战略新兴矿产调查工程进展与主要成果

随着我国经济社会发展和产业升级,钾盐、稀有金属、稀土金属、稀散金属、萤石、叶蜡石、脉石英、晶质石墨、硼等矿产在新一代信息技术、新能源汽车及高端装备制造等战略性新兴产业发展中发挥着越来越关键的作用,需求量也逐步攀升。 “战略新兴矿产调查工程”(2019—2021)以查明重要矿种的资源潜力、取得找矿突破、助推形成大型资源基地为目标,以矿调为手段,开展全国重点地区大型资源基地和重要矿集区锂、钾、铍、铌钽、萤石、脉石英等矿种成矿规律和找矿方法的创新研究,同时开展矿产资源的综合利用研究,取得了一批重大找矿成果,丰富了成矿理论,创新了找矿方法。概要介绍了该工程在川东北锂钾找矿、川西稀有稀土金属矿产调查、新疆阿尔金稀有金属矿产调查、江西赣南—福建浦城地区萤石、硼资源、东部地区脉石英、叶蜡石特种非金属矿产找矿等方面取得的新进展; 介绍了川东北、川西、阿尔金等主要成矿带稀有稀土矿产、萤石、脉石英等关键矿种成矿规律、勘查技术方法、绿色调查及综合利用等方面取得的成果,对进一步提高我国钾盐、锂矿、萤石、脉石英等战略性矿产资源保障程度和研究程度,促进新兴产业发展和我国战略性矿产后续调查评价具有重要意义。     

鲁中山地北麓黄土-古土壤粘土矿物组成及古环境意义

鲁中山地北麓的黄土沉积是我国东部平原区第四纪冰期-间冰期古环境变化的重要记录。目前,对这套沉积经历的风化成壤过程还没有开展系统的研究,限制了轨道尺度古环境变化信息的挖掘。本文采用X射线衍射分析方法,对鲁中山地北麓黑山剖面末次间冰期以来代表性的黄土L₁和古土壤S₁样品进行了粘土矿物测试分析。结果表明,黑山黄土沉积的粘土矿物组成以伊利石和蛭石（含层间羟基矿物,简称HIM）为主,二者含量在70.9%~82.2%之间,而高岭石、绿泥石和蒙脱石含量相对较少;与冰期黄土L₁相比,间冰期古土壤S₁含有较高的蛭石（+HIM）和高岭石,而伊利石、绿泥石和蒙脱石的含量相对较低,并且伊利石结晶度KI值和绿泥石风化指数（0.47/0.71 nm）显著增高。粘土矿物组合以及伊利石和绿泥石的化学风化特征表明古土壤经历了中等风化成壤作用,指示了暖温带湿润-半湿润的气候环境,夏季风显著增强。末次冰期黄土L₁中含有较多碎屑成因的蛭石（+HIM）,与已有黄土高原末次冰期黄土研究结果对比分析后,排除了鲁中山地北麓黄土与黄土高原黄土一样主要来自西北内陆荒漠区的可能,这进一步支持了鲁中山地北麓黄土主要来源于近源的华北平原各类沉积物的结论。

     

有机酸与矿物间界面作用研究评述

介绍了近年来有机酸与矿物之间相互作用的研究进展，重点探讨有机还可能与矿物间相互作用的环境意义、作用模式以及低分子量有机酸和高分子量腐殖酸在与矿物作用时各自的特点和彼此间的差异。有机酸-矿物界面作用控制着金属、有机污染物的迁移、转化与归宿以及生物可给性。有机酸-矿物界面作用存在多种模式，主要受有机酸和矿物的活性基团类型、含量分布以及有机酸分子量大小和疏水性等因素的影响。     

矿物之间的元素和同位素平衡:地质测温和等时线定年的热力学和动力学控制

在特定的地质事件过程中,矿物等时线放射体系是否达到并且保持了平衡是变质岩Sm-Nd和Rb-Sr同位素年代学中的一个重要问题。在这个问题上矿物对O同位素测温与矿物等时线定年相似,因此两者之间可以相互制约。在岩浆岩和变质岩中,矿物中Sm-Nd、Sr和O之间的扩散速率在无水的条件下一般具有可比性,因此矿物之间O同位素的平衡状态可以用来对Sm-Nd和Rb-Sr定年的有效性进行检验。对大别-苏鲁造山带超高压变质岩的Sm-Nd和Rb-Sr等时线矿物进行O同位素测温,得到Sm-Nd等时线有时给出三叠纪年龄,有时给出非三叠纪年龄;对应的矿物O同位素分馏分别处于平衡和不平衡状态。对于引起非三叠纪等时线年龄的原因,一方面可以是由于榴辉岩相变质过程中同位素体系没有达到平衡,另一方面则可能角闪岩相退变质作用打破了平衡。等时线矿物中初始同位素比值的均一化速率主要受慢扩散矿物的影响,而矿物等时线时钟的启动主要受高母/子比值矿物控制。因此在变质作用过程中,只有当高母/子比值矿物同时具有快的放射成因同位素扩散速率,才可能得到有效的矿物等时线来用于变质年龄的测定。根据不同矿物中不同元素在扩散速率上的差异,能够定量估计大陆碰撞过程中榴辉岩相变质的持续时间。应用增量方法和离子孔隙度经验模型,不仅分别能够从理论上准确计算所有固体矿物的氧同位素分馏系数和获得不同矿物中元素的扩散参数,而且分别能够定量预测热力学平衡条件下共生矿物之间的¹⁸O富集顺序和相同条件下矿物中元素扩散速率的相对快慢。     

南极普里兹湾主要碎屑矿物特征及物源分析

基于南极普里兹湾海域33个表层碎屑沉积物样品的碎屑矿物学分析,对该区的沉积环境与物质来源进行了分析。结果表明该区碎屑重矿物共17种,石榴子石、普通角闪石和磁铁矿为优势矿物,紫苏辉石和赤铁矿为特征矿物。根据矿物组合分布特征,普里兹湾可划分为4个矿物区:Ⅰ区为石榴子石含量占绝对优势、重矿物含量较高的弗拉姆浅滩矿物区;Ⅱ区为石榴子石、普通角闪石含量较高,磁铁矿为特征矿物的普里兹水道矿物区;Ⅲ区为紫苏辉石含量较突出的四女士浅滩矿物区;Ⅳ区为普通角闪石含量明显突出,石榴子石显著减少的深水陆坡矿物区。通过电子探针测试研究区石榴子石结果表明:碎屑石榴子石含有较高的Fe、Mg和较低的Ca、Mn,属主要来源于高级麻粒岩相副变质岩的A型石榴子石。普里兹湾海域的碎屑矿物分布特征是物质来源、海流系统以及冰川活动等多重因素综合作用的产物。     

Geochemistry of Mercury in the Permian Tectonically Deformed Coals from Peigou Mine, Xinmi Coalfield, China

As the mercury emitted from coal combustion can lead to serious environmental issues, researchers pay more attention to the content, distribution and occurrence of mercury in coal. In this paper, the content, distribution, and occurrence of mercury in the Permian tectonically deformed coals from Peigou Mine, Xinmi coalfield, Henan Province were investigated. A total of 18 bench samples were taken from No.2-1 coals seam in Peigou Mine, including 15 coal bench samples, two roofs and one floor. The mercury concentration, mineral composition, and main inorganic element content of 18 samples were determined by DMA-80 direct mercury analyzer, XRD, and XRF respectively. The results show that the mercury content ranges from 0.047 ppm to 0.643 ppm, with an average of 0.244 ppm. Though the coal seam has turned into typical tectonically deformed coal by the strong tectonic destruction and plastic deformation, the vertical distribution of mercury has remarkable heterogeneity in coal seam section. By the analysis of correlation between mercury and the main inorganic elements and the mineral composition in coal, we infer that majority of mercury mainly relates to pyrite or kaolinite.     

中国东部红土的磁性及其环境意义

通过中国东部红土剖面的环境磁学参数（磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁等）测量,获得了红土剖面磁性矿物浓度、粒度和类型等特性随深度的变化曲线以及红土经连二亚硫酸钠一柠檬酸钠一重碳酸钠溶液（ＤＣＢ）处理后的磁性参数变化．根据红土剖面环境磁学参数及其磁参数比值的变化可将红土分为３个层段,各层段的磁性矿物特征存在明显的差异．证实了红土剖面中的磁性载体主要是磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,并分离出了球粒状磁颗粒．认为红土磁性矿物的数量、粒度、类型等的变异指示了其形成时的环境特征,其频率磁化率和ＤＣＢ处理的磁化率损失量指示了红土成壤化作用的强弱,可作为在红壤区研究过去全球变化的一种新途径．     

基于高光谱岩心扫描系统研究城门山铁路坎铜矿床的蚀变特征

铜矿床蚀变围岩与伴生矿体有着密切的成因与空间关系,通过分析铜矿床蚀变特征,可获得成矿时物理化学条件,热液中成矿元素的迁移、富集以及演化规律,最终指示铜矿床矿化富集程度以及矿体赋存位置。本文通过对城门山铜矿床外围铁路坎矿区的代表性岩心进行高光谱岩心扫描系统快速分析,结果显示在ZKJ9-7典型钻孔中,0~350m处以蒙脱石和碳酸盐典型光谱曲线为主;350~578m处以高岭土和白云母典型光谱曲线为主。通过矿物解译,自地表向下,城门山铁路坎矿区的矿物变化规律为：蒙脱石+高岭石→碳酸盐+蒙脱石→碳酸盐→白云母+高岭石+蒙脱石→白云母+高岭石+绿泥石。矿区浅部区域主要受花岗闪长斑岩体与碳酸盐类围岩之间的接触带构造控制;深部区域主要经历矽卡岩化和硅化,部分有绿泥石化,这些蚀变过程有利于铜矿的形成与富集。钻孔深部接触带两侧的岩石发生成分置换而形成矽卡岩,上升溶液沿着碳酸盐类接触面流动时,碳酸盐中的CaO通过粒间溶液,以上升溶液为媒介向硅铁质岩和硅铝质岩石方向扩散。相反,硅铁质岩和硅铝质岩中的FeO、Al₂O₃和SiO₂以同样的方式向灰岩方向扩散,从而接触带两侧的岩石发生成分置换而形成矽卡岩。富铜矽卡岩型矿床的形成与溶液和岩石间的组分交换密切相关,组分的浓度差所引起的扩散作用在其中发挥了重要作用。     

Namurian bentonites in the Pennine Basin, UK – origin and magmatic affinities

Nine Namurian clay bands retrieved from boreholes in the northern part of the Pennine Basin are, on the basis of their petrography, mineralogy and geochemistry, shown to be volcanic in origin and are therefore bentonites. The bentonites, which have a fragmental texture, are normally graded and show rare preservation of shard textures, representing vitric tuff deposits that have been altered subsequently to clay-dominated horizons. Crystals are a minor component of the bentonites, but biotite, in particular, is concentrated at the base of the beds. A clay mineral assemblage of mixed-layer illite–smectite with subordinate kaolinite identifies most of the samples as K-bentonites, but kaolinite dominates two samples that can be classed as tonsteins. Temporal variation of salinity within the depositional basin is suggested to explain these different clay assemblages. The major element geochemistry of the bentonites reflects their clay mineralogy and the compositions of diagenetic minerals present, the latter including pyrite, carbonates and hydroxyapatite. Enrichment of the bentonites in some trace elements (including Ba, Sr, Pb, Cu and Ni) can be related to the presence of the diagenetic minerals, but the extent to which the elements are added from external sources as opposed to being redistributed within the ash is unclear. Immobile trace element systematics suggest a rhyodacite/dacite composition for the original ash and derivation from the collision of plates, this being supported by evidence provided by the rare earth elements (REE) in one group of samples. However, in another group of samples, variations in REE concentrations may be caused by mobility of these elements during alteration. The chemistry of the Namurian bentonites contrasts markedly with that of the local Carboniferous volcanics but is comparable, in some respects, with one group of Westphalian tonsteins, although the latter are more rhyolitic in character. It is suggested that the Namurian bentonites and the Westphalian tonsteins of acid affinities originated from volcanic activity associated with a destructive plate margin in the Variscan externides and that the observed compositional trend may reflect magma evolution possibly related to the progressive east–west closure.     

粤西茶洞银金矿床矿物流体包裹体地球化学研究

茶洞矿床是粤西地区一个较为典型的蚀变破碎带型多金属矿床。矿物流体包裹体研究表明：该矿床成矿温度160～341℃，成矿压力2．7×106～2．43×107Pa，流体盐度（4．1～15．9）wt％NaCl，流体密度0．880～0．942g／cm3，fCO2为103.7～10.4.3，fs2为10－14.50～10-11.67，fO2为10-45.0～10－35.1，成矿从早至晚均逐渐降低；成矿流体pH值为4．70～7．07，Eh值为－0．65～－1．15，该矿床形成于弱酸性一中性，强还原的物理化学环境；成矿流体为岩浆水与大气降水的混合热液，成矿早阶段以岩浆水为主，到成矿晚阶段，大气降水逐渐增多。