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。     

滇黔北坳陷寒武系碳酸盐岩古海洋环境特征及地质意义

为厘定滇黔北坳陷寒武系碳酸盐岩古海洋环境,揭示成岩流体与岩溶作用的潜在联系,并预测有利储层发育层段,基于镇雄羊场碳酸盐岩剖面实测及系统取样基础上,采用微量元素、碳氧锶同位素及铸体薄片等分析手段,地球化学与岩石学方法相结合,探讨碳酸盐岩古海洋环境及地质意义。研究结果表明:滇黔北坳陷寒武系清虚洞组-娄山关组整体为海相环境,古海洋温度处于12.82℃~32.84℃之间,主体为温暖或炎热的亚热带气候。海平面具有主体震荡下降的趋势,存在8期海平面变化旋回,发育对应的岩相组合,其同位素演化曲线可作为地层划分依据。微量元素、同位素地球化学及岩石学特征证实娄山关组岩溶作用相对发育,成岩流体混入强氧化性低温大气水,有利储层纵向上主要分布在海平面下降旋回的高部位。     

渤海走滑转换带及其对大中型油气田形成的控制作用

渤海海域郯庐走滑断裂带是重要的油气富集带,但是长期以来,该带对大中型油气田控制作用不明确.利用覆盖渤海郯庐断裂带的三维地震资料和400多口钻井资料对渤海海域走滑转换带特征及其与大中型油田形成关系进行了系统的分析.研究认为,新生代以来,渤海海域发育了多类型、多成因、多级次、多期次的走滑转换带;根据转换带在走滑断裂带中发育的位置,可以将渤海海域走滑转换带划分为断边转换带、断间转换、断梢转换带三大类,进一步根据断层的相互作用以及转换带的形态,可以将渤海海域转换带分为S型转换带、叠覆型转换带、双重型转换带、帚状转换带、叠瓦扇型转换带、共轭转换带以及复合转换带7种类型;根据局部应力状态可以分为增压型转换带和释压型转换带;根据转换带的规模,渤海海域走滑转换带可以分为一级转换带、二级转换带和三级转换带;增压型转换带控制了大型有效圈闭的发育、运移条件通畅等大中型油田基本成藏要素,进而控制了大中型油气田的分布.      

黔东南新元古代下江群甲路组大理岩的碳氧同位素组成及其意义

黔东南地区发育的新元古代下江群,与湖南中西部的板溪群,广西北部的丹洲群属于同期地层。本文根据下江群甲路组中所夹大理岩的地质特征及其碳氧同位素组成,认为其有可能与华北青白口系景儿峪组中上部对比。运用氧同位素地质温度计原理计算出该大理岩的变质温度在630℃左右,这个温度高于前人普遍认为下江群属于浅变质绿片岩相的温度,笔者认为这可能是甲路组层位较老,经历了较多变质作用的结果。下江群以大量的碎屑岩为主,仅局部层位,如甲路组中出现一些透镜状碳酸盐岩沉积,代表强烈的裂谷作用下出现短暂的相对稳定、浅海环境,并沉积碳酸盐岩。     

埋藏氧的上升和地球早期大气形成北大核心CSCD

埋藏在地下深部岩石中的氧或许在几十亿年前促进了地球岩石地幔的搅动,并改变了早期行星的大气成分。耶鲁大学,亚利桑那州立大学,和德国的巴伐利亚地质研究所的研究表明,地表下地热引起岩石缓慢的运动,即地幔对流是由矿物中氧的分布不均引起的。     

178Hz正弦波对刺参行为、呼吸及免疫应答的影响

根据山东荣成沿岸风电机组产生的声波范围选取其中178Hz的峰值声音,声压级控制于(85±5)d B,在实验室水槽中,采用实验生态学方法研究了178Hz声波影响下的刺参(Apostichopus japonicus)幼参的行为反应、耗氧率以及体腔液抗氧化酶(CAT、SOD)浓度的变化。通过平均聚集率的变化比较,发现刺参对178Hz的声波胁迫环境的行为反应敏感;利用空瓶法测得幼参耗氧率显著低于对照组(P0.05);通过测定刺参体腔液免疫活性发现在该频率声波干扰下的刺参CAT活性显著高于对照组(P0.05),而SOD活性于对照组差异不明显(P0.05)。研究结果说明声波对刺参幼参的呼吸和免疫会产生明显影响,可为我国近海刺参养殖和风电发展策略提供参考。     

pH、亚硝酸盐和氨氮对双齿围沙蚕耗氧率和排氨率的影响

在实验室条件下研究不同pH(5.0、6.0、7.0、8.0、9.0)、亚硝酸盐浓度(0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L)和氨氮浓度(0、0.036、0.357、0.714、1.429 mmol/L)对双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)耗氧率和排氨率的影响。结果表明,在不同p H条件下各组双齿围沙蚕的耗氧率差异无统计学意义(P0.05);pH为7.0时,沙蚕的排氨率较低(2.37±0.51μg·g~(-1)·h~(-1)),pH为9.0时,排氨率最低(0.44±0.13μg·g~(-1)·h~(-1))(P0.05)。随着亚硝酸盐氮浓度的升高,其耗氧率仅在0.714 mmol/L组升高,与其他各组差异无统计学意义(P0.05),而排氨率0.036 mmol/L组升高,之后急速下降,1.429 mmol/L组最低,差异有统计学意义(P0.05)。随氨氮浓度的增加,双齿围沙蚕耗氧率呈下降趋势,当氨氮浓度0.714~1.429 mmol/L时差异有统计学意义(P0.05)。     

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe~(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。     

广西桂林凉风洞秋冬季滴水和沉积物氧同位素对极端降水的记录研究

近年来,全球环境变化导致的极端气候事件的发生频率剧增,引起了国内外学者的广泛关注。由于器测记录时间较短,因此需要通过精确连续记录古气候变化的石笋来解译极端气候事件的规律。本文针对桂林凉风洞2015年9月至2016年1月的大气降水、洞穴滴水和现代沉积物的氧同位素组成进行了高分辨率的监测。监测结果揭示了由于秋冬水汽源的改变,导致桂林地区大气降水δD、δ~(18)O同位素值显示逐渐偏正的季节性变化,并且建立了该区域大气降水线为:δD=8.8δ~(18)O+16.38。由于大气降水作为凉风洞水源补给唯一来源,使得洞穴滴水的δ~(18)O继承大气降水的δ~(18)O所蕴含的环境信息,进而记录在洞穴现代沉积物中。但是受到洞穴顶部岩溶表层带的平滑或者均一化的作用,使得洞穴滴水的δ~(18)O同位素值要偏正于大气降水的δ~(18)O同位素值。在极端降水信号输入岩溶表层带后由于存在不同的水文地球化学过程,从而导致洞穴沉积物对其极端降水事件的响应时间存在不同,并且在δ~(18)O同位素值也存在明显差异。因此,系统监测洞穴滴水、沉积物δ~(18)O同位素对外界环境信息的响应过程,能为量化或精确解译石笋δ~(18)O同位素记录所指代的古气候环境信息提供基础。     

新疆萨热克砂砾岩型铜矿床成矿流体碳、氢-氧同位素组成及其意义

新疆萨热克铜矿为砂砾岩型铜矿床,赋矿地层为上侏罗统库孜贡苏组砂砾岩.矿体以层状为主,并有裂隙、碎裂构造岩相伴生,常见辉铜矿等金属硫化物与石英、方解石和白云石等胶结物沿砾石间隙或岩石裂隙充填分布.为了揭示成矿流体的性质、来源,文章对矿体中呈脉状产出的石英和碳酸盐矿物(方解石和白云石)中的流体包裹体和碳、氢-氧同位素进行了测定.研究表明:石英和方解石中流体包裹体的气相分数通常为5％～15％,均一温度变化范围88～249℃,平均为172℃;盐度变化范围为6.30％～12.51％,平均为9.46％,为中低温、中低盐度成矿流体.脉状方解石中的δD变化范围为-72‰～-62‰,平均-67.3‰;δ18O变化范围为3.9‰～8.0‰,平均5.3‰,脉状石英中 δD变化范围为-101.7‰～-87.1‰,平均-93.3‰;δ18O变化范围5.1‰～7.5‰,平均6.6‰,氢-氧同位素组成主要落在岩浆水和变质水重叠区及其附近.方解石(白云石)中的δ18O变化范围为-15.1‰～-9.5‰,平均为-12.9‰;δ13C变化范围为-2.5‰～-2.0‰,平均为-0.8‰.同位素组成显示其位于海相碳酸盐岩区左侧附近,与研究区石炭系等碳酸盐岩的碳、氧同位素相似,表明铜矿石中的脉状方解石脉(无机碳)主要与海相碳酸盐岩的溶解作用有关.综合考虑上述结果,文章推测在萨热克铜矿的北矿段深部可能存在隐伏岩体,成矿流体为变质流体与岩浆热液叠加形成的具中、低温,中、低盐度特征的混合流体,该研究区深部存在具有进一步找矿的潜力.