喜马拉雅东段库曲岩体锂、铍和铌钽稀有金属矿物研究及指示意义

稀有金属矿物记录了花岗伟晶岩成岩成矿的重要信息。喜马拉雅是全球著名的淡色花岗岩带,库曲岩体位于喜马拉雅东段的特提斯喜马拉雅岩系中。本文调查了库曲岩体的二云母花岗岩、白云母花岗岩、电气石花岗岩和花岗伟晶岩,其中,花岗伟晶岩涉及花岗岩的伟晶岩相和独立伟晶岩脉。库曲岩体产出的稀有金属矿物包括锂辉石、锂绿泥石、绿柱石、铌铁矿-钽铁矿、钇铀钽烧绿石和细晶石,它们主要赋存于似文象伟晶岩、石英-钠长石-白云母伟晶岩、块体长石-钠质细晶岩、块体长石-电气石钠质细晶岩、锂辉石-块体长石-细晶岩、白云母花岗岩的伟晶岩相以及电气石花岗岩内。显微镜观察、电子探针和LA-ICP-MS测试结果显示锂辉石具有四种产状,包括粗粒锂辉石自形-半自形晶、细粒锂辉石-石英镶嵌晶、中细粒锂辉石-钾长石-钠长石-云母镶嵌晶以及发育锂绿泥石的粗粒锂辉石,揭示了其形成时复杂的熔流体动荡结晶环境。绿柱石背散射电子图像（BSE）下呈均一结构和不均一结构（蚀变边、不规则分带和补丁分带）,元素替代机制包括通道-八面体替代、通道-四面体替代以及通道中碱金属阳离子间的置换。铌铁矿族矿物包括原生、蚀变边和不规则分带结构,部分被钇铀钽烧绿石和细晶石交代。与原生铌铁矿相比,蚀变边和不规则分带铌铁矿族矿物总体上富钽贫锰,显示了结晶分异、过冷却引起的过饱和以及流体作用。根据稀有金属矿物揭示的成因信息,独立伟晶岩脉（似文象伟晶岩）、白云母花岗岩的伟晶岩相和电气石花岗岩在岩浆分异程度、经历的演化过程、以及流体活动方面存在差异,很可能是不同期次岩浆活动的产物。库曲岩体绿柱石的Rb和Zn含量、以及铌铁矿族矿物的Sc₂O₃、SiO₂和PbO含量,与已有指示标志存在相关性,作为潜在指示标志仍需开展更多的研究工作。综合含锂辉石伟晶岩的产出、岩浆分异演化程度、多期花岗质岩浆活动、复杂的流体作用以及所属锂丰度高值区等因素,库曲岩体是喜马拉雅东段找锂的有利地段。     

中国东北新生代火山区CO_2释放规模与成因

板片俯冲过程将地表碳带入地球内部,火山作用将深部碳输送至地球外部圈层,两者构成了地球深部碳循环的主要方式,进而影响了地史时期的气候变化。我国东北新生代火山活动被认为是太平洋板片深俯冲作用的产物,板片俯冲导致岩浆源区强烈的碳酸盐组分交代作用,进而使东北亚上地幔成为一个新生代时期的巨型深部碳库,它的活动和释放将会对全球的气候与环境变化造成重要影响。然而,有关该深部碳库向当今大气圈输送CO_2气体的规模及其演化过程尚不清楚,从而影响了进一步定量评估该碳库在全球变化研究中的地位和作用。针对上述科学问题,本文对我国东北长白山、五大连池和阿尔山火山释放CO_2气体的规模与成因进行了研究。结果表明,东北新生代火山区的土壤CO_2释放通量介于9.6～41.2g·m~(-2)·d~(-1)之间,每年向当今大气圈释放CO_2气体约为2.1Mt(其中,长白山火山区为0.94Mt,五大连池火山区为1.2Mt)。气体地球化学研究证实,长白山与五大连池火山气体均起源于太平洋板片深俯冲环境;但是,与长白山相比,五大连池火山气体具有较高比例壳源组分贡献。阿尔山火山气体的成分与长白山和五大连池火山区存在着明显的差异,它们以N_2为主( 95%),并且其δ~(15)N_(N_2)值高于空气值(1.3‰～1.9‰),~3He/~4He比值较低(0.14～0.18R_A),δ~(13)C_(CO_2)较轻(-13.7‰～-6.2‰),表明壳源富氮有机沉积物的贡献占比较大的比例。上述特征进一步表明,阿尔山火山气体在上升经过地下水时可能滞留了较长时间,混染了大量的陆壳组分,其源区并未受到太平洋板片俯冲物质的显著影响。     

哀牢山中段镇沅金矿晚二叠世花岗斑岩U-Pb年代学、岩石地球化学及其构造意义

云南镇沅地区位于哀牢山构造带中段,是古特提斯哀牢山洋关闭及碰撞造山的关键部位。本文对该地区出露的花岗斑岩进行了年代学、岩石地球化学与同位素地球化学研究。锆石U-Pb年代学给出加权平均年龄为253.3±2.0Ma,表明花岗斑岩形成于晚二叠世。3个花岗斑岩脉共5个样品分析结果表明,其SiO_2含量65.30%～70.79%,全碱含量(K_2O+Na_2O)3.53%～4.39%,Al_2O_3含量13.42%～16.40%,为高钾钙碱性亚碱性系列岩石,成分上与花岗闪长岩类似,为S型花岗岩。稀土元素含量较低,轻重稀土分异程度较高,稀土配分曲线为右倾,无明显Ce异常,具弱负Eu异常,微量元素配分曲线为右倾,大离子亲石元素相对富集,高场强元素相对亏损,与典型地壳相一致。锆石Hf同位素ε_(Hf)(t)为-1.0～4.1,显示岩浆源区为亏损地幔和古老地壳物质部分熔融。岩石大地构造环境分析表明,该花岗斑岩形成于晚二叠世同碰撞构造环境。     

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。     

喜马拉雅淡色花岗岩——关键金属Sn-Cs-Tl的富集机制

关键金属是全球高科技产业不可或缺的战略性资源,其富集机制和成矿作用是目前国际矿床学研究的热点之一。我们对喜马拉雅带吉隆和亚东地区淡色花岗岩开展系统的地球化学研究,发现侵入到藏南拆离系的淡色花岗岩含有较高的Sn、Cs、Tl、Be、W、B、Li和Bi。全岩元素地球化学分析表明,这些淡色花岗岩具有如下特征：（1）富集关键金属元素;（2）为原始岩浆经历斜长石、锆石、独居石、磷灰石、云母分离结晶作用后的残余熔体;（3）关键元素的富集和矿化与花岗岩高度分离结晶作用密切相关。随着分异程度的增强,岩浆变为富挥发分的高SiO₂体系,关键金属元素在残余熔体中富集,并且最后可能形成具有工业价值的矿床。由于地球化学特征的相似性,Cs和Tl呈类质同象替代钾、铷进入云母中。富集关键金属元素的花岗岩在时间上和空间上属于与藏南拆离系相关的同构造侵位花岗岩,藏南拆离系的活动促使了原始岩浆的广泛分离结晶作用,以及后期的关键金属元素（如Rb、Cs和Tl）的富集。     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用:新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。     

辽北法库变质杂岩的组成、变形与变质特点及构造属性

辽北法库变质杂岩的形成时代、大地构造属性及其与长春-延吉缝合带的形成过程一直以来都是众多地质学者关注的重要科学问题。本文试图通过U-Pb年代学以及物质组成分析、变形变质作用特点分析和区域对比的方法来建立法库变质杂岩的时空格架,大地构造归属及区域构造演化。通过详细的野外工作和镜下分析得到法库变质杂岩存在至少两期变形作用特点及角闪岩相-高绿片岩相至低绿片岩相的变质作用特点。通过对杂岩体中不同类型变质岩的锆石SHRIMP U-Pb年代学研究得到中志留世糜棱岩化黑云母花岗闪长岩原岩年龄为433±3Ma;晚志留世绢云长英质糜棱岩原岩年龄为423±5Ma;早二叠世绢云绿泥方解斜长糜棱岩原岩年龄为292±2Ma;早三叠世长英质糜棱岩原岩年龄为250±3Ma。通过区域对比,笔者认为法库变质杂岩为索伦-西拉木伦缝合带东延的一部分是长春-延吉缝合带的重要组成,其形成演化具有复合型造山的特点,具有复杂的构造演化史。     

扬子地块新元古代裂谷盆地莲沱组沉积分异及其物源分析

扬子地块莲沱组及相当地层单元的划分和对比,一直是我国南华系（即Cryogenian）研究关键难题之一.新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整.过分依赖岩石地层单元对比,历存分歧,典型的就是关于莲沱组与板溪群地层对比、时代归属以及莲沱组的沉积环境问题.本文通过对扬子地块东南缘莲沱组沉积古环境分析和锆石U-Pb精确定年,认为莲沱组沉积时限为790~720 Ma,相当于板溪群中上部,是华南新元古代裂谷盆地沉积充填序列的第Ⅱ旋回.莲沱组顶部U-Pb最小年龄约720 Ma,制约了扬子地块Sturtian冰期的启动年龄≤720 Ma.通过对中扬子地块从北向南展布的莲沱组陆相-海陆过渡相-海相不同的沉积单元岩相组合的沉积特征观察研究,分析沉积环境并建立了沉积模式;莲沱组及休宁组碎屑锆石记录了莲沱组沉积时该盆地在780~760 Ma经历了持续热隆升与地层剥蚀,揭示了中国南方扬子和华夏地块聚合与裂解事件的重要信息.      

共和盆地壳内部分熔融层存在的地球物理证据与干热岩资源区域性热源分析

新生代以来,共和盆地及其周缘造山带无火山、岩浆活动,印支期隐伏花岗岩体岩浆余热与放射性元素衰变生热等难以构成共和盆地干热岩资源的主要热源,而共和盆地又为一高温地热异常盆地.目前已基本探明了共和县恰卜恰与贵德县热水泉干热岩体2处,圈定出干热岩勘查目标靶区16处.区域重力和区域航磁调查、区域天然地震成像、盆地尺度天然地震背景噪声层析成像勘查,以及超高分辨率重力异常、电阻率与Rayleigh波群相速度线性反演结果均表明共和盆地下伏发育有壳内部分熔融层,进而构成地处板内环境、高热流区共和盆地干热岩资源的区域性热源.盆地尺度MT勘查结果表明,共和盆地西盆地壳内部分熔融层埋深15~35 km,东西向长约41 km,南北向宽约34 km,厚度2~12 km.综合分析认为,该部分熔融层熔融程度最高可达4%~7%,15 km深处温度约为574℃,主体位于贵南南山推覆体系与共和准推覆体系深部主拆离滑脱推覆界面之下,兴海大型复合推覆体系主拆离滑脱推覆界面之上.挽近地质时期深构相、多层次、近水平展布的韧性拆离滑脱推覆构造界面的连续动态剪切摩擦生热,可能是部分熔融层形成的主要因素.      

黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m~3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m~3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ～Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。