的共同作用的结果。由于缺乏确定氦平衡参数的约束很好的客观分析，选择应用地下水流模型主观调节来估算迭代过程中的外部通量和流速场，然后根据这个模型所取得的4He年龄与应用其他方法包括14C测年和水文模型取得的年龄进行了对比。     

四川牦牛坪轻稀土矿床S、C、O、H同位素和惰性气体研究:地幔与成矿作用的关系

牦牛坪稀土矿床位于四川省冕宁县西南22km,是仅次于内蒙白云鄂博铁-铌-稀土矿床的中国第二大轻稀土矿床。构造上,它处于攀西裂谷与龙门山—锦屏山造山带之间的过渡带。它是一种赋存于碱性杂岩体中的碳酸岩脉状矿床,矿石类型主要有三种:氟碳铈矿-重晶石型、氟碳铈矿-方解石型和氟碳铈矿-微斜长石型。其中,第一种矿石类型分布最广泛,成矿作用最强。矿石中重晶石的硫同位素值变化小,氟碳铈矿-方解石型矿脉中为5.0‰～5.1‰,而氟碳铈矿-重晶石型矿脉中为3.3‰～5.9‰,显示岩浆来源硫同位素特征。氟碳铈矿-方解石型矿脉中方解石的碳和氧同位素值…     

宁芜矿集区凹山铁矿床磁铁矿元素地球化学特征及其对成矿作用的制约

凹山铁矿床是一个典型的玢岩型铁矿床,成矿过程具有多阶段的特征,是宁芜矿集区凹山矿田成矿作用演化的典型代表。本次研究工作,在详细的野外地质调查研究和室内研究的基础上,将主要矿石矿物磁铁矿的形成划分为4个世代,分别为浸染状磁铁矿、角砾状磁铁矿、粗粒脉状磁铁矿和伟晶状磁铁矿,它们是四个成矿阶段的产物。电子探针和LA-ICP-MS原位分析表明,随着成矿作用的演化,磁铁矿主量元素中Ti、Mn、V含量变化微弱,Al、Mg含量增高;微量元素中Ga、Sn及高场强元素Zr、Hf、Nd、Ta含量变化较小;从角砾状矿石到伟晶状矿石Co含量逐渐增高、Sc含量逐渐降低。根据以上成矿各阶段中磁铁矿成分的变化,并结合前人研究成果得出,凹山铁矿床作为一个高温气液充填矿床,其成矿物质主要来自于岩浆演化晚期形成的高温富铁流体。在成矿过程中磁铁矿具有同源连续演化的特征,其中隐爆作用诱发了大规模铁沉淀,并为成矿提供了空间,形成了早期的浸染状和角砾状矿石;成矿过程中流体成分不断变化,后期大量挥发份的累积和外源流体的逐渐加入,形成了伟晶状矿石并使得磁铁矿具有了热液成因的特征。     

辽东明安硼镁矿床混合花岗岩的锆石U-Pb年龄及对成矿时代的制约

辽东硼矿赋存于辽吉裂谷中央凹陷带内的里尔峪组地层中,形成于火山活动与蒸发沉积交替旋回的环境,后期经历了低压角闪岩相至混合岩化变质作用,属沉积-变质型硼矿床,主矿区包括有后仙峪、翁泉沟和砖庙-杨木杆三处。混合岩化作用使裂谷早期喷发的酸性火山岩发生原地重熔,形成大量层状产出的混合花岗岩、变粒岩和浅粒岩。文章利用LA-MC-ICP-MS技术对砖庙-杨木杆矿区明安硼镁矿体下盘,与上部地层发生同构造变形的层状混合花岗岩进行了锆石U-Pb年龄的测定,尝试解决明安硼矿的成矿时代问题。混合花岗岩的锆石阴极发光图像显示,锆石具有核-边结构,核部的震荡环带为岩浆成因,边部为变质增生成因。锆石核部的U-Pb定年结果表明：²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄为（2229±3）Ma（MSWD=0.8）,Th/U值为0.4479~1.1309。因此,笔者认为（2229±3）Ma年龄代表了层状混合花岗岩原岩——酸性火山岩的喷发时代,也代表了硼镁矿的初始含硼蒸发岩形成时代的下限。     

河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部碎屑锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

宣龙式铁矿是我国北方最重要的沉积型铁矿床。华北克拉通长城系串岭沟组底部砂页岩是宣龙式铁矿床的赋存层位,对该地层的年代学研究有助于深入完善长城系地层年代框架、认识区域成岩成矿过程并反演克拉通的演化历史。本文对河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部铁矿体顶板砂页岩中碎屑锆石进行了LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,获得了三组主要的峰值年龄,加权平均年龄分别为1774.1±7.9Ma、1849.0±7.8Ma和2453.0±7.8Ma。揭示出华北克拉通中部带经历了三期较为重要的地质构造、岩浆作用和变质作用事件。在串岭沟组下部砂岩中我们获得了4颗较年轻的岩浆碎屑锆石,年龄为1657.4～1694.4Ma,代表了串岭沟组底部形成的时间下限,制约了姜家寨宣龙式铁矿床的形成时代不早于1657Ma。对比研究得出,1774.1Ma的峰值年龄数据与华北克拉通内18亿年后广泛发育的基性岩墙群的形成时代一致,代表了华北克拉通的在拼合后的抬升事件时间。在1.8～1.6Ga华北克拉通拉张期间形成了大庙式等钒钛磁铁矿-磷灰石铁矿(1720Ma左右)。基于时间和区域的一致性,我们推断,遭受抬升剥蚀的富铁基性岩墙群不仅是串岭沟组的物源之一,极有可能也是宣龙式铁矿床中铁质的主要物源之一。     

膏盐层氧化障在长江中下游玢岩铁矿成矿中的作用

长江中下游是我国著名的铁铜金等多金属成矿带,其中宁芜和庐枞盆地产出一系列与白垩纪中基性火山-次火山岩有关的玢岩铁矿床。前人根据玢岩铁矿的地质特征、空间分布规律及其与火山-次火山岩的关系建立了著名玢岩铁矿成矿模式,发展了成矿理论,有效指导了玢岩铁矿找矿工作。但三叠系膏盐层在成矿中的作用没有引起应有的重视,深部矿化基本没有涉及。最新研究和勘查结果揭示中下三叠统周冲村组顶部膏盐层与矿化关系密切,但膏盐层的控矿机理还不清楚,"膏盐层氧化障"在玢岩铁矿成矿中的作用鲜有报道,宁芜-庐枞盆地深部矿化类型和矿体赋存部位知之甚少。本文研究了长江中下游玢岩铁矿的硫同位素组成,探讨了膏盐层氧化障在玢岩铁矿成矿中的作用。宁芜和庐枞盆地玢岩铁矿、硫铁矿中普遍含有石膏,玢岩铁矿、硫铁矿和石膏矿三者密切共生。玢岩铁矿及伴生硫铁矿中黄铁矿的δ34SV-CDT值异常高,平均值均在5‰以上,石膏的δ34SV-CDT值大部分位于20‰左右,与海相硫酸盐的值相似,指示矿床中硫主要来自三叠纪膏盐层。矿床中黄铁矿的硫同位素组成与矿床成因类型密切相关。宁芜盆地姑山矿田的δ34SV-CDT值最高,为10.8‰,梅山矿田次之,为7.85‰,凹山矿田最低,为5.01‰;矿床成因类型也发生相应变化,矿浆型→矿浆-热液型→热液型。矿床中黄铁矿的硫同位素变化主要由硫酸盐的还原温度和原始岩浆硫所占比例不同引起,还原温度越高,δ34S值越高;原始岩浆硫所占比例越高,δ34S值越低。计算结果表明矿床中约60%~80%的硫来自膏盐层硫酸盐的还原,还原温度多在450℃以上,但硫化物的沉淀温度相对较低,就位时间稍晚。提出膏盐层(富含碳酸盐、石膏和石盐等)不仅可以为成矿提供大量Na+、Cl-、CO32-等矿化剂,使围岩发生钠长石化、方柱石化(氯化)和矽卡岩化等蚀变,使Fe2+以NaFeCl3等络合物形式搬运,膏盐层还是地壳深处最重要的氧化障,能够将硅酸盐熔体和成矿溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,富集形成铁矿床,是玢岩铁矿成矿的关键因素。当炽热的岩浆与膏盐层(CaSO4)发生同化混染时,SO42-将硅酸盐熔体中的Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+无法进入硅酸盐矿物晶格之中,而形成铁氧化物Fe3O4/Fe2O3和贫铁的硅酸盐矿物透辉石/阳起石、透闪石等。铁氧化物在磷、水和氯化钠等盐类物质的作用下在岩浆房中与硅酸盐熔体发生液态不混熔,熔离形成铁矿浆。铁矿浆粘滞性强,迁移距离不远,在岩体与膏盐层的接触带附近,沿构造有利部位贯入,形成姑山、梅山等矿浆型铁矿床。以铁的络合物形式搬运的成矿热液流动性强,迁移距离远,可以在远离岩体与膏盐层接触带部位、在上部白垩纪火山岩中富集沉淀。长江中下游玢岩铁矿中矿浆充填型和热液交代-充填型矿体同时存在,二者在空间上具有明显的分带,具"双层成矿结构"。在盆地深部岩体与膏盐层的接触部位产出"大冶式"矿浆充填-接触交代型富铁矿床,规模可能超过了赋存于浅部火山-次火山中的狭义"玢岩铁矿"。位于宁芜盆地南北两端的姑山和梅山矿田是找寻"大冶式"矿浆充填-接触交代型富铁矿的有利地段。在SO42-氧化Fe2+的同时自身被还原为S2-,S2-与Fe2+结合形成硫铁矿,在铁矿的上部或边部富集形成硫铁矿矿床;这是石膏矿、铁矿和硫铁矿密切共生的根本原因。     

稳定同位素贝壳年轮指示的牡蛎礁体水平夹层成因

渤海湾西岸众多的埋藏牡蛎礁体内,除正常的牡蛎壳体堆积层外,还广泛地存在一定数量的水平夹层.水平夹层的存在,可能指示了礁体的生长环境发生了变化.文章对组成礁体的正常建礁层和水平夹层中的牡蛎壳体,进行了贝壳年轮和稳定同位素分析研究,对比了水平夹层和正常建礁层中的壳体生长速率和壳体记录的稳定同位素变化范围与幅度,恢复了壳体记录的礁体生长环境,探讨了壳体同位素记录揭示的礁体水平夹层成因.结果表明,相对于相邻正常建礁层中的壳体,水平夹层中的壳体记录的季节性氧同位素变化幅度较小,这主要与壳体生长时期的季节性淡水输入变化较小或(和)年平均气温较低有关.水平夹层中的壳体记录的低温季节相对较多的淡水输入量和高温季节相对较少的淡水输入量,或(和)由于年平均气温较低而导致的壳体在一年中的生长周期缩短,是造成礁体中水平夹层形成的主要驱动因素.     

元素分析仪-气体同位素质谱法分析硫酸钙样品的硫同位素组成

硫酸盐硫同位素的常规分析方法是将硫酸盐转化为硫酸钡后搭配双路进样SO2法,该法易于操作、数据稳定,但样品用量大、费时费力,需要繁杂的前处理,无法满足微量分析发展方向的需求。本文以石膏为例,以元素分析仪-气体同位素质谱法(EA-IRMS)直接测定硫酸钙样品硫同位素比值,对同一样品分别采用:①硫酸钙与V2O5混合后包裹于锡杯中密封,直接进行元素分析仪-气体同位素质谱分析;②硫酸钙充分溶于去离子水中,向溶有硫酸钙样品的液体中加入沉淀试剂BaCl2,将生成的硫酸钡沉淀滤出后,用去离子水清洗2~3遍,烘干后与V2O5混合包裹于锡杯中密封再进行质谱测定。实验选取了13件δ34S值变化范围介于-20‰^+30‰之间的天然石膏样品,将获得的硫同位素比值进行对比,二者δ34SV-CDT绝对差值在0.00‰~0.24‰,表明同一样品的硫同位素比值结果在误差范围内基本一致。与常规分析方法相比,本文建立的直接在线分析时无需任何化学前处理,只需直接加入适量的V2O5,V2O5和氧气中的外部氧在瞬间燃烧的过程中替代了硫酸钙本身的氧,生成的SO2气体的氧是均一的,其硫同位素比值能代表样品的硫同位素组成,无需进行氧同位素的校正。经过验证表明,硫酸钙样品的直接在线分析是完全可行的。     

碳酸盐(岩)的锂同位素组成:一种潜在的古海水pH替代性指标

地球演化历史中海水的pH值发生了明显变化, 海水pH值可能是控制海相碳酸盐岩能否形成及其成分演化的重要因素, 对了解地球早期白云岩的成因和一些矿产的形成等均有重要指示意义。然而, 记录海洋pH值变化的替代性指标非常稀少, 常用的主要是碳酸盐(岩)的硼同位素。古老碳酸盐的硼同位素往往受到后期地质作用的影响, δ11B-pH转化过程中需要基于多种假设, 硼酸和硼酸根之间的分馏系数(αB)、硼酸表观电离常数(pKB*)以及δ11BSW的不确定性, 使硼同位素分析结果具有多解性、不确定性。亟需多个独立指标对海水pH值进行限制, 碳酸盐(岩)锂同位素是一个潜在的替代性指标, Roberts et al.(2018)发现有孔虫碳酸盐壳体的δ7Li与海水pH值呈显著负相关关系, 认为6Li和7Li水合离子在进入碳酸盐晶格时要脱去溶剂水, 这个过程的去溶能与pH值相关, 导致锂离子进入有孔虫方解石壳体的过程中存在显著的同位素分馏。在对蓟县剖面中—新元古代海相碳酸盐岩碳酸盐相的硼、锂同位素进行研究时发现, 纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成(4.9‰～13.4‰, 平均8.03‰)明显低于现代海洋碳酸盐的锂同位素组成, 中元古以来碳酸盐(岩)的锂同位素组成总体呈上升趋势。纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成与硼同位素组成及海水的pH值(δ11Bsw=25‰)呈明显反相关关系; 硅质条带白云岩的硼、锂同位素组成也呈明显反相关关系, 说明碳酸盐(岩)的锂同位素确实有可能成为一种潜在的pH值替代性指标。若碳酸盐(岩)锂同位素可以对海水pH值施加独立约束, 那硼、锂同位素联合研究将对重建古海洋的pH值演化具有重大意义。