粤西庙山铜多金属矿床硫化物微量元素LA-ICP-MS原位测定及S同位素对矿床成因的制约

庙山铜多金属矿床是在粤西阳春盆地内新近发现的一处铜多金属矿床。矿体主要呈似层状和透镜状产于泥盆系的陆源碎屑岩和含泥质的碳酸盐岩中。本文以矿石矿物黄铁矿和闪锌矿为研究对象,采用LA-ICP-MS原位微区分析新技术对其微量元素特征进行研究。结果表明,庙山铜多金属矿床中黄铁矿以富Se、Te和As,贫Ni元素为特征,其Co/Ni和S/Se比值特征指示其成因与岩浆热液型矿床密切相关;闪锌矿的微量元素组成指示其主要形成于中高温环境,以富Mn、In、Se,贫Ga、Ge、Tl等元素为特征,总体与国外一些典型的矽卡岩型矿床（如Baita Bihor、Majdanpek、Ocna de Fier和Valea Seaca）相似。同时,闪锌矿的部分微量元素比值（如Zn/Cd、Ga/In等）以及相关的微量元素图解（如Ge-In, Ge-Se等）均表明庙山矿床的成因类型与矽卡岩型矿床一致。硫同位素测试结果表明,矿石的δ34S值较为集中（-0.4‰ ~ +2‰）,平均0.69‰,具有较为明显的塔式分布特征,反映成矿物质具有岩浆来源的特征。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析和硫同位素数据,我们认为庙山铜多金属矿床属于与岩浆热液有关的矽卡岩型矿床。     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿铀矿物地质地球化学特征及其成因意义

鄂尔多斯盆地北部已发现系列砂岩型铀矿,由东往西依次有东胜铀矿、杭锦旗(纳岭沟)铀矿、大营铀矿等大型、特大型矿床,成为我国目前砂岩型铀矿发现规模最大、最具远景的地区。研究表明,它们具有相似的矿床地质特征和形成环境。在矿床成矿作用研究中,铀的存在形式及铀矿物特征对砂岩铀矿来说是一项重要的内容,其认识对铀的地浸开采可提供重要依据,也是了解砂岩型铀矿形成机制或矿床形成环境及成因的重要信息。本文主要从三个方面对鄂尔多斯盆地北部大营铀矿、纳岭沟铀矿等主要砂岩型铀矿中铀矿物地质地球化学特征和成因进行了研究和探讨。通过电子探针测试,高分辨率扫描电镜观察等手段,认为盆地北部铀矿的铀矿物类型主要为铀石,含少量的沥青铀矿、钛铀矿、水硅铀石、钍铀石等;铀矿物常与黄铁矿、有机质(煤屑)及方解石相伴生。采用逐级化学提取等方法定量地分析了铀矿物占矿石中铀配分的比例关系,认为其中铀矿物和吸附态约各占铀存在形式的50%。首次对砂岩型铀矿的铀矿物进行微区原位LA-ICP-MS稀土元素分析,认为ΣREE在铀矿物铀石中高度富集,是矿石中稀土元素的主要载体;稀土元素是铀矿石中可综合利用的有益组份,其标准化曲线表现为明显的右倾型,轻稀土富集,轻重稀土分馏强烈,δEu和δCe具较弱的负异常,说明总体上铀矿化形成于外生后成环境。从上述铀矿物特征,初步探讨了铀矿化形成的环境与成因,认为铀矿化形成经历了至少为低温流体作用的环境;铀矿化形成于浅部地壳即外生后成环境而与深源作用无关。     

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床成因新认识

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床是世界上唯一一个具有经济开发价值的锰方硼石矿床,锰方硼石赋存与中元古代高于庄组二段泥晶白云岩中。本文通过微量元素分析探讨了锰方硼石的成矿环境,测定结果显示Sr/Ba=0.125~0.128;V/(Ni+V)=0.230~0.320;Th/U=4.356~4.898;V/Cr=0.018~0.026,各微量元素对比值范围变化不大;LREE总量为66.12×10~(-6)~67.90×10~(-6),HREE总量(包含Y)为18.88×10~(-6)~19.56×10~(-6),LREE/HREE值为3.38~3.60,Y/Ho值介于28.25~29.14之间,δCe介于0.829~0.854之间,显示为弱的负Ce异常,δEu值介于0.831~0.846之间,显示为弱的负Eu异常。地球化学数据指示其成矿环境属海相沉积环境,海水环境为相对氧化的状态,成矿过程中有陆源物质的加入。Sm/Nd-Eu/Sm图解表明研究区与柴达木盆地第三系蒸发岩较为相似,反应锰方硼石成矿时具有类似的蒸发成因。通过对硼同位素(δ~(11)B的数值范围为1.4‰~10.7‰)的解译进一步探讨了锰方硼石在原生成矿阶段的具体成因(海相蒸发沉积)。结合前人所做的锰方硼石地球化学数据,对东水厂锰方硼石矿床的成因做出了新的解释,即锰方硼石成矿时应属海相蒸发成因,而热液活动的过程则可能是发生于锰方硼石成矿之后,属后期热液改造作用,从而形成了锰方硼石复杂的地球化学特征。     

南极普里兹湾表层沉积物微量元素分布特征及其物源指示意义

利用电感耦合等离子体质谱仪测定了中国南极科考21~27航次期间获取的普里兹湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Al、Fe、Mn的含量,分析了普里兹湾微量元素的分布特征,结合沉积物粒度分布、生物硅含量,并利用富集系数和主成分分析的方法,探讨了微量元素的物源指示意义。研究结果表明:普里兹湾沉积物中的微量元素含量与南大洋其他海域具有很好的可比性。Cu、Zn、Cr、Co、Fe、Mn含量在陆坡深海区明显高于冰架边缘区和陆架区;Al、Pb含量在冰架边缘区较高;而Cd含量在陆架区相对较高。人类活动对普里兹湾沉积物中的微量元素没有明显的影响,南极大陆岩石风化产物和海洋生物源性沉降是其主要来源。冰架边缘区及陆架破折处P2-9站位的微量元素主要为岩源性输入。陆架区、陆坡深海区的微量元素Cu、Zn、Cr、Co、Fe、Mn明显受到生源性物质输入的影响。而普里兹湾沉积物中Cd则主要来源于硅藻的吸收利用及硅质软泥的富集。     

福建龙海土壤垂向剖面元素分布特征

基于福建省龙海市4类典型成土母质的垂向土壤剖面样品分析数据,研究了常量组分和微量元素含量及剖面分布特征。结果表明:研究区在温暖湿润气候条件下,化学风化作用强烈,Ca、Mg、Na、Si、K淋失贫化,含量明显低于全国均值,Al、Fe则相对富集,风化淋溶系数(ba)和硅铝铁率(Saf)值远低于全国土壤,土壤风化程度达到脱硅富铝铁阶段,花岗岩类成土母岩区风化作用尤为强烈;剖面土壤环境质量总体较好,微量元素含量与成土母质密切有关,九龙江口冲海积成因(剖面1)土壤重金属含量明显高于其他3个剖面;多数微量元素垂向分布受常量组分的控制,As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn与土壤中Fe等组分具有显著正相关性。因表层土壤中细粒黏质组分随地表径流淋失或下渗迁移,导致表层土壤低Fe、Al和重金属元素;在生物地球化学循环和人为污染的影响下,Hg、Cd、Pb、Zn等在表层土壤呈富集特征;多数重金属元素的相对富集系数小于1.0,且表层土壤无明显富集特征,认为除Hg、Pb等少数重金属元素外,其他元素受人为污染影响较小。     

湖南湘潭锰矿的地球化学特征及成矿机制

湘潭锰矿床的锰矿层赋存于新元古代南华系(成冰系)大塘坡组底部含锰黑色页岩中,含锰矿物主要为菱锰矿。湘潭锰矿的Fe/Mn值低,Th/U、V/(V+Ni)和V/Cr值等地球化学指标显示其发育在氧化-次氧化的沉积环境中,暗示菱锰矿并不是由Mn~(2+)和CO_3~(2-)直接沉淀形成的。湘潭锰矿稀土元素含量高,稀土元素配分模式存在轻微的中稀土元素富集,具有明显的Ce正异常,这些特征指示湘潭锰矿含锰矿物是以锰氧化物或氢氧化物的形式沉淀的。同时,锰矿的碳同位素富集碳的轻同位素,说明有机物参与了菱锰矿的形成过程。综合分析表明,湘潭锰矿成矿过程可以分为沉淀和转化两个阶段:在氧化性的水体中,Mn以氧化物或氢氧化物的形式沉淀;在缺氧且富含有机物质的成岩环境中,Mn氧化物或氢氧化物被有机物还原而转化生成菱锰矿。这与华南地区其他几个典型的大塘坡式锰矿的成矿机制一致。     

日本马氏贝珍珠化学组成的同步辐射X射线荧光光谱分析

采用同步辐射微区X射线荧光光谱技术,探测古铜色日本马氏贝珍珠剖面(珠核与珍珠层)的元素分布。测试结果表明,样品中主要含有Ca、Sr、Ba等3种碱土金属元素,Mn、Fe、Cu、Zn等4种3d过渡金属元素以及稀土元素,各元素在珍珠中表现出一定的空间分布规律:珠核表面稀土元素浓度最高,珍珠层和珠核的稀土元素浓度大致相当;Mn和Fe元素浓度自珠核浅表层向珠核表面有降低趋势;珍珠层内Mn和Fe元素浓度都出现大幅降低现象,且是在相同的圈层降低,显示其具有一定正相关性,推测二者大幅降低的圈层是平行层和棱柱层的分界,且Mn元素主要赋存于棱柱层;Ca与Sr、Ba元素的分布具有负相关性。     

橄榄石微量元素原位分析的现状及其应用

随着高精度EMPA和LA-ICP-MS分析技术的发展和矿物微量元素测试精度的提高,利用橄榄石中的微量元素示踪地幔部分熔融、地幔交代作用、岩浆早期结晶过程等地质问题成为近年来一个新兴的研究方向。一系列开拓性的研究发现也被陆续的发表,主要涉及橄榄石中Ni、Co、Al、Cr、Zn、Ti、Li、V、Sc、Mn、Ca和P等元素的示踪使用。一些卓有成效的示踪方法为:Ca、Al、Ti、Ni及Mn能够很好的用于区分橄榄石捕掳晶和斑晶;橄榄石-尖晶石地幔演化趋势线(OSMA:olivine-spinel mantle array)图解可以用于表征岩浆源区的亏损程度;玄武岩中橄榄石斑晶的Li同位素及Li含量可以很有效地指示岩浆源区是否存在地壳物质再循环及地幔交代作用;橄榄石斑晶中Ni、Ca、Mn、Cr和Al协变关系图解可以识别岩浆的辉石岩源区;利用橄榄石捕掳晶中Zr和Sc的含量差异特征可将橄榄岩中三种最主要的类型(尖晶石橄榄岩、石榴石橄榄岩以及尖晶石-石榴石橄榄岩)区分开来;一些元素的比值或组合(例如Ni/Co、Fe/Mn、V/Sc、Zr和Sc、Ca和Ti)可以指示源区交代作用、岩浆作用过程及氧化状态;基于橄榄石中Al、Cr及Ca的地质温度计可以为推算地幔热状态提供新方法;基于橄榄石分离结晶Fo-NiO演化线的原始岩浆计算模型可以较好的推算原始岩浆成分;利用橄榄石的环带及微量元素的扩散机制可以判别更多岩石成因信息,如识别交代介质、熔体类型以及地质构造背景等。基于上述最新研究的相关资料和已有成果,本文对橄榄石微量元素的地球化学示踪方法做系统性的归纳整理,并对橄榄石微量元素赋存状况、橄榄石微量元素测试方法、橄榄石微量元素的使用条件及需注意的问题等进行讨论,为读者在做相关研究时提供参考。     

新疆“帕米尔式”铁矿床成因与成矿背景分析

帕米尔式"铁矿床是新疆西昆仑地区重要的磁铁矿床类型之一,其矿床地质特征、形成时代明显有别于典型的BIFs类型磁铁矿床。本文以塔什库尔干地区翁吉勒磁铁矿床和孜勒依磁铁矿床作为研究对象,通过研究其赋矿围岩和岩体的岩石地球化学特征、矿石矿相学特征、磁铁矿微量元素地球化学特征和原位Pb-Pb同位素特征,探讨了"帕米尔式"磁铁矿床的矿床成因和成矿背景。岩石地球化学研究表明翁吉勒黑云母二长花岗岩具有高SiO_2、Al_2O_3、K_2O和Na_2O。低MgO、CaO和TiO_2,而Na_2O/K_2O值变化范围很小。铝饱和指数为(1.44~1.51),显示其具有为弱过铝质岩石的特征,稀土总量富集,具有强的负Eu异常。在微量元素蛛网图上显示其富集大离子亲石元素(LILE),如K、Rb、Sr、Ba及轻稀土元素(LREE),亏损Nb、Ta,P、Ti等高场强元素。而黑云母石英片岩稀土含量亦较富集,具有中等强度的负Eu异常。低的Rb/Sr比,明显的Th、Zr、Hf、Nb、Ta,P、Ti负异常,明显的Ba正异常,显示岩石具有古大陆边缘环境的富铝沉积岩特征。翁吉勒黑云母二长花岗岩和布伦阔勒岩群黑云母石英片岩地球化学性质非常相似,表明翁吉勒黑云母二长花岗岩的形成与布伦阔勒岩群黑云母石英片岩的重熔有关。锆石LA ICP-MS定年结果表明翁吉勒黑云母二长花岗岩形成于15.0±0.3Ma和15.4±0.2Ma。磁铁矿LA ICP-MS微量元素地球化学特征表明翁吉勒铁矿床中的磁矿床中主要Si、Mn、Zn、Sn、Hf和Pb相对较高,其中Mn和Ga变化范围较大,而孜勒依铁矿床中的磁铁矿具有相对较高的亲石元素,如Mg、Al、Ti、V、Co、Ni、Ga和Sc等,其Mn和Zn含量较低且变化范围较大,其它元素变化范围均相对较窄。二者相比,翁吉勒铁矿床中的磁铁矿中微量元素变化范围相对较大,而孜勒依铁矿床中的磁铁矿变化范围较小。两个矿床的磁铁矿的原位Pb-Pb同位素存在明显的不同,两类岩石全岩Pb同位素与两个矿床中磁铁矿Pb-Pb同位素研究表明翁吉勒铁矿床中磁铁矿可能与黑云母二长花岗岩有关,为热液成因。综上所述,在塔什库尔干地区不仅存在与沉积作用有关的铁矿床,还可能存在一部分与年轻岩浆岩有关的热液型磁铁矿床。     

地质背景对土壤微量元素的影响——以渝北地区为例

研究地质背景对土壤元素的控制特征,可为区域土壤元素地球化学研究、种植施肥和农业布局提供科学依据。本研究利用网格化定位与化学分析的方法,结合GIS技术和相关评价标准,探讨了地质背景对Cl、Mn、B、Zn、Cu和Mo元素含量及分布的影响。结果表明:渝北地区土壤Mn、Cu、Zn元素含量整体处于适中与丰富水平,Mo、B元素丰缺参半;B、Mo元素含量显著高于重庆主城区,Zn元素含量显著高于全国水平。受地质背景影响,B、Cl、Cu、Mn元素呈现高度空间相关性,结构性空间变异起主导作用;Mo、Zn元素表现中等空间相关性,由结构性因素和随机因素双重控制。地层的组对元素含量分布起主控作用,土壤元素含量分布形状在空间上与地层组相对应。成土母岩决定土壤元素含量,是土壤元素含量水平的重要控制因素之一,其影响因素主要为岩石类型,其次为岩石形成的地质时期。土壤类型显著影响元素含量,总体上,Mn、Cu、Zn、Mo、B在石灰岩土中含量最高;除B、Mo元素外,其他元素在黄壤中含量最低。