稀有金属矿物溶解度对花岗伟晶岩成矿作用的制约     

唐勇  覃山县  赵景宇  吕正航  刘喜强  王宏  陈剑争  张辉 《地学前缘》2022,29(1):81-92

花岗伟晶岩型矿床是稀有金属矿床重要的类型之一。在花岗伟晶岩中,稀有金属元素Li、Be、Nb和Ta主要以独立矿物的形式存在,前人对稀有金属独立矿物在硅酸盐熔体中的溶解度及其影响因素展开了系统研究。本文综合分析了已有的实验数据,其结果表明,影响稀有金属独立矿物溶解度最为重要的2个参数是温度(T)和铝饱和指数(ASI)。因此本文建立了稀有金属独立矿物,尤其是铌锰矿和钽锰矿溶解度,与温度(T)和铝饱和指数(ASI)之间的定量关系: lg [w(Li)/10^-6]=-0.37×[1 000/(T/K)]+4.56,R²=0.44 lg [w(BeO)/10^-6]=-4.21×[1 000/(T/K)]+6.86,R²=0.91 lg [K_sp(Nb)/(mg²·kg^-2)]=-(2.86±0.14)×ASI_(Mn+Li)-(4.95±0.31)×[1 000/(T/K)]+(4.20+0.28),R²=0.86 lg [K_sp(Ta)/(mg²·kg^-2)]=-(2.46±0.11)×ASI_(Mn+Li)-(4.86±0.30)×[1 000/(T/K)]+(4.00+0.30),R²=0.80 式中,温度T为热力学温度,ASI_(Mn+Li)(ASI=Al₂O₃/(CaO+Na₂O+K₂O+Li₂O+MnO),摩尔分数比)和T的适用范围分别为0.6~1.2和1 073~1 373 K的范围内。上述公式为估算硅酸盐熔体中稀有金属含量提供了便利,为量化花岗伟晶岩成矿模型提供了基础。 稀有金属独立矿物溶解度随温度降低和铝饱和指数的增加而急剧降低,因此,在岩浆演化过程中,由岩浆侵位、分离结晶以及流体作用等因素引起的岩浆温度降低和铝饱和指数的增加,是导致稀有金属独立矿物结晶的主要机制。  相似文献   

基于机器学习的锆石成因分类研究     

朱紫怡  周飞  王瑀  周统  侯照亮  邱昆峰 《地学前缘》2022,29(5):464-475

锆石是在自然界中多种温压条件下能够稳定保存,并记录原岩年龄信息的副矿物。锆石微量元素能完整记录地质演化过程信息。通过微量元素分析锆石成因的研究已久,通常利用Th-U图解和La_N-(Sm/La)_N图解等二元图解对锆石进行分类研究。然而,随着锆石研究的深入,以及二元图解无法呈现数据高维度信息的局限性,传统图解已经不能满足对锆石类型进行准确判别,且对已知类型的锆石出现判定偏差。因此,本文将地质大数据与机器学习相结合,训练出高维度锆石成因分类器。文中收集了3 498条不同成因类型的锆石微量元素数据,并通过测试和运用随机森林、支持向量机、人工神经网络和k近邻等4种机器学习算法,最终得出准确率为86.8%的线性支持向量机锆石成因分类器,用于锆石类型的判定与预测。这项工作为锆石分类研究提供了更高维度的判别手段,极大提高了微量元素分析成因结果的精度。将锆石微量元素数据与机器学习方法相结合,是大数据分析与机器学习技术在地球化学研究中的积极探索。  相似文献   

培育志趣，引导学生奔向地球科学大道     

张国伟  郭安林  董云鹏  姚安平 《高校地质学报》2022,28(3):289-293

随着人类社会和科学技术的发展,尤其是中国国力的提升和教育的深化提高,教育改革,包括地学高等教育的改革,就更需进一步深化,以适应时代发展的需要。文章根据作者长期从事地学教学实践与科研的经历,针对2020年全国基础地质学教学会议关于普通地质学教学改革的精神,概括提出两点体会,一是关于普地教学目标和任务,二是涉及普地教学关键所在,供同行讨论。作者从地球科学基本特征和教学目标出发,提出普地教学的核心价值与重要性,进一步明确普地教学的关键在于教师队伍、教学定位与目标及教学内容与方法等三个方面。普通地质学的教学是地学高等教育中最基础、最关键的环节,其总体目标是提高地学教育的普适性,目的是培育学生的科学志趣,引导学生奔向地球科学大道。  相似文献   

西藏喜马拉雅带稀有金属矿勘查与研究进展          下载免费PDF全文

张志  李光明  张林奎 《沉积与特提斯地质》2022,42(2):176-188

长期以来,西藏喜马拉雅带以发育较多金、金锑及铅锌多金属矿为显著特色,而稀有金属矿未曾列入主流找矿方向。近年来,该带由于铍、锂等稀有金属矿的重要找矿新发现而备受广大学者关注,其相应的成矿作用研究亦有较大进展。本文在喜马拉雅带已有地质找矿成果及科学研究资料的基础上,对该带新发现的稀有金属矿勘查与研究进展进行了总结。本文提出：喜马拉雅带主要发育有伟晶岩型锂-铍矿、锡石-硫化物型锡-铍矿、矽卡岩型铍-锡-钨矿、矽卡岩型铍-铌-钽矿、钠长石花岗岩型铍-铌-钽矿、热液脉型萤石-铍矿6种稀有金属矿化类型,其中伟晶岩型锂-铍矿及锡石-硫化物型锡-铍矿最具经济意义上的找矿价值。这些稀有金属成矿作用均与中新世淡色花岗岩浆活动密切相关,属于岩浆高度结晶分异的产物,是印度-亚洲大陆碰撞造山成矿作用中的新成员,并构成了喜马拉雅带与淡色花岗岩相关的稀有金属矿成矿系列。为指导找矿勘查,今后喜马拉雅稀有金属成矿作用研究应加强如下几方面：(1)高分异淡色花岗岩-伟晶岩岩相分带与相应的稀有金属分带;(2)锂-铍-铌-钽-钨-锡共生分离机制;(3)喜马拉雅式稀有金属矿成矿模式与勘查模型;(4)稀有金属与铅锌-金锑成矿作用的关系。喜马拉雅带新发现的稀有金属成矿作用大部分靠近我国边境地区,通过进一步的勘查评价工作有望形成西藏地区具有战略意义的稀有金属成矿带。  相似文献   

西藏拉隆穹窿淡色花岗岩中石榴子石矿物学研究及对岩浆-热液过程的指示   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

付建刚  李光明  董随亮  张海  郭伟康  张林奎  梁维  焦彦杰  凌晨 《沉积与特提斯地质》2022,42(2):288-299

为建立淡色花岗岩演化和稀有金属成矿的矿物学指标,本文选取了北喜马拉雅拉隆淡色花岗岩的石榴子石为研究对象,对其开展电子探针分析和矿物原位LA-ICP-MS微量分析,结果表明MnO含量从白云母花岗岩(12.42%~13.48%)到钠长石花岗岩(16.83%~22.09%)逐渐增高,白云母花岗岩石榴子石主要为铁铝榴石,钠长石花岗岩中石榴子石主要为锰铝榴石,其均为典型岩浆成因的石榴子石。石榴子石微量元素结果显示白云母花岗岩和钠长石花岗岩石榴子石稀土均呈现HREE富集、LREE亏损,Eu负异常的特征。从白云母花岗岩到钠长石花岗岩,石榴子石中Zn含量增加,Sc、Y和HREE等元素含量降低,特别是当HREE含量小于1000×10^-6时,稀有金属元素Be、Nb和Ta含量增加,标志着岩浆演化从正岩浆阶段进入了岩浆-热液过渡阶段。形成于岩浆-热液过渡阶段的锰铝榴石可以作为拉隆淡色花岗岩Be-Nb-Ta稀有金属矿化的矿物学指标,此外,石榴子石中Sc、Y和HREE等元素的变化也可以作为淡色花岗岩稀有金属矿化的判别标志。  相似文献   

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律     

李晓艳  张青伟  洪松涛  袁雨婷  余金燕  潘俐傧  刘莹红 《吉林大学学报(地球科学版)》2022,52(2):434-441

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律。结果表明：经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移。在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制。  相似文献   

华北克拉通南缘小秦岭地区花岗质浅色脉体锆石U-Pb年龄、稀土元素特征及其地质意义     

王宏晖  陈虹  陈龙耀  白和  张欢欢 《地球学报》2022,43(5):633-644

小秦岭地区发育有大量古元古代晚期的花岗质浅色脉体, 这为理解同时期华北克拉通南缘的深熔作用和构造演化提供了重要的窗口。本文对小秦岭地区三条花岗质浅色脉体中的锆石开展了CL图像、LA-ICP-MS U-Pb年代学及稀土元素的研究。浅色脉体中的锆石具有深熔成因锆石的斑杂状、平面状或弱振荡环带的内部结构及较为自形的外部形态特征, 测得的锆石207Pb/206Pb年龄分别为(1867±13) Ma (MSWD=0.22, n=21)、(1849±17) Ma (MSWD=0.79)和(1828±15) Ma (MSWD=0.33, n=20), 代表了该区深熔作用发生的时间。与上述三组年龄相对应, 其锆石稀土元素配分曲线由具较弱负Eu异常(Eu/Eu*=0.12~0.81)的重稀土相对富集型, 转变为中等负Eu异常(Eu/Eu*=0.29~0.61)的近平坦重稀土型、再到显著负Eu异常(Eu/Eu*=0.15~0.54)的重稀土富集型, 结合锆石Ti温度计获取其结晶温度为574~708 °C, 表明地壳深熔作用的发生可能与高角闪岩相-麻粒岩相的退变质作用有关。结合前人的变质年代学数据可知, 小秦岭地区1.87~1.82 Ga的深熔作用应与~1.95 Ga时东、西部陆块碰撞造山所致增厚地壳的长期抬升和冷却过程有关。  相似文献   

关键元素与生命健康:中国耕地缺硒吗?   总被引：1，自引：0，他引：1  

王学求  柳青青  刘汉粮  胡庆海  吴慧  王玮 《地学前缘》2021,28(3):412-423

地球上的生命和非生命都是由自然界已发现的92种化学元素组成的,通过全国土壤地球化学基准值与人体血液元素含量对比研究,发现血液中40~50种化学元素平均值与土壤地球化学基准值的分布高度一致,表明这些关键元素与生命息息相关。近年大家持续关注的硒(Se)元素是人体必需的微量元素,缺乏会产生健康风险,但摄入过量也会导致中毒,因此被称为健康窗口元素。过去研究认为,中国耕地缺硒是造成健康危害的原因之一。本文通过对全国3 382个网格化点位土壤采样,获得Se的地球化学基准值和空间分布数据,发现中国贫硒国土面积,按照世界卫生组织推荐值(0.1 mg/kg)和中国规范(0.125 mg/kg)计算,分别占21.1%和31.6%;适宜区(0.125~0.40 mg/kg)面积大约555万km²,占国土面积约57.1%;富硒区(>0.40 mg/kg)面积达110万km²,占国土面积约11.2%。贫硒国土主要分布在青藏高原和内蒙古局部地区,而中国9大平原的粮食主产区耕地总体上不缺硒,其中珠江三角洲平原、广西平原、成都平原、长江中下游平原是富硒区(>0.40 mg/kg),华北平原、东北平原、三江平原、关中平原是硒边缘区-适量区(0.125~0.40 mg/kg),只有河套平原是缺硒区(<0.125 mg/kg)。根据覆盖全国的网格化土壤采样分析结果,发现低硒带呈不连续的片状分布于内蒙古东部至青藏高原一带,与传统认为“低硒带分布于东北三省至西南云贵高原”不完全一致。硒的空间分布模式主要受地质背景、岩石类型、土壤类型和自然地理景观控制。  相似文献   

六盘山盆地白垩系马东山组泥页岩稀土元素地球化学特征及地质意义     

马风华  张勇  潘进礼  吴文忠 《地质论评》2021,67(1):209-217

以六盘山盆地白垩系马东山组泥页岩为研究对象,通过稀土地球化学元素测试分析,结果表明六盘山盆地马东山组泥页岩REE为125.2×10^-6~175.1×10^-6,均值为153.4×10^-6,略低于北美页岩;∑LREE为114.4×10^-6~160.6×10^-6,均值140.2×10^-6,∑HREE值为10.78×10^-6~14.69×10^-6,均值13.26×10^-6;LaN/SmN、GdN/YbN、∑LREE/∑HREE及经标准化REE分布模式均反映出LREE相对富集且分异明显、HREE相对亏损且分异不明显。Eu明显负异常,Ce弱负异常,成岩作用对REE影响有限。REE配分模式显示马东山组泥页岩沉积物源较为一致,∑REE—La/Yb图解表明其母岩为沉积岩,负Eu异常说明该沉积岩母岩具有花岗岩物源特性。w(∑REE)与w(Al2O3)、w(SiO2)、w(TiO2)及w(CaO)相关性说明马东山组泥页岩REE受近源陆源碎屑供应、水体自身元素分异及生物作用共同控制。REE总量、Eu负异常、Ceanom、δCe、LaN/YbN等指标显示马东山组泥页岩沉积时期气候温暖湿润,泥页岩主要沉积于具有一定深度水体的氧化还原界面以下,沉积速率稳定且缓慢,为有机质的保存提供良好条件。  相似文献   

黔西北普宜地区下三叠统嘉陵江组沉凝灰岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、微量元素特征及其地质意义     

缪宇  吴亮  肖长源  李锁明  李致伟  宋文婷  田瑜峰 《地质论评》2021,67(2):289-310

早三叠世时期频繁的火山事件是导致全球性气候和海洋环境异常的主要原因,前人对早三叠世重要界线时期的火山事件地层开展了大量研究,但对典型界线时期以外的其他火山事件地层却鲜有报道。本文以上扬子西南普宜地区嘉陵江组两件沉凝灰岩为研究对象开展了岩石学、岩相学、锆石年代学及微量元素组合特征等方面的研究。沉凝灰岩样品具有典型岩浆锆石的内部结构和微量元素组合特征,两组沉凝灰岩锆石谐和年龄分别为250.6±0.6 Ma和249.1±0.8 Ma,代表了母岩岩浆中新生锆石的结晶年龄。沉凝灰岩母岩主要以酸性花岗岩类为主,次为中性正长岩类和少量基性岩类。嘉陵江组沉凝灰岩与二叠系—三叠系界线(PTB)凝灰岩及Olenekian—Anisian界线(OAB)绿豆岩具有同源性,形成于活动大陆边缘的碰撞造山环境,源区很可能位于中越边境地区长山构造岩浆带—十万大山火山带,且在陆壳碰撞过程中源区地壳处于持续的增厚阶段,下地壳增厚部位的部分熔融形成补给岩浆上涌并使早期结晶矿物发生了部分熔蚀。本文嘉陵江组沉凝灰岩样品250.6±0.6 Ma年龄对应着Smithian—Spathian界线时期的全球性降温及短期生物复苏事件;249.1±0.8 Ma年龄的样品对应Spathian亚阶中期极端高温气候和生物再次灭绝事件,再次证明了早三叠世时期频繁的火山活动是导致气候改变和生物周而复始新生和灭绝的重要因素。其原因可能是阳伞效应和温室效应等因素综合反馈的结果,但具体证据仍需要将来更多学科综合研究成果的约束。  相似文献