长江中下游典型火山盆地的水岩相互作用和金属矿床蚀变分带

长江中下游火山岩盆地中金属矿床和蚀变分带的的地球化学研究表明,它们具有内带深色蚀变带和外带浅色蚀变带,形成于600℃到100℃范围。两类蚀变带分界温度大致是300℃。大金属矿床蚀变分带剖面显示出热液系统存在有明显的温度梯度。通过与背景岩石(玄武岩石)对比研究表明,自下而上的不同蚀变岩石中主要元素含量显著变化,交代作用中的代出和代入元素在空间上是演化的。25~400℃和23MPa下矿物(钠长石、阳起石、透辉石、钙铁辉石)-H2O、岩石(玄武岩)-H2O反应的化学动力学实验表明,金属元素释放速率是温度的函数。在恒压升温过程中,从20℃到400℃,硅酸盐矿物、玄武岩中Si溶解速率不断上升;在300~350℃时,Si、Al溶解速率到最大数值。随后,温度再上升导致溶解速率下降。在300℃时,大部分矿物中Ca、Mg、Fe、Na溶解速率较高,溶液里的Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si等都高于矿物中对应元素的计量比。矿物反应后的表面存在富集硅的淋失层,或有富硅铝矿物(粘土矿物)出现。在300℃时,Si溶解快于其他金属元素,溶液中金属元素与硅摩尔浓度比(Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si)等都低于矿物中的计量比。矿物反应后的表面缺少硅的淋失层,或者有贫硅矿物和铁氧化物出现。作者还进行23~35MPa、20~550℃玄武岩与水反应实验。上述高温高压下矿物在水溶液中的溶解反应动力学实验和流体-玄武岩相互作用实验,对于理解金属矿床及蚀变分带形成机制提供新的依据。     

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。     

庐枞火山盆地深部岩石与成矿过程

黄铁矿-硬石膏-磁铁矿矿石为典型矿石的金属矿床产于长江中下游中生代火山盆地,庐枞火山岩盆地。丰富的铁矿和黄铁矿床,主要分布在火山岩和潜火山岩里,同时也分布于盆地周边。火山岩石主要是钾玄岩-粗安岩-粗面岩组合。在深部,与它们的成分对应的岩浆岩石是碱性辉长岩-辉石二长岩-正长岩组合,如缺口辉长岩,杨山地区的辉石正长岩。火山岩和深部的辉长岩-二长岩-正长岩都经历了多次水热活动。黄铁矿-硬石膏-磁铁矿矿床主要伴随两套蚀变,即,火山岩石的大面积深色蚀变(硬石膏-辉石-长石蚀变岩)和浅色蚀变(硅化泥化)。在二长-正长岩与火山岩石的接触带,有强烈的类云英岩石(电气石-石英-云母组合)。在缺口辉长岩里,曾经发现大量磁铁矿脉(磁铁矿-方柱石-方钠石-石榴石组合)。在杨山和马口地区,正长岩里的铁矿是辉石钾长石磁铁矿组合及阳起石-磷灰石-磁铁矿组合。二长-正长岩体在盆地里广泛分布,在大范围内是几乎是层状的。调查研究表明:火山盆地底部辉长岩-二长岩-正长岩组合与铁矿有关。盆地里深部岩石和成矿作用存在有垂直分布特性。上面是喷发岩石,及潜火山岩石,下面是深部的碱性辉长岩-二长岩-正长岩杂岩体。中间有过渡带,岩墙岩席带。上面是与钾玄岩-粗安岩层和潜火山岩石里赋存的磁铁矿和黄铁矿床,下面有产于碱性辉长岩-二长岩-正长岩里也有铁矿化。蚀变岩石地质年代的初步研究发现:罗河铁矿的深部钠长石化岩石,与马口铁矿附近的正长岩石的地质年代接近(110～119Ma)。事实说明,在火山岩和潜水火山岩石里成矿作用和深部岩浆岩里成矿作用可能是同时发生的。20～435℃条件下正长岩石与水的反应动力学实验表明,在400℃左右时正长岩最容易被溶解。正长岩与水反应后,也会形成一个携带金属的流体。水岩相互作用实验提供了认识深部岩石性质的依据,有利于理解对深部的地球物理探测结果。     

250—500℃,100MPa下海水—玄武岩反应的实验研究

现代海洋地质地球化学研究表明，海底活动热泉和某些海底矿床的形成可能与洋脊地区发生的海水－玄武岩反应有关。本文在２５０－５００℃、１００ＭＰａ下实验研究了海水－玄武岩反应中矿物蚀变和金属淋滤问题，并讨论了海底矿化的可能机理。实验结果揭示，经与海水反应后玄武岩受到强烈的蚀变和淋滤，且蚀变矿物组合和重金属淋滤量受实验温度和水岩比值的控制。在４５０℃和ｗ／ｒ≤５时，海水－玄武岩反应生成的溶液在Ｆｅ、Ｍｎ、     

庐枞盆地次火山岩的若干岩石化学特征及其成因探讨

庐枞盆地是长江中下游发育的一系列中生代火山岩盆地之一,其火山岩系的特点是,岩浆分异较好,岩石普遍碱度较高,水热蚀变十分强烈,并赋存有多种矿化。多数富铁矿与此火山岩系有直接的成因联系。     

水热蚀变分带和矿物-水化的反应动力学过程

笔者重点介绍在22 MPa、在25～400℃范围的钠长石在水和KCI溶液里溶解反应动力学实验结果.并试图应用这一实验结果解释水热蚀变的形成机制。钠长石与水溶液反应动力学实验是在开放体系的流动反应器(叠层反应器)里进行的。钠长石在水中的溶解反应经常是不一致溶解作用,只在近水临界点(374℃)的300℃出现一致溶解过程。由25～300℃,钠长石溶解反应的不一致溶解表现为钠和铝     

橄榄岩蛇纹石化过程中氢气和烷烃的形成

蛇纹石化过程中形成氢气、烷烃和有机酸,为海底热液区生命活动提供物质和能量来源,可能对地球和其他行星早期生命起源和演化有重要影响。目前关于蛇纹石化过程中氢气和烷烃形成的研究大多以橄榄石为初始物,且温度和压力较低(≤300℃,500bar)。本研究通过一系列的水热实验,研究300~500℃、1~3kbar时橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、橄榄岩、玄武岩以及玄武岩与橄榄岩混合物发生蛇纹石化反应后氢气和烷烃的生成。300℃、3kbar时,橄榄石蛇纹石化后产生的氢气远大于辉石蚀变后产生氢气的量。随着温度的增加,400~500℃、3kbar时,橄榄石蚀变程度极低,产生氢气的量低于斜方辉石。单斜辉石实验后没有发生蚀变,不产生氢气和烷烃。400~500℃、3kbar时,橄榄岩蛇纹石化后产生的氢气和烷烃远高于橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。玄武岩蛇纹石化后生成氢气和甲烷的量低于橄榄岩,但与玄武岩和橄榄岩混合物相当。这是因为玄武岩的单斜辉石蚀变后形成富铁的透辉石(~8.1%FeO),透辉石的Fe以Fe2+为主,这降低了Fe3+和氢气的量。以上表明,橄榄岩的蛇纹石化不同于橄榄石和斜方辉石。不仅是海底热液蚀变产生氢气和甲烷,洋壳俯冲过程中地幔楔橄榄岩蛇纹石化也会生成氢气和甲烷,但由于洋壳玄武岩的加入,氢气和甲烷的量会远小于橄榄岩蚀变时的量。     

250─500℃、100MPa下海水─玄武岩反应的实验研究

现代海洋地质地球化学研究表明，海底活动热泉和某些海底矿床的形成可能与洋脊地区发生的海水─玄武岩反应有关。本文在２５０─５００℃、１００ＭＰａ下实验研究了海水─玄武岩反应中矿物蚀变和金属淋滤问题，并讨论了海底矿化的可能机理。实验结果揭示，经与海水反应后玄武岩受到强烈的蚀变和淋滤，且蚀变矿物组合和重金属淋滤量受实验温度和水岩比值的控制。在４５０℃和ｗ／ｒ≤５时，海水─玄武岩反应生成的溶液在Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ含量和酸碱度上均与现代海底矿化热泉相似，反应形成的矿物组合亦与热泉蚀变矿物相当。实验结果支持现代海底热泉矿化是由一定条件下海水与玄武岩反应形成的看法。     

含油玄武岩中绿泥石的形成温度

以苏北盆地高邮凹陷闵桥地区含油玄武岩中的绿泥石为研究对象，探讨了其成因和形成温度，认为玄武岩中绿泥石有两种形成方式、五条形成途径：其一为蚀变演化，包括：火山玻璃、斜长石、辉石的蚀变，交代橄榄石斑晶，以及皂石的进一步演化；其二为沉淀结晶，包括从热液中直接沉淀生长和胶体溶液充填后的结晶。计算结果显示，蚀变演化形成的绿泥石，其形成温度为128－271℃；沉淀结晶形成的绿泥石，其形成温度为31－63℃。玄武岩中绿泥石形成温度与埋藏深度间没有明显的线性相关。进一步研究表明，本区玄武岩作为储油层，其进油时的温度为62－118℃，不超出48－137℃。     

临界区流体与矿物和岩石在地球内部极端条件下的反应

极端条件下水热化学反应是一个新的科学问题。借助于高温超高压原位直接测量方法、各种谱学方法和同步辐射光源技术研究地球内部流体物质相互作用,可以获得反应过程的产物的分子-原子尺度信息,这些信息可以提供认识极端条件下水和矿物(岩石)反应动力学的新实验途径。地球内部的流体性质随所处高温高压条件发生变化。水的密度、介电常数等物理参数随温度压力变化而改变,在临界态会出现突变。水的性质的剧变会影响水与岩石(矿物)相互作用。文中报道了在极端条件下(20～435℃和23～35MPa)实验测量矿物(钠长石、辉石、石英和阳起石等)和岩石(玄武岩、正长岩)在水溶液里的溶解反应速率的研究结果,发现矿物里各种不同类型金属离子与水反应的速率不同,随温度变化而改变。在升温过程中,进入临界态时,矿物(岩石)与水反应出现一次反应速率的涨落。在恒压升温过程中(临界压力,或略高于临界压力),硅酸盐矿物溶解速率会逐步升高,如硅近临界区(300℃)抵达最大值,然后随升温溶解反应速率减低。地球内部的流体由深处上升到浅处,会从超临界区域进入近临界的气与液的两相不混溶区域。含金属流体里的金属会在气相与液相分离时出现再分配。实验表明:金属Au、Cu、Sn、W、Zn会进入气相,气体可以迁移金属。事实说明:地球内部流体结构和性质从深到浅在不断变化,在跨越临界区时的水的性质异常变化会导致水与矿物(岩石)反应动力学涨落,并且促使金属在临界区出现沉淀和在气液相分离过程中进行再分配及迁移。     

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