前寒武纪沉积岩中自生独居石的发现及其意义

由于受到葛家屯组中发现自生方铅矿的启发 ,首次于大连前寒武纪震旦系十三里台组泥岩中发现了自生独居石 ,这一发现为在中国北方前寒武纪沉积岩中寻找自生独居石提供了重要的线索。它为进一步探索 U、Th- Pb同位素测年拓展了新的研究领域和提供了可能性。本文列举了中国北方前寒武纪沉积岩中 Ce元素异常以及 REE较高的例证 ,认为上述地区都有可能发现自生独居石。同时介绍了最近又在北京十三陵中元古代的常州沟组和串岭沟组所发现自生独居石的新资料。研究表明 ,自生独居石的电子探针扫描形态 ,与岩浆岩、变质岩及砂矿中截然不同。在地质年代分布上 ,元古宙 REE相对丰度较高 ,特别是 L REE较高的泥质岩多数来自古陆壳上。资料对比结果显示 :在 L a+Ce+Nd、Yb+Y、Sm+Gd+Dy三角图中 ,北京十三陵元古宙泥质岩、大连震旦系十三里台组泥岩和辽南 -辽西中元古代泥质岩都属于近古陆的沉积类型。首次提出 ,中国北方元古宙沉积与南方震旦系磷块岩沉积环境存在明显的不同并反映在三角图中 ,前者离 L a+Ce+Nd端点近 ,而后者由于成因上属于洋流上升沉积物而远离该端点。按照大连震旦系十三里台组沉积环境特点 ,自生独居石应为生物成矿作用的产物 ,含矿物泥岩形成于总体氧化环境中的局部还原亚环境中。基于此 ,建立了     

一种含自生独居石富钾、富稀土的多硅白云母泥岩

1999年在《沉积学报》发表了“大连地区前寒武纪沉积岩中发现自生独居石及其意义”一文,此后又获得了国家自然科学基金的资助加以继续研究。含自生独居石的泥岩研究的新成果介绍如下 :①泥岩的特征化学成分 :K₂O11.94 %,Al₂ O₃ 16.4 7%,SiO₂ 6 1.91%;ΣREE 330.6 9μg/ g,Ce 130.80 μg/g;La(N) /Yb(N) 12.4 4,δEu 0.75,δCe1.17;②泥岩造岩矿物经电子探针能波和波谱分析和X-射线衍射曲线对比,认为是由伊利石转变成的多硅白云母,长期的成岩作用和中生代滑脱构造的压力促进了伊利石的转化;③自生独居石也经受了成岩作用及其后的影响,表现为矿物晶形包括 :散点状、单针状、晶簇状和连晶状等,大小由 1～ 6 0 μm;其晶形与产生自岩浆岩、变质岩和碎屑物中的短柱状单斜晶系独居石外形截然不同;由此得出结论认为该泥岩是一种罕见的特殊泥岩,富钾、富稀土元素和内部-外部环境创造了独居石的形成和生长条件。同时,本文强调在华北地台元古宙富稀土元素层位,有可能找到自生独居石并进而开展U、Th -Pb同位素地质测年研究;以及为华北地台北缘巨大稀土矿床矿源层探索提供依据     

北京十三陵地区前寒武纪岩石中稀土矿物的发现及对同位素测年的意义

华北中、新元古代地层的年龄数据很混乱(表1),本文建议将北京十三陵地区新发现的稀土矿物用SHRIMP方法测年,有助于问题的解决。北京十三陵地区保存了新太古代五台群和新—中元古代较完整的地层,电子耦合等离子体分析(即原子收光谱分析)(ICP)的定量分析数据表明,在这些地层中,岩石中所含钾和稀土元素含量都比北美页岩(NASC)、欧洲页岩(ES)和澳大利亚后太古宙页岩(PAAS)高出很多,经电子扫描+能谱仪+波谱仪(SEM+EDS+WDS)分析证明,在岩石中包含独居石(碎屑的和自生-成岩的)和磷钇矿(自生-成岩的),并首次发现钍石-独居石环带状混合矿物(变质的)以及显微脉状稀土硅酸盐矿物(地下流体形成的)等稀土矿物。利用激光拉曼光谱鉴定发现稀土矿物的分布状态包括:1在太古宙五台群的片麻岩中,云母、石英和长石之间有非自形晶独居石,而且在石英单晶里还有独居石的自形晶包裹体;并发现独居石和钍石-独居石环带状混合矿物,这些稀土矿物都是变质成因的;2在新太古代五台群片麻岩的准平原化风化面上,沉积的元古宙常沟组的底砾岩中发现了碎屑的独居石,这些独居石的同位素年龄对于元古宇的底界定年意义重大;3在常州沟组下部压扁-透镜状层理的粉砂岩中,普遍发现碎屑锆石的外缘生长出自生-成岩磷钇矿,磷钇矿的同位素定年对于常州沟组的地层年代有代表性意义;4串岭沟组的粉砂岩中发现了无形晶状自生-成岩独居石和磷钇矿,并且较多出现在显微缝合线内外,可作为SHRIMP测年的对象;5大红峪组粉砂岩中除了发现碎屑独居石外还发现脉状硅-铝稀土矿物,可能与后元古宙热液活动有关。事实上这些自生-成岩的稀土矿物的形成,都是源自太古宙富含稀土元素的变质岩石,其形成机理也与地下流体活动有关。笔者认为北京十三陵以及至华北地区,前寒武系富稀土元素形成的自生-成岩的稀土矿物,有助于用SHRIMP方法对前寒武纪地层的同位素测年研究。     

中国大连地区发现含稀土和贵金属矿物组合的新元古界变泥岩

论述一种非常窂见的轻微变质的新元界变泥岩,其中含有碎屑的和自生-成岩的独居石和磷钇矿颗粒以及自然金、锇-铱、铱、锌金属等;还有锆石、金红石,磷灰石、钛铁矿、赤铁矿等重矿物,并伴生少量黄铜矿、斑铜矿、方铅矿等硫化矿物。该变泥岩产于大连金石滩,属于新元古界震旦系十三里台组,是由红色叠层石灰岩和绿色变泥岩互层组成。按照岩石的结构、构造和沉积相标志分析,其沉积环境属于碳酸盐近岸礁滩平原地带的局限盆地,其封闭区域内还原和氧化的化学环境交替出现,细小的碎屑独居石、磷钇矿颗粒以及自然金、锇-铱、铱、锌金属等伴生出现,创造了有利于稀土元素矿物分解和再沉积,在同生沉积和成岩阶段中形成了自生独居石（“人形的”、“鸟形的”）和磷钇矿（“猫形的“）。然而贵金属矿物都是碎屑成因的,至于黄铜矿、斑铜矿方铅矿以及锌金属微细脉有可能与后期的流体矿化活动有关。本文认为华北地台的元古宙地层含有较丰富的稀土元素和贵金属,是新元古界变泥岩中所含稀土元素矿物和贵金属的原始来源地。此外,还讨论了独居石和磷钇矿的SHRIMP测年问题。     

广西龙塘蚀变流纹岩风化剖面中水磷铈石的发现及其意义

通过对发育在蚀变流纹岩之上的龙塘原地风化剖面样品进行ICP-MS和高分辨率电子探针分析,在初期风化样品的针铁矿中发现稀土磷酸盐矿物水磷铈石。水磷铈石呈微小的粒状,粒径在3~10μm之间,其产状特征明显区别于以前国外报道的交代磷灰石、独居石和褐帘石,表明它是在风化作用过程中含稀土与磷酸盐的矿物(如独居石)先被完全溶解,然后又在针铁矿上富集而形成。研究还表明,风化剖面中水磷铈石的形成并未产生铈的分异作用,因此将其作为缺氧环境的证据是有问题的。     

中国北方元古宙沉积岩中自生稀土矿物特征及其意义--以北京、大连地区为例

大连震旦系十三里台组首次发现自生稀土元素矿物独居石后 ,在北京十三陵中元古代长城系常州沟组、串岭沟组和大红峪组又发现了自生的独居石以及其他磷酸盐和硅酸盐稀土矿物。自生稀土矿物的形成和岩石中稀土元素含量较高有关 ;电子探针背散射图像和 P、Th、L a、Ce、Nd、Y等元素面分布图像研究表明 ,沉积岩中的自生稀土矿物与岩浆岩、变质岩和碎屑成因的截然不同。本文首次报道了元古宙长城系常州沟组沉积岩中碎屑锆石边部成岩过程中形成的自生磷钇矿。中国北方元古宙泥砂质碎屑沉积岩普遍具有高稀土组合 ,许多地区都可能存在独居石等自生稀土矿物 ,如天津蓟县、辽西、辽南和宣化等地 ,为利用离子探针 (SHRIMP)确定其同位素地质年代提供了可能。此外 ,本文对比了大连震旦系自生独居石和内蒙白云鄂博矿区东矿的独居石晶形和化学成分的相似性 ,再一次提出中国北方元古宙富稀土地层可能是内蒙古白云鄂博巨型稀土元素矿床的矿源层问题。     

弓长岭磁铁矿双晶的进一步研究

1979年夏,我们在弓长岭铁矿发现了大量磁铁矿双晶及少见的磁铁矿板状晶体,产于被古断裂切割的富矿围岩绿泥岩、石榴绿泥岩、铁闪绿泥岩中。双晶属尖晶石律的粒状双晶、三晶、板状对称和不对称双晶,单晶的形态也有各种各样,粒状、板状不一。最大的晶体可达3.5×3.2×2厘米。在这些单晶和双晶上,往往迭加有聚片双晶和蚀象,组成了罕见的磁铁矿晶体群。     

新疆东天山磁海铁矿区侵入岩年龄及其对矿床形成时代的制约

新疆东天山是中国重要铁铜多金属成矿带之一,磁海大型铁矿床位于该成矿带南缘的北山裂谷带内。铁矿体赋存于早期辉绿岩和矽卡岩中,呈透镜状、脉状近平行排列,后期辉绿岩脉穿切早期辉绿岩和矿体。在野外地质调查的基础上,文章对早期辉绿岩和成矿期后辉绿岩脉进行了年代学研究。锆石LA-MC-ICP MS U-Pb测年结果表明,赋矿辉绿岩的形成时代为（286.5±1.8）Ma和（284.8±1.3）Ma,辉绿岩脉形成于（275.8±2.2）Ma,由此限定磁海铁矿床的形成年龄在286~275 Ma,属于早二叠世成矿。结合区域岩浆和构造活动研究成果认为,磁海铁矿床成矿作用与东天山地区早二叠世大规模镁铁质-超镁铁质岩浆作用密切相关,形成于碰撞后伸展构造环境中。     

滇中易门里士北部水下碳酸质火山-喷流岩铁、铜矿化及其大型隐伏矿床找矿研究

易门里士北部磁异常区中元古代是一个比周边相对低洼的碱性-碳酸质火山水下活动环境。因民组含矿层除有(次)火山岩和火山辞屑沉积岩外,还有粘土质-绿脱石岩、铁质岩、铁质硅质岩、铁质泥岩、碳酸盐岩、泥质白云岩、硅质白云岩等热液喷流岩含钠质硅酸盐团砾的碳酸质岩及碳酸盐晶屑组成的岩石是碳酸质火山岩。岩石、矿石的高场强元素对比值、稀土元素球粒陨石标准化比值、硫化物 Co/Ni 和 S 同位素比值显示喷流岩源于碱性-碳酸质火山岩,热液交代对成矿作用也有重要贡献,喷流岩除了铁矿化,还有铜、钴、锌、银等。如果将本区矿化岩石与典型喷流矿床——日本黑矿对比,果树村附近的网脉状矿化次火山岩、角砾熔岩、矿化角砾岩类似于喷流中心的矿化英安岩穹和角砾岩;磁异常北缘相同层位的含石膏富BaO 铁质泥岩和铁质硅质岩则相当于低洼地的石膏和重晶石沉积岩。本区磁异常与黑矿主矿一样在喷流岩层内处于喷流口与膏盐沉积洼地之间,其周边的铁矿点绝不是矿化的主体。大型含铜铁矿应该隐伏在深部因民组含矿层个于喷流中心和石膏、重晶石层之间的磁异常体中。     

华北石炭纪艾雨头大型喀斯特铝土矿成因机制研究

喀斯特型铝土矿中硬水铝石的成因机制对准确认识该矿床的成因至关重要,也是业界长期争论的焦点。早期普遍认为风化作用阶段形成的三水铝石经历后期压实变质作用脱水形成硬水铝石,然而近期大量研究显示自然界铝土矿中硬水铝石多为地表喀斯特型环境下结晶形成。华北晚石炭世发育大规模硬水铝石型喀斯特铝土矿,本文选取华北北部艾雨头大型铝土矿床为研究对象,在翔实的矿床地质研究基础上,借助X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术,探索硬水铝石的地表结晶条件和铝土矿的形成过程。艾雨头铝土矿含矿岩系剖面自下而上依次包括铁质粘土岩、铝土矿和粘土岩,其中:铁质粘土岩矿物组成主要为伊利石、高岭石、针铁矿、赤铁矿、硬水铝石和锐钛矿;铝土矿主要为硬水铝石、高岭石、赤铁矿、针铁矿和锐钛矿;粘土岩为高岭石、针铁矿、赤铁矿和锐钛矿。艾雨头喀斯特铝土矿顶底板岩石未发生变质作用,而且原位分析显示硬水铝石中含有较高含量的Si、Fe、Ti、Cr、V、Pb等元素,指示硬水铝石为表生沉淀成因。矿石中发现硬水铝石与赤铁矿和针铁矿密切共生,表明硬水铝石可在氧化条件下形成(...     

铜陵矿区废矿石次生氧化产物及其成因初探

对铜陵矿区废矿石的矿物组成及其成因进行研究,利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析原生矿物及其风化产物的组成,探讨次生矿物的形成机制。XRD及SEM/EDS分析表明,废矿石中残留的主要原生矿物为黄铁矿,次生矿物为针铁矿、赤铁矿、水铁矿及次生硫酸盐矿物。原生矿物风化为次生矿物的过程是从黄铁矿的裂隙带等有缺陷的部位开始,逐步氧化成最终产物针铁矿。中间过程出现了矿物相及形态的多样性,局部可能会先形成中间产物水铁矿,由于水铁矿很不稳定,在不同的温、湿度条件下会很快转化成针铁矿或赤铁矿。针铁矿在风化过程中呈现出多种形态,针状矿物最先形成,随后重结晶成球状集合体和菱方双锥单晶,最后在废矿石表面完全覆盖一层土状针铁矿。SEM观察到的黄铁矿表面的生物矿物与最外层风化层上的菌丝类物质说明,在废矿石的风化过程中生物亦起了一定的作用。     

贵州猫场铝土矿中的铁质微球粒:微生物-黄铁矿相互作用的产物?

贵州猫场铝土矿是中国西南重要的铝土矿床之一。在对该矿床的研究中,笔者在铝土矿层和黄铁矿层之间的过渡层中发现了微米级铁质微球粒。能谱和X射线衍射分析表明,该种微球粒几乎完全由铁的氧化物和氢氧化物组成,铝和硅的含量较少,经研究认为其矿物组成主要应为针铁矿。在含铁质微球粒的层位中,经常会出现一些具有溶蚀特征的黄铁矿小晶粒,甚至还有铁质微球粒包裹残余黄铁矿的现象出现。这些现象表明了微球粒的形成和黄铁矿的溶解、氧化具有极大的相关性。而在黄铁矿的溶解和微球粒的形成过程中,微生物通常都扮演着极其重要的角色,对铁质微球…     

红土壳中金的富集及其在金矿找矿中的意义

广泛发育在花岗岩、镁铁质和超镁铁质岩之上,具有含豆粒结核的铁质硬壳并出现三水铝石富集的高岭土风化削面,通常称之为红土风化剖面。红土风化带中,在低pH值、高fo_2、α_H~-、α_(Cl)~-条件下金是可溶的,并且和FeOOH一起发生沉淀,富含针铁矿的原地红土壳结核(豆粒和鲕粒)是潜在金矿化的标志层。     

贵州石炭系"清镇式"铁矿沉积地球化学特征

贵州中部清镇、修文、开阳等地石炭系铝土矿底部的铁矿被称为"清镇式铁矿",铁矿层被认为是湖泊沉积产物.笔者等对其地质地球化学研究发现,清镇林歹、卫城和龙里长冲等地"清镇式铁矿"的铁质岩主要由赤铁矿、菱铁矿组成;在清镇含铁岩系中稀土元素具有较高的富集,∑REE75.71×10-6～859.45×10-6,铁质岩中Zr、Ga...     

太原西山七里沟剖面本溪组铁质鲕粒成因探讨

著名的“山西式”铁矿几乎分布于整个华北地区,其成因曾是一个古老的地质问题。本文在前人研究的基础上,通过野外露头观察,并结合镜下鉴定与能谱分析对太原西山七里沟剖面本溪组铁质层中铁质鲕粒结构及其特征进行了详细研究。研究表明,大部分铁质鲕粒具有放射结构,并能隐约看到同心圈层,同时,在鲕粒内部及其周围发现了大量的似蓝细菌丝状体,以及铁质凝块和球粒,具有明显的微生物成因特征。因此,认为铁质鲕粒的形成与微生物密切相关,微生物参与了铁矿的形成。     

内蒙古固阳县文圪乞镁铁质—超镁铁质岩体中铂族金属矿物的特征及成因

在内蒙古固阳县文圪乞镁铁质—超镁铁质岩体中发现了砷铂矿、砷锑钯矿和黄碲钯矿等铂族金属矿物。野外观察和室内电子探针分析发现,砷铂矿与磁铁矿、绿泥石共生,砷锑钯矿和黄碲钯矿与黄铁矿共生。铂族金属主要赋存在二辉石岩中,且在镁铁质—超镁铁质杂岩体中呈脉状产出。文圪乞铂族金属的分布、产状及特征显示岩浆作用对铂族金属的富集起着关键的控制作用,岩浆期后的热液作用对铂族金属迁移、富集也起着关键作用。     

宁芜南段钟姑矿田的深部矿浆-热液系统

钟姑矿田作为宁芜盆地南部重要的矿集区,发育一系列以姑山矿浆熔离型和白象山高温气液型为代表的大型玢岩铁矿,这些铁矿均主要产于闪长玢岩岩体和沉积围岩的接触带。根据野外观察和地球化学研究,文中认为,闪长玢岩岩体和沉积围岩均不是铁质的主要来源,富铁矿体的成因主要来自矿田深部的矿浆-热液系统,姑山式铁矿的铁质主要是液态不混溶作用形成的铁矿浆,白象山式铁矿的铁质主要来源于深部残浆分离出的Na-Fe-Cl络合物。在对铁质和岩体估算的基础上,提出形成铁矿的原始母岩浆很可能是富铁的玄武质岩浆,形成于大规模的岩石圈减薄、软流圈上涌的构造背景下,由变质洋壳(榴辉岩)和软流圈地幔(橄榄岩)反应后的橄榄岩部分熔融形成,其在上升的过程中发生了AFC过程。     

黑龙江东部鸡西盆地首次发现白垩系隐伏含金古砂矿层及其意义

在黑龙江东部鸡西盆地下白垩统穆棱组鸡D7井679.19 m井段,首次发现了一含金古砂矿层,其中所含重砂矿物有:自然金、自生独居石、碎屑独居石、磷钇矿、锆石、方铅矿、闪锌矿、金红石、钛铁矿、磷灰石、黑云母、绿泥石、黄铁矿、黄铜矿、白钛石、榍石、褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、铁锰矿、勃姆石、氧化铀矿、自然铜和自然铜-锌金属等.矿层厚度约为4.14 m,在砂岩薄片中目估重砂体积分数为10%～24%.含金古砂矿层的发现为金的来源提供了新线索.该古砂矿层疑似海岸带沉积环境中形成,如能证实则该矿床远景可观,笔者提出用磁化率测井的方法圈定隐伏古砂矿的建议.此外,由于发现莓状黄铁矿、自然铜-锌金属和自生独居石等,认为古砂矿是在有利于生物成矿作用的沉积环境中形成.     

变质成矿的理论基础(续完)

在麻粒岩相条件下的成矿作用.根据对矿物中气液包裹体的研究,成矿作用的温度可达700℃,压力在5000×10~5Pa以上.形成富矿的情况极为少见,这是由于在相当于麻粒岩相的高温高压条件下,Fe、Si和Al是活动的.其结果形成铁质辉石和数量极少的Fe的氧化物——磁铁矿.麻粒岩变质相的富矿体呈脉状、细脉状或其它形状,工业意义不大.麻粒岩相变质作用往往导致在岩石中形成粒粒磁铁矿,这对需要进行选矿的铁质岩石和贫矿石的技术评价,是一个有利的因素.铁矿床的分布.在岩石变质程度达到绿片岩相的地区,变质成矿作用发育最广泛.在角闪岩相地区,铁质岩石的矿化比较少见,而在岩石变质程度达到麻粒岩相的地区,富矿完全缺失.     

华北地台串岭沟组砂脉中自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿——中元古代甲烷厌氧氧化的沉积证据

华北中元古界串岭沟组暗色页岩中普遍发育的砂脉构造被解释为气体逃逸形成的沉积构造。在砂脉和相邻围岩中发现有自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿。自生碳酸盐主要由白云石组成,表现为微晶质条带或隐晶质斑块状胶结物。微晶白云石条带多出现在有机质纹层密集发育的部位,沿微生物膜两侧发育;而隐晶质斑块多以胶结物形式充填粒间孔隙或沿砂脉外缘密集产出。围岩中共生草莓状黄铁矿,砂脉中有具环带黄铁矿。这种特殊的矿物组构以及富有机质沉积和丰富的微生物成因构造(MISS)均表明串岭沟组形成于缺氧环境。层面发育的气泡构造为砂脉的气体逃逸成因提供了支持,而自生碳酸盐和黄铁矿则是沉积浅层硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)甲烷厌氧氧化(AOM)和细菌硫酸盐还原(BSR)的产物;气体源于有机质的厌氧分解和甲烷菌活动。砂脉中发现有疑似微生物化石,围岩含古菌和硫细菌生物标志物,表明有发生AOM和BSR作用的条件。串岭沟组砂脉中识别的自生碳酸盐沉淀及其AOM成因对进一步认识中元古代古海洋与古气候条件具有重要意义。由于海洋的低硫酸盐浓度,SMTZ带很浅,海底沉积层的甲烷仅少量被AOM消耗;而大量甲烷进入大气必然导致中元古代强烈的温室气候效应。