3D打印技术在矿床学中的应用研究——以内蒙古乌力吉敖包萤石矿Ⅲ号矿体为例

3D打印(3D printing)是一种以三维模型为样本的快速成形技术,它通过逐层打印或粉末熔铸的方式来构造需要的立体图形。本文从3D打印技术的原理及其发展现状入手,重点列举内蒙古乌力吉敖包萤石矿,利用3D打印机打印具有现实可观性的地质体实体,探讨3D打印技术作为新兴的科技手段应用于矿床学教学与研究的应用价值和发展前景。研究发现,3D打印技术在矿体三维可视化中的应用符合地质图件立体化和3D打印技术多领域化的趋势,未来3D打印技术在地质领域的应用也有助于开拓矿床学教学和研究的新方式与新思路。     

巴音戈壁盆地南部塔木素铀矿床水岩作用特征及其与铀成矿关系研究

在较封闭的环境中,塔木素铀矿床高矿化度(平均矿化度为35.4 g/L)NaCl型地下水中的Na+替换了斜长石中的Ca2+,使斜长石由更长石(An≈13)转变为钠长石(An≈1),被替换出的Ca_2+(以CaO计,约占斜长石总质量的4.5%)与地下水中的HCO_3~-、CO_3~(2-)及Mg~(2+)等结合形成了白云石等碳酸盐胶结物。在此过程中发生了脱碳作用,促使地下水中以[UO_2(CO_3)_3]~(4-)、[UO_2(CO_3)_3]~(2-)等碳酸铀酰络合离子及Mg CO_3·Na_2UO_2(CO_3)_2复盐发生分离而形成了铀的沉淀,并受扩散作用影响,水中的铀趋向于向水岩作用相对强烈地段迁移,从而促使铀在特定的层位集中、富集。同时,斜长石因水岩作用(溶解、溶蚀等),在解理面及表面形成了次生的缝隙及孔洞等,为铀沉淀提供了空间。成岩后,含SO_4~(2-)等的酸性地表水沿层间下渗,溶解了砂岩中碳酸盐胶结物而形成了溶洞,为后期再次迁移的铀提供了沉淀空间,并形成了铀的进一步叠加、富集。     

内蒙古多伦晚中生代中酸性火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析

多伦地区晚中生代中酸性火山岩地球化学特征表明：区内中酸性火山岩属高钾-钾玄、碱性-钙碱性系列,具后碰撞火山岩特征;岩石轻重稀土分馏现象明显;Rb、K等大离子亲石元素(LILE)及Th、U、Zr、Hf等高场强元素(HFSE)相对富集,Ba、Nb、Sr、P和Ti亏损;岩石锆石定年结果显示:满克头鄂博组流纹岩锆石年龄为163.2±2.1 Ma,属晚侏罗世;义县组粗面岩锆石年龄为144.2±1.4Ma,属早白垩世;岩浆起源为中-下地壳,部分存在地幔组分的混合。早期火山旋回中的岩石组合具有不同的岩浆来源,晚期火山旋回中的岩石组合具有相同的岩浆来源,岩浆演化特征以分离结晶作用为主。通过岩石化学和岩石地球化学特征对岩石形成的大地构造环境研究认为：满克头鄂博组到玛尼吐组位于碰撞后-火山弧构造环境,玛尼吐组到白音高老组位于火山弧-弧后伸展构造环境,白音高老组到义县组位于弧后伸展-裂谷构造环境。     

重庆秀山南沱冰期后的海陆环境变化

扬子地区发育地层所记录的南沱冰期在时间上与Marinoan冰期相当,被认为是"雪球事件"的产物,受到广泛关注。借助于重庆秀山长河桥剖面的南沱组冰碛岩上覆陡山沱组盖帽白云岩和页岩样品的精细采集,选取冰碛岩之上2.5 m内的地层进行同位素比值和元素含量测试,并尝试性的使用酸不溶物的元素地球化学数据,对冰期后可能出现的环境变化进行了综合分析,结果表明:盖帽白云岩C同位素数据基本符合海水分层混合模式特征;U/Th值也反映出该地区在雪球后经历了由缺氧-贫氧环境向贫氧-氧化环境的迅速转变,可能反映了雪球后缺氧富有机质的深部大洋水随上升洋流上涌并被迅速氧化的过程;强烈的Eu正异常的出现,可能与埃迪卡拉纪海底火山、热液活动频繁出现或近源热液活动相关;盖帽碳酸盐岩样品中出现Ce轻微负异常,表明其形成于弱氧化环境;87Sr/86Sr值和Y/Ho值均呈现伴有大量陆源碎屑物输入的特点;盖帽碳酸盐岩的酸不溶物可以反映当时的大陆风化背景,其化学蚀变指数（CIA）稳定在72左右,说明当时的大陆环境具有温暖湿润的特征,化学风化作用强度中等。综上所述,在南陀冰期结束后,秀山长河桥剖面的沉积环境经历了缺氧-贫氧环境向贫氧-氧化环境的迅速转变,同时,随着上升洋流的出现原有的冰期海水分层被迅速破坏,并可能伴随着地表径流的不断增强,同时热液活动在这一时期也频繁发生。在这一时期,剖面附近的大陆环境也迅速由冰期过渡为温暖湿润的环境。     

南祁连拉脊山口增生楔的结构与组成特征

造山带内增生楔/增生杂岩结构与组成的精细研究可为古洋盆演化和古板块构造格局重建提供最直接证据。北祁连构造带发育多条增生杂岩带,记录了阿拉善和中祁连地块之间原特提斯洋的俯冲和闭合过程,然而南祁连构造带大地构造演化长期存在争议。地质填图结果表明,南祁连构造带拉脊山口地区存在一套强烈片理化的玄武岩、灰黑色和红色硅质岩、砂岩和泥岩组合,它们与一套呈现"块体裹夹于基质"结构特征的混杂岩共同构成了增生杂岩,发育双重逆冲构造、逆冲断层、无根褶皱、紧闭褶皱和透入性面理。该增生杂岩与蛇绿岩之间为断层接触,并位于断层下盘。混杂岩是由斜长花岗岩(561Ma)、斜长岩(507Ma)、辉绿岩、玄武岩、硅质岩和砂岩等外来或原地岩块与浊流成因的细碎屑岩基质共同组成;基质和砂岩块体均发育同沉积构造,呈现出滑塌堆积典型特征。空间上,拉脊山口增生杂岩与上覆蛇绿岩被断层所分割且共同仰冲于中祁连南缘青石坡组浊积岩之上,具有与东侧昂思多地区增生杂岩和蛇绿岩相似的岩石组成、构造变形和时空结构特征。它们与南侧的岛弧带共同构成了南祁连构造带寒武纪-早奥陶世沟-弧体系,指示了寒武纪-早奥陶世时期南祁连洋盆向南俯冲。     

南阿尔金泥盆纪中基性杂岩体的成因及其地质意义研究

出露于南阿尔金西段的塔什萨依辉长岩和闪长岩及其内花岗质细脉是古生代多期岩浆活动的产物,它们构成了南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的一部分,是深入探讨该地区构造演化过程的良好材料。本文通过对这些地质体野外地质特征、岩石学、地球化学特征、锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素特征的系统研究,以期确定其形成时代、源区性质和岩石成因,为深入探讨南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的演化过程提供进一步约束。本文研究表明:辉长岩和闪长岩具相对较高的SiO_2含量(50.4%~53.5%)和Mg#(57~80),低的K_2O/Na_2O比值(0.17~0.67),为钙碱性系列岩石;辉长岩的∑REE偏低(36.9×10~(-6)~83.1×10~(-6)),Eu正异常(δEu=1.17~1.85);闪长岩∑REE稍高(182×10~(-6)~190×10~(-6)),Eu负异常(δEu=0.85~0.86);二者相对富集LREE和LILE,亏损HFSE。其主量元素特征、微量元素(高Nb、Zr含量,低Zr/Y比值)、锆石Hf同位素和Sr-Nd同位素组成表明二者应为大陆板内伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔部分熔融的产物,并在其岩浆演化过程中经历了地壳混染和分离结晶作用。花岗质细脉具高的Si O2含量(72.4%～75.5%)和K_2O/Na_2O比值(2.33～2.56),属于钾玄岩系列岩石;与闪长岩相比,两者微量元素蛛网图相似,但花岗质细脉轻重稀土分馏程度较大,Eu负异常(δEu=0.55～0.61)和P、Ti的亏损更加显著。锆石U-Pb定年结果显示,辉长岩形成时代约为400～420Ma;闪长岩和其内花岗质细脉的形成时代基本一致,约为400Ma,并具有相似的锆石Hf同位素组成和Sr-Nd同位素组成,结合地球化学特征及野外产状,推测花岗质细脉为闪长岩分异的产物。结合南阿尔金区域地质背景综合分析,塔什萨依辉长岩和闪长岩起源于造山后伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔的部分熔融,并经历了地壳混染和分离结晶作用;而闪长岩进一步分异形成花岗质细脉,并在其形成过程中可能伴随少量壳源熔融物质的加入。     

甘肃省龙首山芨岭铀矿床成矿热液流体特征研究

芨岭铀矿是中国北方最典型的钠交代型铀矿床之一,文章通过对芨岭矿床ZKJ9-4钻孔深部所见含矿蚀变闪长岩、近矿蚀变闪长岩、远矿蚀变闪长岩、闪长岩原岩地球化学特征和组分迁移计算及矿体中心部位的淡粉红色方解石脉流体包裹体特征、均一温度、盐度和激光拉曼光谱研究,认为芨岭钠交代型铀矿床的成矿流体含有大量碳酸铀酰络合物[UO_2(CO_3)_2]~(2–)和[UO_2(CO_3)_2]~(4–)的同时还含有丰富的SiO_2、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)、Mn~(2+)、∑REE、U、Th、Ga、Sr、Zr、Ba、Rb、Nb、Mo、Cd、Sn、Hf、Ti、Ta、CO_2、H_2S和CH_4等组分,成矿流体具有较强的还原性,并对MnO、K_2O、Cr和Co具有较强的交代溶蚀作用。成矿流体是起源于岩浆演化晚期的再平衡岩浆水,热液温度为(300±20)℃,盐度为2.99 wt%~4.57 wt%NaCl,密度为0.75~0.77 g/cm~3。流体沸腾是芨岭钠交代型铀矿成矿物质的早期卸载机制,晚期成矿流体中加入了大量的大气降水,流体混合作用进一步促进了成矿物质的卸载。     

南极南设得兰群岛海域地质新进展:“海洋六号”南极科考初步成果

2016—2017年跨年度执行的中国第33次南极科考“海洋六号”航次, 首次获取了南极半岛南设得兰群岛北部海域、布兰斯菲尔德海峡以及欺骗岛三个区域的17 850 km2范围内多波束全覆盖高精度水深数据, 地形分辨率高于目前公开的国际数据。多道地震结果显示调查区多处存在天然气水合物地球物理标志BSR。地热测量热流值表明南设得兰群岛以北热流值与全球海洋热流值数据吻合, 不存在明显异常, 群岛以南热流值数据偏高。沉积物样品为典型的冰海沉积物, 在南设得兰群岛与南设得兰海沟之间, 沉积物以粉砂-砂为主, 夹杂砾石, 随水深增加, 沉积物粒径变细; 而在布兰斯菲尔德海区表层沉积物分布具有不对称性, 海槽南部陆架-上陆坡以及海槽东北和相邻陆架, 沉积物以砾石、砂质为主; 海槽和下陆坡为粉砂质硅质软泥。沉积物顶空气样品现场测试结果表明, 表层沉积物50 cm左右深度内的甲烷含量没有明显的差异性, 但在岛坡深水区两个测站甲烷含量在270 cm 左右深度时都存在局部高异常, 且两者总甲烷含量的变化趋势有一定的相似性, 可能与水合物分解迁移有关。     

额济纳旗灰石山东北铌多金属矿床成矿规律及成因浅析

通过对灰石山东北铌多金属矿床地质特征综合分析表明,矿床的产出受地层和构造的双重制约。矿区的二叠系双堡塘组是矿源层,矿体具有明显的层位控制性;北东东向断裂构造提供了热液通道并进行了叠加改造;矿床成因类型属于沉积变质-热液叠加型。     

内蒙古曹四夭钼矿区花岗斑岩地球化学特征及地质意义

曹四夭钼矿床位于华北克拉通北缘凉城断隆东侧,其矿化与多期次侵位的花岗质杂岩体具有密切的时间和空间联系。杂岩体的岩石类型包括:少斑状花岗斑岩、多斑状花岗斑岩、中细粒花岗岩、二长花岗斑岩和正长花岗斑岩等;前人的锆石U-Pb法测年数据表明,矿区岩浆活动可以分为155 Ma、149~140 Ma、134~131 Ma三个期次。本次研究获得矿区少斑状花岗斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb法测年加权平均年龄为167Ma±1.2Ma,反映矿区可能还存在较早期的岩浆活动(中-晚侏罗世),其可与155 Ma岩浆岩划分为矿区早期的岩浆活动。花岗斑岩体具有高酸度、高钾和高铝质含量特征,总体属于酸性富钾钙碱性系列;花岗斑岩体含铝指数(A/CNK)介于1.20~2.49之间,Tb、Nd、Ga和LREE(Eu除外)富集,Eu、Ti、Sr、P亏损,属于高度分异的A型花岗岩系列。曹四夭花岗斑岩体形成于中-晚侏罗世构造机制转化时期,可能与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的后造山伸展有关,为晚侏罗世钼多金属矿化的母岩。