温度、质量浓度对富氟流体中Hf高温高压水解行为的影响

Hf是一种高场强元素,在地壳中的丰度较低,往往以类质同象的形式进入锆石中。以氟铪酸钾(K_2HfF_6)络合物为研究对象,观察它们在富水热液中的水解程度,进而研究Hf元素在地质过程中的迁移行为。结果表明:K_2HfF_6络合物在热液条件下能发生一定程度的水解反应,总体趋势为络合物的初始质量浓度越低且反应的温度越高,其水解程度越剧烈,络合物的稳定性也就越低;获得了高温高压条件下K_2HfF_6络合物的累积水解平衡常数。同时运用实验模拟的方法,根据提取液中Hf元素含量来推测矿物结晶时富氟流体中Hf元素含量,若以K_2HfF_6络合物最高配位的离子团形迁移时,Hf与F元素之间的质量浓度比值为1.6,据此可以计算成矿流体所需的最小F元素含量。     

西藏邦铺钼铜多金属矿床含矿斑岩的地球化学:对成岩源区与成矿机制的启示

邦铺矿床是发育于冈底斯成矿带东段的大型斑岩型钼铜矿床。其含矿岩体的岩浆源区及成矿机制依然存在争议。本次研究从含矿岩体全岩主微量元素、锆石U-Pb定年、Hf-O同位素组成等方面做了进一步的探讨。含矿石英二长斑岩年龄为13.9±0.3Ma~14.0±0.2Ma,落在冈底斯带上的其他中新世斑岩型矿床含矿岩体成岩年龄范围内。含矿岩体锆石氧同位素组成比较均一,δ18O值为4.72‰~7.22‰(均值5.99‰);锆石εHf(t)值为-2.3~+5.6。锆石原位Hf-O同位素结果表明岩浆源区具有二端元混合的特点,且主要来自亏损地幔(如MORB)组分。与驱龙斑岩铜钼矿床相比,邦铺钼铜矿床Hf-O同位素更接近陆壳端元,表明在岩浆演化过程中遭受了更多富Mo的陆壳物质的混入,因此导致了驱龙是以铜为主要成矿元素的斑岩铜钼矿床,而邦铺矿床为具有更低Cu/Mo值的斑岩型钼铜矿床。     

热液条件下锐钛矿晶体生长的实验

为了解金属离子生长成为热液矿石矿物的过程和机理,使用氟钛酸钾稀溶液在100 MPa和200~400℃条件下开展了一系列等温不等时和等时变温实验.结果显示该热液条件下形成了不同形貌的锐钛矿.随着反应时间和温度的增加,锐钛矿由几十纳米生长至十几微米;10 h以内的晶体生长速度远高于10 h以后,相对高温下的晶体生长速度则高于低温,表明锐钛矿的热液生长与温度、过饱和程度密切相关.综合来看,粒子成核生长、定向附着和奥氏熟化先后控制了热液锐钛矿的生长,而金属在流体中的过饱和程度和溶解-沉淀过程则决定了其生长速度.因而锐钛矿的形态特征可用于指示其形成的温度、世代关系甚至含氟流体的演化历史.      

湖南沩山岩体多期云母的Rb-Sr同位素年龄和矿物化学组成及其成岩成矿指示意义

华南分布了大量的印支期-燕山期复式花岗岩体,其成岩及相关成矿过程一直存有争议。本文选择湖南典型的花岗质复式大岩基——沩山岩体为例,通过细致研究其中多期云母的单颗粒Rb-Sr年龄及地球化学组成,探讨了它们对相关成岩成矿过程的指示意义。单颗粒云母Rb-Sr等时线定年结果显示,沩山复式花岗岩主体唐市黑云母二长花岗岩中黑云母结晶年龄为221.9±5.8Ma(MSWD=3.8),主体边部的新浦高演化花岗岩中黑云母结晶年龄为227.0±13Ma(MSWD=1.6),主体内部的巷子口二云母花岗岩中白云母结晶年龄为210.1±3.3Ma(MSWD=0.21)。电子探针主量元素及激光探针LA-ICM-MS微量元素测定结果表明,沩山复式花岗岩中黑云母或白云母的成分存在明显差异,由此指示该岩体多期岩浆的温度、氧逸度以及源岩浆成分的差异。本文研究还表明,巷子口二云母花岗岩中白云母属于次生白云母,不能用来限定岩浆源区深度及岩石成因。鉴于多期云母的成分分异趋势及指示意义,我们认为沩山复式花岗岩多期岩浆具有同源关系,均来自于同一深部大岩浆房,是在不同时期不同构造背景下经历分离结晶和/或同化混染作用侵位而成。其中,印支晚期及之后的二云母花岗岩可能最具铀矿找矿前景。     

稀土、铌在碳酸岩-碱性岩体系中的地球化学行为

稀土、铌是对战略性新兴产业至关重要的关键金属。碳酸岩-碱性岩型是极为重要的稀土、铌成矿类型,其成矿机制一直存在争议,主要在于碳酸岩-碱性岩体系中REE、Nb元素的地球化学性质和行为尚不清楚。本文系统综述了全球碳酸岩-碱性岩型稀土、铌资源的基本情况和分布格局、碳酸岩-碱性岩的成因与成矿机制、REE和Nb元素在碳酸岩-碱性岩体系中的地球化学行为等研究进展,并对碳酸岩-碱性岩成因不明、REE和Nb元素富集沉淀机制不清、元素分配行为不明确、络合物结构和稳定性缺乏实验研究等目前存在的问题进行了梳理。本文旨在通过系统总结碳酸岩-碱性岩体系REE、Nb的超常富集机制和碳酸岩-碱性岩体系稀土、铌成矿理论,为强化我国稀土资源优势,缓解铌资源被“卡脖子”困局提供理论支撑。     

二氧化硅对橄榄石热液蚀变反应速率和氢气形成的影响

橄榄石热液蚀变影响地球动力学和俯冲带挥发分(如水和碳)的再循环.二氧化硅是地质流体的重要成分之一.已有实验研究主要采用H₂O或者盐溶液作为初始物与橄榄石反应,而对二氧化硅对橄榄石热液蚀变反应和氢气形成的影响缺乏认识.本文在300～515℃和3.0kbar条件下开展水热实验(1bar=10⁵Pa),考察均匀混合的橄榄石和二氧化硅粉末与盐溶液(0.5mol L^-1的NaCl)反应产物和过程.使用傅里叶红外光谱分析建立标准曲线,测定了实验产物中蛇纹石和滑石的比例.结果显示,二氧化硅可以显著影响橄榄石的热液蚀变反应路径、反应速率和氢气的形成.在300℃、SiO₂含量为10wt%时,7天后橄榄石热液蚀变形成蛇纹石(占6.5%)和滑石(占12%).延长反应时间,蛇纹石和滑石并没有明显增加.形成蛇纹石的反应方程式为:4.5橄榄石+5.5SiO₂+4H₂O=蛇纹石.当初始物中SiO₂增加至20wt%以上时,橄榄石热液蚀变形成滑石.当SiO_2...     

激光拉曼快速标定花岗质玻璃的水含量

水是地球深部重要的挥发分,准确获得硅酸盐熔体中水的含量及分布有助于深入理解挥发分的循环以及岩浆的分异和演化。相对于红外光谱、二次离子质谱和电子探针,拉曼光谱对水含量的测量具有精度高、范围广、空间分辨率高、样品准备简单等优点,可成为快速测量玻璃或熔体包裹体水含量的一种常规便捷方法。本研究在合成制备不同成分和水含量的花岗质玻璃样品基础上,使用电子探针、傅里叶红外光谱和高分辨共聚焦显微激光拉曼等技术手段对该批样品进行了成分及水含量测试和标定,并探索了激光拉曼分析花岗质玻璃水含量的最佳条件。红外光谱采用4500和5200 cm^-1的吸收峰计算样品中的水含量,结果表明合成花岗质玻璃样品的含水量为0.01%～7.68%;拉曼光谱采用2800～4000cm^-1的峰进行水含量的分析,结果显示532nm激光条件下,激光功率30mW、积分时间40s所获得的峰面积与红外光谱的水含量结果呈现良好的线性相关关系。线性拟合结果表明,激光拉曼分析方法适用于含水量>1%的花岗质玻璃样品,相对误差小于10%。因此,激光拉曼分析可以作为一种玻璃样品水含量测试的快速便捷方法...