赣东北朱溪铜钨矿区花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及地质意义

赣东北朱溪超大型铜钨矿位于江南古岛弧带塔前—赋春成矿带中段,该矿床的发现可进一步验证"南钨北扩"观点并对"南钨北铜"格局提出挑战,但前人对与朱溪铜钨矿成矿作用有关的花岗岩缺少精确的年代学研究,导致对其地球动力学背景理解不够深入。本研究通过详细的野外调查、岩心编录和岩矿鉴定,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)锆石U-Pb法对朱溪铜钨矿区侵入元古代双桥山岩群中的铜矿化花岗闪长斑岩进行测年,获得了锆石206Pb/238U加权平均年龄为847.2±9.4 Ma(MSWD=0.111),代表了其侵位结晶的年龄,属新元古代。分析认为:朱溪铜钨矿区铜矿化花岗闪长斑岩是新元古代早期华南古洋壳俯冲消减及扬子陆块与华夏陆块发生碰撞作用下的岩浆产物,这次岩浆活动与区域上塔前—赋春成矿带成矿作用关系密切,并为钦—杭成矿带提供了成矿物质基础。本次对其成岩年龄的限定,为研究朱溪超大型铜钨矿矿床提供了新证据。     

富F熔体-溶液流体体系的地球化学性状及成矿效应研究进展

F既是重要的岩浆挥发分,又是重要的助熔剂和矿化剂,同时也是克拉克值较大的元素之一,并且在(铝)硅酸盐熔体中高度可溶。本文从F的常见工业矿物和主要赋存形式、分配行为的多样性、对其它元素分配行为的影响、矿化作用(即亲氟元素在热液体系中的氟化物络合形式、存在环境和沉淀机制等)、萤石和冰晶石的溶解及沉淀机制以及富F岩浆一热液体系的成矿专属性及特征6个方面探讨了F的地球化学成矿作用。结论认为:F必须有能力大量进入与花岗质或伟晶岩质熔体共存的含水流体相中才具有进一步的成矿学意义,云英岩化、钠长石化、含黄玉—萤石石英脉、具有较高F/CaO比值的残余熔体以及F在高度演化花岗质岩浆中的过饱和等因素均可能导致含矿富F热液的出溶;但总体上,富F岩浆—热液体系具有成矿专属性的原因之一仍在于:F首先通过对熔体物理化学性质的影响间接支配着高场强亲氟元素如W、Sn、Nb、Ta、REE、U等的热液成矿效应。     

温度、浓度对流体中氟钛络合物水解的影响:对深部地质过程中钛元素活动的制约

Ti是自然界中丰度最高的高场强元素(HFSE),其主要赋存矿物——金红石的溶解度决定了俯冲带HFSE的活动与循环。而富氟流体被认为是影响Ti等HFSE能否活化、迁移的重要因素。本文对不同浓度的氟钛络合物(K2Ti F6)在100MPa压力和200~500℃温度下的稳定性进行了研究,结果显示其在热液条件下发生显著水解,水解程度与温度和初始浓度密切相关,即温度越高、初始浓度越低,则水解程度越剧烈。对实验数据进行拟合,首次获得了K2Ti F6的表观水解常数与温度的关系式:-ln K=(8972±788)/T-(4.16428±1.40362),其中获得的热力学参数为:ΔrHΘ=74.59±6.55k J/mol,ΔrSΘ=34.62±11.67J/(mol·K)。同时,运用上述获得的关系式将温度推广到俯冲带条件,计算了金红石溶解度和流体中Ti的最大迁移量之间的关系。结果显示,当金红石的溶解度大于1000μg/m L时,富F流体能有效迁移的Ti大于1μg/m L;随着金红石溶解度的增加,Ti的有效迁移百分比也逐渐增大,但俯冲流体中Ti的最大迁移量可能不超过6700μg/m L,比之前的预计要低得多。本文的研究证实了富F流体能最大程度活化并迁移Ti等HFSE。其中,对于岩浆-热液体系而言,F主要通过在岩浆中预富集,然后再大量分配进入晚期流体中而形成富F流体;对于俯冲带而言,多硅白云母的脱水或热解是形成富F流体/超临界流体的有效途径。     

额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代

阿尔泰地体与萨吾尔岛弧之间的额尔齐斯碰撞带其结构与形成时代是中亚造山带构造演化研究的热点问题之一。本文报道了额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代的研究结果。新的结果显示:额尔齐斯碰撞带东段由4个走向NWNNW陡立的韧性变形带组成,剖面上呈扇状挤压变形的结构;这4个韧性变形带的应变类型为收缩应变与平面应变;片理带的变形从宏观到微观都表现出对称的结构,不同变形带不同地段可具变化的流动方向而表现出"奶油饼结构",其可能整体形成于共轴挤压机制;玉勒肯与老山口韧性变形带花岗闪长质糜棱岩、花岗闪长质超糜棱岩中变质重结晶锆石U-Pb定年结果显示韧性变形时间约为360Ma。这可能意味着早石炭世时卡拉先格尔地区已进入碰撞阶段,即萨吾尔岛弧与阿尔泰地体间在360Ma时已发生碰撞。     

沉淀-陈化-返溶作用和压力对热液中氟钛络合物高温水解的影响及地质意义

钛是自然界中最不活泼的金属元素之一,然而越来越多的证据显示钛可以在特定条件下能进入热液流体中发生迁移,其中氟可能在其中扮演着重要的角色。本文研究了300℃和50~400MPa压力条件下氟钛络合物(K2Ti F6)的稳定性以及沉淀-陈化-返溶作用和压力对氟钛络合物水解行为的影响。研究结果显示,氟钛络合物水解的过程中,由于Ti O2沉淀物的陈化作用,在稳定的温度和压力条件下,沉淀物的返溶很难发生;但在缓慢降温和机械性振荡过程中,沉淀物的返溶会明显发生。而且,在温度不变的情况下,压力的改变对K2Ti F6水解并没有显著的影响,显示氟钛络合物不管在高压还是低压环境下均遵循近似的水解规律。本文认为主要的原因在于压力的增高会促进水解反应沉淀物的陈化,进而抑制沉淀物的返溶,但并不破坏水解反应的平衡。最后,本文提出金属络合物的形成-水解-沉淀/返溶-陈化过程是水-岩作用或热液成矿过程中高场强元素活化、迁移和成矿的主要机制。     

内蒙古河套平原浅层高铁高氟地下水分布与成因

为了查明内蒙古河套平原高铁高氟地下水的分布与形成原因,通过实地调查、监测、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了地下水中铁、氟的分布、地球化学特征及其来源。结果表明:高铁水主要分布在平原中部的冲湖积平原,地势低洼和地下水的排泄地带含量最高;高氟水主要以条带状分布在山前的冲洪积扇地带;在调查研究区12510.83 km2的范围内,深度在10~40 m的浅层地下水中,分布有高铁水9310.66 km2,高氟水2308.35 km2,分别占调查研究区总面积的74.40%和18.45%;研究认为,河套平原高铁高氟地下水的形成主要是由自然地质环境所致,是不同地质环境条件下环境水文地球化学作用的结果;地下水中的铁主要来源于由黄河携带来的大量的第四系沉积物,而溶出的主要原因是地下氧化还原条件的变化;地下水中的氟主要来源于平原周边的山区,气候、地质构造、水文地质和水化学条件是氟富集的主要因素;研究表明河套平原高铁水与高氟水不存在正相关关系。     

北美地区一次冬季中尺度对流系统上空红色精灵现象的空间观测及其母体雷暴分析

红色精灵是发生在雷暴云上空的一种大尺度瞬态放电发光现象,它们通常出现在地面上空40～90 km之间,是由地闪回击和随后可能存在的连续电流产生的。目前,由于综合同步观测资料较少,与夏季红色精灵相比,全世界对冬季红色精灵的研究屈指可数。2008年12月27～28日,受高空槽及低层暖湿气流的影响,北美阿肯色州地区爆发了一次冬季雷暴天气过程,搭载于FORMOSAT-2卫星上的ISUAL（Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning）探测器有幸在这次雷暴上空记录到了两例红色精灵事件。本文利用ISUAL获取的红色精灵观测资料、多普勒天气雷达资料、美国国家闪电定位资料、超低频磁场数据、美国国家环境中心/气候预测中心提供的云顶亮温和探空数据等综合观测数据,对产生红色精灵的这次冬季雷暴特征和相关闪电活动规律进行了详细研究。结果表明,在两例红色精灵中,ISUAL均未观测到伴随的“光晕（halo）”现象,第一例为“圆柱状”红色精灵,第二例红色精灵由于发光较暗,无法判断其具体形态。产生红色精灵的母体雷暴是一次中尺度对流系统,该系统于27日15:00（协调世界时,下同）左右出现在阿肯色州北部附近,并自西向东移动。23:59系统发展到最强,最大雷达反射率因子（55～60 dBZ）的面积达到339 km2,之后开始减弱。03:03雷暴强度有所增加,随后云体便逐渐扩散,雷暴开始减弱,并在11:00完全消散。两例红色精灵发生分别在04:46:05和04:47:14,此时雷暴处于消散阶段,正负地闪频数均处于一个较低水平且正地闪比例显著增加,并且多位于云顶亮温?40°C～?50°C的层状云区上空。红色精灵的出现伴随着30～35 dBZ回波面积的增加。在红色精灵发生期间,雷达反射率大于40 dBZ的面积减少,10～40 dBZ的面积增加,表明红色精灵的产生与雷暴对流的减弱和层状云区的发展有关,这与已有的夏季红色精灵的研究结果类似。红色精灵的母体闪电为正地闪单回击,位于中尺度对流系统雷达反射率为25～35 dBZ的层状云降水区,对应的雷达回波顶高分别为2.5 km和5 km,峰值电流分别为+183 kA和+45 kA。根据超低频磁场数据估算两个母体闪电的脉冲电荷矩变化（iCMC）分别为+394 C km和+117 C km。超低频磁天线记录到了第一例红色精灵内部的电流信号,表明这例红色精灵放电很强。     

多回击负地闪先导通道的辐射和光学特征

利用闪电VHF窄带干涉仪辐射源定位系统和高速摄像系统,对青海大通地区一次有5次回击的负地闪放电过程进行了同步观测,对比分析了通道传输过程的辐射和光学特征.结果表明,光学通道亮度能补充VHF干涉仪定位先导通道的电流特征,VHF干涉仪定位弥补了光学设备拍摄弱放电和云内流光通道的不足;在通道分枝结构上,干涉仪定位的通道和光学通道呈现出很好对应.干涉仪定位分枝通道的辐射源点较明显,但分枝光学通道的出现明显落后于干涉仪定位辐射源通道.对用两种不同观测手段探测的先导通道进行速度计算,发现两者计算的直窜先导和直窜梯级先导速度量级一致,均为106m·s-1,但干涉仪在时间的获取及精确量化上有优势,干涉仪定位计算先导速度的精确度高于光学通道定位.     

闪电监测资料分析及雷灾分布特征研究

利用2007-2011年浙江省闪电监测数据、1996-2011年温州市雷灾统计资料,以浙江省苍南县为研究对象,分析地闪时空分布、地闪强度以及雷灾分布特征.结果表明,苍南县闪电时间分布上每年闪电主要集中在5-9月份,其中以7,8月地闪次数最多,时段上主要集中在13-17时呈单峰型分布,峰值时段为14-15时,2010年以后在13-17时和17-21时两个时段呈双峰型分布,空间上表现为山区闪电密度较高,平原沿海地区闪电密度分布较低,主要集中在西北地区,整体呈现“北多南少,西密东疏”的空间分布特征.闪电密度高值区为灵溪镇、桥墩镇、藻溪镇,最大值为三镇交界红色区域.闪电强度总体上在5 ～15 kA和15～45 kA之间呈正态分布,灾害类型主要包括电力线路故障、电力电子设备、通信设备损坏和人身伤亡事故.     

大兴安岭林区负地闪电荷源的反演

在中国东北大兴安岭林区进行了基于全球定位系统(GPS)时间同步的闪电地面电场变化多站观测.利用2010年7月14日一次过境雷暴多站同步的闪电电场变化资料,采用非线性最小二乘拟合法对雷暴成熟阶段的15次负地闪(包含57次回击和8次连续电流过程)中和的电荷源进行了拟合.大兴安岭林区负地闪单次回击中和的电荷量平均为1.0C(范围为0.1-5.0C),20%的继后回击中和电荷量大于首次回击,继后回击与首次回击中和电荷量的比为0.1-6.1,平均为0.8±1.0.单次连续电流中和的电荷量平均为3.8C(范围为0.4-7.3C),连续电流期间通道中的平均电流估计为25.3A(范围4.9-50.8A),一次负地闪中和的总电荷量平均为6.4C(范围为1.4-12.4C).负地闪回击和连续电流中和电荷源的高度分布与雷暴云的发展有关,对应的环境温度为-10--25℃.在雷暴成熟阶段前期,负地闪回击和连续电流中和电荷源距地面的高度从5.0km缓慢上升至10.5km;在雷暴成熟阶段后期,负地闪回击和连续电流中和电荷源距地面的平均高度从9.0km下降到6.0km,单次回击中和的电荷量也较前期减小约一个量级.与雷达回波的叠加显示,负地闪回击和连续电流中和的电荷源主要位于大于40dBz的强对流中心区,部分位于30-40dBz的强回波区边缘或较弱的回波区.