内蒙古贺根山蛇绿岩的铬铁矿中发现金刚石等深部地幔矿物

前人报道在西藏中生代和俄罗斯极地乌拉尔早古生代蛇绿岩地幔橄榄岩铬铁矿中发现了金刚石等深部地幔矿物,认为需重新考虑铬铁矿浅部成因的传统认识。为了查明不同造山带蛇绿岩的铬铁矿中金刚石等深部矿物的分布规律和豆荚状铬铁矿的成因,笔者开展了内蒙古贺根山晚古生代蛇绿岩中的铬铁矿床的人工重砂矿物学研究,本研究获得约2000 kg的内蒙古贺根山蛇绿岩铬铁矿石样品,对所采样品开展人工重砂选矿,表明该铬铁矿矿石样品中至少有金刚石、碳硅石及其他自然元素类、金属互化物类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类等30余种矿物。内蒙—大兴安岭造山带晚古生代的内蒙古贺根山蛇绿岩带铬铁矿石中,发现金刚石等深部地幔矿物表明,贺根山铬铁矿可能为深部成因。     

深部地幔及深部流体

主要论述深部地幔的组成、地球化学及深部流体研究的进展。金刚石中含有下地幔矿物组合的包裹体，这一发现暗示，在６７０ｋｍ或更深处有“原金伯利岩浆”发生的可能性。经研究，地幔中的流体除与岩浆作用有关者外，还存在有深部来源的“超深流体”。金伯利岩中大量缺氧矿物的发现支持了这一观点。根据已有的资料，Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ为其主要成分，并含有碱金属、卤族元素、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ等元素。深部流体的研究将对地幔柱（羽）的活动、幔源岩浆的形成、全球动力学过程及成矿作用作出贡献。     

上地幔熔体—岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学,幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体－岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体－岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学,地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

次大陆和海底地幔矿物中全球广泛产出的富二氧化硅熔体

来自地球上地幔的岩石样品，通常间接地显示化学的证据。这种化学变化或“交代作用”，可通过两条途径来识别：（１）外来矿物的沉积：（２）具有包括富呷及其它“不相容”元素在内的化学指纹在地幔岩石总成分上的叠加。我们通过调查地幔矿体所捕获的熔体和流体包裹体，更直接计研究了是质的化学成分。     

超大陆构造、地幔动力学和岩浆-成矿响应

超大陆是地球上全部或近乎全部(> 90%)大陆块的集合。推测最老的超大陆存在于3.0 Ga,称作Ur。由于年龄老,很难检测该超大陆的存在。地球的历史中,似乎曾有2次,所有的陆块被焊合到一起形成一个超大陆。地球历史中第一个真正被黏合在一起的超大陆大概是Columbia超大陆,它形成于1.85 ~1.90 Ga,在大约1.60 Ga开始破裂,于~1.3~1.2 Ga最终裂解。Columbia超大陆之后第二个真正被黏合在一起的超大陆是Rodinia超大陆,它存在于~1 100 Ma 到 540 Ma。Pangea (0.25 Ga)并不是一个真正的超大陆,只是一个很大的大陆块的集合体——准-超大陆。该准-超大陆的南半部(冈瓦纳古陆)有一个离散的历史,北半部(劳亚古陆——即古亚洲)有一个会聚的历史。目前,第三个超大陆还未形成,我们的星球尚处在一个未来真正超大陆(Amasia)的形成途中。超大陆形成和裂离的机制是有争议的话题。对于一些新近概念模型的综合分析表明,地幔动力学对于地球历史中超大陆的会聚和裂解有着重要的控制作用。超大陆的形成过程受超级沉降流的控制。超级沉降流通过如当今在西太平洋所见到的双向俯冲带而发生,它也为地质历史和P-波全地幔层析所认可。超级沉降流就像外太空的黑洞一样呑噬了所有物质,将大陆会聚到一个紧密的集合之中。超大陆的命运受控于超级地幔柱(超级上涌流),后者将大陆集合裂离。随着数字模型技术的进步及计算能力和资源的增强,地幔动力学的数字研究已经在识别地幔结构的地震层析图像方面取得了明显进展,并对地球动力学机制有了更好地理解。固体地球可以被认为是由上地幔中具水平运动的板块构造、下地幔中受垂直运动主宰的地幔柱构造和地幔底部以水平运动为特征的'反-板块构造’所构成。尽管地幔层析开启了进入深部地球的窗口,在增生造山带中被保存的"大洋板块地层"的叠瓦状残骸仍然构成了研究俯冲-增生-碰撞历史(特别是与地球表面古老超大陆聚合有关的俯冲-增生-碰撞历史)的有用的地质学工具。超大陆的动力学也影响着生命的起源和灭绝、地表环境变化以及岩浆作用和成矿作用。与超大陆会聚和裂解相伴的地幔下沉和地幔上涌引起大规模物质和能量的流动,也导致大规模岩浆作用和成矿作用、灾难性的环境变迁,有时甚至造成生物灭绝。当一个上升的地幔柱撞击超大陆的底部时,它所诱发的大陆裂谷化,形成大火成岩省、大规模成矿作用和火山喷发,可能会导致地幔柱的冬天,后果是生物灭绝和长时期的大洋缺氧。因此,与地幔动力学有关的超大陆构造为评估大陆地壳演化和破坏的历史,进行资源评价、了解生命的历史和追踪我们所居住的星球的主要地表环境变迁提供了一把钥匙。     

地幔矿物岩石的电导率研究进展

电导率高压测量技术的完善 ,使得人们在就位测量条件下获得了一系列地幔高压相矿物的电导率。由此 ,在回顾近几年地幔矿物岩石电导率的测量结果时 ,重点介绍了地幔高压相矿物的电导率研究。文中还介绍了根据地幔矿物岩石电导率数据而获得的电传导机制研究结果以及基于实验室电导率数据建立的电导率模型。近年来的研究结果表明 ,当在实验条件控制较好的高压装置上测量电导率时 ,实验室的电导率数据应该可以用来帮助电磁学家约束对野外数据的解释。     

试谈金刚石原生矿成矿问题的地幔柱成因解释

原生金刚石的成矿问题,诸如成因、成矿概率低、成矿对地质背景要求高、含矿母岩类型较复杂以及火山机构含矿性差异等,可用地幔柱观点将其统一于以金刚石捕虏晶为主要成因的系统解释,即原生金刚石可形成于克拉通岩石圈地幔至核幔边界D″层范围,但由于碳循环的原因主要形成于古老克拉通岩石圈地幔,通过地幔柱或其影响导致的金伯利岩和/或钾镁煌斑岩岩浆的捕获而被携带至地表成矿,因其比重较小而偏集于岩浆房及其向上迁移岩浆体上部,随岩浆爆发侵位而主要在上部火山机构(火山口及火山颈/管道相)等富集成矿,以及呈现纷繁复杂的金伯利岩和钾镁煌斑岩地质现象,因产出大地构造位置及其迁移路径不同而致岩石矿物学等特征的些许差别。     

蛇绿岩中金刚石和异常矿物的全球记录

蛇绿岩型金刚石产在地幔橄榄岩和铬铁矿中,是新建立的金刚石产出类型,不同于产在金伯利岩和超高压变质岩中的金刚石。全球已在21个蛇绿岩中发现了该类金刚石,含金刚石的蛇绿岩主要分布在特提斯造山带、乌拉尔-中亚造山带、日高变质岩带和北美克拉马斯-阿卡特兰造山带。本文梳理了含金刚石蛇绿岩的全球分布和地质背景以及蛇绿岩中超高压-强还原矿物与其它壳幔矿物组合的特征,讨论了已有的含金刚石铬铁矿和地幔橄榄岩的四种成因机制。金刚石和伴生的超高压-强还原矿物组合产在不同时代的造山带蛇绿岩中,不仅仅揭示了金刚石在蛇绿岩中普遍存在,需要重新思考蛇绿岩和铬铁矿的成因以及它们形成的地质构造背景,还证实了蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿是地球深部矿物重要的储存库,为认识地球深部的物质组成和物理化学环境,以及深部物质运移的轨迹和动力学过程等提供了天然样品。     

关于中国大陆动力学与造山带研究的几点思考

根据人类社会和我国发展的新需求和当代地学的新发展，就我国大陆动力学造山带研究的学术思路、起点、科学目标和关键科学问题与主要研究内容及方法进行了分析讨论，提出了几点思考建议。面对地学 发展的挑战与机遇，制定地学前沿领域研究战略，面向全球，从我国大陆地质实际出发，充分发挥地域优势与特色，突出中国大陆动力学关键科学问题，建立持续研究基地，重点解剖，重点突破。以大陆动力学研究为突破口、源头创新，参与国际地学发展与竞争，进入世界地学先进行列，为我国从地学大国走向地学强国而努力，作为中国应有的贡献。     

鲁西金刚石原生矿近十年深部成矿预测

山东近十年为实现金刚石找矿新突破,针对鲁西金刚石原生矿"攻深扫盲",开展了基于不同技术方法的深部成矿预测,主要包括:金刚石资源量定量预测(1600 m以浅),可控源大地电磁测深法(CSAMT)反演预测(1000 m以浅),基于重力、大地电磁测深、反射地震综合物理方法反演预测(4 km以浅),基于断裂构造特征分析对已知矿体深边部三维定位定量预测.本文系统阐述各深部预测的技术方法、参数选择、技术路线等,评价各预测方法的实际效果,提出将地球物理、地质钻孔、地质剖面等多元地质信息有效融合进行三维综合信息成矿预测的思路,以进一步提高深部成矿预测的有效性和可靠性,总结了鲁西金刚石矿田由浅至深关于岩性、金刚石粒度及规模形态的变化规律,为今后金刚石找矿及预测工作中有效判别金伯利岩筒的"相带"部位、规模形态及含矿性提供经验积累,助力金刚石找矿及预测实现新突破.     

初论金刚石原生矿床成矿系列

目前所知产金刚石的岩石类型包括金伯利岩、钾镁煌斑岩、榴辉岩、蛇绿岩套、碱性超基性杂岩、碱性超基性煌斑岩和橄榄岩类(方辉橄榄岩、纯橄榄岩等) 等偏碱性超镁铁质岩石, 而有经济价值的金刚石原生矿床仅见于金伯利岩和钾镁煌斑岩中, 除此之外的其他岩石类型中仅见有少量微粒金刚石.金伯利岩和钾镁煌斑岩都起源于地幔深部, 就此意义上讲, 二者是同源的, 但其岩石化学成分、主要矿物组成、产出大地构造背景以及同位素资料等, 却存在着比较明显的差异.由此构成了金刚石原生矿床的两个成矿系列: 金伯利岩成矿系列和钾镁煌斑岩成矿系列.金伯利岩成矿系列又可以根据其化学成分划分为3个亚系列, 即: 高Cr, Ti, Mg成矿亚系列, 低Cr, Ti, Mg成矿亚系列和介于二者之间的一种具有复杂化学成分的成矿亚系列.钾镁煌斑岩成矿系列则可以根据其主要矿物组成, 划分出橄榄石钾镁煌斑岩成矿亚系列、白榴石钾镁煌斑岩成矿亚系列以及介于两者之间的白榴石-橄榄石钾镁煌斑岩成矿亚系列共3种次级成矿系列.与此同时, 无论是金伯利岩成矿系列, 还是钾镁煌斑岩成矿系列, 又都可以根据其野外地质产状, 划分为以下3个成矿亚系列(形成时间从早到晚) : (1) 火山沉积凝灰岩成矿亚系列; (2) 火山凝灰角砾岩成矿亚系列; (3) 火山-次火山侵入相成矿亚系列.      

大陆动力学演化与成矿研究: 历史与现状

地球动力学演化过程与成矿作用是当今矿床学研究的前沿。文章回顾了自20世纪60年代以来，有关大陆动力学演化与成矿的研究历史和当前的研究动向。综述了几个研究大阶段，即：海底喷流成矿作用、大陆边缘成矿作用、板内成矿作用及地质历史演化过程的大陆汇聚或增生与多期次成矿。同时，以华南地区为例，将大陆侧向和垂向增生作为切入点，阐述了华南世界级有色、稀有、贵金属成矿省在地质历史过程中的成矿作用，并提出在该成矿省进一步实现找矿突破的重要科学问题。     

岩石圈地幔中的金刚石及其矿物包裹体的研究进展

金刚石及封存于其中的矿物包裹体对于研究金刚石的成因以及古老岩石圈地幔、超深地幔的性质和地幔过程具有重要的研究意义,是国内外地质学家们的研究热点。大多数金刚石来源于岩石圈地幔,根据包裹体相对于寄主金刚石形成的时间可分为先成包裹体、同生包裹体和后生包裹体,包裹体属于哪种类型直接关系到数据所代表的意义,根据包裹体源区的岩石类型,通常将包裹体分为P/U型和E型,介绍了2种类型包裹体包含的矿物种类,并对出现较多的橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、石榴石、铬铁矿和硫化物包裹体的矿物学特征进行了详细描述,归纳了金刚石及其矿物包裹体的主要研究方向:包裹体矿物的化学成分、金刚石的碳同位素组成、金刚石形成的温度、压力及年龄,综述了克拉通岩石圈地幔金刚石及其矿物包裹体的成因,总结了我国金刚石中包裹体的研究成果,分析了国内研究工作与国际上的差距。     

湖南原生金刚石矿深部构造地质背景及成矿预测

本文确认武陵－雪峰地块是一个具有太古代结晶基底和元古代褶皱基底,相对稳定的“双基底”的微型克拉通,它有别于地夫周边坡的高波速地壳和高阻,高密度刚性上地幔,巨厚的岩石圈厚度以及巨型深断裂带,为金刚石原生矿床的形成提供了最佳深部构造条件,在建立扬子克拉通原生金刚石成矿与古板块构造演化模式的基础上,提出了金刚石原生矿床的主要矿期,并进行了成矿带划分和找矿预测,初选了找矿靶区,指出了找矿方向。     

大火成岩省及地幔动力学

大火成岩省由一个体积巨大的、连续的、以富镁铁岩石占优势的喷出岩及其伴生的侵入岩组成，是一个全球现象。它包括大陆溢流玄武岩和伴生的侵入岩，火山被动边缘玄武岩，大洋高原、海岭、海山群和洋盆溢流玄武岩。Ontong Java和Kerguelen-Broken Ridge大洋高原、北大西洋火山被动边缘、德干和哥伦比亚河大陆溢流玄武岩是3个主要大火成岩省的典型代表。各种不同的大火成岩省在时空分布及组成上都具有相似性，它们具有非常大的体积、高的喷发速率，岩石类型以拉斑玄武岩为主。大火成岩省代表了地球上已知的最大的火山岩浆活动，记录了物质和能量从地球内部向外的大量转换。大火成岩省难以用板块构造来解释，可用热柱模式来解释，通常被认为是与来自下地幔的热柱“头”有关。大火成岩省是地球动力学过程在地壳的表现，因此大火成岩省参数可作为边界条件去反演地幔动力学过程。     

从大陆火山岩视角了解深部地幔化学储库的属性

洋岛玄武岩（OIB）在同位素组成上的显著变化表明深部地幔在化学上是高度不均一的,存在EM1、EM2和HIMU等地幔端元。现有OIB的地球化学证据支持EM1、EM2和HIMU源区多存在再循环地壳物质,因此对地幔端元属性的精准约束是探讨壳幔物质循环和地球深部过程的关键。基于近年来来自OIB的Mg、Fe、Zn等金属稳定同位素和橄榄石斑晶元素地球化学方面的观察,本文在重新梳理不同地幔端元在成因上的联系和区别的基础上,把EM1和EM2归类为残余型富集储库（residual-type enriched reservoir）、HIMU归为交代型富集储库（metasomatic-type enriched reservoir）。相对于OIB,大陆幔源火山岩的熔融程度普遍要低得多,更有利于保存富集组分的地球化学信息。另外,洋岛玄武岩主要分布在南半球,大陆火山岩主要分布于北半球,后者可以弥补前者在空间上代表性不足的缺陷。因此,大陆火山岩有潜力成为观察深部地幔储库的新视角。

     

西昆仑深源岩浆活动及金刚石成矿地质条件评价

工作区为研究程度极低的塔里木地台南缘的西昆仑 ,研究对象为深源岩石 (包括幔源岩石和地幔岩 )、地台的基底克拉通性质、深部构造等 ,以克里阳的钾镁煌斑岩为主。通过评价工作区金刚石的成矿地质条件 ,提供寻找金刚石原生矿的远景区。从岩石学的角度 ,分析了其所包含的深部信息 ,并同地球物理等其他相关专业的有限资料相结合。采取的研究思路为 :首先从宏观上综合分析工作区的深部构造、基底克拉通性质、岩浆活动规律等 ;其次从微观上进行详细的深源岩石矿物学、地球化学及同位素研究 ;最后通过微观研究的信息反演古生代岩石圈地幔特征 ,评…