扬子板块西缘稀散金属超常富集的地球化学背景

稀散矿产资源作为"三稀"矿产(稀散、稀有、稀土)的重要组成部分,对国民经济、国家安全和科技发展具有"四两拨千斤"的重要战略意义,是新一代信息技术、新能源生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等重点培育发展战略性新兴产业的功能材料和结构材料,也是现代工业、国防和尖端科技领域不可缺少的支撑材料。相对其它大宗金属,稀散金属往往分散难以成矿,需在特殊的地球化学背景下,经过更复杂地质过程才能富集成矿。初步研究表明,扬子板块西缘铟、锗、镓等稀散金属均发生了超常富集,构成了全球罕见的稀散金属聚集区,是研究稀散金属矿床的天然实验室和理想基地,扬子板块西缘具有什么样的特殊地球化学背景才能导致众多稀散矿床聚集。为了解决这一科学问题,本文以扬子西缘为研究区,实测了扬子西缘典型代表区(贵州)的元古界-中生界剖面,系统地对不同时代的地层样品进行了测试。结果表明,元古界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 71×10~(-6)、0. 30×10~(-6)、1. 71×10~(-6)、0. 48×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 10×10~(-6)、0. 015×10~(-6)、0. 29×10~(-6);古生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为14. 70×10~(-6)、0. 35×10~(-6)、2. 36×10~(-6)、0. 23×10~(-6)、0. 06×10~(-6)、0. 08×10~(-6)、0. 014×10~(-6)、0. 69×10~(-6);中生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 06×10~(-6)、0. 22×10~(-6)、2. 48×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 04×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 003×10~(-6)、0. 11×10~(-6)。结合稀散元素矿床分布特征,发现扬子板块西缘基底地层(除Ge),稀散元素背景总体不高,早寒武世是重要的稀散元素富集阶段,可能与这一时期发育的黑色岩系成矿系统有关,广泛分布的峨眉山玄武岩层一般有较高的稀散元素背景,可能是重要的矿源,Se或Cd或Ga的赋矿层位与高地球化学背景层位对应关系较好,其它元素虽然对应关系不明显,但赋矿层位下部一般为高背景层,反映了成矿物质浅源或就近的特点。本文只是报道了扬子板块西缘的绝大部分不同时代地层的地球化学背景值,初步探讨了稀散元素地球化学背景与稀散矿床的耦合关系。随着稀散矿床的研究不断深入,更多的地质信息和成矿规律会逐渐被揭示,本研究可为后续以上工作的开展奠定背景基础。     

四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿

铼（Re）是一种在地壳中的丰度极低的分散元素,却是国防和航空航天领域不可或缺的关键原材料。由于其丰度很低,其超常富集成矿作用机理及过程是备受关注的重要科学问题。四川盆地西南部乐山地区的犍为-沐川-马边一带,在侏罗系地层中分布有砂岩型铼钼矿床（点）。本文以该区犍为县古匡岩矿床（点）为研究对象,对中侏罗统沙溪庙组中的含矿地层、矿化特征等进行了详细的研究,并对与铼钼富集密切相关的沥青进行了扫描电子显微镜、能谱和有机碳同位素分析。结果表明,含矿砂岩为三角洲前缘分流河道沉积环境下的产物,而非相对低能、还原的分流间湾沉积环境,并不是表生条件下氧化-还原作用富集成矿。矿床中的沥青是由来自下伏三叠系须家河组古油藏发生热裂解形成的,铼钼元素超常富集成矿与古油藏有机质具有密切的空间和成因关系。该类型矿床为铼等稀散元素超常富集成矿机理研究提供了新的研究思路和对象。     

金属稳定同位素示踪关键金属的运移和超常富集

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆- 热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。     

湘西发现镓超常富集铅锌矿床

分布于扬子地块东南缘的湘西铅锌成矿区是中国重要的铅锌生产基地,累计探明铅锌资源量超过2000万t.近年来,随着区内多个大型-超大型铅锌矿床相继被发现,其成矿特征和找矿工作也受到地质工作者的关注.唐家寨矿床是分布于湘西洛塔矿田中的一个大型铅锌矿床,文章通过电子探针(EPMA)和激光剥蚀等离子质谱(LA-ICPMS)发现唐家寨矿床闪锌矿中显著富集关键金属元素镓(Ga),2种方法获得平均w(Ga)分别为1320×10-6和928×10-6,其富集程度之高全球罕见.另外,结合LA-ICPMS Mapping分析发现,唐家寨矿床中的Ga元素主要与Cu元素一起耦合替代Zn元素进入闪锌矿晶格之中.上述这些发现表明,唐家寨铅锌矿床及其外围具有巨大的镓等战略性关键金属资源的找矿潜力.     

胶东金矿床中关键金属超常富集特征与机理初探

胶东是全球唯一已知发育于前寒武纪变质地体内的晚中生代巨型金矿省,也是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000吨的三个金矿省之一,被视为检验巨型金矿床成矿新理论和新模型的关键地区。胶东金矿床长期的开发和研究主要聚焦于金,对其共/伴生关键金属尚缺乏关注;但广泛发育含关键元素Te、Re、W、Zr、Cr、La、Ce、Sb、Bi和As的独立矿物。通过对胶东典型金矿床内关键元素赋存状态的分析,发现它们主要以微米矿物集合体、纳米颗粒或类质同象固溶体的形式出现,且空间分布极不均匀。通过对12个典型金矿床内关键元素的含量分布和富集特征的初步研究表明,相对于华北克拉通的地壳元素丰度,本次分析的Cr、Co、Cd、Rb、Nb、Ta、Hf、W、Sn、Sb、Bi、As和除Ho之外的其它15种REE均发生了不同程度富集。其中,Sb超常富集与Au共生形成浅成造山型金锑矿床,暗示该区可能成为重要锑资源接替区;Cd、Co、Nb、Rb、As和Bi超常富集达到伴生组分综合评价品位,显示出良好的资源潜力,尤其是Cd已具备综合利用的资源条件;Cr、Se、Te、Re、W和LREE超常富集接近伴生组分综合评价品位或已发现超常富集的载体矿物,可作为未来潜在的接替资源;而Ta、Hf、Sn和HREE远低于伴生组分综合评价品位,且载体矿物过于稀少和细小或尚未被发现,发生超常富集的可能性相对较低。虽然目前对胶东金矿床中关键元素赋存状态和分布规律的研究极其薄弱,对其超常富集机理的研究尚属空白;但胶东金成矿系统的勘查和研究积累厚实、资料丰富,且其内蕴藏的矿石量巨大、已有矿业基础设施和选矿设备完善、选矿工艺先进。深入研究胶东金矿床中关键元素源-运-聚超常富集机理,可为丰富"非常规类型关键元素成矿系统"理论体系和胶东及类似金矿床中关键元素的综合利用提供理论基础。     

金矿床中硒、碲超常富集研究现状

1问题的提出硒、碲系分散元素之一,在自然界通常极难形成工业富集,甚至硒、碲的独立矿物也很少。长期以来,硒、碲一直作为伴生组分主要从一些铜-镍硫化物矿床铜矿石中作为综合利用对象被回收。由于硒、碲的地壳丰度很低,加之受传统观念"分散元素不能形成独立矿床,它们以伴生元素的方式赋存于其它元素的矿床内"的影响,     

铊地球化学和铊超常富集

铊的地球化学性质受其电子构型和地质地球化学作用制约。铊原子处于基态时的电子构型为6S26P1。铊有两个地球化学价态,正一价和正三价,自然界多数呈正一价。铊的电子构型和地球化学性质,使其具有低温成矿、亲硫;高温分散、亲石的双重地球化学性质。在低温高硫还原环境,铊表现出强烈的亲硫性,不仅与汞、锑、砷、铜、铅、锌、铁、金、银等一道参与有色金属和贵金属矿床的成矿作用,而且形成铊的硫化物矿物、铊矿体和铊矿床;在高温低硫环境中,铊表现出明显的亲石性。由于铊的地球化学和结晶化学性质与钾、铷、铯很相近,因此使铊以类质同象形式进入长石、云母、闪石、白云石、迪开石、高岭石等矿物中,导致铊分散。作者尝试性提出,铊超常富集是指其含量普遍达到大于铊成矿的工业品位(n×10-4)或大于铊地壳丰度(0 75×10-6)100倍以上。铊矿区矿物、岩石、土壤、水体、生物和人体中铊含量明显高,且普遍是判别铊超常富集的标志。     

贵州东南部煌斑岩类中稀土元素超常富集

正贵州东南部产出大量规模不等的煌斑岩类岩体,其中位于贵州镇远马坪的煌斑岩体是我国发现的第一个含原生金刚石岩体,并将其作为寻找规模性金刚石矿床的重点,但遗憾的是,截至目前,一直未在金刚石找矿方面取得较大突破。然而,笔者及课题组成员通过多次野外调查和实验分析发现,贵州东南部镇远、麻江一带煌斑岩类及其风化壳中明显     

关键矿产资源铟:主要成矿类型及关键科学问题

关键矿产资源（Critical Minerals）是国家经济繁荣、国防安全和技术飞跃的重要保障,是支撑我国战略性新兴产业（例如：洁净能源产业、光伏太阳能产业、新一代信息技术产业、航空航天装备等）快速稳定发展的重要金属原材料。世界主要经济发达体（如：美国、日本、欧盟、澳大利亚等）均开展了关键矿产资源的评价,制定了相应的关键矿产资源发展战略,其评价方式也由一维向多维发展,并且把环境因素和资源的循环回收利用列入关键的评价指标。铟作为关键矿产资源之一,是太阳能光伏产业和ITO靶材主要的金属材料。它一般易于在岩浆结晶的晚期富集,但近年来发现它在一些镁铁质岩石中也有高度富集的现象,显示出铟地球化学性质的两面性,因此,全面评价不同地质体中铟的富集规律是解决未来铟资源安全稳定供给的主要途径。预料未来若干年SEDEX和VMS矿床有可能成为铟资源的主要来源,火山岩中的铟异常富集也应当引起足够的重视。铟的主要载体矿物是硫化物。在不同类型的矿床中,铟的富集对矿物有选择性。铟的选择性超常富集（如铟窗、铟爆）机制将是未来一段时间铟成矿作用研究中的重要领域,而铟的原位定量分析技术的突破是解决这一关键科学问题的关键。

     

Heavy metals contents on beach and dune sediments from Espinho to Mondego Cape (Portugal)—influence of human activities

Following previous studies on beach and dune sediments from the Espinho–Mondego Cape coastal sector, geochemical studies have been done on the same sediments aiming to unravel the lithological from the anthropogenic geochemical signal. 129 samples have been collected from 45 profiles, in beach and dune sediments. Total Fe, Cu, Pb, Zn, Mn, Cd, Co, Ni, Cr, Ca, Mg and Al concentrations were measured in the fine fractions of the sediments. The absence of relationship between the analysed heavy elements and Al and the exhibition of contents higher than the rocks outcropping in the hinterland, point to an additional source of heavy metals related to human activities. The available data allowed us to consider that inputs from Aveiro lagoon (natural and anthropogenic), Douro River and coastal erosion (by littoral drift or advective currents) are the main sources of heavy metals in this region.     

元素的地球化学性质与关键金属成矿:前言

正本专辑重点从元素地球化学性质入手,结合地质过程和区域地质及一些具体矿床实例的研究,探讨关键金属的成矿规律。包括22篇文章,内容涵盖钨、锡、铌、钽、钛、锑、铀、铼、硼、钼、铜等多种关键金属的成矿规律。矿床是元素异常富集的地质体,因此,元素在不同地质     

Background levels and baseline values of available heavy metals in Mediterranean greenhouse soils (Spain)

This study determines extractable levels of Cd, Cu, Pb, Zn, Ni and Co in western Almería (Spain) greenhouse surface soil horizons using EDTA solution, which is identified as the fraction available for organisms and plants. It also establishes background levels, geochemical baseline concentration and reference values (RV), and investigates the possible relationships between soil properties and elemental concentrations. The results show that the soil concentration of these extractable heavy metals was high as those reported by other authors for Spanish agricultural soils. The available RV concentrations obtained (mg kg⁻¹) were: Cd 0.17, Cu 1.6, Pb 13.8, Zn 5.0 Ni 1.7 and Co 2.9. Using the upper baseline criterion, 95% of greenhouse soils present a relatively higher content of extractable heavy metals given their Cd and Cu concentration. Significant correlations between total and EDTA-extractable metal levels were found for Zn, Pb, Cu, Cd and Ni. Soil properties also related to heavy metals content, suggesting that Cd, Cu, Pb and Zn are of similar origin and relate to anthropic activities, and implies the same interactions and/or relationships among these metals.     

Critical metals distribution in Tethyan karst bauxite: The cretaceous Italian ores

Bauxite is a residual rock, consisting mainly of a mixture of aluminium hydroxides, whose industrial significance is primarily due to its profitably exploitable alumina contents. In the last decades, bauxite, mainly karst bauxite, has been also considered as possible resource of a great number of economically interesting elements including some critical metals such as rare earth elements, Sc, Co, Ni, and Nb. In this study, we present results of univariate and multivariate (R-mode factor analysis) statistics performed on a large data set including chemical composition of the principal Cretaceous karst bauxites from central and southern Italy with the twofold aim to evaluate the inter-elemental relationship among major oxides and critical metals, and describe factors affecting their distribution. Univariate statistics reveal that some critical metals Co, Ni, and LREE, have a significant number of outliers. The Co-Ni relationship associated to the outliers dataset suggests that Co is likely hosted in Ni-rich phases whereas Ce accumulation in authigenic minerals, carbonate-fluoride and phosphate, is at the origin of LREE outliers. Multivariate R-mode statistics, applied to the outliers-devoid database, instead demonstrate that in absence of specific mineralization events, the distribution of most critical metals is controlled by Al-, Fe-, and Ti-oxi-hydroxides and, to a lesser extent, by detrital phases. Among the critical metals, Cr and Y are the exceptions. Their geochemical behaviour seems to be influenced primarily by their own chemical features that are responsible for the mobility of Cr during bauxitization and for the decoupling of Y from the REEs.     

Distribution of base metals and the related elements in the stream-sediments around the Ahar area (NW Iran) and their implications

The study area is located in the Ahar region, NW Iran. Volcanic rocks of Eocene cover major parts of the area, within which granitic-granodioritic intrusive bodies of Oligocene intruded and produced hydrothermal alterations and Cu-Au mineralization. This paper aims to explore anomalies of base metals and related elements across the region based on systematic sampling of stream sediments and using the secondary geochemical halos. In this regard, by taking into account factors such as stratigraphy, lithology, tectonics and the topologic center of the drainage system, 620 samples were taken from stream sediments and analyzed by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-OES) method.All the distinguished anomalies correlate well with Oligocene granitic-granodioritic rocks and the related hydrothermal alterations occurred within the Eocene andesitic-basaltic volcanics, especially at the NE part of the quadrangle, as well as with alterations within trachy-andesitic and andesitic volcanics of Pliocene at the SE part of the quadrangle, where epithermal gold and Pb-Zn mineralization is found. Most of he studied elements also show moderate to strong anomalies over the Sonajil porphyry-type Cu mineralization. Copper, and to some extent Mo, as well as Pb, Zn, Sn, W, As and Sb are the best examples of this association. Bismuth has more limited anomalies across the region, showing correlation with the granitoid intrusion at the east of Ahar and the hydrothermal alterations within the Pliocene andesitic and basaltic rocks at SE of Ahar quadrangle which, considering the presence of epithermal gold and Pb-Zn veins in both areas, can be attributed to epithermal processes. However, anthropogenic pollutions are also found for As, Fe, V, Ti, Ni and Co downstream the urban and rural areas. In this regard, besides the Sonajil area, where porphyry-type Cu mineralization is discovered, the NE and SE parts of the quadrangle present promising areas for further investigations.     

西南煤系地层山区采动型崩滑灾害研究关键问题

文章在分析采矿型崩滑灾害发育特征的基础上,得出西南煤系地层山区地下采动型崩滑灾害常发生在层状碳酸盐岩与碎屑岩地层组成的褶皱翼部和核部的陡崖带上,与地形地貌、地层结构与地下采矿工程活动等因素关系密切,并指出薄矿层开采诱发大型山体崩滑灾害的具体过程：①采空后覆岩顶板塌落—覆岩顶板离层,采空区上覆岩层内部及层间自下而上应力传递;②地下水运移通道形成,并加快更大范围岩体结构破坏及扩展,加速了岩体结构面的松动与破坏;③上覆岩层不均匀沉降导致坡脚压裂,山体大型岩体结构面逐渐拉剪或压剪变形扩展,最终山体发生累积损伤与大规模崩滑灾害。此外,传统经验公式的计算方法对此类采矿型崩滑灾害已不适用,建议开展西南煤系地层山区地质结构与地下采动诱发崩滑灾害的相互作用关系、薄矿层采空区上部山体累积断裂损伤—岩体松动、裂隙扩展-岩溶管道流、裂隙流变化的链式响应机制、地下采动型崩滑灾害评价方法等关键科学问题的研究,以推动采矿型地质灾害防灾减灾工作的发展。     

低熔点亲铜元素(LMCE)熔体超常富集贵金属的机制及其识别标志

低熔点亲铜元素(LMCE)As、Sb、Bi、Hg、Pb、Se、Te、Tl、Sn等,均具有亲铜性、低熔点、半金属的特性,在成矿过程中可以形成LMCE熔体,并对Au、Ag、PGE等贵金属的高效富集沉淀起到一种重要的桥梁作用。作者对前人研究资料与LMCE热力学相图进行了分析,并结合浅成低温热液型、造山型、卡林-类卡林型、碱性-偏碱性侵入岩型金矿床的研究成果,探讨了LMCE熔体形成、类型及其对Au、Ag、PGE等贵金属富集成矿的机理,并提出了LMCE熔体参与成矿的矿物组合与结构特征标志。LMCE熔体可以在岩浆过程、(岩浆)热液过程及变质过程中形成,是贵金属矿床重要的成矿机制之一。LMCE熔体中存在大量原子团簇,团簇间的聚集生长会使熔体难以达到相平衡,形成许多非平衡矿物组合,如包含LMCE的自然元素、金属互化物及含LMCE的多相矿物。Au在LMCE熔体中也可以团簇存在,金团簇聚集形成球状或片状,并形成巨富的金矿体。LMCE熔体形成的矿物常以浑圆状、近浑圆状、不规则状的单个或群体组合的乳滴、珠滴、气泡的微粒包体产在硫化物、硒化物、碲化物、氧化物和硅酸盐矿物内或沿矿物裂隙线形排列,这些LMCE微粒包体是熔体扰动导致熔-熔或熔-液间发生乳化所致,流体沸腾是引起熔体扰动的主要机制。LMCE熔体不能快速淬火结晶,通常在低温下缓慢冷却达到相平衡,形成复杂的矿物组合,该特点即使在微米到纳米级的矿物微粒中也显著存在。熔体-流体包裹体是LMCE熔体参与成矿作用最为直接的证据。固溶体分解结构、熔体退火结构、矿物-熔体二面角结构、溶解-再沉淀结构等也是LMCE熔体参与成矿的标志性结构。

     

浅析松原市地下水水位动态及环境问题

随着松原市社会经济的发展,地下水开采量逐年增大,由此引发的环境地质问题逐渐加剧,如地下水水位下降、地下水降落漏斗、水质污染、土壤沙漠化、饮水型地方病问题等等.利用水位动态观测资料,对松原市地下水动态分析,总结了近几年地下水开发利用现状,并针对人类活动所引起的地下水环境问题,提出自己的建议.