硼的地球化学性质及其在俯冲带的循环与成矿初探

硼是广泛应用于化工、农业、材料科学及核工业领域的重要元素。硼与氢的核聚变反应是未来具备运用潜力的清洁能源。硼作为典型的亲石元素,是高度不相容元素。硼元素容易富集于蚀变洋壳及蛇纹石化地幔橄榄岩中。而在板块俯冲过程中,由于硼具有强的流体活动性,会优先赋存于流体中。因此,当蛇纹石化的大洋岩石圈及覆于其上的沉积物在俯冲过程中发生脱水,这使得弧前地幔楔发生大规模的蛇纹石化。此时大量硼元素很可能随俯冲流体释放并封存于弧前地幔楔中。目前已发现的超大型硼矿床主要位于聚合型板块边缘,尤其土耳其拥有世界上最大的硼酸盐储量。我们推测这些矿床的形成基础条件之一可能与弧前高度蛇纹石化的地幔楔有关。尤其是在洋 陆俯冲环境,弧前蛇纹岩或蛇绿混杂岩首先通过俯冲侵蚀再循环到火山弧岩浆中,使得岩浆更富集硼。随后弧火山喷发大量富硼的火山岩、岩浆热液及水气。在岩浆冷却过程中,硼元素析出、沉淀于火山表面,并伴随风化、侵蚀过程汇聚至碰撞造山带的封闭湖盆之中。此外,干冷的气候条件下也进一步促进了硼的成矿。我国具有形成大型、超大型硼矿的地质条件,应加大研究及探勘力度,并适当购买硼作为战略储备。     

秦岭勉略带中鞍子山蛇绿杂岩的地球化学：——古洋壳碎片的证据及意义

鞍子山蛇绿杂岩位于秦岭勉略带东段,它由蛇纹石化变质橄榄岩和ＭＯＲＢ型变质镁铁质岩组成。蛇纹石化变质橄榄岩主要是方辉橄榄岩和少量二辉橄榄岩,表了古洋幔的上部岩石;变质镁铁质岩为斜长角闪岩,其原岩是基性火成岩类,它多以亏损ＬＲＥＥ元素和具有很高的＾１４３Ｎｄ／＾１４４Ｎｄ值为特征,类似于现代洋壳中的洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）,代表了古洋壳的残余部分。这表明鞍子山晕绿杂岩是勉略混杂岩带中又一个典型的蛇绿岩     

大洋橄榄岩的蛇纹岩石化研究进展评述

橄榄岩的蛇纹石化是大洋中不可忽略的重要地质过程,近年来引起广泛关注。大洋橄榄岩的蛇纹石化主要发生在洋中脊和汇聚板块边缘等环境中,大洋蛇纹岩典型的矿物组合包括:蛇纹石±磁铁矿±滑石±水镁石±角闪石。其中蛇纹石根据其矿物的晶体结构特征可分为利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石3种类型;偏光显微镜下可将蛇纹石结构划分为3类:假晶结构、非假晶结构和过渡结构。橄榄岩的蛇纹石化不仅会改变岩石的物理性质,如导致岩石密度的减小和地震波速的降低、影响橄榄岩的磁性等,而且也会对橄榄岩的流变性产生重要影响。大洋超基性岩系热液系统的发现,进一步激发了研究者们对大洋橄榄岩蛇纹石化研究的兴趣。与橄榄岩蛇纹石化相关的喷口流体含有较高的H2和CH4含量,此外,蛇纹石化是一个放热反应,可以驱动热液循环,导致Lost City等中低温型热液系统的出现。     

关于造山带幔源橄榄岩变质演化的一个普遍规律?

来自柴达木盆地北缘、西藏雅鲁藏布江和苏鲁等三个造山带的橄榄岩样品中均存在蛇纹岩矿物被包裹于橄榄岩矿物的现象.包裹体矿物包括利蛇纹石、纤维蛇纹石、叶蛇纹石、磁铁矿、水镁石、斜方和单斜角闪石、绿泥石、滑石、Fe-Ni硫化物、含水钙铬榴石、钙铝榴石、脆云母等,它们指示橄榄岩先从地幔就位于地壳发生蛇纹岩化再经历高压变质作用的过程,记录着岩石圈从裂解到碰撞的演化历史.结合近来国际上出现的类似报道,本文提出这是造山带变质橄榄岩的一个普遍规律.因此,造山带变质橄榄岩的化学组成不同程度地受到地壳物质的混染,不能准确反映原始上地幔的组成.     

蛇纹石化方辉橄榄岩弹性波速实验研究及其在地幔楔中的应用

地幔楔是俯冲带系统的重要组成单元,在地球内部物质循环、壳幔相互作用过程中起着承上启下的关键作用。俯冲板片脱水可以引起上覆地幔楔中橄榄岩类的蛇纹石化,而蛇纹石的波速显著低于地幔橄榄岩,所以不同蛇纹石化程度的地幔楔表现出不同的低速特征。本研究首先利用天然叶蛇纹石热压合成纯的蛇纹岩样品,利用橄榄石和斜方辉石热压合成方辉橄榄岩样品,然后在高压下分别测量合成的方辉橄榄岩和蛇纹岩样品的纵波速度(V_P)和横波速度(V_S),结合Voigt-Reuss-Hill岩石物理模型计算得到不同蛇纹石含量的方辉橄榄岩的波速,最后结合地震波资料,估算出不同俯冲带地幔楔的蛇纹石化程度。研究表明,在地幔楔蛇纹石化程度和含水量的估算中,必须考虑斜方辉石蛇纹石化的影响。相比前人研究,方辉橄榄岩的蛇纹石化可能更接近于实际情况。     

特约主题:超基性岩蛇纹石化与地球生命起源/演化

正编者按语:生命起源/演化是重大而又最具争议的科学问题。对蛇纹石化超基岩寄主生物圈的研究,有望获得地球上古老而独特的前生命/生命有机质成因和演化的重要信息。超基性岩蛇纹石化生成非生物成因烷烃与其他有机化合物,为化能自养微生物群落提供了所需要的能量和初始物质,是生命起源最重要的变质水化反应。本专辑收录了王先彬和张明峰课题组,研究蛇绿岩中蛇纹石化橄榄岩的部分成果。该组论文从研究区地质-构造背景,岩石-矿     

蛇纹石化橄榄岩的氧化-还原特征

蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型,主要矿物组合为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。富SiO_2流体的加入,促使岩石进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。穆斯堡尔谱测量揭示了铁元素化学种的分布特征,蛇纹石化程度与氧化-还原特征的相关性。蛇纹石化橄榄岩含铁总量和Fe~(3+)的分布与磁铁矿和蛇纹石密切相关,Fe~(3+)以分布于蛇纹石中占优势。这对正确估算蛇纹石化过程中H_2的生成量有十分重要的意义,对估算俯冲带Fe~(3+)输入和评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要参考价值。     

青海茫崖石棉矿区变质超基性岩的蚀变演化序列：岩石化学及矿物学证据

青海茫崖石棉矿区超基性岩体是由原岩以纯橄岩、辉橄岩和橄辉岩为主体组成的富镁质超基性岩体,经历自变质和后期多期热液的叠加变质蚀变作用,经蛇纹石化后形成蚀变完全的蛇纹岩岩体,其中部分蛇纹岩又进一步发生滑石化及碳酸盐化蚀变为滑石菱镁片岩、菱镁滑石片岩、滑石片岩和菱镁岩等。本文在野外地质调查基础上,在室内通过镜下岩矿综合鉴定、全岩化学成分分析以及电子探针成分分析等手段进行了岩石化学特征、矿物学特征及其蚀变演化过程研究。结果表明,该变质超基性岩体蛇纹岩主要特征组合矿物为蛇纹石(利蛇纹石、叶蛇纹石、纤蛇纹石)、磁铁矿、菱镁矿、滑石、水镁石、铬铁矿,变余矿物有斜方辉石、单斜辉石和铬铁矿,滑石菱镁片岩类主要组成矿物为菱镁矿、滑石、蛇纹石及磁铁矿,局部可见石英脉。该地区变质超基性岩体较完整地记录了橄榄岩水化、滑石化及碳酸盐化作用过程的各个阶段,超基性岩蚀变演化过程主要有两个作用阶段:(Ⅰ)橄榄石、辉石类矿物的蛇纹石化作用及蛇纹石绿泥石化作用;(Ⅱ)富Ca、CO2流体交代蛇纹石、滑石及水镁石的碳酸盐化作用。蛇纹石化等变质蚀变作用促进了Si、Mg及Fe元素化学活动性,使元素发生富集与迁移,对于次生矿物的形成与演化起到了一定的催化作用。多期不同组成流体热液的交代作用过程,清晰地展示了利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石的演化序列,以及滑石、水镁石、铬铁矿和磁铁矿的形成过程及标形特征。     

橄榄岩蛇纹石化过程中氢气和烷烃的形成

蛇纹石化过程中形成氢气、烷烃和有机酸,为海底热液区生命活动提供物质和能量来源,可能对地球和其他行星早期生命起源和演化有重要影响。目前关于蛇纹石化过程中氢气和烷烃形成的研究大多以橄榄石为初始物,且温度和压力较低(≤300℃,500bar)。本研究通过一系列的水热实验,研究300~500℃、1~3kbar时橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、橄榄岩、玄武岩以及玄武岩与橄榄岩混合物发生蛇纹石化反应后氢气和烷烃的生成。300℃、3kbar时,橄榄石蛇纹石化后产生的氢气远大于辉石蚀变后产生氢气的量。随着温度的增加,400~500℃、3kbar时,橄榄石蚀变程度极低,产生氢气的量低于斜方辉石。单斜辉石实验后没有发生蚀变,不产生氢气和烷烃。400~500℃、3kbar时,橄榄岩蛇纹石化后产生的氢气和烷烃远高于橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。玄武岩蛇纹石化后生成氢气和甲烷的量低于橄榄岩,但与玄武岩和橄榄岩混合物相当。这是因为玄武岩的单斜辉石蚀变后形成富铁的透辉石(~8.1%FeO),透辉石的Fe以Fe2+为主,这降低了Fe3+和氢气的量。以上表明,橄榄岩的蛇纹石化不同于橄榄石和斜方辉石。不仅是海底热液蚀变产生氢气和甲烷,洋壳俯冲过程中地幔楔橄榄岩蛇纹石化也会生成氢气和甲烷,但由于洋壳玄武岩的加入,氢气和甲烷的量会远小于橄榄岩蚀变时的量。     

胶东海阳所超镁铁岩中强亲铁元素的地球化学特征及其构造环境探讨

强亲铁元素与亲石元素具有不同的地球化学行为，因此能够从不同的角度为造山带中超镁铁岩的成因及演化提供重要信息。位于苏鲁造山带东北端的胶东海阳所超镁铁岩主要由橄榄岩和辉石岩组成，它们常以团块状赋存于花岗质片麻岩中。虽然前人对这些超镁铁岩已经开展大量岩石学研究，但关于其成因及构造属性仍存在较大争议。本文开展了海阳所超镁铁岩的全岩主微量元素、强亲铁元素及Re-Os同位素的分析工作，结果显示蛇纹石化橄榄岩具有较高的MgO和Fe₂O₃^T含量，较低的Al₂O₃、TiO₂和CaO含量，明显富集流体迁移元素（U、Pb），亏损高场强元素（Zr、Hf），强亲铁元素没有发生明显分异，但Ru显示正异常，表明海阳所蛇纹石化橄榄岩是经历了低-中等程度部分熔融及熔/流体交代作用影响的残余地幔橄榄岩。海阳所辉石岩的主量元素表现出明显的结晶分异特征，稀土元素较原始地幔富集，铂族元素（PGEs）含量较低且发生了明显的分异，表明辉石岩的地幔源区经历过高程度的部分熔融和硫化物的分离。海阳所蛇纹石化橄榄岩的Os同位素地球化学特征表现出大洋亲和性，与辉石岩不具有熔体-残留体的关系。由于该地区发育较深层次的韧性剪切带，蛇纹石化橄榄岩中的橄榄石与辉石表现出韧性变形的特征，同时有辉石岩侵入到橄榄岩的现象，表明该地区的蛇纹石化地幔橄榄岩与辉石岩既不同时，也不同源，因此，暗示了该套岩石组合可能形成于大洋核杂岩（OCC）与洋脊型蛇绿岩（MOR）堆晶岩交互发育环境。     

内蒙古温都尔庙蛇绿岩带岩石学及矿物学特征

为探讨内蒙古温都尔庙蛇绿岩的岩石学特征、矿物学特征及其成矿意义,通过镜下岩矿鉴定、XRD分析以及扫描电镜等方法对其进行了研究。结果显示,研究区原岩可分为4类:变质橄榄岩、镁铁质-超镁铁质堆晶杂岩单元、火山熔岩单元和上覆岩系的硅质岩;岩石遭受了强烈低温热液蚀变或自变质热液蚀变;橄榄石、辉石、角闪石、斜长石等为主要的造岩矿物,次生矿物为低温热液蚀变矿物;叶蛇纹石、利蛇纹石、纤蛇纹石3种蛇纹石在变质橄榄岩中普遍存在,是橄榄石和辉石的蚀变产物。     

柴北缘沙柳河地区洋壳超高压变质单元中异剥钙榴岩的发现及其地质意义

在柴北缘超高压变质带东端的沙柳河地区蛇绿岩剖面中,首次发现了与蛇纹石化方辉橄榄岩共生的异剥钙榴岩。该异剥钙榴岩主要由钙铝榴石、透辉石、绿泥石、碳酸盐及少量葡萄石和黝帘石组成。异剥钙榴岩通常被认为是洋底变质作用的标志性产物。因此,此异剥钙榴岩的确定,为柴北缘超高压变质带曾经存在过洋壳俯冲提供了又一证据。     

辽宁凤城翁泉沟硼铁矿床磁铁矿的成因研究

辽宁凤城翁泉沟硼铁矿床产于卉元古代辽吉裂谷带,赋存于下辽河群的含硼岩系里尔峪组中。其矿石矿物主要为硼镁铁矿、磁铁矿和硼镁石等：脉石矿物主要为蛇纹石、白云石、金云母等。翁泉沟硼铁矿床中的磁铁矿分为3种类型：变质形成的粗粒磁铁矿（I型）、热液蚀变而成的细粒磁铁矿（Ⅱ型）和网脉状磁铁矿（Ⅲ型）,其中,I型显示均质性,Ⅱ、Ⅲ型显示非均质性。均质性磁铁矿的镁、铝元素含量高于非均质性磁铁矿,硅含量低于非均质性磁铁矿,导致前者硬度高于后者。元素含量差异可能是磁铁矿发生非均质化的原因。研究结果表明,翁泉沟矿床的成矿过程包括了沉积变质和后期热液叠加作用。     

蛇纹石化橄榄岩的有机化合物与生物成因性探索

超基性岩蛇纹石化为化能自养微生物群落提供了所需要的能量和初始物质,是生命起源最重要的变质水化反应。研究显示,蛇纹石化橄榄岩中有两种来源的有机化合物,一是蛇纹石化期间,在还原和高浓度H_2条件下,通过费-托合成反应产生的非生物成因有机化合物;另一是海洋有机质热降解和/或包含微生物活动残留的有机化合物。但要确定后者与生命演化的相关性和同生性,尚缺乏必要和充分的证据。     

蛇纹石化气体的地球化学特征

<正>研究的样品橄榄岩发生了非常强烈的蛇纹石化作用,主要蚀变产物为蛇纹石,在后期也发生了碳酸盐化形成碳酸盐矿物。蛇纹石化橄榄岩的主要矿物组合为利蛇纹石和磁铁矿。采用岩石样品分段加热脱气装置,将粉末样品装入石英玻璃管,先加热150℃脱去风化和表面残余有机质的影响,再从200℃~400℃~600℃~800℃~1000℃分段加热,每个温度点恒温40min,分步冷阱脱水和气体高温裂解,并     

蛇纹石化过程中铁活动性的高温高压实验研究

蛇纹石化过程中铁的活动性影响铁氧化物的形成和体系的氧逸度。然而,关于橄榄岩蛇纹石化过程中各矿物(橄榄石、斜方辉石和单斜辉石)蚀变过程中铁的活动性仍没有详细的研究。本文报道了80~200℃、饱和蒸气压下,不同的初始流体、水岩比条件下,橄榄岩蛇纹石化过程中铁的活动性。结果表明,蛇纹石化流体的铁含量较低(0.0~0.7mmol/kg),没有形成铁氧化物或铁氢氧化物,铁主要富集在蛇纹石和未反应的初始矿物中(例如,橄榄石和辉石)。由橄榄石蚀变形成的蛇纹石和由斜方辉石蚀变生成的蛇纹石化学组成相差较大,前者富铁而贫铝,后者贫铁而富铝。但当初始流体为碱性的0.5mol/L Na Cl(aq)时,两种不同来源的蛇纹石组成相差不大。尤为重要的是,单斜辉石蚀变生成的蛇纹石铁含量较高,8.1%~10.2%Fe O,远高于单斜辉石的铁含量(2.6%Fe O)。以上表明,低温蛇纹石化过程中,铁不能够大规模、长距离的运移,但在微米尺度上是活动的。     

西班牙南部超镁铁岩中的脉状石墨矿化

在西班牙南部马拉加的塞拉尼亚德龙达和摩洛哥的班尼-博赛拉有一些超镁铁质岩体,其中有一种很独特的脉状石墨矿化。西班牙的超镁铁质岩体是世界上最大的,是出露最好的高温阿尔卑斯型二辉橄榄岩。脉状石墨矿床就位于在这种尖晶石-二辉橄榄岩中。岩体的边界和破碎带由于岩体侵位时的自变质作用,以及后来的风化作用,发生了广泛的蛇纹石化。岩体中有一些分凝的镁铁质层(石榴石辉石     

中国大陆科学钻探工程卫星孔 CCSDPP6 钻孔橄榄岩岩石学研究

中国大陆科学钻探工程卫星孔PP6钻孔位于苏鲁超高压变质带的山东荣成滕家集马草夼橄榄岩体中。该橄榄岩出露于元古代花岗闪长片麻岩中,面积为300m×130m。地表岩石风化强烈,钻孔内岩石新鲜,劈理发育。孔深196m,橄榄岩厚度约110m,下部为花岗闪长片麻岩。橄榄岩主体呈块状构造,边缘呈条带状构造,靠近片麻岩的橄榄岩蛇纹石化强烈。除了10cm厚的岩脉原岩为岩浆分异的产物外,岩石主元素、微量和稀土元素地球化学显示,原岩为极亏损的地幔方辉橄榄岩。岩石主要矿物组成为橄榄石(85%~95%) 斜方辉石(3%~5%) 角闪石(3%~5%) 尖晶石(约0.5%) 镍硫化物(<0.1%),个别部位含有石榴石、单斜辉石和白云石。根据矿物的结构和成分,大体分为三个期次的组合。早期残余地幔矿物组合,由镁橄榄石、富铝顽火辉石、铬尖晶石和透辉石组成,具残余斑状结构,常含有包体,为高温低压组合;超高压变质期矿物组合,由镁橄榄石、镁铝榴石(Pyr=62~66)、低铝顽火辉石、铬尖晶石组成,具细粒变晶结构,无包体,变质温压为840~940°C、3.0~4.1GPa;麻粒岩相─角闪岩相变质期矿物组合,包括韭闪石、镁铝尖晶石、铬尖晶石、白云石、透闪石、蛇纹石,变质温度和压力为650~780℃、<1.8GPa。马草夼橄榄岩作为地幔楔,在印支期发生了超高压变质作用,并在折返过程中叠加了麻粒岩相-角闪岩相的变质作用。     

白云岩成因初探

白云岩不仅常与油气藏共生，更与膏盐或金属矿床关系十分密切，而白云岩的形成至今仍具争议，焦点为白云石化作用过程中Mg^2 的来源问题。白云石化作用常与盆地的深部活动密切相关，一般受深部热液活动控制；在白云石化作用较发育的盆地，其深部普遍存在一个中地壳低速一高导层。据流体包裹体均一温度资料，发现白云岩形成的环境温度高于方解石，且通常远高于正常的地层温度。综合研究认为，盆地深部的中地壳低速一高导层是蛇纹石化橄榄岩，在蛇纹石化过程中释放大量的Mg^2 ，含Mg^2 热液上升到盆地碳酸盐岩中与CaCO3发生强烈的镁交代，形成白云岩；热液中因有卤素F、Cl、Br及碱金属K、Na、Li等而有盐类沉淀，热液中还含CO、CO2、H2等，它们在蛇纹石化的橄榄岩中可以发生费一托合成反应，合成烃类；蛇纹石化过程中释放的Ni、Cr、Co、V等铁族金属是良好的催化剂。     

刍云岩成因初探

白云岩不仅常与油气藏共生，更与膏盐或金属矿床关系十分密切，而白云岩的形成至今仍具争议，焦点为白云石化作用过程中Mg^2 的来源问题。白云石化作用常与盆地的深部活动密切相关，一般受深部热液活动控制I在白云石化作用较发育的盆地，其深部普遍存在一个中地壳低速-高导层。据流体包裹体均-温度资料，发现白云岩形成的环境温度高于方解石，且通常远高于正常的地层温度。综合研究认为，盆地深部的中地壳低速-高导层是蛇纹石化橄榄岩，在蛇纹石化过程中释放大量的Mg^2 ，含Mg^2 热液上升到盆地碳酸盐岩中与CaCO2发生强烈的镁交代，形成白云岩；热液中因有卤素F、Cl、Br及碱金属K、Na、Li等而有盐类沉淀，热液中还含CO、CO2、H2等，它们在蛇纹石化的橄榄岩中可以发生费一托合成反应，合成烃类；蛇纹石化过程中释放的Ni、Cr、Co、V等铁族金属是良好的催化剂。