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。     

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe~(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。     

准格尔煤田黑岱沟露天矿煤中稀土及微量元素的分配规律

对准格尔煤田黑岱沟露天矿煤的主量元素、稀土元素和微量元素含量和矿物组成进行了研究。结果表明,黑岱沟露天矿煤中稀土元素平均含量为248.12×10-6,约为中国煤平均值的2.83倍。LREE平均含量为236.66×10-6,HREE平均含量为11.46×10-6,LREE/HREE平均值为20.81,(La/Yb)N平均值为1.59,表明煤中LREE相对HREE富集。煤中部分稀土元素可能富集在勃姆石和黏土矿物中。稀土元素分配曲线δCeS变化区间(0.89～2.21)和δEuS中度亏损(0.46～0.86),验证了沉积环境在煤层形成演化过程中对煤中稀土元素输入的稳定性。黑岱沟煤层中微量元素明显偏高的有Ga、Pb、Se、Sr、Th 和Zr,这些元素的含量高于中国、中国华北晚古生代和美国煤的算术均值,也高于地壳克拉克值。     

安徽省东源斑岩型钨矿床白钨矿原位微量元素特征及其指示意义

新兴的白钨矿面扫描技术对于解释矿物微量元素特征具有重要的指示意义。文章选择皖南地区东源斑岩型钨矿床中白钨矿为研究对象,利用面扫描和阴极发光图像技术对矿物微区结构和原位微量元素特征进行系统研究。分析结果显示,白钨矿具有核边结构且微量元素特征具有明显的分带性,同一白钨矿颗粒核部亏损Mo、Nb、Ta元素,富集REEs,而边部相反。在此基础上,文章通过系统的白钨矿单点微量元素分析,反演了成矿流体性质和演化过程,提出东源钨矿床成矿流体氧逸度逐渐增高,成矿流体富集F挥发分且F含量逐渐增加,成矿物质很可能有幔源组分加入。通过白钨矿面扫描和阴极发光图像查明矿物微区结构,进而开展了白钨矿微区微量元素单点分析,有可能对成矿流体和矿质来源作出合理的解释。     

微波等离子体原子发射光谱法测定偏远矿区海泡石中的主微量元素

海泡石是具有层状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物,其中无机元素含量是揭示其成矿物质来源、成矿流体性质和矿床成因的重要依据,通常采用电感耦合等离子体发射光谱/质谱法(ICP-OES/MS)进行测定,等离子体(ICP)的高温激发会产生成大量谱线干扰,维持ICP稳定工作需使用高纯氩气,持续供气对于偏远矿区海泡石的检测还将面对气体采购和运输不便的问题。本文基于微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)的低温激发技术减少光谱干扰,建立了准确测定偏远矿区海泡石中主量元素Mg、Al、Ca、Fe、K、Na和微量元素Cu、Zn、Mn、Pb含量的分析方法。利用硝酸-盐酸-氢氟酸混合酸对海泡石进行微波消解,避免了样品处理过程中分析元素的损失,加快了样品处理速度,同时提高了样品溶液的稳定性。通过选择各元素光谱线的分析波长,并利用快速线性干扰校正(FLIC)技术校正光谱干扰,以Lu为内标元素校正基体效应,提高了灵敏度和准确度。各元素的检出限为0.19～14.6μg/L。海泡石国家标准物质(GBW07138)各元素测定值与认定值的相对误差在-5.0%～6.7%之间。本方法具有检出限低、线性范围宽、结果准确等优点;MP-AES采用自带的氮气发生器为等离子体提供氮气作为工作气,无需引入复杂气体,提高了分析效率,尤其适用于气体采购和运输不便的偏远矿区。     

粤东北桃源铀矿床黄铁矿地球化学特征及其地质意义

粤东北桃源铀矿床位于华南铀成矿省武夷山铀成矿带,其矿床成因、成矿物理化学环境特征等还未开展深入研究。黄铁矿的地球化学特征往往能够有效地反映其形成时的地球化学环境。桃源铀矿床中黄铁矿与沥青铀矿成因关系密切。因此笔者在野外地质调查和岩相学基础上,利用LA- ICP- MS原位分析技术,对桃源矿床黄铁矿主、微量元素开展研究。结果表明：①黄铁矿主量元素w（Fe）=41.64% ~ 49.39%,平均值为45.83%;w（S）=50.56% ~ 57.62%,平均值为53.73%,w（Fe）/w（S）=0.73 ~ 0.98,平均值为0.85,表明其形成环境是一个微弱缺铁,相对富硫的相对封闭的地球化学环境;②黄铁矿中相对富集Si、Na、Al、K、Ca、Cr、Co、Ni、Ti、Cu、Ge、As、Se、Bi、Pb等微量元素;③绝大多数微量元素与主量元素Fe、S无明显线性关系,表明在黄铁矿形成过程中,这些微量元素的地球化学行为除受到类质同象因素的影响外,还受其他因素影响;④成矿元素U与部分微量元素显示出较好的正相关关系,其中Na、Ti等元素含量高表明与铀矿物在空间上紧密相关的黄铁矿形成于成矿早期的碱性热液蚀变阶段,而非成矿期,要早于铀成矿时间,并为铀成矿提供还原剂;⑤黄铁矿内部微裂隙发育,成矿期铀矿物容易进入其中,从而引起裂隙附近铀矿含量升高。伴随的高含量As表明其形成于中低温热液环境。     

滇东南都龙超大型锡锌多金属矿床黄铁矿LA-ICPMS微量元素组成研究

滇东南马关都龙是一个以锡锌为主,共-伴生铟、铜、铅、钨、铁、银等多种元素的锡锌多金属超大型矿床。虽然前人从矿物学、矿床地球化学、年代学等不同角度开展了较多的研究,该矿床锡锌多金属矿化为燕山晚期岩浆热液活动的产物已是不争的事实,但关于该矿床是否存在热水沉积作用及其与锡锌多金属成矿作用的关系依然存在较大争议。本文选取都龙矿区广泛存在的黄铁矿作为主要研究对象,在矿相学基础上利用LA-ICPMS对不同阶段黄铁矿的微量元素组成开展了系统的研究。野外及显微鉴定结果表明,矿区存在四种类型(期次)的黄铁矿,即:鲕状黄铁矿Py1;穿切或交代Py1的细脉状黄铁矿Py2;与闪锌矿等硫化物共生的自形黄铁矿Py3;包裹早期黄铁矿或闪锌矿等硫化物的他形黄铁矿Py4。LA-ICPMS分析结果表明,该矿床黄铁矿中富集多种微量元素,其中Co、Ni、As、Ge等元素以类质同象的形式存在黄铁矿晶格中,而其余元素多以显微矿物包体形式赋存于黄铁矿中。上述四期黄铁矿微量元素组成存在较大差别,Py1相对富集Zn和As,而其余微量元素含量较低,Co与Ni含量较低,Co/Ni比值远低于1.00,其微量元素组成与典型沉积作用形成黄铁矿基本一致; Py2与Py1具有相似的微量元素组成特征,其Co/Ni比值接近Py1变化范围; Py3和Py4除富集Zn、As外,Mn、Co、Ni、Cu、Sb、Pb、Bi元素含量也相对较高,其Co/Ni比值相对较高,多大于1,与典型岩浆热液型黄铁矿微量元素组成相似,而与沉积型黄铁矿差异明显。结合各阶段黄铁矿产出地质特征,对比不同类型黄铁矿微量元素组成,本研究认为:Py1鲕状黄铁矿为热水沉积作用形成; Py2为Py1变质改造形成的细脉状黄铁矿,其微量元素继承了Py1; Py3为岩浆热液活动形成的自形黄铁矿; Py4为岩浆热液活动晚期形成的他形黄铁矿,Ag和Bi组成作为区分不同成因类型黄铁矿的化学指标的潜力。矿区早期沉积作用形成鲕状黄铁矿过程可能为后期成矿作用提供了部分硫源及少量Zn等成矿物质,海西-印支期区域变质改造作用对矿区成矿作用影响不大,而燕山晚期岩浆热液活动才是矿区锡多金属大规模成矿作用的主导因素。     

新疆阿尔泰可可托海伟晶岩型稀有金属矿床中磷灰石地球化学特征及意义

磷灰石可以记录和保存岩浆和热液活动的信息。可可托海伟晶岩型稀有金属矿床磷灰石发育,为研究该矿床伟晶岩成岩成矿过程提供了优良的条件。已有对可可托海伟晶岩型稀有金属矿床磷灰石的研究集中在其稀土元素特征,较少讨论其对伟晶岩成岩成矿过程的制约。本文选取可可托海伟晶岩型稀有金属矿床富矿伟晶岩脉(3号脉)和相对贫矿伟晶岩脉(1号、2b号和3a号脉)中的磷灰石作为研究对象,进行磷灰石岩相学和地球化学研究。岩相学分析表明,磷灰石主要与钠长石、石英、白云母、锰铝榴石等伴生。EPMA分析显示,磷灰石F含量为3.67%～4.41%,Cl含量小于0.67%,较低的Cl含量表明伟晶岩熔体出溶的流体Cl含量较低;大部分磷灰石MnO含量为4.67%～8.71%,但2b号脉磷灰石MnO含量变化较大(1.23%～14.28%),这是由于2b号脉磷灰石具有分带结构,暗示其遭受后期热液作用,促使磷灰石溶解-再沉淀,导致MnO含量发生较大变化。LA-ICP-MS分析显示,贫矿伟晶岩脉磷灰石的稀土元素含量较低(180×10~(-6));相反,富矿伟晶岩脉磷灰石的稀土元素含量较高( 700×10~(-6)),并具有明显的四分组效应(TE_(1-3)平均值为1.7)。1号脉和3a号脉磷灰石均显示轻稀土元素富集,反映其形成过程中有含Cl热液的参与。3号脉磷灰石显示强烈Eu负异常和Ce正异常,而2b号脉磷灰石显示强烈Ce负异常和中等Eu负异常,这种Eu、Ce异常的差异可能与岩浆-热液阶段大量流体出溶密切相关。磷灰石的沉淀将导致热液中HF含量的降低,促使磷灰石周围铌钽矿结晶和Nb、Ta进入磷灰石中。可见,在伟晶岩形成过程中,磷灰石并非保持稳定,其分带结构和主微量成分变化记录了后期热液活动,暗示后期热液活动对伟晶岩的成矿具有重要作用。     

下庄竹山下铀矿床黄铁矿元素地球化学特征及其表征意义

竹山下铀矿床是粤北下庄铀矿田内大型铀矿床之一,铀矿化类型为"交点"型和硅化带型。在详细的野外地质调查基础上,对竹山下铀矿床4种不同类型黄铁矿进行元素含量分析及硫同位素测试,结果表明:"交点"型矿石中黄铁矿相对富集Pb、 Cu、 Co、 As、 Ni、 Se、 Bi、 U、 Sb、 Zn等微量元素;"交点"型铀矿化形成于中深部高温环境,成矿热液具有地幔流体特征,成矿过程硫来源与该区花岗岩中黄铁矿的硫来源一致或者相似,花岗岩中的黄铁矿可能为该期成矿事件的产物;竹山下矿床在垂向上表现出越往深部硫逸度越低的特征;"交点"型和硅化带型中黄铁矿具有相似的微量元素配分曲线,表明二者具有相同的成矿热液来源,且与辉绿岩中黄铁矿配分曲线相似,表明该区成矿热液具有深源性。     

内蒙古黄岗梁铁锡矿床中红色萤石的地球化学特征及成因探讨

内蒙古黄岗梁萤石呈现稀有的红色特征,该颜色萤石全球产量稀少,本文利用LA-ICP-MS原位测试技术对其微量元素地球化学特征进行了系统分析,探讨黄岗梁铁锡矿床中红色萤石的成因。微量元素分析结果显示黄岗梁萤石样品中总稀土元素含量较低,并表现出左倾的富集重稀土特征,其中红色和粉色萤石的稀土元素配分曲线显示出Dy-Tm拱顶式凸起的配分模式,表明其结晶作用发生在成矿流体演化的最后阶段;Y/Ho比值104~197,与热液成因萤石一致,且La/Ho比值为0.027~0.126,具强的负异常,表明了黄岗梁萤石为热液成因;Ce/Ce^*比值0.57~0.98,Eu/Eu^*比值0.22~0.63,均表现出负异常,表明形成黄岗梁萤石的热液流体是在相对还原环境下形成且温度高于200℃。综合分析萤石的地球化学特征和其与围岩的接触关系,认为黄岗梁萤石主要分为两阶段结晶,一阶段为与石英同期结晶形成红色、粉色部分,二阶段为在石英形成后结晶形成的由阳起石他色致色的绿色部分,而黄岗梁萤石罕见的红色是由于Y元素较为富集且含量远高于其他稀土元素,从而形成YO₂色心并在萤石中作用而显色。