稀有气体同位素对岩浆侵入方向的制约:以夏日哈木镍铜硫化物矿床为例

我国东昆仑造山带新发现的夏日哈木镍铜硫化物矿床是造山带环境产出全球镍资源最大的岩浆镍铜矿床。含矿岩体不同类型岩石中橄榄石和辉石的He、Ne和Ar同位素组成表明:~3He/~4He(0.39~0.03Ra)和~(40)Ar/~(36)Ar比值(292.0~316.9)较低,~(20)Ne/~(22)Ne和~(21)Ne/~(22)Ne沿放射性成因Ne及大陆地壳线分布,表明岩浆起源演化过程中有大陆地壳组分和大气饱和流体在橄榄石结晶前加入。He和Ar同位素混合模型计算表明岩浆中有7.8%再循环洋壳组分和87.7%大气饱和流体的加入,再循环洋壳可能带入了大气及地壳组分。~3He/~4He和~(40)Ar/~(36)Ar比值的自西向东系统性降低,以及微量元素、成矿元素和稀有气体同位素的空间协同变化特征表明地壳物质的逐步加入,即岩浆可能自西向东方向侵入,侵位过程中地壳流体的加入促使硫饱和及硫化物的熔离成矿。     

东天山白鑫滩含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体的岩石成因:年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素证据

自20世纪70年代以来,新疆东天山觉罗塔格构造带库姆塔格沙垅以东地区发现了大量的镁铁-超镁铁岩体和岩浆铜镍硫化物矿床,但是在沙垅以西地区没有大的找矿突破。白鑫滩含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体为近几年在库姆塔格沙垅以西地区发现的岩浆铜镍硫化物矿床,研究工作薄弱,本文通过对白鑫滩岩体的岩石学、年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素分析来解释其岩石成因。白鑫滩岩体不同岩相中矿物的粒径和含量的变化规律说明岩体为三期岩浆侵入作用形成,第一期为顶部的角闪辉长岩;第二期的橄榄辉长岩、斜长二辉橄榄岩和含长橄榄二辉岩,矿物种类相同,含量呈渐变关系;第三期为底部为的辉长岩,矿物粒径相对顶部的角闪辉长岩较小。白鑫滩岩体与黄山东、黄山西岩体具有相似的稀土元素和微量元素配分型式,大离子亲石元素(Rb、Ba、U、K)相对富集,而部分高场强元素(Nb、Ta、Ti)相对亏损,稀土元素呈轻稀土略微富集的右倾样式,均表现出岛弧火山岩的地球化学性质,εNd(t)值(2. 84～5. 05)和(~(87)Sr/~(86)Sr)(t)值(0. 704113～0. 705682)介于软流圈地幔与岩石圈地幔之间。但是与黄山东、黄山西岩体相比,白鑫滩岩体不相容元素含量更高,且εNd(t)值更低,(87Sr/86Sr)(t)值更高,还具有较高的La/Nb(2. 00～3. 33),较低的La/Ba(0. 02～0. 15),这些特征说明白鑫滩岩体的原始岩浆为岩石圈与软流圈物质相互作用的产物,且白鑫滩岩体的原始岩浆中软流圈物质相对于黄山东和黄山西岩体加入的比例更小。白鑫滩橄榄辉长岩年龄为287±3Ma,晚于该地区蛇绿岩(336～503Ma)、岛弧火山岩(320～322Ma)、岛弧花岗岩(316～328Ma)和含矿斑岩侵入体(326～334Ma)的年龄,与A型花岗岩和双峰式火山岩(284～294Ma)的年龄基本一致,而且白鑫滩岩体单斜辉石的化学成分与拉张裂谷环境的堆晶岩相似,因此推断白鑫滩岩体形成于后碰撞拉张环境。     

青海南山俯冲型侵入体LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义

青海南山侵入体岩石类型为二长花岗岩、花岗闪长岩及英云闪长岩,具俯冲型花岗岩类的地球化学特征。通过高精度的LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱)单颗粒锆石微区U-Pb同位素年龄测定,分别在二长花岗岩、花岗闪长岩及英云闪长岩中获得446.1±3.5Ma、447.2±5.3Ma、443.6±8.6Ma的锆石U-Pb年龄值,为成岩年龄,代表了加里东运动在祁连造山带的地质记录。3种不同岩石类型的成岩年龄可能代表了拉脊山造山带向南俯冲的时代。青海南山地区俯冲型侵入体的形成时代及构造环境的确定,对研究拉脊山造山带的构造演化及动力学机制具有重要意义。     

Geochemical evolution of the early Paleozoic collisional magmatism from autochthonous migmatites and granitoids to multiphase granite intrusions (Sharanur and Aya complexes,Baikal Region)

Overall petrologic and geochemical data indicate that the early Paleozoic magmatism in the Olkhon area of the Baikal Region exhibits diverse types of granitoids, whose time of formation is estimated at a narrow age interval of 500-465 Ma. This magmatism was responsible for the formation of both autochthonous gneiss-migmatite-granitoid suites (Sharanur complex) and multiphase intrusions (Aya complex) emplaced into the upper horizons of the continental crust. In major-element chemistry, K₂O/Na₂O values, and rare-element composition the migmatite-plagiogranites and calc-alkaline and subalkaline granitoids of the Sharanur complex are similar to the host gneisses and schists, as they were likely derived from melting of the ancient metamorphic substratum of the Olkhon series. In new isotope-geochemical characteristics (ICP MS method) the Sharanur granitoids are close to the first-phase biotite granites of the Aya massif, whose further geochemical evolution was governed mainly by intrachamber magmatic differentiation leading to the production of second-phase leucogranites enriched in HREE and HFSE (in particular, Ta and Nb) and depleted in Sr, Ba, Eu, Li, and LREE. The origin of the autochthonous and intrusive granitoids is related to early Paleozoic collision events within the Olkhon metamorphic terrane, while the formation of syncollisional granitoids is best explained by both melting of the crust protolith (Sharanur complex) and magmatic differentiation (multiphase Aya intrusion). All mineralogical and geochemical characteristics indicate that these granitoids are distinguished from rare-metal pegmatoid granites and Li-F and Rb-Be-Nb pegmatites, whose vein bodies crosscut the granitoids, and are regarded as middle Paleozoic rocks, which mark the transition to within-plate magmatism in the Baikal Region.     

湖南锡田复式花岗岩体岩石学、岩石地球化学特征——兼对岩石成因类型、岩体侵位机制的探讨

锡田岩体位于南岭中西段北东向钨锡A型花岗岩带(由花山、姑婆山、九嶷山、骑田岭岩体组成)北端,主要由晚三叠世和晚侏罗世花岗岩组成。本文对锡田岩体进行了岩石学、岩石地球化学特征研究,研究表明锡田岩体为钾质、高钾质,亚碱性,过铝质的碱钙性岩石,SiO2、(K2O+Na2O)含量较高,微量元素Y富集、Ba、Sr亏损,具较低的87Sr/86Sr值、高εNd(t)值(-8)和低tDM模式年龄值等特征;在地球化学判别图解上,锡田岩体显示为A型花岗岩,其晚三叠世花岗岩侵位于印支运动的主碰撞之后,形成于碰撞后伸展构造体制下;而晚侏罗世花岗岩可能与古太平洋板块的俯冲消减引起的拉张环境有关,为后造山花岗岩。在野外地质资料的收集及详细调查的基础上,对岩体的接触关系、接触带特征、分布形态,岩体中发育的流面构造、捕虏体及其边缘向斜进行了研究,结合航片、卫片图像特征,认为锡田岩体以气球膨胀方式底辟上升侵位,而部分晚期的侵入次侵位可能受断裂的控制。     

北部湾经济区主要环境地质问题探讨

北部湾经济区的飞速发展,引发了一系列环境地质问题。为查明经济区内的主要环境地质问题类型、分布特征、背景条件以及成因等,本次通过遥感解译、地面调查以及水化学分析等技术手段进行1︰25万环境地质调查,在此基础上综合集成,对北部湾经济区的主要环境地质问题进行了梳理。目前需要引起关注的重大环境地质问题为断裂活动性与区域地壳稳定性、地下水污染、特殊土环境工程地质问题、地质灾害以及海岸带相关环境地质问题。经济区内的主要环境地质问题分布较分散,发育的程度也有差异。北部湾经济区内地震多沿断裂成条带状展布,主要发生在NE向和NW向断裂的交汇处,地下水污染呈点状分布,主要污染组分为氨氮和硝酸盐等,工程地质问题主要为南宁地区的膨胀土、沿海软土以及填海造陆地区的场地稳定性问题,地质灾害主要以经济区中东部的灵山、浦北及横县一带较为集中,沿海一带的海岸侵蚀和淤积、海水入侵和高位养殖引发的地下水污染和地下水咸化等环境地质问题较为突出。     

Observation of a summer tropopause fold by ozonesonde at Changchun,China: Comparison with reanalysis and model simulation

Tropopause folds are one of the key mechanisms of stratosphere-troposphere exchange (STE) in extratropical regions, transporting ozone-rich stratospheric air into the middle and lower troposphere. Although there have been many studies of tropopause folds that have occurred over Europe and North America, a very limited amount of work has been carried out over northeastern Asia. Ozonesondes produced by the Institute of Atmospheric Physics were launched in Changchun (43.9°N, 125.2°E), Northeast China, in June 2013, and observed an ozone-enriched layer with thickness of 3 km and an ozone peak of 180 ppbv at 6 km in the troposphere. The circulation field from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Reanalysis (ERA-Interim) dataset shows that this ozone peak was caused by a tropopause fold associated with a jet stream at the eastern flank of the East Asian trough. By analyzing the ozone data from the ozone monitoring instrument and Weather Research and Forecasting model with Chemistry (WRF-Chem) simulations, it was found that a high ozone concentration tongue originating from the lower stratosphere at high latitude (near central Siberia) intruded into the middle troposphere over Changchun between 5 and 8 km on 12 June 2013. The high-resolution WRF-Chem simulation was capable of describing events such as the tropopause fold that occurred on the cyclonic shear side of the jet stream. In addition, the TRAJ3D trajectory model was used to trace the origin of measured secondary ozone peaks in the middle troposphere back, for example, to stratospheric intrusion through the tropopause fold.     

Na+,K+,Mg2+,Ca2+//Cl-,SO42——H2O六元体系中杂卤石形成条件的再认识

研究海水体系(即Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^-,$SO_{4}^{2-}$-H₂O六元体系)中杂卤石的形成条件不仅有助于理解海相蒸发盐成因,对开发杂卤石钾资源利用技术也具有重要的指导作用。但杂卤石以及其他含有硫酸钙矿物(如二水石膏、半水石膏、无水石膏、钾石膏、多钙钾石膏、钙芒硝和水钙芒硝)的相平衡,无论是在实验研究方面还是在热力学模拟方面都仍然存在很多争议。由于缺乏杂卤石在复杂水溶液体系中可靠的相平衡数据,使人们对认识杂卤石成因和利用杂卤石钾资源带来巨大障碍。本工作对海水体系中杂卤石的形成条件进行了热力学模拟和实验研究。超过一年的长时间固液平衡实验表明25 ℃下Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^-,$SO_{4}^{2-}$-H₂O六元体系中杂卤石的形成区域极为可观,且较前人实验结果均大数倍;同时证实了热力学模型预测结果的可靠性。这些结果为讨论盐矿床中杂卤石的形成条件提供了物理化学依据。25 ℃下可靠的热力学信息表明:杂卤石与其他盐类矿物的共生情况丰富多样,并且与前人看法不同,杂卤石的形成并不需要极高的钾、镁浓度。这给以杂卤石为指示寻找可溶性固体钾盐带来了挑战,但却指示了以杂卤石为线索更容易找到钾、镁盐未饱和的富钾卤水。     

德兴斑岩铜矿床断裂与侵入体产状对成矿的控制作用:从力-热-流三场耦合数值模拟结果分析

斑岩矿床的成矿机制是一种典型的力-热-流多物理场耦合的岩浆-热液过程,因而从成矿动力学数值计算模拟的角度研究斑岩矿床成矿作用过程,对揭示斑岩岩浆-热液系统动力学演化机制及其成矿响应情况具有十分重要的意义。德兴铜矿(包括朱砂红、铜厂和富家坞)作为目前中国华南已发现的最大斑岩型铜矿床,是研究(大型/超大型)斑岩矿床成矿作用过程的一个典型的重要窗口。前人已在矿床地质、地球化学、年代学、同位素以及成矿流体等诸多方面开展了大量的研究工作,但从成矿动力学数值模拟的角度对德兴铜矿成矿作用过程进行的研究目前相对较少。为此,本文以德兴斑岩铜矿床为主要研究对象,首先通过总结分析其成矿过程的地质概念模型,进而将侵入体形态(包括长轴及短轴长度)和倾伏角、控矿断裂倾角与宽度作为几何模型中的变量,构建由这些变量组合控制的几何实体模型。在此基础上,进一步分析斑岩矿床成矿过程数值模拟中应力场、流体场以及热力场三者的耦合关系及其数学-物理方程,构建德兴斑岩铜矿床的成矿动力学模型,建立相应的有限元数值模拟模型。最终,设置不同的岩石物理参数、边界条件与初始条件,进行力-热-流三场耦合的数值模拟实验,并根据不同侵入体产状及断裂构造条件下的模拟结果探究德兴铜矿床断裂和侵入体产状对成矿的控制作用。主要结论如下:(1)较小的断裂构造宽度更易造成岩矿石局部破裂,便于流体弥散而形成浸染状或微-细脉状的斑岩矿化;(2)较大体积的岩体以及较小的岩体倾伏角度对斑岩铜矿床的形成相对有利;(3)朱砂红矿床较铜厂和富家坞矿床岩体体积小,而倾伏角相对较大,导致岩体冷却速度快,表面及附近扩容空间小,因而成矿深度大,而金属储量小。揭示了德兴铜矿床斑岩侵入体与断裂构造产状的控矿机制,增进了对德兴铜矿矿床成因和控矿要素的认识。     

东胜气田致密砂岩气藏钻井储层保护研究及应用

东胜气田上古生界下石盒子组为致密砂岩储层,部分区域储层物性好,具备不压裂自然建产潜能,钻井过程中存在井壁失稳及储层损害问题,各因素叠合造成的储层伤害阻碍了气层的产能释放。为进一步提升储层自然建产能力和增加单井产量,在储层渗透率恢复率的基础上,通过储层伤害影响因素分析,引入钻井液侵入深度定量化评价方法,深化了储层伤害机理认识,明确了低密度、无土相、低失水和强封堵的钻井液对策,室内优选了防水锁剂和致密承压复合暂堵剂,优化形成了无土相复合暂堵高酸溶钻井液,储层渗透率恢复率提高至91.11%,泥浆侵入深度降低46.28%。形成的钻井液在锦66井区推广应用,平均单井产量提升11%,并实现3口井自然建产,进一步提高东胜气田致密砂岩储层高效勘探开发的效果。