成因矿物学与找矿矿物学研究进展(2010-2020)

成因矿物学与找矿矿物学在我国70多年的发展中已逐渐形成一套兼具理论和应用的学科体系.近十年来,原位微区分析技术推动矿物成分标型理论及其应用取得长足进步,在成岩成矿过程精细刻画、热液成矿规律与找矿潜力评价、成矿类型甄别与划分等方面表现出巨大潜力,尤其是黄铁矿、石英、磁铁矿、绿泥石,磷灰石、石榴子石等若干典型矿物成分标型在成矿理论与找矿实践表现出独特优势.可以推测,矿物成分标型必然在未来成矿规律研究与找矿评价中体现出巨大指导价值,同时也从一个侧面证实成因矿物学与找矿物学学科体系在地球系统科学领域具有强大的生命力.展望未来,成因矿物学还将在环境与生命过程等其他诸多领域有很大的应用前景,特别是在矿物晶体生长、矿物相转变、矿物温压计、宇宙矿物学、深部矿物学、矿物晶体化学与综合物性、生物矿物交互作用等领域均有可能取得突破性进展.另外,采用统计学和大数据集成方法以及矿物标型定量模型,深度解析矿物学"基因"信息,发展矿物学"基因编辑"技术,将有可能为解决地球科学面临的矿产资源需求和人类健康等作出巨大贡献.     

基于大数据的成因矿物学研究思考

在国际地科联启动深时数字地球大科学计划背景下,开展成因矿物学大数据平台建设和数据深度挖掘和研究,具有十分重要的意义。建议优先考虑矿物系统发生史、矿物标型和矿物成因分类3个方面的数据平台建设,开展3个方面的大数据模型、大数据处理的方法研究和大数据结果的信息提取。部署开展基于大数据的若干国家战略性关键金属元素矿物(如锂矿物、铀矿物、镓矿物、铈矿物、铂矿物等)的系统发生史和矿物类的系统发生史研究,分析其在不同地质历史时期和地球不同构造单元中的聚散规律,为战略性关键金属找矿预测提供思路。根据矿物大数据库的深度挖掘和矿物系统发生史研究所提供的有关矿物演化的规律,揭示地球历史中重要地球物理、地球化学和地球生物事件的性质、分布、规模及辐射效应。借助矿物成因分类的大数据平台,完善“显性”成因矿物族分类和区划图编制,在此基础上,开展基于大数据的“隐性”成因矿物族和找矿矿物族的分类和区划图研制。要重视矿物学和地质大数据研究的复合型人才培养,在开设地质大数据本科专业基础上,在研究生层次开设“成因矿物学大数据”研究方向。     

河北平原三河S9孔岩心特征及第四纪地层划分研究

第四纪地层年代学格架的建立对区域地层对比及古地理环境演化研究具有重要意义。通过分析河北大厂凹陷北部第四系标准孔S9钻孔岩心沉积物颜色、结构构造、岩性组合特征,应用测井曲线、古地磁、AMS ¹⁴C和OSL测年方法,对S9钻孔剖面进行详细地层划分、沉积相分析和地层年代学格架建立。将S9孔揭示的松散沉积物分为4套岩性组合:第1套岩性组合代表洪积扇沉积;第2套岩性组合代表辫状河沉积;第3套岩性组合代表洪积扇沉积;第4套岩性组合代表泛滥平原沉积和河床沉积。通过对古地磁实验结果的分析得出, 0~145.3 m为古地磁极性带的布容正极性时,145.3~212.6 m为古地磁极性带的松山反极性时,212.6~251.8 m为古地磁极性带的高斯正极性时。以磁性地层为主导,以岩性地层特征、¹⁴C和OSL测年数据为辅,对S9孔第四纪岩性地层进行初步划分,其第四纪地层的下更新统、中更新统和上更新统的底界对应深度分别为210.9 m、145.4 m和24.05 m。     

河南嵩县前河金矿黄铁矿的热电性、热爆特征及其与金矿化的关系

通过研究前河金矿黄铁矿的热电性和热爆特征,探讨了成矿温度、矿体规模、成矿阶段等方面的信息,并应用矿物学填图法对该区的深部找矿远景进行了预测。研究结果表明,该矿床形成温度为222．3-360．1℃,为一中温矿床,各中段黄铁矿导型均以N型为主,总含量达81．铂,矿体剥蚀程度在空间上存在高-低-高式的韵律特征,表明金矿体在200m段至520m中段产出稳定,往深部有延续的趋势;黄铁矿的热爆峰主要有3种类型,分别对应早、中、晚3个成矿阶段。     

环境与生命矿物学的科学内涵与研究方法

环境与生命矿物学是矿物学、环境科学与生命科学之间的交叉学科,是成因矿物学在生命领域的拓展和延伸,是地球系统科学的重要组成部分。生命起源的矿物表征和矿物作用;极端环境下的生物多样性及生物与矿物的关系;生物体的矿物组成、作用、宏微观形貌和自组装结构;生命矿物成核、生长和自组装过程的有机质调控及其响应环境变化的标型特征;生物矿化的过程、机理及其资源环境效应;矿物(含药用矿物)在生命活动中的作用、过程与机理及其开发利用,是环境与生命矿物学的主要研究内容。生命矿物有其自身的特点,选择用于环境及其变迁研究的生命矿物时,应遵循"贯通性"、"灵敏性"、"统计性"和"周期性"等四原则。根据生命矿物进行环境分析研究时,要注意甄别影响矿物学特征变化的环境要素;既要善于利用较便捷成熟的成因矿物学研究手段和方法(如热发光,简称TL),还要充分利用其他学科中的技术(如计算体层摄影术,简称CT),创造性地开发生命矿物学的环境标型。     

湘黔寒武系底部黑色岩系贵金属元素来源示踪

华南寒武系底部黑色岩系中超常富集铂族元素．根据湘黔地区该富集层金、银、铂族元素的丰度及其比值、元素的相关性、元素分布模式和配分模式,认为贵金属和其他元素主要不是地外物质直接提供的,也不是正常海水沉积的产物,而可能主要与海底热水喷流作用有关,系由海底热水通过深循环汲取元古宙武陵期基性－超基性岩物质的产物．在喷流作用最强烈地段很有可能形成极具工业价值的多元素矿床,尤其是除基性－超基性岩型以外的铂族元素资源新类型矿床．     

大气颗粒物矿物相组成与微观形貌研究进展

矿物颗粒是大气颗粒物的重要组成部分,其物相组成和微观形貌等特征既对人体危害的机理研究具有重要意义,同时蕴藏着颗粒物来源及变化等有用信息。自上个世纪80年代至今,大气颗粒物中矿物颗粒物相组成及微观形貌的研究大致经历了3个阶段,主要体现在研究方法和手段的不断探索与进步,研究对象由总悬浮颗粒向PM2.5甚至更细颗粒物以及由全颗粒分析向单颗粒分析转移,不断重视原生矿物变化及次生矿物生成机理研究。本文提出发生硫化现象的原生矿物及二次成因硫酸盐颗粒是未来研究的重要方向之一。     

胶东西北部望儿山金矿床黄铁矿标型特征及找矿意义

对胶东西北部望儿山金矿床中的黄铁矿进行了系统的采样和热电系数、热电导型、晶胞参数、化学成分等特征的分析,在此基础上探讨了黄铁矿的找矿意义。研究表明,望儿山金矿床中的黄铁矿化学成分亏S,特征元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Co、Ni、Se;黄铁矿热电导型P型的出现率为29.4%,热电性各项参数的变化在时间和空间上都与矿石金品位有明显的相关性;黄铁矿热电系数-温度标尺显示成矿温度集中在130.3~339.8℃之间;黄铁矿晶胞参数a0、v0值及X射线衍射峰半高宽都偏低,具有深部黄铁矿特征。黄铁矿δFe-δS图和晶胞参数a0图均显示望儿山金矿床为中低温热液成因,矿体的剥蚀程度较深,向下可能转化为蚀变岩型。     

山东归来庄金矿床地质特征及成矿模型

为查明山东归来庄金矿的成因信息和成矿过程,笔者通过系统梳理成矿地质背景和矿床地质特征,并运用黄铁矿Rb-Sr、碳氧稳定同位素和流体包裹体等方法,查明归来庄金矿是中低温成矿流体经过多期次、多阶段演化,形成于中侏罗世晚期的矿床。在此基础上结合前人研究成果,建立了成矿模型。     

矿物热电效应与火山地震之热电异常

地壳物质组成的不均一性及矿物形成物理化学条件的复杂性决定了地壳内广泛存在半导体矿物。半导体矿物的主要特征之一是晶格内存在一定量由成分(本征元素或杂质元素)异化或结构缺陷形成的潜在载流子。当遇有温差热激发条件时,梯度温度场会驱动矿物晶体内的潜在载流子定向移动,进而产生温差热电势,这种现象称作热电效应。一般来说,火山地震孕育和发生过程中其震源处常常存在由扰动热流而产生的不均匀热场,该热场的梯度效应(温差效应)能够触发半导体矿物产生热电效应,并将热能转化成电能。因此推测,作为火山地震的重要前兆之一,地电异常的出现很可能存在热电效应的贡献,即火山地震地电异常存在热电效应机制。这一认识对于深刻理解火山地震孕育过程中的地电异常具有启示意义。