锡同位素研究进展及其在矿床学中的应用展望     

李欢  吴经华  蒋维诚  任涛  刘飚 《地质学报》2021,95(12):3926-3936

锡同位素是一种新兴的非传统稳定同位素,其在考古学及天体化学中的运用显示出非常大的示踪潜力和价值,然而目前其在地质学(尤其是矿床学)中的研究和应用前景缺乏系统介绍.本文总结分析了世界上目前所发表的主要天然及人工样品的锡同位素数据,发现天然样品中锡同位素组成有较大差异,其中玻璃陨石最富重锡(其δ122/118 Sn值可达2.53‰),而黝锡矿(黄锡矿)最富轻锡(其δ120/116Sn值可达-1.71‰).其中,含锡矿物(如锡石和黝锡矿)中的锡同位素组成变化范围要远远大于全岩样品.地幔及地壳来源的不同岩性或地质体的全岩锡同位素组成有明显差别;锡同位素在一定条件下可以发生分馏,且分馏程度可能远远大于锡同位素的初始值差异.锡石锡同位素对成矿环境非常敏感,其形成时的流体成分、化学反应速率以及物化条件(如温度、盐度、氧逸度、pH值等)等因素均能影响其锡同位素的组成.深部流体(如岩浆来源)结晶的锡石富重锡,而浅部流体(如地层流体)的加入将使锡石富轻锡,因此锡石的锡同位素具有判别不同矿床成因类型的潜力.展望未来,锡同位素的研究有望在以下三方面取得突破:①各地球圈层锡同位素储库数据的精确测定;②矿物原位微区锡同位素的准确快速分析;③热液矿床锡同位素分馏机制的建立.聚焦岩浆-热液演化过程中含锡矿物的锡同位素组成变化,有望揭示含锡流体性质及物化环境,从成矿流体来源、演化、沉淀等角度探讨成矿过程中锡同位素分馏的控制因素及其示踪机制,建立复杂锡成矿系统中的锡同位素演化模型.系统的锡同位素研究可为深入认识多类型锡矿化的"源"、"运""储"过程提供新的思路,为判别有争议锡矿床的成因类型及成矿物质来源提供关键的锡同位素证据,进而为研究大规模锡多金属成矿作用提供全新的视角,具有重要的理论价值及现实意义.  相似文献   

陕西八卦庙金矿床NE向黄铁矿-石英成矿期成矿物质来源和成矿机制探讨:原位硫同位素证据     

蔡光耀  安芳  袁轶  刘芳  刘炜  张京渤 《地质学报》2021,95(5):1561-1572

八卦庙金矿床位于秦岭造山带凤太铅锌多金属矿田北部,是陕西省规模较大的金矿床之一,已探明金储量约106 t.赋矿围岩是上泥盆统星红铺组浅变质泥质碎屑岩和碳酸盐岩,其成矿过程可划分为3期,分别是①顺层磁黄铁矿-石英成矿期;②NE向黄铁矿-石英成矿期;③裂隙硫化物-方解石成矿期.目前关于NE向黄铁矿-石英成矿期成矿物质来源和成矿机制仍存在争议.本文通过矿相学观察,将NE向黄铁矿-石英成矿期划分为自形磁黄铁矿-黄铁矿-粗粒石英阶段(Ⅰ)、他形黄铁矿-银金矿-细粒石英阶段(Ⅱ)、他形磁黄铁矿-自然金-方解石阶段(Ⅲ)和黑云母阶段(IV),并在此基础上采用激光剥蚀-多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)分析方法对千枚岩围岩中以及不同阶段形成的硫化物进行了原位S同位素测试,结果显示围岩中原生磁黄铁矿的δ34 S值集中于11.6‰～13.0‰之间,介于前人报道的原生黄铁矿δ34 S值变化范围(3.3‰～16.0‰);阶段I形成的黄铁矿的δ34 S值为8.4‰～10.1‰,磁黄铁矿为7.6‰～8.0‰;阶段II黄铁矿的δ34 S值相对较高,为14.0‰～15.9‰;阶段Ⅲ磁黄铁矿的δ34 S值介于6.4‰～8.3‰之间.八卦庙金矿NE向黄铁矿-石英成矿期总体相对富集重硫同位素、离散程度较大,各阶段硫化物的硫同位素值介于矿集区花岗岩和围岩硫之间,显示其具有岩浆硫与地层硫混合的特征.结合阶段I到阶段Ⅲ矿物组合的变化(黄铁矿+磁黄铁矿→黄铁矿→磁黄铁矿),推断阶段IIδ34 S值增高是水岩反应引起的硫化作用所致,而阶段Ⅲ硫同位素值降低可能与岩浆水的加入密切相关.结合成矿物理化学条件,推断该成矿期成矿热液中金主要以Au(HS)2-的形式迁移,阶段I到阶段Ⅱ由水岩反应引起的硫化作用是导致他形黄铁矿-银金矿-细粒石英阶段(Ⅱ)金矿化的主要原因,而岩浆水的混入可能是导致他形磁黄铁矿-自然金-方解石阶段(Ⅲ)金沉淀的主要机理.  相似文献   

多相糜棱岩内第二相对应变局部化的影响——以秦岭群花岗质糜棱岩为例     

韩宁  赵中宝  王根厚  孙丽静  巴合达尔·巴勒塔别克 《地质学报》2021,95(5):1614-1629

糜棱岩韧性变形发生的应变局部化过程,尤其是多相糜棱岩第二相对基质相变形的影响一直是显微构造研究难点.研究表明糜棱岩借助颗粒边界滑移实现多相混合,形成多矿物相集合体.在多相糜棱岩内,第二相在基质相颗粒边界施加齐纳阻力,牵制基质相颗粒边界的迁移速率,破坏基质相颗粒的动态平衡过程,使基质相颗粒位于古应力计对应的颗粒粒度以下,导致基质相整体的表面积增大,促进扩散交换过程,提高了扩散蠕变,降低了基质相位错蠕变和结晶学优选方位(CPO)形成的效率,使变形机制从颗粒粒径不敏感蠕变机制(GSI)过渡为颗粒粒径敏感蠕变机制(GSS).另外,多相糜棱岩内的第二相具有诱导应变局部化的效应,使塑性应变局部化更为强烈,引起物质强度的变化,进而引起岩石变形过程和岩石圈流变行为的改变.选取秦岭群花岗质糜棱岩进行多相矿物糜棱岩定量化研究,结果显示花岗质糜棱岩伴随着云母含量的增多以及各相混合程度的增大,石英的颗粒粒度明显减小,CPO强度显著降低,基质相显微变形受第二相控制逐渐增强.  相似文献   

塔里木盆地顺北地区11号走滑断裂带变形及其活动特征     

况安鹏  余一欣  朱秀香  陈石  金峰  梁鑫鑫  余浪 《现代地质》2021,35(6):1809-1817

塔里木盆地顺北地区发育大量走滑断裂带,并对油气的运聚成藏有重要控制作用。以顺北西部地区地震资料为基础,对顺北11号走滑断裂带的几何变形特征、活动性、活动期次及其形成机制等进行了分析。顺北11号走滑断裂带整体呈NNW走向延伸,具有垂向分层性和平面分段性。断裂带北段主体为压扭和张扭交互段,中段为两条次级断层控制的拉分地堑,南段由数条分支断层构成马尾状构造。顺北11号断裂带整体活动性由北向南减弱,运动学标志显示是一条右旋走滑断层。顺北11号断裂带主要经历了晚奥陶世和晚志留世-中泥盆世两期活动,部分地区的活动持续到石炭纪。顺北11号走滑断裂带的活动性和运动学特征与塔北地区NNW走向的走滑断裂体系比较相似,而不同于塔中地区的NE向左行走滑断裂体系。顺北11号走滑断裂带的形成主要受控于塔里木盆地北部天山洋多期俯冲挤压而产生的自北向南的挤压应力,断裂自北向南扩展延伸,类似于顺北5号走滑断裂带的北段。  相似文献   

塔北隆起X型走滑断裂成因机制的新解释     

黄少英  宋兴国  罗彩明  能源  马小丹  漆家福  陈石 《现代地质》2021,35(6):1797-1808

塔里木盆地塔北隆起发育两组呈小角度相交(40°)的透入性X型走滑断裂,分别沿着NNE走向和NNW延伸。在对塔北哈拉哈塘地区三维地震资料解释的基础上,对走滑断层的几何展布特征以及断层的剖面变形特征进行研究;同时重点解析了RP6断裂和HA13断裂,分析比较NNW向与NNE向断层的变形及发育特征差异;结合盆地重磁资料以及周缘造山带的活动特征,对塔北隆起小角度的X型走滑断层的发育机制以及演化进行了分析。研究表明,塔北隆起走滑断层在垂向上具有明显的分层变形特征,分为三个构造层:震旦系-中寒武统下构造层(TH₃界面以下)、上寒武统-中奥陶统中构造层(TH₃-TO₃t界面)和上奥陶统-石炭系上构造层(TO₃t-TP界面)。断层在下构造层和中构造层中整体处于压扭环境,多发育正花状构造;上构造层中断层主要发育负花状构造或正断层,整体处于张扭环境。两组断裂比较,NNW向断裂活动性强,在各构造层中均有显著的断裂特征发育,垂向连通性强,发育先存基底断裂,而NE向断层主要发育在中构造层,在下构造层和上构造层中断层发育不明显。活动性分析表明,断层的形成与演化具有多期性,走滑断层的形成经历了三期主要活动:中寒武世末、中晚奥陶世和志留纪-石炭纪。塔北隆起X型走滑断裂的形成受到了NNW向基底断裂和薄弱带的控制,NNW向先存基底断裂带或薄弱带优先发育走滑断裂,基底断裂与主挤压应力方向的夹角小于45°-Φ/2,NNE断层的发育受NNW向先存断裂限制,最终形成小角度相交的X型断裂。  相似文献   

显微组分大分子结构演化差异性及其动力学机制——研究进展与展望     

曹代勇  魏迎春  王安民  王路  刘志飞  秦荣芳  束振宇  陈高健 《煤田地质与勘探》2021,49(1):12-20

显微组分物理化学性质是影响煤炭清洁高效利用和煤储层物性的重要因素,已经认识到决定显微组分性质的根本原因在于其大分子结构。为了揭示显微组分大分子结构演化特征及其控制因素,从显微组分大分子化学结构与物理结构、大分子结构演化的构造应力效应、煤变质全阶段大分子结构演化特征等方面,总结了国内外研究进展,分析了存在的不足。指出由于富镜质组煤的广泛分布和重要工业用途使之成为煤结构研究的主要对象,惰质组的研究则相对缺乏,阻碍了对煤特性的全面认识。提出“煤变质作用的热-应力条件决定显微组分结构演化、惰质组与镜质组大分子结构演化具有差异性”的研究思路,采用惰质组/镜质组高温高压模拟和热模拟实验并与自然序列变质-变形煤对比,研究显微组分结构演化特征及其控制因素。定量刻画显微组分大分子结构与温压条件的关系,揭示构造应力对显微组分化学结构和纳米孔隙结构的控制,确定煤变质全过程中惰质组大分子结构的演化路径,建立惰质组大分子动力学模型。上述研究成果将充实对煤微观结构演化及其控制因素的全面认识,为煤炭清洁高效利用和煤储层物性评价提供基础依据。   相似文献   

浅论造山型金矿中碳质黑色页岩的来源及其在金成矿过程中的作用     

邓腾  丁正鹏  许德如 《地球科学进展》2021,36(10):1077-1091

碳质黑色页岩形成于各个不同地质历史时期的海洋缺氧水体中,通常可视作潜在的成矿物质来源,目前对于碳质黑色页岩的研究主要集中在传统能源矿产领域,其与金矿床相关成矿机制的关联尚缺乏系统性的深入研究.在总结近10年造山型金矿中碳质黑色页岩研究成果的基础上,归纳前人对碳质黑色页岩的来源、形成环境和过程、地球化学特征以及其与造山型金矿化的成矿物质来源、元素迁移—活化—沉淀机制关系的认识:①碳质黑色页岩主要形成于海洋静闭极度缺氧环境;②碳质黑色页岩比普通黑色页岩更富集金、银、钼、钒、镍和铬等稀有金属;③碳质黑色页岩能够通过地层的区域变质运动释放金元素进入深部变质成矿流体;④碳质黑色页岩通常相对其他岩层在构造活动中更易形成容矿构造并作为强力还原剂导致金的沉淀;⑤碳质黑色页岩能够作为显著的找矿标志指导找矿.然而,这些认识不仅与造山型金矿床的传统成因模式存在一定的差异,而且也将引起传统找矿勘查评价准则的改变.目前,我国对于造山型金矿床中碳质物的研究仍较为薄弱,亟待开展该领域的研究,为找矿勘察工作提供科学依据.  相似文献   

秦岭甘湫池花岗岩质崩塌振动台试验研究     

吕艳  周泽华  刁钰恒  苏生瑞  王祚鹏  柴少峰  宋庆伟 《工程地质学报》2021,29(5):1373-1386

地震诱发山体崩塌常形成巨大的灾害,特定地形地质条件下山体地震动力响应特性及破坏机制研究是工程地质的重要难题。本文以秦岭地区具代表性的翠华山甘湫池花岗岩崩塌为研究对象,制作有效反映花岗岩工程地质结构的试验模型,开展大型振动台试验,研究山体地震动力响应规律和崩塌变形破坏机制。试验发现,边坡内部加速度放大系数随激振强度的增加呈现出显著的三阶段变化趋势;水平加速度响应呈现出随高程的增加而单调增大的特征,而竖直加速度响应随着高程的增加出现先增加后减小再增加的波动变化特征;边坡的固有频率变化曲线可以分为3个阶段,整体呈现下降的趋势,表明边坡动力特性发生变化;破坏后的边坡可以分为2个区域:后缘启动区和崩塌堆积区。边坡在地震激振作用下的破坏过程为地震波激振输入→坡体后缘形成拉张裂缝→裂缝向下扩展贯通→不稳定坡体滑动→堆积坡脚。反演了山体破坏的4个阶段:振动致裂阶段、高速启动阶段、撞击减速阶段和堆积阶段,结果与现场工程地质调查分析十分一致。研究翠华山甘湫池花岗岩崩塌的发育特征、成因机理和演化过程,研究成果对揭示秦岭北缘乃至秦岭地区崩塌形成机制、发育规律和灾害有效防控、地质遗迹开发和保护具有重要意义。  相似文献   

北山场址区不同尺度结构面导水特性研究     

邓龙传  李晓昭  吴云  王迎超  黄震  刘江峰 《工程地质学报》2021,29(1):77-85

针对断裂构造带中断裂核部和裂隙破碎带的内在结构高度非均一性和渗透特性的强烈变异性难以表征和确定的难题,通过显微观察、粒度特征、孔隙特征、原位钻孔压水试验和室内渗透试验,研究了北山断裂带不同构造单元渗透特性和内在结构特征的关系。研究结果表明:十月井断层核部发育有断层泥,并可见构造错动结构面,室内渗透试验表明断层泥渗透系数约在(2~5)×10-11m·s-1,未发现断层泥垂向和侧向的渗透特性各向异性;借助于三维精细探槽,对十月井断层破碎带和F₄断裂带的结构和地质成因进行了描述;钻孔压水试验获得十月井断层核部破裂带渗透系数范围为1.32×10-5 m·s-1到1.94×10-5 m·s-1区间内,芨芨槽F₄断层核部岩体渗透系数一般大于2.4×10-6 m·s-1;十月井断层破裂带样品室内渗透试验表明断裂损伤带的渗透系数大体处于10-9~10-6m·s-1之间,其P-Q曲线表现为典型的层流型、充填型、冲蚀性,样品渗透能力随其包含裂隙数量的增加而增大。  相似文献   

西藏南羌塘增生杂岩中俯冲反向驱动高压变质岩折返:来自猫耳山大型拆离断层的启示     

李典  王根厚  刘正勇  李鹏胜  冯翼鹏  唐宇  李超  李阳 《地学前缘》2021,28(6):205-226

大洋岩石圈俯冲增生过程中可能伴随着复杂的深部板片运动过程。高压变质岩无疑是记录这些深部过程的良好载体。最近的研究提出,在特定情况下,双向俯冲中占主导的俯冲板块拖曳另一侧板块发生反向运动,从而短板片可能被另一侧长板片拖出。该研究提示我们关注俯冲增生过程中这种可能的“不正常”的板片运动方式,从而客观而全面地剖析碰撞造山带。现有高压变质岩折返模式中,除了俯冲隧道流模式,其余模式均强调单次快速折返。然而,俯冲反向运动导致的折返过程有所不同:对单个高压变质岩来说仍是快速折返,但是对整体高压变质岩带来说,整个俯冲反向期间必然都存在高压变质岩折返,从而形成较长的折返过程持续时间。对上地壳层次的折返相关构造变形的研究有助于揭示上述过程。  相似文献