黏土矿物—水界面的量子力学模拟研究

黏土矿物广泛分布于自然界中,其对地质和地球化学过程有重要意义,也是工业、环境等领域中的重要矿物材料。黏土矿物的众多物化性质均与其表界面结构和性质有关。作为实验研究方法的重要补充,量子力学模拟被广泛用于黏土表界面性质的研究。本文回顾了利用量子分子动力学模拟对黏土矿物-水界面性质的研究,包括表界面结构、表面酸度和离子络合等方面。     

广西姑婆山里松岩体及暗色包体的副矿物研究:含锡矿物特征与岩浆混合的矿物指示

南岭中段以花山一姑婆山为起点,发育一条南西-北东向的燕山早期富钨锡A型花岗岩带,其中姑婆山岩体以其富含暗色微粒包体( MME)而闻名.为寻找岩浆混合的矿物学证据并探索基性岩浆与钨锡富集的关系,我们使用电子探针对姑婆山岩体花岗岩和暗色包体中的副矿物进行了系统的成分分析和对比.研究首次确认了暗色包体的铁镁矿物解理中含有岩浆...     

湘南癞子岭花岗岩体分异演化和成岩成矿

湘南癞子岭花岗岩岩株侵位于燕山早期,其锆石U-Pb年龄为154～155Ma,以富含Li,Rb,Sn,W,Nb,Ta等稀有金属元素,Pb,Zn等贱金属元素以及H2O,F等挥发份为主要特征,具有明显的垂直分带。自下而上,在450～500m的垂直距离范围内,从黑鳞云母花岗岩带,经浅色花岗岩(二云母花岗岩和锂白云母花岗岩)带、钠长石花岗岩带、云英岩带、到块状石英和黄玉伟晶岩带,各带岩石的常量元素和微量元素组成都发生有规律的变化。高度发育的岩浆分异和热液演化,是稀有金属和贱金属元素及挥发份逐步富集并成矿的关键机制。虽然大多数癞子岭花岗岩的样品都具有过铝的特征,但由于该岩体特别是其较深部位的黑鳞云母花岗岩中Zr,REE,Y,Nb,Th,U等高场强元素含量高,锆石的εHf值偏高(在-5.9和-1.9之间,平均-4.2),Hf模式年龄tDM值偏低(在1.32Ga～1.58Ga之间,平均1.47Ga),都显示有地幔物质的明显参与,推测癞子岭花岗岩的原始岩浆,可能来源于深部铝质A型骑田岭花岗岩基,或者是与骑田岭岩基相类似的铝质A型花岗质岩浆体的分离结晶作用。     

湘南矿集区长英质岩脉的特征及其成矿、找矿意义

南岭地区不仅广泛出露花岗岩,而且还广泛分布着长英质岩脉。本文选择湘南矿集区的奇古岭、香花岭、荷花坪、千里山、新田岭和瑶岗仙6个不同类型、不同演化程度的长英质（流纹质、微粒花岗岩质、细晶岩质）岩脉为研究对象,利用全岩分析、电子探针矿物化学成分分析等结果,对比总结了这些长英质岩脉的岩石学、矿物学、年代学和地球化学等方面的特征。奇古岭和香花岭是其中演化程度最高的2个岩脉,富含Li和F等挥发组分,含有黄玉和铁锂云母等特征矿物,全岩和锆石的Zr/Hf比值均较低,同时它们还富集成矿元素,并以不同产状氧化物（锡石、金红石和铌钽矿物）形式存在。其它4个岩体成矿信息不明显,仅见由于后期绿泥石化形成于绿泥石解理缝中的次生矿物金红石（富集Nb和W）。除了千里山以外,岩脉与寄主或相邻的花岗岩体大多属于同一时期的产物,但从年代学并不一定能够体现出它们与各自主岩体之间的相关性。这些岩脉都是花岗岩的次火山相或火山相的类似物,包括了斑晶矿物和基质矿物,快速的冷凝结晶的过程导致形成了特殊的岩石结构、矿物组合和成分特征,它们记录了岩浆-流体体系的活动过程。这些信息之间的相互印证,证实了奇古岭岩脉与骑田岭花岗岩来源于不同的源区,香花岭431岩脉可能是癞子岭花岗岩进一步高度分异结晶的产物,千里山岩脉与主体花岗岩也是不同成因的岩浆活动,荷花坪、新田岭和瑶岗仙岩脉与主体花岗岩未能判断明确的成因联系和成矿信息。因此,长英质岩脉,尤其是高演化的岩脉也能成为在南岭地区寻找成矿花岗岩的新窗口,它能够提供更直接的深部信息,特别是本身即为矿体的岩脉,可以指示深部或周围存在成矿作用。它们有可能与寄主岩体相关,也有可能来源于深部不同的岩浆房,这对与提供寻找隐伏岩体和矿体的证据、找矿勘探工作均有很重要的意义。     

安徽铜陵杨山冲浅层富硫化物尾矿中砷的赋存状态

含硫化物尾矿常常释放大量的酸性排水和重金属,污染地下水、地表水和土壤,破坏生态系统,因此日益成为人们关注的焦点。本文以安徽铜陵杨山冲尾矿库浅层富硫化物尾矿为研究对象,利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、粉末X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、光电子能谱(XPS)和同步辐射近边吸收精细结构谱(XANES)等方法,系统分析了尾矿中砷的赋存形式,发现尾矿中的砷有3种价态: As(-Ⅰ)、As(Ⅲ)、As(Ⅴ)。在风化较弱的下部尾矿中,砷以As(-Ⅰ)、As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式赋存;而强烈风化的表层尾矿中只检测到As(Ⅴ)的存在。从下部到表层,从低价态的As(-Ⅰ)和As(Ⅲ)逐渐变为高价态的As(Ⅴ)。下部尾矿中的砷主要赋存于黄铁矿中,而表层尾矿中的砷主要赋存在铁的(氢)氧化物和硫酸盐中。     

玄武岩微生物分解过程中的矿物表面效应

通过玄武岩微生物风化的模拟实验,探讨了造岩矿物表面特征对微生物风化的影响,发现在细菌Paeni-bacillus polymyoca(多粘芽孢杆菌)及其代谢产物的作用下,玄武岩的分解作用显著增强,其中橄榄石最易分解,辉石次之,长石则相对最稳定.根据实验溶液的成分变化,认为橄榄石在初始阶段的分解主要受控于表面化学特征,随着比表面积的增大,表面控制作用进一步增强,分解更为快速.     

一种特殊类型的云英岩:湘南香花岭地区癞子岭云英岩成岩成矿特征

癞子岭岩体具有极好的垂向分带性,从下部到顶部包括了花岗岩、云英岩和伟晶岩,其中云英岩以其厚度巨大,云母类型属于铁锂云母,黄玉含量高,W-Sn-Nb-Ta含量高,而区别于其他地区云英岩。通过对癞子岭云英岩进行岩石学、地球化学和矿物学的研究,本文得出:癞子岭云英岩是高硅的强过铝质岩石类型,全碱含量低(3~4.3 wt%),富集挥发组分,全岩Zr/Hf(~8)和Nb/Ta(~1.7)比值低。造岩矿物铁锂云母中Nb(~74×10~(-6))、Ta(~66×10~(-6))、W(~23×10~(-6))、Sn(~75×10~(-6))等成矿元素含量较高。副矿物锆石自形且成分均一,含有HfO_2约10 wt%,Zr/Hf比值最低为5,与云英岩下部的癞子岭钠长花岗岩中的锆石成分有连续过渡的关系。这些特征与南岭地区高演化稀有金属花岗岩或伟晶岩相当,体现了相近的演化程度。癞子岭云英岩中有明显的Nb-Ta-W-Sn成矿作用发生,主要形成铌铁矿族矿物、锡石和黑钨矿,成分和结构均具有岩浆成因特征。花岗质熔体中含有大量挥发组分Li和F,结晶出黄玉和Li-F云母,F在稀有金属的成矿作用和云英岩的成岩过程中发挥了非常重要的作用,成矿作用发生在岩浆演化的晚期并伴随有流体作用。因此,云英岩可能是钠长花岗岩高度分异演化之后的特殊产物,这为研究花岗岩岩浆-热液体系成岩成矿过程提供了新的窗口。     

稀有金属成矿全球时空分布与大陆演化

花岗岩是大陆地壳的主要组成,是陆壳的特征性物质。花岗岩的形成及演化往往伴随着金属元素的不断富集和广泛的成矿作用,进而形成与之相关的大陆成矿体系。稀有金属成矿是大陆成矿体系的重要内容,毫无疑问,与花岗岩有关的稀有金属成矿作用是大陆演化的直接产物,因此,稀有金属成矿学是大陆动力学的研究内容之一。花岗伟晶岩是锂、铍、钽最重要的成矿母岩,碱性岩(花岗岩、伟晶岩和碳酸岩)与铌、锆等成矿作用有关。全球稀有金属成矿时代集中在太古代3.0~2.6Ga、古元古代1.8Ga、新元古代1.0~0.9Ga、古生代450~400Ma、早中生代250~200Ma、晚中生代160~130Ma和新生代中新世35~10Ma,直接反映了稀有金属成矿与超大陆演化重大事件具有密切的成因关系。最古老的稀有金属成矿作用始于乌尔-诺基兰超大陆,形成了现今分布于北美、非洲南部、西澳等地的重要钽成矿带,其它时期成矿作用相继对应于哥伦比亚超大陆、罗迪尼亚超大陆、冈瓦纳超大陆和潘吉亚超大陆聚合、裂解作用,并终结于新生代发生的印度板块与亚洲板块的碰撞作用。值得关注的是,稀有金属矿物与稀有金属成矿总是共演化,锂辉石、锂电气石、绿柱石和铌铁矿-钽铁矿等几种重要的稀有金属矿物最早出现的时代都在太古代3.0~2.6Ga。     

松潘-甘孜造山带中晋宁期花岗岩的U-Pb和Rb-Sr同位素定年及其大地构造意义

重点研究丹巴地区的格宗和东谷花岗岩体,从同位素年代学、地球化学、构造地质学方面论证了这两个花岗岩的形成时代、物质来源和成因以及喜山期构造热事件作用的影响.它们是晋宁期构造岩浆作用的产物,其源区物质为中元古代中、晚期形成的低成熟度的火山沉积岩系,后者实际上也代表松潘-甘孜造山带的古老基底.包括丹巴地区在内的整个扬子板块西缘的晚元古代造山带应是古扬子板块的重要组成部分.     

榴辉岩型金红石矿床成矿的地球化学制约——以中国大陆科学钻探(CCSD)主孔揭示的榴辉岩及其金红石矿化为例

金红石是TiO2的高温高压相变体,在工业上具广泛用途.我国钛资源丰富,储量居世界首位,但其中98.9%是钛铁矿,金红石仅占1%左右(王立平等,2004),因此,金红石资源在我国十分紧缺.上世纪80年代后期以来,在江苏北部新沂-东海一带的榴辉岩中陆续发现了重要的金红石矿床,资源总量达数千万吨(黄建平等,2003),最近实施的中国大陆科学钻探工程(Chinese Continental Scientific Drilling,简写为CCSD)进一步揭示东海地区金红石矿床具有层位多、厚度大、品位高等特点(徐珏等,2004),因此,苏北新沂-东海一带有望成为我国原生金红石矿床的又一重要产地.本文以CCSD主孔0～2000m岩芯中的榴辉岩为对象,通过对榴辉岩中主要造岩矿物(石榴石和绿辉石)、以及榴辉岩全岩化学组成的全面分析,系统对比了高钛(TiO2>2%)与低钛(TiO2<2%)榴辉岩元素组成特征的差异,并据此探讨了该区榴辉岩型金红石矿床成矿的地球化学制约因素.