江西德兴斑岩铜矿石英闪长玢岩成因及成矿学意义

为探究石英闪长玢岩成因及幔源基性岩浆对斑岩铜矿的贡献,本文选取德兴矿床石英闪长玢岩开展了锆石U-Pb定年、Hf同位素和全岩地球化学研究。获得石英闪长玢岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为169 Ma,与成矿花岗闪长斑岩侵位时间一致,岩体为中侏罗世岩浆活动的产物。石英闪长玢岩具有低的SiO₂(58.41%~63.12%)和K₂O(1.68%~2.94%)含量及A/CNK值(0.85~1.04),富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和重稀土元素,属于钙碱性到高钾钙碱性系列岩石。具有相对亏损的锆石Hf同位素组成,εHf(t)=2.20~7.93(最大值7.93),指示其源区为岩石圈地幔。锆石稀土元素配分模式图显示出明显的正Ce异常,岩浆氧逸度(lg f_O2)为-20.05~-6.66,达到磁铁矿-赤铁矿氧逸度等级,指示石英闪长玢岩结晶自高氧逸度岩浆。全岩地球化学特征显示,德兴石英闪长玢岩与成矿花岗闪长斑岩及其暗色包体符合岩浆混合的演化趋势,说明成矿花岗闪长斑岩可能是中侏罗世幔源基性岩浆和地壳酸性岩浆大规模混合作用的产物,并且石英闪长玢岩代表了岩浆混合过程中的幔源基性端员。结合前人研究成果,认为在中侏罗世伸展构造背景下,软流圈物质上涌导致新元古代受交代的岩石圈地幔部分熔融形成幔源基性岩浆,基性岩浆的底侵作用诱发下地壳物质熔融并与之发生一定程度的岩浆混合作用,形成了花岗闪长斑岩的母岩浆。高氧逸度幔源岩浆的加入可抑制斑岩体系硫化物的过早饱和,同时为德兴矿床注入了成矿所需的部分挥发分和金属元素。     

罗布泊盐湖罗北凹地杂卤石沉积、分布特征及成因分析

采用岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜以及元素地球化学等分析测试手段,对罗布泊盐湖罗北凹地杂卤石的沉积和分布特征进行了研究。结果显示,罗北凹地杂卤石主要发育于含盐系中上部,或以质地较纯的层状杂卤石岩产出,或与钙芒硝/石盐/白钠镁矾共同产出。杂卤石有交代和原生两种成因类型：前者是罗北凹地杂卤石产出的主要类型,是罗布泊硫酸盐型盐湖自身蒸发析出产物,在盐湖演化中后期交代钙芒硝或者石膏形成;后者可能为富钙卤水补给富钾镁盐湖形成。罗北凹地杂卤石的分布具有在南北方向上南厚北薄、在东西方向上中间厚两侧薄的特点,对应的KCl含量也同样具有南高北低、中间高两侧低的特点,它们的分布特征明显受控于区域构造活动,构造导致的沉降区有利于杂卤石聚集成矿。本区杂卤石矿埋藏浅、规模较大,可作为后备钾盐资源。     

三维张量CSAMT响应特征研究

张量CSAMT(可控源音频大地电磁法)能完整地描述三维的地电信息,更适应复杂地质条件下的地质勘探。采用将总场分解为一次场和二次场的策略,用差分近似微分形成大型线性方程组,通过解方程组得到张量CSAMT三维正演结果。通过计算低阻和高阻目标体的响应,发现卡尼亚视电阻率和视阻抗相位对低阻体表现为低值异常,对高阻体表现为高值异常,视阻抗相位达到极值时的频率比视电阻率达到极值时的频率要高。张量CSAMT对低阻体比高阻体更灵敏,在同样条件下,高阻体的异常区位置相比于低阻体会上移。某工区的勘察案例表明,根据卡尼亚视电阻率异常能定性地判断地下异常体的存在,为解决地质类问题提供了依据。本研究为张量CSAMT三维反演提供了基础。     

珠江三角洲不同成土母质发育水稻土镉活动性差异及其影响因素

随着我国经济社会的快速发展,土壤重金属的超标问题越来越突出,尤其是Cd。土壤Cd活动性受到各种因素的影响,但成土母质对土壤Cd活动性影响的研究成果还鲜有报道。以珠江三角洲为研究区,系统采集了由第四纪沉积物、酸性侵入岩和陆源碎屑岩3种不同成土母质发育形成的水稻土样品235件,查明了土壤理化特征,探讨了Cd全量及其活动态的影响因素。结果表明：不同成土母质发育形成的水稻土理化性质、Cd全量及其活动态的影响因素存在差异。第四纪沉积物发育形成的水稻土CaO、K₂O、Na₂O、TFe₂O₃、阳离子交换量(CEC)、pH、有机质、黏粒平均含量显著高于酸性侵入岩和陆源碎屑岩,Cd超标最为严重,不同方法提取的Cd活动态含量也最高;陆源碎屑岩发育形成的水稻土中Cd全量与土壤理化指标的相关性均强于其他两类成土母质;酸性侵入岩发育形成的水稻土中Cd全量与土壤理化指标的相关性较弱。Cd全量对其活动态含量有重要影响,此外,第四纪沉积物发育的水稻土中Cd活动态含量与pH、有机质和TFe₂O₃     

Geochronology, Geochemistry, Fluid Inclusion and C, O Isotope Compositions of Calcite Veins in the Paleogene of the Jiangling Basin, South China: Implications for Fluid Evolution and Brine Potash Mineralization

Deep-seated potassium-rich brines were identified in the Jiangling Basin, South China. Although magmatic-hydrothermal sources have been proposed, the relationship between brine-type potash mineralization and volcanism remains unclear. In this study, U-Pb geochronology, geochemistry, fluid inclusion and C-O isotopic compositions of hydrothermal vein minerals in the Jiangling Basin are examined. Laser ablation U-Pb dating of calcite veins indicates that the ages are slightly younger than the formation age of the Balingshan basalt. Fluid inclusions in hydrothermal minerals show medium–low homogenization temperatures (160–220°C) and low salinities (0.14 to 4.9 wt% NaCl eqv.) and densities (0.882–0.944 g/cm3). The liquid compositions of fluid inclusions in calcite veins from sedimentary strata have higher contents of potassium, compared with those from basalt. The coupled negative δ13CPDB (?10.3‰ to ?8.0‰) and positive δ18OSMOW (17.4‰ to 20.7‰) values imply that calcite precipitation resulted from CO2 degassing of the basaltic magmatic fluids, as indicated by the gas composition of these inclusions in hydrothermal minerals. Rare earth element patterns indicate that water-rock interaction between hydrothermal fluids and sedimentary wall rocks contributed to the calcite precipitation in sedimentary strata. It is proposed that high-temperature water-rock interaction between magmatic fluids and sedimentary strata resulted in the potassium enrichment in fluids, interpreted as one of the sources of potassium-rich brines in the Jiangling Basin.     

A Numerical Simulation Study of Temperature and Pressure Effects on the Breakthrough Pressure of CO2 in Unsaturated Low-permeability Rock Core

Gas breakthrough pressure is a key parameter to evaluate the sealing capacity of caprock, and it also plays important roles in safety and capacity of CO2 geological storage. Based on the published experimental results, we present numerical simulations on CO2 breakthrough pressure in unsaturated low-permeability rock under 9 multiple P-T conditions (which can keep CO2 in gaseous, liquid and supercritical states) and thus, a numerical method which can be used to accurately predict CO2 breakthrough pressure on rock-core scale is proposed. The simulation results show that CO2 breakthrough pressure and breakthrough time are exponential correlated with P-T conditions. Meanwhile, pressure has stronger effects on experimental results than that of temperature. Moreover, we performed sensitivity studies on the pore distribution index λ (0.6, 0.7, 0.8, and 0.9) in van Genuchten-Muale model. Results show that with the increase of λ, CO2 breakthrough pressure and breakthrough time both show decreasing trends. In other words, the larger the value of λ is, the better the permeability of the caprock is, and the worse the CO2 sealing capacity is. The numerical method established in this study can provide an important reference for the prediction of gas breakthrough pressure on rock-core scale and for related numerical studies.     

河西走廊成矿带区域成矿规律及找矿方向

河西走廊成矿带是分布于祁连地区最北部的Ⅲ级成矿单元(全国统一编号为Ⅲ-20), 目前共有235处矿产地, 形成了石油、煤、凹凸棒石黏土、萤石、石膏、芒硝、石灰岩、天然石英砂、铁、铜、金、钨等40余种矿产。该成矿带以沉积成矿作用为主, 其次为流体、岩浆、变质和表生成矿作用, 可分为11种矿床类型, 主要成矿期为华力西期、加里东期、燕山期和喜马拉雅期。河西走廊成矿带可进一步划分为2个成矿亚带, 分别为玉门—民乐成矿亚带和山丹—中卫—泾源成矿亚带。根据构造空间、成矿时间、成矿作用和矿种等四要素的耦合关系, 河西走廊成矿带厘定了10个矿床成矿系列, 包括4个沉积作用有关矿床成矿系列、3个流体作用有关矿床成矿系列、1个岩浆作用有关矿床成矿系列、1个变质作用有关矿床成矿系列和1个表生作用有关矿床成矿系列。通过细分成矿时段和细化成矿地质作用, 进一步解析出16个矿床成矿亚系列, 并建立了47个矿床式。根据区内地质、矿产、物探、化探和遥感信息, 河西走廊成矿带共圈出5个综合预测区, 为下一步找矿工作指出了方向。     

江西武功山早古生代花岗岩的岩石学、锆石U- Pb和Lu—Hf同位素地球化学特征及其地质意义

武功山造山带位于华夏地块与扬子地块碰撞缝合带南侧,记录了新元古代以来的多次构造运动。本文对其中的黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩进行了全面的矿物学、岩石地球化学、锆石U-Pb同位素年代学及Lu—Hf同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学研究指示武功山黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩结晶于早志留世(441.6～442.2 Ma)。武功山早志留世花岗岩具有富硅(SiO₂含量为67.43%～73.06%)、富碱(Na₂O+K₂O含量为6.47%～8.46%)、贫钙(CaO=0.78%～2.64%)、贫镁(MgO=0.46%～1.61%)等特征,为强过铝质高钾钙碱性花岗岩(A/CNK=1.09～1.35)。同时,岩相学和地球化学指示岩石属于亚碱性系列,分异程度较低,ΣREE较低,轻重稀土分异程度较高,为S型花岗岩且岩浆源区物相为角闪石+斜长石+石榴子石。结合花岗岩锆石f_Lu/Hf值均小于-0.9,ε_Hf(t)均为负值(-6.7到-4.8),指示岩浆来源于古元古代古老...     

复杂性科学在页岩油气勘探和研究中的应用

复杂性科学是当今世界科学重要的前沿领域之一。为了促进复杂性科学的基本理论和方法在页岩油气勘探和研究领域的广泛应用,笔者等重点围绕地质系统复杂性的基本内涵,从地质系统构成单元的多重耦合和相互作用、地质作用的复杂时空结构、地质作用过程中的自组织临界过程动力学以及矿产资源形成在混沌边缘等方面,介绍了地质系统复杂性研究的基本理论和研究方法。将上述地质系统复杂性理论运用于页岩油气系统,探讨了利用复杂系统的总体特征通过局域组成单元相互作用的“涌现”机制,来解决目前页岩储层中存在的如何利用微观局域精细表征进行客观刻画宏观储层特征问题;分析了利用地质作用的时空结构理论,建立页岩储层非均质性的静态和分形时空结构的方法;在整体论思想指导下,根据地质系统在混沌边缘分形生长这一规律,探讨了页岩油气在自组织临界态的混沌边缘富集预测方法。复杂性科学的理论和方法,必将在页岩油气的勘探研究中发挥越来越重要的作用。