中国锂矿的多旋回深循环内外生一体化成矿理论及其找矿应用

中国锂资源的分布具有卤水型与硬岩型相伴相随、若即若离的特点。“多旋回深循环内外生一体化”成锂理论,在多年三稀金属矿产找矿实践和理论研究的基础上不断丰富完善。中国锂矿的形成与“多旋回”构造运动密切相关,从前寒武纪到新生代均有成矿潜力,可构成一个完整的多旋回成矿谱系。锂的“深循环”,一是锂深度参与成岩成矿的物质循环;二是需要一个“圈闭”的构造背景将锂“捕获”以避免其过度分散,锂从开始加入到岩浆与最终定位的深度之差,是硬岩型锂矿成矿的关键之一,压差越大越有利于伟晶岩型锂矿的形成。大量锂矿实例显示锂的物质循环是“内外生一体化”的统一过程,高海拔地区(山上)的含锂地质体(花岗岩类甚至直接就是含锂矿床)经风化剥蚀之后,可能成为沉积型锂矿的物质来源之一;而富含锂的沉积岩经过埋藏、变质、深熔也可以形成含锂的岩浆岩、伟晶岩。我国西部塔里木盆地、四川盆地、扎布耶盆地及东部的江汉盆地、吉泰盆地、周田盆地等大小不一的盆地均含锂,而其周边造山带中也不同程度发育硬岩型锂矿,这就为区域找矿指明了方向。“多旋回深循环内外生一体化”成锂理论是三稀矿产成矿理论的重要组成部分,为我国锂矿找矿工作提供了指导和借鉴,在甲基卡、可尔因、阿尔金、幕阜山等锂矿矿集区的找矿实践中发挥了积极作用。     

盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

坡缕石是一种21型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明：明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg2+占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al3+占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd2+的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb2+的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。     

三门峡断陷盆地及邻区深部结构及成因——来自深地震反射与大地电磁测深的证据

近年来,围绕三门峡断陷盆地中的油气、地热资源做了大量的工作,成因机制研究较少,严重制约了矿产资源的勘探开发。本文在前人研究工作基础上,结合野外地质调查并利用高精度深反射地震剖面、大地电磁（MT）、重磁等地球物理探测技术,对三门峡盆地进行综合研究。发现三门峡盆地主要由东、西2个负花状构造构成,西花状构造体大于东花状构造体;盆地东部边缘以观音堂隆起与洛阳凹陷相邻,观音堂隆起发育有壳内透镜状低速体,其东、西两侧均发育有规模较大的隐伏逆断层。研究区内莫霍面为大约5 km厚度滑脱层,在深反射地震剖面上表现为蚯蚓状反射特征,指示滑脱层为西向运动。莫霍面滑脱层上部与下部新发现多条弧形断层。地质与地球物理资料综合研究表明,莫霍面滑脱层的解耦作用是三门峡断陷盆地花状构造形成的主因;在不同时空构造力系作用下,形成研究区新生代全地壳旋转花状构造盆地。     

科尔沁沙地粗—细组分的碎屑锆石U- Pb年龄特征：对定量物源及区域构造- 岩浆演化事件的指示

追踪干旱—半干旱地区大型沙地的物源和风- 河流相互作用机制对于理解陆地景观格局演变、地表过程与地貌动态以及大气圈和岩石圈之间的联系至关重要。然而,目前科尔沁沙地的物源仍存在较大争议,且缺乏具有统计意义的锆石U- Pb年龄数据库。因此,本研究对科尔沁沙地地表风成沙进行多点取样,根据不同粒级(＜63 μm和＞63 μm)选取1500颗碎屑锆石进行U- Pb测年分析,并利用逆向蒙特卡罗模型对其物源进行定量约束。结果表明,从目视定性的角度看,科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄谱特征非常相似。但定量重建结果显示沙地的物源整体上以中亚造山带的贡献为主(50. 5%~61. 3%),然而东南部体现出华北克拉通的绝对优势(~75. 8%)。科尔沁沙地的物源存在空间异质性,沙地西部和北部的锆石年龄谱极为相似,与南部锆石年龄特征显著不同。科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄特征基本不受粒度分异的影响,但沙地东南部除外。本文认为,风与河流的协同作用及其由此导致的沉积分异和再循环作用解释了科尔沁沙地碎屑锆石的U- Pb年龄特征。结合区域构造演化历史,科尔沁沙地在~2. 5 Ga和~1. 85 Ga的U- Pb年龄峰值分别是前寒武纪华北克拉通的生长、拼合与碰撞过程中的两期构造事件的产物。此外,~1. 7 Ga的锆石年龄可能是对Columbia超大陆聚合与裂解的综合响应。古生代以来的锆石年龄峰值(500~400 Ma、300~250 Ma、130~110 Ma)记录了在古亚洲洋的俯冲闭合、蒙古- 鄂霍次克海俯冲碰撞和古太平洋的俯冲、回退的区域构造背景下多期区域构造- 岩浆事件。     

河套盆地北缘色尔滕山河流地貌参数特征及其成因分析

地貌形态是构造和地表过程相互作用的复杂产物,主要通过构造活动和岩石的抗侵蚀能力等来调节。构造活动相对较弱的古老造山带往往可以忽略构造驱动的岩石抬升,使得研究岩石抗侵蚀能力对其地貌雕刻的贡献成为可能。但是目前大多数活动造山带地貌研究的结果显示地貌主要受控于活动构造,关于岩性对地貌演化影响的报道较少。色尔滕山山前断裂为河套盆地北缘的一条重要控盆断裂,全新世以来该断裂的活动性较强,曾发生过两次较大震级地震（M6. 4和M5. 9）。前人活动构造研究表明该断裂的活动性具有空间差异,中部乌加河镇活动性最强,两端逐渐减弱。但相对河套盆地北缘其他大型断裂（如狼山山前断裂、乌拉山北缘断裂和大青山山前断裂）,该断裂的地貌参数研究较少。同时其地貌演化特征及发育机理仍然不清楚,这些均制约了对该断裂的变形动力学理解。本文基于30 m分辨率的DEM数据对该断裂进行详细的河流地貌学参数研究,包括使用Arcgis和Matlab脚本提取色尔滕山山前33条河流的子流域盆地面积 高程积分（HI）和相应河道陡峭指数（Ksn）、河道纵剖面及其裂点等地貌学参数。结果表明研究区河流HI值大部分处于0. 40~0. 66之间,其中乌加河镇附近具有高值,流域盆地处于发育的壮年期。瞬态河道和稳态河道均沿着色尔滕山山前断裂走向分布,可能表明色尔滕山山前大部分河道目前处于瞬时地貌向均衡地貌演化阶段,并且通过对比发现瞬态河道裂点成因存在岩性和构造共同控制的现象。河道陡峭指数空间分布差异性较大,乌加河镇附近（S13~S20）陡峭指数较大,向两边陡峭指数逐渐减小,在S8河流以西又有增大的趋势。通过结合岩性和降雨情况分析发现,河道陡峭指数除了受岩性抗侵蚀能力影响外,其分布还与色尔滕山山前断裂垂直滑移速率分布和垂直位错分布基本一致。综合来看,地貌参数的空间分布是岩性差异和色尔滕山山前断裂活动分段差异性共同控制的结果,表明该地区岩性和构造对地貌的协同塑造作用。     

地幔不均一性与地幔循环的多维表征和原因思考

地幔早先经核- 幔- 壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均一性如何对应于时空尺度的地幔循环,以及地球演化如何影响地幔不均一性等,仍不清楚。此外,地球物理研究显示,岩石圈厚度差异、中下地幔的波速异常体以及俯冲板片形态的观测为纵横向对流系统提供了空间不均一性证据支持。联合地球化学和地球物理手段对研究地幔不均一性至关重要,用好透视地幔成分与结构的“双目镜”已成为共识。本文从地幔不均一性结合地球化学场、地球物理的不同表现形式,以及现今及历史时期的洋陆格局的对比,多维度联系地幔循环和演化,思考了超大陆旋回与地幔不均一化的内在逻辑。强调了从全球演化角度看地幔不均一性的重要性和提出多手段联合建立地幔循环驱动模型的展望。     

深反射地震成像揭示的班公湖 怒江缝合带中段Moho断阶及其大地构造意义

揭示班公湖- 怒江(班怒)缝合带Moho(莫霍面)结构对于认识中特提斯洋壳俯冲和南羌塘坳陷成因具有重要地球动力学意义。基于横跨班怒缝合带的深反射地震数据(88°30′E),本文采用了中长波长静校正、噪声压制、优化叠加和叠前深度偏移(PSDM)等地震处理技术,获得了深度域地震反射偏移剖面、层速度场和高分辨率Moho结构。由深度域剖面显示,班怒缝合带Moho位于地表以下65～80 km,呈不连续北向抬升趋势,指示在拉萨地块与南羌塘地块之间存在岩石圈上地幔断阶,最大阶步可达15 km。综合分析缝合带两侧的Moho形态认为,这些断阶受南侧拉萨地体的岩石圈上地幔以19. 5°北倾俯冲与北侧南羌塘地块的上地壳抬升驱动,可能与深部存在局部熔融相关。班怒缝合带下的Moho结构表明,随着晚侏罗世—早白垩世中特提斯洋闭合,南羌塘地体由边缘海沉积向前陆盆地转换,形成南羌塘坳陷。     

柴达木盆地南八仙地区渐新世浅水三角洲物源及沉积演化

以古近系渐新统下干柴沟组上段(E23)为研究对象,在精细岩芯观察和钻(测)井资料综合分析的基础上,结合重矿物组合、ZTR指数、砂岩碎屑组分、粒度累积概率图和砂地比等参数综合分析结果,对柴达木盆地南八仙地区E23湖盆扩张期弱退积型浅水三角洲物源方向、砂体展布规律和沉积微相发育演化进行了深入研究。结果表明：① 南八仙地区E23沉积时期物源主要来自南祁连山中酸性岩浆岩和中高级变质岩发育区,物源方向为近北东—南西向,稳定重矿物(磁铁矿、石榴子石、白钛矿和锆石)含量高(质量分数介于81. 0%~99. 9%)、不稳定重矿物(绿帘石和角闪石)含量低。② 南八仙地区E23沉积时期为浅水三角洲—滨浅湖沉积环境,主要发育水下分流河道砂体,岩性主要为岩屑长石砂岩,其次为长石岩屑砂岩,砂体的成分成熟度一般中等—较差、分选磨圆度中等—较差,粒度概率图以反映河流作用的一跳跃一悬浮式为主;沉积构造类型多样,主要发育块状层理、正粒序层理、平行层理和槽状交错层理。③ E23沉积时期,南八仙地区继承性发育3条北东—南西向呈条带状展布的砂体富集带(砂地比值介于35%~65%之间),早期到中期砂体发育程度增强,呈进积式;中期到晚期砂体发育程度有所减弱,呈弱退积式。④ E23沉积时期,南八仙地区处于浅水三角洲前缘亚相沉积环境,持续发育3个呈北东—南西向展布的沉积朵叶体,主要发育水下分流河道微相,其次为水下分流间湾微相,早期到中期浅水三角洲前缘发育规模增大,中期到晚期发育规模减小。     

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床成矿流体特征研究

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床是近些年西北地区最新探明的与火山岩有关的独立铀矿床,该矿床的发现为东昆仑造山带探寻热液型铀矿床提供了指示意义。本文选择与海德乌拉铀矿成矿期相关的透明矿物（粉红色方解石、紫黑色萤石及石英）作为研究对象,系统地开展C- H- O同位素和流体包裹体研究,查明该矿床成矿流体的来源与性质,并探讨矿床成因。研究结果表明,海德乌拉铀矿床成矿期石英中主要为H2O气液两相包裹体,少见CO2- H2O两相包裹体;在粉红色方解石脉、紫黑色萤石脉中流体包裹体均含H2O气液两相包裹体,在粉红色方解石脉中偶见纯液相包裹体,均未见到纯气相及含固相包裹体。成矿期粉红色方解石、紫黑色萤石及石英中包裹体均一温度范围分别为133~187℃（均值163℃）、127~204℃（均值169℃）、183~287℃（均值219℃）,盐度范围分别为1. 40%~7. 02%NaCleq（均值3. 65%NaCleq）、0. 53%~3. 06%NaCleq（均值1. 26%NaCleq）、7. 17%~17. 26%NaCleq（均值为11. 46%NaCleq）。流体包裹体气相成分以H2O为主,另含少量CO2等。C- H- O同位素实验数据表明,流体中δ13CFluid- V- PDB、δDFluid- V- SMOW、δ18OFluid- V- SMOW值的变化范围分别为1. 59‰~1. 00‰、71‰~63‰、0. 03‰~3. 72‰,表明成矿流体并非单一来源,可能为大气降水与岩浆水混合来源。此外,沥青铀矿的沉淀主要是由于流体与围岩的相互反应所引起的物理化学条件变化加上流体沸腾/CO2去气,最终导致了沥青铀矿等成矿物质发生大规模的卸载与沉淀。     

IOD Modoki事件对华南后汛期降水异常的影响及可能机理

利用1979—2019年CN05.1中国区域高分辨率降水格点数据、英国Hadley中心观测海温数据、ERA5逐月大气再分析资料及大气环流模式,研究了华南后汛期期间(7—9月)IOD Modoki事件与华南后汛期降水异常的关系及可能机理。观测资料结果表明,华南后汛期降水异常与热带印度洋中部(东和西部)海温异常呈显著正(负)相关关系,表现为印度洋IOD Modoki或印度洋三极子事件的空间分布型。滤除ENSO信号影响后,华南后汛期降水异常仍和IOD Modoki存在较为密切的联系。IOD Modoki正异常对华南后汛期降水异常的影响有以下途径,一方面,异常水汽从热带印度洋东部向西输送至热带中印度洋后,在北半球受科氏力作用向东输送至华南地区,为华南地区提供了充足的水汽条件,并且对华南地区降水正异常的主要水汽辐合贡献为平均水汽的水平扰动散度项和扰动引起的平均水汽垂直平流项。另一方面,热带东南印度洋海温负异常,通过Mastuno-Gill响应引起对流层低层自热带东南印度洋至热带中印度洋有东南风异常,增强了70°E附近的越赤道气流,在北半球向东输送至西北太平洋,这引起了华南地区对流层低层气旋式环流异常。另外,热带东印度洋对流层低(高)层异常辐散(辐合),华南地区低(高)层异常辐合(辐散)增强了东亚地区的局地Hadley环流,有利于华南地区降水的产生。再者,IOD Modoki引起南亚季风区受异常下沉运动控制,并通过季风-荒漠机制引起副热带北大西洋东部、北非荒漠区及地中海西部周围正涡度异常,激发了沿急流向下游传播的准静止Rossby波,增强了日本海高压异常和华南及邻近地区对流层低层气旋式环流异常。上述原因均有利于华南地区降水的产生,反之亦然。上述结果在数值模式中亦得到了验证。