流体包裹体中稀土元素的ICP-MS分析研究

用ICP MS测定了黔西南烂泥沟、丫他卡林型金矿床石英流体包裹体中的稀土元素含量 .研究表明 ,流体包裹体中的∑REE含量 ,以成矿晚期石英 方解石阶段最高 ,为 84 .17× 10 - 6 ;成矿期石英 黄铁矿 毒砂阶段较低 ,为 (2 .6 7～ 13.12 )× 10 - 6 .稀土配分模式显示LREE相对富集 ,HREE亏损 .从成矿期到成矿晚期 ,成矿流体都具有弱Ce负异常 ;Eu异常则不同 ,成矿晚期具有弱Eu负异常 ;而成矿期则显示弱Eu负异常到弱正异常 .     

西南印度洋脊49°39′E热液区硫化物烟囱体的矿物学和地球化学特征及其地质意义

2007年1～3月中国大洋19航次首次在超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR)49°39′E发现了活动的海底热液区,这是世界上在超慢速扩张洋中脊发现的第一个活动热液区.本文对获取的硫化物烟囱体样品进行了矿物组构特征、主微量及稀土元素分析.结果表明:(1)烟囱体内部以黄铜矿为主,含少量黄铁矿和闪锌矿;中部以黄铁矿为主,含有少量闪锌矿和黄铜矿;外部以黄铁矿和闪锌矿为主,黄铜矿量较少.从烟囱体内部到外部,矿物晶粒变小,晶形变差,矿物间孔隙逐渐发育,与东太平洋海隆和大西洋中脊等其他洋中脊硫化物烟囱体的矿物组成和特点类似;(2)研究区硫化物烟囱体Cu,Fe,Zn的平均含量分别为2.83%,45.6%,3.28%;Au和Ag的平均含量分别为2.0和70.2ppm,同其他洋中脊硫化物的元素含量相比较富集;(3)研究区的硫化物烟囱体REE具有轻稀土富集、重稀土亏损的配分特点,多数样品呈现负Eu异常,与典型无沉积物覆盖大洋中脊硫化物不同,可能与该区特殊的成矿环境或者热液流体组成特征有关.     

流体包裹体中稀土元素的ICP-MS分析研究

用ICP MS测定了黔西南烂泥沟、丫他卡林型金矿床石英流体包裹体中的稀土元素含量 .研究表明 ,流体包裹体中的∑REE含量 ,以成矿晚期石英 方解石阶段最高 ,为 84 .17× 10^-6;成矿期石英 黄铁矿 毒砂阶段较低 ,为(2 .6 7～ 13.12 )× 10^-6 .稀土配分模式显示LREE相对富集 ,HREE亏损 .从成矿期到成矿晚期 ,成矿流体都具有弱Ce负异常 ;Eu异常则不同 ,成矿晚期具有弱Eu负异常 ;而成矿期则显示弱Eu负异常到弱正异常 .     

褐帘石稀土活化对离子吸附型稀土矿床成矿的指示

古城矿床为华南地区新发现的一个同时富含轻重稀土的离子吸附型稀土矿床,矿体位于粗粒黑云母花岗岩风化壳中.褐帘石是粗粒黑云母花岗岩中一种重要的副矿物(占比约为0.09%(vol)), U-Pb年龄分析结果显示其结晶年龄为102.8±4.3 Ma.化学成分分析结果显示原生褐帘石具有富轻稀土的特征,其轻稀土、重稀土和轻稀土/重稀土比值分别为179778～189429、2165～4595 ppm(1 ppm=10–6m3/m3)和41～84.这些原生褐帘石轻稀土含量约占全岩轻稀土总量的97%,为古城矿区轻稀土元素的主要来源.褐帘石结构与成分分析指示,稀土元素的存在会导致其晶体结构中稀土元素与氧原子构成的化学键键长增加而键强减弱.在被岩浆-热液流体交代时,这些化学键发生破裂,进而导致轻稀土元素会被淋滤出来并进入到热液流体中,并在随后主要进入了氟碳钙铈矿中.综上,褐帘石被交代后形成氟碳钙铈矿的过程中轻稀土元素发生了活化、迁移和富集,且在该过程中轻稀土元素之间发生了分馏.本研究表明,原生褐帘石被热液流体交代有利于轻稀土元素的富集成矿,但对重稀土矿化的贡献较小.     

大西洋洋中脊Logatchev热液场水柱中甲烷羽状流的探测

利用吹扫捕集法在“大洋一号”船上现场探测到Logatchev热液场水柱上方及附近存在明显的甲烷羽状流. 测定结果显示, 热液区海水甲烷背景含量为1.05~1.68 nmol/L, 明显高于大西洋深海平原正常海水甲烷背景值(0.4~0.5 nmol/L), 表明热液系统是海水溶解甲烷的重要来源之一; 在垂直剖面上, 甲烷含量最大异常值的变化范围为7.14~113.90 nmol/L, 其对应的水深为离海底180~500 m. 羽状流中甲烷浓度分布以及羽状流的结构特征可能受下方热液喷发供应、洋流混合和微生物氧化消耗等过程控制. 另外, MAR-CTD3站甲烷的分布规律明显不同于其他站位, 可能暗示周围存在新的热液喷口. 探测到甲烷羽状流之处同时还伴随温度和浊度的异常, 有力证明了甲烷羽状流的存在是找寻海底热液活动地点最有效的手段之一.     

东菲律宾海沉积物的地球化学特征与物质来源

通过对东菲律宾海近代深海黏土沉积物粒度、稀土元素组成及其赋存状态和铀系同位素年代学的综合研究, 探讨了研究区沉积物的特征与物质来源. 主要结论包括: (1) 沉积速率低、分选性和磨圆度较差、细粉砂以上粒级含量高, 表明研究区沉积物物源相对匮乏且没有经过长途搬运. (2) 稀土元素总量较为富集, 其页岩标准化配分模式具有较弱的重稀土富集、不同程度的Ce负异常和Eu正异常特征. (3) 有无结壳发育站位沉积物中稀土元素的赋存状态特征较一致, 主要赋存于残渣态和铁锰氧化物态中. 残渣态表现出轻稀土元素的相对富集、Ce和Eu的正异常特征; 而在铁锰氧化物态中, 重稀土元素则相对富集, Ce呈负异常. (4) 有无结壳站位沉积物在上述各指标间均存在一定的差异. (5) 综合上述特征及源区判别分析, 认为所研究沉积物主要来自于当地及附近火山物质的蚀变, 同时也受较小程度的风尘和(或)河(洋)流输入陆源物质的影响.     

中国内生稀土矿床类型、成矿规律与资源展望

稀土是我国为数不多的优势战略矿产资源.我国内生稀土矿床与碳酸岩-碱性岩浆演化及氧化性热液活动密切相关,以碳酸岩型、碱性岩-碱性花岗岩型和热液型最为典型,主要包括内蒙古白云鄂博、四川牦牛坪、山东微山、湖北庙垭、内蒙古巴尔哲和云南迤纳厂等矿床.碳酸岩型稀土矿床成矿碳酸岩经历了强烈的分异演化和岩浆热液的交代/叠加作用,常富集轻稀土,伴生有Nb、Th、Sc等资源.碱性岩-碱性花岗岩型稀土矿床多与高分异碱性岩或碱性花岗岩密切相关,且普遍经历强烈的岩浆期后热液交代作用,富集中-重稀土,常伴生有Zr、Nb、Ta等高场强元素矿化.热液型稀土矿床矿体在空间上没有密切共生的岩浆岩体,但其形成往往和隐伏的岩浆岩关系密切,多期次的热液叠加往往导致稀土不断活化-再富集,也可伴随Au、U、Co等元素的矿化.我国稀土成矿主要发生在中元古代和中、新生代,通常受控于克拉通边缘大陆裂谷或陆内伸展构造环境.今后需摸清我国稀土资源家底,评价与寻找富集中-重稀土资源的内生稀土矿床,加强稀土矿床伴生资源的综合利用.     

热液管状蠕虫的早期矿化机制及微生物在矿化过程中的作用

热液喷口动物群是现代海底热液体系的重要组成部分, 它们依赖于热液无机环境生存, 与无机环境之间存在着密切的相互作用, 并可参与现代热液点的成矿过程. 热液喷口动物群(特别是Vestimentiferan和Polychaete管状蠕虫)矿化后的产物常以化石的形式保存于各时代的地质体中. 开展热液大型动物的早期矿化过程研究, 对于理解热液环境中矿物与生物的相互作用以及地质化石的形成和保存机制具有重要的意义. 以胡安·德富卡洋脊热液场中采集的管状蠕虫Vestimentiferan Ridgeia piscesae为对象, 对它的早期生物矿化特征和机制进行了研究. 研究表明, 大量的丝状微生物不均匀地分布在Ridgeia piscesae管状蠕虫的内壁表面和壁内空隙层中, 并在一些部位形成微生物薄层. 微生物细胞表面和降解后的产物在管状蠕虫矿化早期起着重要的作用. 在矿化程度较低的管状蠕虫管壁, 普遍发现有半透明的含硫有机质薄层和球粒状颗粒硫的存在. 这种含硫有机薄层的降解产物在管状蠕虫早期矿化过程中的作用可能同样不容忽视. 微区化学分析表明, 管状蠕虫管壁对成矿元素的富集具有选择性, 主要从周围热液环境中富集Fe, P, Ca和Si等元素, Fe与P, Ca和Si等元素具有共变关系. 由于S主要来源于管状蠕虫组织体中共生微生物对H₂S的生物氧化的作用, 它可作为研究管状蠕虫管壁矿化过程的一种很好的生物标志物. 根据不同矿化程度管状蠕虫的矿化特征, 提出管状蠕虫的早期矿化过程主要受微生物诱导生物矿化作用和管壁降解生物矿化作用控制.     

胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿年龄: 热液锆石SHRIMP法U-Pb测定

胶东乳山金矿含金石英脉中的锆石具有较高的普通铅(²⁰⁶Pb_c＝2.00%~15.88%)和Th/U比值(0.31~1.35), 其壳-幔部捕获的流体包裹体与含金脉石英中的流体包裹体类型相同, 表明锆石形成于高Th/U比值的成矿热液环境. SHRIMP法 U-Pb测定结果表明, 含金脉石英中热液锆石的形成年龄为117±3 Ma, 与前人在胶东其他地区金矿床获得的成矿年龄相接近, 代表了乳山金矿的热液成矿时间; 围岩昆嵛山二长花岗岩中锆石的形成年龄为160±3 Ma, 表明金矿床形成与二长花岗质岩浆侵位事件无直接关系. 采用SHRIMP法直接测定含金石英脉中热液锆石的U-Pb年龄, 可用来限定热液成因金矿床的成矿时代.     

太平洋中部多金属结核与海底热液活动的关系

海底多金属结核贮量巨大,是重要的潜在矿产资源.对多金属结核与海底火山热液活动之间的关系早有报道,如火山碎屑常常做为结核的核心物质存在,海底热液活动正在排放大量的锰等成矿物质,并沉淀形成铁锰氧化物.然而由于缺乏有效的研究手段和方法,对海底火山热液活动在结核成矿作用中的地位迄今还不清楚.而这一问题的解决不仅对结核的成因具有重要的理论意义,而且对于研究掌握结核的分布规律,进一步寻找圈定富矿结核具有重大的现实意义.深部海水中~3He是一种稳定的来自地幔的物质,它可以在海洋中保存上千年,随海流漂移数千公里,而且不受物理化学条件的影响,因此海洋中~3He/~4He比值是探测海底热液活动最灵敏的指示剂. 本文根据太平洋中部多金属结核的氦同位素组成和分布规律探讨了多金属结核与海底热液活动的关系.     

中印度洋洋脊Edmond热液场Fe,Si沉淀与微生物的关系

在中印度洋洋脊Edmond热液场瘤状结构体内壁发现了数毫米厚的浅黄褐色-白色微生物席. 这些微生物席内生存着多种长杆、短杆和螺旋杆状微生物, 其共同特征是微生物表面被厚的矿质层所包 裹. 能谱化学分析表明, 微生物表面的矿质层由大量二氧化硅和少量铁氧化物组成. 透射电子显微镜分析发现, 针状含铁物质不但非均匀地吸附在微生物细胞壁表面, 亦在微生物细胞内物质中沉淀, 说明铁在细胞壁表面和细胞内物质中均发生了一定程度的生物富集. 席中微生物的硅化以二氧化硅聚合物在微生物表面的均匀沉淀以及硅叠层的定向排列为特征, 二氧化硅在微生物表面的沉淀可能主要受热液无机沉淀过程所控制. Edmond热液场中微生物席中微生物硅化和铁化现象的发现, 表明该热液场中部分二氧化硅和铁的沉淀过程与微生物密切相关. 由于热液活动提供了微生物成矿过程所必需的成矿元素来源, 这种微生物成矿作用实际上在一定程度上受洋底热液活动所驱动.     

西南印度洋脊的海底热液活动和硫化物勘探

多金属硫化物是海底热液活动的主要产物,以其富含铜、锌、铅、金和银等贵金属元素成为一种潜在的海底矿产资源,备受关注.2007年以来,中国大洋调查航次在西南印度洋脊开展了4个航次共8个航段的海底热液活动调查,发现了8处热液区.在此基础上,中国大洋矿产资源研究开发协会与国际海底管理局签署了西南印度洋脊1×104 km2的多金属硫化物勘探合同.系统介绍了中国在西南印度洋脊海底热液活动调查中(2007~2010年)发现的热液区(点)分布,并初步分析了典型热液区的地质特征.基于此,提出将来西南印度洋脊硫化物勘探中应注重开展西南印度洋脊多金属硫化物控矿因素、非活动/埋藏型硫化物找矿方法、海底多金属硫化物资源评价方法等方面的研究,亟需加快建立热液区尺度的近底硫化物勘探技术体系.     

武定迤纳厂Fe-Cu-REE矿床Sm-Nd同位素年代学及其地质意义

通过典型矿床-武定迤纳厂Fe-Cu-REE矿床中矿石及萤石稀土元素特征和Sm-Nd同位素体系的研究, 对昆阳群稀土富集及矿化时代进行了限定. 研究表明, 成矿期呈浸染状紫红色萤石中稀土总量 高, 强烈富集轻稀土, 正Eu异常; 成矿期后脉状浅绿色萤石中稀土总量低, 相对富集重稀土. 成矿期萤石Sm-Nd同位素等时线年龄为1539±40 Ma, ε_Nd(t)=-4.6; 矿石Sm-Nd同位素等时线年龄为1617±100 Ma, ε_Nd(t)值为-3.2. 表明矿床形成于中元古代早期, 成矿物质来源于富集地幔, 矿床成因为火山喷流-同生沉积. 在对比研究的基础上, 提出中元古代稀土大规模爆发成矿可能与当时大陆边缘裂谷环境产出的富碱非造山型岩浆有密切的关系.     

富钴斑岩型金铜矿床地质特征及存在问题:以黑龙江金厂矿床为例

钴是我国战略性关键金属,对外依存度达95%.我国众多斑岩-矽卡岩型系统中伴生钴,且是我国钴资源的一个重要来源.目前认为,斑岩-矽卡岩型系统成矿物质和成矿流体均主要来自深部岩浆房,指示斑岩型矿床可能同样存在富钴的潜力.然而,目前国内外尚无典型斑岩型富钴矿床的明确报道,严重制约了我们对岩浆热液型富钴矿床,尤其是斑岩型矿床中的钴富集机理研究.黑龙江金厂大型金铜矿床,矿石类型分为角砾岩型、裂控型和细脉浸染型,为斑岩型金铜矿床.多种年代学方法揭示,金铜矿化发生于早白垩世,形成于(古)太平洋板块俯冲背景.初步研究发现,金厂矿床角砾岩筒中存在明显的钴富集,大量矿石样品中钴含量达到了0.06%以上,达到并超过了钴矿工业品位,发育钴的独立矿物(如硫镍钴矿和辉砷钴矿),同时黄铁矿也含有较高的钴含量(0.04%～0.2%),因而金厂是典型富钴斑岩型金铜矿床,证实俯冲期斑岩型矿床中存在钴矿化和富集的潜力.后续研究应尽快厘清金厂斑岩型富钴矿床中钴的赋存状态和分布特征,明确幔源岩浆对矿床中金铜钴等金属元素的富集具有贡献,揭示钴在中高温岩浆热液流体中的迁移行为,探讨钴沉淀的主控因素.据此提出,应重视我国斑岩型矿床中...     

东南印度洋中脊第K 段热液羽流分布研究: 中国大洋航次(DY115-19)第一航段调查

研究沿大洋中脊系统热液喷口的分布对于研究海洋热循环、化学循环、生命起源等很多领域的问题都有极为重要的科学意义. 自从20 世纪70 年代美国科学家利用爱尔文号深潜器在东太平洋近2000 m 水深的海底发现第一个热液喷口起, 科学家们对于全球大洋中脊系统上热液喷口的分布了解得越来越多. 尽管有证据表明印度洋中也存在热液活动, 到目前为止, 对印度洋中脊的热液调查航次相对较少, 而且已有的探测活动大多集中在中印度洋脊和西南印度洋中脊, 对东南印度洋中脊的调查甚少. 2007 年1 月, 作为中国(DY115-19)大洋航次第一航段的热液调查内容之一, 中国科学家乘“大洋一号”科考船, 对东南印度洋中脊位于圣保罗-阿姆斯特丹岛东南方的K 洋脊段开展了为期数日的热液羽流探测.     

一种特殊的“M”与“W”复合型稀土元素四分组效应:以水泉沟碱性正长岩为例

用不同溶样方法、国外实验室检验对比和同位素稀释质谱法确定了河北省东坪水泉沟钾长石化-硅化碱性正长岩具有MW复合型(MW型)稀土四分组效应,这是M型与W型同时存在的一种新类型的稀土四分组效应.对这种岩石中磷灰石和锆石进行了单颗粒矿物稀土定量分析,稀土组成特点一致显示了熔体结晶(岩浆)及热液流体交代叠加作用的特点,并可能至少有两期热液活动.熔体-流体共存及富Cl,CO2和Si,K,Al,高温、中低盐度流体热液流体交代蚀变作用的叠加是形成MW复合型稀土四分组效应的主要控制因素.MW复合型稀土四分组效应可作为岩体改造型Au矿的成矿标志。     

北祁连埃迪卡拉纪菱铁矿铁建造成因及其对海洋环境的约束

新元古代铁建造(iron formations,IF)主要形成于成冰纪(约717～635 Ma),而埃迪卡拉纪(635～541 Ma)IF比较少见,且该时期海洋环境争议很大.北祁连塔里干沟铁矿(IF)呈层状、似层状产出于约600 Ma陆源碎屑沉积建造之中,IF呈块状和浸染状构造,半自形-它形结构,主要以菱铁矿为主,可见少量燧石/石英、重晶石、硫化物和碳酸盐矿物等,变质程度较浅,局部可见铜矿化.菱铁矿可见少量Mg替代,重晶石含有少量Sr.塔里干沟IF TFe_2O_3含量很高,其次为Si O_2和Mg O,Al_2O_3、Ti O_2、高场强元素和稀土元素含量很低,表明其为纯净的化学沉积岩.IF可见较高的Fe/Ti、Fe/Al比值和Si O_2/Al_2O_3比值,稀土元素经太古宙后平均澳大利亚页岩(PAAS)标准化后,呈现轻稀土显著亏损,重稀土相对富集的特征(Pr_(PAAS)/Yb_(PAAS)=0.16～0.70),可见Eu正异常(Eu/Eu~*=1.17～1.66),菱铁矿碳同位素变化范围为-2.6‰～0.1‰,暗示铁来源于海底热液和海水,碳来自海水中溶解的无机碳,菱铁矿为原始无机沉淀成因.部分IF样品Mn O含量相对较高(1.00wt%),并显示Ce正异常,较低的Y/Ho比值,与古元古代晚期IF非常相似,暗示埃迪卡拉纪出现氧化还原分层海洋,海水表层氧化,深部缺氧、富铁,局部可能形成"硫化楔",IF形成于深部缺氧、富铁水体,与前人通过地球化学指标(例如铁组分和硫同位素等)推测的埃迪卡拉纪海洋氧化还原状态和化学组成一致.     

深海两千五百米——加拉帕戈斯海底热液探索

30多年前(1975年),人们在位于东太平洋的加拉帕戈斯海底首次发现了正在活动的海底热液,以及与此相伴的热液生物群落。这个发现震撼了当时的科学界,对以后地学、生物学的发展起到了巨大的影响,以至在今天人们还很难断言这一发现最终的意义。在下面这些不连贯的笔记中,作者记录了在2005年随同科考船亚特兰蒂斯(RV/At-lantis)及深潜器阿尔文(Alvin)在这一海域的工作经历,以此纪念30多年前的这一科学发现。     

大西洋中脊热液黄铁矿的标型演化特征研究

本文利用成因矿物学研究方法,对大西洋中脊热液硫化物矿物的形成期次、矿物共生组合和黄铁矿的形态与成分标型特征进行了研究,一方面为开展与其它洋中脊热液硫化物的对比研究提供依据,另一方面根据矿物中的成因指示信息,探讨了研究区内的一些热液活动特征.     

西南印度洋中脊区悬浮硫化锌颗粒及与热液活动的关系

对西南印度洋洋中脊热液活动区7个站的多层水体悬浮颗粒物进行了扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDX)分析研究,在有限的悬浮体滤膜范围上发现了29粒悬浮硫化锌颗粒,具有形态完整、部分完整和溶蚀强烈的多种形态.采用SEM和EDX联合分析的方法,进行了硫化锌矿物相的识别,并分析了其有效性和有限性.闪锌矿的溶蚀程度各异,可能与羽状流阶段性喷发导致的在水体中存留的时间不同有关.21VII-CTD7站闪锌矿占总数50%以上,其中12粒的铁含量较高,显示了与毗邻活动热液区的成矿阶段对应良好.21VI-CTD3站硫化锌矿物数量居第二位,仅1粒含铁,与相近的不活动热液区的性质对应较好.东部5站硫化锌颗粒数量少,且均不含铁,可能与它们距较高温和中温热液活动区较远有关.以上结果表明硫化锌颗粒形态、组分特征和数量与热液活动区的位置和性质存在一定的对应性.