岩石学研究的五种联系——以北京房山岩体为例

火成岩是地球内部物质、能量调整的产物,其属性强烈依赖于地球动力学环境,也是内生成矿作用的良好指示器.然而,相邻学科卷入火成岩成因研究极大地推动了岩石学向前发展,但也常常导出某些错误的结论,主要原因在于对岩石学的知识体系掌握不足;学者们往往过分强调自己熟悉领域的证据,所得出的结论难免有失偏颇.以房山岩体为例,由于提供的证据不尽相同,从岩浆的起源与演化、不同侵入单元之间的关系、侵入体形成构造背景等各方面都有争议.     

堆填岗地地下水水位动态特征及抗浮水位确定

在南方丘陵区工程建设的场地整平时，常形成一些人工堆填岗地，受到下覆黏性土的阻隔，岗地上的填土会形成独立的上层滞水地下水系统，但目前对于这个地下水系统的特征及其工程危害却鲜有研究。本文利用某人工堆填岗地导致地下室破坏的上层滞水水位监测资料，研究了该地下水系统的水位动态和流场及其变化特征，分析了水位和流场及其变化的影响因素。研究结果表明：堆填岗地上的集、排水工程易遭受填土不均匀沉降的破坏而出现渗漏；堆填岗地上的上层滞水虽属于“路过”型地下水，但系统的抗干扰能力弱，在汇集的雨水集中灌入时，因排泄相对缓慢，水位上升迅速，滞留时间较长，由此对地下工程造成破坏，因此工程建设时需引起重视。考虑到集、排水工程渗漏对上层滞水水位的影响，地下工程的抗浮水位应在考虑岗地的地下水水位的动态变化特征的基础上，以集、排水工程的埋深及可排泄标高为依据。本地下工程事故可用调整场地规划、封堵或重建渗漏集排水结构、盲沟疏排与拉锚结构的防治结合方式处理。     

岩浆成矿系统的尺度效应

小岩体成大矿理论强调了岩浆侵入体的几何尺度与内生金属成矿作用的有机联系,但这种联系的实质尚理解甚少。简要分析了岩浆成矿系统的基本问题,聚焦于侵入体几何尺度与几种关键控矿因素的内在联系。利用前人提出的固相线前锋迁移距离与冷却时间之间的函数关系估算了岩浆侵入体固结的时间尺度,发现小岩体的存活时间尺度与超大型矿床的形成时间尺度一致。基于斯托克定律的估算,含有暗色微粒包体的小岩体以岩浆快速上升为特征,符合流体中成矿金属溶解度与压力(P)、温度(T)正相关的实验结果。分析了岩浆产量与源区减压速率和所产生岩浆中挥发分含量之间的关系,提出大规模岩浆活动之后岩浆产量必然逐渐减少,因而流体-熔体比值逐渐增加。据此认为,超大型矿床可形成于紧接着大规模岩浆活动之后,并以长英质岩浆成矿系统为例将其称为岩基后成矿作用。因此,岩浆成矿系统的尺度效应是一种重要的地质效应,尺度效应分析支持小岩体成大矿理论。     

岩基后成矿作用:来自小兴安岭鹿鸣超大型钼矿的证据

小兴安岭鹿鸣钼矿是新近发现的斑岩型超大型钼矿.尽管近年有一些新年龄和新资料发表,但是关于矿区的成岩、成矿事件的时代和成因仍有很大争议.本文采用LA ICP-MS锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os以及黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar等测年方法分别对矿区的花岗斑岩、辉钼矿、以及二长花岗岩(下文称鹿鸣花岗岩)中的黑云母开展年代学研究.结果显示矿区花岗斑岩形成于174.0±2Ma(MSWD=3.2);辉钼矿等时线年龄为177.8±2.3Ma(MSWD=0.078),辉钼矿模式年龄加权平均值为177.5±1.2Ma(MSWD=0.058).黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar 900~1400℃坪年龄为175.9±1.1Ma,表明鹿鸣花岗岩形成于约176Ma(之前).因此结合野外、岩相学、前人结果等,认为鹿鸣花岗岩岩基成岩在前(>176Ma),花岗斑岩成岩在后(约174Ma左右),成矿应当在花岗斑岩成岩近同时或稍后,为早侏罗世末期.花岗斑岩含有浸染状硫化物,表明花岗斑岩体是致矿侵入体,鹿鸣(二长)花岗岩岩基仅仅是钼矿的围岩.岩石地球化学特征,尤其是MgO含量较高,高Sr低Y等特征,以及构造环境判别显示鹿鸣花岗岩岩基和花岗斑岩形成于与俯冲有关的火山弧环境.在早侏罗世早-中期,该区在北部蒙古-鄂霍茨克海和东部的饶河、伊佐那崎洋联合汇聚下形成俯冲带之上的加厚地壳,此时与地幔楔发生过反应的幔源岩浆底侵产生广泛的壳幔相互作用,形成鹿鸣花岗岩的岩基.随后加厚下地壳拆沉导致鹿鸣花岗岩岩基快速隆升,在地壳浅部,与来自于深部的花岗斑岩岩浆(+钼矿和深部流体)相遇,后者侵入到鹿鸣花岗岩岩基中,形成了斑岩及辉钼矿矿床.据此,提出鹿鸣钼矿属于岩基后成矿作用的产物.     

致矿侵入体的识别标志——以新疆阿尔夏提矽卡岩型铁铜矿床为例

致矿侵入体的识别是成矿学研究和资源勘查的关键环节之一,对于许多矿床类型来说也是一个难点.本文以新疆阿尔夏提矽卡岩型铁铜矿床为例,阐述了通过建立五种联系及其地质学、岩石学、矿物学、地球化学和成矿学标志的识别方法,进而提出推木尔特岩基为含矿流体屏蔽层的认识.推木尔特岩基与矽卡岩矿体具有紧密的空间联系,容易被误认为是致矿侵入体.然而,其成岩时间早于成矿时间,仅导致围岩的大理岩化和角岩化,因而不是成矿物质的来源.相反,矿区内分布的闪长质小岩体和各类岩墙不仅与矿体和矽卡岩存在紧密的空间联系,而且岩石中普遍见有造矿矿物与造岩矿物的共结关系,岩体(墙)本身及其围岩也经受了强烈的流体改造,是含矿流体的通道和真正的致矿侵入体.     

流体地球科学与地球系统科学

近年来,地球系统科学逐渐成为地球科学的新趋势,但固体地球科学尚难于融入其中。其根本原因在于地球系统科学属于系统科学或复杂科学的组成部分,而固体地球科学其本质上属于理想科学的范畴,以研究线性地球过程为主,或者以理想科学的手法研究非线性地球过程。流体地球科学不仅研究地球的流体系统,也研究流体系统与固体系统的强和弱相互作用,是固体地球科学融入地球系统科学的唯一途径。     

东昆仑造山带三叠纪岩浆混合成因花岗岩的岩浆底侵作用机制

东昆仑造山带广泛出露三叠纪岩浆混合成因花岗岩，它们具有共同的特征：岩体成分变化大；花岗岩类岩石中富含镁铁质微粒包体（mafic microgranular enclave--MME）；不同岩性之间常常呈渐变过渡关系。同时，这些岩体无一例外都和代表下地壳的深变质岩共生，暗示岩浆就位于地壳深部。此外，东昆仑地区广泛发育基性侵入体，它们产在深变质岩中，或者与岩浆混合成因花岗岩类共生，暗示下地壳物质的部分熔融和岩浆混合成因花岗岩的形成有可能与基性岩浆底侵作用有关。笔者选择东昆仑加鲁河这一典型的岩浆混合成因花岗岩体为例，对其岩石学、地球化学、同位素地球化学等特征进行了详细研究，认为幔源岩浆底侵作用是这类岩体形成的直接原因，并对幔源岩浆底侵作用和岩浆混合成因花岗岩之间的成因联系以及幔源岩浆底侵作用在东昆仑造山带三叠纪地壳生长和构造演化中所起的重要作用进行了讨论，构建了加厚陆壳背景下的断离-底侵-混合-拆沉作用模型。     

安妥岭钼矿EH4测深剖面的透岩浆流体解释

河北省涞水县安妥岭钼矿是一个大型斑岩钼矿,有望成为超大型钼矿床.文章以安妥岭斑岩钼矿EH4测深剖面所揭示的深部精细电阻率结构为基础,结合钻孔（ZK1004和ZK1403）岩心编录成果分析,认为物性结构的分布型式与透岩浆流体的自组织行为有关,见矿深度位于电阻率急剧变化的位置,进而提出地质体地质结构的地质学完整性＋地球物理学不完整性可作为找矿标志.     

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与成矿作用的新进展

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与Cu、Ni、Co、PGE(铂族)、V、Ti、Cr、Fe等金属成矿作用关系密切。镁铁质—超镁铁质岩浆能否成矿主要由岩浆源区的性质、构造背景以及是否存在古老且一直活动的深大断裂等因素决定。介绍了一些世界上典型矿床的新的成矿模型及寻找与镁铁质—超镁铁质岩有关的PGE矿床的新技术与新方法。     

造山后脉岩组合的岩石成因——对岩石圈拆沉作用

造山后脉岩组合是在寄主岩基冷却之后形成的,可能是造山带应力场转换的标志.昆仑造山带早中生代末期以及太行山-燕山造山带晚中生代花岗质岩基中广泛出露这种类型的脉岩,可划分为煌斑岩质,玄武质,闪长质,花岗闪长质-花岗质和富硅花岗质等5组.主元素和痕量元素分析表明它们是不同的原生岩浆固结的产物,相互之间不存在重要的分离结晶,同化混染和岩浆混合作用的关系,因而要求软流圈/岩石圈系统不同圈层的源区岩石同时达到部分熔融的条件.结合已有的高温高压实验,区域岩石圈结构和地质事件序列的分析,认为岩石圈拆沉作用是造山后脉岩组合形成的最合理触发机制.简单热模拟表明,软流圈窗顶界埋深达到一定深度时(例如昆仑造山带为82km),可以满足处于不同深度位置的中性麻粒岩,基性榴辉岩和地幔橄榄岩同时发生部分熔融.这时,岩石圈/软流圈系统可以有6～8个产生岩浆的位置.热的软流圈物质快速涌入软流圈窗,不仅触发地幔岩的减压熔融,也可能导致区域构造应力场由挤压转换为伸展,为岩浆的快速侵位创造了条件.所提供的岩石成因模型可以更合理地解释造山后脉岩组合的地质特征,主元素和痕量元素特征,也可以满足同位素体系变异所要求的条件.