Vanadium and niobium behavior in rutile as a function of oxygen fugacity: evidence from natural samples

Vanadium occurs in multiple valence states in nature, whereas Nb is exclusively pentavalent. Both are compatible in rutile, but the relationship of V–Nb partitioning and dependence on oxygen fugacity (expressed as fO₂) has not yet been systematically investigated. We acquired trace-element concentrations on rutile grains (n = 86) in nine eclogitic samples from the Dabie-Sulu orogenic belt by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA–ICP–MS) and combined them with published results in order to assess the direct and indirect effects of oxygen fugacity on the partitioning of V and Nb into rutile. A well-defined negative correlation between Nb (7–1,200 ppm) and V concentrations (50–3,200 ppm) was found, documenting a competitive relationship in the rutile crystal that does not appear to be controlled by bulk rock or mineral compositions. Based on the published relationship of ^RtD_V and V valence with ?QFM, we suggest that the priority order of V incorporation into rutile is V⁴⁺ > V³⁺ > V⁵⁺. The inferred Nb–V competitive relationship in rutile from the Dabie-Sulu orogenic belt could be explained by decreasing fO₂ due to dehydration reactions involving loss of oxidizing fluids during continental subduction: The increased proportion of V³⁺ (expressed as V³⁺/∑V) and attendant decrease in ^RtD_V is suggested to lead to an increase in rutile lattice sites available for Nb⁵⁺. A similar effect may be observed under more oxidizing conditions. When V⁵⁺/∑V increases, ^RtD_V shows a dramatic decline and Nb concentration increases considerably. This is possibly documented by rutile in highly metasomatized and oxidized MARID-type (MARID: mica–amphibole–rutile–ilmenite–diopside) mantle xenoliths from the Kaapvaal craton, which also show a negative V–Nb covariation. In addition, their Nb/Ta covaries with V concentrations: For V concentrations <1,250 ppm, Nb/Ta ranges between 35 and 45, whereas for V > 1,250 ppm, Nb/Ta is considerably lower (5–15). This relationship is mainly controlled by a change in Nb concentrations, suggesting that the indirect dependence of ^RtD_Nb on fO₂, which is not mirrored in ^RtD_Ta, can exert considerable influence on rutile Nb–Ta fractionation.     

赣南白面石铀矿田成因再认识

赣南白面石铀矿田经上世纪60~80年代勘查,发现和探明了白面石、龙坑、双坑、马荠塘4个铀矿床和黄泥湖铀矿点,成为中国重要的铀资源基地。该矿田产于EW向南岭铀成矿带东段的白面石沉积-火山盆地内。该盆地的基底为印支期白面石花岗岩体;盖层为中侏罗统菖蒲组。盖层的底部为第一层砂岩,其上由基性-酸性双峰式火山岩组合与5层碎屑岩夹层组成。铀矿主要赋存在盖层底部的第一层砂岩中,其次是产在第一层玄武岩与第一层砂岩的接触带,有少量产在基底花岗岩顶部的风化壳中。关于该铀矿田的成因,有砂岩型沉积说、同生沉积后生富集说、成岩成矿热液叠加说、岩浆热液说,等等。为了厘定矿床成因类型,以确立今后的找矿方向,笔者对该矿田的资料进行了重新整理,应用Minesight软件选择典型的白面石铀矿床建立了三维地质模型,并收集了最新的同位素定年和岩石地球化学分析资料。研究表明,白面石铀矿田存在2次成矿（160~156 Ma和99~86 Ma）,其主成矿作用与第一层玄武岩的覆盖,在空间上相伴（铀矿体主要赋存于第一层砂岩及其与玄武岩的接触带）、时间上相近（成矿时间为160~156 Ma,玄武岩成岩时间为173 Ma）、成生上相关（矿化具有明显的中-低温热液蚀变）,为火山热盖成因类型,后期又有大量脉体活动,在岩脉两侧的砂岩层内又有热液型铀矿化叠加,从而形成了火山热盖及热液叠加的复成因矿床。该矿田的成矿条件是：富铀的基底,砂岩的沉积,洼沟的地形,岩浆的热盖,脉岩的入侵。     

云南中甸红牛-红山矽卡岩型铜矿床矿物学特征与成矿作用

红牛-红山矿床位于西南三江成矿带的中甸岛弧,是形成于晚燕山期的矽卡岩型铜矿床。矿区与成矿作用密切相关的石英二长斑岩中角闪石和黑云母斑晶的出现以及较高的含F量(分别为1.49%和2.62%),表明其岩浆为富H2O富挥发分熔体;石英斑晶具有港湾状、浑圆状的溶蚀表面和钾长石细晶外壳,并且显示了典型的骸晶状结构指示了其岩浆经历了快速上升侵位过程和岩浆热液的自交代作用;钻孔中岩浆热液角砾岩和大量石英细脉的出现暗示了岩浆在快速上侵过程中发生了隐爆作用,形成并出溶了含有大量F、Cl等组分的高盐度超临界流体。矽卡岩阶段石榴子石和透辉石具有明显的三个期次:早期细粒的钙铝榴石(And22-57)和角岩中的透辉石(Hd7-27)形成于少量高温气液岩浆流体与围岩的扩散交代作用;中期粗粒的钙铁榴石(And75-98)和次透辉石-钙铁辉石(Hd10-99)形成于大量高温、低氧逸度的岩浆流体与围岩的渗滤交代作用;晚期的钙铝榴石脉(And14-60)和钙铁辉石脉(Hd31-58)形成于低温、高氧逸度的早期交代残留溶液。矽卡岩矿物的生成,使碳酸盐围岩丢失CO2,矿物体积减少,孔隙度和渗透性增加,为成矿提供了条件。退化变质阶段的透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石等交代早期矽卡岩矿物,消耗了成矿流体中大量的CO2和H2O,生成含水矿物以及石英、方解石,使围岩裂隙愈合,孔隙流体压力增加,导致成矿流体沸腾,形成大量黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、辉钼矿化。石英-硫化物阶段,由于成矿流体超压→流体沸腾,裂隙生成→减压排泄,裂隙愈合→流体超压的循环,在此过程中围岩经历了多次破裂和裂隙的愈合,直至整个成矿体系完全开放,并与大气水发生混合,使成矿流体中剩余金属最终沉淀。     

广西德保县荣华锰矿床地质特征研究

荣华锰矿赋存于桂西三叠系百逢组中,为该层位首次发现的中型规模锰矿。笔者通过参与矿区锰矿勘查工作,采用室内外观测、测试、工程揭露和验证等手段,对研究区地层、构造、沉积演化、含矿层位、矿体及矿石矿物特征、矿床成因和找矿标志等方面进行了分析探讨。研究发现荣华锰矿为典型的沉积-锰帽型矿床,严格受地层和构造因素控制;矿石类型主要为氧化锰矿贫锰矿石;氧化锰矿物主要为水羟锰矿、硬锰矿及软锰矿;矿床成因与原始沉积作用、后期风化淋滤等有重要关系;百逢组浊积岩之下、罗楼组碳酸盐岩之上的狭窄范围是荣华锰矿的典型找矿标志,该标志对大量出露三叠系百逢组的桂西地区具有普遍意义,同时指出桂西地区该组地层内具有良好的找矿前景。     

三维辅助决策平台功能设计及数据建设研究

三维数据由于其直观、精细的特性成为数字城市建设中不可或缺的部分,三维辅助决策平台也成为近年来信息化建设的重要方面。本文从三维辅助决策平台建设时的功能设计和数据建设两个方面进行阐述,对其中运用的技术进行研究。最后,给出了针对不同应用领域系统建设的示例。     

长江口上升流区营养盐的分布及其通量的初步估算

根据2004年5月份长江口调查资料,分析了春季长江口上升流现象及其对营养盐分布的影响;初步估算了春季上升流的营养盐通量。结果表明:在春季,低温、高盐、低溶解氧的上升流稳定存在于122°20′～123°00′E,31°00′～32°00′N海区的10m 层和底层之间,并可以涌升到10m 层以上海区。上升流为上层海区输入了丰富的 PO_4-P 和相对低浓度的 NO_3-N 和 SiO_3-si。对上升流营养盐通量的计算表明,春季上升流中磷酸盐输送通量远高于长江径流输入,可能会成为影响该海区磷酸盐分布以及浮游植物生长的一个值得关注的因素:而氮和硅营养盐则不如长江径流输入量大。     

大洋调查中海山地磁测量的静日变化校正方法

针对大洋调查中海山地磁测量时难以设立静日变化观测站的问题,提出了一种基于多项式拟合最小二乘算法的日变校正方法,即假设静日变化磁场可以用一个关于时间的高阶多项式来拟合,利用主测线和联络测线交点误差的最小二乘估计求得多项式的系数,从而得到静日变化曲线。从调查测得的磁场中减掉静日变化磁场即可得消除静日变化影响后的海山地磁异常。理论模型和实际资料处理都表明,这种方法不仅可以较好地消除静日变化的影响,而且用计算机实现也简单。为了提高静日变化校正结果,讨论了为提高静日变化校正效果,在大洋调查中测量海山地磁时应注意的几个问题。     

略论海陆成矿问题

地壳通过不均一性分异形成大陆型地壳和大洋型地壳, 陆核及地块的形成、大陆裂解与增生、洋壳的新生与消减、陆-陆碰撞拼接形成具有不同构造特征的海陆构造区。中国海陆构造演化经历了太古宙陆核形成、元古宙陆块形成、震旦纪至三叠纪联合大陆形成、中新生代联合大陆解体4个阶段, 形成北方(准噶尔—大兴安岭)、北部(塔里木—华北)、南部(扬子—华南)、南方(冈底斯—喜马拉雅), 东部(滨西太平洋)5个大陆及陆缘构造区。太古宙花岗绿岩带、元古宙裂谷(裂陷)带、显生宙大陆边缘是最重要的海陆成矿环境。海陆成矿有利因素的耦合对成矿至关重要, 而最佳耦合的机制及其发生在海陆构造区的时空位置是圈定有利成矿靶区、引导找矿突破的关键科学问题。     

湖相致密储层有利层段的沉积与湖平面变化的耦合关系及其控制因素：以柴西尕斯地区上干柴沟组下段为例

探讨有利层段的沉积与湖平面变化之间的关系,可以对湖相致密储层的勘探开发部署提供一定参考。以柴达木盆地西部尕斯地区上干柴沟组下段为例,利用自然伽马（GR）曲线资料,进行Fischer图解和铀含量（U）-有机碳（TOC）回归拟合法,重建渐新世沉积时期湖平面变化过程,结合磁化率资料,讨论了湖平面变化的气候控制作用。结果表明：（1）尕斯地区上干柴沟组下段泥质含量和TOC含量变化趋势一致,均反映其在沉积过程中经历了两次湖退和湖进过程,有利于烃源岩和储层的形成;（2）湖平面上升期形成的高水位沉积体系,对应于致密砂岩类储层中优质烃源岩的富集层段,能有效形成源-储共生配置;（3）渐新世湖平面变化受西风条件下的气候的控制,西风带来的水汽,形成相对湿润的气候条件,引起湖平面的上升,有利于烃源岩的形成,且与有利层段的沉积呈现耦合关系。     

扬子西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石物源示踪及其地质意义

扬子板块西北缘碧口微地块华严寺地区碧口群之上发育一套含砾沉积地层,其确切沉积时限对研究该区域的沉积—构造演化具有重要意义。本文对该套地层中的2件砂岩样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结果显示,锆石晶型较好,无色透明,磨圆度较差,具典型岩浆生长振荡环带和韵律结构,Th/U比值为0.28～3.6,锆石U-Pb年龄介于706～2 489Ma之间。存在3个主要的年龄组：新元古代年龄组（706～951 Ma）,占92.9%,显著峰值为850 Ma和843 Ma;中元古代年龄组（1 017～1 080 Ma）,占2.6%;古元古代年龄组（1 628～2 489 Ma）,占4.5%。最小年龄组为706～715 Ma（峰值为711 Ma）,结合区域地质和研究资料,华严寺地区沉积地层时代应属于南华纪,沉积时限约为720～635 Ma,物源区主要包括扬子板块西北缘碧口微地块以及南东侧的后龙门山构造带和汉南—米仓山微地块。新元古代晚期碧口微地块及扬子板块西北缘后碰撞—裂解阶段,华严寺地区南华纪沉积为碧口微地块及邻区新元古代岩浆岩在边缘裂谷环境中快速堆积形成。