岩浆-热液系统中铁的富集机制探讨

与岩浆-热液系统有关的铁矿类型有岩浆型钒钛磁铁矿床、玢岩铁矿、矽卡岩型铁矿和海相火山岩型铁矿,与这些铁矿有关的岩浆岩从基性-超基性、中性到中酸性岩均有,其中岩浆型钒钛磁铁矿床与基性-超基性深成侵入岩有关,形成于岩浆阶段,主要与分离结晶作用有关,但是厚大的富铁矿石的形成则可归结于原始的富铁钛苦橄质岩浆、分离结晶作用、多期次的岩浆补充以及流动分异等联合过程。钒钛磁铁矿石产于岩体下部还是上部与母岩浆的氧逸度有关:高的氧逸度导致磁铁矿早期结晶而使得其堆积于岩体的下部,相反,低氧逸度则导致低品位的浸染状矿石产于岩体的上部。虽然野外一些证据表明,元古宙斜长岩中的磷铁矿石可能是不混溶作用形成的,但是目前尚无实验证据。某些玢岩铁矿的一些磷灰石-磁铁矿石可能与闪长质岩浆同化混染了地壳中的磷导致的不混溶作用有关。除此之外,其他各类与岩浆作用有关的铁矿床均与岩浆后期的岩浆-热液作用有关。这些不同类型铁矿床的蚀变和矿化过程具有相似性,反映了它们形成过程具有相似的物理化学条件。成矿实验以及流体包裹体研究表明,岩浆-流体转换过程中出溶流体的数量以及成分受多种因素控制,其中岩浆分离结晶作用以及碳酸盐地层和膏盐层的混染可导致出溶的流体中Cl浓度的升高。早期高氧逸度环境可以使得硫以SO42-形式存在,抑制硫与铁的结合形成黄铁矿,有利于铁在早期以Cl的络合物发生迁移。大型富铁矿的形成需要一个长期稳定的流体对流循环系统,而岩浆的多期侵位或岩浆房以及在相对封闭的环境中(需要一个不透水层)一个有利于流体循环的断裂/裂隙系统是形成一个长期稳定的流体对流循环系统的必要条件。但是由于不同地质环境,流体中铁的卸载方式和位置会有明显差别,由此导致不同的矿石结构构造和不同的矿体产状。     

长江中下游地区蝌蚪山早白垩世玄武岩中单斜辉石的矿物学研究及其地质意义

长江中下游地区繁昌火山盆地在早白垩世先后发育3个喷发旋回:中分村旋回、赤沙旋回和蝌蚪山旋回。其中蝌蚪山旋回下段以凝灰质粉砂岩为主,中段为玄武岩和流纹质凝灰岩互层,上段以流纹岩为主。蝌蚪山玄武岩中的辉石既存在斑晶中也存在于基质中,这两种辉石在成分上有明显的差异,从斑晶辉石的核部到边部再到基质的核部,化学成分由富镁向富铁演化,显示出拉斑玄武岩系列的特点,辉石成因的判别图解表明其寄主岩浆为板内拉斑玄武岩,但其化学成分的变化趋势又表明岩浆在结晶分异的过程中向着碱性系列演化。根据单斜辉石与熔体平衡原理计算出玄武岩形成时的温度约为1 100℃,压力约为400MPa,相应的深度约为15km,证明岩浆在地壳中有过短暂的停留,并在上地壳部位发生分离结晶作用后喷出地表快速冷凝形成蝌蚪山玄武岩。     

攀西茨达复式岩体年代学和地球化学:对峨眉山地幔柱活动时间的约束

茨达复式岩体位于中国西南扬子地台西缘的攀西裂谷内,其岩性从基性到酸性连续变化,SiO2含量为40.06％ ～68.54％,但以基性和酸性岩石为主,中性岩石较少,而且非常不均匀,通常具有斑杂构造特征.从基性岩到酸性岩,各岩石样品由轻稀土弱富集型变为较强富集型.微量元素表现为酸性岩中Rb、Th、K、La、Ce、Pb、Nd、Zr、Hf、Sm呈正异常和Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti的负异常;基性岩除Ti负异常和Pb正异常外,其它异常不明显;中性岩具有Ti、Sr负异常和Pb正异常,其它特征介于基性岩和酸性岩石之间.野外和岩相学特征明显指示出中性岩石具有混合特征.酸性端元岩浆准铝质的特征以及相对低的SiO2含量指示其起源于玄武质下地壳的部分熔融,而基性端元岩浆的地球化学特征以及高温特征暗示着其起源于地幔柱源区.锆石U-Pb年龄数据表明,该复式岩体中基性端元LA-MC-ICP-MS U-Pb锆石年龄为243.76±0.77Ma,酸性端元年龄为240.5±0.76Ma,可能代表了峨眉山大火成岩省岩浆活动的尾声阶段.     

滇西剑川苦橄玢岩中单斜辉石的矿物学特征及其地质意义

利用电子探针对滇西剑川的二龙和满元两个地区苦橄玢岩和苦橄质堆晶岩中的单斜辉石进行了详细的矿物学研究,结果表明绝大多数单斜辉石属于普通辉石,具有贫硅、贫碱、高钙和低氧逸度的特征。在单斜辉石形成过程中,阳离子间普遍发生类质同像替代。单斜辉石温压计算结果显示,二龙和满元苦橄玢岩的形成温度(1 324~1 428℃)和压力(1.5~2.9 GPa)明显低于满元苦橄质堆晶岩的温度(1 439~1 462℃)和压力(3.0~3.2 GPa),二龙和满元苦橄玢岩的形成深度也比满元苦橄质堆晶岩的深度(99~106 km)浅,整体看来,剑川苦橄玢岩形成的温度和压力较高,来源较深,可能是软流圈沿断裂带上涌导致上地幔部分熔融的结果,也可能是地幔柱活动所导致。     

实验矿床学的发展现状和前景展望

实验矿床学是通过高温高压实验手段对成矿元素在矿物?熔体?流体体系的地球化学行为开展研究. 在揭示成矿的“源?运?聚?储”复杂过程中,它是反演和追踪成矿元素“运?聚”机制的重要手段,因而在精细刻画成矿过程,揭示关键控矿因素方面具有不可替代的优势. 实验矿床学是随着实验技术的发展而发展的,为矿床学的发展提供了重要的基础数据,弥补了通过天然样品研究复杂成矿过程的不足,极大地推动了成矿理论的发展. 回顾了实验矿床学的发展历史、研究现状,讨论了相关的科学问题,提出未来应当重点关注两个方面:（1）加强实验平台建设,发展可视化在线观测实验技术;（2）聚焦以国家目标（如关键金属成矿）为导向的科学前沿研究.      

大火成岩省的类型、成因及其地球系统意义

大火成岩省指的是板块内部在相对短的时间间隔内(通常＜3 Ma)巨量的岩浆喷发和侵入形成的火成岩省(面积超过10. 5 km. 2，体积超过10. 5 km. 3)。自此概念提出至今，在许多方面都取得了重要进展，但对于其成因以及对大陆裂解、物质循环、环境效应、生物灭绝等方面还存在着诸多争论。本文在回顾大火成岩省定义及其演变的基础上，对上述问题进行了全面的讨论，内容包括：① 镁铁质大火成岩省(MLIP)成因的地幔柱模型及其存在的问题；② 水在MLIP形成过程中的作用；③ MLIP成因的其他替代模型；④ 硅质大火成岩省(SLIP)的成因及其与MLIP之间的关系；⑤ 大火成岩省和超大陆裂解之间的耦合关系；⑥ 大火成岩省与碳、硫循环及其对全球环境和生物大规模绝灭的影响；⑦ 大火成岩省与全球海平面升高、温室效应以及大洋缺氧事件的关系；⑧ 大火成岩省的地表地形效应。最后提出了大火成岩省研究中有待解决的几个重要问题和可能的解决思路。     

贵州盘县峨眉山玄武岩系顶部凝灰岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄:对峨眉山大火成岩省与生物大规模灭绝关系的约束

在20世纪90年代,有学者认为峨眉山大火成岩省(Emeishan Large Igneous Province, ELIP)大规模火山活动与二叠-三叠系之交(Permian-Triassic Boundary, P-TB)的生物大灭绝事件在时间上有耦合关系,随后的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年结果也显示峨眉山大火成岩省是晚二叠世形成的。但是,近些年大量的SHRIMP U-Pb测年结果表明,ELIP大规模火山喷发约在~260Ma;因此有研究认为,ELIP火山活动与中二叠世瓜德卢普期末(end-Guadalupian)的生物灭绝事件在时间上联系更加紧密。至于P-T界线生物大灭绝,现在多数学者认为是,由于西伯利亚大火成岩省火山强烈活动释放大量气体和火山灰所造成环境变化引起的。最近,我们在ELIP东部的贵州盘县峨眉山玄武岩系剖面中发现顶部发育厚度达近百米的凝灰岩层,其LA-ICP-MS U-Pb法测年结果为251.0±1.0Ma,与浙江煤山剖面中二叠系-三叠系边界处黏土层或火山灰层的锆石U-Pb年龄接近。因此,峨眉山玄武岩喷发结束的时间应该在P-T边界,与西伯利亚大火成岩省的主体喷发时间一致。新的测年结果暗示了ELIP火山活动与地球历史上最大的一次生物灭绝事件(P-T边界)可能存在着成因联系。     

中国实验地球科学研究进展与展望(2011-2020)

过去十年,我国的实验地球科学快速发展,已成为国际高温高压实验领域的一支重要研究力量.代表性研究进展主要体现在地球深部重要挥发分的赋存与效应、成矿过程和机制、壳幔物质的物理化学性质和相互作用等方面.本文综述了实验地球科学2011-2020年间取得的主要研究进展和平台与技术建设情况,并展望了该领域未来的发展方向.     

大火成岩省的成矿效应

大火成岩省(LIPs)是地质历史上重大的地质事件,巨量的岩浆堆积形成了丰富的矿产资源.按照成矿作用与LIPs事件的关系,将其划分为两种类型:①成矿作用与LIPs事件直接相关,两者时间一致或者成矿作用稍晚,该类型矿床可以作为LIPs的组成部分;②成矿作用与LIPs事件在时间上有明显的间断,但与LIPs有间接的成因联系.与...     

成矿碳酸岩的实验岩石学研究现状与展望

火成碳酸岩及其风化产物是全球战略性关键金属稀土元素(REE)和铌(Nb)的主要来源。因此,对关键金属在火成碳酸岩中的超常富集机理研究具有重要的科学意义。研究表明成矿碳酸岩常常与碱性杂岩体存在密切的时空联系,因而母岩浆应属于碳酸盐化的硅酸盐岩浆,并以霞石岩岩浆为主。针对碳酸岩关键金属矿床的成岩成矿过程,已有实验发现母岩浆在地壳内的演化过程中,既可以通过分离结晶作用,也可以通过液态不混溶作用形成碳酸岩。然而,更加接近自然样品的多组分体系的实验均表明液态不混溶作用总是先于碳酸盐矿物分离结晶作用。因此,液态不混溶作用对关键金属成矿过程有着不可忽视的作用。尽管如此,已有不混溶实验表明当碳酸盐熔体和硅酸盐熔体发生不混溶之后,关键金属REE与Nb总是优先分配到硅酸盐熔体(碱性岩)中,但是在成矿杂岩体中,REE与Nb是高度富集在碳酸岩中。虽然不混溶实验表明REE与Nb在碳酸盐-硅酸盐熔体中的分配系数与含水量有关,即与熔体的聚合程度有关,但是绝大部分成矿碳酸岩成矿过程一般并不富水,所以碳酸岩中REE和Nb等关键金属元素超常富集的机理并不明确。因此未来的研究应重点关注在碳酸岩演化的过程中,除了水以外,其他配体对于关键金属元素在不混溶硅酸盐-碳酸盐熔体之间分配系数是否有影响,从而找到控制碳酸岩中关键金属成矿的关键。