名义上无水矿物中水的定量方法及其优缺点:FTIR方法及其存在问题

构成地幔的主要物相多是名义上无水矿物(NAMs),如橄榄石、辉石等,其晶体结构中能赋存一定量的水.水能显著地影响矿物、岩石体系的物理、化学性质乃至地球深部的许多重要地质过程.为精确获取NAMs的水含量,科学家不断开发和改进水的定量分析方法,其中傅里叶变换红外光谱法(FTIR)是测定NAMs中水含量的最主要手段,但不同研...     

傅里叶变换红外光谱鉴定粘土矿物复合组分的研究

应用傅里叶变换红外光谱可以达到最大信噪比的特性,有效地获得了粘土矿物复合体中的单体差示红外谱图。避免了X衍射光谱中的矿物间衍射线的覆盖和色散型红外光谱中谱带重叠等不利因素,为粘土矿物复合体的鉴定提供了新的途径。研究表明,对痕量和近似的矿物组分都可以得到谱峰不受任何影响的纯正的红外谱图。差示定量结果也十分满意。     

沥青质傅里叶变换红外光谱 (FT IR)分析及其在有机地球化学研究中的应用

沥青质傅里叶变换红外光谱（FT－IR）分析可以反映出其分子结构上的特征，红外吸收因子Z[I(1380cm^-1)/I(720cm^-1）]能指示不同来源沥青质的母质类型；吸收因子Y[I(1600cm^-1)/I(1450cm^-1)]可以较好地讨论沥青质的成熟度演化状况；沥青质的红外研究认为，所有的沥青质都具有较好的再生烃潜力，其中Ⅲ型母质来源的沥青质具有较好的再生气潜力。而Ⅰ和Ⅱ型母质来源的沥青质具有高的再生油潜力。     

短波红外光谱矿物测量技术在热液蚀变矿物填图中的应用——以土屋斑岩铜矿床为例

便携式短波红外光谱仪（PIMA）是利用短波红外光谱测量技术，对肉眼难以识别的层状硅酸盐、粘土、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别的实用仪器。通过不同地质环境的光谱参考数据库及计算机数据处理软件，辅之野外观察和必要的岩石学分析，可以从PIMA测量获得的谱线中得出研究区蚀变矿物组合的信息。应用蚀变矿物组合，结合其他勘探数据，有利于确定钻孔的位置，指导区域勘探工作。PIMA可应用于许多成矿环境中，包括高硫化物、低硫化物热液成矿系统、斑岩成矿系统、中温热液成矿系统、沉积岩中的金-铜矿床、铀矿床、火山成因块状硫化物矿床和金伯利岩矿床。已有的研究表明，PIMA可以快速获得和处理短波红外光谱数据并形成蚀变矿物钻孔柱状分布图或平面分布图，这些信息对找矿靶区的确定至关重要。应用PIMA在新疆土屋斑岩铜矿区开展了系统的蚀变矿物填图工作，有效地识别出镁绿泥石、铁绿泥石、蒙脱石、白云母、黑云母等蚀变矿物，这些蚀变矿物的类型和丰度与岩石鉴定结果基本一致，在此基础上，建立了土屋斑岩铜矿区蚀变矿物组合及其分带模式，并与传统的分带模式进行了对比。最后总结了土屋斑岩铜矿区PIMA找矿模型，该模型对土屋斑岩铜矿区及未知地区矿产勘查工作具有指导意义。     

石英傅立叶变换漫反射红外光谱在成矿作用研究中的应用——以山西繁峙义兴寨金矿床为例

作为热液成因矿床中最为主要的贯通性矿物,石英的内部结构和成分在不同成矿阶段会产生系统性变化.石英粉末漫反射红外光谱1 200 cm-1～400 cm-1指纹谱段对此变化较为敏感,可以用来指示不同成矿阶段石英与成矿的关系.研究对山西义兴寨金矿1 070 m中段MO#脉、1*脉,2#脉,3#-4#矿体,M3#脉,950 m和830 m中段的5#脉和6#脉41件不同成矿阶段的石英粉末进行漫反射红外光谱测试,并利用1 070 m中段各矿脉石英粉末光谱特征参数进行矿物学填图.结果表明.非对称伸缩振动谱带1 085 cm-1半高宽值与石英晶格中的类质同像替换浓度有关,类质同像杂质浓度愈高,1 085 cm-1半高宽相对愈大;填图结果指示该值与金品位值的分布对应性较好.对称伸缩振动谱带800cm-1和780 cm-1的吸收强度与石英所经历的构造差应力呈正相关关系,填图结果表明800 cm-1和780 cm-1吸收强度高值区与金品位高值区的分布几乎趋于一致.红外结晶指数表征石英晶体的结晶程度,随着成矿温度逐渐降低,石英的结晶程度从无序逐渐向有序转化,红外结晶指数也随之减小.     

谱学研究在印章石中的应用:以昌化石为例

在野外地质工作、显微镜下观察、电子探针分析和差热分析的基础上,运用X射线衍射分析、红外光谱分析对印章石(以著名的昌化石为例)进行了谱学分析。昌化石主要矿物成分为高岭石族矿物,主要为迪开石及高岭石-迪开石过渡矿物。通过X射线衍射图谱分析计算其结晶度指数(HI)表明,高岭石族矿物的结晶有序度存在明显的高低变化。红外光谱特征显示,其中属于外部羟基振动的3 697cm-1谱峰强度(A)与属于内部羟基振动的3 620cm-1谱峰强度(B)的比值随着结晶度指数的降低有逐渐升高的趋势,且比值A/B的大小可以大致用来区分高岭石和迪开石:一般高岭石比值大于1,而迪开石小于1。差热分析的结果也印证了高岭石族矿物有序度高低变化的现象,如:高岭石族矿物在加热到400℃～700℃时会出现一个强烈尖锐的吸热峰,吸热峰的强度及温度与其有序度的高低存在正相关性。当主要组成矿物成分为较纯净的迪开石时,其有序度相对较高,透明度也较好;当主要矿物成分为高岭石-迪开石过渡矿物时,其有序度较低,透明度也较差。X射线衍射分析和红外光谱都是研究分析印章石的有效方法,但X射线分析通常为有损分析,且仪器使用条件相对较高;而红外光谱则可以无损且具有扫描时间短等...     

短波红外光谱技术在浅剥蚀斑岩铜矿区勘查中的应用——以西藏念村矿区为例

作为世界上最重要的一种矿床类型,斑岩铜矿一直是工业界勘查的首选.对此类矿床的勘查,在中-深剥蚀程度的矿区相对简单,而在浅剥蚀的矿区则变得较为困难,这是因为在浅剥蚀的矿区,矿床热液/矿化中心很难快速有效定位.近年来,在矿产勘查领域逐渐得到广泛应用的短波红外光谱技术,可通过特定蚀变矿物反射光谱特征参数系统变化的规律来厘定热液/矿化中心,在块状硫化物及浅成低温矿床中显示出良好的应用效果,这为浅剥蚀斑岩铜矿热液/矿化中心的快速、有效厘定提供了一种途径.为此,文章选择了位于冈底斯斑岩铜矿带东段、剥蚀较弱的念村(即夏玛日)矿区,拟通过矿区样品短波红外光谱的系统测量,寻找出蚀变矿物反射光谱特征参数系统变化的规律,进而约束矿床热液/矿化中心.本次研究在念村矿区共识别出7种蚀变矿物,按出现频率由多至少依次为伊利石、绿泥石、蛋白石、叶蜡石、高岭石、绿帘石及多硅白云母;而且,矿区外围以伊利石-绿泥石±绿帘石蚀变矿物组合为主,向内逐渐过渡为伊利石±蛋白石、伊利石-叶蜡石±高岭石组合.通过对伊利石反射光谱特征参数的计算发现,伊利石结晶度及Al-OH吸收峰位,这些通常被认为与伊利石形成温度有关的光谱学参数,在该矿区呈现出系统的变化规律:在矿区东北部,伊利石结晶度较大(＞1.6),Al-OH吸收峰位较小(＜2 203 nm),而该区域的外围,伊利石结晶度变小,Al-OH吸收峰位变大.这表明矿区东北部伊利石的形成温度更高,暗示该区域可能为矿床热液/矿化中心.因此,建议在本次研究所圈定的热液/矿化中心范围内,在适当开展物探工作的基础上,尽快布置勘查工程进行验证,以实现矿床的尽快查找和突破.     

短波红外光谱技术在斑岩-高硫化型浅成低温热液矿床中的应用——以西藏铁格隆南超大型铜(金)矿床为例

铁格隆南铜(金)矿是西藏首例超大型斑岩-高硫化型浅成低温热液矿床.准确划分该矿床的蚀变分带对于后续的找矿勘探具有重要意义.本文主要运用短波红外光谱分析技术对西藏铁格隆南矿床进行蚀变矿物信息提取,同时利用X射线衍射辅助矿物识别;并结合岩相学和电子探针分析,对主要蚀变矿物绢云母的光谱特征进行系统梳理,构建铁格隆南矿区蚀变分...     

综合勘察方法在活动断层填图中的应用——以锦屏山-小金河断裂(四川境段)为例

锦屏山-小金河断裂(四川境段)部分区域地面断层出露较差、地貌特征不明显,根据现场实际情况,采用资料收集分析、浅层地震勘探、高密度电法勘探和探槽开挖相结合的综合勘察方法,多种方法相互验证、进行综合解释分析,重点查明活动断层位置、几何特征形态、错断地层时代等,为1:5万活动断层填图工作提供重要依据。     

青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪风化剥蚀与东亚季风演化在南海中的记录

通过南海西南部湄公河口MD01—2393孔和MD97—2150孔的高分辨率粘土矿物和粒度分析,及铷、锶、钕同位素分析,揭示出青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪190ka以来的风化剥蚀和东亚季风演化历史。铷、锶、钕同位素研究证实这两个孔的陆源碎屑物质主要来源于湄公河流域的直接输入。蒙脱石／(伊利石 绿泥石)值和蒙脱石／高岭石值指示了化学风化历史,而陆源碎屑颗粒的粒径比值2．5～6．5μm／15～55μm则指示了湄公河沉积物的供给能力。相对高的比值发生在间冰期,表明强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流;相对低的比值对应于冰期,表明强盛的冬季风和减弱的夏季风,揭示出东亚季风气候驱动的风化剥蚀演化历史。东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制。     

南海北部晚更新世以来的古海洋环境演化特征——来自N-31柱样的沉积记录

对南海北部N-31柱状样沉积物进行了浮游有孔虫定量分析鉴定、氧碳同位素、碳酸盐含量和粒度测试以及AMS14C测年,并采用古生态转换函数计算了表层海水古温度和温跃层深度,揭示了该海区约55 ka以来的古海洋环境特征.转换函数计算的表层海水古温度结果表明,夏季温度的变化范围为27.0～29.6℃,变化幅度为2.6℃,冬季温...     

深海岩芯高分辨率的古环境记录-以南海北部陆坡17940-2柱状样为例

本文将深海岩芯高分辩率记录的替代性指标分为沉积型和生物型两类。沉积型替代性指标主要包括沉积物的粒度，沉积速率，粘土矿物；生物型替代性指标主要包括有孔虫，氧同位素，古水温，有机碳通量。对比研究发现，17940—2柱状样沉积物的粒度、沉积速率、有孔虫，氧同位素，古水温，有机碳通量等指标记录海洋环境变化信息程度优于其它替代性指标；沉积型替代性指标与生物型替代性指标记录海洋环境变化信息不同步；海洋环境变化的突变与渐变影响替代性指标记录的同步性。     

Quaternary palaeoceanographic changes in the northern South China Sea (ODP Site 1146): radiolarian evidence

The abundance and accumulation rates of siliceous microfossils in the northern South China Sea, including radiolarians, diatoms and sponge spicules, increased during most glacial intervals within the past 1100 kyr. Similar trends are observed in the index of thermocline surface radiolarians (TSR), diatom accumulation rates (DAR), charcoal accumulation rates (CAR) and the abundance of radiolarian species Cycladophora davisiana davisiana. Decreasing sea‐surface temperature accompanied by increased seasonality since 900 ka is indicated by a decline in the tropical radiolarian assemblage, including Tetrapyle octacantha and Octopyle stenozona, and by an increase in the subtropical assemblage, including Pterocorys zancleus, Peromelissa phalacra and Ommatartuts tetrathalamus tetrathalamus. Rapid increases at about 800 to 700 ka of siliceous microfossils, charcoal, subsurface and intermediate radiolarians, as well as the TSR index and the DAR, imply a fundamental shift in climate and a shoaling thermocline. Although these fundamental changes in the silicious fauna and flora of the South China Sea take place within the context of a developing 100‐kyr cycle, they do not change in step with changing sea‐level as indicated by marine δ¹⁸O. This is most clearly illustrated by the step‐like increase in silica accumulation (radiolaria, diatoms and sponge spicules) at 680 ka. Rather, these fundamental changes probably reflect intensified surface productivity associated with enhanced East Asian winter‐monsoon circulation. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

南海西部54万年以来元素地球化学记录及其反映的古环境演变

通过对南海西部上升流区MD05-2899孔开展高分辨率碳酸盐地层学和XRF岩芯扫描元素地球化学分析,重建了晚第四纪54万来以来东亚夏季风的演化历史,探讨海平面升降对南海西部陆源碎屑供应量的影响。研究选用了ln(Ba/Al)作为该海区古生产力的指标,ln(Br/Al)作为有机物的指标,ln(Ti/Al)作为陆源碎屑供应量的指标。研究结果显示,东亚夏季风在过去54万年以来强度不断增强,具有明显的冰期—间冰期旋回特征,在间冰期强盛和冰期减弱,是控制该海区有机物含量变化的主要因素。东亚夏季风不断强盛可能直接导致了南海周边陆地降雨增强,河流径流量加大,使得南海西部上升流区域的陆源碎屑供应量在间冰期明显高于冰期。研究发现,当相对海平面低于-60 m的时候,大面积暴露的巽他陆架可能向南海西部深水区输入大量陆源碎屑物质,造成研究站位的陆源碎屑供应量在冰盛期出现高值。因此,晚第四纪的东亚夏季风演化和海平面升降共同控制了南海西部上升流区陆源碎屑物质供应量的变化。     

南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系。根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响。     

南海第四纪东亚季风演化的粘土矿物指标

南海作为西太平洋最大的边缘海,记录着东亚季风的演化历史。本文在过去十多年研究积累的基础上,综述粘土矿物是记录南海东亚季风演化历史的良好指标。大量表层样品和多个沉积岩芯的研究显示,南海第四纪以来的蒙脱石主要是形成于周边岛屿火山岩的快速化学风化作用,记录了同时期的东亚夏季风气候条件;伊利石和绿泥石形成于周边大陆和岛屿的机械侵蚀作用,与强烈降雨引发的侵蚀能力或东亚冬季风相对寒冷的气候条件有关;而高岭石形成于周边陆地表面的强烈化学风化作用,指示地质历史时期累积的或第四纪同时期的温暖潮湿气候条件,但由于强烈的差异沉降作用,高岭石在南海主要沉积在近海陆架区域,在深海记录中多指示海平面变化的古环境特征。因此,我们提出蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值是南海第四纪东亚夏季风演化的良好指标,比值高代表夏季风温暖潮湿气候条件下增强的化学风化作用,比值低指示冬季风相对寒冷气候条件下减弱的化学风化作用,或是强烈降雨气候条件下增强的机械侵蚀作用。南海东亚夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制,第四纪以来的长期演化显示南海在1200~400ka期间盛行夏季风,可能是受到赤道太平洋厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响。

     

Statistics of sediment mass in the South China Sea: Method and results

Sediment mass volumes for periods since the Oligocene (E₃, N₁ ¹, N₁ ², N₁ ³, N₂, and Q) in the South China Sea (SCS) were calculated on the basis of geological and geophysical data including ODP borehole data. Above the pre-Oligocene base, the estimated sediment volume is 7.01 × 10⁶ km³ and the mass is 1.44 × 10¹⁶ t for the entire SCS, with an average sedimentation rate of 6.22 cm/ka and accumulation rate of 12.8 g/(cm²·ka) since the Oligocene. Most of the sediment was deposited on the continent shelf and slope, while only 5% of the total mass accumulated in the Central Basin. Sediment basins on shelf and slope occupy 34% of the entire SCS area bounded by the 2 000 m thickness contour, but receive more than 82% of the total sediment mass, indicating that sediment basins played a central role of sedimentary process in the SCS. The highest sedimentation rate and the largest mass volume occurred in the Oligocene SCS, which is quite different from global sedimentation rate patterns. Therefore, we conclude that deposition in marginal seas was primarily controlled by local tectonics. Translated from Advances in Earth Science, 2006, 21(5): 465–473 [译自: 地球科学进展]     

Characteristics of Clay Minerals in the Northern South China Sea and Its Implications for Evolution of East Asian Monsoon since Miocene

Clay mineral assemblages, crystallinity, chemistry, and micromorphology of clay particles in sediments from ODP Site 1146 in the northern South China Sea (SCS) were analyzed, and used to trace sediment sources and obtain proxy records of the past changes in the East Asian monsoon climate since the Miocene, based on a multi-approach, including X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS). Clay minerals consist mainly of illite and smectite, with associated chlorite and kaolinite. The illite at ODP Site 1146 has very well-to-well crystallinity, and smectite has moderate-to-poor crystallinity. In SEM the smectite particles at ODP Site 1146 often appear cauliflower-like, a typical micromorphology of volcanic smecites. The smectite at ODP Site 1146 is relatively rich in Si element, but poor in Fe, very similar to the smectite from the West Philippine Sea. In contrast, the chemical composition of illite at ODP Site 1146 has no obvious differences from those of the Loess plateau, Yellow River, Yangtze River, and Pearl River. A further study on sediment source indicates that smectite originates mainly from Luzon, kaolinite from the Pearl River, and illite and chlorite from the Pearl River, Taiwan and/or the Yangtze River. The clay mineral assemblages at ODP Site 1146 were not only controlled by continental eathering regimes surrounding the SCS, but also by the changing strength of the transport processes. The ratios of (illite+chlorite)/smectite at ODP Site 1146 were adopted as proxies for the East Asian monsoon evolution. Relatively higher ratios reflect strongly intensified winter monsoon relative to summer monsoon, in contrast, lower ratios indicate a strengthened summer monsoon relative to winter monsoon. The consistent variation of this clay proxy from those of Loess plateau, eolian deposition in the North Pacific, planktonic, benthic foraminifera, and black carbon in the SCS since 20 Ma shows that three profound shifts of the East Asian winter monsoon intensity, and aridity in the Asian inland and the intensity of winter monsoon relative to summer monsoon, occurred at about 15 Ma, 8 Ma, and the younger at about 3 Ma. The phased uplift of the Himalaya-Tibetan plateau may have played a significant role in strengthening the Asian monsoon at 15 Ma, 8 Ma, and 3 Ma.     

MIS2期南海北部粘土矿物记录的东亚夏季风快速变化

运用伊利石结晶度线性剥离法,定量计算了华南、台湾和吕宋这3个主要物源区对南海北部陆坡MD12-3432和MD12-3434两个岩芯（分别为50.80 m和8.33 m）MIS 2期粘土相对贡献量的时间序列变化。结果显示,台湾对两个岩芯的贡献最大（36%~62%）,吕宋的贡献次之（28%~50%）,二者之和一般大于90%,而来自华南的贡献最小（3%~17%）。台湾和吕宋的贡献量呈现显著反向的千年时间尺度快速波动,二者贡献量随东亚夏季风增强或减弱而显著变化,因此,吕宋/台湾贡献量比值可以用于指示东亚夏季风的快速演化。吕宋/台湾粘土贡献量比值在Bølling-Allerød和Dansgaard-Oeschger 2事件期间的增加,反映了同时期东亚夏季风的快速增强;而在Heinrich 1和Heinrich 2事件期间的减小,则指示了东亚夏季风的减弱。吕宋/台湾贡献量比值对东亚夏季风快速变化的指示,在一定程度上要明显优于蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值。南海北部MIS 2期粘土矿物对东亚夏季风快速变化的响应具有明显的空间差异性,受洋流搬运扰动和物源控制作用影响,陆坡相对浅水区粘土矿物记录的东亚夏季风快速变化信息相对有限,而深水稳定的沉积环境则更有利于保存东亚夏季风快速变化信息。