安徽庐江砖桥科学深钻内的铀钍赋存状态研究

2012年深部探测项目SinoProbe-03-06在安徽省庐江县砖桥地区实施了2012 m科学深钻,在钻孔深部正长岩中发现铀钍异常,局部已达工业边界品位。系统的岩芯观测、显微镜下研究以及电子探针分析揭示,铀钍的赋存状态主要有2种：一种呈铀钍的独立矿物如铀钛矿、铀钍石、晶质铀矿形式存在;另一种以类质同象形式赋存于锆石、磷灰石、金红石等副矿物中。独立铀钍矿物主要呈2种形式产出：一种呈自形赋存于钠长石中,常与锆石在空间上伴生;另一种主要呈微细颗粒散布于金红石、磷灰石、硬石膏等热液蚀变矿物中。与铀钍矿化相关的蚀变主要有钠长石化、电气石化、硬石膏化等高温热液蚀变。砖桥深钻距庐枞盆地南缘铀矿床（点）不远,且均与正长岩有关,虽然两者的铀钍矿化、铀钍比值、赋存状态、蚀变矿化等一系列特征均存在差异,但两者之间可能存在成因联系,科学深钻所揭示出的铀钍矿化可能代表了铀钍在盆地深部岩体中的高温成矿样式。     

不同回火温度对一种低碳高强钢显微组织及力学性能的影响

为提高钻探装备用低碳高强钢材料的力学性能,可通过调节不同热处理回火温度以获得不同材料组织成分来有效实现。分别以610、630、650℃为试验设定热处理回火温度,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对回火后低碳高强钢材料显微组织进行对比分析;利用显微硬度仪、万能材料试验机、冲击试验机对试验材料显微组织硬度、拉伸性能及抗冲击性进行试验测试。研究结果表明:经过调质处理后的材料性能较原材料有所提升。当回火温度为610℃时,显微组织为回火马氏体+回火索氏体,其屈服强度最高为1 020 MPa,显微硬度为332 HV,且具有较好的塑性。随着回火温度的增加,显微组织发生回复,转变为回火索氏体。此时其屈服强度与抗拉强度下降,冲击功提升,650℃下冲击功最高。随着回火温度的变化,冲击与拉伸断口呈现出韧性断裂、准解理断裂以及混合断裂多种失效形式。回火工艺可有效提升该低碳高强钢的力学性能,且该工艺在生产中易得到大面积使用。      

庐枞盆地砖桥地区科学深钻岩浆岩LA-MC-ICP MS锆石U-Pb年代学和岩石地球化学特征

本文对庐枞盆地砖桥地区科学深钻ZK01中的粗安岩、正长岩和黑云母二长岩进行了LA-MC-ICP MS锆石U-Pb定年,年龄分别是131.29±0.85Ma,130.95±0.56Ma,130.88±0.41Ma。全岩主、微量元素分析结果表明ZK01中的火成岩富钾(K2O平均为3.7%)、富碱(K2O+Na2O平均为8.4%),富集强不相容元素和轻稀土元素,亏损高场强元素和重稀土元素,均属于准铝质-过铝质岩石。在SiO2-K2O图解中,绝大多数样品点落在含钾较高的钾玄岩区域中,火山岩和侵入岩均属于橄榄玄粗岩系。岩浆演化过程中有矿物的分离结晶作用。粗安岩、正长岩和黑云母二长岩的锆石εHf(t)值分别为-12.9~-7.6,-10.1~-6.5,-11.1~-3.4。推测ZK01中的岩浆岩主要来源于俯冲板片流体交代形成的富集地幔,稍有陆壳物质的混染,岩浆形成于岩石圈拉张伸展的构造背景之下。     

安徽庐枞盆地砖桥深部钻孔内电气石对铀钍成矿流体在高温阶段的指示意义

安徽庐枞盆地砖桥深部钻孔深部(1 500~1 900 m)岩体内存在大量铀钍矿化,局部达到工业品位,为区域铀钍矿床(点)在盆地深部、高温热液阶段的产物。钻孔内存在大量电气石族矿物,电气石经历了生长-溶蚀、交代、再沉积-再生长的过程,可至少划分为3个期次,具有以下特点:①晶体因化学成分不同而呈现不同的颜色、结构;②存在于高温阶段;③由于氧化还原状态、流体成分的改变,化学成分发生Fe-Al、Fe-Mg等置换;④从早到晚的3个期次电气石中Mg含量均较高且相对稳定,Fe3+含量逐渐升高,反映氧逸度逐渐升高。电气石族矿物常在高中温热液矿床内出现,因具有多期次且颜色可随成分不同而异,常认为在找矿和勘察中具有重大意义。深钻内多期次的电气石化揭示了流体早期相对富镁,而后镁、铝含量有所降低,铁的含量相对升高。电气石反映出流体氧逸度逐渐升高和富F、B、H2O等挥发分的特征,这些为U6+的形成和运移提供了环境,反映了铀钍成矿流体在盆地深部高温阶段的演化特征。     

庐枞盆地科学深钻ZK01孔流体包裹体研究

砖桥科学深钻ZK01孔位于庐枞盆地中部,孔内自上到下包括第四系砾石层(0~17m)、砖桥组火山-沉积岩系(17~1488m)、正长岩(1488~1848m)和二长岩(1848~2011.95m)四个岩性段。钻孔深部(1500~1900m)的正长岩和二长岩内发育强烈的热液蚀变及铀钍矿化(钛铀矿、铀钍矿),向上(300~1580m)蚀变逐渐减弱并伴有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿化。详细研究表明,流体活动包括五个阶段,即Ⅰ绿色电气石+钾长石+硬石膏阶段,Ⅱ粉红色电气石+硬石膏+铀钍矿化阶段,Ⅲ黑色电气石+硬石膏+磁铁矿化+铀钍矿化阶段,Ⅳ硬石膏+黄铁矿+黄铜矿阶段,Ⅴ石膏+方解石+石英阶段。电气石、硬石膏和石英中流体包裹体可划分为富液相(L型)、富气相(V型)、含子晶(S型)三种类型,其中S型流体包裹体中子矿物主要为石盐和钾盐。第Ⅰ阶段均一温度峰值为540~560℃,盐度峰值由高盐度和低盐度两部分组成,分别为65%~70%NaCl eq和0~5%NaCl eq;第Ⅱ阶段均一温度峰值为320~340℃,盐度峰值为0%~5%NaCl eq;第Ⅲ阶段均一温度范围为380~400℃,盐度峰值为0%~5%NaCl eq;第Ⅳ阶段均一温度峰值为240~260℃,盐度峰值为0~5%NaCl eq;第Ⅴ阶段均一温度范围为160~180℃,盐度峰值为0%~5%NaCl eq。根据成矿阶段沸腾包裹体群估算的成矿深度约0.73km左右,显示庐枞盆地自铀钍矿化成矿以来剥蚀作用不强,指示庐枞盆地存在较好的矿床保存条件。深部钻孔内成矿流体性质、温度范围与庐枞盆地内其他矿区类似,为庐枞盆地成矿流体系统的一部分。庐枞盆地成矿流体系统成矿流体演化过程中发生过多次沸腾,沸腾所引起的物理化学状态的改变可能是导致区域矿床矿质迁移与沉淀的主要因素之一。