世界范围内代表性碧玉的矿物特征和成因研究

由于碧玉的样品来源、测试技术单一,有关碧玉的成因及其与大理岩型软玉之间的成因差别都不明确。本文采集了我国青海、俄罗斯、加拿大、新西兰、巴基斯坦等全球代表性碧玉样品,采用显微镜观察、X射线粉晶衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱和稳定同位素质谱等技术进行岩相学、矿物组成、微量和主量元素、氢氧同位素测试,对碧玉的成因进行综合分析,同时和澳大利亚大理岩型软玉进行对比性研究,以明确两种类型的软玉之间的成因差别。碧玉样品测试结果表明:(1)碧玉的主要组成是透闪石,次要矿物有石英、滑石、黑云母、铬铁矿、石墨、石榴石等;(2)氢氧同位素组成(δD值-69. 763‰～-29. 251‰,δ~(18)O值4. 7‰～13. 4‰)显示由明显的变质水组成;(3)全岩Fe~(2+)/(Mg+Fe~(2+))值为0. 11～0. 32,Cr含量约22. 9～3400μg/g,Ni含量为700～1800μg/g,表明了明显的幔源物质参与成矿的特征。通过对比发现,碧玉与大理岩型软玉的地球化学性质有明显不同,这种差别与两者的产出环境有关:大理岩型软玉的矿物组成和地球化学特征受控于花岗岩和镁质大理岩,而碧玉的地球化学特征与幔源物质组成和变质流体相关。     

山东昌乐刚玉中锆石包裹体的地球化学特征

玄武岩中刚玉巨晶形成过程与壳幔相互作用有关,因此对其研究具有极高的科学价值。虽然多年来众多学者对新生代碱性玄武岩中刚玉在包裹体、地球化学等方面做了大量工作,但是到目前为止大家尚未就刚玉巨晶成因达成统一认识。本文通过扫描电镜对压碎后的刚玉进行观察,发现刚玉中含有锆石包裹体。为了进一步探究山东昌乐刚玉巨晶的成因,本文对包裹在刚玉巨晶中的锆石进行了氧同位素、微量元素、Lu-Hf同位素的分析。因为刚玉具有致密的晶格,锆石包裹体不会在碱性玄武岩浆的高温作用下Pb丢失,所以锆石包裹体的U-Pb年龄可以代表刚玉的结晶年龄。本次得到的年龄数据为(15.5±0.4)Ma,与宿主玄武岩的喷发年龄一致,并且与寄主玄武岩有一致Hf、O同位素,说明刚玉形成与岩浆作用有关。与此同时,锆石包裹体与同产区的锆石巨晶具有一致的Hf同位素和微量元素特征说明刚玉巨晶与锆石巨晶在形成上关系密切。虽然部分锆石微量元素具有壳源特征,综合本次试验所有结果(δ18OVSMOW=4.31‰~6.10‰,?Hf(t)=5.9~11.1,∑REE=53~1854μg/g)山东昌乐刚玉中锆石包裹体以地幔特征为主。     

新疆和田地区大理岩型和田玉的形成及致色因素探讨

采集阿拉玛斯和田玉山料和喀拉喀什河(墨玉河)的和田玉样品,利用显微镜和背散射图像、电子探针等研究手段,结合以往全岩数据对和田玉的形成和致色因素进行了综合分析。研究发现,除透闪石以外,和田玉中还含有大量的绿帘石、透辉石、绿泥石、锆石、磷灰石、尖晶石、石榴石、重晶石、阳起石、闪锌矿、磁黄铁矿、石墨、方解石和氢氧化铁等多种副矿物; Cr、Ni含量(100×10-6)及Mg/(Mg+Fe2+)-Si投点显示这些样品均属于大理岩型软玉(和田玉)。全岩及其微区成分分析结果显示,从白玉(TFe_2O_3=0. 33%～1. 42%)、青白玉(TFe_2O_3=0. 43%～0. 96%)至青玉(TFe_2O_3=0. 77%～3. 97%),TFe_2O_3含量逐渐增加,而且所有样品的Cr和Ni含量都分别低于60×10-6和20×10-6,说明从白玉、青白玉至青玉,颜色的加深与透闪石中铁元素含量逐渐增加有关。墨玉的颜色主要与透闪石集合体中的石墨和Fe(OH)3等细脉大量出现有关。为深入研究和田玉的致色因素,同时采集了加拿大的碧玉样品进行对比,发现同样主要为透闪石组成的加拿大碧玉,除Fe外,还含有大量的Cr元素(1 400×10-6～5 100×10-6),碧玉的颜色鲜艳与透闪石C位中含有0. 01～0. 03 a. p. f. u.的Cr有关,而和田玉中Cr含量较低,在C位中几乎为0。通过野外观察和岩相学分析认为,含和田玉的镁质矽卡岩的形成经历了接触变质、接触交代变质和硫化物阶段,主要通过交代镁质大理岩、透辉石、绿帘石等矿物形成,而和田玉的主要形成机制是多期次的细粒透闪石交代粗粒透闪石。     

鄂尔多斯盆地古生代演化的大地构造约束

古生代是中国中部多个微板块开始相互拼接、碰撞的重要时期。而鄂尔多斯盆地位于华北板块西部,处于多个微板块的交接部位,受微板块相互作用的制约,盆地隆凹构造格局于奥陶纪、石炭纪和二叠纪分别发生三期转型,构造格局转型成为探索微板块之间的相互作用方式及其在盆地内部响应的重要线索。根据鄂尔多斯盆地构造演化等方面的地质背景,将其简化为近似直角梯形的等厚各向同性弹性薄板模型,并根据当时的大地构造背景设定多种可能的边界条件,对盆地隆凹构造格局进行了数值模拟。模拟结果发现只有一种特定边界条件下,隆凹格局的最终形态及其演化过程与地质事实相似,说明盆地内部的隆凹格局是在特定构造体制背景下发育的一种结构。数值模拟结果显示早古生代华北板块的南、西边界同时受到规模相近的洋-陆碰撞的约束,盆地南西角顶部位发育了“L”状的边缘隆起;至晚古生代盆地南、北边界附近的陆-陆(或者弧-陆)相互作用已成为大地构造的主要特色,早期华北板块与南、北两侧板块的接触面积有限,作用力相对微弱,盆地西边界相对固定,盆内构造以南北向展布的细腰状隆起为主要特征;随着板块间接触面的不断扩大,板块边界的挤压作用也持续加剧,受之影响,盆地古地理相带分界线总体呈东西向展布,而...     

西昆仑造山带东段阿拉玛斯岩体Pb-Hf同位素组成特征、岩石成因及源区特征

后碰撞阶段花岗质岩浆的源区多较为复杂,需要从多方面开展同位素的研究来加以识别,阿拉玛斯花岗质岩体位于西昆仑造山带东段。先前的研究表明阿拉玛斯岩体是后碰撞阶段下地壳部分熔融。为进一步研究阿拉玛斯花岗岩类的源区特征,本文对阿拉玛斯花岗岩类进一步进行Pb-Hf同位素的测定。结果显示:阿拉玛斯岩体具低的锆石εHf(t)值为-9.5~-3.2(平均值为-5.6),二阶段模式年龄为1633~2028 Ma,反映了岩浆来源于较老的下地壳部分熔融。阿拉玛斯岩体的206Pb/204Pb范围为18.382~19.333,平均值为18.784,207Pb/204Pb范围为15.589~15.642,平均值为15.614,208Pb/204Pb范围为38.585~39.080,平均值为38.800,μ值范围为9.45~9.48,平均值为9.46,ω值的范围33.80~38.14,平均值为36.16。在岩体源区判别图解上,样品主要落在上地壳的范围内,反映了阿拉玛斯岩体源区具有高Pb的同位素特征,说明岩浆源区有少量高Pb物质(沉积物)的混入,从而说明后碰撞阶段形成岩体的物质来源具有多样性。     

辽宁岫岩河磨玉岩石地球化学组成及锆石U-Pb定年研究

河磨玉是产于辽宁省岫岩县细玉沟沟谷及白沙河河谷底部和两岸阶地的和田玉,目前仅依据产出位置判断河磨玉来源于细玉沟沟头的原生和田玉矿床,但河磨玉的矿物组成、地球化学特征、年龄等并不清楚,与原生和田玉是否一致有待深入研究。本文主要通过电子探针成分分析、全岩主微量分析、氢氧同位素分析、锆石SHRIMP U-Pb定年等测试方法对河磨玉的矿物组成、地球化学特征及年龄进行研究,确定河磨玉与老玉是否为相同成因。结果表明:①河磨玉中主要矿物为透闪石、阳起石,次要矿物为透辉石、磷灰石、绿泥石、绿帘石、石英、榍石、锆石、磁铁矿、菱锌矿等。②河磨玉的成因类型为大理岩型。河磨玉稀土总量低,相对富集轻稀土,普遍显示Eu正异常。③河磨玉中透闪石δ18O值为8. 00‰～10. 60‰,δD值为-94. 95‰～-75. 20‰,成矿流体中的水主要为岩浆水。④河磨玉中的岩浆锆石U-Pb年龄为220. 8±7. 6Ma(n=4,MSWD=2. 3),代表河磨玉成玉年龄的上限。本文提出河磨玉的稀土分配特征、氢氧同位素组成、成矿流体来源及形成年龄均与原生和田玉不一致,河磨玉并非来源于细玉沟沟头的原生和田玉。     

山西代县金红石矿床中锆石的内部特征和矿物包裹体研究及其地质意义

对山西代县洪塘矿区富含红色和黑色两种金红石的直闪岩进行岩相观察和矿物成分分析,并就其中锆石在阴极发光下的外部形态、内部结构及矿物包裹体进行研究.所分选出的锆石按其颗粒上的相对位置、形态、阴极发光图像、SHRIMP年龄值以及内部矿物包裹体划分为复杂锆石和单成因锆石,其中复杂锆石由核部、幔部和边部锆石三类锆石组成.第1类锆石无环带,部分边缘可见溶蚀痕迹,为继承锆石.内部包裹富锾矿物组合顽火辉石+金云母,与寄主岩石的组合明显不同,反映其可能是寄主岩石形成之前保留于锆石中的原岩矿物并源于地幔.第Ⅱ类锆石为半自形-自形晶,环带较宽且清晰,推测为高级变质锆石.其内矿物包裹体主要为直闪石,其次为钙铁辉石(?),反映其形成于角闪岩相,与寄主岩石的矿物组合可能一致.第Ⅲ类锆石主要位于增生边,阴极发光亮度高,推测为流体改造的变质锆石.第Ⅳ类单成因锆石多呈自形,阴极发光下较暗,生长环带规则且较窄.矿物包裹体有钠长石+石英+白云母,对应中压绿片岩相,其形成温度和压力低于寄主岩石,它与第Ⅲ类锆石可能是在同一期后期事件中形成.结合岩相学研究结果,认为该区金红石矿床之原岩可能是岩浆岩,后期经历了至少两期构造热事件,早期热事件可能导致了锆石内U-Th-Pb体系的重置.以上研究结果表明经历复杂变质作用的变质岩中锆石内部矿物包裹体的研究分析还是探讨寄主岩石成因及所经历地质事件的有效手段.     

淮北煤田花沟井田水文地质特征及矿井涌水量预算

在分析井田水文地质特征的基础上,对矿井的充水因素进行了论述,认为矿区的主要充水水源为新生界松散层第四含水层砂层孔隙水、二叠系煤系地层砂岩裂隙水和石灰岩岩溶裂隙水,指出了灰岩与煤岩层对口部位是突水可能发生的主要地段,在以后煤矿开采时要加以重视和预防。采用了地下水动力学法、比拟法对矿井涌水量进行了预算,通过对两种计算方法的分析比较,建议采用比拟法预算结果作为矿井正常涌水量和最大涌水量。     

碳酸岩型稀土矿床中的霓长岩化作用概述

稀土是我国最重要的战略性关键金属之一,碳酸岩型稀土矿床是中国乃至全球稀土资源最主要的来源,这类碳酸岩体周围通常发育霓长岩化围岩蚀变.霓长岩化作用是碳酸岩岩浆出溶的流体与围岩相互作用、并最终形成霓长岩的一类地质作用,它是碳酸岩及相关稀土矿化的重要野外标志.本文从概念模型、分类命名、岩相学特征和组分迁移规律等对霓长岩化作用(及其产物)进行综述,并结合实验岩石学资料以及典型稀土矿床的最新研究成果探讨霓长岩化作用对碳酸岩型稀土矿床成因机制的指示意义.霓长岩化作用通常与角砾岩化作用相伴生,后者是碳酸岩岩浆侵位过程的产物.角砾岩化作用使岩体破裂并产生构造裂隙,为碳酸岩流体的运移和后期稀土矿化提供空间.霓长岩的分类命名较为繁杂且混乱,一般按照碱质含量的不同分为钾质和钠质(以及过渡型)霓长岩.霓长岩中的主要矿物有碱性镁铁质矿物(碱性辉石、碱性角闪石)、碱性长石(钾长石-钠长石系列)和云母族(金云母-黑云母系列)矿物."加碱去硅"是原岩发生霓长岩化作用时最重要的组分迁移特征,但并不是所有类型的原岩均遵循这一规律.此外,最新的实验模拟也表明,碱质是霓长岩化过程中稀土元素得以远距离迁移的关键因素.由于具有较高的温度,霓长岩化作用的发生通常早于(少数情况下同时)稀土矿物的沉淀,因此大规模稀土矿化是叠加于霓长岩化蚀变之上的.     

碳酸岩型稀土矿床中的霓长岩化作用概述

稀土是我国最重要的战略性关键金属之一,碳酸岩型稀土矿床是中国乃至全球稀土资源最主要的来源,这类碳酸岩体周围通常发育霓长岩化围岩蚀变.霓长岩化作用是碳酸岩岩浆出溶的流体与围岩相互作用、并最终形成霓长岩的一类地质作用,它是碳酸岩及相关稀土矿化的重要野外标志.本文从概念模型、分类命名、岩相学特征和组分迁移规律等对霓长岩化作用(及其产物)进行综述,并结合实验岩石学资料以及典型稀土矿床的最新研究成果探讨霓长岩化作用对碳酸岩型稀土矿床成因机制的指示意义.霓长岩化作用通常与角砾岩化作用相伴生,后者是碳酸岩岩浆侵位过程的产物.角砾岩化作用使岩体破裂并产生构造裂隙,为碳酸岩流体的运移和后期稀土矿化提供空间.霓长岩的分类命名较为繁杂且混乱,一般按照碱质含量的不同分为钾质和钠质(以及过渡型)霓长岩.霓长岩中的主要矿物有碱性镁铁质矿物(碱性辉石、碱性角闪石)、碱性长石(钾长石-钠长石系列)和云母族(金云母-黑云母系列)矿物."加碱去硅"是原岩发生霓长岩化作用时最重要的组分迁移特征,但并不是所有类型的原岩均遵循这一规律.此外,最新的实验模拟也表明,碱质是霓长岩化过程中稀土元素得以远距离迁移的关键因素.由于具有较高的温度,霓长岩化作用的发生通常早于(少数情况下同时)稀土矿物的沉淀,因此大规模稀土矿化是叠加于霓长岩化蚀变之上的.