招远金矿区水体中硫同位素特征及其对污染来源的指示

稳定同位素因其指纹效应已成为分析矿区污染来源的重要技术手段。文章以招远金矿区为例，应用硫同位素联合水化学分析、聚类分析及氢氧同位素分析招远金矿区水污染特征和成因。通过分析可知，矿区内地表水和地下水主要接受大气降水补给，水力联系密切。水化学类型以SO₄—Ca和SO₄—Na型为主，阴离子以SO₄2-为主，地表水和地下水的NO₃-和Cl-在空间上变异性较大。地表水硫酸盐含量普遍偏高，硫酸盐污染较为严重，高值区出现在玲珑金矿、金翅岭金矿和张星镇附近；而地下水高值区都出现在玲珑金矿附近，且SO₄2-浓度沿着径流方向逐渐降低。地表水中硫酸盐δ34S值介于1.8‰~9.8‰，地下水中硫酸盐δ34S值介于2.7‰~9.6‰，地表水和地下水硫酸盐含量受玲珑金矿硫化、玲珑花岗岩和胶东岩群影响明显。在地下水径流途中，有地表水入渗污染地下水的现象。另外，工业废水的排放也是硫酸盐含量升高的主要原因。研究表明:硫同位素在金矿区硫酸盐污染的来源和特征方面有很好的指示作用，是评价矿山开采对地下水污染的有效工具。     

胶东金翅岭金矿床黄铁矿原位微量元素和硫同位素特征及对矿床成因的指示

位于招远-莱州金成矿带中西部的金翅岭金矿床是胶东地区典型的石英脉型高品位金矿，但其成矿流体来源和矿床成因一直存在争议.在详细的矿相学和黄铁矿显微结构研究基础上，利用LA-ICP-MS技术原位分析与成矿有关黄铁矿的微量元素特征，结合原位硫同位素分析成矿流体来源，为进一步认识矿床成因提供制约.成矿阶段的黄铁矿划分为2种类型（PyI和PyII），PyI产在石英-黄铁矿阶段，PyII产在石英-多金属硫化物阶段，伴随大量可见金的出现.根据背散射的核-边结构，PyII可细分为含有较多硫化物的核部PyIIa和表面较为干净的边部PyIIb，但二者有明显溶蚀结构.LA-ICP-MS分析结果显示PyI含有一定量的Au（< 0.015×10-6~2.18×10-6，均值0.62×10-6）和As（78.98×10-6~857×10-6，均值542×10-6），但Pb、Zn等其他元素含量较低.核部PyIIa和PyI微量元素分布特征较为相似，但Au（< 0.015×10-6~0.59×10-6，均值0.11×10-6）和As（0.62×10-6~198×10-6，均值35.81×10-6）的含量相对下降.边部PyIIb较核部PyIIa明显富集Au（< 0.015×10-6~19.71×10-6，均值5.91×10-6）和As（399×10-6~18 153×10-6，均值6 412×10-6），且Au与As表现出良好的正相关性.PyI和核部PyIIa原位δ34S的分布范围较为一致，集中在3.0‰~4.9‰；而边部PyIIb的原位δ34S值较高（5.2‰~6.6‰）.根据黄铁矿结构、微量元素和硫同位素特征，推断在主成矿期富34S和富Au-As的热液流体加入形成了边部PyIIb且与核部的PyIIa发生了交代作用，同时大量可见金直接从热液中沉淀形成.该研究表明多期次富Au-As成矿流体的注入可能是高品位石英脉矿床形成的主要机制.      

四川米易海塔地区混合岩型铀矿流体包裹体特征

混合岩型铀矿是康滇地轴上最有希望取得找矿突破的铀矿类型,海塔地区的铀矿化即是该类型铀矿的典型代表。本文针对区内的长英质脉矿石、富晶质铀矿石英脉矿石和含矿热液石英脉中的石英流体包裹体进行了研究。结果表明,海塔地区混合岩型铀矿的成矿作用可分为2个阶段:早期混合岩化热液成矿阶段为高温、中低盐度流体,流体包裹体均一温度集中在380~540℃,盐度变化范围为16.15%~23.18%NaCl eqv,是区内铀成矿的主要阶段;晚期热液叠加改造成矿阶段为中低温、低盐度流体,流体包裹体均一温度集中在140~220℃,盐度变化范围为5.56%~23.18%NaCleqv,是区内富铀矿的形成阶段。流体包裹体的气相成分测试表明,长英质脉矿石石英包裹体中以CH4、CO2为主,其次为H2O和N2;而富晶质铀矿石英脉及含矿热液石英脉石英包裹体中以H2为主,部分含有CO2、CH4、H2O。氢、氧同位素研究表明,早期混合岩化成矿阶段的成矿流体可能为岩浆水与变质水的混合,而晚期热液叠加改造成矿阶段成矿流体中可能有大气降水的加入。     

西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石U Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

中亚造山带西部西准噶尔地区红山花岗岩体内部发育多期似岩墙状安山质暗色条带,LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年和岩石化学与同位素分析表明,它们具有不同的形成年龄、相同的源区和相似的形成过程。其中,具有不规则状或环状形态的暗色条带,其锆石U-Pb年龄为319.1±2.9 Ma和313.3±2.4 Ma,远大于红山岩体花岗岩锆石结晶年龄(305～301Ma),可能是红山岩体侵位过程中所捕掳的围岩;具有线性展布特征的安山质暗色条带,其锆石U-Pb年龄为295±2Ma,形成于红山岩体侵位之后,构成伸展岩墙群。红山岩体中的安山质暗色条带和线状岩墙群具有相似的岩石化学组成,富SiO_2(56.48%～63.09%)、MgO(3.56%～6.31%),具有高的Mg#值(51.74～62.40)及Na_2O/K_2O值(1.34～3.43);球粒陨石标准化稀土元素(REE)配分模式呈明显的右倾型,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)Rb、K、Ba、U、Sr,亏损高场强元素(HFSE)Th、Nb、Ce、P和重稀土元素,具较弱的负铕异常;其同位素组成特征为(~(87 )Sr/~(86 )Sr)i=0.703295～0.703620,(~(143) Nd/~(144) Nd)i=0.512612～0.512618,εNd(t)=6.91～7.62,(~(206) Pb/~(204) Pb)t为17.6883～17.9876,(~(207) Pb/~(204) Pb)t为15.5313～15.5686,(~(208)Pb/~(204)Pb)t为37.4460～38.0581。它们具有与赞岐岩类似的地球化学特征,总体表现出与弧岩浆作用相关的地球化学特征,可能具有共同的物质来源,为准噶尔洋板片俯冲消减后同一地幔源区在不同阶段的产物。其中,形成于弧岩浆作用时期的赞岐岩(319～313 Ma),构成与岛弧花岗岩类伴生的环状似岩墙状安山质暗色条带;形成于后造山伸展岩浆作用晚期的赞岐岩(～295Ma),构成与达拉布特左行走滑作用相关的陆内伸展岩墙群。安山质暗色条带(岛弧火山作用)、红山岩体(后造山伸展)和线状岩墙群(陆内伸展)记录了西准噶尔红山地区洋陆转换的全过程。     

多元素衬值累加地球化学方法在找矿中的应用——以青海省夏日哈-什多龙远景区为例

青海省夏日哈-什多龙成矿远景区位于青藏高原东昆仑东段,西起都兰县夏日哈镇,东至兴海县什多龙一带,跨祁漫塔格北坡-夏日哈岩浆弧和北昆仑岩浆弧,是青海省重要的成矿区。为了在该区寻找新的成矿有利地段,本文在对该区区域地质背景、矿产特征及区内典型矿床地质特征系统研究的基础上,利用多元素衬值累加地球化学找矿方法,在区域上优选出一批找矿靶区。多元素衬值累加地球化学找矿方法首先收集远景区1∶5万水系沉积物测量成果,经过数据处理,绘制远景区衬值累计地球化学图,进而建立典型矿床找矿模式,最终通过对比分析,选出新的找矿靶区。对圈定的找矿靶区进行野外踏勘检查,均发现不同程度的矿化线索,为今后在该区进一步找矿起到了很好的指导作用。通过本次工作,发现了该方法在靶区圈定方面的优势:(1)可快速圈定异常,提高工作效率;(2)编制的地球化学图浓集中心更显著;(3)圈定的找矿靶区找矿成果显著,尤其针对陆相火山岩型多金属矿、斑岩型铜钼矿、矽卡岩型多金属矿找矿成果突出;(4)能直观反映背景变化趋势,有助于评价异常。     

敞开酸溶和偏硼酸锂碱熔ICP-MS法测定多金属矿中的稀土元素及铌钽锆铪

用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中的稀土及难熔元素,混合酸敞开酸溶法和碱熔融法是两种主要的溶样方法。但地质样品组分复杂,元素之间存在相互共生的现象,对于特殊元素、特殊样品用传统酸溶法会造成部分元素消解不完全,使测定结果不准确;而碱熔法的操作过程繁琐,且溶液盐度高,易产生基体干扰和堵塞仪器进样系统。本文改进了传统四酸和五酸体系,采用氢氟酸-硝酸-硫酸敞开酸溶体系,用国家一级标准物质制作标准曲线测定15种稀土元素,方法准确度(ΔlgC)为0.001～0.027。同时改进了偏硼酸锂碱熔法,样品用偏硼酸锂碱熔提取,加入氢氧化钠调节溶液至碱性条件,所测元素与偏硼酸锂共沉淀后过滤分离熔剂,再用硝酸复溶测定15种稀土元素及铌钽锆铪。两种溶样方法的测定值与认定值的相对误差为1.09%～9.30%。将混合酸敞开酸溶法测定稀土元素、偏硼酸锂碱熔法测定铌钽锆铪的结果与其他实验室密闭酸溶法相比,两组数据的相对偏差为0.13%～15.32%。本实验表明,混合酸敞开酸溶法适用于测定地质样品中的稀土元素,偏硼酸锂碱熔法不仅适用于测定地质样品中的稀土元素及铌钽锆铪,也适用于测定如古老高压变质岩石及铝含量高的样品中的铌钽锆铪。     

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。     

典型黄土-古土壤系列浸水渗透及湿陷变形规律

为查明典型黄土-古土壤系列地层结构的水分运移及湿陷变形规律，依托西安北至机场城际轨道项目于渭北黄土塬区所进行的大型试坑浸水试验，采用现场实时观测的方法，跟踪测试了无渗水孔条件下的湿陷性土层浸水渗透及湿陷变形。结果表明:在浸水前期，渗透水流以垂直运动为主，整体形态似一不断加大的“秤砣”形，随着水分运移至埋深较大土层时（约15.0 m），水平运动开始加大，直至达到水分入渗扩散角界限，最终，浸润区及饱和区均呈现形似倒置“漏斗”的形态；受水分扩散的影响，沉降过程可划分为:初始浸水段-剧烈湿陷段-湿陷稳定段-停水孔压消散段-固结沉降段-沉降稳定段；古土壤层阻碍了水分的垂直渗透速度，并对其上土层的侧向扩散起到一定促进作用，停水后，则起到隔绝水分向下快速扩散的作用。研究结果为认识典型黄土-古土壤系列场地水分运移及湿陷变形规律提供了参考，也可为该地区未来工程建设提供指导及借鉴。      

内蒙古东珺铅锌银矿床成矿机制的热力学相图研究

大兴安岭广泛分布与岩浆热液作用有关的铅锌多金属矿床,对于该类型矿床中成矿物质的运移沉淀机制和矿物共生组合的研究是揭示成矿机制的关键。本文选取了大兴安岭成矿带东珺典型中高温岩浆热液型铅锌银矿床,通过对该矿床进行详细的野外地质调查和镜下矿物共生组合的研究,结合流体包裹体的显微测温研究,激光拉曼测试和H-O同位素测试,选择了方铅矿、闪锌矿和黄铁矿三种主要金属硫化物进行了热力学平衡的相关计算,依据包裹体显微测温结果选取了473K、513K、553K、593K四个温度截面绘制了热力学Eh-pH、lg[Pb~(2+)]-pH和lg[HS~-]-pH相图。结果显示随着热液成矿过程的不断演化,主要金属硫化物及其共生组合由Py(Ⅰ)→Py(Ⅱ)+Gn(Ⅰ)+Sp(Ⅰ)→Gn(Ⅰ)+Sp(Ⅰ)→Gn(Ⅰ)+Sp(Ⅱ)→Gn(Ⅱ)+Sp(Ⅱ)→Gn(Ⅱ)。流体沸腾、流体混合和水岩反应是东珺铅锌银矿床的主要成矿机制,由此引发的温度、离子活度、Eh和pH的变化对于成矿物质的运移沉淀和硫化物共生组合的形成具有重要的控制作用,东珺矿床热液成矿期主要金属硫化物及其共生组合的形成是多因素协同作用的结果。此研究对于解释大兴安岭典型热液型铅锌多金属矿床的运移沉淀机制和矿物共生组合特征具有重要的指导意义。     

Kainsaz(CO3)陨石中两个富Al球粒的氧同位素组成特征与形成演化

富Al球粒是原始球粒陨石中一种矿物岩石学特征介于富钙铝包体(CAIs)和镁铁质硅酸盐球粒之间的特殊集合体,所以常常认为富Al球粒在认识CAIs和镁铁质硅酸盐球粒形成演化过程中的相互联系具有特殊意义。然而,对富Al球粒的初始物质组成以及形成演化过程一直存在较多争议,而氧同位素组成研究能够对球粒演化和早期星云环境等提供重要的信息。在本文中我们报导了来自Kainsaz(1937年降落于俄罗斯,CO3型)碳质球粒陨石中的2个富Al球粒(编号K1-CH1和K2-CH2)的矿物岩石学和氧同位素组成特征。K1-CH1的矿物组成主要为橄榄石、低钙辉石和富钙长石,K2-CH2为橄榄石和富钙长石。2个球粒中的矿物均具有贫~(16)O同位素组成特征。K1-CH1中矿物的△~(17)O组成基本上位于2个区间:-11.1‰～-8.7‰和-3.9‰～0.4‰;而K2-CH2的△~(17)O介于-6.6‰～-0.6‰之间,且具有从中部至边部升高的趋势。矿物岩石学和氧同位素特征表明,这2个富Al球粒的初始物质组成为富CAIs和镁铁质硅酸盐。在球粒熔融结晶过程中,与贫~(16)O同位素组成(△~(17)O:-8.7‰～-7.8‰)的星云发生了氧同位素交换。球粒形成后,发生迁移进入陨石母体,在相对更贫~(16)O同位素组成(△~(17)O:-0.6‰～0.4‰)的母体中(流体参与)发生变质作用,并再次发生了氧同位素交换。