油页岩原位开采温度-时间-转化率判识方法及应用

油页岩原位转化开采加热的最终温度、加热时间和最终油气转化率与原位开采的经济成本息息相关。利用Rock-Eval 6型岩石热解分析仪分别获取不同升温速率下的油页岩烃产率-转化率和烃产率-活化能之间的关系,以烃产率为桥梁,建立活化能与转化率的对应关系;在此基础上,依据化学动力学反应原理,将油页岩有机质（干酪根）演化生成油气的过程近似为具一级反应特征的热裂解反应,获取不同转化率条件下温度倒数（1/T）与时间对数（ln t）的关系式,建立油页岩原位转化温度-时间-转化率关系图。以广东茂名盆地油柑窝组油页岩为例,通过上述方法建立了油页岩原位转化开采温度-时间-转化率关系图。由判识关系图可知：加热至350℃开采该区油页岩,转化率达90%需要98 a;加热至200℃开采该区油页岩,在不采取其他措施的情况下即使转化10%也需要147 a。实际情况下,地下油页岩原位受热具有非均质性,加热开采能耗大,通过添加催化剂降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质可能是油页岩原位开采技术的一种发展方向。     

地下水微量元素与同位素特征对海水入侵和地下水起源的指示意义——以深圳市宝安区为例

深圳市是我国沿海经济最发达的地区之一,但同时也是受海水入侵影响非常大的沿海地区。以深圳市宝安区为典型研究区．开展了钻孔施工及地下水样采集工作,并测试了水样的微量元素含量和稳定氢氧同位素组成。在此基础上,探讨了地下水微量元素与同位素特征对海水入侵以及地下水起源的指示意义,发现Br,B,Li,Sr等微量元素和δD及δ^18O可用于有效指示海水入侵的发生,并分辨地下水的不同起源,可为区内地下水资源的保护工作提供科学依据。     

柴西上干柴沟组中上段介壳微量元素古环境古气候意义

介壳微量元素具有重要的沉积古环境古气候意义,结合介壳微量元素含量变化特征和介壳化石组合生态环境特征可得到柴达木盆地西部上干柴沟组中上段更为详尽的古环境古气候演化特征。柴达木盆地西部上干柴沟组中上段介壳微量元素比值Sr/Ca、Ba/Ca、U/Ca及元素Sr、Ba、U在A阶段（28.35~26.42 Ma）值较低,B阶段（26.42~23.08 Ma）值整体较高,段末值有所下降,C阶段（23.08~22.33 Ma）值明显上升,Mn/Ca和Mn值变化大致相反。A阶段Sr/Ca和Sr均值（分别为0.002 278、37.76×10-9）较低,B阶段均值（分别为0.003 347、41.46×10-9）较高,C阶段二者均值（分别为0.003 346、56.06×10-9）也较高,Ba/Ca、U/Ca、B、U有着类似的平均值变化特征,Mn/Ca和Mn值有着相反的平均值变化特征。同时相应各阶段介壳化石组合有所不同。通过介壳微量元素变化及化石组合特征,结合同期深海氧同位素及前人研究成果表明,上干柴沟组中上段柴西古湖古环境古气候演化特征为: A阶段,盐度较低和还原性较强,水位较高,气候相对温暖润湿;B阶段,整体盐度较高和氧化性较强,水位较浅,气候整体炎热干旱,段末气候干旱程度降低;C阶段,盐度和氧化性增高,湖水变浅,气候向冷干演化,响应了早中新世中国西北内陆干旱化。该地区该时段古气候主要受全球气候演化和青藏高原隆升的影响,与副特提斯海西退也有一定关系。     

粤北仁化棉花坑铀矿床成矿热液演化及其对成矿过程的约束

本文以棉花坑(302)铀矿床成矿期紫黑色萤石、浅粉红色方解石及赤红色微晶石英等含铀脉石矿物及与之共生的黄铁矿为研究对象,采用流体包裹体热力学、群体成分分析及黄铁矿微量元素分析等方法,对成矿流体演化特性及对成矿过程的指示与约束开展了研究。研究表明,成矿期的萤石、方解石、微晶石英中流体包裹体类型以富液相两相Na Cl-H_2O型为主,平均均一温度分别为185. 8℃、177. 0℃、140. 4℃,平均盐度分别为2. 24%Na Cleqv、1. 36%Na Cleqv、1. 75%Na Cleqv,矿床流体具有中低温低盐度特征;计算出平均成矿压力分别为39. 5MPa、38. 0MPa、30. 1MPa,平均成矿深度分别为1. 5km、1. 3km、1. 1km。流体包裹体群体成分显示成矿流体中富含K~+、Na~+、Ca~(2+)等阳离子和HCO_-~3、F~-、SO_4~(2-)等阴离子及CO_2、H_2O等气相成分。这些脉石矿物为成矿期不同阶段沉淀的产物,随着成矿流体温度、压力逐渐降低,流体存在演化分异和不混溶现象,流体内的∑M+/∑M-逐渐升高,矿物沉淀按先析出萤石、其次方解石、最后微晶石英的顺序进行。成矿期黄铁矿Y/Ho平均比值变化显示,矿物沉淀过程逐渐改变了成矿流体性质,使得Zr/Hf、Nb/La、Co/Ni等稀土、高场强元素平均比值逐渐变小,还原性的成矿环境也会发生轻微波动;铀元素在流体演化的最晚阶段才大量与微晶石英一同沉淀,沉淀出的黄铁矿U/Th平均比值逐渐升高。     

相山铀矿田成矿流体特征:来自微量、稀土元素地球化学证据

相山铀矿田的成矿流体性质和来源存在争议,为进一步探讨相山铀矿田成矿流体的性质和来源,本文对相山铀矿田西部的居隆庵铀矿床和北部的沙洲铀矿床中的新鲜围岩、蚀变围岩及矿石的微量、稀土元素含量及其变化进行了研究。结果显示:在含较多热液成因萤石的居隆庵铀矿床中,从新鲜围岩到蚀变围岩到矿石,Zr、Hf含量先降低再升高;而在含少量热液萤石的沙洲铀矿床中,新鲜围岩、蚀变围岩和矿石的Zr、Hf含量基本一致。鉴于富F流体易汲取岩石中的Zr、Hf,因此,这两个矿床中不同类型样品Zr、Hf含量的不同变化趋势,可能与居隆庵铀矿床的成矿流体富F、而沙洲铀矿床的成矿流体相对贫F有关。这两个铀矿床中矿石的稀土配分曲线与其各自的新鲜及蚀变围岩的稀土配分曲线形态相似但又存在差异,说明每个矿床的新鲜围岩、蚀变围岩和矿石之间的稀土元素既具有继承性、又受到不同性质的流体的影响。居隆庵铀矿床中矿石显示Eu负异常,可能主要是继承了围岩的Eu负异常;沙洲铀矿床中矿石Eu显示弱负异常至弱正异常的特征,可能与围岩中斜长石因热液蚀变作用而释放出的Eu的进入流体有关。基于新鲜围岩、蚀变围岩及矿石的U和REE研究,推断居隆庵铀矿床成矿流体中U和REE均以F的络合物形式迁移;但沙洲铀矿床中铀矿石品位较低,可能是与流体中相对贫F有关。     

扬子板块周缘MVT型铅锌矿床闪锌矿微量元素组成特征与指示意义:LA-ICPMS研究

扬子板块周缘铅锌多金属成矿带内分布着数以百计的沉积岩容矿型铅锌矿床,它们不仅是我国主要的铅锌矿产地,同时也是重要的稀散元素(Ge、Ga等)生产基地。本次研究采用LA-ICPMS技术分别测定了扬子板块西南缘的会泽铅锌矿床、金沙厂铅锌矿床、大梁子铅锌矿床,扬子板块北缘的马元铅锌矿床以及扬子板块东南缘的凤凰茶田锌(铅)汞矿床中闪锌矿的微量元素组成,以揭示闪锌矿中微量元素(稀散元素)的富集规律和赋存状态,并为矿床成因类型的厘定及稀散元素矿产资源综合利用提供更多依据。LA-ICPMS微量元素测定结果显示闪锌矿中不同微量元素(稀散元素)分布不均匀,但这些矿床中闪锌矿总体以富集稀散元素Ge、Ga、Cd,贫In、Se、Tl、Te为特征,其Fe、Mn含量要明显低于与岩浆热液有关的高温闪锌矿,指示了扬子板块周缘铅锌矿床可能形成于中-低温成矿流体,而与岩浆热液无直接的成因联系,此外这些矿床中闪锌矿富Ge贫In的特征与其他的密西西比河谷型铅锌矿床(MVT)一致。同时,本次研究综合分析了闪锌矿中不同微量元素(稀散元素)之间的相关关系,并与闪锌矿微量元素LA-ICPMS时间分辨率特征相结合,研究表明:这些铅锌矿床中稀散元素Ge可能主要通过3Zn2+?Ge4++2(Cu+,Ag+)和2Zn2+?Ge4++□(晶体空位)的替代方式进入闪锌矿,Ga在闪锌矿中富集机理主要为2Zn2+?(Cu,Ag)++(Ga,As,Sb)3+。此外,为进一步揭示不同成因类型铅锌矿床中稀散元素的富集规律,本文还系统对比了全球范围内不同类型铅锌矿床闪锌矿的稀散元素(均为LA-ICPMS数据)组成特征,并初步探讨了造成不同成因闪锌矿中稀散元素(Ge、Ga和In)差异性富集的主要控制因素,研究表明:(1) Ge在中低温盆地卤水成矿系统(MVT和SEDEX矿床)和岩浆-火山热液成矿系统(浅成脉状铅锌矿床和VMS矿床)形成的闪锌矿中均可能富集成矿,但中低温浅成脉状矿床中Ge的富集程度要明显高于高温脉状矿床,指示了成矿温度是控制闪锌矿中Ge富集的一个重要因素。(2)铅锌矿床闪锌矿中In主要为岩浆来源,In倾向于在成矿温度较高的岩浆及火山热液成因铅锌矿床中富集成矿,而壳源的MVT和SEDEX型铅锌矿床中闪锌矿均贫In。可见除形成温度外,成矿物质来源是决定闪锌矿是否富In的关键因素。(3)除矽卡岩型铅锌矿床外,其他不同成因类型、不同形成温度的铅锌矿床中闪锌矿均可能富Ga。矽卡岩型铅锌矿床闪锌矿具有明显的贫Ga、Ge的特征,这可能是由于矽卡岩化过程中稀散元素Ga、Ge大量进入早期矽卡岩矿物,进而导致了成矿流体以及随后形成的闪锌矿中Ga、Ge的贫化。综上所述,闪锌矿中稀散元素富集与否和富集程度受成矿物质来源、成矿流体性质以及流体演化过程等多因素的综合控制。(4)扬子板块周缘铅锌矿床闪锌矿的微量元素(稀散元素)组成特征指示了它们形成于中低温成矿环境,稀散元素的富集规律与其它MVT型铅锌矿床类似。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

华南幕阜山花岗伟晶岩的矿物化学特征及指示意义

华南晚中生代幕阜山花岗复式岩基内部及周缘广泛发育花岗伟晶岩脉,部分岩脉富含Li-Nb-Ta等元素,形成大型－超大型稀有金属矿床.本文以幕阜山北缘断峰山地区贫锂伟晶岩类和南缘仁里地区新发现的富锂伟晶岩为主要研究对象,通过详细的岩相学和主要及特征矿物（长石、云母、电气石、石榴子石、绿柱石、铌钽铁矿）的微区原位EPMA和LA-ICP-MS主微量元素地球化学的对比分析,深入探讨了伟晶岩的分类、成因演化及成矿潜力.按照特征矿物组合将伟晶岩划分为断峰山地区电气石伟晶岩、电气石－绿柱石伟晶岩、绿柱石伟晶岩、铌钽铁矿－绿柱石伟晶岩和仁里地区的锂电气石－锂云母伟晶岩5类.5类岩脉中的长石、云母、电气石和/或石榴子石的化学成分记录了不同程度花岗伟晶岩脉的演化阶段,按岩浆演化程度由低至高依次为电气石伟晶岩→电气石－绿柱石伟晶岩→绿柱石伟晶岩→铌钽铁矿－绿柱石伟晶岩→锂电气石－锂云母伟晶岩,并分别对应伟晶岩稀有金属富集程度分类中的无矿→（含Be）→富Be→富Be、Nb、Ta→富Li、Be、Nb、Ta阶段.这一结果表明仁里地区伟晶岩已演化至晚期富集多种稀有金属元素阶段,具有Li-Nb-Ta多金属成矿潜力,而断峰山地区的伟晶岩演化程度相对较低.断峰山电气石－绿柱石伟晶岩中的色带电气石晶体发育强烈成分环带,由内向外可明显分为5环,自核部至边部,Li、Zn、Ga、Ge、Nb、Ta、Sn、Pb等不相容元素和金属元素含量逐渐升高,清晰记录了正常岩浆演化序列及稀有金属富集过程.结合前人有关幕阜山花岗岩类的研究资料,本文认为幕阜山伟晶岩为该地区晚中生代巨量花岗质岩浆经历长期结晶分异作用晚期的分异产物.      

雀儿山隧道冰碛地层冻胀力原位测试及计算分析

以国道317线雀儿山隧道为工程依托,进行了隧道洞口冰碛地层的冻胀力原位测试,同时结合数值模拟、理论模型计算等方法,得到了冻融圈厚度、冻胀压力以及冻结前后衬砌结构内外测的应力。在此基础上,计算得到了衬砌结构的轴力、弯矩分布和变化规律,并与已有研究结果进行了比较分析。研究结果表明：寒区隧道洞口段冰碛地层作为高原常见季冻土受低温影响显著,低温持续22 h时冻融圈厚度达2 m左右;采用隧道冻胀力计算模型计算得到的冻胀压力在19.8～158.3 kPa之间,原位测试的冻胀压力在40～240 kPa之间,其中拱脚处最小,仰拱处最大;冰碛地层冻结前后的衬砌结构内侧、外侧应力各自具有复杂的变化和分布规律,冻结状态下衬砌结构轴力呈“扇”形分布,弯矩呈“蝶”形分布。与相关研究成果比较分析表明,现场采用的原位测试方法合理,结果更准确。     

思茅陆块东缘二叠世末期碎屑锆石U-Pb年代学及微量元素组成研究

本文对采自云南哀牢山构造带西侧、思茅陆块东缘二叠纪末的四个砂岩样品中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素测试,所有样品的年龄谱都显示出250～290 Ma的显著特征峰, XD37、XD40还得到900～1000 Ma的主特征峰和400～600 Ma的次特征峰;另外两个样品XD41和XD50也具有400～600 Ma和900～1000 Ma的特征峰,但是锆石数量较少。绝大部分的碎屑锆石微量元素都指示其源岩来自岩浆弧/造山带构造环境。结合前人研究成果,我们认为这些砂岩沉积于一个靠近思茅陆块边缘的弧后盆地,该弧后盆地可能是哀牢山洋二叠纪自东向西俯冲消减而产生。