巴尔哲碱性花岗岩中的熔体和熔体-流体包裹体: 岩浆-热液过渡的信息

熔体包裹体由被封存在矿物中的原始岩浆组成,有效的保存了有关其主矿物形成时周围岩浆介质的物理化学信息,是研究岩浆演化和成矿作用的原始样品。本文以内蒙古巴尔哲超大型稀有稀土金属矿床中伟晶岩壳和石英斑晶中的熔体包裹体和流体-熔体包裹体为研究对象,使用高温热台和激光拉曼进行分析。结果显示熔体包裹体的熔融温度在750~1027℃之间(平均为916℃),熔体-流体包裹体的均一温度在475~650℃之间(平均为562℃),而包裹体内的硅酸盐矿物和稀土矿物的存在表明巴尔哲岩体的岩浆-热液演化及其对稀有稀土矿化的制约。     

火山岩中熔体包裹体研究进展

火山岩斑晶矿物中保存完好的熔体包裹体含有原始熔浆的成分和挥发分含量,带有原始岩浆的信息,是恢复火山喷发前岩浆化学成分和了解岩浆作用过程及源区特征的最好工具。本文概述了熔体包裹体研究的发展历程和国内外研究进展及应用,总结了目前对熔体包裹体的分析测试仪器,还对熔体包裹体均一实验和熔体挥发分及脱气作用展开了充分讨论。随着现代测试仪器精度的不断提高和测试应用范围的扩大,熔体包裹体研究从传统的高温热台研究转向地球化学研究和应用领域,可以更好地解释岩浆过程中的地质现象、了解岩浆演化,目前熔体包裹体的研究已进入更快发展阶段。     

西藏甲玛铜多金属矿床成因研究——来自流体包裹体的证据

甲玛铜多金属矿床位于西藏冈底斯斑岩铜矿带东段,是近年来勘探发现的超大型斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床。通过冷热台显微观察与测温、扫描电镜、激光拉曼探针测试,对甲玛矿床各成矿阶段典型矿物的流体包裹体研究表明,成矿流体富含挥发分,临界相均一的流体来自岩浆超临界流体出溶,主成矿阶段具有沸腾包裹体组合特征,有机质包裹体荧光效应显著。显微测温结果显示,岩浆-热液阶段斑岩中石英斑晶的流体包裹体均一温度范围为250～540℃,含石盐子晶高盐度包裹体盐度范围为35～61(wt%)NaCl.eq,中等盐度的临界均一的气液包裹体盐度范围为3～29(wt%)NaCl.eq,岩浆期后热液阶段斑岩、角岩中石英脉的流体包裹体均一温度范围为210～410℃,盐度范围为33～41(wt%)NaCl.eq,与其不混溶共生的中低盐度气液两相流体包裹体盐度范围为5～25(wt%)NaCl.eq。矽卡岩阶段矿物均一温度范围为130～360℃,盐度范围为3～41(wt%)NaCl.eq,从岩浆热液过渡阶段到石英-硫化物阶段均一温度与盐度呈阶梯式降低趋势。斑岩体石英的流体包裹体中含有较多黄铜矿子矿物,岩浆结晶分异过程中已经具成矿元素的富集。激光拉曼探针测试结果显示,成矿早期至主成矿期矿物流体包裹体气相成分主要为CO2、CH4和N2,各阶段矿物流体包裹体气相成分具有继承性。成矿流体为高温度高盐度,富含CO2、CH4的流体。成矿流体主要源于岩浆,后期混有大气降水。当岩浆热液上升时因压力的突然释放造成高温含矿热流体发生减压沸腾,CO2和CH4等气体大量逃逸,导致成矿物质快速沉淀。矿床在成因上与岩浆-热液成矿作用密切相关。     

黑龙江乌拉嘎金矿的次火山岩浆-热液成矿:熔体-流体包裹体证据

黑龙江乌拉嘎金矿是我国陆相火山岩区的重要金矿之一。构造位置处于古亚洲构造域与滨太平洋构造域交接复合部位的东北缘,矿体主要分布于团结沟斜长花岗斑岩接触带部位的隐爆角砾岩带和黑龙江群变质岩的层间裂隙中。斜长花岗斑岩的石英斑晶中发育3类包裹体:熔体包裹体、原生的L-V包裹体(及少量的L-V-S包裹体)和次生的L-V包裹体。玻璃质熔体包裹体相当于酸性殘浆的成分(SiO2达69.5%～73.8%),其捕获温度大于800℃。石英斑晶中次生L-V包裹体均一温度集中在210～350℃、盐度5%～7%NaCleqv,代表了次火山岩浆热液的特征,与黄铁矿-早期白色玉髓状石英阶段中Q1的包裹体均一温度范围很接近,而盐度略高于白色玉髓状石英Q1的。乌拉嘎金矿的金成矿可划分3个成矿阶段,发育盐水溶液包裹体:(1)黄铁矿-早期白色玉髓状石英阶段,包裹体均一温度为154～355℃,集中在190～330℃,盐度为1.3%～8.2%NaCleqv,密度为0.53～0.88g/cm3。(2)烟灰色玉髓状石英-多金属硫化物阶段,石英中包裹体均一温度为159～196℃,集中在170～190℃,盐度为2.2%～3.2%NaCleqv,密度0.79～0.92g/cm3。(3)碳酸盐-石英阶段,方解石中包裹体均一温度集中在170～270℃;盐度0.5%～2.9%NaCleqv。成矿流体以中低温、低盐度、贫CO2的盐水体系为特征,与国内外陆相火山-次火山热液矿床十分相似。石英斑晶中熔体、流体包裹体及其共存反映了次火山岩浆活动晚期,由硅酸盐熔体通过不混溶产生含矿的盐水溶液的可能,说明了金成矿与斑岩的成因联系,乌拉嘎金矿应该属于陆相火山-次火山活动有关的中低温浅成热液金矿床。     

福建永定大坪铌钽矿化花岗斑岩体的流体演化对铌钽富集的制约

福建永定大坪铌钽矿化花岗斑岩体位于永定县城南部的大石凹-蓝地火山喷发盆地,对斑岩型铌钽矿床的产出具有重要的指示意义。本文通过岩相学、显微测温和激光拉曼等实验对大坪岩体ZK10001和ZK10401钻孔不同深度岩石样品中的流体和熔体包裹体进行了研究,试图揭示岩体的熔体-流体演化过程,分析铌钽等成矿元素的富集机制。观测结果表明,大坪岩体主要发育气液两相盐水溶液包裹体和硅酸盐熔体包裹体。流体包裹体均一温度集中在175～225℃,盐度集中在3%～7%NaCleq,密度集中在0.75～0.95g/cm~3,成矿流体主要为中低温、低盐度和低密度的流体,总体属于H_2O-NaCl体系。熔体包裹体主要分布于石英斑晶雪球结构的环带中,含有钠长石、石英和钽铁矿等子矿物。熔体包裹体完全均一温度较高,能够代表早期原始岩浆的组成。研究表明,大坪岩体的原始岩浆富铌钽等成矿元素和碱性组分,大坪岩体的铌钽矿化是岩浆高度分异的产物,铌钽的富集过程经历了斑晶阶段和基质阶段等两阶段结晶分异过程:在早期斑晶结晶阶段,少量铌钽矿物与斑晶一起结晶,并被斑晶包裹;岩浆演化晚期发生流体出溶现象,但未分异出大量流体,F等挥发分促进了铌钽在结晶残余熔体中富集,并在基质间隙中沉淀。大坪矿化岩体的存在指示出斑岩型铌钽矿床存在的可能性。     

熔体包裹体挥发分应用的研究进展

挥发分(例如H2O、CO2、F、Cl和S)是地幔的重要组成部分,虽然它们在地幔中的含量很低,但是在地幔熔融和熔体演化、地幔不均一、地幔流变学、地幔地震特性和电导率等研究方面具有重要作用。对矿物熔体包裹体和玻璃挥发分的研究已经成为当前的研究热点。其中,熔体包裹体研究凭借其独特的优势成为研究地幔和岩浆挥发分组成的重要手段。熔体包裹体直接捕获了矿物形成时岩浆中的成分,且由于寄主矿物的存在使得熔体包裹体能够保持独立演化而不受外界环境影响,因此能够较为完整地保存岩浆中的挥发分信息。同时,研究熔体包裹体中的挥发分是恢复岩浆喷发前挥发分含量最直接的途径。如果通过现代分析方法(如扫描电镜、电子探针和离子探针等)对熔体包裹体进行详细的岩相学观察以及对后期可能影响熔体包裹体原始挥发组分的作用(地壳混染、岩浆去气、扩散和水化作用)进行评估,并结合实验研究熔体包裹体被捕获后发生的变化而对数据进行矫正,那熔体包裹体对研究岩浆体系中的挥发分将大有可为。基于此,本文系统介绍了熔体包裹体挥发分研究的现状及主要研究内容,主要包括熔体包裹体挥发分的测试方法、挥发分在岩浆中的溶解度、判断挥发分数据可靠性和挥发分研究的经典应用等4个方面。     

甘肃干沙鄂博稀土矿床熔体和流体包裹体对成矿的制约

甘肃天祝干沙鄂博稀土矿床产于霓辉正长岩和霓辉正长斑岩中,矿体形态呈不规则脉状、透镜状和板状。成矿过程可分为岩浆期、岩浆-热液期、热液期和表生期,其中岩浆-热液期为主要成矿期。本矿床中的包裹体有熔体包裹体、流体-熔体包裹体、H_2O包裹体、CO_2包裹体、CO_2-H_2O包裹体、含子矿物H_2O包裹体和含子矿物CO_2-H_2O包裹体7类,并以富含流体-熔体包裹体、CO_2-H_2O包裹体为显著特征。包裹体组合从熔体包裹体→流体-熔体包裹体、H_2O包裹体、CO_2包裹体和CO_2-H_2O包裹体→H_2O包裹体的变化,反映本矿床的形成经历了从岩浆→岩浆+热液→热液的演化过程。岩浆期熔体包裹体均一温度为780℃;岩浆-热液期均一温度为191~700℃,盐度为5.26%~22.24%,属中低盐度,成矿压力为68~95 MPa,相应的成矿深度为2.6~3.6 km;热液期均一温度为129~225℃,盐度为0.35%~7.73%,为低盐度。从岩浆期到岩浆-热液期再到热液期,温度逐渐降低,矿化作用主要发生在岩浆-热液期,属中高温、中深成岩浆-热液过渡型矿床。     

白银厂石英角斑岩中的岩浆包裹体

白银厂石英角斑岩的石英斑晶中见有大量原生岩浆包裹体和次生流体包裹体,多已结晶化,全结晶化者由石英(包裹体壁上)及正长石、钠长石、白云母(包裹体中)等子矿物和变形收缩泡组成。测温表明,岩浆包裹体的均一温度弱结晶化者为860-910℃,强结晶化者高于1000℃,这是由于包裹被捕获后的演化作用导致包裹体丧失部分挥发组分。均一化包裹体的化学成分用电子探针测定,与全岩成分相近,代表主矿物(石英)结晶时的岩浆成分。全岩化学成分的高K_2O含量与晚期钾交代作用有关。次生高盐度流体包裹体常以显微裂隙与脱玻化岩浆包裹体相连,可能代表了晚期岩浆阶段从正在结晶的硅酸盐熔浆中释放出来的矿化流体。故认为岩石中的石英斑晶是从一种富Na酸性岩浆在860-910℃及400-700巴(P_(H_2O))条件下结晶而成。     

浙江洋滨黄玉花岗质斑岩的包裹体研究

浙江洋滨黄玉花岗质斑岩的石英斑晶中含有大量原生包裹体，作者对其进行了大量的均一温度、盐度、化学成分等方面的测试工作，在此基础上，将这些包裹体划分为熔融包裹体、羟基化硅酸盐熔体—流体包裹体、不均一捕获多相包裹体、液相包裹体（包括高盐度液相包裹体和低盐度液相包裹体）、气相包裹体等五大类型。并按岩浆阶段、岩浆解聚阶段、岩浆／流体不混溶阶段、热液为主阶段探讨了本区包裹体的形成机制，为本区黄玉花岗质斑岩的岩浆成因解释提供了有力的依据     

西藏雄村铜金矿床流体包裹体显微测温与特征元素测定

雄村斑岩型铜金矿床作为冈底斯成矿带西段一个重要的大型铜金矿床的代表,对其成矿流体方面的研究还较为薄弱。文章在野外地质观察的基础上,对岩体的石英斑晶和不同期次的石英脉体中的流体包裹体进行了岩相学观察、显微测温、拉曼光谱分析以及同步辐射X射线荧光微探针分析。岩相学观察显示,石英脉中流体包裹体主要为气液两相水溶液包裹体、含CO_2三相包裹体和含子晶三相包裹体。显微测温结果显示,早期石英硫化物脉体中流体包裹体均一温度范围为100~500℃,盐度w(Na Cleq)为0.35%~53.39%,晚期石英硫化物脉中流体包裹体均一温度范围为120~440℃,盐度w(Na Cleq)为1.39%~22.67%。拉曼光谱分析结果显示,矿化石英脉中流体包裹体发育CO_2、CH_4、N_2,有利于促进流体的相分离,不混溶气体的分离也有利于金属元素的沉淀。同步辐射X射线荧光微探针分析结果表明,石英闪长斑岩流体包裹体中富含成矿元素Cu和Au,在流体包裹体气相中,Mo、S、Fe、Mn、Hg、Ni、Tl、Cr、K等元素无一例外地相对富集,Zn、Pb、Rb、As、Br则优先进入液相。高温热液流体不混溶相分离过程中,成矿元素选择性迁移,在各相中进行不均匀分配。因此,雄村矿床成矿流体是直接从岩浆熔体中出溶的高温、高氧化性、高盐度的富含Cu、Au、Mo、Fe等元素的岩浆流体,成矿元素在流体出溶和分离各相中的不均匀分配是成矿元素最终富集成矿的关键因素。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。