橄榄岩—熔体相互作用过程中Re-Os体系的变化趋势: 对华北新生代地幔橄榄岩Re-Os年龄含义的启示

橄榄岩的Re-Os同位素体系作为探讨岩石圈地幔形成年龄的重要手段已受到人们越来越多的重视。然而,Re-Os体系是否会受到橄榄岩的低温蚀变如蛇纹石化和地幔交代作用或橄榄岩—熔体相互作用的影响并不十分清楚。本文在总结国际上典型造山带橄榄岩剖面研究和地幔橄榄岩捕虏体研究的基础上,发现橄榄岩的Re-Os同位素体系基本不受蛇纹石化等低温蚀变作用的影响; 但橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re-Os体系的变化即Re或Os的带入。当熔体/岩石比例较小时(≤1),橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re含量显著增加,而放射成因的Os同位素即¹⁸⁷Os增量有限。但当熔体/岩石比例很大时(≥1),会造成¹⁸⁷Os同位素显著增加。同时,橄榄岩的Re含量与中等程度不相容主、微量元素如Al、Ti、Yb的正相关关系可以通过橄榄岩的两阶段演化模式来解释,即早期的部分熔融残留和后期的橄榄岩—熔体相互作用共同影响的结果。橄榄岩的Re含量与Cr含量的正相关关系进一步说明了这一问题。上述结果对华北东部岩石圈地幔的演化过程有重要的启示作用。因为华北东部古生代时期的确存在太古宙岩石圈地幔,然而新生代时期地幔橄榄岩捕虏体普遍具有元古宙而非太古宙的事实证明橄榄岩—熔体的相互作用的确广泛存在,从而造成岩石圈地幔橄榄岩变年轻。因此,新生代地幔捕虏体的Re-Os同位素年龄并不是岩石圈地幔的形成年龄,而是混合作用的结果。汉诺坝地幔橄榄岩的Re含量和Sr、Nd同位素组成符合橄榄岩—多元熔体相互作用的混合趋势,其橄榄岩的全岩Al₂O₃含量和橄榄石Fo的反相关性能够通过橄榄岩—熔体相互作用来解释。     

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(~(87)Sr/~(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。     

豫西地区铝土矿中镓的分布规律研究

镓是一种价格昂贵的稀散金属，其应用前景十分广阔。豫西地区的铝土矿石中含有丰富的镓资源。通过对区内铝土矿石中镓的分布特征做了多方面的对比研究，归纳出镓的分布规律：空间上，在不同铝土矿区的矿石中镓的平均质量分数变化显著，在矿体平均厚度最大的张窑院矿区，矿石中的镓高度富集。时间上，沉积成矿相对较早的铝土矿层，因其长期遭受强烈的表生富集作用，矿石中镓的平均品位较高。从矿石结构类型来看，土状和峰窝状矿石中的镓品位明显高于短、鲕状和致密状矿石。另外，矿石中镓平均含量的变化总与铝土矿富矿体的产出位置关系密切。并且，探讨了铝土矿中镓分布规律的控制因素。     

华北东部中生代构造体制转折的关键时限

华北东部中生代构造体制发生了以挤压为主到以伸展为主的转变, 形成北北东向的盆岭格局, 岩石圈快速减薄, 岩浆作用活跃, 引发了爆发式成矿. 确定中生代构造体制转折的时限是理解构造转折机制的核心问题之一. 报道了多方面研究的最新成果. 重点对包括华北陆块南北缘、燕山、胶东等典型地区的构造分析确定了由挤压构造到伸展构造的峰期; 东部沉积盆地热史恢复结果判明华北东部中、新生代岩石圈厚度的变化和热体制的变更转换的时代; 盆地分析揭示了中生代-新生代时期华北东部盆地由挤压挠曲型到伸展断陷型的转变期; 通过火山岩喷发、与伸展构造有关的花岗岩类的形成, 克拉通内部和边缘的金矿爆发成矿期, 以及通过火山岩中的下地壳包体研究等限定了岩石圈减薄和壳幔置换的峰期. 以上研究结论一致, 即华北东部构造体制转折的峰期时限起于约150~140 Ma, 结束于约110~100 Ma, 峰值是120 Ma.     

新疆北部中二叠统烃源岩地球化学特征与沉积环境

首次对新疆北部准噶尔、吐哈及伊犁盆地中二叠统碳酸盐岩类、泥岩类烃源岩的微量元素、稀土元素和有机地球化学丰度进行了系统分析 ,其主要特征是微量元素含量与同类岩石的克拉克值相比 ,有的较高 ,有的偏低 ;轻稀土富集程度较高 ,重稀土相对较低 ,Ce/ Ce*具有较明显的正异常 ,反映出烃源岩沉积环境总体为还原环境。有机地球化学分析证实 ,烃源岩中微量元素含量对沉积水体中生物的分布有一定的影响 ,部分微量元素丰度与有机质含量呈明显的正相关关系。还原程度强的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所 ,沉积有机质能及时沉积、保存 ,烃源岩大多有机质丰度高 ;反之 ,则明显变差     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

桐柏造山带榴辉岩早古生代高压变质作用的发现

桐柏造山带是连接秦岭造山带和红安-大别造山带的枢纽,一直被认为是三叠纪变质带。本文通过对其南部高压榴辉岩带内榴辉岩和白云母石英片岩的全岩化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素地球化学研究,首次确定该地区的榴辉岩存在早古生代变质作用。榴辉岩主要由石榴石、绿辉石和角闪石组成,含少量多硅白云母、石英和金红石等。榴辉岩中锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为452±5Ma,这些锆石具有低Th/U比值、低¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf比值,并具有平坦的HREE配分型式和无Eu负异常的特征,即为典型榴辉岩相的变质锆石。因此,452Ma代表该榴辉岩的变质时间。此外,白云母石英片岩中的锆石SIMS定年也获得450±93Ma的下交点年龄,证明白云母石英片岩与榴辉岩皆记录了早古生代的变质事件。榴辉岩的主微量元素及锆石Hf同位素特征反映榴辉岩原岩形成于板内环境,并且在侵位过程中遭到古老地壳物质的混染。结合桐柏造山带内不同岩石类型中早古生代的变质年龄,表明早古生代的变质作用在桐柏造山带内是普遍存在的。同时,桐柏造山带早古生代榴辉岩相变质事件的发现,进一步说明其经历了从古生代到中生代多阶段的构造演化。     

在金伯利岩中首次发现二硅铁矿和自然硅

二硅铁矿最早发现于苏联亚速海岸的泥盆纪砂岩中,当时推测为陨石成因。1975年魏全生等在苏北研究某超基性岩体及铬铁矿时发现了二硅铁矿。1983年张如柏等在安徽贵池县某山区河流中发现了二硅铁矿和自然硅(二者呈连体)。但不论是二硅铁矿还是自然硅在金伯利岩中还是首见报道。     

硫化物矿物溶解度与溶液pH值的关系

硫化物作为自然界常见的一大类矿物 ,由于溶解度很小 ,硫化物对水pH值的影响以及水对它的溶解度影响往往被人们所忽视。通过计算常见硫化物矿物的自由能ΔG0f、溶度积Ksp和溶解度S、绘制logS—pH曲线 ,得出硫化物矿物在不同 pH值条件下的溶解规律 ,水溶液的pH值受硫化物矿物的控制 ;反过来 ,水溶液的pH值也影响着矿物溶解度的大小。此外 ,对硫化物矿物饱和溶液的缓冲范围、缓冲容量和硫化物与溶液pH值相互作用的机理进行了探讨     

活性白云粉生产工艺及其物化性能研究

活性白云粉（ABP）是在白云岩经过破碎、细粉碎、表面改性的基础上得到的一种新型改性功能填料。本文利用河南辉县市的拍石头和张村两地产出的白云岩作为实验原料，对其表面改性的实验方法、改性剂选择及用量、改性条件及改性效果等方面进行了一定的探讨，并且对改性前后的白云石粉体的粒度、比表面积等性能及红外光谱特征做了对比研究。生产工艺和物性测试研究表明：活性白云粉代替轻质碳酸钙作橡胶填料前景广阔；与轻钙相比，活性白云粉的粒度不够均匀，经优化和改善生产工艺条件，可望进一步提高其应用价值。