庐枞火山盆地玄武岩与流体相互作用

庐枞火山盆地的玄武岩大量喷发过程和随后的浅成岩浆活动都伴随大规模流体活动,并引发了大规模的金属成矿活动和蚀变岩带,具有十分清晰的分带性。内带是深色蚀变和外面是浅色蚀变。以庐枞火山盆地的玄武岩为对象,进行高温高压水岩相互作用的化学动力学实验,对于理解火山岩石的水热蚀变和空间的分带性,认识金属来源有很大意义。实验条件是20～400℃和23MPa范围,使用流动反应器进行的。实验结果发现:在多数温度条件下,岩石里的各种金属元素有不同的溶解速率。在300℃时,各种金属元素,Na,Ca,Mg,Al等容易溶解。而在温度300℃时,硅容易溶解。在等于300℃时,硅有最大反应速率。溶解反应动力学过程在300℃发生转变,恰好与火山岩石的深色蚀变和外面的浅色蚀变的分界温度一致。大于300℃时的反应的产物与小于300℃时的反应的产物不同。实验结果有助于理解火山岩石的蚀变和矿石成因。同时,火山岩石的水热蚀变还可以导致含金属流体的出现,可以说明水-岩相互作用导致金属来源。这些实验对于解释火山盆地的深部的地球物理探测的成果是十分必要的。     

中地壳温度压力条件下的水-岩作用化学动力学实验

为模拟中地壳条件下水.岩相互作用,本文作者重点做了大于300℃,在水的近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应的化学动力学实验。矿物(钠长石(Ab)、透辉石(Di)、阳起石(Act))的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25℃～400℃和22MPa下完成的。实验发现矿物在300至400℃范围内,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。多金属氧化物硅酸盐与水反应时的各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样。硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如,硅的最大释放速率是在300℃。其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在<300℃、22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率。我们还完成了玄武岩与水在25℃～400℃条件下的反应动力学实验。实验发现,硅的最大释放反应速率也多是在300℃。中地壳的流体处于由亚临界态进入超临界流体的演化过程,这时流体的性质会有剧烈变化。这一变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落。流体性质的突变和水岩相互作用涨落会导致中地壳岩层的许多性质变化,硅酸盐矿物格架的解体,岩石被淋失,岩层的崩塌。     

中地壳的地球化学动力学和矿石成因

笔者重点进行了大于300℃——在近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应动力学实验。矿物(钠长石Ab、透辉石Di、阳起石Act和磁铁矿Mt)的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25～400℃和22MPa下完成的。实验发现矿物在300℃至400℃范围,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。各种多金属氧化物硅酸盐与水反应时,各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样,常称为一致溶解作用。但是,在近300℃变为一致溶解作用。实验发现在22MPa时硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如硅的最大释放速率是在300℃。其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在<300℃22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率。确切地说,金属与氧之间的键的性质决定了它们(金属氧化物)与水之间反应速率。在一般情况下,Na-Obr,Ca-Obr,Mg-Obr,Al-Obr和Si-Obr的键桥(br),它们之间相对地由具有离子键性质逐步变为具有极性键的性质。由常温常压到亚临界区(300～374℃22MPa),再到大于临界点374℃、22MPa进入超临界区,水的性质随温度、压力变化。水由容易溶解离子键逐渐变为容易打破极性键。笔者还研究了黑钨矿、锡石(玄武岩、花岗闪长岩)与水在250～400℃条件下的反应动力学过程,得出了相同的结果。实验均发现在跨越水临界点时矿物(或岩石)与水反应的动力学涨落。这些实验结果可以用于说明中地壳上部的水/岩相互作用的特征。发生于中地壳的水、岩相互作用大多是在300～450℃和20～50MPa条件下进行的。各地区的地壳厚度不一,中地壳温度压力并不完全相同。模拟中地壳条件下水/岩相互作用实验,目的主要是研究矿物(或岩石)在300～450℃条件下反应动力学过程。已有热液矿床矿物流体包体数据表明:有一批矿床的主要矿石形成于300～500℃,低于NaCl H2O溶液临界线的条件。中地壳的流体处于由亚临界态跨越临界态,进入超临界流体太的演化过程。这种流体的性质变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落和矿石大量沉淀。     

庐枞火山岩盆地正长岩与水反应动力学实验研究

为了模拟庐枞火山盆地基底的水热反应和正长辉长岩-二长岩-正长岩与水相互作用,深入剖析深部流体携带金属来源的可能性,本文利用开放流动体系的叠层流动反应器实验研究25~435℃、23~35MPa条件下二长岩-正长岩与水相互作用的化学动力学过程。研究表明,造岩元素、成矿元素和痕迹元素,在低温至水临界态的升温过程中溶解产物在水中的浓度(或溶解速率)不断变化,它们的最大溶解速率出现在不同温度。主要元素Si、Al等最大溶解速率出现在300~400℃范围,即,在跨越水的临界温度时出现溶解速率的涨落。或者说,正长岩-H2O体系中元素的溶解速率主要是温度的函数,此外,压力也对大部分元素的溶解速率产生影响,但是,对于各元素溶解速率随温度而变化的基本规律影响不大。实验重要的发现:相当于中地壳的温度即300~400℃时反应很特殊。硅酸盐矿物的硅被强烈溶失和矿物岩石会垮塌。实验表明:相当于中地壳温度(300~400℃)发生的二长正长岩与水相互作用对庐枞火山盆地深部矿床形成产生重要影响。长期的含金属流体活动造成了金属矿石的形成。水/岩反应动力学过程的温度因素:不同金属元素的最容易溶解和沉淀温度的区别导致了金属-蚀变分带性。实验还揭示,纯水与二长正长岩的反应可以淋滤出大量有色金属元素,在溶液的浓度可以到几百×10~(-9),如Ni、Mn、Cu、Zn,它们从二长正长岩里被溶解释放速率也很高。以往,研究表明火山盆地铁矿的物质来源于围岩。这次实验研究显示:水与二长正长岩的反应同样影响着盆地金属矿的形成和盆地深部、上中地壳的流体性质。实验对于理解上中地壳发生的水岩相互作用也有普适性意义。     

安徽庐江泥河铁矿床蚀变-矿化作用及元素迁移规律

传统方法不能明确揭示泥河铁矿床多阶段热液叠加蚀变过程中元素迁移的继承性特征.运用等浓度图法(the isocon diagram),根据该区晚阶段蚀变都是叠加在稍早阶段蚀变之上的实际情况,采用早期蚀变岩石为原岩与稍晚期蚀变岩石的不活动元素拟合最佳等浓度方程,定量揭示主量元素在热液蚀变过程的迁移规律.研究表明,泥河铁矿床阳离子的沉淀顺序大致为:Na→Ca、Mg、Fe、P→Ca、Fe→Al、Si.从早到晚,元素的带入和带出是连续互补的,蚀变矿化作用是一个连续的过程.钠长石的大量出现是Na质沉淀的标志,代表铁矿化的开始;膏辉岩化是Ca、Mg、Fe质沉淀的表现形式,为磁铁矿体的近矿和容矿蚀变;次生石英岩化、高岭石化是早期迁移出的Al、Si质沉淀的结果,是磁铁矿化远程指示性蚀变.      

安徽池州铜山铜矿床元素地球化学分带特征及意义

铜山铜矿是长江中下游成矿带内安庆-贵池矿集区中的一个中型矽卡岩型矿床,矿体赋存于铜山岩体与下二叠统栖霞组碳酸盐岩间的接触带内.典型剖面系统取样分析结果显示:从岩浆岩、矽卡岩到碳酸盐岩,元素地球化学组成总体上表现为渐变分带特征,即靠近岩体的矽卡岩富集Si、Fe、Mg及亲铁元素Co和亲铜元素Cu、Ag;远离岩体的矽卡岩富集Ca、Mn、Al、Ti、REE和亲铜元素Pb、Zn;远离大理岩带的强硅化蚀变岩富集Si、Fe、Li和Co,而强烈亏损Ca、Sr和REE.这种分带可以依据元素活化迁移理论加以解释.在矽卡岩形成过程中,岩浆热液携带Si、Fe、Mg、Al、Li、REE、大离子亲石元素Rb、Cs、亲铁亲铜元素Co、V、Zn以及高场强元素Ta、Zr、Nb、Hf、Ga、Be向大理岩迁移并富集于形成的矽卡岩中;大理岩中的Ca被活化后进入矽卡岩体系,而Sr、K及Pb则随流体搬运迁出.蚀变及矿化较弱的矽卡岩稀土总量较高(ΣREE=122.0×10-6),LREE富集[(La/Sm)N =3.99],HREE亏损[(Gd/Yb)N=2.85],Eu显示负异常(δEu =0.69),重稀土配分形式与新鲜石英二长斑岩相似,但La、Ce等轻稀土元素相对亏损.矽卡岩剖面元素分带特征及稀土配分模式指示铜山矽卡岩铜矿床为接触交代成因.结合已有氢氧同位素结果,认为铜山铜矿成矿流体主要来自岩浆热液,在矽卡岩退化蚀变和成矿期间有大气降水混入成矿流体.     

个旧蚀变岩型铜多金属矿床围岩蚀变过程中元素迁移定量研究

云南个旧锡矿东矿区塘子凹凹陷带岩体内的蚀变岩型铜多金属矿床形成于富碱、氧化环境中,钾长石化是重要的找矿标志之一,多种金属元素可以综合利用.蚀变分带比较特别,主要的蚀变带钾长石化带与绿帘石化带相互交替出现,可能与热液的多期(次)性有关.通过对蚀变岩以及矿体采样分析结果的定量计算,得出有关常量元素、主要成矿元素及其伴生元素...     

中地壳的水-岩作用对相关的地球物理性质影响

对于地壳的地球物理详细探测发现中地壳普遍存在着高导层和低速层.高温高压下的矿物(岩石)-流体反应的化学动力学实验和水的性质研究可以提供我们认识地壳的地球物理探测结果的新信息.通常,中地壳大致位于15至25km的深度范围.高导层和低速层普遍存在于中地壳.各地的地壳厚度不同,但是中地壳和高导-低速层的深度范围十分相似.中地壳的顶界温度处于300℃,底界为450℃～500℃范围.为了认识中地壳的高导低速层的起因,作者重点做了模拟中地壳条件下水-岩相互作用实验,同时,分析了水在近临界区至超临界区的突变性质.矿物(钠长石、透辉石、阳起石)与水,玄武岩与水反应的化学动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25℃～400℃和22MPa下完成的.与水反应的矿物或岩石里的各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样.硅酸盐矿物的硅的最大释放速率是在300℃.其它元素,如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在＜300℃时都高于硅的释放速率,在＞300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率.在水中的硅的大释放速率会导致硅酸盐矿物格架解体.作者假定地壳里普遍存在水占1%(体积).这时,地壳里会发生水-岩相互作用.中地壳的流体处于300℃～500℃.在由亚临界态进入超临界区的演化过程中,在跨越临界温度时水的性质发生剧烈变化.如密度、介电常数等热力学参数.这一变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落,会导致中地壳岩层的硅的淋失,硅酸盐矿物解体,岩石崩塌.同时,在临界区水的性质强烈变化还有水的电导率、迁移性质、等,这会影响中地壳一些物理性质,如中地壳高导层和低速层的出现.     

胶东焦家金矿床热液蚀变作用

胶东作为中国最重要的金矿集区,区内大型-超大型金矿床集中产出,已探明金矿资源量占全国近1/3。其中,破碎带蚀变岩型金矿床是最重要的金矿床类型,占胶东已探明金矿资源量的90%以上,焦家金矿床是著名的"焦家式"破碎带蚀变岩型金矿的命名地,内发育大规模的绢英岩化蚀变带(宽20~200m)和钾化蚀变带(50~300m),蚀变岩型金矿体主要发育在焦家断裂带下盘的绢英岩化蚀变带中。本文通过详细的野外地质观测,查清了焦家金矿床蚀变类型及矿物组合特征,系统采集了不同蚀变类型的岩石样品,进行了岩石元素地球化学分析,运用质量平衡方法讨论了热液蚀变过程中元素迁移规律,初步探讨了焦家金矿床热液蚀变机理。其中,钾化蚀变是成矿前蚀变,钾化花岗岩常以团块状或角砾状残留于黄铁绢英岩和绢英岩内;黄铁绢英岩化和绢英岩化蚀变受焦家断裂及其下盘的次级断裂控制,其规模大小受断裂的规模控制;其中焦家主断裂下盘的绢英岩化蚀变带规模最大,一般宽10~200m;而次级断裂控制的绢英岩化蚀变带规模相对较小,一般以0.1~1m宽的脉状发育在钾化花岗岩内,指示绢英岩化蚀变晚于钾化蚀变。相对于黑云母花岗岩,不同蚀变带岩石普遍表现出高K2O、低Al2O3、CaO和Na2O,而不同蚀变岩石Si、Fe、Mg等元素各表现出不同特征。钾化带岩石表现为K2O的富集,而绢英岩带和黄铁绢英岩带岩石表现为MgO、Fe2O3增加的趋势。黑云母花岗岩发生钾化蚀变过程中,SiO2、K2O表现为明显的带入,指示在钾长石化过程中,流体为富硅的碱性氧化流体。在钾化花岗岩→黄铁绢英岩过程中,Fe2O3表现为明显的带入,可能是由于黑云母等暗色矿物的分解造成的;此外,亲硫元素(Au、Ag、As、Pb、Zn)均表现为带入,特别是成矿元素Au表现为明显的带入。结合本区金的来源可能部分为玲珑黑云母花岗岩,本研究认为钾化过程中的富硅碱性氧化流体通过交代蚀变反应使金从围岩中释放、成为高价态离子活化进入成矿流体,即分散还原态的金(Au0)被活化为氧化态(Au+、Au3+)以AuH3SiO4形式随热液迁移。在绢英岩化过程中,热液中的SiO2等组分损失,引起热液中的AuH3SiO4稳定性降低,造成AuH3SiO4分解,Fe2+、Fe3+被消耗形成黄铁矿,导致金大量沉淀和聚集沉淀,此时完成了金由活化→迁移→沉淀富集成矿。     

碰撞造山型斑岩铜矿蚀变分带模式--以西藏冈底斯斑岩铜矿带为例

岛弧环境斑岩铜矿蚀变分带模式已为人们所熟知 ,但碰撞造山环境的斑岩铜矿蚀变分带特征尚不清楚。对此 ,文中以西藏冈底斯斑岩铜矿带为例 ,选择驱龙、冲江、厅宫 3个典型斑岩铜矿 ,对其蚀变系统进行了系统研究。依据蚀变矿物组合可分为 3个蚀变带 ,呈环带状分布。从中心向外依次为钾硅酸盐化带、石英绢云母化带、青磐岩化带。泥化带不太发育 ,通常叠加在其它蚀变带之上。钾硅酸盐化带主要蚀变矿物为钾长石、黑云母、石英、硬石膏 ,伴有大量的黄铜矿与辉钼矿 ,是成矿物质的主要堆积区。石英绢云母化带与钾硅酸盐化带渐变过渡或叠加其上 ,是次于钾硅酸盐化带的储矿部位。蚀变矿物组合为绢云母 +石英 +钾长石 ,金属硫化物有黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿 ,少量的方铅矿、闪锌矿。主要的辉钼矿以石英 +辉钼矿脉的形式出现于本矿带。青磐岩化在斑岩体内不发育 ,矿化极微弱。蚀变岩石组分分析表明 ,岩石蚀变及其分带是岩浆流体 /岩石反应时K ,Na ,Ca ,Mg等组分迁移的结果 ,矿化伴随着蚀变发生。钾硅酸盐化带、石英绢云母化带和青磐岩化带的蚀变岩石与未 (弱 )蚀变斑岩具有一致的稀土配分模式 ,REE含量有规律地变化 ,说明蚀变岩石均经历了源于岩浆的流体的交代 ,不同的蚀变形成于岩浆流体演化的不同阶段。蚀?     

The terrestrial fauna of the Late Triassic Pant-y-ffynnon Quarry fissures,South Wales,UK and a new species of Clevosaurus (Lepidosauria: Rhynchocephalia)

Pant-y-ffynnon Quarry in South Wales yielded a rich cache of fossils in the early 1950s, including articulated specimens of new species (the small sauropodomorph dinosaur Pantydraco caducus and the crocodylomorph Terrestrisuchus gracilis), but no substantial study of the wider fauna of the Pant-y-ffynnon fissure systems has been published. Here, our overview of existing specimens, a few described but mostly undescribed, as well as freshly processed material, provides a comprehensive picture of the Pant-y-ffynnon palaeo-island of the Late Triassic. This was an island with a relatively impoverished fauna dominated by small clevosaurs (rhynchocephalians), including a new species, Clevosaurus cambrica, described here from a partially articulated specimen and isolated bones. The new species has a dental morphology that is intermediate between the Late Triassic Clevosaurus hudsoni, from Cromhall Quarry to the east, and the younger C. convallis from Pant Quarry to the west, suggesting adaptive radiation of clevosaurs in the palaeo-archipelago. The larger reptiles on the palaeo-island do not exceed 1.5?m in length, including a small carnivorous crocodylomorph, Terrestrisuchus, and a possible example of insular dwarfism in the basal dinosaur Pantydraco.     

The effect of water on accessory phase solubility in subaluminous and peralkaline granitic melts

The solubilities of columbite, tantalite, wolframite, rutile, zircon and hafnon were determined as a function of the water contents in peralkaline and subaluminous granite melts. All experiments were conducted at 1035 °C and 2 kbar and the water contents of the melts ranged from nominally dry to approximately 6 wt.% H₂O. Accessory phase solubilities are not affected by the water content of the peralkaline melt. By contrast, solubilities are affected by the water content of the subaluminous melt, where the solubilities of all the accessory phases examined increase with the water content of the melt, up to 2 wt.% H₂O. At higher water contents, solubilities are nearly constant. It can be concluded that water is not an important control of accessory phase solubility, although the water content will affect diffusivities of components in the melt, thus whether or not accessory phases will be present as restite material. The solubility behaviour in the subaluminous and peralkaline melts supports previous spectroscopic studies, which have observed differences in the coordination of high field strength elements in dry vs. wet subaluminous granitic glasses, but not for peralkaline granitic glasses. Lastly, the fact that wolframite solubility increases with increasing water content in the subaluminous melt suggests that tungsten dissolved as a hexavalent species.     

Quaternary stresses revealed by calcite twinning inversion: insights from observations in the Savonnières underground quarry (eastern France)

Calcite samples were extracted both from the rock matrix and the superficial coating of a karstified fault plane of an underground quarry, located in the eastern border of the Paris basin. The karstification is dated as Quaternary. Analysis of mechanical calcite twinning reveals that only the calcite matrix has also undergone a compression trending WNW that can be attributed to the Mio-Pliocene alpine collision. Both coating and matrix have undergone a strike-slip regime with σ₁ roughly trending north–south, that could correspond to the regional present-day state of stress, a strike-slip compression rather trending NNW, modified by local phenomena. To cite this article: M. Rocher et al., C. R. Geoscience 335 (2003).     

HYDROGEOLOGY

正20141756 Chen Ruige(Mathematical College,China University of Geosciences,Beijing100083,China);Zhou Xun Numerical Simulation of Groundwater Level Fluctuation in a Coastal Confined Aquifer with Sloping Initial Groundwater Level Induced by the Tide(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(7),2013,p.1099-1104,6 illus.,16 refs.) Key words:confined water,groundwater level     

METAMORPHIC PETROLOGY

正20141408 Cai Jia(Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China);Liu Fulai Petrogenesis and Metamorphic P-T Conditions of Garnet-Spinel-Biotitebearing Paragneiss in Danangou Area,Daqingshan-Wulashan Metamorphic Complex Belt(Acta Petrologica Sinica,ISSN1000-0569,CN11-1922/P,29(7),     

SERIALS

正~~     

GEOPHYSICAL EXPLORATION

正20142386An Guoying(China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources,Beijing 100083,China)Application of Satellite Remote Sensing in Regional Hydrogeological Investigation:Taking Cenozoic Strata in Wenquan Sheet(1∶250 000)of Karakoram Range as an Example(Geosci-     

QUATERNARY GEOLOGY & GEOMORPHOLOGY

正20141016An Chengbang(Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems,Ministry of Education,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China);Zhao Yongtao Lake Records during the Last Glacial Maximum from Xinjiang,NW China and Their Climatic Impli-     

PETROLEUM GEOLOGY

正20141538 Cao Qing(School of Earth Sciences and Engineering,Xi’an Petroleum University,Xi’an 710065,China);Zhao Jingzhou Characteristics and Significance of Fluid Inclusions from Majiagou Formation,Yichuan Huangling Area,Ordos Basin(Advances in Earth Science,ISSN1001-8166,CN62-1091/P,28(7),2013,p.819-828,7 illus.,3 tables,43 refs.)     

GEOCHEMISTRY

正20142002 Wei Hualing(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang065000,China);Zhou Guohua Element Content and Mineral Compositions in Different Sizes of Soil in Tongling Area,Anhui Province(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(11),2013,p.1861