矿浆型铁矿的氧同位素判别标志:以宁芜玢岩铁矿为例

自然界是否存在矿浆型铁矿以及如何判别矿浆型铁矿是地质学家争论探索了几十年的问题。大量地质现象和实验研究证实,中酸性岩浆在高氧逸度、富磷等挥发分和助熔剂的条件下,硅酸盐熔体与铁氧化物熔体之间可以发生液态不混熔,熔离出富铁氧化物熔体或富铁岩浆。但有些学者认为实验无法直接一次性熔离出高品位铁矿浆,因此不存在矿浆型铁矿。实际上,高品位富铁矿浆可能是经过多次熔离富集形成的,而非一次简单熔离完成;磁铁矿中钛含量偏低,可能与矿浆型铁矿遭受后期热液改造、钛大量丢失有关,最典型的例子莫过于智利拉科铁矿。长江中下游玢岩铁矿是我国重要铁矿资源类型,其中是否发育矿浆型铁矿也一直存在激烈争论。为了避免不必要的争议,本文将铁矿浆限定为由岩浆熔离形成的铁氧化物浓度30%的富铁熔体,由铁矿浆演化形成的铁矿床称为矿浆型铁矿。根据宁芜成矿岩体中锆石的钛温度计确定了岩浆的温度,根据锆石的氧同位素组成及磁铁矿与锆石之间的氧同位素分馏方程,计算出岩浆温度下直接从熔体中熔离出来的磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)值为4.2‰。据此建立了宁芜玢岩铁矿中矿浆型铁矿的氧同位素判别标志,如果矿体中磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)≥4.0‰,则为矿浆型铁矿,否则为热液型或浆-液过渡型铁矿。判别结果表明,钟姑山矿田矿浆型和热液型矿体同时存在,梅山铁矿介于矿浆型-热液型之间,而凹山矿田铁矿则为热液型,与野外观测及前人研究结果一致。     

云南梅树村前寒武系—寒武系界线部面硅同位素研究

云南梅树村前寒武秒－寒武系界线剖面是研究前寒武系－寒武系界线层型最重要的国际候选剖面之一。本文首次系统地研究硅同位素在剖面中的变化规律，指出“Ｃ”点附近“界线粘土层”为火山成因，“Ｂ”点至“Ｃ”点之间有海底喷气活动；“Ｃ”点附近的δ＾１３Ｃ，δ＾１８Ｏ负异常与生物大量活动有关，而非“灾变”所致。     

内蒙赤峰红花沟金矿稳定同位素研究

本文通过对红花沟金矿铅、硫、氧、氢等稳定同位素研究,及微量金、铅、铀、稀土元素的研究指出,成矿物质主要来源于太古代变质岩及其重熔产物,成矿溶液主要来源于大气降水;强调了大气降水在成矿物质迁移、富集过程中的作用。建立了矿源层、构造、热源三位一体的成矿模式。     

膏盐层在Ni-Cu-PGE硫化物矿床成矿中的作用 ——以俄罗斯诺里尔斯克矿床为例

与基性-超基性侵入体有关的Ni-Cu-PGE硫化物矿床是镍-铜-铂族元素矿床的最重要类型。传统观点认为,Ni-Cu-PGE硫化物矿床是由成矿岩浆分异演化、熔离形成的,与围岩性质关系不大。实际上,大部分基性-超基性岩浆是硫化物不饱和的,在岩浆自身演化过程中难以聚集大量硫化物而形成有经济价值的大型高品位NiCu-PGE硫化物矿床。因此,壳源硫的加入是基性-超基性岩浆中硫化物浓度达到过饱和,熔离形成Ni-Cu-PGE硫化物矿床的关键。膏盐层是富含石膏等硫酸盐(SO24-)的蒸发沉积建造,除SO24-外,还富含Cl-、CO23-、Na+、K+等盐类物质,在自然界分布广、面积大,是地壳中重要的硫源层和氧化障。但膏盐层在Ni-Cu-PGE硫化物矿床中的作用长期被忽视,制约了Ni-Cu-PGE硫化物矿床成矿找矿理论的发展。文章以世界最大的俄罗斯诺里尔斯克Ni-CuPGE硫化物矿床为例,介绍了膏盐层与矿床分布的空间关系、石膏等硫酸盐矿物在矿床和蚀变围岩中的分布、成矿元素和硫同位素组成特征及变化规律,阐明了膏盐层在成矿中的作用和控矿机理。膏盐(SO24-)的加入,可以大幅度提高成矿系统的氧逸度,将成矿岩浆中Fe2+氧化成Fe3+,形成铁氧化物,SO24-自身被还原,向成矿系统提供还原硫S2-,与Cu2+、Ni2+等结合,形成铜镍硫化物等,使基性-超基性成矿岩浆由硫化物不饱和变为过饱和,形成硫化物小液滴,在岩浆房经聚集-熔离-富集,形成岩浆型Ni-Cu-PGE硫化物矿床。除膏盐层外,富含硫化物的地层也是形成Ni-Cu-PGE硫化物矿床的重要硫源层。     

平顶山矿区地热地质条件及其成因分析

地热资源作为清洁可再生能源之一,合理的开发地热能有助于国家“双碳”目标的实现,而正确认识区域地热地质条件及其成因是地热资源开发利用的前提.平顶山矿区位于构造隆起区且区内岩溶含水层广泛发育,基岩起伏产生的热折射效应及岩溶层内地下水对流共同造成该区浅表存在温度异常,沉积盖层段的地温梯度值高达45.0℃/km.本文以7口钻井测温曲线和254块样品热物性资料为基础,分析了该区地温场特征,并结合区域典型地层剖面,对岩溶层内流体对流对地层温度影响的开展水热耦合研究,并通过热模拟分析构造界面两侧热物性差异产生的热流侧向汇聚作用对浅表聚热的作用大小.结果表明：平顶山矿区地温梯度值范围在8.0～66.9℃/km之间,对应的热流值范为31.0～135.0 mW/m²,且地温场分布呈明显的分带性,构造凸起区相对于四周凹陷区地层温度、地温梯度、热流值较高;水热耦合模拟显示,在补给区,随着冷水沿着地表出露的岩溶含水层的不断下渗,地层温度越来越低,在排泄区,补给区冷水经过深部循环加热后向上排泄,进而加热周边岩层;其次,导水断裂可以深刻改变地层温度场的分布,是地层温度下降或上升的分界线;基岩起...     

阿尔泰造山带阿巴宫花岗岩体锆石SHRIMP年龄及其地质意义

阿尔泰造山带分布着大量花岗岩.本次研究的出露于阿巴宫一带的两个片麻状花岗岩体,其锆石SHRIMPU-Pb年龄分别为(462.5±3.6)Ma和(457.8±3.1)Ma,在误差范围内年龄一致,表明这两个岩体是同期岩浆作用的产物.较老的年龄说明该岩体原被划分为华力西中晚期侵入岩体的认识并不正确,该岩基可能是由不同时代的侵人体组成.阿巴宫2号岩体呈岩株状出露于下泥盆统康布铁堡组火山岩地层中,二者之间没有显示侵入接触和断层接触关系,表明火山岩地层可能为岩体的不整合沉积盖层,后经剥蚀和构造作用使岩体局部出露地表.     

辽东半岛海城-大石桥菱镁矿矿床成因探讨

辽东半岛古元古界辽河群大石桥组三段地层中赋存有全球最大工业储量的菱镁矿矿床.在总结和整理已发表的辽东半岛晶质菱镁矿床地质和地球化学数据的基础上,本次研究进行了Mg和B同位素测试及研究工作,获得以下认识:① 菱镁矿矿体呈北东东走向,产于大石桥组三段,但不同矿床的矿体厚度差异较大(30～300 m),菱镁矿矿体与顶、底板高...     

贵州铜仁高地“大塘坡式”锰矿的成矿机制——硫、碳同位素制约

“大塘坡式”锰矿在我国华南黔湘渝地区广泛分布, 是我国最重要的锰矿资源类型之一。它的形成与新元古代Sturtian雪球事件密切相关, 但其具体的成矿机制尚不十分清楚, 还存在许多争论。本文对贵州铜仁地区新近发现的高地超大型锰矿和共伴生黑色页岩中的微量硫酸盐和黄铁矿的硫同位素、菱锰矿等碳酸盐岩及有机碳的碳同位素进行了系统研究, 对该类型锰矿的成矿环境和沉淀机制进行了探讨。高地锰矿大塘坡组一段含锰黑色页岩和锰矿石中硫酸盐的含量很低, 为30.9 ~ 20 439.7 μg/g, 平均3 322.5 μg/g, 硫酸盐的δ34SVCDT为51.5‰~68.1‰, 平均60.4‰。冰碛岩上部铁丝坳组含砾杂砂岩中黄铁矿的δ34SVCDT为26.8‰~59.6‰, 平均52.1‰; 上覆大塘坡组黑色页岩和锰矿石中黄铁矿的δ34SVCDT为53.7‰~65.6‰, 平均63.3‰, 与前人在该区域其它矿区得到的结果一致, 与硫酸盐的δ34SVCDT值差别不大; 黑色页岩和锰矿石全岩的δ34SVCDT为41.4‰~63.9‰, 平均55.7‰。同一样品中, 硫酸盐的δ34S均高于全岩的值, 但差异不大。铁丝坳组顶部含砾杂砂岩的δ13Ccarb为–11.3‰ ~ –8.3‰, 平均–9.6‰, δ13Corg为–31.7‰ ~ –30.1‰, 平均–30.9‰; 大塘坡组一段黑色页岩和锰矿石的δ13Ccarb为–12.4‰ ~ –4.6‰, 平均–8.5‰, δ13Corg为–34.3‰~ –32.6‰, 平均–33.6‰, 二者在含锰段同步下降, 有机碳含量明显升高, 说明有机质对锰矿的形成发挥了重要作用。综上提出, 大塘坡式锰矿形成于滨浅海相半封闭性的断陷盆地之中, 含锰地层中δ34S异常高的黄铁矿是在氧化还原分层明显的静水环境中, 由δ34S异常高的孔隙水硫酸盐在成岩过程中几乎全部还原形成的, 而海水硫酸盐的δ34S正异常与雪球事件、生物爆发和沉积演化等密切相关。雪球融化之后, 在断陷盆地的浅层海水中, 生物活动和光合作用强盛, 氧浓度高, 海水中Mn2+不断被氧化形成氧化锰并从海水中沉淀出来, 而深部还原缺氧富Mn2+的海水不断越过构造脊进来补充。浅层海水中微生物大量繁殖, 死亡后沉降于海底, 导致断陷盆地底部有机质大量聚集, 氧逸度急剧下降。在沉积成岩过程中氧化锰被沉积物中大量有机质全部还原为Mn2+, 有机质本身被氧化为CO2– 3, 二者结合形成菱锰矿。     

海底多金属结核和富钴结壳的He同位素对比研究

对东太平洋海盆C- C 区海底多金属结核及西太平洋马绍尔地区富钴结壳的He 同位素组成进行了对比研究。发现结核的3He/4He 比值普遍较高,为(1.73 ～13 .26) ×10- 5 。所有结核样品的3 He/4 He 比值均高于MORB 的平均3 He/4 He 比值,有些样品的3 He/4 He 比值甚至高于地幔热柱的值。磁性部分相对非磁性部分3 He/4He 比值和4 He 含量均明显偏高。结壳的3 He/4 He 比值相对较低,变化范围为6 .05 ×10 - 8 ～8 .08 ×10 - 5     

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山-本溪地区经历了绿片岩-低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示：相对于标准IRMM-014,所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集;且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值（ε^57 Fe黄铁矿〉ε^57 Fe磁铁矿）,两种矿物的Fe同位素比值之差为△^57 Fe黄铁矿-磁铁矿=2．23-5．13。黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征,而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果。由同位素平衡判别图解可知,在绿片岩-低角闪岩相变质作用中,磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡,且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素,二者之间的Fe同位素平衡分馏系数口黄铁矿-磁铁矿≈1．0004‰±0．06‰（2σ）。这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展。