俯冲带中水流体的化学性质研究进展

俯冲带中的水在壳幔演化和物质交换中起重要作用。本文就俯冲带中水的物理化学性质、溶液中的离子缔合、混溶、主量元素与微量元素组成等方面进行了阐述。重点剖析:1)超临界态下温度压力条件的改变导致水微观结构与性质的变化,扩散系数、粘度等性质随之改变,进而对水岩反应产生影响;2)富水流体中离子缔合影响着金属配合物数量,很大程度制约流体中矿物的溶解行为;3)低Cl流体中微量元素配分模式与岛弧玄武岩类似,意味着富水贫氯碱性硅酸盐成分的流体在地幔楔元素运移中起关键作用。并展望了俯冲带中流体化学性质研究的新手段。     

流体的热力学前缘研究

总结了当前国内外关于流体的热力学前缘研究领域如下：（１）流体体系的ｐ－Ｖ－Ｔ－ｘ相关系研究，主要对象是Ｈ２Ｏ－ＣＯ２－盐类多组分体系高温高压下相图的实验和理论研究。（２）矿物在流体中的溶解度及溶解后在流体中溶解类型的形式和热力学性质——平衡常数（或Ｇｉｂｂｓ自由能）及各种偏摩尔性质的研究。（３）流体热力学模型化研究，已研制出大量的计算机软件，包括多种矿物、溶解类型的热力学数据库和模拟热液平衡、矿物溶解性质、反应路径和水—岩相互作用的实用程序。（４）超临界流体的相关系和化学反应等有许多特殊的性质，对认识地球内部的演化将有重要意义。（５）新技术新方法的发展，使分析单个矿物包裹体成分变成了现实。     

超临界地质流体的物性

超临界态流体具有接近液体的密度、高于液体的扩散系数和低于液体的粘度等不寻常特性。在地球内部,伴随板块俯冲带入的水等流体进入超临界态,并与壳幔物质混合及相互作用会形成对地球内部结构演化、元素和能量运移有重要影响的流体,即超临界地质流体。然而,目前对于超临界地质流体的性质、作用的认识还极其有限,准确测定超临界流体的物理性质更是严峻挑战。金刚石对顶砧装置(DAC)的优势就是适合极端条件下原位物性探测,这对于超临界地质流体研究是不可或缺的。本文基于金刚石对顶砧装置原位加温的技术特点,对超临界地质流体物性测量的有关问题进行了讨论,并扼要回顾了超临界流体物性研究的进展。     

矿物在油气形成过程中的作用

模拟实验结果表明,矿物组成对煤岩样品的模拟实验结果具有很大的影响,不同的矿物以及同一种矿物在不同的有机质热演化阶段,对有机质形成石油和天然气的过程均具有非常明显的影响:高岭土矿物在高温热演化阶段对有机质形成气态烃的过程具有一定的催化能力;碳酸钙（CaCO3）在中—低热演化阶段能抑制气态物质的形成,而在较高的热演化阶段则对煤生成气态物质的过程具有一定的催化作用;四氧化三铁（Fe3O4）在主要的模拟实验阶段对煤生成气态物质的过程均具有一定的催化作用;硫化亚铁（FeS）在低温热演化阶段对天然气的形成具有一定的抑制作用,而在高温热演化阶段则对天然气的形成具有较明显的催化作用;元素硫（S）在不同的热演化阶段对天然气的形成过程均具有非常明显的催化作用。矿物介质不仅对气态产物的产率有比较明显的影响,而且对液态产物的产率也有较明显的影响。模拟实验结果表明:高岭土和四氧化三铁（Fe3O4）在中、低温模拟实验阶段对“氯仿沥青A”的形成具有较明显的催化作用;硫化亚铁（FeS）在整个模拟实验的全过程中对“氯仿沥青A”的形成均具有明显的催化作用;碳酸钙（CaCO3）矿物对“氯仿沥青A”的形成具有明显的抑制作用;元素硫（S）对“氯仿沥青A”的形成具有非常明显的催化作用。     

特约主题:超临界地质流体的性质和效应

正编者按语:超临界地质流体在地球深部高温高压条件下形成,成分介于硅酸盐熔体和富水流体之间,具有特殊的微观结构和超常规的物理化学性质,能够在促成俯冲带物质循环、迁移富集元素成矿、引发中深源地震、影响地表宜居性演化等方面发挥关键作用。超临界地质流体研究已经成为国际地球科学研究的重要前沿方向。国家重点研发计划变革性技术专项"超临界地质流体的性质和效应"项目已于2019年9月启动实施,执行期5年。本专辑旨在系统总结和梳理超临界地质流体的研究现状,并     

蒙其古尔铀矿床灰白色砂岩成因及其成矿作用机制

蒙其古尔作为典型的砂岩型铀矿床,发育大规模灰白色砂体,且与铀成矿具有密切的空间关系。文章旨在通过研究含矿目的层水西沟群砂体的岩石学特征和地球化学特征,分析成矿流体性质,研究大规模灰白色砂体的主要成因及其与铀成矿作用之间的关系。通过研究表明造成砂体“白色化”的原因主要有:砂岩发生了强烈的以高岭石为主的黏土化蚀变;砂岩中铁离子发生迁移,且高价铁离子发生了还原反应;砂岩中大量有机质被氧化。其中关键原因是以高岭石为主的黏土矿物的“增白反应”。当层间红色氧化砂体遇到酸性还原性流体,在经历长期稳定/动荡交替的水-岩反应后,形成大量以高岭石为主的黏土矿物,砂体呈现“白色化”,此过程说明灰白色砂体的形成和形态主要受控于成矿流体的性质。成矿流体中的无机流体主要为层间含铀含氧水,可将含矿建造中的铀活化出来并迁移;有机流体中有大量来源于含矿建造中析出的煤成气和深部烃源岩沿裂隙逸散的天然气,成矿流体的氧化还原环境和酸碱性的改变,可直接将层间流体中的高价铀还原为低价铀,同时增加流体H+浓度,可形成大量以高岭石为主的黏土矿物,这是砂体“白色化”的主要成因,黏土矿物的对铀吸附作用,可加速铀的富集。     

超临界水的特性及其对地球深部物质研究的意义

水在超临界状态下有着与标准状态明显不同的行为，超临界水具有许多的特殊性质，如强烈的氧化作用，很强的溶解性能，以及通过温度和压力变化控制其密度在类似蒸汽到类似液体的密度之间等。水在约４００℃的超临界温度下，几乎有的氢键都裂解了，超临界水的这一性质很可能是超临界水具有许多特殊性质的主要原因，超临状态地幔水的存在，不仅对球物理场的性质有重要影响，崦且对于地质构造演化、地球化学动力学、成矿作用，以及深部地     

大兴安岭南段黄岗矽卡岩型铁锡多金属矿床蚀变矿化特征及其成因

大兴安岭南段黄岗铁锡多金属矿床具有明显的蚀变-矿化特征,对于研究矽卡岩型矿床的成矿过程具有重要的意义.因此对该矿床中具有代表性的蚀变矿物以及金属矿物开展电子探针研究,结果指示研究区的热液演化经历了4个阶段:在进变质矽卡岩阶段（Ⅰ）,矿物以含有钙铁榴石GrtⅠ核的钙铝榴石GrtⅡ和钙铁辉石为主;在退变质矽卡岩阶段（Ⅱ）,矿物以富铁榴石GrtⅢ、浸染状磁铁矿以及含水矿物为代表;氧化物阶段（Ⅲ）的矿物以大量磁铁矿、锡石以及少量钙铁榴石GrtⅣ和透辉石为主;在硫化物阶段（Ⅳ）,磁铁矿逐渐被硫化物交代,最后形成毒砂、黄铁矿、黄铜矿、铁闪锌矿、浅色闪锌矿-黄铜矿-方黝锡矿固溶体、锑黝铜矿等,表明黄岗铁多金属矿床的流体来源从岩浆水、交代流体最后演化为大气降水的加入,流体成分变化复杂,流体演化具体表现为温度逐渐降低,水岩比值逐渐升高,具有还原性→氧化性→还原性等特点.      

地球深部流体演化与矿石成因

文中重点讨论含矿NaClH2 O溶液在从高温、高压向低温、低压条件改变时性质变化对矿石形成过程的影响。通过对含矿NaClH2 O溶液的实验观测获得对地球深部流体性质的新认识。地球深部的NaClH2 O流体大多处于超临界态流体 ,在上升过程中经减压降温后 ,通过临界态 ,进入低于临界态的热液状态。流体在这一跨越临界态的转变过程中造成了大多数矿石的沉淀。自然界里的许多矿石是在开放流动体系和在非平衡的化学动力学过程中形成的。开放流动体系矿物与水的反应动力学实验 ,证明一些矿石可能形成于流动热液。跨越临界态这一转变过程中的矿物水反应动力学实验结果表明了反应速率的大涨落。地球深部流体在上升过程中的性质演化、流动体系和非均相反应动力学是现代矿石成因研究的 3个关键问题     

超临界地质流体的性质和效应北大核心CSCD

在地球深部(特别是俯冲带)的高温高压条件下,硅酸盐和水的相互溶解能力增强,可以形成成分介于常规硅酸盐熔体和富水流体之间的超临界地质流体。超临界流体的形成条件主要取决于岩石-H2O体系的临界曲线、湿固相线和第二临界端点的位置。超临界地质流体具有特殊的物理化学性质,能够在促成俯冲带物质循环、迁移和富集元素成矿、引发中深源地震、影响地表宜居性演化等方面发挥关键作用。通过高温高压实验、分子模拟计算、天然岩石和矿床样品等手段研究超临界地质流体的性质和效应仍存在巨大挑战,亟需变革性实验和计算技术突破。     

金属矿床深部找矿中的地质研究

笔者根据近几年来从事全国重要矿产资源危机矿山接替资源勘查工作并结合深部找矿的实践,探讨了深部找矿的理论和方法。笔者认为地质研究,物探、化探技术应用,钻掘工程施工是深部找矿三项基本要素。地质研究是基础条件,物探、化探是技术支撑条件,钻掘探矿工程是实现条件,构成基本技术路线。全面论述了地质作用特征研究、矿田构造研究、成矿作用标志研究三项重点内容。成矿作用相关的地质作用特征研究是确定找矿思路的基础工作,包括沉积成矿地质作用、岩浆成矿地质作用、火山成矿地质作用、变质成矿地质作用,以及综合成矿地质作用研究等内容。矿田构造研究提出了沉积构造体系、火山构造体系、侵入构造体系、断裂构造体系、褶皱构造体系、复合构造体系、成矿后构造的划分方案及研究内容,及其在深部找矿中的应用。成矿作用标志研究包括成矿特征标志研究及成矿流体物理化学条件标志研究,提出了成矿热液地球化学障理论依据及研究方法及其在深部找矿中的应用。     

矿田构造变形岩相分类与应用效果

矿田相当于Ⅴ级成矿区带的地质找矿勘查对象,需要研究"构造与建造共生"的地质现象,建立相应的概念和野外观测方法,有别于"沉积构造岩相"、"岩浆岩相"、"变质岩相"、"大地构造相"、"构造岩相"、"构造相"等理论观点。在长期矿田构造和深部外围找矿实践基础上,研究提出"构造变形岩相"的地质概念。构造变形岩相被理解为"显示构造变形的那部分岩相",是喻示受构造影响的那部分(沉积、岩浆和变质地质作用的)岩相,是包含构造变形及建造特征的地质实体,或构造建造形迹。构造变形岩相,是岩石形变和相变密切共生的地质体,既能反映成岩地质环境又包含成岩物理化学条件,是一种适用于开展"构造结合建造"观测和分析的构造岩石单元。依据地质作用类型,划分了4种矿田构造变形岩相：沉积构造变形岩相、岩浆构造变形岩相、变质构造变形岩相和复成构造变形岩相。根据地质亚相,划分了矿田尺度的27类构造变形岩相。建立矿田构造变形岩相的观测和分析方法,不仅推动了构造结合建造的地质调查和研究,而且为矿田构造向矿田地质学的发展奠定了基础。构造变形岩相研究,用1：1000~1：50000不同精度,可以调查几十至几百平方千米范围的地质找矿问题,直接服务于已知矿床的深部外围找矿。地表结合中段大比例尺填图,三维刻画矿化岩相带的分布特征,成为圈定靶区的最佳途径。在"就矿找矿"的基础上,探讨了中距离找矿的预测方向——构造变形岩相界面成矿带。     

地质流体及成矿作用研究综述

地质流体是一定地质作用的产物，而矿床的形成过程与特定地质构造背景下地质流体的产生、运移和聚集有着密切联系。不同成矿流体的成矿机制各有差异。岩浆热液因温度降低、压力减小等因素使热液中成矿物质达到过饱和，从而产生矿质沉淀；沉积盆地含矿热卤水流体在热对流、沉积压实等作用下运移、充填、聚集；与海底基性火山活动有关的现代大洋海底热液形成硫化物矿床；地幔流体的碱交代作用形成大型一超大型中高温热液矿床。在具体的成矿过程中，各种构造环境又对流体中的成矿元素的分配、集中起到至关重要的控制作用。     

成矿动力系统在混沌边缘分形生长——一种新的成矿理论与方法论(下)

:“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”理论是笔者将复杂性理论及非线性科学与矿床地质学相结合 ,对中国扬子古陆周缘六个矿集区的基本范式进行长期系统研究所取得的总结性成果。研究指出 ,成矿系统总体上是开放、远离平衡、时空延展的动力学系统。它们具有复杂性和自组织临界性的内禀基本属性 ,并且在混沌边缘分形生长。该理论以“地质作用与时 空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念作为根本立足点 ,建立起一种具有普适性的理论框架。然后进一步将其具体化为三大组成部分 ,即 ( 1)矿床的动力学属性 ,( 2 )矿床地质学场 ,( 3 )成矿系统的演化。体现了成矿作用 (其核心为成矿作用动力学 ) ,空间结构 (矿床地质学场 )和时间结构 (成矿系统的演化 )三位一体的整体耦合与交织 ,从而又使该理论具有包容性。在此基础上进而归纳出“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的 5项判定准则以及表征这些准则的 10项相应的动力学行为特征。最后笔者提出“矿质局部活化导致成矿的发生”的命题 ,拟定了“成矿的发生”的重要科学问题 ,以“元胞非线性网络”(CNN)作为复杂性的范式 ,定量揭示成矿的发生 ,并对矿床在混沌边缘作精确定位 ,对“成矿动力系统在混沌边缘”理论作进一步的延伸、深化与发展。该理论在?     

地质过程中几种重要的构造—流体作用

构造（应力）和流体是许多地质作用过程中发挥重要作用的两个基本因素,构造作用与流体的关系十分密切,两者相互影响,相互作用的关系称为构造一流体作用,压溶作用,流体致裂作用和裂隙闭合作用等是重要类型的构造－流体作用,本文阐述了它们的发育机理和地质意义,深入研究这些构造－流体作用及其效应,可为重塑地质历史和过程的研究提供重要的“化石”材料。     

Synchronization Theory and Tungsten-Polymetallic Mineralization Distribution in the Qianlishan-Qitianling Area,Southern Hunan

Synchronization is an important frontier in contemporary nonlinear science.It has been developed and applied widely in the late 20th century.However,it has limited applications in geological science,especially in the study of mineralization.The ore formation of fluids is a problem of propagation of chemical waves and the generation of their spatiotemporal structures.Geological processes and spatiotemporal structures are the essence and core of all geological phenomena.Taking these ideas as guides,giving a n...     

1∶5万三维地质填图方法技术在本溪矿集区的应用

矿集区三维地质填图是采用1∶5万的调查尺度,提交地表地质图及具有一定精度的深部地质图,为圈定含矿建造、控矿构造等主要目标地质要素提供基础地质依据.通过在本溪矿集区开展的三维地质填图工作,认为构造填图是三维地质填图的基础,提出"分级分块"的三维地质建模方法,并总结了矿集区三维地质填图方法技术流程.     

甘肃省阳山金矿带金矿成矿特征及矿床成因研究

阳山金矿带位于川陕甘“金三角”地带,长约60km,主要包括四个矿段,即葛条湾矿段、安坝矿段、高楼山矿段和阳山矿段,截止目前累计提交资源量达220 t。通过对区域地质背景和矿床地质特征的深入研究,总结金矿成矿特征,阐明了金矿成因为具有“三多”(成矿物质多来源、成矿热液多类型及成矿地质作用的多期多阶段性与多样性)的特点。