红外光谱/扫描电镜等现代大型仪器岩石矿物鉴定技术及其应用

传统的光学显微镜由于分辨率、放大倍数的限制,对于细微颗粒的定性分析不准确,矿物的定量分析存在一定的误差,对纳米-微米级矿物形貌及结构特征的观察束手无策。随着油气勘探及地质找矿的不断深入,需要提供岩石中所有矿物、孔隙及微量元素的信息,因此整合傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜的优点,建立以大型仪器为基础的岩石矿物鉴定方法是当前地质工作的需要。红外光谱光谱范围为7500~370 cm-1,能对固、液、气样品中含量高于30%的矿物进行快速、准确的定性分析;主要用于有机质分析,其次还可对部分具有极性键的无机化合物及金属氧化物进行分析。X射线衍射仪能快速地对样品中含量大于15%的矿物进行较为准确的定量分析;现今主要用于各类晶质矿物的定性分析,同时也可对碳酸盐岩矿物等不含水矿物进行定量分析。拉曼光谱仪光谱范围为200~1000 nm,空间分辨率为横向0.5μm、纵向2μm,通过对包裹体进行测试能直接获得成岩过程中的温度、压力、流体成分等信息;目前主要用于流体包裹体成分的测试,其次还可对分子极化度会发生变化的液态、粉末及固体样品进行定性分析。扫描电镜分辨率达到1 nm,能清晰地观察到纳米-微米级矿物的形貌特征及矿物的结构特征;主要用于纳米-微米级的任何非磁性固体矿物的形貌及相关关系的观察。通过大型仪器建立的岩石矿物鉴定方法具有更高的分辨率,显著地提高了岩矿鉴定的精准度,大大拓宽了岩矿鉴定的范围(如鉴定纳米/微米级的矿物、矿物的不同变种等),能够全面、精准地提供岩石矿物的矿物含量和矿物组成、客观准确的成岩作用信息、清晰的矿物微观形貌及结构特征,而且仪器功能相互重叠,测试结果相互验证,保证了测试结果的可靠性。与传统光学显微镜鉴定方法相比,现代大型仪器岩石矿物鉴定技术为揭示矿物间的共生、反应、演化、岩石的成因、沉积/成岩环境等提供了依据,为地质工作提供准确、全面的矿物定性定量、组构特征及成岩作用等信息,为地质工作的顺利完成奠定了坚实的基础。     

哈萨克斯坦萨亚克铜矿田代表性矿区矽卡岩矿物的组成及其意义研究

哈萨克斯坦萨亚克铜矿田产于晚石炭世闪长玢岩、石英闪长玢岩或花岗闪长玢岩与中石炭统灰岩的接触带上,铜矿体呈透镜状、脉状产于矽卡岩中。其成矿期可以划分为4个阶段：石榴子石矽卡岩阶段（Ⅰ）、绿帘石-石榴子石矽卡岩阶段（Ⅱ）、磁铁矿阶段（Ⅲ）和石英-硫化物阶段（Ⅳ）。铜矿化主要发生在石英-硫化物阶段,形成石英、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿,呈浸染状或脉状产于不同类型的矽卡岩或块状磁铁矿中。矽卡岩中的石榴子石有3种类型：石榴子石矽卡岩中的钙铁榴石（Grt-a）、交代钙铁榴石的含Al钙铁榴石（Grt-b）和绿帘石-石榴子石矽卡岩中具有环带结构的石榴子石（Grt-c）。从第一类到第三类石榴子石,平均w（Al₂O₃）从<1%逐渐升高至~5%;分子式中平均Fe³⁺原子数从2.15逐渐降低至1.57,显示成矿体系中Al的摩尔浓度逐渐升高、氧逸度逐渐降低。绿帘石-石榴子石矽卡岩中发育少量辉石,属于钙铁辉石-透辉石系列,在辉石分类图中落于普通辉石范围内。矽卡岩的地质特征、矿物组合和矿物化学特征表明,萨亚克矽卡岩是与花岗岩类侵入岩有关的岩浆热液与灰岩通过接触交代反应形成的钙质矽卡岩,随着矽卡岩化和成矿作用的进行,成矿体系的温度和氧逸度逐渐降低、pH值升高,导致磁铁矿和黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿矿物组合依次发生沉淀。     

近40年来气候变化对青海盐湖及其矿产资源开发的影响——以小柴旦湖为例

青海是中国盐湖主要分布区之一,蕴藏着丰富的矿产资源。文章以RS和GIS技术为基础,从20世纪70年代、90年代、2000年前后、2008~2009年和2013~2014年五期Landsat遥感影像中提取了青海面积大于10 km2的所有盐湖(不包括干盐湖),分析了其近40年来的变化趋势:总体上,盐湖总面积除在2000年前后有所减少外,基本上呈现增加的趋势;具体而言,2000年前后,萎缩的盐湖主要分布在柴达木盆地;其他时期均呈现全面扩张的趋势。在全球气候变暖的大背景下,通过分析青海地区11个气象台站的年平均气温、年降雨量和蒸发量数据,可知青海地区气候呈现了向暖湿方向转型的趋势,且2002年之后更为明显。最后,以青海省小柴旦湖为例,分析了湖泊淡化、矿产资源贫化对盐湖资源开发的影响,具体为:1资源开发成本升高、难度加大,甚至使一些处于工业开发临界品位的盐湖失去开发价值;2盐湖淡化条件下,锂等矿产资源有效提取技术亟待研发;3政府制定矿产资源开发政策时,需要对气候及盐湖的动态变化过程综合考虑。以上说明,青海地区的暖湿气候使盐湖大幅度淡化,给盐湖矿产资源开发带来了新的挑战。     

再论甘肃镜铁山铁矿成因

甘肃“镜铁山”铁矿位于北祁连山加里东褶皱带西段,因铁矿规模大、类型特殊,并同时赋存一个中型铜矿而倍受关注。有关矿床成因各家意见不一,有“火山热液沉积”说,“变质沉积”说,“海底喷气沉积”说,“Sedex型”等,但均认为铁矿属沉积矿产。笔者近期在野外工作期间,在与成矿关系密切的黑色千枚岩中发现了钙质千枚岩捕掳体,证明黑色千枚岩为火成岩,所采矿石、围岩样品的地球化学性质也显示出火成岩特征,因局部地段黑色千枚岩与铁矿成过渡关系,并结合前人所测成矿温度在280℃至340℃之间等证据,综合分析认为镜铁山铁矿可能不是沉积成因,而是与中、基性岩有关的热液变质铁矿。     

西藏雄村矿区地面磁测异常特征及其对找矿方向的指示

雄村矿区是西藏冈底斯斑岩铜矿带内已查明资源/储量达大型规模的Cu-Au矿区,已经发现了I、Ⅱ、Ⅲ号Cu-Au矿体。矿区地面磁测结果表明,矿区存在明显的高磁异常区和低磁异常区,两类异常区均有矿化显示,I号矿体位于低磁异常区,Ⅱ号矿体位于高磁异常区,磁异常特征的差异主要是因为磁铁矿含量显著不同造成的。通过对矿区地面磁测异常特征的研究,圈定出了2个低磁异常区和3个高磁异常区,综合地、物、化资料,对5个磁异常区今后的找矿思路进行了分析,为矿区及外围开展综合方法找矿提供了参考,同时,对于冈底斯斑岩铜矿带其它地段寻找该类型矿床具有十分重要的意义。     

基于地质异常的甘肃省铅锌矿成矿定量预测

查明地质异常是成矿预测的基础、找矿的前提、靶区圈定的依据。本文以"三联式"成矿预测理论为指导,着重探讨了甘肃省铅锌矿地质、地球物理以及地球化学异常的识别、提取与圈定,运用定量分析方法,厘定地质异常与铅锌矿种之间的关联,在此基础上,运用证据权成矿预测方法实现对甘肃省铅锌矿床的成矿定量预测及成矿远景区圈定。     

Mineralogy and major-element geochemistry of the lower Permian Greta Seam,Sydney Basin,Australia

The mineralogy of the high-volatile bituminous coals and associated strata from the Greta seam, Sydney Basin, Australia, has been evaluated in this study. Although the seam is not immediately overlain by marine strata, percolation of marine water into the original peat bed is indicated by the petrological, mineralogical and geochemical characteristics, which resemble those of coals with marine roof strata. The upper and lower sections of the seam have contrasting mineralogy. Pyrite typically comprises 40 to 56 wt% of the mineral assemblage in the marine-influenced upper part of the seam section. The lower part contains much less pyrite (typically <5 wt%, organic-free basis), and also relatively abundant dawsonite (up to 14 wt%, organic-free basis). The minerals within most coal plies are largely of authigenic origin. These include pyrite, siderite, clay minerals (mainly kaolinite and Na-rich mixed-layer illite/smectite), and quartz, most of which have a relatively early, syngenetic origin. Minor Ti-bearing minerals, anatase or rutile, and phosphate minerals, fluorapatite and goyazite, were probably also formed during early diagenesis. Other minerals have features that indicate late-stage precipitation. These include abundant cleat- and fracture-filling dawsonite, which may be the result of reactions between earlier-precipitated kaolinite and Na₂CO₃- or NaHCO₃-bearing fluids. Minor albite may also be epigenetic, possibly precipitated from the same Ca–Al bearing fluids that formed the dawsonite. The most abundant detrital minerals in the Greta coals are quartz, poorly ordered kaolinite, illite and mixed-layer illite/smectite (I/S). These occur mainly in the floor, roof and other epiclastic horizons of the seam, reflecting periods of greater clastic influx into those parts of the original peat-forming environment. Detrital minerals are rare in the coals away from the epiclastic horizons, probably owing to almost complete sediment bypassing in the depositional system. Alternatively, any detrital minerals that were originally present may have been leached from the peat bed by diagenetic or post-diagenetic processes.     

区域地球化学推断地质体模型与应用——以花岗岩类侵入体为例

区域化探全国扫面计划获得的海量地球化学数据在基础地质和矿产勘查研究中已发挥了重要作用。全国矿产资源潜力评价化探工作组将全国陆地国土划分为5个地球化学域(古亚洲地球化学域、秦祁昆地球化学域、特提斯地球化学域、扬子地球化学域和滨太平洋地球化学域)和25个地球化学省。在全国地球化学图中位于云南西部地区的花岗岩类侵入体具有显著富K2O、Th、U、La、Y、Zr而贫Co、Ni、V、Cr、Ti、Fe2O3的特征。基于云南西部地区区域化探数据利用因子分析确定了高场强元素组合(F2)和相容元素组合(F1)两个公因子:F2=0.87Th+0.86Y+0.77U+0.77Zr+0.67La+0.61K2O+0.58Al2O3+0.53Be,F1=0.95Fe2O3+0.93V+0.93Ti+0.92Co+0.81Cr+0.80Ni。利用二者因子得分比值(F2/F1)构建了推断花岗岩类侵入体的区域地球化学综合指标和推断模型。以F2/F1为例介绍了制作地球化学图和地球化学异常图的方法技术。在F2/F1地球化学图中的高值区或在其地球化学异常图中的异常区与云南西部地区花岗岩类侵入体的地表出露范围十分吻合,从而验证了地球化学推断花岗岩类侵入体模型的可行性。基于构建的推断模型在全国近7百万平方千米的范围内进行推演并绘制F2/F1的地球化学图和地球化学异常图。选择华南中部地区进行详细分析,结果发现模型指标异常区与实测花岗岩类侵入体在空间形态和规模上十分吻合,尤其在韶关至桂林、贺州一带花岗岩类侵入体边界与F2/F1异常区边界几乎一致。这一结果不仅证实了针对花岗岩类侵入体所建立的区域地球化学推断模型的可行性,而且该模型在基础地质研究方面具有潜在应用价值。     

湖南禾库地区水系沉积物地球化学特征及找矿预测

依据1∶5万水系沉积物测量资料,分析研究了湖南禾库地区水系沉积物地球化学特征。对元素分布、单元素异常、元素相关性、异常元素组合等特征的研究表明水系沉积物地球化学测量方法在高山峻岭、地形复杂的禾库地区有良好的找矿效果,并优选了嗅脑和杉木冲2处铅锌找矿远景区。     

山东张家洼矽卡岩型铁矿矿物学特征及其对成矿环境的指示意义

张家洼矽卡岩型铁矿位于华北克拉通东南部,赋存在石炭系本溪组与奥陶系马家沟组之间的假整合面处及闪长岩体与奥陶系马家沟组大理岩的接触带附近,富铁矿石资源量已达大型规模。研究发现矽卡岩矿物种类在内外接触带分布有一定区别,内带为石榴石等钙质矽卡岩矿物,而外带为阳起石、金云母等镁质矽卡岩矿物,整体构成钙镁质矽卡岩。对矽卡岩矿物系统的研究表明,透辉石及石榴石发育有环带,其氧化物含量随矿物环带的形成比例不断变化,暗示酸碱度及氧逸度随着成矿流体的演化而发生相应的变化,即由早期矽卡岩阶段的相对还原的酸性环境演化为退化蚀变阶段相对氧化的碱性环境从而导致铁质逐渐萃取多次富集、沉淀,后期随着磁铁矿的沉淀又逐渐在硫化物阶段转化为还原环境生成金属硫化物。