内蒙古黄岗梁铁锡矿床中红色萤石的地球化学特征及成因探讨

内蒙古黄岗梁萤石呈现稀有的红色特征,该颜色萤石全球产量稀少,本文利用LA-ICP-MS原位测试技术对其微量元素地球化学特征进行了系统分析,探讨黄岗梁铁锡矿床中红色萤石的成因。微量元素分析结果显示黄岗梁萤石样品中总稀土元素含量较低,并表现出左倾的富集重稀土特征,其中红色和粉色萤石的稀土元素配分曲线显示出Dy-Tm拱顶式凸起的配分模式,表明其结晶作用发生在成矿流体演化的最后阶段;Y/Ho比值104~197,与热液成因萤石一致,且La/Ho比值为0.027~0.126,具强的负异常,表明了黄岗梁萤石为热液成因;Ce/Ce^*比值0.57~0.98,Eu/Eu^*比值0.22~0.63,均表现出负异常,表明形成黄岗梁萤石的热液流体是在相对还原环境下形成且温度高于200℃。综合分析萤石的地球化学特征和其与围岩的接触关系,认为黄岗梁萤石主要分为两阶段结晶,一阶段为与石英同期结晶形成红色、粉色部分,二阶段为在石英形成后结晶形成的由阳起石他色致色的绿色部分,而黄岗梁萤石罕见的红色是由于Y元素较为富集且含量远高于其他稀土元素,从而形成YO₂色心并在萤石中作用而显色。     

兴蒙造山带晚古生代伸展减薄过程:来自内蒙林西地区岩体的地球化学证据

内蒙古林西县双井地区出露一套含暗色包体的花岗质岩体,位于双井片岩和房框子单元花岗质片麻岩接触带,该岩体对厘定古亚洲洋演化阶段、西伯利亚板块和阿穆尔板块最终碰撞缝合时限具有重要意义。本文对该岩体进行了详细的岩相学、岩石地球化学以及锆石U-Pb年代学研究,讨论了该岩体成因、岩浆源区以及研究区造山带地壳演化等问题。岩体中暗色包体和周边花岗岩大部分锆石记录了～285Ma和～270Ma两期年龄,少量锆石记录了～320Ma的较老年龄,表明该区域在晚石炭世就存在岩浆活动,并在～285Ma、～270Ma更为显著且岩浆活动具有幕式发生的特点,通过锆石的Ti温度计算得岩浆形成温度为～670℃。暗色包体相较周边花岗岩部分更富Al_2O_3(13.96%)、CaO(1.61%)、Na_2O(4.61%)以及Fe_2O_3(3.67%)、MgO(0.62%)、TiO_2(0.28%)、P_2O_5(0.08%)等,但贫K_2O(2.10%),但二者发育有一致的变形现象,具有相同的侵位时代(误差范围内一致)、相似的微量元素配分模式、相近的Sr-Nd-Hf同位素组成指示二者可能为同源岩浆不同演化阶段的产物。此外,暗色包体样品中,Zr/Hf比值介于31.74～37.08之间(接近原始地幔的Zr/Hf比值36.25),黑云母有壳源和壳幔混合源两种成因类型,I_(Sr)值介于0.7039-0.7055之间,ε_(Nd)(t)值介于-7.30～-5.87之间,锆石的ε_(Hf)(t)介于-3.58～6.72之间等地球化学特征均指示暗色包体的母岩浆在形成过程中有幔源物质的加入,以上特征显示岩体为壳幔混合源岩浆经历不同演化阶段后的产物。岩体中锆石Eu/Eu~*与地壳厚度的拟合结果显示研究区在 ca.290～270Ma 地壳经历了一次显著的减薄过程(ca.50～35km),为区域存在地幔物质上涌提供了动力学证据。结合前人资料,本次研究的含暗色包体的花岗质岩体属于大石寨期,其母岩浆的形成、侵位时代,以及壳幔混合源等地球化学特征精细地约束了该区大石寨期岩浆活动的发育时间及过程,为研究西拉木伦缝合带晚古生代构造演化提供了新证据,同时也清晰地指示出古亚洲洋在晚古生代末期并不处于大洋俯冲阶段,而是造山后的伸展裂解阶段。     

基于颗粒识别分析系统的碎屑流堆积物颗粒识别和统计方法研究

碎屑流堆积物颗粒识别和统计是碎屑流灾害的研究重点。文章基于图像处理孔隙（颗粒）及裂隙图像识别与分析系统（PCAS）,以贵州纳雍普洒村崩塌-碎屑流为例,结合纳雍崩塌堆积物粒径实测结果,通过阐释识别过程中阈值、孔喉封闭半径、最小孔隙面积的参数意义,研究PCAS软件在碎屑流颗粒识别与统计中的应用,并提出了颗粒识别时这些参数的选取方法。分析结果表明:（1）PCAS能自动准确地识别碎屑流堆积物颗粒与孔隙,相比人工计数更精细,所识别堆积物各区小颗粒比重较大,0～2 m颗粒粒径各区占比都在50%以上;（2）当阈值为170（像素）时能获得精细的二值图像,颗粒与孔隙得到了准确地区分;（3）不同参数取值下获得堆积物颗粒粒径分布结果不同,碎屑流堆积物颗粒识别宜采用较大的孔喉封闭半径和较小孔隙面积,当二者比值为3/30（像素）时能更好地反应颗粒粒径分布情况;（4）PCAS具有较高的可行性,统计结果显示,各粒径含量变化趋势与人工统计相近,两种统计方法各粒径占比、分布规律基本吻合,说明利用PCAS可以实现对崩塌碎屑流颗粒粒径分布的高效便捷分析。     

落石冲击混凝土板与缓冲层组合结构的动力响应

钢筋混凝土（RC）板与一定厚度的土颗粒缓冲层组合结构被广泛用于山区高位单体及群发性崩塌落石的防治,为研究此类防护结构在落石作用下的冲击力衰减规律及RC板的破坏模式,开展了室外系列落石冲击试验。结果表明,增大缓冲层厚度能够有效减小最大冲击力,峰值加速度随缓冲层厚度减小而增大,尤其在缓冲层厚度为0.1 m及0.2 m时,最大值急剧增大,峰值加速度与缓冲层厚度的变化满足指数函数关系;根据量纲分析原理得到缓冲层最大冲击深度与动能的平方成正比、与最大入射冲击力成反比的计算公式,且与实测值较吻合;入射冲击力在缓冲层内的衰减率随缓冲层厚度的增加以指数函数递增,在0.6 m缓冲层厚度下可使峰值冲击力衰减70%左右;随累积冲击能级的增大,RC板经历了弯曲起裂及扩展、次级弯曲裂纹和剪裂纹产生及跨中弯曲裂纹贯通的过程,试验结束时RC板整体表现出典型的弯曲破坏特征。     

广西大瑶山东南缘侏罗纪埃达克质花岗岩的特征、成因及构造意义

对钦杭结合带西南段大瑶山东南缘的中晚侏罗世埃达克质花岗岩（165~153 Ma）进行了岩石学、地球化学研究,并探讨了埃达克质和TTG岩类的特征属性。岩石SiO₂含量63.76%~72.13%,总体具高Al₂O₃（Al₂O₃≥15%）、低MgO （<3%）,亏损重稀土元素（HREE）、正Eu异常或弱的负Eu异常,低Y （≤18×10^-6）和Yb （≤1.9×10^-6）,高Sr （>300×10^-6）和Sr/Y值（>20）等埃达克岩独特的地球化学特征。结合区域构造演化分析认为,该侏罗纪埃达克质花岗岩形成于陆内伸展构造背景,为大陆板内加厚（隆起区）的下地壳底部岩石部分熔融的产物,属大陆板内环境I型花岗岩。具有类似于低镁安山岩/闪长岩系列（LMA）和镁安山岩/闪长岩系列（MA）两种高压型TTG亚类的属性,为古俯冲增生带下地壳弧型岩石熔融的继承性特征,与中生代古太平洋俯冲板片熔融过程无关,属非俯冲成因的埃达克/TTG岩类。其空间上与大瑶山东南缘早古生代俯冲增生带高度重合,且与早古生代TTG侵入岩组合紧密相邻,提示它们可能源自于早古生代洋壳俯冲带或大陆边缘弧下地壳玄武质岩石的部分熔融,因而具有洋俯冲成因的特征属性。     

扬子地块西缘峨山新元古代A2型花岗闪长岩的成因及构造意义

在扬子地块西缘出露有大量的新元古代岩浆岩,这些岩石对于重建罗迪尼亚超大陆有着重要的意义。本文对云南峨山岩体的花岗闪长岩和似斑状黑云母二长花岗岩开展了详细的岩石学、岩石地球化学和年代学研究,结果表明,似斑状黑云母二长花岗岩侵位于826.6±2.5 Ma,而花岗闪长岩有着较年轻的结晶年龄818.3±2.8 Ma,花岗闪长岩比似斑状黑云母二长花岗岩有着更低的SiO₂含量,但是更高的Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃、TiO₂和P₂O₅含量。在稀土元素配分曲线和微量元素蛛网图上,两种岩性呈现出相似的特征,都是具有右倾的稀土元素配分样式,呈现出Eu负异常,相对于大离子亲石元素（LILEs）更亏损高场强元素（HFSEs）。似斑状黑云母二长花岗岩富集Nd同位素组分,而花岗闪长岩与之有着相似的Nd同位素值。地球化学数据显示可能的岩石学成因是变质火成岩源区在826 Ma时发生部分熔融形成了峨山似斑状黑云母二长花岗岩并且残留下来了一个麻粒岩化的源区;麻粒岩源区在818 Ma时再次发生部分熔融形成了具有A型属性的峨山花岗闪长岩。结合前人的数据和本文的研究,认为扬子西缘在新元古代时期是一个活动大陆边缘,而华南地块当时在罗迪尼亚的位置更可能是在边缘而不是中心。     

四川旺苍大河坝浅变质岩型石墨矿床地球化学特征与成因分析

大河坝石墨矿是川北米仓山南缘石墨矿带新发现的大型显晶质石墨矿床。研究了该矿床的地质特征和矿石主量、微量及稀土元素地球化学特征,结果表明:含矿岩层为副变质岩,矿区石墨矿体原岩沉积于缺氧的还原环境,原岩为一套含碳质黏土质细—粉砂岩及含碳质泥灰岩组合。微量元素特征指示矿体原岩由近海陆源碎屑物沉积形成,沉积水体主要为盐度较低的、混合不均匀的淡水—半咸水。矿石ΣREE平均值为150×10^-6,与泥灰岩相近;δCe值平均为0.91,呈弱负异常,δEu值平均为0.67,呈负异常,具滨海潮坪相沉积特征。含矿岩石δ¹³C值为-21.4‰~-19.0‰,平均为-19.86‰,表明成矿碳质来源主要为有机碳,并混合了部分无机碳。矿床成因类型为沉积变质型,其变质作用可能包括多次区域变质作用并叠加了混合岩化作用。     

Comparative Study of Acid and Alkaline Stimulants with Granite in an Enhanced Geothermal System

The Enhanced Geothermal System (EGS) is an artificial geothermal system that aims to economically extract heat from hot dry rock (HDR) through the creation of an artificial geothermal reservoir. Chemical stimulation is thought to be an effective method to create fracture networks and open existing fractures in hot dry rocks by injecting chemical agents into the reservoir to dissolve the minerals. Granite is a common type of hot dry rock. In this paper, a series of chemical stimulation experiments were implemented using acid and alkaline agents under high temperature and pressure conditions that mimic the environment of formation. Granite rock samples used in the experiments are collected from the potential EGS reservoir in the Matouying area, Hebei, China. Laboratory experimental results show that the corrosion ratio per unit area of rock is 3.2% in static acid chemical experiments and 0.51% in static alkaline chemical experiments. The permeability of the core is increased by 1.62 times in dynamic acid chemical experiments and 2.45 times in dynamic alkaline chemical experiments. A scanning electron microscope analysis of the core illustrates that secondary minerals, such as chlorite, spherical silica, and montmorillonite, were formed, due to acid-rock interaction with plagioclase being precipitated by alkaline-rock interactions. Masking agents in alkaline chemical agents can slightly reduce the degree of plagioclase formation. A chemical simulation model was built using TOUGHREACT, the mineral dissolution and associated ion concentration variation being reproduced by this reactive transport model.     

Geochemistry and Tectonic History of Seamount Remnants in the Xingshuwa Subduction Accretionary Complex of the Xar Moron Area,Eastern Margin of the Central Asian Orogenic Belt

This study focuses on the geology, geochemistry, zircon U-Pb geochronology and tectonic settings of the three types of seamount basalts from the Xingshuwa subduction accretionary complex in the Xar Moron area, eastern margin of the Central Asian Orogenic Belt(CAOB). The seamount remnants are composed of carbonate 'cap' sediments, large volumes of pillow and massive basalts, carbonate breccia slope facies and radiolarian cherts. Group 1 basalts are characterized by high contents of P2 O5 and TiO2 with alkaline affinity and LREE enrichment, indicating that they are derived from intraplate magma. Group 2 basalts display N-MORB LREE depletion patterns, indicating that they were formed at a mid-ocean ridge. Group 3 basalts have shown distinct Nb depletion and high Th/Yb ratios, indicating that they were generated in an island arc tectonic setting. The zircon U-Pb age of Group 1 basalt sample XWT18-131 is 576.4 ± 9.4 Ma, suggesting that the oceanic island seamount was the product of intraplate magmatism related to a mantle plume or 'hot spot' in the late Neoproterozoic. The zircon U-Pb age of Group 2 basalt sample XWT18-132 is 483 ± 22 Ma, indicating that the Paleo-Asian Ocean(PAO) was continuously expanding in the Early Ordovician. The zircon U-Pb age of Group 3 basalt sample XWT18-101 is 240.5 ± 8.2 Ma, suggesting that this area underwent the evolutionary path of ocean-continent transition, developing towards continentalization during the Middle Triassic. Thus, we believe that there was both mantle plume-related intraplate magmatism and intraoceanic subduction during the evolution of the PAO, the CAOB possibly being an evolutionary model of an intraoceanic subduction and mantle plume magmatism complex.     

西准噶尔达尔布特蛇绿岩带萨尔托海岩体深部结构、构造特征:地质与地球物理证据

西准噶尔地区分布多条蛇绿混杂岩带,地表地质已有大量研究成果,但蛇绿岩深部结构构造研究相对薄弱,一定程度上制约了该地区地质构造演化的深入认识.为此,本文选取达尔布特蛇绿混杂岩带萨尔托海段开展了大比例尺地质填图配套地面重力、磁法和可控源音频大地电磁测深(CSAMT)等综合测量,获得了该蛇绿岩体地表分布、接触关系以及深部的磁性、密度结构和电性特征,精细刻画了蛇绿岩的深部结构与构造,并进一步分析了其侵位机制和动力学过程.萨尔托海蛇绿岩具有低重力、高磁性和变化范围较宽的电阻率值,岩体整体以构造岩块状产出,表现出挤压逆冲、走滑剪切、破碎蚀变等变形变质.本文及前人研究成果表明,萨尔托海岩体是在近东西向挤压兼走滑应力作用下以斜向楔冲形式构造就位,并进一步受到后期左行走滑和岩浆作用的叠加改造.结合区域构造演化,西准噶尔蛇绿岩的构造侵位与晚石炭世板块汇聚背景下残余洋盆的收缩有关,持续的挤压兼走滑应力使残余洋盆下伏基底蛇绿岩沿断裂构造侵位于上覆沉积地层.