天津蓟县东水厂锰方硼石矿床成因新认识

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床是世界上唯一一个具有经济开发价值的锰方硼石矿床,锰方硼石赋存与中元古代高于庄组二段泥晶白云岩中。本文通过微量元素分析探讨了锰方硼石的成矿环境,测定结果显示Sr/Ba=0.125~0.128;V/(Ni+V)=0.230~0.320;Th/U=4.356~4.898;V/Cr=0.018~0.026,各微量元素对比值范围变化不大;LREE总量为66.12×10~(-6)~67.90×10~(-6),HREE总量(包含Y)为18.88×10~(-6)~19.56×10~(-6),LREE/HREE值为3.38~3.60,Y/Ho值介于28.25~29.14之间,δCe介于0.829~0.854之间,显示为弱的负Ce异常,δEu值介于0.831~0.846之间,显示为弱的负Eu异常。地球化学数据指示其成矿环境属海相沉积环境,海水环境为相对氧化的状态,成矿过程中有陆源物质的加入。Sm/Nd-Eu/Sm图解表明研究区与柴达木盆地第三系蒸发岩较为相似,反应锰方硼石成矿时具有类似的蒸发成因。通过对硼同位素(δ~(11)B的数值范围为1.4‰~10.7‰)的解译进一步探讨了锰方硼石在原生成矿阶段的具体成因(海相蒸发沉积)。结合前人所做的锰方硼石地球化学数据,对东水厂锰方硼石矿床的成因做出了新的解释,即锰方硼石成矿时应属海相蒸发成因,而热液活动的过程则可能是发生于锰方硼石成矿之后,属后期热液改造作用,从而形成了锰方硼石复杂的地球化学特征。     

贵州矿山地质环境恢复治理效果评估方法改进研究——以贵州省毕节市某煤矿为例

在收集矿山地质环境恢复治理相关规范和技术要求的基础上,结合矿山开采造成的地质环境问题的现状、分布,从众多常用的矿山地质环境恢复治理评价指标中,选取普适性较强的地质灾害治理效果、水环境恢复效果、景观植被恢复效果、管护措施这4个评价指标作为评价因子,从而验证上述普适性较强的评价因子可以较好的反映治理恢复效果。根据评价因子的重要性,分别赋予不同的权重,采用加权综合法进行计算,对恢复治理效果评估方法进行改进量化,综合判定地质环境恢复治理效果。本文以贵州省毕节市某煤矿为例,采用的矿山地质环境恢复治理评估方法通过验证,可以为同类型矿山开展地质环境恢复治理效果评估提供借鉴。     

新元古代重大地质事件及其与生物演化的耦合关系

新元古代的地球表层系统经历了超大陆裂解与重组、大规模冰期、古海洋氧化、埃迪卡拉生物群辐射与灭绝、后生动物兴起等一系列重大变革,这些地质事件与生物演化在时空上的耦合关系长期受多学科交叉研究领域的广泛关注。Rodinia超大陆的裂解伴随有超级地幔柱活动、古地磁真极移等复杂响应,裂解过程影响了大气圈和水圈中氧气和二氧化碳的循环,并可能直接导致了新元古代极端的气候条件。构造格局的变动对生物的影响主要体现在物质来源和生存环境的改变上,强上升洋流和强地表径流区域的富营养化促使生物大量繁盛。“雪球地球”期间巨大的选择压力为生物的多样化演变提供了可能,而其后冰川的快速消融则促进了生产力的爆发式增长及多种沉积矿产的形成。与此同时,大气-海洋氧气含量的增加和海水化学结构的改变使得多项元素及同位素指标发生了地质历史上最大幅度的波动,这种特殊的地质背景可能最终对生物演化产生了极为深刻的影响。     

应用去除碳酸盐法研究滇黔地区“白泥塘层”硅质成分的来源

稀土元素是研究沉积岩的形成条件及环境特征的重要指标,本文以桂林寨底地下河系统中岩石样品为研究对象,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱进行稀土元素测试分析,研究了该地区碳酸盐岩的形成环境。结果表明:碳酸盐岩的稀土总量(∑REEs)偏低,不同地层岩性间的∑REEs具有一定差异性,总体上信都组泥质粉砂岩(D₂x)的∑REEs最高,其次为融县组(D₃r)厚层灰岩和桂林组灰岩(D₃g),东村组厚层灰岩(D₃d)和额头村组灰岩及白云质灰岩(D₃e)的∑REEs较低。整体上表现为重稀土元素相对于轻稀土元素富集的特征,且Ce具有较明显的负异常,而Eu无异常或异常不明显,不同于碎屑岩的轻稀土相对富集、Eu负异常、Ce无异常或异常不明显的特征。这些特征表明研究区碳酸盐岩的形成环境为氧化-海相碳酸盐岩沉积环境,可为定量化判别岩溶区碳酸盐岩形成环境提供依据。     

Re-Os同位素在晚新元古代至早寒武世测年及古环境演绎中的应用进展

晚新元古代至早寒武世是地球演化历史上极其重要的时期,该时期地层年龄框架的厘定以及古海水、古大气、古气候等方面的研究一直是国际地学界的关注热点。Re-Os同位素测年法是近十几年来兴起的地层测年法,其对于晚新元古代至早寒武世重要时间节点上沉积的富有机质黑色页岩具有测年及示踪古环境的双重优势。本文以晚新元古代至早寒武世地层为例,阐述了Re-Os同位素测年法在年代地层学研究中的应用,通过与大量的、精确的锆石U-Pb年龄对比,论证了Re-Os同位素测定沉积地层年龄的可靠性。对于震旦系陡山沱组地层建阶及留茶坡组地层的年代学研究,黑色页岩Re-Os同位素测年法可发挥重要的作用。结合前人所做的Sr同位素变化曲线以及收集的晚新元古代—早寒武世Os同位素初始值的测试数据,阐述了Os同位素在该时段古环境演绎及Ni-Mo-V多金属层来源追溯上发挥的作用。黑色页岩难以进行~(87)Sr/~(86)Sr的分析,而Os同位素初始值能较好地弥补这一缺陷,二者的相互结合将为晚新元古代至早寒武世古环境演化的研究作出贡献。本文指出,随着Re-Os同位素分析技术的发展以及更多实验流程的建立,该项技术在未来年代地层学,尤其对一些古老地层的年代厘定具有广阔的应用前景。     

贵州寒武纪早期含磷岩系稀土富集特征

早寒武世是继陡山沱期之后又一重要成磷期,形成于该时段的磷块岩广泛分布于亚洲、西欧、北美以及大洋洲等地,贵州地区广泛分布的早寒武世磷块岩是这一事件的重要组成部分。本文以贵州织金戈仲伍和铜仁坝黄两个典型磷块岩剖面为研究对象,对含磷岩系沉积特征、稀土总量(ΣREY)、P_2O_5含量及其与氧化还原敏感元素指标的关系进行横向比较和分析。结果表明:纵向上,织金戈仲伍剖面和坝黄剖面稀土总量(ΣREY)与w(P_2O_5)变化趋势较一致,稀土总量(ΣREY)、w(P_2O_5)与氧化还原敏感元素指标则没有协同变化的特征。稀土总量(ΣREY)与w(P_2O_5)线性回归表明二者具有明显正相关关系,暗示二者在成因上的密切联系;稀土总量(ΣREY)和w(P_2O_5)与氧化还原敏感元素指标均没有明显相关性,说明沉积介质的氧化还原条件不是稀土富集的主要控制因素。织金戈仲伍剖面和坝黄剖面稀土元素北美页岩标准化配分曲线呈"帽形",中稀土元素(MREE)相对富集,这是在成岩作用的过程中,由于中稀土元素(MREE)离子半径与钙离子半径更接近,相较于其它稀土离子更容易置换钙离子而进入磷灰石晶格。     

基于LA-ICP-MS多元素成像技术的早寒武世磷结核成因研究

我国下寒武统底部广泛发育磷结核、磷块岩等富磷沉积,为早寒武世最为重要的化学标志层之一,也代表了隐生宙—显生宙转折期地球表层系统的重大变革。当前对磷来源和富集机制的解释不一。为进一步明确该时期富磷沉积的形成机制,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱联用技术(LA-ICP-MS)对贵州金沙地区牛蹄塘组黑色页岩中的磷结核进行多元素原位微区成像研究。结果表明:磷结核中各元素富集情况清晰地记录了磷结核形成过程中微环境的变化趋势。其中,磷结核内部Ca、P共富集以及Si亏损,指示P富集缘于自生磷灰石生成,P则来自于有机质含氧或厌氧降解释放;Mn、Zn与P共富集于磷结核内部,指示结核形成时的底部水体为含氧水体;As、Mo、V等元素主要富集于围岩或黑色页岩,指示缺氧含H_2S水体形成终止了结核生长。本研究显示,LA-ICP-MS原位多元素成像技术能够获取微区内丰富的地球化学信息,并提供高精度可视化证据,未来将在地质勘探和古环境研究等领域得到更广泛应用。     

二叠纪茅口晚期锰矿成矿作用的地球化学约束--以遵义市南茶锰矿为例

遵义锰矿是我国二叠纪时期一种重要的锰矿类型。南茶锰矿床是近年来在遵义锰矿区发现的又一中型隐伏锰矿床,是遵义锰矿的典型代表。南茶锰矿含锰岩系的微量元素、稀土元素、碳同位素研究结果表明:南茶锰矿成锰期前样品V/（V+Ni）值在0.6与0.65之间或与0.60接近,V/Cr值在0.71~2.05之间,均值为1.34,Ce呈中等程度的负异常,说明该期沉积环境属贫氧环境;成锰期样品V/（V+Ni）值接近0.45,V/Cr值为0.28、1.30,Ce呈轻微的负异常,反映此时属氧化-贫氧的沉积环境;成锰期后样品中,V/（V+Ni）值则介于0.65~0.88,均值为0.76,大部分样品V/Cr值>4.18,Ce呈轻微的正异常,说明成锰期后可能处于缺氧环境;含锰岩系δEu值均显示为弱的正Eu异常（成锰期前、成锰期以及成锰期后Eu/Eu*均值分别为0.88、1、0.85）,反应含锰岩系沉积时期受到热水作用的影响较弱;锰碳酸盐岩地层的碳同位素具有一次明显的负偏,至锰矿层达最低（-12.5‰ V-PDB）,显示与有机质的降解有关。综上所述,南茶锰矿的形成经历了前期氧化锰沉淀和之后氧化锰沉淀被还原形成碳酸锰的过程。     

黔北下寒武统黑色岩系的沉积环境与地球化学响应

下寒武统黑色岩系在我国华北、华南及塔里木盆地等广泛发育,但富有机质泥页岩的分布特征及其控制因素未有定论。本文对黔北地区下寒武统牛蹄塘组(及同时期地层)不同沉积相带典型剖面中的富有机质泥页岩及其上下层位进行了地球化学分析,识别出寒武纪早期不同沉积相带氧化还原环境的明显差异。台内凹陷相主要岩性为黑色页岩,底部为不等厚的薄层磷块岩和硅质岩或硅磷质结核,沉积的黑色页岩厚度大,有机质丰度高,V、Ni、Mo、U等微量元素显著富集,反映了贫氧-缺氧环境,以及短暂动态的硫化环境,Mo/TOC反映了其为局限盆地特征;上斜坡相为贫氧到氧化的沉积环境,但更多地是表现为氧化的沉积环境,其中牛蹄塘期存在局部的硫化环境,沉积的黑色页岩厚度小,但有机质丰度最高,V、Ni、Mo、U等微量元素的富集程度较低;盆地相为黑色硅质岩与富有机质的黑色硅质页岩间互沉积,同期沉积厚度较小,有机质丰度相对较低,V和U的富集程度大于台内凹陷相,而Ni和Mo的富集程度则低于台内凹陷相,指示了缺氧环境,期间伴随有贫氧和短暂的氧化环境存在,且可能存在局部的硫化环境,Mo/TOC反映了中等的局限程度。总的来说,黔北下寒武统黑色岩系的有机质丰度、厚度以及微量元素富集程度等特征主要受控于不同的氧化还原环境。