东南沿海典型浅覆盖区高密度电阻率法残坡积层测深研究

确定残坡积层厚度对于山区地质灾害防治具有重要意义。因底界埋深、岩性和含水率等因素变化大以及探测目标较浅、分辨力要求高等原因,浅覆盖区残坡积层厚度探测的难度较大。为精准探测残坡积层覆盖厚度,并给类似地区开展相关探测工作提供技术参考,同时为区域内高精度地质灾害调查评价结果准确提供有力保障,本文选择杭州典型斜坡为对象开展高密度电阻率法残坡积层覆盖厚度测深试验研究,结果表明,采用温纳α装置、极距0.5～2 m,能够很好地划分出残坡积层、全风化层、强风化层及完整基岩之间的界面,定量分辨0.5 m及以上残坡积层厚度,探测结果得到了钻孔验证。实测中应根据具体地质条件选择不同的装置型式、极距等参数。本研究成果为探索构建第四系浅覆盖区地质灾害调查技术方法体系提供了支持。     

新疆北部弧-盆转化体系下铁氧化物-铜-金矿床的流体演化特征:来自卤族元素和稀有气体同位素的证据

东准噶尔北缘和东天山雅满苏带是中国新疆北部地区两个重要的晚古生代铁氧化物-铜-金矿化潜力区,以老山口、乔夏哈拉和黑尖山矿床作为典型矿床代表。研究表明两区域的铁氧化物-铜-金矿床均产出于盆地闭合的弧盆转化体系下,且具有明显的铁、铜-金两阶段矿化。卤族元素和稀有气体同位素作为可靠的流体示踪剂,被应用于探究这一特定构造环境下的铁氧化物-铜-金矿床的流体演化和矿床成因。结果显示老山口、乔夏哈拉和黑尖山矿床的成矿流体具有明显的混合流体端员特征:(1)岩浆流体端员,主要参与黑尖山矿床磁铁矿阶段,I/Cl、Br/Cl和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为(16.3~18.0)×10^-6、(1.03~1.06)×10^-3和352~437;(2)海水表源蒸发成因盐卤水端员,主要参与老山口矿床铜-金矿化阶段,I/Cl、Br/Cl和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为(77.1~87.7)×10^-6、(1.53~1.80)×10^-3和672~883;(3)蒸发岩溶解或者深度水-岩反应成因的盐卤水/沉积岩地层水端员,主要参与到老山口、乔夏哈拉矿床的磁铁矿阶段以及黑尖山、乔夏哈拉矿床的铜-金矿化阶段,综合I/Cl、Br/Cl和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为(477~26 301)×10^-6、(0.39~1.28)×10^-3和288~510。明显的多阶段矿化和铜-金矿化阶段以非岩浆富Ca高盐度卤水为主的特征与世界范围内的IOCG型矿床极为相似,表明新疆北部的铁氧化物-铜-金矿床应为IOCG型矿床。     

浅议沉积学中的流体问题

笔者从流体的角度,对近年来有关流体沉积问题的研究成果进行整理、总结、归纳和诠释。从沉积学的角度总体上可将流体分为牵引流、过渡流和重力流3大类:其中牵引流是研究的基础,可进一步分为单向流、双向流和振荡流3种基本类型以及叠置流、复合流和叠加流3种复合类型,可按照流体力学的相关方法展开研究;过渡流和重力流沉积研究的关键在于各种重力流类型之间(浊流、液化沉积物流、颗粒流和碎屑流)及其和牵引流之间的相互转化。流体的沉积机制可分为垂直降落沉积(静水)、底床阻碍沉积(牵引流)和能量减弱沉积(重力流)3大类,各种流体的交互作用最终可形成丘状(洼状)交错层理的水动力条件。通过综述可以发现,从流体角度进行沉积学研究尽管困难,但仍然可行,特别是对于复杂水动力条件下的沉积学研究具有一定的意义。     

斑岩型和浅成低温热液型矿床成矿流体与找矿预测研究:以华南若干典型矿床为例

斑岩型和浅成低温热液型矿床是全球铜、钼、金、银的主要来源之一,具有重要经济价值。这两类矿床之间通常存在紧密的时空关系,对其成矿流体性质和演化的解剖不仅有利于探究金属沉淀机制,也有助于揭示两者之间的内在成因联系。本文在综述国内外重要研究前沿基础上,以中国华南富家坞斑岩型铜钼(金)矿、桐村斑岩钼矿,以及邱村和安村浅成低温热液金矿为例,系统总结了斑岩型和浅成低温热液型矿床流体特征、演化规律和金属沉淀机制、探讨了从斑岩型到浅成低温热液型流体演化的“气相迁移”模型,并以福建紫金山铜金矿床为例,介绍了应用流体填图进行找矿预测的实例。     

超临界地质流体的形成条件

在地球深部的富水环境下(如俯冲带和岩浆热液体系)可以形成超临界地质流体。本文在阐明矿物-H_2O体系(近似二元系)和多组分岩石-H_2O体系的相图和物相关系的基础上,探讨了超临界流体的形成条件。对于以固相为主的变质岩体系,超临界流体的形成条件主要取决于湿固相线终点(第二临界端点)的位置。现有的高温高压实验结果表明,常见岩石-H_2O体系的第二临界端点压力至少为4 GPa。对于岩浆热液体系,临界曲线是判断超临界流体(或称浆液过渡态流体)是否能够形成的重要标准,F和B等元素的存在可导致超临界流体的形成压力降至1 GPa以下。对天然岩石和矿床样品的研究也可以为超临界流体的形成条件提供重要制约。总的来说,从长英质岩石体系到镁铁质体系,形成超临界流体的温度和压力升高。关于超临界流体的形成条件目前仍存在很多争议,需要通过开发新的实验技术予以解决。     

超临界地质流体的物性

超临界态流体具有接近液体的密度、高于液体的扩散系数和低于液体的粘度等不寻常特性。在地球内部,伴随板块俯冲带入的水等流体进入超临界态,并与壳幔物质混合及相互作用会形成对地球内部结构演化、元素和能量运移有重要影响的流体,即超临界地质流体。然而,目前对于超临界地质流体的性质、作用的认识还极其有限,准确测定超临界流体的物理性质更是严峻挑战。金刚石对顶砧装置(DAC)的优势就是适合极端条件下原位物性探测,这对于超临界地质流体研究是不可或缺的。本文基于金刚石对顶砧装置原位加温的技术特点,对超临界地质流体物性测量的有关问题进行了讨论,并扼要回顾了超临界流体物性研究的进展。     

地球内部熔/流体的分子模拟:进展与展望

目前对超临界地质流体的形成条件、成分、结构和物理化学性质的认识还不是特别清晰,分子模拟作为一种方兴未艾的理论研究手段,正在被广泛应用于地球科学领域。本文简述了目前采用分子模拟研究硅酸盐熔体、含水硅酸盐熔体、富水流体以及超临界地质流体所取得的主要成果,侧重讨论分子模拟方法在其中的应用,为超临界地质流体的计算模拟研究提供帮助,并展望了超临界地质流体分子模拟可能遇到的挑战和发展趋势。已有研究结果表明,不同分子模拟方法各有优缺点,相对于精度较低的经典分子动力学方法而言,采用一般泛函的第一性原理方法加上色散校正之后,可以满足目前对超临界地质流体研究的精度需要。另外,机器学习和第一性原理方法结合,以及建立相关热力学模型将是推进与超临界地质流体相关研究的有效途径。     

大兴安岭西坡比利亚谷银铅锌多金属矿床成因

比利亚谷银铅锌多金属矿床位于大兴安岭西坡的得尔布干成矿带,它是近些年来在该区新发现的一座大型银铅锌多金属矿床。该矿床矿体主要呈脉状、细脉浸染状、角砾状赋存于塔木兰沟组中—基性火山岩和满克头鄂博组酸性火山岩中的NW向断裂体系内。根据矿石的结构、构造以及矿物之间的共生组合、穿切关系,将成矿过程从早到晚划分为硅化石英+黄铁矿阶段（Ⅰ）、石英+黄铁矿+闪锌矿阶段（Ⅱ）、石英+黄铁矿+闪锌矿+方铅矿+辉银矿+黄铜矿±黝铜矿阶段（Ⅲ）、石英+黄铁矿+方解石+萤石±蛋白石阶段（Ⅳ）;详细的石英、闪锌矿流体包裹体研究揭示：成矿早阶段（Ⅰ、Ⅱ）石英中发育WL型、C型包裹体,包裹体完全均一温度为188~254℃,盐度（w（NaCl））为1.83%~4.79%,密度为0.81~0.94 g/cm³,属于中低温、低盐度的H₂O-NaCl-CO₂体系;成矿主阶段（Ⅲ）石英、闪锌矿中发育WL型包裹体,包裹体完全均一温度为160~188℃,盐度为3.69%~7.15%,密度为0.92~0.96 g/cm³,属于低温、中低盐度的H₂O-NaCl-CH₄体系;成矿晚阶段（Ⅳ）石英中发育WL型、L型包裹体,WL型包裹体完全均一温度为130~165℃,盐度为1.22%~3.53%,密度为0.93~0.95 g/cm³,属于低温、低盐度的H₂O-NaCl体系。流体包裹体H-O同位素地球化学特征揭示：早阶段流体的δ¹⁸O_H2O-SMOW值为-6.3‰~-5.9‰,δD_H2O-SMOW值为-163.4‰~-162.7‰;成矿主阶段流体的δ¹⁸O_H2O-SMOW值为-14.4‰,δD_H2O-SMOW值为-165.4‰~-162.0‰;成矿晚阶段流体的δ¹⁸O_H2O-SMOW值为-19.1‰,δD_H2O-SMOW值为-150.7‰;硫化物Pb同位素比值分别为²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.435~18.513、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.579~15.675、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.283~38.603。这种特征揭示,该矿床成矿流体为低温、低盐度的H₂O-NaCl-CH₄体系,早期为残余岩浆水和大气降水混合、中—晚期大气降水逐渐增加;成矿物质源于壳幔混合源区;成矿过程以流体混合方式导致成矿元素聚集和沉淀,矿床成因类型为与陆相火山-次火山作用有关的低硫化型浅成热液铜（银）铅锌多金属矿床;其整体与大兴安岭西坡同类型矿床相似,成矿作用发生在早白垩世（131.3 Ma）,与古太平洋板块俯冲产生的弧后伸展环境相关。     

张宣地区大白阳金矿床包裹体特征及矿床剥蚀保存

华北克拉通破坏及其成矿事件已引起地学界的广泛关注,其中张宣地区是华北克拉通的重要金矿集中区之一,通过对张宣地区大白阳金矿成矿类型、成矿深度及剥蚀保存的探讨,为区内深部找矿提供了重要的参考依据。文章通过流体包裹体研究对大白阳金矿成矿温度及成矿深度进行计算,利用矿物压力计对矿区周边岩体侵位深度进行估算。流体包裹体研究结果显示大白阳金矿成矿温度160~220℃、盐度w（NaCl_eq）=9%~15%,密度0.78~0.97 g/cm³、压力46.3~104.6 MPa,成矿流体主要属于NaCl-H₂O体系,成矿过程中流体温度和盐度都呈现明显的降低趋势。采用黑云母压力计,针对大白阳金矿周边谷嘴子、杨家营以及前坝口花岗质岩体的侵位深度进行估算,并对大白阳金矿自形成以来的剥蚀保存情况进行了探讨,估算结果显示,谷嘴子岩体（236.0 Ma）成岩深度7.02 km、杨家营岩体（138.6 Ma）成岩深度2.66 km、前坝口岩体（140.2 Ma）成岩深度3.13 km。结合前人的裂变径迹结果,认为张宣地区自中生代以来剥蚀速率为0.022~0.029 km/Ma,剥蚀量为3 km。按照前述成矿压力46.3~104.6 MPa换算,大白阳金矿成矿深度6.93 km,剥蚀量小于矿床成矿深度,说明该矿深部仍具有良好的找矿前景。     

中国还原性斑岩矿床研究进展及判别标志

世界上大多数斑岩矿床的成矿流体为氧化流体(CO_2 CH_4)。然而,Rowins(2000)提出一些斑岩Cu-Au矿床的成矿流体为富含CH_4的还原流体,矿床缺乏磁铁矿、赤铁矿和硬石膏等表征高氧逸度的矿物,而发育大量的磁黄铁矿,矿床规模小,矿床形成与含钛铁矿的还原性的Ⅰ型花岗岩类有关,并将其称之为还原性斑岩Cu-Au矿床。我国学者研究发现,中国不但发育还原性斑岩铜矿床,还发育还原性斑岩-矽卡岩铜矿床和还原性斑岩钼矿床,我们建议将这三种矿床统称为还原性斑岩矿床。本文基于课题组近十年来的研究工作,并结合前人的研究成果,综合分析了中国发育的大中型还原性斑岩矿床的典型实例,在此基础上,重点阐明中国大型还原性斑岩矿床的特点、流体中CH_4来源及其有关的成矿作用、容矿围岩特点、成矿岩浆氧化还原状态及其成因、矿床形成的构造背景等。与Rowins(2000)提出的还原性斑岩铜矿床规模小的特点不同,中国发育的一些还原性斑岩矿床规模大;我们研究还识别出该类矿床发育独特的热液矿物和矿石矿物,比如,还原性斑岩铜矿发育热液钛铁矿,矿石矿物以黄铜矿为主,罕见斑铜矿、辉铜矿等矿物;还原性斑岩钼矿床出现热液钛铁矿,矿石矿物以辉钼矿为主,罕见黑钨矿和锡石等矿物;还原性斑岩-矽卡岩铜矿床的矽卡岩期发育钙铝榴石、钙铁辉石等还原性矽卡岩矿物和大量的磁黄铁矿,热液期以发育黄铜矿而非斑铜矿和辉铜矿等矿石矿物为特征。因此,还原性斑岩矿床除了Rowins(2000)提出的发育富CH_4还原流体和磁黄铁矿等识别标志之外,还可辅以独特的脉石矿物(如钛铁矿、钙铝榴石、钙铁辉石等)和简单的矿石矿物(如黄铜矿、辉钼矿等)这两个标志进行识别。中国还原性斑岩矿床含矿岩体的围岩中普遍发育还原性岩石(如含碳质沉积岩或火山沉积岩、含亚铁的火山岩或火山沉积岩等);对于成矿流体中CH_4、C_2H_6等还原性气体的来源,多数学者认为CH_4、C_2H_6等还原性气体主要源于还原性围岩,部分源于岩浆。关于还原性斑岩矿床的成矿岩体是否为含钛铁矿的、还原性的花岗岩类,目前研究较少且存在争议,多数学者认为成矿原始岩浆为氧化性岩浆,但其氧逸度偏低,少数学者认为成矿岩浆始终为还原岩浆。还原性斑岩矿床与经典的斑岩矿床的成矿构造背景类似,二者没有明显区别。还原性斑岩矿床显示的还原性热液蚀变和成矿特点均与成矿流体富含CH_4还原气体密切相关,因此,富含CH_4还原流体是还原性斑岩矿床形成的关键。