氢——地球深部流体的重要源泉

介绍了近年来金刚石包裹体中流体研究结果，特别是分子氢和羟基的发现。基于地幔中氢的发现，论证了氢在地球内部的赋存形式。地核和地幔中有氢化物存在得到高压低温实验、地球物理和天文物理测定的支持。从而提出，氢是地幔羽中的原始热物质。核幔边界或地幔中氢化物释放出的氢，发生化学反应，形成地幔流体，推动地球演化。地幔羽应称为氢羽。     

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     

沉积岩物质成分所蕴含的地球深部信息

沉积岩的稀土元素、微量元素、Ｓｒ同位素和Ｎｄ同位素等物质成分中蕴含着与地壳构造演化密切相关的地球深部信息。当盆地发育处于拉张裂陷时期,盆地基底不太稳定,沉降比较快,且常有来自地球深部的幔源物质进入沉积盆地。来自地球深部的沉积物源,其成分和性质与来自陆源的完全不同,这种物源加入到沉积盆地中,必然导致沉积物中元素地球化学体系的异常。与正常陆源沉积岩相比,通常表现为,在经球粒陨石标准化后的稀土元素分布模式中,Ｅｕ负异常减小甚至消失,ｗｎ（Ｔｂ）／ｗｎ（Ｙｂ）值增高,ｗ（Ｔｈ）／ｗ（Ｓｃ）值、ｗ（Ｔｈ）／ｗ（Ｕ）值、ｗ（Ｌａ）／ｗ（Ｓｃ）值明显降低,Ｃｒ,Ｎｉ等铁镁质元素含量增高,Ｎ（８７Ｓｒ）／Ｎ（８６Ｓｒ）值低,而ε（Ｎｄ）值将明显增高。沉积岩物质成分中的这些特征,可作为判断沉积物受深部幔源物质影响的重要证据。     

深部物质运动的气体地球化学特征

根据氦同位素地球化学资料讨论了中国东部和云南腾冲地区上地幔的脱气。尽管地球脱气作用主要发生在地球形成时的十亿年间，但是后期的脱气作用仍是影响大气圈演化的主要因素。在两种力学性质不同的构造带──中国东部大陆裂谷和位于欧亚板块与印度板块缝合带的腾冲火山区，采集了天然气样，并分析了气体组分和氦同位素组成，较高的３Ｈｅ／４Ｈｅ值和地质、地球物理资料表明天然气和温泉气中的氦相当一部分是来自上地幔。来自上地幔的氦和其他气体自第三纪以来不断在气藏中聚集或向大气中逃逸。伴有源于上地幔的岩浆活动的地幔脱气是深部物质运动的具体表现形式，它对新生代气候演变可能有直接影响。     

沉积盆地深部流体的地球化学特征及油气成藏效应初探

以济阳坳陷东营凹陷和塔里木盆地塔中地区为例，在前人深部流体研究的基础上，应用同位素地球化学、有机地球化学及热力学定量模型，对沉积盆地深部流体的活动特征及其油气成藏效应进行了初步的探讨。研究表明，在东营凹陷不仅存在着幔源富二氧化碳流体（H2O＋CO2）的活动，而且还存在着幔源富氢流体（H2O＋CH4＋H2）的活动。塔里木盆地塔中地区也发现了幔源富二氧化碳的活动。深部流体上升过程中热能传递的定量研究表明，幔源流体是良好的热能载体。东营凹陷和塔中地区的有机质异常热变现象证实了深部流体的热效应。有机质热演化生烃不仅需要热，而且是个缺氢的过程，富氢流体注入沉积盆地势必对油气的生成产生影响。加氢热模拟实验结果表明，加氢可大幅度提高烃源岩的产烃率；对腐泥型干酪根而言，加氢生烃效应最显著的阶段是在生烃高峰之后，产率可增加147％以上；腐植型干酪根的加氢生烃效应在各个阶段都较显著。在东营凹陷和塔中地区分别发现了深部流体促进烃源岩生烃的现象。因此，深部流体在能量上和物质上对油气的生成均可构成重要的影响。     

地球化学急变带急转弯变化与深部构造效应

地球化学急变带代表地球化学边界,反映深部不同块体的接触边界的化学组成差异.在地球化学急变带沿古大陆边缘展布的局部区域,往往不象地表构造呈近直线型延伸,而是表现为急转弯的弧状、岛状变化延伸,与深部构造边缘的分布密切相关.在华北古大陆南部边缘的洛南-栾川-方城一带,由于莫霍面的近EW向凹陷,形成幔向斜,其轴向控制地球化学急变带的转弯变化;在郑州至南阳一线,地球物理资料显示,存在近SN向的超壳断裂,切断EW向展布的地球化学急变带.由此说明,地球化学急变带的急转弯变化,是受古大陆边缘的结晶基底、深大断裂或隐性构造面的作用形成.大型矿床往往集中在地球化学急变带急转弯的特定部位,即深部不同方向的构造线交切区.     

金刚石中分子氢的赋存状态研究

金刚石中分子氢的定向红外光谱研究表明在垂直于(100),(110)和(111)三个方向上所测得分子氢的浓度是不相同的,且不同样品中的变化趋势也不同,即分子氢在金刚石中的定向性不明显;MNDO法计算结果显示分子氢在金刚石中的稳定程度大小关系依次为沿〈111〉定向的键心与反键心组合(a.b+b.c)〉六角体空隙(H)〉四面体空隙(T1)〉菱形中心(C1＝C2)〉四面体空隙(T2).     

金伯利岩:地球深部探测的重要探针

金伯利岩是一种偏碱性的超基性岩,来源于地幔深部,富含挥发份和钾质,属于火成岩类,金伯利岩中主要含有镁铝榴石、金刚石、橄榄石、铬铁矿、铬透辉石、镁钛铁矿,锆石、碳硅石等造岩矿物.同时金伯利岩也被认为是含金刚石最主要的岩石.本文通过文献调研方法,野外现场表明金伯利岩中含有深源包裹体;全球金伯利岩主要分布在俄罗斯、博茨瓦纳、加拿大、安哥拉、南非、刚果民主和纳米比亚;中国金伯利岩主要分布在华北地台,在山东、辽宁、吉林、山西、河南和新疆等地.这些金伯利岩常常与深大断裂甚至地幔深部地质作用关系密切,常出现标志性矿物橄榄石、石榴石、高铬磁铁矿,伴有烃类或氢气.但含金刚石金伯利岩主要沿郯庐断裂带分布,如辽宁瓦房店、山东蒙阴等地.从时代上看,以往认为的早古生代的金伯利岩,更可能都是在早期形成于华北地台之岩石圈底部,而在中生代白垩纪时期才在大规模岩石圈拆沉的地质背景下的以快速上升的,尤其是那些含金刚石的金伯利岩岩管更是快速上升的典型代表,其标型矿物是镁铝榴石、高铬磁铁矿、钙钛矿等.国内辽宁瓦房店含金刚石金伯利岩产于郯庐断裂带东侧,有着与同期金伯利岩相同的岩石矿物学特征,其中的以50号岩管为代表的金刚石矿床是我国重要的战略矿产.金伯利岩及其中的金刚石带来众多直接的深部地幔信息,中国瓦房店、蒙阴一带的金刚石来自上地幔,而一些含硼蓝色金刚石则来自下地幔,不同层圈的金刚石携带不同的标志矿物,以橄榄石为例:来自上地幔金刚石携带的橄榄石为橄榄石;过渡带金刚石携带的主要为瓦兹利石和林伍德石;下地幔的金刚石则为布里奇曼石,它们是深部探测的重要探针.     

辽宁绥中小盘岭金矿地球化学特征及深部成矿预测

用因子分析、聚类分析方法初步查明了矿区岩石矿石之间的亲缘关系及金银等元素的矿化特点,利用土壤离子电导率、碘原生晕及黄铁矿热电动势等测量方法探讨了矿区的剥蚀程度及深部成矿预测,认为该矿区剥蚀程度高.深部成矿性小。     

地球深部水的新形式:分子氢

<正>地球上水的起源以及地幔中水的存储,是长期以来的前沿领域和热门方向。学术界广为流行的学说是:早期地球生长过程中,水来自其他星体中氧化形式的H_2O或OH(+1价的氢);地幔主要由各种硅酸盐矿物组成,以OH等点缺陷形式赋存在矿物结构中的氢(结构水)构成了深部地球最重要的水储库。在长达四十多亿年的漫长地质演化过程中,这些水在地球内外不同层圈中不断发生交换和循环,影响整个地球的动力学过程乃至     

桐柏北部燕山期花岗岩对地壳深部物质组成的地球化学示踪

通过对桐柏北部燕山期老湾岩体和梁湾岩体花岗岩主元素、微量元素和Ｐｂ－Ｓｒ－Ｎｄ同位素地球化学的研究,分析了岩浆的物质来源,并用来指示地壳深部组成。结果表明,老湾 和梁弯花岗岩均属壳源型花岗岩,岩浆物质并不一自于北在底和华北克拉通南缘基底,而是来自南秦岭构造块体中桐柏杂岩的部分熔融。这表明在桐柏北部的深部地壳中,含有南秦岭的地壳物质,从而进一步证明了早期南秦岭陆壳向北俯冲并叠置于北秦岭块体之下的认识     

氢的地球化学——幔汁氢化迁移律

氢乃是自然界中最小、最轻、迁移最快、反应能最强的气相元素。笔者(1989)曾经提出,氢主要储存于外地核液态铁之中[1],其在巨大的压力梯度、温度梯度、质量梯度及黏度梯度中自发向上、强力喷射,构成了最伟大的地球内动因。本文系统探讨了氢的种种地球化学特性,特别是氢流对地球深部物质成分氢化迁移的特殊功能。     

内蒙古贺根山蛇绿岩的铬铁矿中发现金刚石等深部地幔矿物

前人报道在西藏中生代和俄罗斯极地乌拉尔早古生代蛇绿岩地幔橄榄岩铬铁矿中发现了金刚石等深部地幔矿物,认为需重新考虑铬铁矿浅部成因的传统认识。为了查明不同造山带蛇绿岩的铬铁矿中金刚石等深部矿物的分布规律和豆荚状铬铁矿的成因,笔者开展了内蒙古贺根山晚古生代蛇绿岩中的铬铁矿床的人工重砂矿物学研究,本研究获得约2000 kg的内蒙古贺根山蛇绿岩铬铁矿石样品,对所采样品开展人工重砂选矿,表明该铬铁矿矿石样品中至少有金刚石、碳硅石及其他自然元素类、金属互化物类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类等30余种矿物。内蒙—大兴安岭造山带晚古生代的内蒙古贺根山蛇绿岩带铬铁矿石中,发现金刚石等深部地幔矿物表明,贺根山铬铁矿可能为深部成因。     

天津滨海新区深部地热流体水文地球化学特征

通过近几年滨海新区深部热储的勘探开发,对古近系东营组和蓟县系雾迷山组的认识也逐步加深。从水化学特征、热储温度、水文地球化学作用方面对东营组和雾迷山组地热流体展开分析,为进一步开发利用深部热储地热资源提供了依据。宁河凸起雾迷山组补给较为充分,东营组赋存环境较封闭,东营组地热流体属于“平衡水“;地热温标计算出的雾迷山组热储平均温度约126℃,东营组热储平均温度100 ℃,两者均源自大气降水,东营组地热流体与岩石交换时间更长些,循环能力更弱,深部地热流体径流方向自NE向SW向,径流过程主要发生了溶滤作用、阳离子交换、沉淀作用及混合作用。     

哈图金矿深部构造—地球化学特征及隐伏矿体预测

对哈图金矿区地表及深处矿体和围岩系统进行取样,通过石英包裹体和氧同位素研究,认为该矿是造山型中—低温混合热液金矿床。含矿断裂产状统计结果显示:浅部含矿构造产状变化范围较大,数量波动明显,岩石以脆性变形为主,在扭应力作用下,形成较多的张裂隙,呈尖灭再现的雁列式分布;深部断裂数量显著减少,产状变化范围缩窄,由于岩石围压增大,脆性变形向塑性转变,张裂隙不发育,石英脉型矿石变成石英细脉+蚀变岩型或蚀变岩型。分析成矿成晕指示元素Hg、Au、Ni、Pb、As、Sb、Cu、W、Zn、Ag、Mo、Bi含量的空间变化发现,地球化学原生晕受含矿构造尖灭再现的影响,存在前缘晕和尾晕的叠加结构,并且已知矿脉群的下部以尾晕元素组合为主,虽有前缘晕元素Sb与As的异常,但规模和强度较小。结合含矿断裂数量和规模向下衰减的特点,推测深部可能仍有隐伏矿体,但规模不大。