汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展

汞作为一种重要的成矿元素,广泛分布于不同地质体中,并参与成岩成矿作用。随着质谱技术的飞跃发展,汞同位素地球化学研究取得引人瞩目的进展。汞同位素被广泛地应用于示踪地球表生生物地球化学过程及汞污染等。近年来,汞同位素又被应用于揭示行星的演化过程、识别地质历史时期大火成岩省及示踪矿床成矿物质来源等方面。本文在前人研究的基础上,对不同地质储库汞同位素组成进行了系统总结。陨石、岩浆岩、变质岩、沉积岩、火山气体等地质储库汞同位素组成变化较大,部分样品还显示非质量分馏信息。本文着重阐述了低温热液矿床(现代热泉、汞矿床、铅锌矿床、锑矿床、金矿床)汞的赋存状态及同位素组成特征,构筑了汞同位素体系的基本格架。结合最新的研究成果,较全面地总结了矿床成矿过程中可能会发生的汞同位素分馏机制。热液矿床中汞同位素的质量分馏可能由流体挥发或者沸腾作用、冷凝作用、氧化还原反应、硫化物沉淀等引起。岩矿石中汞同位素的非质量分馏信息可能是地质历史时期汞光化学作用的产物,或者是继承某一特定的源岩信息所致。因此,未来汞同位素在示踪低温热液矿床的成矿物质来源、刻画成矿流体演化过程方面具有较大的应用潜力。     

岩溶泉补给地表溪流二氧化碳脱气作用研究

碳酸盐岩风化作用(即岩溶作用)能够吸收大气二氧化碳(CO_2),形成溶解无机碳(DIC,dissolved inorganic carbon),被认为是一种重要的陆地碳汇,其在全球碳收支平衡和未来陆地增汇中可能会有重要贡献。然而,目前对岩溶碳汇的稳定性还存在争议,一些学者认为岩溶地下水出露地表后会发生CO_2脱气,对岩溶碳汇通量估算带来不确定性。本文以广西桂林长流水表层岩溶泉补给的溪流(约2.7km长)为例,利用水化学和同位素质谱仪测试技术,研究了溪水水化学指标和溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))沿流程变化,探讨了溪流CO_2脱气过程、通量及其影响因素,以更好地了解岩溶碳汇的稳定性。结果表明:从泉口向下游,在陡坡地段(C1～C14段,长约270m,坡度约10°),溪水pH值、方解石饱和指数和δ~(13)C_(DIC)沿流程分别升高了0.9、0.9和1.8‰,而CO_2分压、电导率、Ca~(2+)浓度和DIC浓度分别下降了85%、34μS/cm、0.2mmol/L和0.7mmol/L,说明溪水发生了显著的CO_2脱气,并伴随碳酸钙沉淀。而在平缓地段(C18～C26段,长约2.1km,坡度1°),溪水各水化学指标和δ~(13)C_(DIC)变化较小,指示CO_2脱气作用较弱。这些发现表明溪流CO_2脱气受到了地形决定的水动力条件控制。另外,在下游渠段,受支流汇入影响,溪水pH值和方解石饱和指数有所降低,在一定程度上抑制了CO_2脱气。溪流CO_2脱气能够抵消部分岩溶作用固定的大气CO_2量,但是在长流水这一高地势、低流量且有碳酸钙沉积的环境下,其抵消的量也仅占29%。对于在低缓地区受流量很大的岩溶泉/地下河补给的河流,其CO_2脱气作用对岩溶碳汇的影响有限,加之受可能增强的水生光合生物固碳效应影响,岩溶碳汇应具有很高的稳定性。     

土壤中总有机碳环境标准样品研制

土壤环境标准样品是土壤生态环境监测质量控制的重要技术工具。目前,土壤中总有机碳环境标准样品仍为中国环境标准样品体系的空缺,特别是配套燃烧氧化-非分散红外法的土壤标准样品一直未曾问世。本文以有机碳含量较高的农用地土壤为原材料,经干燥、研磨、混匀、装瓶、灭菌等加工步骤,制备获得土壤中总有机碳环境标准样品。分层随机抽取10瓶样品进行均匀性检验,经评价统计量F小于临界值F_(0.05)(9,10),瓶间均匀性相对不确定度(u_(bb))为1.5%,样品均匀性良好。在室温避光保存条件下,对样品进行了18个月的稳定性检验,稳定性相对不确定度(u_(lts))为1.2%,样品具有良好稳定性。由中国11家实验室采用燃烧氧化-非分散红外法和重铬酸钾容量法进行协作定值,通过对检测结果的数理统计分析,样品量值评定结果为(25.2±1.4)mg/g。该标准样品为采用燃烧氧化-非分散红外法参与定值的土壤中总有机碳环境标准样品,可作为土壤中总有机碳测定标准方法配套的实物标准,满足土壤生态环境监测及相关研究需求,且与国外同类样品具有可比性。     

内蒙古迪彦钦阿木斑岩钼矿床绿泥石和绿帘石矿物化学特征及其成矿指示意义

迪彦钦阿木矿床位于大兴安岭中段二连浩特-东乌旗多金属成矿带,是区内新近发现的一个超大型斑岩钼矿床.为了厘清蚀变矿物的成分对找矿的指示意义,文章运用电子探针和LA-ICP-MS对迪彦钦阿木矿床青磐岩化带绿帘石亚带的绿泥石和绿帘石的主微量元素成分进行了分析.电子探针数据表明,这些绿泥石属于铁斜绿泥石(辉绿泥石).绿泥石四面体位置置换为AlⅣ对Si的替换,八面体位置置换以Fe-Mg相互置换为主;主量元素除Fe、Mg呈现此消彼长的变化外,其他元素含量变化不大.矿区绿帘石属于普通绿帘石亚族,由热液交代角闪石和斜长石等矿物形成,可分为脉状和浸染状绿帘石,其主量元素含量差别不大.LA-ICP-MS分析结果显示,靠近矿体中心的绿泥石具有较高的近端指示元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Cu、Ga、Sn、Ba)含量以及较高的Ti/Sr、Ti/Pb、V/Ni比值,而离矿体中心较远的绿泥石具有较高的远端指示元素(Li、Na、K、Ni、Sr)含量.绿帘石中成矿金属含量比较低,离矿体中心较远的绿帘石相对富集As、Sb、Pb等元素.此外,绿帘石中w(Cr)、w(Ti)和w(V)以及Ti/Sr和V/Ni的比值随矿体品位的升高而降低.研究表明,迪彦钦阿木矿床绿泥石中w(Ti)、w(V)和w(Ga)及Ti/Sr、Ti/Pb和V/Ni比值,以及绿帘石中w(As)、w(Sb)和w(Pb)具有指示矿化中心的作用,而绿帘石中w(Cr)、w(Ti)和w(V)以及Ti/Sr和V/Ni值可以作为寻找斑岩矿床富矿体的指标.迪彦钦阿木矿床中绿泥石和绿帘石的元素变化主要受流体成分、温度、硫逸度、矿物共生组合等因素影响.文章获得的认识或可应用于其他类似斑岩钼矿床(点)的找矿勘探中.     

朱溪矿集区黑云母石英二长斑岩年代学、地球化学特征及其地质意义

朱溪矿集区内新发现高Sr/Y型枣林黑云母石英二长斑岩,对其开展系统的地球化学和年代学研究,表明岩石具有高w(SiO2)(68.67％～69.27％)、高w(Al2O3)(15.78％～16.54％)、高w(K2O)(3.69％～3.88％),为高钾钙碱性、过铝质石英二长斑岩;∑REE为205.21×10-6～213.13×10-6,∑LREE/∑HREE=19.10～20.93,轻重稀土元素分馏明显,具弱Eu负异常;Ba、U、K、Pb、Sr正异常,Nb、Ta、P、Ti负异常,具岛弧岩浆特点;较高的w(Sr)(366.05×10-6～474.16×10-6)、较低的w(Y)(7.26×10-6～8.89×10-6)、w(Yb)(0.62×10-6～0.73×10-6)显示出埃达克质岩特征.锆石U-Pb年龄为(157±1)Ma.文章认为枣林黑云母石英二长斑岩受古太平洋板块向大陆斜低角度俯冲的影响,形成于弧岩浆构造环境,源区残留相以角闪岩相为主,次为石榴子石,来源深度较深.朱溪矿集区在160 Ma具备形成含Cu成矿岩浆的构造环境及岩浆岩条件,具有找寻斑岩型铜矿的潜力.     

黔北地区奥陶纪—志留纪之交黑色页岩地球化学特征及意义——以贵州道真道页1井为例

奥陶纪—志留纪之交是华南被动大陆边缘盆地向前陆盆地演化的重要转折时期,形成广泛分布的五峰组—龙马溪组黑色页岩。为进一步探讨该套黑色页岩的形成背景,以黔北地区道页1井为例,开展沉积序列和地球化学研究。研究结果表明:五峰组及龙马溪组底部主要为硅质碳质页岩,夹多层斑脱岩,U/Th为0.2～2.90,V/Cr为1.18～14.34,Ni/Co为2.31～11.59,TOC为0.68%～5.91%,平均3.76%,稀土配分曲线为平坦型,δEu以弱正异常为主、个别为弱负异常;龙马溪上部及新滩组主要由泥岩及钙质泥岩组成,U/Th为0.16～0.23,V/Cr为0.88～1.79,Ni/Co为1.77～3.91,TOC为0.1%～0.84%,δEu以明显负异常为主,表现出低斜率右倾型稀土配分曲线。以上特征表明五峰组及龙马溪组底部形成于间歇性缺氧的还原环境,龙马溪组上部及新滩组为富氧环境。结合斑脱岩的分布特征综合分析认为,五峰组及龙马溪组底部页岩是汇聚背景下前陆盆地早期沉积的产物,强烈火山作用给大陆边缘海带来营养元素,刺激初级生产力的增加,造成水体迅速缺氧,可能是造成同期海底缺氧的主要诱因。     

新疆塔什库尔干县含稀有金属伟晶岩-碳酸岩的时代——对帕米尔构造结稀有金属成矿作用的启示

帕米尔构造结位于青藏高原北缘,记录了自新元古代晚期以来到新生代完整的特提斯构造演化过程。在长期的构造—岩浆演化过程中,发育了不同时代、不同类型的成矿事件。野外调查表明,在帕米尔北东段,发育了含绿柱石的伟晶岩及含氟碳铈矿的碳酸岩(碳酸岩—伟晶岩组合)。通过独居石及锆石U-Pb定年,识别出该区两期伟晶岩带(包括碳酸岩),分别是新生代和中生代(19～18 Ma和200 Ma),其中早期含绿柱石伟晶岩形成于古特提斯洋关闭后的伸展阶段,而新生代含氟碳铈矿碳酸岩—伟晶岩组合,与新生代陆内走滑伸展事件相关,表明帕米尔构造结伸展走滑启动的时间可能在19 Ma。结合区域地球化学异常特征,表明在帕米尔地区有望在稀有、轻稀土找矿上获得突破。     

新书简介——《动物世界的先驱——中国第一个候选“金钉子”梅树村剖面实证记录及对比》

正唐烽,陈建书,任留东,高林志,华洪, 等. 著. 2021. 动物世界的先驱——中国第一个候选"金钉子"梅树村剖面实证记录及对比. 昆明: 云南科技出版社:1～498页。20世纪70 年代,云南晋宁梅树村震旦系—寒武系界线层型剖面的发现,彻底改变了据此划分寒武系和寒武系以前地层的标志,它在当时即闻名于全球地学界。它也是中国改革开放以后,第一个参加的国际地层划分对比合作计划(IGCP 项目)、参与国际竞争"金钉子"     

Research on Creep Deformation and Control Mechanism of Weak Surrounding Rock in Super Large Section Tunnel

Geotechnical and Geological Engineering - In order to solve the difficulties of creep deformation of surrounding rock in super large section tunnel, taking Letuan tunnel of Binlai expressway, a...