Iron isotopic systematics of UHP eclogites respond to oxidizing fluid during exhumation

The iron stable isotope compositions (δ⁵⁶Fe) and iron valence states of ultrahigh‐pressure eclogites from Bixiling in the Dabie orogen belt, China, were measured to trace the changes of geochemical conditions during vertical transportation of earth materials, for example, oxygen fugacity. The bulk Fe³⁺/ΣFe ratios of retrograde eclogites, determined by Mössbauer spectroscopy, are consistently higher than those of fresh eclogites, suggesting oxidation during retrograde metamorphism and fluid infiltration. The studied eclogites (five samples) display limited mid‐ocean ridge basalts (MORB)‐like (~0.10‰) δ⁵⁶Fe values, which are indistinguishable from their protoliths, that is, gabbro cumulates formed through differentiation of mantle‐derived basaltic magma. This suggests that Fe isotope fractionation during continental subduction is limited. Garnet separates display limited δ⁵⁶Fe variation ranging from ?0.08 ± 0.07 ‰ to 0.02 ± 0.07‰, whereas coexisting omphacite displays a large variation of δ⁵⁶Fe values from 0.15 ± 0.07‰ to 0.47 ± 0.07‰. Omphacite also has highly variable Fe³⁺/ΣFe ratios from 0.367 ± 0.025 to 0.598 ± 0.024, indicating modification after peak metamorphism. Omphacite from retrograde eclogites has elevated Fe³⁺/ΣFe ratios (0.54–0.60) compared to that from fresh eclogites (~0.37), whereas garnet displays a narrow range of ferric iron content with Fe³⁺/ΣFe ratios from 0.039 ± 0.013 to 0.065 ± 0.022. The homogenous δ⁵⁶Fe values and Fe³⁺/ΣFe ratios of garnet suggest that it survived the retrograde metamorphism and preserved its Fe‐isotopic features and ferric contents of peak metamorphism. Because of similar diffusion rates of Fe and Mg in garnet and omphacite, and constant Δ²⁶Mg_{omphacite‐garnet} values (1.14 ± 0.04‰), equilibrium iron isotope fractionation between garnet and omphacite was probably achieved during peak metamorphism. Elevated Fe³⁺/ΣFe ratios of omphacite from retrograde eclogites and variant Δ⁵⁶Fe_{omphacite‐garnet} values of the studied eclogites (0.13 ± 0.10‰ to 0.48 ± 0.10‰) indicate that oxidized geofluid infiltration resulted in the elevation of δ⁵⁶Fe values of omphacite during retrograde metamorphism.     

中国叠生型铁矿床成矿特征探讨

叠生成矿作用主要是指早期成矿作用被晚期成矿作用叠加、复合和改造。晚期成矿作用的性质常与早期成矿作用不同,也就是说,在早先己有矿床(或矿体、矿源层)的基础上,叠加复合了晚期成矿作用,即成矿时间上有先后、空间产出上有重叠、并对早先形成的矿床进行复杂的复合、叠加和改造,使成矿作用具有多样性、复杂性,并可形成大矿、富矿。铁矿床中叠生成矿作用广泛发育。按矿床或矿体产出和形成的地质特征,中国叠生型铁矿床可分为风化淋滤型、热液叠加改造型和热液叠加复合型3个亚类。风化淋滤型铁矿床在中国分布有限,规模不大,工业利用价值不大,因而中国的叠生型铁矿床主要是指热液叠加改造型和热液叠加复合型两个亚类。热液叠加改造型主要是指早期的铁矿床(或矿体、矿源层)经后期热液叠加改造,使早期的较贫铁矿床(或矿体、矿源层)成为较富铁矿床(或矿体),这是中国BIF型铁矿床中最重要的富铁矿类型,以鞍本地区弓长岭二矿区为典型代表。弓长岭二矿区铁矿,早期在新太古代形成条带状磁铁石英岩(2528 Ma,贫矿石),后期在古元古代,含矿热液交代改造贫铁矿形成富铁矿(1840 Ma)。热液叠加复合型主要是指后期脉型铁(或稀土元素等)矿床叠加在早期(沉积或其他成因)铁等矿床上而形成的矿床,如白云鄂博铁-铌-稀土元素矿床和黔西菱铁矿矿床。白云鄂博铁-铌-稀土元素矿床的形成与火成碳酸岩有关,在中元古代(1.3 Ga)左右,区内火成碳酸岩的侵位,在早期主要形成以岩浆熔离作用为主的铁-铌-稀土元素矿,晚期叠加了加里东期稀土-铌矿化热液脉。古陆边缘构造带或陆内活化带是形成叠生型铁矿床的有利构造空间,较大的地球化学块体,为形成多期、多成因的矿床提供物质来源,叠生型铁矿床的形成明显受构造的控制。叠生成矿是复杂地质过程的一种具体表现。热液叠加改造型和热液叠加复合型的叠生型铁矿床的形成是因中国独特的大地构造环境决定的。叠生成矿作用的研究,尚处在初步阶段。加强对叠生成矿作用的研究,了解其形成的地质背景、成矿机制、作用过程、控矿因素等,对发展矿床学研究,认识区域成矿特征和指导地质找矿具有重要的理论和实际意义。     

国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状

条带状铁建造(BIFs)主要发育于早前寒武纪时期(3.8~1.8Ga),记录了早期地球演化的重要信息且蕴含丰富的铁矿石资源。本文梳理总结了国内外BIF相关领域的研究认识及存在问题:1统计对比显示,BIF沉积事件与地幔柱、地壳增生等重大地质事件相关;2稀土元素及Nd同位素示踪表明,Fe来源于海水与海底高温热液的混合溶液,其中高温热液与海水比例为1:1000;3 BIFs缺乏负Ce异常且富集重Fe同位素,暗示沉积时古海洋整体处于缺氧环境以避免Fe~(2+)发生氧化;4一些重要科学问题尚未解决,例如Si的主要来源、沉淀机制及条带成因等;5华北克拉通BIFs多形成于约2.54Ga,BIF类型、形成时代与富矿成因等问题有待深入研究。本文认为,加强国内外典型BIFs的对比研究并适当应用现代先进测试技术,有利于探索BIF沉积的精细过程及古老克拉通的早期演化。     

遥感综合信息在宁芜地区找矿预测中的应用

为了研究宁芜北段火山岩盆的矿产资源潜力及空间分布,本文以Landsat8中分辨率遥感数据及Pleiades1高分辨率遥感数据为数据源,综合运用目视解译法和多种遥感图像增强技术,结合区域成矿地质背景,对研究区进行了遥感影像解译,提取了与预测矿种密切相关的线、环、色、带、块遥感五要素。通过分析遥感五要素矿产地质特征与矿产点分布关系表明,研究区内的铁铜硫金矿床及星罗棋布的矿点大部分位于构造岩浆成矿亚带中,受区内北东向、东西向、北西向及其它断裂纵横交叉形成的断裂网格及火山机构控制,大多分布在数条断裂带交汇位置,另有一些分布在断裂带与环形构造的交汇处附近。基于主要的矿点受区内断裂网格及火山机构控制,遥感图像的综合地质信息特征与找矿目标紧密相联,说明了基于遥感图像的综合信息可以作为找矿预测的标志。     

内蒙古赤峰市阿根他拉钠长斑岩型铁矿矿床地质特征与成因探讨

内蒙古赤峰市阿根他拉铁矿是一个可以小规模开采的铁矿与钠长石矿。铁矿所赋存的岩体为原生钠长斑岩,其可能由深部的花岗闪长岩岩浆演化而来。铁矿化可分为两个阶段,第一阶段为黑云母/绿泥石—石英—磁铁矿阶段,为本区主要的铁矿化阶段,形成网脉状—浸染状的磁铁矿矿石。该阶段成矿岩体为斑岩、网脉状矿化、伴生矿化组合与斑岩型矿床可类比及磁铁矿的(Ca+Al+Mn)—(Ti+V)图解位于斑岩型矿床中,表明该阶段具有类似于斑岩型矿床的特征。第二阶段为绿帘石—磁铁矿/赤铁矿阶段,形成可达工业品位的团块状磁铁矿/赤铁矿矿石。该阶段类似于矽卡岩型铁矿的团块状矿石,及磁铁矿的(Ca+Al+Mn)—(Ti+V)图解位于矽卡岩型铁铜矿床中,表明该阶段具有类似于矽卡岩型铁矿床的特征。将如上与钠长斑岩有关,前期表现为类似斑岩型矿床特征,后期表现为类似矽卡岩型铁矿床特征的铁矿,称为钠长斑岩型铁矿。这类铁矿应注重与绿帘石伴生的团块状铁矿的寻找。对比研究表明,钠长斑岩型铁矿明显有别于长江中下游的玢岩铁矿。     

胶东型金矿：与壳源重熔层状花岗岩和壳幔混合花岗闪长岩有关的金矿

胶东型金矿是与壳源重熔形成的层状岩浆活动和壳幔混合岩浆活动有关的金矿床,由于成矿时所处构造位置和容矿构造不同而表现为不同的类型,涵盖破碎带蚀变岩型、石英脉型等胶东地区所有金矿床类型。玲珑花岗岩是壳源物质长期处于高温高压下且熔融形成的多物质来源层状岩体,其析出的高温碱性热液溶解金等成矿物质形成初始含矿热液。岩体抬升过程中在其边部往往容易形成拆离带,在岩体中形成脆性断裂构造,均为成矿结构面。后期壳幔混合成因的郭家岭花岗闪长岩,侵入于玲珑层状花岗岩中并一起隆升,使郭家岭花岗闪长岩附近区域的成矿结构面进一步扩大,矿液浓度进一步增大,当上升到特定深度时形成金矿体。玲珑花岗岩和郭家岭花岗闪长岩共同构成成矿地质体,重熔的玲珑层状岩体是成矿基础地质体,郭家岭花岗闪长岩加强了金矿的成矿作用。该认识对开辟胶东新的找矿思路和找矿靶区有很好的指导作用,据此初步预测新的大型拆离带是金矿集中成矿区域,可能成为将来有望取得重大突破的矿集区。     

Reactive transport impacts on recovered freshwater quality during multiple partially penetrating wells (MPPW-)ASR in a brackish heterogeneous aquifer

The use of multiple partially penetrating wells (MPPW) during aquifer storage and recovery (ASR) in brackish aquifers can significantly improve the recovery efficiency (RE) of unmixed injected water. The water quality changes by reactive transport processes in a field MPPW-ASR system and their impact on RE were analyzed. The oxic freshwater injected in the deepest of four wells was continuously enriched with sodium (Na⁺) and other dominant cations from the brackish groundwater due to cation exchange by repeating cycles of ‘freshening’. During recovery periods, the breakthrough of Na⁺ was retarded in the deeper and central parts of the aquifer by ‘salinization’. Cation exchange can therefore either increase or decrease the RE of MPPW-ASR compared to the RE based on conservative Cl⁻, depending on the maximum limits set for Na⁺, the aquifer’s cation exchange capacity, and the native groundwater and injected water composition. Dissolution of Fe and Mn-containing carbonates was stimulated by acidifying oxidation reactions, involving adsorbed Fe²⁺ and Mn²⁺ and pyrite in the pyrite-rich deeper aquifer sections. Fe²⁺ and Mn²⁺ remained mobile in anoxic water upon approaching the recovery proximal zone, where Fe²⁺ precipitated via MnO₂ reduction, resulting in a dominating Mn²⁺ contamination. Recovery of Mn²⁺ and Fe²⁺ was counteracted by frequent injections of oxygen-rich water via the recovering well to form Fe and Mn-precipitates and increase sorption. The MPPW-ASR strategy exposes a much larger part of the injected water to the deeper geochemical units first, which may therefore control the mobilization of undesired elements during MPPW-ASR, rather than the average geochemical composition of the target aquifer.     

长江中下游成矿带庐枞盆地小包庄铁矿床地质特征研究

罗河铁矿床位于长江中下游成矿带内庐枞火山岩盆地的西北部,是成矿带内已发现规模最大的铁矿床。2013年在罗河铁矿床深部又勘探新发现了小包庄大型铁矿床,这是长江中下游成矿带内近年来重大找矿突破之一,具有重要的理论研究意义和勘探应用价值。本文在前人工作基础上,基于详细的钻孔观察和系统的岩相学、矿相学工作并结合电子探针测试分析,研究了小包庄铁矿床的矿化蚀变特征,厘定了矿床的成矿阶段,分析了成矿作用过程,并初步探讨了矿床成因。研究表明,罗河铁矿床和小包庄铁矿床为同一成矿系统在不同深度成矿作用的产物。小包庄铁矿床主矿体矿呈厚大的透镜状、似层状产于砖桥组地层中,位于罗河铁矿床主矿体之下约800~1000m,主要由浸染状矿体组成。矿床中金属矿物主要为磁铁矿和黄铁矿,非金属矿物主要为硬石膏、透辉石和碳酸盐,矿石的代表性矿物组合为磁铁矿-硬石膏-透辉石。矿石的结构构造主要有浸染状构造、脉状构造、块状构造、自形-半自形粒状结构、他形粒状结构和筛状结构等。矿床围岩蚀变强烈,主要蚀变类型有碱性长石化、透辉石化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化和硬石膏化。小包庄铁矿床形成经历了热液期的四个阶段,即碱性长石阶段、透辉石-硬石膏-磁铁矿阶段、绿泥石-绿帘石-碳酸盐阶段和硬石膏-黄铁矿-碳酸盐-石英阶段,其中,铁矿化主要发育于透辉石-硬石膏-磁铁矿阶段。通过矿床地质特征的分析以及与宁芜地区铁矿床的对比研究,本文认为小包庄铁矿床成矿物质和成矿流体来源于深部的闪长质侵入岩(?),而矿化发育在远离侵入岩或次火山岩之上的火山岩中,明显有别于宁芜地区玢岩铁矿床,类似于智利安第斯成矿带中部分产于安山质火山岩中的磁铁矿-磷灰石型矿床,是长江中下游成矿带中产于火山岩中的一类特殊类型的玢岩型铁矿。     

昆明盐矿三维建模及溶通性分析

针对地下盐矿在开采过程中,随时可能会因为溶通状况的改变而发生坍塌地质灾害,本文利用矿山数字管理软件Quanty Mine,确定昆明盐矿的三维模型,以期监控盐矿开采不同阶段溶通的变化规律,为避免盐矿过度开采导致地质灾害的发生。     

钟姑地区典型矿床的重磁找矿模式

钟姑地区位于宁芜中生代火山岩盆地南段,已发现有白象山铁矿等多个大型铁矿,是长江中下游成矿带以玢岩型铁矿为主的矿集区。本文以钟姑地区实测岩石物性参数为桥梁,以实测重磁数据为基础,分析了该区白象山铁矿、钟九铁矿和云楼铁矿的重磁场分布特征,并根据典型矿区已知地质条件,运用成熟的2.5D重磁联合反演技术进行计算,从定量角度认识铁矿体深部发育形态、位置与重磁异常之间对应关系,建立钟姑地区白象山铁矿等典型矿床的重磁找矿模式,为该区进一步找矿突破提供地球物理场信息。