碳酸岩与铂族元素地球化学

碳酸岩（carbonatite）被视为一种研究大陆地幔地球化学的“探针岩石”,通过对这类岩石的研究,在探讨地幔组成与演化、地幔交代作用与不均一性以及岩浆形成的动力学背景、岩浆来源及演化和有关矿产的成矿作用等方面,具有重要的理论意义和实际价值。铂族元素（Platinum—group elements,简称PGE）在研究核-幔分异、地幔组成与演化以及幔源岩石（主要为基性-超基性岩）形成的大地构造背景、岩浆起源及演化,以及探讨K／T界线与陨石撞击事件等方面具有重要意义。本文在概述国内外碳酸岩和PGE地球化学研究现状的基础上,结合地质事实和地球化学研究成果,认为碳酸岩熔体具有一定携带PGE的能力,可利用PGE地球化学来探讨碳酸岩的源区特征和岩浆形成与演化过程;同时指出,碳酸岩PGE地球化学研究过程中还存在许多悬而未决的科学问题。     

元素地球化学场与成矿

元素周期表是化学元素自身结构变化规律的体现,而元素自身的结构又往往决定了其在特定地质(物理化学)过程中的行为和空间位置.据此,作者曾提出"元素地球化学场"的概念(陈国能,1998;Chen and Grapes,2007).     

对岩浆岩成矿性判别指标的探讨

岩体是否成矿的根本原因是所含成矿元素丰度的高低。岩体形成什么矿产则受不同岩类所含成矿元素种类的制约。显然，岩石类型仅起储存成矿元素的载体作用。据此，笔者以成矿元素丰度为依据，首创了岩体成矿指数等１１种成矿性判别的最佳定性指标。     

成矿元素地球化学法确定丘北隐伏构造和岩体

用研究区原存1∶20万化探副样分析12个成矿元素,编制相应地球化学图、地球化学异常图,应用元素分带及组合规律推测求证隐伏构造和隐伏岩体的存在。     

金、银等成矿元素的构造地球化学行为

扬子与华夏地块间发育一条近东西向展布的巨型板块缝合带—华南中部复合混杂岩带,由北东向、近东西向、北北东向三组方位的次级韧性剪切带分支、复合成“网格状”构造阵列。对其次级北东向剪切带(进贤—婺源韧性剪切带)进行的构造地球化学剖面研究发现从剪切带边部至中心,随着剪切程度的逐渐增强,金、铜元素含量逐渐增高,锌元素含量逐渐降低,铅、银元素含量变化不明显、略有降低的趋势;金元素有两个峰值点,一个出现在韧性剪切最强的糜棱岩中,另一个出现在叠加于早期韧性剪切糜棱岩化岩石之上的晚期脆性破裂张性构造角砾岩中,说明韧性剪切及叠加在韧性剪切之上的脆性破裂均有利于金的富集成矿,从而为赣东北地区寻找金矿指明了方向,并为金的成矿构造地球化学理论研究积累了新的素材。     

五台山滹沱群下部层位金矿化的成矿元素地球化学信息

从地层单元和岩石类型两个方面系统地讨论了滹沱群下部成矿元素的地球化学特征 ,包括元素的均值、众数值、浓集系数、变异系数以及元素之间的聚类组合特征。滹沱群内的金矿化明显受岩性和地层控制 ,即金矿化不超过下部层位的三个组并主要赋存于四集庄组地层中 ,陆源粗碎屑岩组合是主要的金释放岩石。滹沱群下部具有明显的变质砾岩型金矿化潜力 ,在合适的条件下 (围岩、构造、变质变形、岩浆作用等 )会产生与变质砾岩型金矿化有密切成因联系的沉积变质热液叠加或次火山热液叠加型金矿化     

福建浦城县耕地土壤元素地球化学评价

福建省浦城县是水稻和薏米的重要产区,土壤环境质量和有益营养元素的含量直接影响农作物的产量和品质.基于福建省浦城县1:5万比例尺土壤地球化学调查成果,依据相关标准和规范对研究区土壤植物生长必需营养元素、重金属环境质量和植物生长有益元素Se进行了评价,为研究区优质土地开发、特色农产品种植、高标准农田建设等提供了科学依据.评价结果表明:植物生长必需大量元素有机质、N及碱解氮总体处于丰富—适中状态,P总体处于适中—缺乏状态,速效磷处于缺乏—很缺乏状态,K及速效钾含量丰富;植物生长必需中量元素S的分布情况主要以丰富—适中为主;植物生长必需微量元素Fe、B、Mn处于很缺乏状态,Mo的分布主要以很丰富—丰富为主,Zn和Cl的分布主要以很丰富—丰富为主;植物生长有益元素Se总体处于适量状态,富硒土壤面积为6.41 km2.整体而言,浦城县土壤重金属元素达到了一等土壤环境质量标准,具备发展绿色农产品的土壤环境生态条件.     

南秦岭夏家店金矿床赋矿黑色岩系元素地球化学及其成矿意义

夏家店金矿床位于扬子板块早古生代被动大陆北缘的柞水—山阳盆地内,其赋矿黑色岩系的岩性主要为浅红色硅质岩、蓝灰色蚀变硅泥质岩、灰黑色薄层碳硅质板岩、土黄色泥质板岩和黑色碳硅泥质岩。黑色岩系主量元素、微量元素以及稀土元素分析结果表明：其主要成分为SiO2,并在硅质岩中含量最高,其中大离子亲石元素及成矿元素明显富集,如Sr、Ba、U、Cu、Zn、V、Au和Ag等元素含量均较高,是地壳丰度的几倍到几十倍;硅质岩样品总体呈弱负Ce异常、弱负异常或正Eu异常,泥质岩类显示Ce、Eu负异常,而少数碳硅质岩样品则表现出Eu的正异常,它们的北美页岩标准化稀土配分模式曲线均为向左缓倾。结合黑色岩系的岩石学特征和产出的大地构造环境以及主量、微量和稀土元素特征参数比值和判别图解,研究表明夏家店黑色岩系的成岩物质来源具有多样性,其下部的硅质岩主要为热水沉积的产物,随着海水及陆源物质的逐渐加入,在热水沉积逐渐向正常沉积所转化的过程中,形成碳硅质岩与泥质岩。夏家店金矿床赋矿黑色岩系形成于大陆边缘深水半深水滞留缺氧盆地环境,属扬子板块被动陆缘裂陷沉积区。夏家店金矿床赋矿黑色岩系超常富集Au、Ag、Ni、Cu、Zn、V和Ba等元素,黑色岩系可能是该矿床的重要矿源层。     

阿西金矿床流体成矿的元素地球化学界面及X荧光测量识别试验

阿西金矿床元素地球化学界面的形成,是由区域地球化学高背景场和成矿流体作用的结果,其识别标志有岩石组合标志,构造变异标志和蚀变分带标志,同时,对Ｘ荧光测量方法识别元素地球化学界面的标志进行了有效性试验研究,效果良好。     

冀北火山岩型铀矿地球化学评价指标研究

冀北地区是火山岩型铀矿的有利产出区域,本文以该区的水系沉积物区域化探数据与典型铀矿矿区岩石和土壤地球化学数据为研究基础,建立适用于火山岩型铀矿的地球化学勘查评价指标。含矿围岩富铀、钍、硅、钾。铀富集于粗粒级(-4～+20目)水系沉积物和细粒级(-100目)土壤。因此,粗粒级水系沉积物是区域测量的有效采样介质,细粒级土壤是矿区测量的有效采样介质。火山岩型铀矿直接的特征指示元素为U和Mo,其它伴生元素还有Th、La、Hg、Sb、Zr、B、F等。该指标的建立对冀北地区及北方火山岩型铀矿勘查评价具有实际意义。     

广东英德白沙佛冈花岗岩风化壳地下水中的稀土元素

广东省英德市白沙镇花岗岩风化壳地下水主要属于HCO3-Ca·Na型。水样的pH值在4.3～6.6之间。与世界其他花岗岩地区地下水相比,白沙地区花岗岩风化壳地下水的稀土元素(REE)总浓度偏高,在1.1～114μg/L之间,变化范围较大。地下水中的REE浓度与水的pH值呈弱的负相关关系,并且受母岩风化程度的影响。由于pH值、氧化还原状态及水中主要离子组成的差异,使得可溶态REE在水中的赋存状态存在差异。地下水与母岩、风化壳REE的PAAS标准化分布模式基本相似,呈LREE富集型,母岩中无Ce异常,而水样中有Ce负异常,表明Ce在水岩作用过程中发生了明显的分异。     

黔西北地区二叠纪玄武岩古风化壳 常量元素的地球化学特征

通过对峨眉山玄武岩古风化壳进行野外调查、取样和分析测试工作,认为:①贵州西部广泛出露峨眉山玄武岩,晚二叠世古气候温润潮湿,利于峨眉山玄武岩风化形成含Fe、Ti的黏土矿物和铝质黏土矿物的古风化壳,该风化壳受古地理环境和峨眉山玄武岩控制.②相对玄武岩而言,铝质黏土岩主量元素含量特征表现为富TiO2、Al2O3,轻度亏损SiO2,明显亏损TFe,其他主量元素大量流失;铁质黏土岩主量元素含量特征表现为富TFe、TiO2,轻度富Al2O3,但相对于铝质黏土岩,TiO2的富集程度偏低,SiO2亏损明显,其他元素亦大量流失.③由于晚二叠世频繁的海侵作用,水位较高的区域,风化壳下部处于较还原的条件下,Fe被还原成易溶的二价状态或在有机质的作用下迁出风化壳,而Ti由于存在形式较为稳定,继续保存在黏土矿物中,与Fe发生分异;局部水位较浅的氧化环境及重力分异作用下,黏土矿物与铁矿物由于比重差异而分选开来,形成Fe与Al、Ti的分异,并伴随铁矿、钛矿和铝土矿的富集.该富集规律的发现对寻找该区铁、钛和铝土矿有一定的理论指导意义.     

化学蚀变指数(CIA)反映湿润亚热带风化壳型土壤风化强度的适用性探讨

风化壳型土壤剖面是记录"地球关键带"长期信息的重要载体。然而,目前对大范围的风化壳-土壤原位风化过程研究较少,化学风化指标能否指示其风化强度存在争议。本研究以广东省湿润亚热带气候主导区的6个花岗岩风化壳型土壤剖面为研究对象,结合土壤的常量元素地球化学和粒度数据来描述剖面的化学风化和物理变化,探讨CIA反映湿润亚热带风化壳型土壤风化强度的适用性。结果显示：在温带地区迁移作用微弱的惰性元素Fe、Al、Ti在亚热带风化剖面上层含量相对中下层较低;随着地区降水量的增加,CIA从剖面顶部到底部数值呈增加趋势,这与风化壳剖面自上而下风化强度减弱的理想风化趋势相悖;并且发现CIA指标与气候参数,尤其是降水之间存在良好的反相关关系（R2=0.77,P < 0.01,y=-0.0065x+104.01）。通过对该异常现象的探讨,得到以下认识：在湿润亚热带地区,风化壳表层土壤具有复杂的物理、化学变化,尤其是高降水量引起的物理侵蚀使得化学活动性弱的Fe、Al、Ti氧化物、以及粘粒被地表径流带走或者下渗到更深层土壤中,使得表层土壤的CIA值偏低,不能真实反映其化学风化强度。因此,在应用CIA指标反映湿润亚热带高降水地区风化壳土壤剖面的风化强度时应当谨慎。     

Petrogenetic significance of solid carbonate inclusions in apatite of the Sukulu carbonatite, Uganda

Many solid inclusions occur in apatite of the Sukulu carbonatite, Uganda, of which the most abundant are carbonate, which can be classified into clear (Mg-calcite) and pitted (calcite) inclusions based on their morphology, texture and chemical composition. Although such solid inclusions are ubiquitous in carbonatite apatite and have been described by many workers, this study provides new insight into their genesis and petrogenetic significance.

The pitted inclusions commonly have elongate or spherical shapes and are spatially related to microfractures in the apatite host. They probably developed from early primary aqueous or Mg-calcite solid inclusions by infiltration of post-magmatic fluids through the microfractures. The clear inclusions generally have spheroidal shapes and are thought to represent an early magmatic phase and to be typically magmatic in origin.

Electron microprobe analysis indicates that the clear inclusions contain > 1.6 wt.% MgO and the pitted ones <0.5 wt.% MgO. The FeO content also differs, the clear inclusions containing about twice as much FeO as the pitted ones. Heating experiments suggest that some of the clear inclusions must be representative of crystals precipitated at high temperature ( > 1100°C) prior to apatite formation. In contrast, other clear inclusions became dark or brownish and remarkably homogeneous on heating at relatively moderate temperatures (740–912°C) indicating that they may represent true melt inclusions trapped as melts during apatite growth.

The present findings clearly illustrate the importance of both magmatic and post-magmatic processes in the genesis of the carbonate of the Sukulu carbonatite complex. They also suggest that extensive post-magmatic processes are likely to have been responsible for development of the low Mg-calcite and associated dolomite which dominate the sovites of this complex.     

皖南姚村岩体花岗岩风化壳稀土元素赋存特征

皖南地区花岗岩风化壳中稀土元素普遍富集,局部已成为矿床,其中,郎溪县姚村岩体风化壳富集程度较高。LA- ICP- MS锆石U- Pb定年表明,姚村花岗岩体的形成年龄为127. 9±1. 4 Ma,属于皖南地区燕山期晚期岩浆作用的产物。风化壳可细分为残坡积层（A）、强半风化层（C1）、过渡层（C2）、弱半风化层（C3）和基岩（D） 5层。稀土总量在纵向剖面上呈“波浪式”分布,各层稀土分布型式表现出对原岩的继承性。风化壳稀土配分型式与基岩一致, 富集LREE,轻重稀土分馏明显\[(La/Yb)N=15. 6\],但总含量明显更高。基岩∑REE为338×10-6,半风化层∑REE最高达642×10-6,富集约两倍。风化壳物质由风化残余主矿物（石英、钾长石、斜长石、黑云母）、黏土矿物（高岭石、埃洛石、伊利石、三水铝石等）和副矿物（锆石、磷灰石、榍石等）等组成。黏土矿物以伊利石含量最高,指示风化壳发育不成熟。REE与埃洛石含量明显正相关,与其他黏土矿物关系不明显。（含）稀土矿物（尤其是榍石）对风化壳中稀土元素的贡献量超过 50%,其次为斜长石,是风化壳中REE的重要来源。     

热带地区碳酸盐岩上覆红色风化壳的成因机理及元素演化

开展热带岩溶地区红色风化壳元素地球化学演化规律研究,有助于丰富碳酸盐岩风化成土理论的认识。在越南北部选取典型的碳酸盐岩风化剖面,分析热带气候条件下碳酸盐岩上覆红色风化壳中主量元素的物质来源和演化特征。结果表明:无论Ti/Zr的元素比值分析,Hf-Zr、Nb-Ta及Sm-Nd的元素对协变分析,还是上地壳元素平均值(UCC)标准化分析,两个剖面的上覆风化壳均显示原地残积的特征,即两个剖面是碳酸盐岩的原位风化产物。碳酸盐岩风化成土过程中,CaO、MgO淋失明显,Al_2O_3和Fe_2O_3发生富集,显示两个剖面均经历较强的风化过程,但是白云岩和灰岩剖面有一定的分异特征。越南北部白云岩风化剖面从基岩到上部土层显示出稳定的Ti-Fe元素共富集特征,而灰岩剖面中Fe的增长速率明显超过Ti。白云岩上覆风化壳经历了强烈的风化作用,其脱硅作用弱于灰岩风化剖面,而富集铝的作用强于灰岩。迁移系数的演化规律说明两个剖面中长石成分(钾长石、钠长石等)或次生矿物(伊利石等)在风化成土过程中逐渐分解,同时Al、Fe、Si等稳定元素的在风化剖面中不断富集。     

大别造山带石关地区变质岩风化壳中REY富集和分异研究

最新的找矿勘查在大别造山带变质岩风化壳中发现稀土元素（REY、REEs+Y）的富集,为揭示高纬度地区变质岩风化壳中REY风化富集规律提供了契机。本文以大别山地区石关变质岩风化壳剖面作为研究对象,通过岩相学、地球化学、XRD、V-SWIR、顺序提取实验等分析,探讨原生矿物-次生矿物转变、REY来源、迁移富集规律及分异机制。研究认为：石关风化壳的基岩为石英二长片麻岩,稀土元素总量（∑REY）范围为280×10-6~310×10-6,呈LREE相对富集的右倾式稀土配分型式,角闪石（∑REY=722×10-6~795×10-6）和榍石（∑REY=12635×10-6~13351×10-6）是基岩中主要的REY载体,也是风化壳内REY的主要来源,风化壳整体的稀土元素配分继承于基岩。风化壳剖面由下至上REY含量逐渐增高（∑REY=469×10-6~535×10-6）,对应的矿物组成上长石类矿物减少、石英和次生矿物（黏土矿物、铁锰氧化物等）增多,其中黏土矿物中伊利石含量逐渐减少,绿泥石、高岭石含量逐渐增多。顺序提取实验表明残余态是风化壳中REY的主要赋存状态（占比69％~88％）,越靠近风化壳上部,可被提取出的、活化的REY占比越高,活化的REY以离子交换、铁锰氧化物结合和有机质结合等方式被固定在风化壳中。(La/Yb)N指示离子吸附态、有机质结合态和铁锰氧化物态均显示HREY相对富集的稀土分异趋势。     

Diagenetic of the Mesozoic complex weathering crust reservoir rock in Fulin subsag,Jiyang Depression

The formation of weathering crust reservoirs and the analysis of their differences have become the current research focus of reservoir geology. The Mesozoic oil and gas exploration in the Fulin subsag of Zhanhua sag in the Jiyang Depression of Bohai Bay Basin has encountered its bottleneck. Only the weathering crust at top of the Cretaceous is currently penetrated by exploration wells and the weathering crust reservoir is characterized by complex lithology and high heterogeneity. In order to enhance exploration in the Mesozoic buried hill reservoir in the study area and even the Jiyang Depression,it's of great importance to figure out diagenetic evolution,reservoir space types and their combination relationships. The complex lithology of weathering crust reservoir rock of the Cretaceous Xiwa Formation in the Fulin subsag was studied by core and thin section observation combining with well logging data. The results show that the key lithologies of weathering crust include andesite and tuff,followed by dyke,cryptoexplosive breccia and glutenite. During the complex burial process,different tectonic units underwent the evolution of 'sag-uplift-uplift' or 'sag-uplift-sag',resulting in significant differences for diagenetic sequence and pore evolution of different reservoir rocks. The primary pore types and their genesis of igneous and clastic rocks are obviously different,but the present reservoir space is dominated by secondary pores,especially dissolution pores. The dissolved material includes porphyry,matrix and volcanic debris. The dominant fluid for dissolution is variable. In addition to the atmospheric fresh water rich in CO₂ during the uplifting and exposure,the organic acid discharged during the maturation of organic matter has a positive effect on improving reservoir quality. The formation of favorable weathering crust reservoir rock is controlled by lithology,burial evolution and diagenetic fluid. On the whole,the reservoir quality order of the Cretaceous Xiwa Formation in the Fulin subsag is as follow: Volcaniclastic rock,vesicular andesite,tuff,subvolcanic rock. Different weathering crust reservoir rocks in the study area underwent different diagenetic modification during the complex burial process.     

济阳坳陷富林洼陷中生界复杂岩性风化壳储集层成岩作用*

风化壳储集层成因及其差异性特征分析是当今储层地质学研究热点。渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷富林洼陷中生界油气勘探遇到瓶颈,目前探井仅钻揭白垩系顶部风化壳,且风化壳储集层岩性复杂、非均质性极强,明确风化壳储集层成岩改造、储集空间类型和组合关系,对本区乃至济阳坳陷中生界潜山油气勘探至关重要。通过岩心和薄片观察,结合录井、测井等资料,对富林洼陷白垩系西洼组复杂岩性风化壳储集层开展研究。结果表明: 风化壳岩性主要为安山岩和凝灰岩,其次为脉岩、隐爆角砾岩和砂砾岩。由于不同构造单元在复杂埋藏过程中经历了“洼—隆—隆”或“洼—隆—洼”的演化过程,不同岩性储集层的成岩序列和孔隙演化差异明显。火成岩和碎屑岩原生孔隙类型和成因明显不同,但现今储集空间均以次生孔隙特别是溶蚀孔为主,被溶蚀物质包括斑晶、基质以及火山岩屑等。溶蚀作用的主导流体多变,继抬升暴露过程中富含CO₂的大气淡水之后,有机质成熟时排出的有机酸对储集层改善有积极作用。有利风化壳储集层的形成受到岩性、埋藏演化过程和成岩流体的共同控制。整体上,富林洼陷白垩系西洼组储集层质量由好到次的顺序为: 凝灰质砂砾岩,火山角砾岩,含残余气孔安山岩,凝灰岩,次火山岩;不同岩性风化壳储集层在复杂埋藏过程中,经历了不同的成岩改造。