Nb、Ta分配系数和水解实验研究及其在成矿作用中的应用

改进了K_2NboF_5·H_2O及K_2TaF_7配合物的制备方法,用快速淬火高压釜及Ar气作为压力介质,对过去实验用莫雷釜所获得结果(王玉荣等,1979;成矿实验研究组,1972)进行了重新测定。实验结果表明,随温度增高(250—550℃1×10~8Pa)、压力增大(5—15×10~7Pa550℃)K_2NbOF_5及K_2TaF_7水解作用不断增强。K_2NboF_5及K_2TaF_7水解作用仅与HF浓度有关,与NaF浓度无明显关系。本文对Nb、Ta在花岗岩熔体及流体相之间的分配实验(王玉荣,1979)进行了计算,Ta在HF介质中的分配系数的变化明显大于Nb。对成矿机理作进一步讨论。     

长江中下游中性－中酸性岩浆岩的母岩浆来源及铜的成矿作用──实验研究

针对长江中下游形成中性和中酸性岩浆岩的岩浆成因和Ｆｅ、Ｃｕ成矿作用问题，完成了一系列壳幔物质混合物、下地壳物质混合物及中性－中酸性岩浆岩在１０００－２０００ＭＰａ和９００－１５５０℃的水不饱和条件下熔融实验研究。实验结果表明，本地区中性和中酸性岩浆岩可能主要由适当比例的壳幔物质混合物熔化而得的岩浆结晶而成。硅酸盐玻璃的电子探针分析数据没有显示出Ｋ与Ｃｕ和Ｆｅ与Ｎａ的相关关系。在含硫体系中，铜在中性－中酸性硅酸盐熔体中的溶解度介于０．０２％－０．２３％之间，但多数铜分析值在０．１％以上（大致相当于初始物中１５％的铜溶解在硅酸盐熔体中）。余下的部分铜则以Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓ组成的小球粒形式不均匀地散布在硅酸盐熔体中。实验结果还表明，中性－中酸性硅酸盐熔体的不混溶性普遍存在。     

钨在矿物/熔体和溶液/熔体中的分配行为及其对成矿作用的影响

总结了钨(W)在地球不同圈层、不同相以及不同集合体之间的分配行为,并据此来探讨与花岗岩有关的热液型钨矿床的某些成因机制,并将W矿化所需的较高的浓集系数归因于这一系列不均匀分配行为的累积。同时强调了W在溶液/熔体体系,尤其是富F体系中的分配行为是理解其成矿机理的关键。热液中W主要以钨酸(根)和碱性钨酸盐离子存在,后因流经理化条件(温度、盐度、p H值)骤变而沉淀成矿。     

锡在流体和花岗质硅酸盐熔体间分配行为的实验研究

锡的成矿与花岗岩有着密切关系。为深入了解不同的岩浆组成及流体变化对锡分配行为的影响,以不同化学组成的凝胶和不同的流体分别作为初始固液相,进行了锡在流体与花岗质熔体间的分配行为实验研究。实验温度为850℃,压力为100 MPa。结果显示,当液相为0.1 mol/L的HCl时,熔体组成的变化对锡的分配行为有着明显的影响,锡在流熔体间的分配系数DSn随熔体中碱质(Na2O K2O)含量、钠钾(Na/K)和碱铝(AlK/Al)摩尔比的增加而减小;在固相(富钾过碱质熔体)不变的前提下,DSn随流体相中HCl浓度的增加而增大,而流体相中HF及K 、Na 浓度的改变对DSn影响不大;流体Cl-浓度和酸度升高有利于锡分配进入流体相。     

山西大同新生代火山岩熔融相平衡的实验研究

通过低压熔融相平衡实验,研究山西大同火山群玄武岩在结晶分离作用过程中液相成分的演化规律,探讨了矿物和溶浆之间元素的分配。在１００ｋＰａ,ｆｏ２＝ＮＮＯ,Ｔ＝１１００°～１３００℃条件下,矿物结晶顺序为Ｏ１→Ｐ１→Ｃｐｘ。橄榄石为液相线矿物。橄榄石－熔体Ｆｅ２－－Ｍｇ２－交换反应的分配系数是一个与温度无关的常数、残余液相线成分取决于晶出矿物相的化学成分及含量。Ｏ１＋ＣｐＸ＋Ｐ１饱和液相成分的Ｏ１－Ｄｉ－Ｓｉｌ和Ｏ１－Ｄｉ－Ｎｅ三元系相图清楚地反映了熔岩低压结晶作用的趋势,低压下熔浆的主要元素变化很大程度上依赖于母岩浆ＳｉＯ２饱和程度。     

粤东锡(钨、铜)多金属矿床的成矿物质来源和成矿作用

粤东地区发育众多的锡(钨、铜)多金属矿床,主要沿3条北东向区域性断裂分布,组成西、中、东3个平行的成矿带。据矿床矿物组合,锡多金属矿床可确定为云英岩型、石英脉型、硅酸盐型和硫化物型4种矿床类型。钨、铜矿床较少发现。区内中生代岩浆活动强烈,火山岩和花岗岩广泛分布。研究认为,成岩与成矿的时差较小,成矿热液有岩浆分异的初始岩浆水及其所携带的Sn、W、Pb、S等参与。早期以岩浆水为主,晚期大气降水逐渐增加。西带和中、东带成矿的差异与硫同位素来源的差异和区域地层成矿金属元素背景含量差异有关,Ag主要来自于区域沉积地层,Au主要来自于花岗质火山-侵入杂岩。     

100MPa、800℃下Mo和W在流体／花岗质熔体相间分配的实验研究

利用“RQV-快速内冷淬火”（外加热冷封式）高温高压实验装置,在100MPa、800℃条件下,以东秦岭地区出露的高钾钙碱性岩浆岩（合峪花岗岩）为实验初始物,实验研究了Mo和W在花岗岩-H2O、花岗岩-NaCl（KCl）-H2O及花岗岩-NaF-H2O体系流体／熔体相间的分配行为。实验结果表明,Mo比W更倾向于分配进入流体相（DMo^流体/溶体〉〉DW^流体/溶体）,相对于纯水体系而言,流体介质中Cl和F的存在均有利于Mo和W向流体相迁移富集,随体系内Cl含量的不断增高,Mo和W的分配系数呈线性增大趋势,而在天然花岗岩可能含有的F含量范围之内,F含量的增高将阻碍Mo、W向流体相迁移,流体介质中Na／K（摩尔比）的变化对Mo和W的分配系数没有明显影响,表明体系碱质（Na或K）类型不是Mo和W在流体／熔体相间分配的主要影响因素。     

赣北大湖塘矿床的含铌钽与含钨花岗岩成岩成矿特征对比研究

大湖塘钨多金属矿床位于江西北部三县（武宁、修水、靖安）交界处,是近年来发现的一个超大型钨矿床,与燕山期含钨花岗质岩浆活动密切相关。本次研究发现该区还存在含铌钽花岗斑岩,利用全岩地球化学特征、矿物的结构和主微量元素成分、以及锆石和铌铁矿族矿物U- Pb同位素年代学,对比含铌钽花岗斑岩和含钨似斑状花岗岩成岩成矿特征,以探讨两类不同成矿花岗岩的成因及成矿联系。研究得出： WingdingsAB@ 含铌钽花岗斑岩的U- Pb LA- ICP- MS锆石和铌铁矿族矿物同位素年龄分别为146±2 Ma和144±5 Ma,与含钨似斑状花岗岩的成岩成矿年龄（150~140Ma）接近;②含铌钽花岗斑岩全岩的Nb/Ta和Zr/Hf比值分别为1.7和13,云母为含锂白云母,Li2O和F含量最高可达2.1%和3.8%,K2O/Rb2O比值24,而含钨似斑状花岗岩中具有相对较高的Nb/Ta（~4.8）和Zr/Hf（~30）比值,云母也以白云母为主,含有0.32% Li2O和1.5% F,K2O/Rb2O比值88,表明含铌钽花岗斑岩的演化程度比含钨似斑状花岗岩更高;③两类花岗岩中的成矿指示性矿物有明显差异,含铌钽花岗斑岩中包括具有岩浆成因特征的铌铁矿族矿物、钨铌锰矿、锡锰钽矿、含铌钽黑钨矿、含铌钽金红石和富集稀有金属元素的含锂白云母;而含钨似斑状花岗岩中主要体现为热液期形成的黑钨矿、白钨矿、金红石和锡石。本次研究认为,含铌钽花岗斑岩的原始岩浆中富含铌钽钨等元素,高挥发组分和岩浆流体的作用有利于岩浆期稀有金属成矿作用的发生;而含钨似斑状花岗岩中钨成矿作用发生在岩浆作用的后期,与后期流体作用相关性更大,这些信息也验证了大湖塘矿床发生了多期多阶段钨锡稀有金属成矿作用。     

高温实验研究火成岩成因的意义

通过对球粒陨石晚壳的分层及玻璃质的研究,探讨了类地行星的层圈构造划分及地球早期玄武岩与月岩形成的机理。论述了高温实验结果对火山岩、侵入岩、陨石及含水暗色矿物等有关成因研究的意义。根据酸性火山岩干熔与湿熔实验中矿物熔融顺序的不同,分析了花岗闻风而动 浆侵入酸度演经及浅色麻粒岩的 ,讨论了岩石熔点与酸度、结构的关系。根据玄武岩加花岗岩的熔融实验结果,排队了玄武岩浆同化花岗岩形成 白榴玄武岩的可能,并提出了高铝玄武岩浆与碱性苦橄岩浆分离结晶形成拉斑玄武系列岩石及出现跨越趋势的可能。通过不同酸度、不同温度熔体粘度的计算．阐述了同一温度下熔浆酸度愈大粘度增大率愈大的特点及其与火山相、喷发及火山类型的关系。通过轻度钠化、变质、风化的玄武岩熔融结晶实验与新鲜玄武岩的对比,指出具原岩显微结构的岩石．其化学成分仍可作为火山岩分类命名、系列划分的依据。通过玄武岩熔融结晶实验,研究了熔浆过冷度、成桉密度、晶体生长速度与矿物结晶程度的关系,并指出了白榴苦橄岩熔体在降温过程中,晶出矿物的共生组合、演化顺序及其意义。根据含水暗色矿物的升温研究,阐明了它们氧化、脱水与热光性的变化过程及其暗化、分解、熔融的变化阶段,阐述了它们在地质温度计、划分岩浆岩相等方面的作用,并由玄武岩的熔融结晶实验结果,研究了富钙单斜辉石在压力效应、淬火效应中Ti 与Al2含量的不同,还指出可能有“等温效应 的存在。     

Nb,Mo,Ti,Ta,W掺杂硅化石墨扫描电镜研究

以硅粉的1％，2％－10％（wB）将Nb,Mo,Ti,Ta,W等5种金属粉掺入硅粉中，用液硅渗透法（LSP）制务出系列掺杂硅化石墨样品，这对些样品抗折，抗拉强测试结果：Nb(6%)－硅化石墨性能最优，抗拉强度提高了20％－27％，Mo(1%),Mo(5%)掺杂效果次之，而Ti(7%),Ta(3%),W(7%)等的杂反使材料强度降低。扫描电子显微镜（SEM）分析显示：Nb(6%）掺杂使抗担强增强的原因在于，新的铌与碳的间隙化合物相的生成，减小了硅化石墨显微结构的尺寸，且使材料外层及内核结构均匀，致密，统一，因而能有效分散应力集中，缓冲裂纹扩张，增大承载截面，从而提高材料力学性能。相反Ti(7%),Ta(3%)等掺杂后，尽管使材料外层结构致密，但内部结构疏松，晶粒，孔隙尺寸不大小不一，形态各异，外结构极不统一，导致材料性能下降。     

铌与钽的某些地球化学问题

针对地球圈层之间Nb、Ta质量不平衡的难题,较系统收集分析了我国基性岩墙(脉)群、太古宙基性火山岩、碱性岩、大火成岩省火山岩,俯冲带中富Nb玄武岩、高压变质岩、花岗岩类的Nb、Ta含量、比值、相关同位素组成以及Nb、Ta实验地球化学资料.这些资料表明,Nb、Ta在这些岩类中的分布呈现非常不均匀变化,除花岗岩外,上述岩石的Nb/Ta比值均高于或近于球粒陨石值17.5.花岗岩中的幔源斜长花岗岩及与裂谷、热点环境有关的碱性花岗岩Nb/Ta比值近于地球平均值,而普通S型及I型花岗岩,特别是高演化花岗岩,Nb/Ta比值均明显低于球粒陨石(<10),甚至呈现Nb/Ta≤1.这些资料表明,在不均匀的地幔中可能存在呈布丁状分布的Nb/Ta比值高于球粒陨石的储源.金红石的稳定性及Nb、Ta分配系数实验资料不支持地球深部存在高Nb/Ta比值的含金红石榴辉岩.     

高温高压下花岗闪长质熔体的斜长石结晶作用实验研究

对花岗闪长质熔体在500MPa～2000MPa,650℃～750℃和一定水含量条件下结晶作用实验的结果表明,斜长石在500MPa和水饱和条件下的结晶温度为675℃,斜长石的结晶及其成分明显受温度、压力和熔体水含量影响。花岗闪长质熔体有斜长石结晶时残余熔体的SiO2含量高于无斜长石结晶的情况。花岗闪长质熔体发生角闪石、黑云母和斜长石结晶后的残余熔体在主量元素组成上与典型的A型花岗岩基本一致,也与初始物产地的A型花岗岩接近。因此,实验研究初步从主量元素上证明,东准噶尔A型花岗岩浆可以来源于花岗闪长质岩浆的分异结晶作用。     

等离子体发射光谱法同时测定岩石中微量锆、铪、铌和钽等元素

本文介绍了一种快速离子交换分离—ICP-AES法同时测定岩石中微量锆、铪、铌和钽等元素的新方法。样品经碱熔、浸取、过滤,其沉淀连同滤纸放回原烧杯,加入H~+型阳离子交换树脂和少量酒石酸溶液。基体元素(Fe~(3+),Al~(3+),Ca~(2+),Mg~(2+)等)被树脂吸附,锆、铪、铌和钽与酒石酸形成稳定络合物存留在溶液中,经干过滤后,用ICP-AES方法直接测定。欲测元素的样品分析实际检出限分别为:Zr0.2ppm。Hf、Nb、Ta均为0.4ppm。实践证明,本方法不仅步骤简单,分析速度快,而且分析结果或靠,精密度和准确度良好。     

佛冈高分异I型花岗岩的成因:来自Nb-Ta-Zr-Hf等元素的制约

华南南岭地区发育有大面积的与钨锡成矿相关的侏罗纪花岗岩,然而其中有些花岗岩的成因类型却难以确定。本文以佛冈岩体为例,结合前人已发表数据,对佛冈花岗岩体中Nb、Ta、Zr和Hf等元素的迁移特征及其原理进行探讨,并对佛冈花岗岩的成因类型进行了厘定。随着分异程度增加,佛冈花岗岩Nb和Ta含量增加,Nb/Ta(3.6~15.3)和Zr/Hf(17.3~38.9)比值降低并发生分异。随着Zr含量的降低,佛冈花岗岩的Zr/Hf比值降低,这一特征表明锆石的分离结晶作用使得佛冈花岗岩的Zr/Hf比值分异。Nb/Ta比值分异可能与角闪石和黑云母的分离结晶作用有关。随着Nb/Ta比值降低,Y/Ho比值增加,这一特征表明佛冈花岗岩Nb/Ta比值的分异也和岩浆演化后期的流体有关。佛冈花岗岩不含原生的富铝矿物,为准铝质到弱过铝质岩石。随着分异程度增加,佛冈花岗岩P2O5含量降低,表明它不是S型花岗岩。随着Y/Ho比值增加和Nb/Ta和Zr/Hf比值降低,佛岗花岗岩Ga/Al和Fe OT/Mg O比值增加,从典型I型花岗岩特征演化到类似A型花岗岩的地球化学特征。因此,我们认为佛冈花岗岩不是A型花岗岩而是高分异的I型花岗岩。区域上与成矿相关的流体和花岗质岩浆的相互作用和分离结晶作用,使得华南南岭地区的花岗岩地球化学特征复杂,所以其成因类型也变的难以确定。     

尖晶石—斜方辉石间Al—Cr交换平衡的实验研究

在温度为1030～1400℃，压力为0．4～2．0GPa条件下，在自然体系中进行了包含橄榄石-叙方辉石-尖晶石-（熔体）－（斜长石）矿物组合的平衡实验。探讨了斜方辉石-尖晶石间的Al-Cr交换平衡。通过对这平衡的研究，得到Al-Cr在尖晶石中的混合参数WAl-CrSp49541±5000J／mol；它较简单体系中所得WAl-CrSp要大许多，可能是由于自然体系中有Ti4+和Fe3+等混入尖晶石结构中，或是文献中对WAl-CrOpx-0和WMg-AlOpx=0的假设错误所致。实验结果还发现在一定温度下，斜方辉石中Cr的含量随平衡共存尖晶石中Cr的增大而成抛物线状增大。第一次实验验证了Nagata（1983）在自然岩石中的观察。     

高级变质岩中Zr、Hf、Nb、Ta的ICP-MS准确分析

采用高压密闭溶样ICP－MS研究了片麻岩、榴辉岩等高级变质岩中Nb、Ta、Zr、Hf准确分析方法。实验表明：在温度为190℃时,溶样时间大于36h,Nb、Ta、Zr、Hf可完全溶解,而获得准确的分析结果。但Nb、Ta在稀硝酸介质中的不稳定性会导致分析结果的误差,采用0．1％HF介质的“F^-基体”匹配,可保持Nb、Ta长时间的稳定性。所建立的高压密闭溶样ICP－MS分析方法用于苏鲁－大别地区片麻岩、榴辉岩等高级变质岩的分析,经与XRF及碱熔融ICP－MS方法对比,分析结果具有良好的一致性。     

提高光谱分析微量钽铌结果准确度研究

发射光谱法简单、快速测定矿样中微量钽铌时,主要伴生元素锡对准确测定微量钽铌有辅助作用。改进在钨、铁等元素干扰存在时,钽铌分析线对选择。与化学分析测试结果比对验证后,发现光谱分析微量钽铌准确度得到很大提高,可满足地质找矿品位0.01%的需要。     

镍钼在黑色岩系中富集成因的实验研究

对湘西和黔北早寒武世含Ｎｉ、Ｍｏ等多金属黑色岩系进行了淋滤实验。实验分别模拟了普通雨水、富ＣＯ２气雨水及酸性雨水三种不同淋滤条件。实验表明，黑色岩系中Ｍｏ、Ｎｉ、Ｖ等元素是比较容易被淋滤出的，尤其是在酸性雨水条件下，它们的带出强度最大。本实验为镍钼富集层的成因及寻找类似的矿床提供了依据。＊据（１９６２）。图３实验样品在不同雨水淋滤条件下各个元素带出强度的比较Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔｉｎｓａｍｐｌｅｓｉｓｌｅａｃｋｅｄｏｕｔｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｉｎｗａｔｅｒｓ从图３上可以看出，不同元素的带出强度有着明显的差别。例如带出强度最大的钼与其最小的铝可以相差４～５个数量级。现代空气雨水与饱含ＣＯ２气的雨水对样品淋滤强度的图形基本相似，也就是它们对各种元素的带出强度是相似的。而酸性度很大的雨水则明显地增强了多数元素的带出强度。值得注意的是钼在上述实验的任何条件下都能被强烈的带出，这是因为在表生条件的氧化作用下，Ｍｏ４＋可氧化为Ｍｏ６＋，形成溶解度较高的钼酸或钼酸盐，在溶液中搬运或呈胶体形式迁移，而在还原条件下，在有机质及铁硫化物大量存?