离子迁移谱现场观测渤海和北黄海二甲基硫的研究

渤海、黄海是高产二甲基硫（Dimethyl Sulfide, DMS）的大陆架海区。该海区DMS的现场调查研究有助于准确评估海洋DMS释放量及其对全球气候变化的负反馈作用。目前,无论是基于模型还是直接测量法的通量估算均以表层海水或低层大气DMS浓度为基础,因此,先进的检测技术对其通量估算的准确度具有决定性作用。气相色谱法、质谱法、化学发光法以及卫星遥感技术是现在常用的观测技术,而本文则基于苯辅助光电离离子迁移谱技术进一步提出了一种可在海域现场观测海水中DMS的方法。通过结合动态气提-Nafion管在线除水进样系统,消除环境水汽的干扰;在最优条件下,基于DMS两个产物离子峰,可以实现0.10～120 nmol/L之间DMS的定量分析,检测限低至0.065 nmol/L;然后将所建方法应用于2019年秋季渤海、北黄海海水中DMS的现场观测。结果表明,表层海水中DMS的浓度为0.080～0.96 nmol/L（平均值为（0.44±0.34）nmol/L）,其海气通量为0.12～17.75 μmol/（m²·d）（平均值为（ 3.23±4.02）μmol/（m²·d））;通过结合实验室检测结果、环境因子和浮游植物群落结构讨论了海水样品低温储存条件下DMS的变化和影响因素,结果显示,营养盐成分及浮游植物群落结构是影响储存样品中DMS浓度显著增加的主要因素,进一步表明了现场观测方法的建立对海洋DMS释放量的准确评估具有重要意义。     

浅谈深海多金属硫化物采矿的环境影响和保护措施

深海矿产资源开发及其环境保护问题近年来重新成为一个研究热点。深海环境极其复杂,人类对深海生物及其生态系统的了解仍十分有限,而深海采矿不可避免会对海洋生态环境造成影响,如不加强对采矿环境影响的研究并制定相关的保护措施,未来的深海采矿对海洋环境的破坏将无法估量。本文从深海采矿发展由来、多金属硫化物矿区环境、深海采矿技术发展、采矿环境影响和保护措施等几方面全链条系统地梳理了前人的研究成果,提出了深海采矿环境影响评价的发展方向,从而为今后开展深海采矿环境监测与保护提供参考。     

东昆仑夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的磁参数Q值试研究

基于铜镍硫化物矿床"小岩体成大矿"理论与岩石磁学原理,选择了与冷却速度关系密切的磁参数Q值来研究夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的热力学过程. 该矿区90个钻孔3 682件样品的Q值数据统计表明,侵入岩体与变质岩的Q值差异不大,接触带没有形成明显的高Q值环带,说明其热烘烤不严重,推测岩浆侵入时岩浆温度与变质岩围岩温度差异不大,均处于地下深处. 从Q值的空间分布上看,以高Q值异常带所代表的构造薄弱带有二处,其一位于岩体的下部接触带,其二位于岩体内部—上部接触带,并根据Q值的大小推断流体先从下部接触带贯入,然后再涌入岩体内部—上部接触带. 贯入构造薄弱带的流体所起的作用可能有两种,一是溶解了构造薄弱带上硫化物矿物,起破矿作用,或是在构造薄弱带附近进行渗透,成矿元素迁移,起成矿作用. 然而,磁参数Q值在研究岩浆作用的热力学过程实际案例还不多,笔者仅是尝试性的探讨.     

青海省夏日哈木铜镍矿床岩石地球化学特征及其意义

新发现的青海省夏日哈木超大型镍矿床,在国内是仅次于金川岩浆铜镍矿床的第二大矿床。矿区发育5个镁铁-超镁铁岩体,目前仅Ⅰ号镁铁-超镁铁岩体内发现了具有经济价值的超大型矿体,其他4个岩体多为镁质橄榄岩及榴辉岩,是多种构造体制叠加岩浆活动的结果。分析发现Ⅰ号岩体所有岩石的SiO2含量为34.11%~54.28%,其m/f值为2.01~4.93,属铁质系列的镁铁-超镁铁岩石。通过对橄榄石Fo值与Ni含量研究表明,存在多期次的岩浆成矿作用,橄榄石Fo值与Ni含量正相关和负相关的协变关系,说明存在早期硫化物不混溶作用。结合区域年代学综合分析认为,夏日哈木超大型岩浆铜镍硫化物矿床的形成,是早泥盆世早期岩浆活动于柴达木盆地边缘东昆仑造山带夏日哈木地区具体的成矿表现。在其Ⅰ号和Ⅱ号岩体的深部,仍具有较大的找矿潜力,而其他3个镁铁-超镁铁质多以镁质橄榄岩为主,不具备镍矿成矿条件,可能没有发现铜镍矿的经济价值。     

新疆坡北铜镍矿床铂族元素特征及其对成矿过程的约束

坡北铜镍矿床位于塔里木克拉通东北缘,矿石类型主要为星点状和稀疏浸染状,二者之间呈渐变过渡关系。矿石∑PGE含量较低,变化范围为2.47×10-9~404.17×10-9;S与Ni之间相关性较差,与Cu、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd之间除个别样品外均呈较好的正相关性,表明铂族元素主要赋存于硫化物中。在铂族元素相关性图解上,Ir与Ru、Rh之间呈明显的正相关性,与Pd之间相关性较差,Pd与Ru、Rh、Pt之间均呈很好的正相关性,表明硫化物熔离后未发生明显的单硫化物固溶体（MSS）的分离结晶。100%硫化物计算后,矿石∑PGE平均含量为2 806.9×10-9,原始地幔标准化图解呈Pd、Pt略富集的左倾型,相对于Ni、Cu明显亏损铂族元素。模拟计算表明坡北矿床多数样品硫化物熔离时“R”因子变化范围为50~500,母岩浆中Ru含量约为0.56×10-9,Pd含量为3.6×10-9。研究表明导致铂族元素亏损的主要原因是岩浆源区残留有少量硫化物,成矿过程中深部携带硫化物珠滴的岩浆进入现存空间时岩浆流动速度较慢,硫化物聚集过程中流动分异作用微弱,限制了硫化物的聚集,使硫化物较为分散,可能是导致该矿床金属品位较低的主要原因。     

深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统及其应用

针对我国西南印度洋合同区热液硫化物矿快速、有效以及便捷地质勘探装备的要求,研发了由甲板控制系统、万米光电复合缆、仪器舱拖体和天线拖体组成的深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统.为了便于拖体布放和快速发现异常,选择重叠回线收发装置类型;采用理论数值计算确定了在拖曳高度不大于50 m的前提下,观测1~100 ms窗范围内的二次场响应,可以发现近海底深海热液硫化物矿堆;另外,通过不同拖延深度海上试验,研究了拖曳深度对瞬变电磁的影响规律及仪器性能.大洋第30航次第二航段在西南印度洋脊热液区,应用该系统发现了明显的瞬变电磁异常.印证了系统的有效性.

     

大兴安岭西坡二道河子铅锌矿床硫化物Rb-Sr、锆石U-Pb年龄及其对构造背景的制约

二道河子铅锌矿床位于额尔古纳地块得尔布干成矿带的中段,地处大兴安岭西坡。为有效限制该矿床的成矿时代,对硫化物Rb-Sr年龄和安山玢岩锆石U-Pb年龄开展研究得出：该矿床的内生成矿作用共经历了3个成矿阶段：石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅱ)和石英-方解石-黄铁矿阶段(Ⅲ),其中石英-多金属硫化物阶段是主要的矿化阶段;Ⅲ号矿带主成矿阶段5件闪锌矿和3件黄铁矿的Rb、Sr含量分别为0.081×10-6~2.632×10-6和0.661×10-6~3.186×10-6,Rb-Sr同位素等时线年龄为140.8±2.3 Ma,(87Sr/86Sr)i值为0.71025~0.71205;与矿体平行、局部切穿矿体的安山玢岩脉的锆石U-Pb年龄为138.8±1.7 Ma。上述结果表明,二道河子矿床为热液脉状铅锌矿床,形成于早白垩世,与次火山岩(安山玢岩)热事件相近。结合前人研究成果,推测成矿与安山质岩浆作用有关,形成于蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的伸展环境。     

造山带背景铜镍矿床蚀变过程与水的来源——东天山黄山南矿床氢氧同位素的指示

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征, 但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例, 通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律, 限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超镁铁岩原生矿物主要有尖晶石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和少量填隙状角闪石、云母, 蚀变矿物有角闪石(浅闪石、阳起石、透闪石、普通角闪石以及镁闪石)、滑石、绿泥石和蛇纹石等。根据岩石结构与蚀变矿物比例, 将超镁铁岩分为弱蚀变、中等蚀变和强蚀变3类。蚀变矿物组合与角闪石成分指示超镁铁岩经历了高温蚀变阶段(>700℃), 形成了镁质闪石+滑石+绿泥石; 中温蚀变阶段(700~550℃)和低温蚀变阶段(< 550℃), 分别形成了钙质闪石+滑石+绿泥石+蛇纹石与滑石+碳酸盐+蛇纹石的矿物组合。蚀变岩石普遍以中低温蚀变为主, 可能与中低温阶段的叠加-改造作用相关。岩石随蚀变程度增加, Si、Na、K、Mn等主量元素和Rb、Ba等微量元素呈现明显降低趋势, 表明大多数元素在流体改造过程中从岩石中迁出, 说明蚀变过程为开放体系。中-强蚀变岩石中, 硫化物矿物边部的形态呈锯齿状, 但主体仍为磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿的矿物组合, 指示蚀变过程可能造成了部分Ni、Cu、S元素的溶解与迁移, 但是改造程度相对有限。不同蚀变程度超镁铁岩均富集轻H同位素(δD: -86.6‰~-128.6‰)且O同位素变化较大(δ18O: 1.7‰~10.8‰)。虽然部分样品的H-O同位素接近岩浆水与大气降水的混合趋势线, 但是大多数强蚀变样品则呈现截然不同的趋势, 即δ18O值相似但δD值变化较大, 指示蚀变过程以岩浆水主导且经历了不同程度的去气作用。不同程度的岩浆去气作用可能与岩浆的结晶分异过程密切相关。因此, 本文认为黄山南矿床蚀变岩石为岩浆阶段"自蚀变"作用的产物。不同构造背景铜镍矿床的H-O同位素对比指示, 岩浆"自蚀变"作用在超镁铁侵入岩中普遍发生, 而造山带背景铜镍矿床的蚀变程度可能相对更高。     

Geological Relationships Between the Intrusions,Country Rocks,and Ni-Cu-PGE Sulfides of the Kharaelakh Intrusion,Noril′sk Region:Implications for the Roles of Sulfide Differentiation and Metasomatism in Their Genesis

The Ni-Cu-platinum group element sulfide ore deposits of the Kharaelakh Intrusion,Noril′sk Region,Siberia,represent a large concentration of sulfides associated with a small differentiated intrusion formed at the edge of the Siberian Craton in the roots of the Siberian Trap flood basalt.The deposit is associated with an intrusion that occupies a flanking periclinal structure adjacent to the Noril′sk-Kharaelakh Fault.The intrusion is strongly differentiated and comprises taxitic gabbrodolerites,picritic gabbrodolerites,and gabbrodolerites within the main body which in turn forms a chonolith within a sheet-like intrusion that extends laterally to form extensive undifferentiated sills of gabbrodolerite.The intrusion substantially replaces the stratigraphy of the country rocks,and although it appears to have exploited the axis of structures developed in response to transtension,the intrusion has created space by both mechanical dilation of stratigraphy and magmatic replacement of pre-existing sedimentary rocks.The frontal lobes of the main intrusion have complex apophyses of gabrodolerite on a range of scales that demonstrate replacement of the sedimentary rocks and link to the development of an extensive metamorphic halo in the country rocks.This halo is much narrower over the main body of the intrusion,and these observations have implications for the thermal history of the intrusion.Mg-skarns and breccias are developed in the roof of the main body of the intrusion.Within the intrusion,the taxitic rocks contain vesicles and the blebby sulfides developed in the picritic and taxitic gabbrodolerites appear to have a linkage to volatile phases.Cuprous sulfide mineralization developed at the roof of the Kharaelakh Intrusion is associated with metamorphosed and skarn-bearing country rocks,and appears to have been generated by a combination of sulfide fractionation and associated metasomatism.The geological relationships appear consistent with a chonolith model for the development of the differentiated intrusion and mineralization,but the extent of metasmorphism of the country rocks appears to be related to the unusual thickness of gabbrodolerite apophyses at the flanks of the intrusion rather than metamorphism produced by the passage of mafic magma through the intrusion.Variations in disseminated sulfide compositions and metasomatic textures in the skarns are described,and a model is proposed which balances traditional views on the evolution of the magma conduits with the impact of magmatic fluids transported through the magma column(i.e.transmagmatic fluids).The importance of structures in controlling the nature of the conduit,and the resultant small intrusions with excess sulfide is a feature of many other Ni-Cu sulfide deposits including Voisey′s Bay,and it is suggested that the sulfides are more likely to have beentransported from depth into their final resting place rather than developed by in-situ equilibration of sulfide with fresh magma in the chonolith.     

滇东南都龙Sn-Zn多金属矿床交生硫化物微区主量元素、硫同位素特征及成因研究

都龙Sn-Zn多金属矿床位于滇东南老君山锡锌钨多金属成矿区南部,是中国3大锡石硫化物矿床之一。该矿床发育闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿密切共生结构,即硫化物交生结构。文章利用电子探针和LA-MC-ICP-MS对具有交生结构的闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿和毒砂进行了微区主量元素和硫同位素测试,以期明确其成因及硫的来源。主量元素测试结果显示,闪锌矿中的w(Zn)为52.23%~57.22%,w(S)为33.06%~36.10%,w(Fe)为9.92%~12.24%,w(Cu)为0.11%~0.30%;黄铜矿中的w(Cu)为33.95%~35.08%,w(S)为33.49%~35.27%,w(Fe)为30.74%~31.41%,w(Zn)为0.04%~1.50%;磁黄铁矿中的w(Fe)为49.30%~51.94%,w(S)为38.36%~39.69%,w(Zn)为9.35%~11.01%,w(Cu)为0.05%~0.15%。磁黄铁矿和黄铜矿包裹体边部和核部成分均一,且投影点全部落在固溶体出溶区域,说明都龙矿床交生闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿是固溶体分离成因。原位S同位素分析结果显示,闪锌矿的δ³⁴S为0.9‰~3.2‰,磁黄铁矿的δ³⁴S为0.6‰~2.1‰,毒砂的δ³⁴S为2.9‰~4.2‰,黄铜矿的δ³⁴S为0.6‰~2.8‰,均显示为岩浆来源特征。主量元素温度计估算的闪锌矿-黄铜矿的形成温度介于285~394℃,指示该矿床主要硫化物形成于中高温阶段。