俯冲带变质过程中的含碳流体

俯冲带含碳岩石通过俯冲过程的变质反应生成了含碳水流体、富硅酸盐的超临界流体和含碳熔体。不同类型流体的形成与岩石成分和岩石经历的温压条件相关。岩石中碳酸盐矿物脱碳反应的温压条件取决于岩石起初的流体成分:有水存在时,反应发生在低温条件下。在高压条件下,碳酸盐矿物在水或含盐水流体的溶解是生成含碳流体重要的机制,其导致的碳迁移作用可能超过脱碳变质反应的作用。高温条件下,含碳岩石的部分熔融可以生成含碳的熔体,这在热俯冲环境和俯冲带岩石底辟到上覆地幔的情况下是碳迁移重要载体。富硅酸盐的超临界流体可能是在第二临界端点上形成的超临界流体,目前在超高压岩石中观察到的非花岗质成分的多相固体包裹体被认为是这种流体结晶的产物,然而对其理解尚存在很多问题,需要进一步的实验研究。地表含碳岩石在俯冲带被带到深部,俯冲带地温特征的不同导致了不同类型含碳流体的形成,这些流体运移至上覆地幔引起岩石部分熔融产生含碳的岛弧岩浆,岩浆喷出到地表释放了其中的碳,这构成了俯冲带-岛弧系统的碳循环。     

华北克拉通孔兹岩带内孔兹岩系沉积过程对石墨矿床成矿的控制

石墨因其特殊的物理化学性质广泛应用于现代工业,市场对石墨特别是高品质的晶质石墨需求日趋增大。华北克拉通作为晶质石墨的主要产区,大部分矿床产于早前寒武纪孔兹岩系中。通过总结华北克拉通西部孔兹岩系中石墨的碳同位素特征,确定石墨中的碳主要来源于前期沉积物中的有机质,仅混合少量麻粒岩相去气过程中产生的无机碳,因此有机质的沉积量成为控制石墨矿储量的最主要因素。在此认识基础上,本文总结了华北克拉通西部孔兹岩系的地质特征、岩石组合、含矿性、构造变形及年代学特征,进而探讨华北克拉通西部孔兹岩系沉积过程对石墨矿床成矿的控制,认为孔兹岩系的沉积环境为活动陆缘的弧后盆地,沉积序列底部最有利于有机质的沉淀。结合该带内地质情况,确定华北克拉通西部具有寻找大型石墨矿的巨大空间。     

陕西石泉-汉阴北部下志留统黑色岩系中的金矿床

石泉-汉阴北部下志留统梅子垭组黑色岩系金矿带位于南秦岭造山带西部的牛山古陆北缘.该矿带东西长约100 km,南北宽10~20 km.初步查明下志留统梅子垭组为区内金矿含矿层位,并按其岩性组合特征划分为6个岩性段,4个子含矿层位.矿带内发现10余处金矿床（点）.金矿受地层、岩性、古地理和古构造条件控制,与黑色岩系具有同源性.金主要以颗粒金存在且分布极不均匀.硫同位素的变化范围说明硫来源于地层.氢氧同位素的特征说明成矿热液中的水介质是以变质热液和大气降水为主的混合水.稀土元素特征显示金矿物源与秦巴地区泥盆系沉积岩相似.韧性剪切带并不是金矿体出现的必须标志.研究认为梅子垭组中的金矿属沉积型矿床.     

内蒙古大青山地区孔兹岩系中钙硅酸盐岩的组成和地球化学特征

在内蒙古大青山地区的孔兹岩系中,透辉片麻岩岩组以钙硅酸盐岩为特征的岩石组合作为一个独立的岩石地层单元产于榴云片麻岩岩组之上、大理岩岩组之下。该岩组由透辉片麻岩（DG）和透辉长石变粒岩（DFG）、长石透辉变粒岩（FDG）、透辉石岩（DD）、透辉大理岩（DM）组成,普遍以富含透辉石、榍石、方柱石和磷灰石为特征。富Ca、Sr、Na,贫Cr、Ni、Co、Sc的特征显示该岩组中有化学沉积物的存在。并且,从DM—DD—FDG—DFG和DG表现的CaO与SiO₂负相关、Al₂O₃与SiO₂正相关反映了岩石中碎屑组分增加、化学沉积减少的趋势。常量元素、微量元素和稀土元素的分布特征说明是一套由富铁白云质泥岩-钙质泥岩、钙质杂砂岩夹泥质灰岩、泥灰岩-含钙质长石砂岩组成的沉积建造,形成于干旱气候、潮间带或泻湖、陆源碎屑供给不足的环境中。消除化学沉积的影响后,该岩组的地球化学特征尤其是稀土元素与区内的榴云片麻岩十分相似,反映它们有共同的源区。它与榴云片麻岩岩组、大理岩岩组一起构成碎屑沉积－碎屑沉积加化学沉积－化学沉积组成的沉积旋回,类似于华北克拉通内中元古代长城系的沉积特征,因而支持孔兹岩系形成于克拉通内沉积盆地的观点。     

辽宁青城子地区黑色岩系与矿床

黑色岩系的形成反映了环境的突变事件,构成了许多重要矿床的赋矿岩系.辽宁青城子地区许多岩组中均有石墨含量较高的岩层,可以认为这些石墨较高的岩石组合为黑色岩系.青城子地区含矿岩系中产有多处大中型金、银、铅、锌矿床,为一重要的金、银多金属矿化集中区.青城子地区的矿床形成与古元古代发生的多期火山喷发活动有关.与成矿关系密切的岩石为浊积岩成因.水下火山活动所释放的高含量的CO2有利于黑色岩系的形成,生物作用、变质作用对矿床的形成均起了重要的作用.在青城子地区还应当重视开展产在黑色岩系中其他矿种的找矿勘查工作.     

亚东地区高喜马拉雅结晶岩系部分熔融的时限:来自乃堆拉混合岩锆石U-Pb年代学的约束

高喜马拉雅结晶岩系由中-高级变质岩和淡色花岗岩组成,是研究喜马拉雅造山带形成与演化的天然实验室.高喜马拉雅结晶岩系混合岩和淡色花岗岩中锆石和独居石的定年结果往往是分散的,对这些定年结果的解释还存在争议,严重制约了对高喜马拉雅结晶岩系变质、部分熔融作用的起始时间和持续过程的理解.对造山带中段亚东地区高喜马拉雅结晶岩系上部构造层位的乃堆拉混合岩进行了锆石U-Pb年代学研究.研究结果显示,乃堆拉混合岩暗色体给出了29.1~24.7 Ma的进变质和部分熔融的时间,混合岩浅色体获得了25.0~13.7 Ma的退变质和熔体结晶的时间,表明亚东地区高喜马拉雅结晶岩系的部分熔融作用大约开始于30 Ma并持续到13 Ma,暗示它是一个长期、持续的过程.亚东地区高喜马拉雅结晶岩系发生部分熔融的时间明显早于藏南拆离系和主中央断裂开始活动的时间,部分熔融可能在高喜马拉雅结晶岩系俯冲过程中就已经发生了.相关成果为建立造山带构造演化模型提供了新信息.      

浙江雁荡山地区晚中生代火山—沉积岩系地层归属讨论

浙江雁荡山地区晚中生代火山－沉积岩系的地层归属，存在磨石山群和永康群两种截然不同的认识。本文在详细分析对比了该区与浙东南磨石山群和永康群的地层层序、岩相组合、接触关系，古生物组合，同位素地质年龄，Nd同位素体系特征以及火山构造类型等方面的资料，认为除原划为永康群盆地外，仅桥下地区有面积不大的永康群，其余均为早白垩世早期的磨石山群，而不是早白恶世晚期至晚白垩世早期的永康群。特别是在永嘉枫林村北，首次发现并证实了不整合覆于震旦系浅变质岩之上的大爽组地层，为浙东南沿海晚中生界火山－沉积岩系的划分对比提供了坚实的基础。     

西准噶尔白杨河铀矿床沥青铀矿矿物特征及形成环境

白杨河铀矿是我国新疆地区典型的铀-多金属矿床,为查明该矿原生铀矿物特征,进一步探究沥青铀矿的形成与保存环境,本文利用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等多种研究手段对该矿床中的沥青铀矿开展了矿物学研究工作,并利用激光拉曼和碳硫仪对与原生矿体空间关系极为密切的黑色断层泥开展了研究。结果表明,本矿床形成的原生沥青铀矿主要赋存在热液脉中,矿石组构包括:碎裂结构、花岗状压碎结构、斑状压碎结构、交代反应边结构;黑色断层泥含有一定量的有机碳(TOC为0.24%～1.07%),拉曼测试结果显示出较强烈的碳质峰。沥青铀矿不同程度地遭受流体改造作用,使得矿物化学成分极其复杂。随着流体改造程度的增加,UO_2、PbO呈现降低的趋势,Nb_2O_5及ZrO_2含量则表现出升高的趋势,显示在后期的流体改造作用过程中,铀被活化迁移的同时,流体还带来了丰富的Nb和Zr等元素。进一步分析认为富有机碳的断层泥在成矿过程中可能为U~(6+)的易溶络合物还原为沥青铀矿沉淀提供了有利条件,并且在沥青铀矿形成后起到了一定程度的保护作用。     

还原性含碳质围岩在斑岩铜矿成矿中的作用

斑岩铜矿是最重要的铜矿资源类型, 高氧逸度岩浆是公认的评价斑岩成矿的有效指标。硫在成矿岩浆中主要以硫酸盐形式存在, 在矿石中则以硫化物为主。什么触发了高氧化性成矿岩浆热液的还原与成矿？这是关系斑岩铜矿形成机制和高效评价的重大科学谜题。前人关注的焦点是成矿母岩浆的起源与演化, 还原性围岩在成矿中作用长期被忽视。还原性围岩主要有两种: 富碳质围岩和富亚铁围岩。本文在前人工作基础上, 以甲玛、德兴、普朗等大型-超大型斑岩铜矿为例, 研究了斑岩铜矿的空间分布与含碳质围岩之间的关系, 发现斑岩铜矿围岩中普遍发育黑色含碳质地层, 并在成矿过程中普遍发生褪色蚀变; 发现蚀变围岩和矿床中方解石和矿石矿物流体包裹体的δ13CV-PDB值普遍较低, 与沉积碳酸盐围岩的值显著不同。首次提出并论证了含碳质围岩中甲烷等还原性气体组分的加入可能是引发斑岩成矿系统氧化-还原转换和矿质沉淀的关键。CH4沿构造裂隙扩散进入斑岩成矿系统, 无需成矿斑岩与围岩直接接触即可将成矿溶液中SO2– 4还原, 解决了困扰矿床学家多年的一道难题。围岩中碳质含量高, 产生的甲烷数量大, 可将成矿热液中SO2– 4在斑岩体内全部还原, 形成金属硫化物沉淀, 则矿体主要产在斑岩体之内; 围岩中碳质含量低, 产生的甲烷数量不足, 则矿体主要赋存于斑岩体与围岩的内外接触带。含碳质围岩中还原组分即可在岩浆阶段加入, 也可在热液阶段加入。在岩浆阶段加入将造成岩浆还原, 形成“还原型斑岩”, 易导致成矿物质分散, 不利于形成大矿富矿; 在热液阶段加入, 对成矿更有利。“高氧化性斑岩+还原性富碳质地层/富铁火山岩”是高效评价斑岩成矿的新指标。