河北武安坦岭多斑斜长斑岩中基质矿物特征及其研究意义

河北武安坦岭斜长斑岩具有多斑斑状结构,基质为显微晶质结构。岩相学观察表明,斜长石斑晶有一个宽广的核部和一个宽度可变的条纹长石反应边,个别核部包含有角闪石、黑云母等矿物。基质矿物主要由蓝透闪石、条纹长石(An0Ab8.4Or91.5～An0.1Ab57.3Or42.6)、石英、钾长石(An0.3Ab5.9Or93.7～An0.3Ab4.7Or95.2)、钠长石(An0.2Ab98.3Or1.5～An0.1Ab99.2Or0.7)、磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、磷灰石、榍石和锆石等11种矿物组成。角闪石温压计计算结果得出,基质角闪石核部的结晶压力高于边部,核部为34.05 MPa,对应的结晶温度为660.35℃,结晶深度为1.29km;边部的结晶压力为24.32MPa,结晶温度为598.32℃,结晶深度为0.92km;而斜长石斑晶中的角闪石形成时压力为159.51～178.19MPa,温度为817.68～819.79℃,对应的形成深度为6.03～6.73km。基质角闪石在Al2O3-TiO2图上落在壳源区,而斑晶中的角闪石和黑云母都落在壳幔混合区。斜长石、条纹长石、磁铁矿和磷灰石的微量和稀土元素测试数据显示,其都具有相对富集LILE、亏损HFSE的特点,暗示了基质矿物的形成有流体参与。ICT三维扫描结果显示,斜长斑岩基质中的孔隙体积含量约为3.428%,铁质体积含量为4.371%,且铁氧化物和孔隙具弱连通性。通过讨论分析,笔者得出:(1)坦岭斜长斑岩中斜长石斑晶具有明显的交代结构,且晶体本身没有明显熔蚀现象,这些特征表明大量的斜长石斑晶快速上升,即"冻结岩浆房"的活化机制与流体密切相关;(2)斜长斑岩中基质矿物有十一种,且矿物类型复杂,不符合平衡系统矿物相律,应属于流体晶矿物组合;(3)坦岭斜长斑岩的基质"岩浆"可能是一种富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流;(4)多斑斜长斑岩的形成经历了(1)深度6～7km的深部岩浆房形成斜长石堆晶→(2)富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流加入深部岩浆房,冻结岩浆房活化→(3)由于流体超压,含大量斜长石斑晶的熔体-流体在地壳浅部(0.9～1.2km)呈小岩株状或岩脉状就位。多斑斜长斑岩为深部找矿提供了有力的线索。     

华北克拉通减薄过程中岩浆深部过程及浅部响应:以河北武安坦岭杂岩体为例

白垩纪时期华北克拉通东部岩石圈发生了强烈的减薄作用,其减薄过程中岩石圈、岩浆的深部过程及浅部响应仍存在较大争议。本文以华北克拉通中部的河北武安坦岭杂岩体为研究对象,进行了详细的野外地质调查、岩相学观察、矿物电子探针分析、岩石地球化学分析以及锆石年代学研究。锆石SHRIMP U-Pb测年结果显示,细粒二长岩的年龄为134Ma,具似斑状及斑状结构的岩石的平均年龄为127Ma。岩相学观察及BSE图像显示,坦岭各岩体的斜长石均具有复杂的结构。文中对杂岩体各侵入岩中的斜长石进行了综合分析,表明其具有不同的生长环境和生长过程。通过对坦岭杂岩中各侵入岩中角闪石的温度、压力计算,获得的计算结果可大致归为三个阶段,温度为927～940℃、819～852℃、696℃,压力为347～390MPa、179～223MPa和30MPa,对应的形成深度为13～15km、7～8km和1km。根据斜长石晶体群成分剖面的分析及角闪石温压计的计算结果,本文提出了一个多重岩浆房模型:来自深部幔源的流体形成流体超压将至少二个岩浆房进行活化,并夹带不同岩浆房中的晶体和残余岩浆进行混合形成熔体-流体流迅速上侵冷却就位于地表,伴随着多次脉动及地壳快速抬升完成了坦岭杂岩体的组装过程。在此过程中,研究区地壳在7Myr内抬升了约5km,表明了拆沉作用的发生,是华北克拉通岩石圈减薄的浅部响应。     

华南长城岭晚白垩世斜斑玄武岩的岩浆作用过程与岩石成因制约

斜斑玄武岩能较好地记录岩浆作用过程、动力学机制和构造环境。本文对华南南岭中段晚白垩世长城岭斜斑玄武岩的斜长石环带结构进行了详细研究,以制约其岩浆作用过程和岩石成因机制。长城岭斜斑玄武岩富集大离子亲石元素,亏损Nb-Ta,具强烈Pb正异常和轻微Ti正异常;其全岩~(87)Sr/~(86)Sr较高且较均匀(0.7088~0.7089),较低(-0.95~-0.94),而斜长石斑晶原位~(87)Sr/~(86)Sr变化相对较大(0.706~0.710)。斜长石斑晶普遍显示反环带结构,从核部到边部的An组分以及MgO、FeO、TiO_2含量明显升高而K_2O含量降低;另外,反环带结构斜长石斑晶的核部An含量不均匀,但边部成分一致,指示岩浆补给作用。总体上,斜长石斑晶的边部相对较窄,指示补给岩浆在岩浆房中的驻留时间较短,补给岩浆的加入造成了玄武岩浆的快速喷发。斜长石斑晶的~(87)Sr/~(86)Sr比值与Sr含量呈负相关关系,表明岩浆房演化过程中存在地壳物质的同化混染作用。~(39)Ar-~(40)Ar定年结果显示,由基质斜长石获得的坪年龄(83.45±0.44Ma)略老于由斜长石斑晶获得的坪年龄(79.02±0.43Ma),为驻留时间较短的补给岩浆受地壳混染作用影响而具有偏低的初始~(39)Ar/~(40)Ar的结果。长城岭斜斑玄武岩在2Nb-Zr/4-Y图解中落在板内拉斑玄武岩区域内,并具有与板内拉斑玄武岩相似的斜长石An(60~70),应形成于板内拉张环境。华南地区晚白垩世基性岩浆活动,包括沿海地区的永泰玄武岩(~85Ma)和内陆地区的长城岭斜斑玄武岩(~79Ma)、衡阳玄武岩(~70Ma)及禾埠玄武岩(~63Ma)等,显示逐渐从岛弧玄武岩转变为板内碱性玄武岩的趋势,其Sr-Nd同位素也显示逐渐亏损的特征;它们的时空分布特征表明,华南内陆在晚白垩世期间经历了持续的拉张作用,可能与古太平洋板块后撤有关。     

河北武安矿山村铁矿成矿流体特征及其地质意义

矿山村铁矿是邯邢地区的一个中型矽卡岩型铁矿。通过对该铁矿矿物的流体包裹体均一温度、盐度和流体包裹托气液相成分等诸多方面的初步研究表明,其成矿流体属中高温(110℃～530℃)、中高盐度(18.0%～21.0%)、K+-Na+-Ca2+-Mg2+-Cl--SO42--F-体系;气相成分以H2O为主,次为CO2、CH4、H2,成矿流体可能主要来源于岩浆热液,部分来自大气降水。因此认为矿山村铁矿在成矿过程中由于与之关系密切的岩体多期次侵位活动,带入新的热源,由于部分大气降水的加入,导致铁质沉淀成矿。     

河北武安地区斑状角闪二长岩中角闪石矿物学特征及其对矽卡岩铁矿成因的指示

成矿作用需要巨量含矿流体,而矽卡岩铁矿的含矿流体到底是从致矿侵入体中析出还是来自于深部岩浆仍有很大争议。为了研究邯邢地区矽卡岩矿床中成矿岩体演化过程中含矿流体的性质及其对成矿作用的贡献,本文利用电子探针(EMPA)和激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)的原位分析,对河北武安地区斑状角闪二长岩中角闪石的主微量元素进行研究。岩相学特征显示角闪石可以根据颜色分为两类：褐色角闪石和绿色角闪石。斑晶主要为褐色角闪石并具有反应边结构,由内而外依次为黑云母带、透辉石和斜长石带、绿色角闪石和磁铁矿带;基质主要为绿色角闪石,少数核部为褐色角闪石。褐色角闪石的成分主要为镁绿钙闪石和韭闪石,绿色角闪石主要成分是镁角闪石、浅闪石和阳起石。化学成分上褐色角闪石低Si,高Ti、Al;绿色角闪石高Si,低Al、Ti。利用角闪石温压计计算褐色斑晶角闪石形成于相对高压(400~560MPa)和高温(950~980℃)的深部岩浆房条件;褐色基质角闪石形成压力比斑晶角闪石降低(200~300MPa)而温度变化不大(870~940℃)的浅部岩浆房;绿色角闪石都形成于相对低压(< 100MPa)、低温(700~880℃)的岩浆定位深度条件下。岩浆具有较高的氧逸度,并且从褐色角闪石到绿色角闪石,岩浆的氧逸度升高,高氧逸度条件有利于金属元素进入流体相,阻止其以硫化物的形式在早期沉淀。同时岩浆高含水量促使在低压条件下出溶成矿流体和挥发分,有利于成矿元素的富集和迁移。相对于褐色角闪石,绿色角闪石具有更强的Nb、Sr、Pb、Ti的负异常和极高Nb/Ta值,这代表绿色角闪石是在流体的交代作用下形成的;结合斑晶角闪石反应边产物及其含铁量分析计算,我们得出外来富铁碱性流体的加入是必须的。"邯邢式"铁矿的成因模式不是传统的接触热液交代成因模型,矽卡岩铁矿的铁质来源应该是深部含矿流体。角闪石斑晶在15~20km深部岩浆房结晶,岩浆侵位到7~10km浅部岩浆房时褐色基质角闪石结晶,此时岩浆房接近固结-半固结状态。随后外来碱性富铁流体注入发生岩浆房的活化,岩浆快速侵位并在1~3km处定位,此时压力迅速降低使成矿流体出溶,绿色角闪石也随之形成。外来碱性富铁流体的注入使岩浆快速侵位,高含水量和高氧逸度条件下成矿流体大量出溶,这些因素共同促进矽卡岩铁矿的形成。     

河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义

发育于太行山造山带南段的西石门铁矿矿体和岩体、碳酸盐岩地层之间有非常明显的接触界线,且具有明显的侵入关系.矿石矿物主要以自形磁铁矿为主,矿石发育气孔构造,显示了充填-贯入的特征.全岩地球化学分析结果表明,闪长岩与钠长岩的FeO、MgO与TiO₂呈明显的线性正相关,Na₂O与SiO₂呈微弱线性正相关,而Na₂O与CaO呈线性负相关.闪长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=-0.048‰~0.223‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.070‰±0.197(2SD,n=6);钠长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=0.033‰~0.101‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.063‰±0.070(2SD,n=4);磁铁矿矿石Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=0.008‰~0.115‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.065‰±0.089(2SD,n=12);两个矽卡岩Fe同位素分别为-0.085‰和0.025‰;大理岩样品的δ⁵⁶Fe为-0.320‰.磁铁矿矿石Fe同位素组成和平均火成岩接近,且较为均一,铁的来源很可能来自于高温"矿浆".本文提出西石门铁矿床为岩浆通道-"矿浆"贯入式成矿.矿体下部相比上部更偏富集Fe的重同位素,判断"矿浆"运移方向是从下部往上部运移.     

河北唐山市区岩溶塌陷发育特征及成因机理探析

唐山是我国北方岩溶塌陷地质灾害多发地,1976年唐山大地震以来,岩溶塌陷已发生多起。在分析岩溶发育现状的基础上,描述了该区的岩溶发育特征,进而研究了岩溶塌陷的成因机理。研究认为,采矿活动和过量开采岩溶地下水是造成岩溶塌陷的直接诱因,它直接改变了地下水动力条件,局部形成了水位漏斗;地面建筑物的重力荷载、煤矿透水灾害和地震等将直接导致岩溶塌陷地质灾害的发生。据此提出了较为具体的防治措施。     

中基性侵入岩中-大比例尺专题地质填图实践——以河北武安铁矿集区填图试点为例

侵入岩类的填图方法伴随侵入岩成因分类、填图实践及研究技术手段发展而不断更新和完善。近20年来,由于新技术及新方法的应用,侵入岩的研究取得了长足的进步。研究表明,一个岩浆系统可能具有多个岩浆源区,单一岩浆房和全岩浆同时结晶模式在自然界几乎不能存在。因此,基于同源岩浆演化理论的"单元-超单元"填图方法似乎应该得到修正和完善。以河北武安铁矿集区填图试点为依托,总结出一套针对中性-基性侵入岩的填图方法——"岩浆系统-子系统"填图方法。运用该填图方法,在武安地区识别出6个岩浆成矿系统,在详细研究的基础上,对每个系统进行了若干子系统的进一步划分。在此基础上,厘清了每个系统的侵入岩组装过程及成岩成矿过程。     

冀东高板河锌、硫铁矿矿床中的微生物蔗与矿床成因

冀东高板河锌、硫铁矿矿床容矿岩石具有热水沉积岩的地球化学特点，而沿特定层位、一定的岩性分布的层状矿体，也证明该矿床具有热水沉积成因。作者在近年的工作中，于高板河矿床的硫铁矿层，发现呈席状产出的黄矿细球菌。丰富多彩的生物结构从一个侧面证实了该矿床中存在生物成矿作用。因此，高板河锌、硫铁矿床是海底热水沉积和微生物成矿双重作用的结果。     

冻结滞水效应及其促滑机理 ——以甘肃黑方台地区为例

冻融期地质灾害的不断发生,愈来愈引起社会关注并被更多的学者所重视,甘肃黑方台地区冬春交接时期滑坡频发,是研究季节性冻融作用的首选之地.为了探索是否存在冻结滞水效应,揭示冻融作用诱发滑坡灾害机理,建立了气温、地温和地下水位动态等协同观测网.监测数据显示:黑方台地区存在季节性冻融现象,可划分为冻结期(秋冬)、完全冻结期(冬)、冻融期(春夏)、融化期(夏秋)的年季循环过程,也存在昼夜气温变化引起的循环冻融过程;斜坡中段冻结引起的地下水位上升了1.0m,证实了冻结滞水效应的存在.地下水模拟结果表明,冻结滞水引起斜坡坡脚水位壅高幅度超过3m,水平影响距离达到30m以上.冻结前坡体稳定系数为1.19;冻结后仅考虑冻结滞水效应引起的地下水位上升,稳定系数减小到1.09;反复冻融后,考虑黄土强度降低因素,坡体稳定系数降至0.97,说明冻结滞水效应和循环冻融的双重作用是滑坡在春季频发的根本原因.     

河北平原土壤有机碳储量及固碳机制研究

利用2005年多目标区域土壤地球化学调查及20世纪70年代末全省第二次土壤普查土壤有机碳数据,对河北平原土壤有机碳密度及碳储量的时空变化规律、固碳机制及固碳潜力等问题进行了研究。结果表明,全省第二次土壤普查时土壤有机碳储量124．86Mt,2005年为176．08Mt,26年中增加了41．02％,表现出“碳汇”效应。据...