利用泥质岩化学蚀变指数分析物源区风化程度时的限制因素*

近年来,根据泥质岩中常量元素的摩尔数计算出的化学蚀变指数(CIA: Chemical index of alteration)、化学风化指数(CIW: Chemical index of weathering)和斜长石蚀变指数(PIA: Plagioclase index of alteration)被广泛用来反映物源区的风化程度及物源区古气候,这些指数在应用时都有一些严格的限制因素,应给予足够重视。CIA计算公式未排除成岩作用过程中钾交代作用的影响,需要采用A-CN-K[Al₂O₃-(CaO^*+Na₂O)-K₂O]三角图进行判断,对发生钾交代作用的样品利用A-CN-K三角图或CIA_corr计算公式进行校正。CIW计算公式中去掉了K₂O,但没有排除钾长石中的Al元素。PIA计算公式中考虑了钾长石中的Al元素,但只适用于判断母岩中仅含有斜长石而不含钾长石的物源区风化程度。综合分析表明,在判断物源区风化程度及古气候时,CIA的干扰因素相对较少,值得推广。但即使利用从泥质岩常量元素获得的CIA值来判断物源区的风化程度时,仍需要考虑沉积分异作用、再旋回作用、沉积区进一步风化作用以及成土作用、成岩期的钾交代作用的影响,建议首先依据泥质岩常量元素的摩尔数计算出成分变异指数(ICV: Index of compositional variability),然后对ICV>1的样品进行CIA的计算,并利用A-CN-K三角图或CIA_corr计算公式对CIA值进行钾交代作用的校正,该校正过的CIA_corr计算值可用来判断物源区的风化程度。     

四川若尔盖地区西康群地球化学特征及其物源区和古风化程度分析

通过对四川省若尔盖地区西康群砂泥岩的主量元素、微量元素和稀土元素进行综合研究,发现本区砂泥岩的SiO₂ 、P₂O₅ 、MnO与PAAS有相同的含量,富集Na₂O、CaO,贫Al₂O₃ 、Fe₂O₃、MgO、K₂O和TiO₂。微量元素W含量大大高于上地壳丰度,Nb和Ta含量大大低于上地壳丰度,而与下地壳丰度相当,Sc的含量略低于上地壳丰度,造岩元素Sr 略高于地壳丰度值。稀土元素总量相对较高,平均值为133.97×10^-6,与地壳中的稀土元素总量112×10^-6较为接近。轻稀土元素相对于重稀土元素较为富集,具中等的负铕异常,稀土配分曲线均显示比较一致的右倾的轻稀土富集的配分模式。由此认为其地球化学特征与大陆岛弧和被动大陆边缘沉积物相似。综合其他地质资料认为若尔盖地区西康群砂泥岩的物源区可能为康滇古陆。     

东海陆架泥质区沉积有机质的物源分析

色谱和色谱／质谱分析表明，济州鸟西南泥质区正构烷烃、姥鲛烷、植烷、藿烷和甾烷等生物标志物的特征与现代长江口、老黄河口和新黄河口的河流沉积物均区别很大，该泥质区的沉积有机质主要来源于海洋低等生物（如细菌和藻类等）以及陆源高等植物的输入，表现为不同来源和成熟度的生物标志物的混合，同时该泥质区沉积有机质与矿物碎屑沉积物来源不尽相同。长江口泥质区正构烷烃高相对分子质量部分与长江口沉积物相似，正构烷烃和藿烷所反映的有机质成熟度高于现代长江和老黄河口沉积物，甾烷的成熟度与长江相仿而明显高于老黄河口沉积物。长江口泥质区的沉积有机质主要来源于长江输入的陆源高等植物碎片和海洋源的低等生物。东海陆架近岸与远端泥质区沉积有机质的物源很不相同。     

江西岩背斑岩锡矿蚀变分带及其主要蚀变岩的地球化学特征

通过对野外１１条勘探线剖面，７２个钻孔岩心的地质编录和室内５００多块薄片的系统观察，将岩背锡矿围岩蚀变自下而上划分为三个蚀变带，即黄玉石英化带，绿泥石黄玉石英化带和绢云母石英化带，并对各蚀变带主要蚀变岩进行了系统的岩石化学，微量元素和稀土元素的研究结果表明，蚀变岩氟含量很高，热液中氟的存在有利于Ｓｎ，Ｗ，Ｃｕ及ＲＥＥ的迁移和富集，含氟流体是导致蚀变岩Ｓｎ，Ｗ，Ｃｕ的富集和ＲＥＥ含量增加的主要因素，     

胶东蚀变岩型金矿金矿物微区地球化学特征

胶东半岛金矿集区是我国主要的产金地之一,其中"蚀变岩型"和"石英脉型"金矿为该区两个典型的矿床类型。位于胶东半岛西北部的三山岛-仓上断裂带发育两个典型的"蚀变岩型"金矿:三山岛金矿和新立金矿。这两个金矿区金矿物赋存状态以晶隙金、裂隙金和包裹金为主,呈片状、椭圆状、短柱状和板状形态赋存于载金矿物之中,载金矿物主要为黄铁矿,少量方铅矿、闪锌矿等硫化物。扫描电镜背散射(BSE)电子图像和二次电子图像发现,单个金颗粒表面具有明显的凹坑或凹槽,因内部填充杂质或反光而呈暗黑色区域。电子探针(EMPA)分析可得金矿物中Au含量为63.34%~72.54%,含有较高的Ag含量(27.39%~36.34%),属于银金矿系列。银金矿单个颗粒微区能谱分析(SEM-EDS)显示,银金矿中除了Au和Ag外,还存在N(6.12%~9.79%)、O(1.89%~6.18%)、W(0.42%~0.84%)、P(6.32%~10.38%)和Fe(1.62%~3.37%)等元素。研究区银金矿与玲珑金矿("石英脉型"金矿)金矿物微区元素对比分析发现,具有相同的Au、Ag、N、O和Fe元素,但是仅在研究区银金矿中发现W元素,并且所含N、O和Fe的含量远低于玲珑金矿床。研究区银金矿中低O含量反应金形成环境为还原环境,并且与"石英脉型"金矿形成环境相对比,还原性更高。N元素的存在可能指示成矿流体中有大气降水混入,并且"蚀变岩型"金矿比"石英脉型"金矿混入量较少。P可指示成矿流体中有幔源流体的加入。W指示成矿流体可能源自早白垩世岩浆作用形成的初始岩浆流体。通过金矿物微区地球化学与成矿流体氢氧同位素综合分析可得,胶东金矿成矿流体为多源混合。成矿物质来源与早白垩世中-基性脉岩具有同源性,可能源自深部地幔。Au运移过程中,主要以硫化物Au(HS)-2的形式运移。     

珙县恐龙化石埋藏地自流井组泥质岩地球化学特征及其对物源区和古风化作用的指示

四川珙县恐龙化石埋藏地是四川盆地早侏罗世重要的恐龙化石点,恐龙化石埋藏于下侏罗统自流井组之中。对该恐龙化石埋藏地自流井组泥质岩的常量元素、微量元素和稀土元素特征进行了研究,并根据其地球化学特征讨论了物源区性质、构造背景以及物源区的风化特征。常量元素和稀土元素表明其物源区以长英质岩石为主,构造背景为被动大陆边缘;反映化学风化程度的C IA指数及成分成熟度的ICV指数,表明物源区经历了较强的化学风化作用,反映了早侏罗世恐龙生活在一个温暖潮湿的古气候环境之中。     

豫西济源盆地侏罗系泥质岩地球化学特征及其 环境和物源示踪

本文通过对济源盆地侏罗系泥质岩样品的微量元素及稀土元素测试,探讨了其形成的环境和物源。稀土元素球粒陨石标准化后表现为轻稀土元素富集的右倾式,δEu均值0.64,中度负异常,δCe均值0.90,轻微亏损,LREE/HREE、(La/Yb)N均值分别为9.1和9.5,轻重稀土分异明显。利用地球化学方法分析了该盆地侏罗纪沉积环境及物源特征,结果表明:济源盆地侏罗纪总体处于弱氧化—还原环境,且还原性自下而上依次减弱,水体逐渐变浅;早侏罗世鞍腰组和中侏罗世早期杨树庄组沉积时期,济源盆地处于鄂尔多斯大型盆地开放体系中,气候逐渐干旱并未影响水体盐度,总体为淡水沉积;中侏罗世晚期马凹组沉积时期,太行山复背斜隆升使济源盆地完全封闭,气候干旱造成水体盐度增大,总体为半咸水沉积;济源盆地侏罗系沉积物源自下而上有长英质物质逐步减少、基性火成物质逐步增加的趋势,说明济源盆地在侏罗纪受到太行山复背斜隆升和剥蚀的控制,其早期大量物源来自复背斜上被剥蚀的复旋回长英质盖层,到晚期,随着复背斜的隆升和剥蚀的加强,其核部古元古—太古界基性物质成为盆地重要的沉积物源之一。与此同时,秦岭造山带也向济源盆地侏罗系贡献了部分物源。因此,济源盆地的侏罗系揭示了太行山复背斜逐步隆升-剥蚀的过程,成为我们理解华北克拉通破坏的一个重要窗口。     

甘肃省南祁连化石沟铜矿区绢英岩蚀变地球化学特征

化石沟铜矿位于阿尔金-祁连-柴北缘的交汇部位,区内侵入岩发育,中二叠世英云闪长斑岩与铜矿的关系最为密切,岩石绢英岩化、硅化等后期蚀变发育,部分交代作用强者转变为绢英岩。绢英岩具有高Si、Ba、LREE,低Al、Ti、Ca、Sr、Y和MREE的地球化学特征,运用Isocon图解法,经与原岩(英云闪长斑岩)对比,认为蚀变热液是富Si的,并带入大量SiO2,而CaO、Na2O、TiO2、MnO等明显迁出。岩石δ18OV-SMOW值(12.6‰~12.8‰)与原岩基本一致,表明参与蚀变的流体来源于岩浆后期热液,该热液类型可能在成矿作用过程中起到十分重要的作用。     

化学蚀变指数(CIA)反映湿润亚热带风化壳型土壤风化强度的适用性探讨

风化壳型土壤剖面是记录"地球关键带"长期信息的重要载体。然而,目前对大范围的风化壳-土壤原位风化过程研究较少,化学风化指标能否指示其风化强度存在争议。本研究以广东省湿润亚热带气候主导区的6个花岗岩风化壳型土壤剖面为研究对象,结合土壤的常量元素地球化学和粒度数据来描述剖面的化学风化和物理变化,探讨CIA反映湿润亚热带风化壳型土壤风化强度的适用性。结果显示：在温带地区迁移作用微弱的惰性元素Fe、Al、Ti在亚热带风化剖面上层含量相对中下层较低;随着地区降水量的增加,CIA从剖面顶部到底部数值呈增加趋势,这与风化壳剖面自上而下风化强度减弱的理想风化趋势相悖;并且发现CIA指标与气候参数,尤其是降水之间存在良好的反相关关系（R2=0.77,P < 0.01,y=-0.0065x+104.01）。通过对该异常现象的探讨,得到以下认识：在湿润亚热带地区,风化壳表层土壤具有复杂的物理、化学变化,尤其是高降水量引起的物理侵蚀使得化学活动性弱的Fe、Al、Ti氧化物、以及粘粒被地表径流带走或者下渗到更深层土壤中,使得表层土壤的CIA值偏低,不能真实反映其化学风化强度。因此,在应用CIA指标反映湿润亚热带高降水地区风化壳土壤剖面的风化强度时应当谨慎。     

化学蚀变指数指示古气候变化的适用性探讨

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段由3层沙丘砂、2层湖相沉积、2层古土壤和5层黄土构成,对各沉积相进行了年代学研究与主量元素含量测试,确定该层段为末次冰消期,计算了各沉积相CIA指数,结果显示CIA指数由大到小依次为沙丘砂 > 黄土 > 古土壤 > 湖相沉积。通过对比,发现CIA指示的各沉积相化学风化作用强度（气候环境）与已有粒度成分指示的该时期气候变化研究结论相矛盾,通过对该矛盾现象的深入研究和探讨,得到以下认识:1）研究层段的古土壤、湖相沉积、黄土的沉积物质可能来源于土门剖面东南一侧的黄土高原,沙丘砂沉积物质受北侧的腾格里沙漠沙丘砂强烈影响,各沉积相的物源化学元素存在差别使得不同沉积相CIA指数的对比存在先天性不足;2）土门剖面所处的低洼地形会产生汇水作用,使易迁移的钙、钠、钾等元素随降水迁移而汇聚于此,对不同沉积相的CIA值产生干扰,导致CIA指数偏小,其不能反映真实化学风化作用强度;3）应用CIA指数作为古气候变化的替代指标需综合考虑沉积相物源差异及沉积环境的影响,CIA指数用于指示古气候变化存在一定的适用性问题。     

东秦岭丹凤蛇绿混杂岩带变泥质粉砂岩的地球化学特征及物源分析

东秦岭丹凤县东部的郭家沟是丹凤蛇绿混杂岩的典型出露区,作为其重要组成部分的沉积岩主要由夹有少量硅质岩的泥质粉砂岩构成,目前已变为角闪石英片岩和少量黒云石英片岩。这些变泥质粉砂岩显示了活动陆缘岛弧物源区沉积物高CaO、MgO、MnO、Sr、Ba,低K2O/Al2O3比值,轻稀土元素中等富集,Eu异常微弱的地球化学特征。其中,占主体的角闪石英片岩高Co/Th、低La/Sc和Th/Sc比值;黒云石英片岩低Co/Th、高La/Sc和Th/Sc比值,反映其源区以基性物质为主,花岗质物质的供给有限。根据与变泥质粉砂岩共生的硅质岩形成于奥陶纪—志留纪推断,这套沉积岩形成于北秦岭区活动大陆边缘岛弧演化早期弧前沉积盆地环境。     

点荷载法测试易风化泥质岩强度的可靠性分析

在川南地区在近年的煤炭开发过程中,多数基建矿井在巷道开拓期间大量出现围岩软弱、易风化、节理裂隙发育、变形大、支护难、多次返修等严重困扰矿井正常投产的支护难题,为合理选取支护技术,必须对软岩类型及等级进行划分。首先进行地质工程调查,选择巷道主要分布的厚层黑灰色泥岩为研究对象,在井下采用点荷载测试仪对新鲜不规则岩块进行强度测试。在对可疑数据采用Grubbs准则进行取舍后,采用传统法、ISRM法、工程分级法分别进行点荷载强度计算,所得结果采用F检验法和t检验法对各公式计算结果进行随机误差和系统误差检验,研究各方法的适宜性。研究发现,在对泥岩进行点荷载测试时,传统法和ISRM法较工程分级法所得单轴抗压强度平均值的随机误差和系统误差小,更适宜作为该类岩性进行工程软岩分级评价时的重要指标;点荷载所获泥岩强度值的偏差系数在11%～30%范围内,与一般岩石单轴抗压强度测定值偏差系数接近,具有可靠、快速、方便、费用低的优点,适宜作为围岩取样困难的巷道进行软岩类型评价的测试方法。     

豫西宜洛盆地上二叠统-下三叠统泥质岩地球化学特征与物源分析

宜洛盆地晚二叠世-三叠纪沉积充填演化是秦岭造山带与华北克拉通共同作用的结果,物源分析是揭示盆山耦合的重要手段之一。论文采用沉积地球化学分析的方法对宜洛盆地上二叠统-下三叠统泥质岩地球化学特征与物源进行了研究,结果表明:宜洛盆地泥质岩稀土元素球粒陨石标准化曲线显示轻稀土元素富集,重稀土亏损,为右倾式曲线,元素Eu中度负异常,元素Ce轻微亏损,符合上地壳稀土元素分布特征。泥质岩源区源岩属性判别图解显示,宜洛盆地物源以长英质岩为主,主要来自于上地壳,孙家沟组后期有少量古老基底杂岩混入。构造背景判别图解显示,研究区物源经历了被动大陆边缘为主(孙家沟组下段)-活动大陆边缘为主(孙家沟组上段和刘家沟组)-大陆岛弧为主(和尚沟组)的演化;华北克拉通和秦岭造山带是宜洛盆地重要物源区,华北地台北部内蒙古隆起可能提供了一定量的物源。孙家沟组早期以克拉通内部物源为主,孙家沟组土门段之后秦岭微地块物源供给明显,体现了华北克拉通南缘基底隆升,由被动大陆边缘向秦岭初始"弧-陆"碰撞隆升的构造演化过程。这对深入揭示南华北盆地与周围造山带之间的耦合关系具有重要意义。     

植被覆盖区高光谱遥感影像上蚀变岩与蚀变矿物信息的提取

在高光谱遥感找矿应用中,从影像上提取的蚀变信息经常包含了很多对找矿无用的信息。为了避免这些无用信息,本研究选取植被覆盖的云南普朗斑岩铜矿区作为研究区,使用该区高光谱遥感数据分别提取蚀变岩和蚀变矿物的信息,分析它们对找矿的有用性。提取蚀变矿物信息使用的是从影像上提取的矿物端元参考光谱,光谱匹配采用的是光谱角方法;提取蚀变岩信息使用的是野外蚀变岩参考光谱,光谱匹配不仅考虑光谱的整体形态,而且考虑吸收谷位置形态。在蚀变岩识别图上,4个典型蚀变岩点的野外验证表明:识别结果与实地地物基本一致。但是,在蚀变矿物信息图中,这4个圈定点无任何信息。这表明:这些点的蚀变岩信息较其表面蚀变矿物信息更丰富,因而能被有效提取出。通过比较蚀变岩、蚀变矿物的信息分布图,发现:一些粘土矿物(比如硬石膏和高岭石)的大量信息分布在沉积岩区,因而可能是假的蚀变信息。这表明:通过蚀变岩光谱获取的蚀变信息比通过蚀变矿物光谱获取的蚀变信息更可靠。在蚀变岩信息提取中,比较吸收谷位置识别前后的结果表明:考虑光谱整体和局部形态比仅考虑整体形态的识别结果具有更高的可靠性。     

东海陆架北部泥质区表层沉积物碳酸盐粒级分布与物源分析

对取自东海陆架北部表层沉积物及黄河、长江河道沉积物样品按1／4Φ或1／2Φ的间隔筛分，分别测定不同粒级中碳酸盐的含量，结果表明东海陆架表层沉积物碳酸盐含量都较高，且在砂、砾级中异常富集，碳酸盐颗粒分布具有分散、多峰的特点；黄河沉积物碳酸盐含量较高，主要分布于细粒级部分，并在细粒部分富集；长江沉积物碳酸盐含量明显低于黄河，分布较均匀，但是由于有淡水钙质生物碎屑的混入导致粗粒级中碳酸盐较为富集。依据沉积物中碳酸盐含量、分布及富集特征，结合沉积作用分析，表明济州岛西南泥质区沉积物为黄河、长江物质以及泥质区周边的再悬浮物质三部分的混合产物。     

长江中下游玢岩铁矿围岩蚀变的地球化学分带

一、地质概况在我国长江中下游地区有许多中生代陆相火山岩盆地。其中某些盆地内主要分布了碱玄岩-粗安岩-粗面岩岩石共生组合。盆地内矿化作用以铁为主,铜和黄铁矿等次之,伴有极其广泛的蚀变作用。粗安岩或辉石闪长玢岩(熔岩或潜火山岩)是该区主要的成矿背景岩石。近铁矿岩石多由铁镁硅酸盐矿物和碱性长石等蚀变矿物组成,俗称暗色蚀变岩石。有的矿床深部钠长石岩很发育,可另划出碱质蚀变带,统称暗色蚀变带。远矿为浅色蚀变     

豫西伊川地区中元古界兵马沟组泥质岩地球化学特征及其环境与物源示踪

华北克拉通南缘古-中元古代构造-沉积演化的俯冲说、裂解说之争由来已久,兵马沟组作为熊耳群形成后的第一套碎 屑沉积岩层,对解释上述过程有重要意义。该文通过对豫西伊川地区的兵马沟组泥质岩微量及稀土元素的地球化学特征分析, 探讨了其沉积环境、物源,进而揭示了其发育的大地构造背景。结果表明：（1）兵马沟组泥质岩稀土元素含量高,球粒陨石标准 化后轻重稀土分异明显,δEu负异常,δCe异常不明显,富集Rb、Th、La、Ce、Nd、Zr、Hf 等,较上地壳平均值富集Sc、V、Cr、Co、Ni、 Rb;（2）Ceanom指数、V/V + Ni反映了泥质岩沉积时的还原环境,Sr/Ba、B/Ga表明其为由陆相至海相的过渡型沉积;（3）Cr/Zr、Th/U 等元素比值关系反应其物源无深部物质加入,La/Yb-Ce、Co/Th-La/Sc图解表明物源为中酸性火山岩及少量稳定陆壳物质; （4）Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10图解表明其物源主要来自大陆岛弧。综合上述分析结果,结合区域地质信息,可以得出中元古界 兵马沟组形成于大陆岛弧弧后盆地,熊耳群分布区为中元古代俯冲成因的大陆岛弧区。     

紫金山铜金矿明矾石交代蚀变岩的岩石地球化学特征

在野外地质调查和岩(矿)相学的基础上,通过对比分析紫金山铜金矿各种交代蚀变岩的岩石地球化学特征,对本矿高硫化型浅成低温热液成矿体系有了进一步认识.相比其他种类的交代蚀变岩,明矾石交代蚀变岩的岩石地球化学特征主要表现为:①主量元素中Al2O3,K2O明显增加,而SiO2明显降低,其他造岩元素也都有降低的趋势;②成矿元素Cu与运矿元素S,F相关性密切;Cu与Au,Ag等成矿元素呈一定的正相关性,而与Pb,Zn,Sn等矿化相关性较差;③微量元素均显示出大离子亲石元素较高,明显富集Rb,Ba,Tb,U,Pb,而低P,Ti;④稀土元素普遍具有较高的轻稀土、较低的重稀土,负Eu异常较小或不明显.明矾石交代蚀变岩的这些岩石地球化学特征显示出紫金山铜金矿高硫化型浅成低温热液是富含Cu,Au,Ag等多种成矿元素和S,F等运矿元素的成矿流体,其形成是与燕山晚期中酸性的火山—侵入杂岩有关的岩浆热液与燕山早期的花岗岩类长期广泛水—岩反应的结果.     

西秦岭李坝金矿蚀变岩的地质地球化学特征

李坝浊积岩型金矿床赋存于西秦岭北带中泥盆统李坝群浊积岩建造中，赋矿围岩蚀变主要为黑云母化、绿泥石化、绢云母化、硅化和碳酸盐化，且蚀变分带明显。通过对该矿床各种蚀变岩的常量元素，、微量元素及稀土元素的地球化学特征研究，探讨了元素在碱交代－K交代及酸交代过程中的地球化学行为。结果表明，SiO2含量，Fe2O3含量，LREE／HREE，∑LREE,(La/Lu)cn,(La/Sm)cn,(Tb/Yb)cn及微量元素的含量等随着K交代作用强度的增强，显示出规律性的变化。最后讨论了K交代作用及酸交代作用与金矿化之间的关系。