Rb2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O溶解及相转化过程的研究

利用IR光谱和Raman光谱等实验手段,对25℃时Rb2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O的溶解及相转化过程进行了初步探索,结果表明,Rb2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O溶于水后,硼在溶液中主要以B(OH)3和[B(OH)4]-的形式存在,残留固相由开始的无定形水合三硼酸钙,最终部分转变为Ca2[B3O3(OH)5]2·8H2O晶体。     

内蒙古敖汉旗七家金矿闪长玢岩锆石U-Pb年代学、地球化学及地质意义

内蒙古敖汉旗七家金矿构造位置上处于兴蒙造山带与华北克拉通北缘的结合部位, 靠近兴蒙造山带一侧, 是近年来新发现的石英脉型金矿床.区内岩脉以闪长玢岩为主, 且与石英脉型矿体空间关系密切.根据岩脉与矿体的穿插关系, 将其分为成矿前闪长玢岩和成矿后闪长玢岩.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学表明, 成矿前闪长玢岩加权平均年龄为166.3±3.4 Ma, 成矿后闪长玢岩加权平均年龄为128.6±4.5 Ma, 与区域上两期构造-岩浆活动时间(分别为160 Ma左右和128 Ma左右)近似吻合.主量元素特征显示: 二者均属于准铝质, 高钾钙碱性系列; 微量元素特征显示: 二者均富集轻稀土元素、大离子亲石元素(Rb、K)和活泼的不相容元素(U、Pb), 相对亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Ti), 反映出岩浆来源具壳源特征.主微量元素特征均显示出二者具有岛弧岩浆岩的地球化学属性.另外, 成矿后闪长玢岩有较高的Nb/Ta(18.66~20.27)和Zr/Hf(37.16~39.23)比值, 暗示其岩浆来源具明显的幔源特征.岩石地球化学特征表明, 成矿前闪长玢岩可能起源于太平洋板块俯冲导致的下地壳部分熔融岩浆; 成矿后闪长玢岩可能起源于俯冲流体交代的地幔楔熔融岩浆, 并在其演化侵位过程中伴有地壳物质的混染.结合闪长玢岩成岩时代、岩石成因及区域构造演化, 反映出七家金矿的形成与太平洋板块的西向俯冲密切相关, 矿床在地壳由挤压增厚向伸展减薄的转换过程中形成.     

从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究-热液矿床成因的若干新概念概述

热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。     

华南大规模低温成矿的主要科学问题

大面积低温成矿是全球独特的重要成矿事件。华南地区扬子地块西南部面积约50万平方千米的广大范围,低温矿床广泛发育,包括卡林型金矿床、MVT型Pb-Zn矿床和脉型锑、汞、砷等矿床,构成华南低温成矿域。该成矿域由川滇黔接壤区的Pb-Zn、右江盆地Au-Sb-As-Hg和湘中盆地Sb-Au等三个矿集区组成。其中的矿床主要赋存于沉积岩中,受断裂构造控制,形成于100~250℃的低温条件下。以往的研究取得了重要进展,但成矿时代、成矿动力学背景、成矿物质基础和成矿过程等关键科学问题一直悬而未决。近年的研究表明,这些矿床可能形成于200~230Ma(印支期)和130~160Ma(燕山期)两个时期,除川滇黔Pb-Zn矿集区由盆地卤水演化成矿外,其余两个矿集区的形成可能均受印支期和燕山期的深部岩浆活动驱动,尽管成矿流体中的水主要是大气成因地下水。本专题报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括20篇文章,主要涉及这些低温矿床的地质地球化学特征、成矿时代、矿床成因和成矿动力学背景等。     

“深地资源勘查开采”重点专项“燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应”项目正式启动

正国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点专项"燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应"项目于2016年7月正式启动。该项目由中国科学院广州地球化学研究所牵头的20家单位共同承担,包括8个国家重点实验室和12个省部级重点实验室,6个基金委创新群体。项目成员中有8位杰青,7位Essential Science Indicator     

山东东部早白垩世青山期穿地壳岩浆系统与热隆滑脱成盆

穿地壳岩浆系统模型是近年新提出的一个全新的岩浆系统概念.聚焦山东东部早白垩世青山期穿地壳岩浆系统,在野外地质踏勘的基础上,结合火成岩年代学、断裂体系分布、大地构造学与地球化学的相关研究成果,系统探讨了不同性质火山岩浆的时空演化与分布特征.首先,在时间序列上,早白垩世青山期穿地壳岩浆系统,表现为酸性岩浆侵位-基性岩浆侵入-中性岩浆喷发的特征;其次,在不同的地壳深度,穿地壳岩浆系统有不同的表现,由深到浅,呈现岩基/岩株-岩脉岩墙-火山机构的变化;空间分布上,酸性岩体多位于古隆起区,火山机构沿深大断裂呈现串珠状分布.穿地壳岩浆系统的发育特征指示了青山期岩石圈的构造特征:岩体自身近E-W向展布,说明岩体侵入时的中上地壳的断裂体系主要为近E-W向,而岩体整体上沿着NE-SW向分布,说明了更深部断裂体系主要为NE-SW向,控制了整个区域构造的发育.早白垩世早期（莱阳期）区域发育的浅层构造断裂系统为早白垩世晚期（青山期）的穿地壳岩浆系统的发育提供了通道.早白垩世青山期穿地壳岩浆系统的发育伴随着区域热隆-伸展-滑脱作用,在此过程中山东东部青山期盆地格局形成.花岗岩抬升速率初步计算的结果表明山东东部地区早白垩世青山期的热隆速率略快于2.7~4.1 mm/a,强烈的"热隆-伸展-滑脱"作用是同期沉积盆地形成的主要动力学机制.      

深部地质钻探钻柱失效行为分析

国家的“三深一土”规划确定全面开展深地探测,而在深地探测中钻柱是最重要的连接纽带,其长期在充满钻井液的井眼内工作,受力十分复杂,且受腐蚀、磨损、温度等影响,极易发生钻柱失效事故,造成重大经济损失。研究发现,振动是引起钻柱失效的主要原因,但是深部地质钻探中除了振动引起钻柱失效外,还包括钻柱质量因素、人为因素、钻井质量、套管下入因素、测斜因素以及钻井液因素引起的钻柱失效,本文针对这些影响因素提出了对应的预防措施。同时随着地质钻探井深的不断加深,地质钻探钻柱动力学研究会变得越来越重要,这就需要地质钻探人员在充分考虑地质钻探钻柱失效影响因素的前提下,加大对地质钻探钻柱动力学的研究,以更好地保证深部地质钻探的顺利进行。     

高亚洲地区冰崩灾害的研究进展

在全球气候变化的背景下,冰崩灾害极有可能成为人类面临的新常态。特别是在高亚洲地区,冰崩灾害事件严重威胁"亚洲水塔"的命运和"第三极"的生态安全。因此,研究冰崩灾害事件对于保障"一带一路"国家战略的顺利实施和保护"一带一路"沿线国家的生产与生存环境具有重要的现实意义。通过梳理历史上有记录的几次冰崩灾害事件,系统介绍冰崩的发生过程;再从冰崩体的物质组成、冰崩体的运动特征、冰崩发生的可能原因以及冰崩的影响等方面总结了冰崩的研究内容;重点阐述了冰崩的研究方法;最后讨论了当前冰崩研究存在的问题,并从冰崩研究方法等角度展望了未来冰崩灾害事件的研究方向。     

桂中都安-马山煌斑岩成因及其构造意义

为精确厘定桂中地区都安-马山带煌斑岩的形成时代并探讨其源区属性、构造环境及其动力学背景,对其进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、40Ar-39Ar金云母定年、Hf同位素分析测试和全岩地球化学研究.结果表明,锆石U-Pb定年未能成功限定煌斑岩的成岩年龄,但煌斑岩中发育大量2 578~1 650 Ma的捕获锆石,指示其存在太古宙-古元古代变质基底.金云母40Ar-39Ar定年结果限定了煌斑岩的侵位年龄为100.4±0.99 Ma.Hf同位素研究表明,ε_Hf（t）有正有负,且正值多于负值,表明岩浆源区主要以新生地壳为主,存在部分古老地壳的再循环.全岩地球化学分析显示,煌斑岩具有较低的SiO₂含量（47.66%~50.93%）及高的K₂O含量（4.98%~6.77%）、富集LILE和LREE而亏损HFSE（如Nb、Ta和Ti）,表现出富集地幔和俯冲流体交代作用的特征.桂中煌斑岩形成过程中,地壳混染作用十分有限,主要形成过程为:流体交代的富集地幔,在燕山晚期岩石圈的拉张-伸展背景下,部分熔融形成煌斑岩岩浆,同时NNW向的南丹-昆仑关大断裂为岩浆的侵位提供了通道.研究区煌斑岩形成于太平洋和印度板块向欧亚板块俯冲碰撞的动力学背景下.      

水和水蒸气辅助粗晶三水铝石转化为勃姆石的机制研究

在165℃、175℃、185℃和195℃的温度条件下,对水热处理前和处理后的粗晶三水铝石样品分别进行了XRD分析和SEM表征,研究了粗晶三水铝石在水蒸气和热水中转变成勃姆石的相变过程。结果表明,水热条件下粗晶三水铝石转化成勃姆石的过程受控于溶解-再沉淀机制,而并非是通常认为的固体状态下的转变;相对于在热水中,水蒸气环境可以加速三水铝石向勃姆石的转化;所形成的勃姆石的粒径（4~7 μm）明显比前驱体三水铝石的粒径（120~200 μm）要小得多,表明可以利用粗晶三水铝石生产微晶勃姆石。在转化过程中,勃姆石微晶首先生长在三水铝石的晶体表面上,通过控制反应温度和反应时间,可形成壳层为勃姆石、壳下为三水铝石的具有双层结构的铝的氢氧化物颗粒,也有可能形成具有中空结构的勃姆石集合体颗粒。