长石Fe同位素组成对高分异花岗岩高δ~(56)Fe值成因的启示

<正>高硅花岗岩(w(Si O2)72%)的Fe同位素组成相对低硅样品显著偏重,其成因被解释为流体出溶[1-2]、Soret扩散[3]或分离结晶[4-5]。高硅花岗岩中,由于铁镁质矿物含量极低,全岩Fe含量相当一部分赋存于长石中,显著不同于低硅花岗岩,后者的Fe几乎都存在于铁镁质矿物和磁铁矿中。这一Fe赋存状态的改变对高硅花岗岩铁同位素组成的影响尚属未知。本研究测试了大别造山带I型花岗岩中长石和其他共存矿物     

磷在硅酸盐矿物与熔体之间分配系数的研究进展

硅酸盐矿物与熔体之间的磷分配系数对研究岩浆演化和结晶分异程度具有重要意义,也是了解地幔磷储库和建立地球各圈层间磷运移模式的基础。本文分析和总结了前人采用天然样品和合成实验样品研究不同硅酸盐矿物和熔体间的磷分配系数的成果,分析了不同物理化学参数对分配系数的影响,包括熔体组成(如Mg O、Al2O3含量)、矿物结构(分配系数与[Si O4]4-聚合度呈负相关关系)、温度、压力和氧逸度等,指出当前研究中有关更高压力条件(15 GPa)及有流体存在时分配系数的研究是不足的。     

夏日哈木镍钴硫化物矿床镍钴赋存状态及其地质意义

东昆仑造山带夏日哈木超大型镍钴硫化物矿床伴生钴资源, 对其钴富集机制的认识离不开矿物中钴含量及其赋存状态方面的制约。本文采用场发射-扫描电子显微镜-能谱分析和电子探针对夏日哈木Ⅰ号镁铁-超镁铁质岩体中不同类型的矿物进行了成矿元素含量测定及表征, 在矿物层面探讨了钴含量变化和赋存状态。确认钴镍的赋存状态(含量)与矿物类型、岩浆结晶阶段(演化时间)有关: 硫(砷)化物的钴含量高于硅酸盐造岩矿物, 辉砷钴矿等砷化物钴独立矿物具有最高的钴含量。镁铁质岩浆硫不饱和时, 早期结晶橄榄石中镍含量较高, 中期结晶辉石岩的辉石晶体结构中的钴发生晶体化学分散; 岩浆硫饱和-硫化物熔离过程中钴和镍优先进入硫化物熔体而富集, 单硫化物固溶体(MSS)早期结晶的磁黄铁矿中钴含量大于镍含量, 钴与镍含量正相关; MSS中期结晶的镍黄铁矿优先富集钴, 钴与镍含量负相关, 钴可能与镍类质同象替换进入镍黄铁矿而优先富集; MSS早期钴与砷形成辉砷钴矿等钴独立矿物, 钴富集程度高、但总量有限。最后, 本文认为硫化物熔离是夏日哈木矿床钴富集的主要机制。

     

喷流沉积型多金属矿床中镍钼的赋存特征

喷流沉积型矿床是矿床地质学研究的前沿课题,查明矿石中重要组分(镍和钼)的赋存状态是该类矿床地质学研究的重要内容。湘黔地区天鹅山-黄家湾、大坪-大浒镍钼矿带是典型的海底喷流沉积矿床,本文采集该矿区的样品,应用化学和光谱定量分析、偏光显微镜和X射线衍射、扫描电镜、电子探针等大型现代仪器相结合的分析手段,研究了矿石中镍和钼的赋存状态。化学和光谱分析确定矿石中镍含量为3.76％,钼含量为4.99％;偏光显微镜下观察发现金属矿物零星分布,颗粒细小,结晶程度差,光学特征极不明显,晶体形貌特征难以观察,初步推断矿石矿物以胶状形式存在,但在光学显微镜下很难为这些矿物定名和描述;X射线衍射分析验证了偏光显微镜鉴定结果,印证了样品中存在很多非晶质矿物,仅有钨钼钙矿和镍黄铁矿两种矿物含有镍钼,且矿物含量很低(分别为0.4%和0.8%),对比化学分析结果,可推断样品还存在其他富含镍钼元素的矿物。进一步对富集镍钼元素的区域进行电子探针分析,最终确定了镍除了赋存于辉砷镍矿、方硫镍矿中,在胶状黄铁矿和磁黄铁矿边缘呈蠕虫状花边的镍黄铁矿中也有富集;钼主要赋存于碳硫钼矿中。矿石中的镍钼主要赋存于由胶态向结晶态过渡的金属矿物中,研究成果为该类矿床的矿石矿物学研究、选矿、冶炼及矿石综合利用提供重要的信息和依据。     

钪矿床主要类型与成矿机制

全球范围内钪(Sc)金属资源丰富,主要集中于俄罗斯、中国、乌克兰、美国、菲律宾、澳大利亚等国家,但易选取、高品位的钪矿床非常稀缺。钪金属资源属于中国优势关键矿产资源,其储量占全球的33%,且中国供给全球90%的钪金属。钪元素因其独特的地球化学性质导致其形成的独立矿床较为稀少,主要以伴生矿产的形式产出。依据钪矿床成因类型,可以分为2大类:第一大类为与内生成矿作用相关的钪矿床,包括:Ⅰ.花岗伟晶岩型钪矿床;Ⅱ.碱性-超基性岩型磷、稀土(Sc)矿床;Ⅲ.基性-超基性岩型钒、钛、铁(Sc)矿床;Ⅳ.第二大类为与外生成矿作用相关的钪矿床,包括:Ⅳ.沉积型钪矿床;Ⅴ.风化淋滤型钪矿床。其中,在与内生成矿作用相关的碱性-超基性岩型磷、稀土(Sc)矿床和基性-超基性岩型钒、钛、铁(Sc)矿床中,钪金属主要作为副产品被回收利用,是全球钪金属的主要来源;而与外生成矿作用相关的沉积型钪矿床和风化淋滤型钪矿床开采成本较低,其中钪以离子态形式赋存、易选取、回收率高,因此,欧洲、澳大利亚、美国等钪资源研究团队认为该类型钪矿床有望改变全球钪资源的分布格局。对于钪载体矿物的研究表明,独立钪矿物主要发育于花岗伟晶岩和碳酸岩中,部分发育于热液石英脉或表生风化环境中。除独立钪矿物以外,钪主要赋存于铁镁质矿物:如辉石;富高场强元素(HFSE)矿物:如斜锆石;表生风化矿物:如针铁矿、黏土类矿物;稀土矿物:如磷钇矿等。其中,热液或岩浆成因的辉石是最重要的载体矿物之一。关于钪赋存状态的研究表明,与内生成矿作用相关的钪矿床中,除独立矿物相以外,钪主要以类质同象的形式赋存于矿物晶格中;而在与外生成矿作用相关的钪矿床中,钪主要以类质同象和离子吸附2种形式赋存。对于钪矿床成矿机制的研究表明,硅酸盐岩浆体系中钪的富集与铁镁质造岩矿物密切相关,推测岩浆的结晶分异过程可能不利于钪的富集;相比而言,热液过程对于钪的再次迁移和富集更为关键。     

几种幔源岩石铂族元素赋存状态研究进展

本文综述了几种幔源岩石PGE赋存状态和分布规律方面的研究进展。众多的分配系数实验和分离的硫化物测试均表明PGE易进入硫化物而主要受硫化物控制，氧化物和硅酸盐对幔源岩石中PGE也具有一定的控制作用。不同成因的幔源岩石具有不同的PGE矿物共生组合，硫化物和合金是幔源岩石中两类最主要的铂族元素矿物(PGM)。虽然PGE特别是Pt、Pd和贱金属硫化物(BMS)紧密相关，但仍没有查明PGE是以独立矿物形式存在干其中还是以类质同象形式进入铁-镍-铜硫化物的晶格。对IPGE和铬铁矿及橄榄石的关系仍有两种不同的解释，两种解释均没有充分的证据否定对方。成岩的物理化学条件如氧逸度、硫逸度对幔源岩石PGE赋存状态有重要影响。铬铁矿中的Os-Ir合金包裹体并不代表早期的结晶相，而是从铬铁矿中退火出熔的结果。     

橄榄岩与榴辉岩中的一种金属合金

对江苏东海橄榄岩与榴辉岩中部分矿物的初步测试分析 ,发现其中存在一种金属矿物。其矿物结构与镍纹石近似。推测该矿物为具地幔特征的铁镁质残留物。     

德国Laacher See火山响岩中微量元素丰度和其矿物/溶体的分配系数

采自西德Eifel东Laachef Sce晚第四系具不同成份分带的火山碎屑岩层的二十六个全岩、七个基质和五十三个单矿物样品用中子活化仪器进行了分析。这些资料表明喷发前Laacher See岩浆房内的化学变化与其它资料导出的一致。岩浆房顶部是高度分异的晌岩,底部是富含铁镁质的响岩。一些不相容元素如Zn、Zr、Nb、Hf、U、LREE和HREE在顶部相当富集,而相容元素如Sr、Sc、Co、Eu强烈地亏损。中等可溶元素Ta和一些MREE在中间层位被耗损。全岩和基质资料表明,响岩溶体在化学成分上的分带性与斑晶含量无关。混染岩(响岩—碧玄岩)中相容元素的丰度最大。所有元素(除Rb外)对于浮岩地层层位来说,都出现连续的成份变化。依据这些资料我们能划分出三个主要的单元:早期喷出的高度分异岩浆,发生演化的响主体和作为最终产物的铁镁质响岩。九个矿物相的微量元素分配系数(K)的巨大变化就地层层位而论不能用常规的机制进行解释。我们假定响向岩熔体中微量元素含量的明显变化由结晶作用控制着分异作用,而分异同时和(或)之后的液—液两相分异作用所控制。这又引起了斑晶和主岩基质之间不平衡。所以分配系数不同于平衡分配系数,相当于后期结晶作用总和。不同于基质成份。这样,就能利用△K—△M图(K的变化相对于M的变化关系图)讨论变化的分配系数K和基质M之间的关系。这个图的不同部分与不同参数有关(T、P、聚合作用,杂岩建造,分带岩浆柱中的平衡结晶作用晚期结晶作用和非平衡效应),这些参数能大体说明分配系数变化的原因。△K—△M图能够区别由分异岩浆系统产生的天然火山岩中影响分配系数的不同作用。     

遵义松林镍钼多金属层铀存在形式及成因探讨

贵州省遵义松林地区下寒武统牛蹄塘组镍钼多金属层富集U、Mo、Ni、Re、Tl等元素.本文以松林地区镍钼多金属层磷块岩为主要研究对象,在松林系统取样的基础上,开展化学分析、径迹蚀刻、扫描电镜、能谱面扫描、浸出实验等工作.结果表明下寒武统牛蹄塘组镍钼多金属层中Ni、Mo显著富集,达到工业品位,U、Re、Tl明显富集.径迹蚀刻实验揭示铀主要富集于磷块岩碎屑边缘有机碳外带,为进一步确定铀的赋存形式圈定重点观察区.该区镍钼多金属层中铀呈晶质铀矿形式赋存于溶蚀重结晶磷块岩的溶蚀孔洞、微裂隙或微孔隙中,并与中高温热液矿物针镍矿、辉砷镍矿、闪锌矿、方铅矿、磷灰石共生.浸出实验采用去离子水、H2 SO4、NaHCO3+MnO2三种介质浸出样品中水溶态、酸可溶态、氧化可溶态的铀.80℃,48 h条件下浸出实验结果显示多金属磷块岩由黑色褪色为浅灰色、灰色,碳质页岩实验前后颜色均为黑色.遵义地区镍钼多金属层及碳质页岩中铀主要以吸附状态或独立矿物形式存在,以类质同象形式存在的难溶铀占比较小.研究认为,该区镍钼多金属层磷块岩中铀以独立矿物形式存在并与中高温热液矿物共生,为揭示扬子陆块东缘陆源裂陷环境下发生海底喷流和热水沉积作用提供新的微观证据.     

红外光谱在铁镁硅酸盐矿物类质同象研究中的应用

本文通过对柘榴石、辉石、角闪石和云母等铁镁质矿物的化学成分、光学性质和其它物性及红外吸收光谱的研究,试图找出它们的内在联系,以便用于研究矿物的类质同象变化规律。所测的矿物红外吸收光谱为中红外4000～400cm~(-1)波段的谱带特征,一般认为该波段主要是表现为硅酸盐中阴离子团的振动区。 从1、2图中可以看出所测矿物的谱带特征,铁镁硅酸盐谱带基本可分为三个波段,第一波段1100—800cm~(-1)据G.R.Hunt,J.W.Salisbury(1974),提出的硅酸盐光谱振动模式,该波段均为O—Si—O,Si—O—Si的非对称伸缩振动区。所以它们共同特点     

钒矿床研究进展与展望

钒是工业国家重点关注和争夺的资源,已被部分国家列为关键金属。本文对矿床类型、地质特征、时空分布以及成矿机制等方面进行了系统总结和分析,以期丰富钒成矿理论研究,为提高钒资源的预测和勘查效率提供支撑,为钒资源储备提供保障。研究发现,钒矿床主要分为岩浆型和沉积型,其中岩浆型钒矿床（主要指钒钛磁铁矿床）成矿与铁镁质–超铁镁质岩及部分斜长岩侵位密切相关,成矿年龄与成岩年龄一致,钒可能来自上地幔并在岩浆演化过程中结晶析出赋存于含钒钛磁铁矿中;沉积型钒矿床多形成于黑色岩系及部分砂岩中,成矿多集中于上寒武世,钒可能来自海水和赋矿围岩,由于氧化还原电位降低,以吸附和类质同象等形式赋存于有机质和硅酸盐矿物中。同时,钒矿床的成因研究存在较多问题,如成矿物质钒的来源、迁移过程、赋存形式及富集条件等。笔者建议在今后研究中通过分析钒化学行为、围岩沉积物理–化学–生物条件及岩浆演化的地质动力背景来解析钒矿床成因机制。     

水碳硼石——一种新硼碳酸盐矿物

1963年6月我们在某盐湖湖滨工作时,发现一种透明无色—浅褐色具完好尖菱面体状晶形的矿物。加冷的稀盐酸溶解时,矿物剧烈发泡,并结晶出大量六方片状的硼酸晶体。经过矿物学、化学和X-射线的研究,确定该矿物和文献上所有已知的硼酸盐和碳酸盐矿物不同,是一种新矿物。其化学分子式为MgCa2[CO3|B2O5]·10H2O。     

湖南张家界杆子坪黑色岩系型镍钼矿床工艺矿物学研究

对张家界杆子坪黑色岩系型镍钼矿进行矿物学分析和扫描电镜研究,发现镍主要赋存于铁-方硫镍矿[(Ni,Fe)S2]、针镍矿(NiS)、方硫镍矿(NiS2)、硫镍矿(NiNi2S4)、辉砷镍矿(NiAsS)、紫硫镍矿(FeNi2S4)、镍黄铁矿[(Fe,Ni)9S8]等;钼主要以"胶硫钼矿"的形式存在。镍钼矿物多与黄铁矿、脉石矿物交代共生,反映出矿物嵌布关系的复杂性。镍钼矿物嵌布粒度不均匀且细小,给选矿带来很大的难度。     

广西北部矽卡岩锡矿床氧化带中的砷酸盐矿物

过去对硫化矿床氧化带的次生富集矿物及钒类矿物研究较多,对砷酸盐矿物研究较少,尤其对氧化铜矿石和褐铁矿石中的砷赋存状态研究更少。经过几年的努力,我们在住北矽卡岩锡矿床氧化带中共发现16种砷酸盐矿物,其中一种定名为德保石(待审批的新矿物);一种是有疑义的矿物——硅砷铜石(?);其余为:光线石[Cu_3(AsO_4)(OH)_3]、橄榄铜矿[Cu_2(AsO_4)(OH)]、墨绿砷铜石[Cu_5(AsO_4)_2(OH)_4H_2O]、羟砷铜石[Cu_5(AsO_4)_2(OH)_4H_2O]、砷钙铜石[CaCu(AsO_4)     

山东蒙阴金伯利岩中尖晶石族矿物特征及种类划分

山东蒙阴金刚石矿区金伯利岩中的尖晶石族矿物究竟是铬铁矿还是尖晶石一直倍受争议,为了确定山东蒙阴矿区形态复杂的尖晶石族矿物种类,项目组对矿区的尖晶石族矿物进行了系统的采样,利用电子探针对50件尖晶石族矿物MgO、FeO、TiO2、Al2O3、MnO、Cr2O3进行微区化学成分分析,结果显示,山东蒙阴金刚石矿区金伯利岩中尖晶石族矿物A、B端元成分复杂,不存在单纯的铬铁矿或尖晶石矿物种,以化学分子式分类为基础得到的尖晶石族矿物种类主要有:铁镁-铬铁钛、镁铁-铬铁铝钛、铁镁-铬铝铁、镁铁-铬铝铁、铁镁-铬铁钛铝、镁铁-铬铝、铁镁-铬铝7个亚种。山东蒙阴金伯利岩中尖晶石族矿物的主要端元组分为MgAl2O4、MgCr2O4、FeCr2O4,矿物化学成分分析表明,Mg质量分数较高(7.3%~11.8%),其中Fe、Mg离子数比近于1:1,构成富镁的铬铁矿。     

利用扫描电镜-电子探针研究四川杨柳坪镍铜硫化物矿床铂钯的赋存状态及沉淀机制

本文利用电子探针和配备能谱分析功能的扫描电镜对四川杨柳坪镍-铜硫化物矿床中铂钯的赋存状态进行了研究。结果表明,铂以独立矿物相砷铂矿和自然铂存在;钯以碲化物、碲铋化物、碲锑化物、锑化物及自然钯独立矿物相存在,也以类质同象形式分布在碲镍矿中(钯含量约10%),另外还以锑铋钯碲矿、六方锑碲钯矿、碲钯矿独立矿物相存,并以类质同象形式分布在Vavrinite(钯含量5%)和砷铂矿(钯含量1%~5%)中。杨柳坪矿床中铂钯元素沉淀与贱金属矿物(BMS)及晚期热液蚀变矿物蛇纹石、方解石密切相关,其沉淀经历了3个阶段:1早期高温阶段(1200~900℃),铂钯元素沉淀并包裹在BMS中;2中期中高温阶段(650~250℃),分离结晶作用使铂钯元素沉淀并分布BMS矿物的边部,同时该阶段热液来源的铂钯元素沉淀于BMS粒间;3晚期热液蚀变阶段(500~300℃),热液蚀变作用引起铂钯元素沉淀在蚀变矿物中或嵌布在BMS裂隙。本文研究成果为认识该矿床及同类型镍-铜硫化物矿床的铂钯成矿过程提供了新的依据。     

中—酸性侵入岩中钛铁矿的锰含量及其岩石成因意义

美国西部和中国东部15个中性侵入岩和I型花岗岩中的钛铁矿绝大部分属氧化出溶型,主要形成温度为755°—450℃。氧化出溶型钛铁矿的锰含量与样品中石英加碱性长石含量呈正相关,与铁镁硅酸盐矿物含量和该含量与磁铁矿含量之比值呈负相关。原始岩浆成分、结晶方式及结晶过程的氧逸度/水逸度比值对锰的晶体/熔体分配系数产生直接影响,是制约钛铁矿中锰含量的主要因素。钛铁矿中锰含量有助于估测主要造岩矿物丰度,判别某些酸性火山岩和次火山岩,推测分离结晶方式及结晶过程的物理化学条件。     

岩浆-热液过渡阶段体系究竟持续多长?

以熔体相、晶体相和流体相三相平衡共存为主要特征的阶段通常被称为岩浆一热液过渡阶段[1,2].对于含有较高H2O(5%～6%以上)的过铝质岩浆体系来说,随着分离结晶的进行,大量无水矿物的结晶,导致残余熔体相中H2O和其他挥发分达到过饱和而发生流体相出溶,从而进入岩浆-热液过渡阶段体系.但目前对这一体系的性质不甚清楚,只是定性认为介于岩浆与热液体系之间的就是岩浆-热液过渡阶段.     

陕西柞木沟铁矿矿物学、成矿年代学特征及对矿床成因的指示意义

柞木沟铁矿床为北大巴山地区的钛磁铁矿矿床。矿区赋矿岩体为辉绿岩,主要矿物组成为单斜辉石、长石、角闪石、黑云母、钛磁铁矿和钛铁矿等。文中利用电子探针对柞木沟矿床内部典型矿石矿物组成研究发现,单斜辉石主要为普通辉石,角闪石为镁绿钙闪石和阳起石,黑云母主要为铁质黑云母,少量为镁质黑云母。柞木沟铁矿床赋矿辉绿岩母岩浆具有高碱(K2O+Na2O含量3.56％～4.79％)、高钛(TiO2含量3.50％～5.58％)特征,指示其为碱性系列岩浆。单斜辉石平衡温度为1 138～1 167 ℃,铁钛氧化物形成温度为781～808 ℃,氧逸度(lgf(O2))为-14.15～-14.36,黑云母结晶温度分为600～650 ℃和～700 ℃两个区间,氧逸度介于NNO与MH之间。矿石内部锆石SHRIMP U Pb测年结果为(437.9±3.7) Ma,与区域不含矿岩体年龄一致,说明二者为同期岩浆作用产物。矿体赋存于岩体中、矿体与含矿辉绿岩围岩呈渐变过渡关系、磁铁矿的岩浆成因、磁铁矿的矿物化学特征及氧同位素组成特征共同指示柞木沟矿床为典型岩浆矿床。北大巴山地区早古生代晚期的拉张作用,导致深部的岩浆上升并在浅部快速就位,早期结晶出少量铁钛氧化物;随着温度降低,辉石、长石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物开始结晶,进而包含早期结晶的铁钛氧化物。岩浆的氧逸度逐渐升高以及后期富铁质流体的注入导致铁钛氧化物大量结晶,最终完成该区的成矿作用。     

在岩浆热液流体和高度演化的花岗质岩浆之间氟和氯的分配

在0．5－5千巴、775－1000℃条件下，实验测定了水流体与细岗岩、黄玉流纹岩成分的熔融体之间F和CI的分配。F和CI的分配系数Di已经计算出来。DC1为0．8－85；然而，在典型的地质条件下，相对于含F花岗质熔融体来说，CI更强烈地分配进入水流体。由于流体和岩浆中的F减少而H2O^fl（流体中H2O／（H2O＋CO2）体积摩尔数）、温度、压力以及流体和熔融体中的CI增加，因此愈来愈有利于CI分配进入流体。在1000℃和2千巴条件下，CI有利于分配进入含F＞7wt%和CI≤1200ppm的细岗岩熔融体中。DF为0．2－1．0；但是相对于水流体来说，F在花岗质熔融体中更富集。由于压力及熔融体中的F、温度以及XH2O^fl减少，F在黄玉流纹岩熔融体中更强烈地富集。然而，在800℃和2千巴条件下，如果熔融体含F≥7wt%，那么相对于黄玉流纹岩熔融体来说，F有利于分配进入水流体。计算结果表明，如果岩浆中初始H2O、CaO和铁镁含量低，而所产生的水饱和压力高。那么在黄玉流纹岩岩浆及与克莱马克斯（Climax)型钼矿床有关的岩浆结晶作用的最后阶段，在岩浆以及共生的岩浆热液流体中可以出现F（＞4wt%)和CI（＞5000ppm)的极大富集。