硼的地球化学性质及其在俯冲带的循环与成矿初探

硼是广泛应用于化工、农业、材料科学及核工业领域的重要元素。硼与氢的核聚变反应是未来具备运用潜力的清洁能源。硼作为典型的亲石元素,是高度不相容元素。硼元素容易富集于蚀变洋壳及蛇纹石化地幔橄榄岩中。而在板块俯冲过程中,由于硼具有强的流体活动性,会优先赋存于流体中。因此,当蛇纹石化的大洋岩石圈及覆于其上的沉积物在俯冲过程中发生脱水,这使得弧前地幔楔发生大规模的蛇纹石化。此时大量硼元素很可能随俯冲流体释放并封存于弧前地幔楔中。目前已发现的超大型硼矿床主要位于聚合型板块边缘,尤其土耳其拥有世界上最大的硼酸盐储量。我们推测这些矿床的形成基础条件之一可能与弧前高度蛇纹石化的地幔楔有关。尤其是在洋 陆俯冲环境,弧前蛇纹岩或蛇绿混杂岩首先通过俯冲侵蚀再循环到火山弧岩浆中,使得岩浆更富集硼。随后弧火山喷发大量富硼的火山岩、岩浆热液及水气。在岩浆冷却过程中,硼元素析出、沉淀于火山表面,并伴随风化、侵蚀过程汇聚至碰撞造山带的封闭湖盆之中。此外,干冷的气候条件下也进一步促进了硼的成矿。我国具有形成大型、超大型硼矿的地质条件,应加大研究及探勘力度,并适当购买硼作为战略储备。     

内蒙古呼伦西白地区铌稀土多金属矿成矿特征及找矿标志

北山成矿带东缘的内蒙古呼伦西白地区近年来发现了多处铌稀土矿床(点),矿床(点)产于二叠纪二长花岗岩外接触带上,矿体赋存于滨浅海相碳酸盐岩-变碎屑岩内,其形态、产状、规模受构造-岩浆活动控制,并与磁异常对应,其中灰石山东北铌稀土矿区Nb2O5品位0.02%～0.56%、平均0.11%,REO品位0.13%～2.63%,平均0.93%,辉森乌拉西铌金矿区Nb2O5品位0.01%～0.1%,与白云鄂博Nb-REE-Fe超大型矿床特征类似,成矿潜力巨大。结合区域地质背景及铌稀土多金属矿成矿特征,初步认为区内该类型矿床的找矿标志为:二叠系滨浅海相碳酸盐岩-变碎屑岩地层、构造挤压形成的虚脱空间或韧-脆性转换部位、二叠纪二长花岗岩外接触带、放射性异常梯度带-磁异常位置、岩石蚀变(褐铁矿化、硅化、碳酸盐化等)和石英细网脉发育地段。对该地区铌稀土多金属矿成矿特征和找矿标志的研究有利于拓展北山地区三稀矿产的找矿思路,也可为此类矿产的找矿方向提供借鉴。     

无定河下游全新世古洪水研究

对无定河流域野外考察，在其下游苏家圪坨（SJGT）地点发现夹有古洪水滞流沉积物（SWD）的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm，具有平行微薄层理特征，且直接覆盖在东汉文化层之上。室内分析结果表明古洪水SWD有着与2012年洪水SWD相似的沉积学特征，以粗粉沙为主，分选良好，磁化率和烧失量较小，说明它记录了一次无定河下游的大洪水事件。文化层光释光（OSL）测年结果显示该次古洪水事件发生在1 900~1 700 a BP。古洪水洪峰水位和洪峰流量分别为765.9 m和10 530 m³·s^-1。同时利用2012年洪水洪痕水位验证，在同一断面用相同参数恢复洪峰流量为1 030 m³·s^-1，实测洪峰流量为1 000 m³·s^-1，误差为3.09%，说明古洪水洪峰流量恢复结果合理可靠。研究结果延长了无定河下游洪水数据序列，对水资源、水能源的开发利用提供了科学依据。     

穿透性地球化学勘查技术在隐伏砂岩型铀矿调查中的应用研究

砂岩型铀矿是铀资源的一种重要矿床类型, 该类型铀矿一般形成于中新生代盆地当中, 常以盲矿、隐伏矿产出, 勘查难度较大。我国中新生代盆地面积广大, 因此寻找砂岩型铀矿的潜力巨大。目前, 砂岩型铀矿勘查主要以物探手段为主, 地球化学勘查手段未充分发挥其作用。本文在解释穿透性地球化学勘查技术铀矿勘查原理基础上, 重点列举了近几年在我国北方大型含铀盆地开展的技术试验和示范研究案列, 在此基础上对各种穿透性地球化学勘查方法进行了梳理。认为穿透性地球化学勘查技术在砂岩型铀矿勘查中可用于圈定远景区、靶区甚至定位矿体, 可在利用地物化综合信息找砂岩型矿中发挥其应有的作用。     

东营凹陷史112区块沙三中亚段深水重力流体系精细刻画及在开发中的意义

深水重力流作为一种重要的、特殊类型的沉积体系,自发现以来就得到了学术界的广泛关注,并在油气勘探中日益受到重视。东营凹陷古近系沙三中段发育深水重力流体系,综合地震、岩心、测录井等资料,对郝家油田史112区块深水重力流体系的沉积类型、特征及在不同层序中的发育演化进行了精细刻画,总结了该区重力流沉积模式,为开发区储层预测提供重要参考。研究表明,本区深水重力流体系发育于三级层序的高位域,从下至上可划分出4个四级层序(SQQ^1-4),主要发育滑塌沉积、碎屑流沉积和浊流沉积3种成因类型,可识别出12种岩相组合。四级层序$\mathrm{SQQ}_{3}^{2}$时期重力流规模较小,$\mathrm{SQQ}_{3}^{3}$时期随着东营三角洲向湖盆中心推进,重力流规模扩大。滑塌沉积主要发育在三角洲前缘或前三角洲斜坡根部,在滑塌沉积前方形成碎屑流沉积,碎屑流向前搬运的过程中,逐渐转化成浊流沉积。三角洲前缘及前三角洲的浊流和碎屑流是开发井区进一步寻找储层的有利部位。     

Cu–Mo Differential Mineralization Mechanism of the Dabate Polymetallic Deposit in Western Tianshan,NW China: Evidence from Geology,Fluid Inclusions,and Oxygen Isotope Systematics

Classic porphyry Cu–Mo deposits are mostly characterized by close temporal and spatial relationships between Cu and Mo mineralization. The northern Dabate Cu–Mo deposit is a newly discovered porphyry Cu–Mo polymetallic deposit in western Tianshan, northwest China. The Cu mineralization postdates the Mo mineralization and is located in shallower levels in the deposit, which is different from most classic porphyry Cu–Mo deposits. Detailed field investigations, together with microthermometry, laser Raman spectroscopy, and O‐isotope studies of fluid inclusions, were conducted to investigate the origin and evolution of ore‐forming fluids from the main Mo to main Cu stage of mineralization in the deposit. The results show that the ore‐forming fluids of the main Mo stage belonged to an NaCl + H₂O system of medium to high temperatures (280–310°C) and low salinities (2–4 wt% NaCl equivalent (eq.)), whereas that of the main Cu stage belonged to an F‐rich NaCl + CO₂ + H₂O system of medium to high temperatures (230–260°C) and medium to low salinities (4–10 wt% NaCl eq.). The δ¹⁸O values of the ore‐forming fluids decrease from 3.7–7.8‰ in the main Mo stage to ?7.5 to ?2.9‰ in the main Cu stage. These data indicate that the separation of Cu and Mo was closely related to a large‐scale vapor–brine separation of the early ore‐forming fluids, which produced the Mo‐bearing and Cu‐bearing fluids. Subsequently, the relatively reducing (CH₄‐rich) Mo‐bearing, ore‐forming fluids, dominantly of magmatic origin, caused mineralization in the rhyolite porphyry due to fluid boiling, whereas the relatively oxidizing (CO₂‐rich) Cu‐bearing, ore‐forming fluids mixed with meteoric water and precipitated chalcopyrite within the crushed zone at the contact between rhyolite porphyry and wall rock. We suggest that the separation of Cu and Mo in the deposit may be attributed to differences in the chemical properties of Cu and Mo, large‐scale vapor–brine separation of early ore‐forming fluids, and changes in oxygen fugacity.     

甘肃柳园地区早二叠世正长花岗斑岩脉锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征——对北山造山带晚古生代构造背景的指示

甘肃北山地区位于中亚造山带中段，是诠释中亚造山带构造演化的关键区域之一，长期以来受到地质学界的广泛关注。柳园地区位于甘肃北山南带，区内脉岩发育，这些岩脉的研究可以为阐释北山造山带晚古生代构造背景提供更多证据。基于此，本文选取位于甘肃柳园地区的正长花岗斑岩脉开展了系统的锆石U-Pb-Hf同位素和全岩主量、微量元素分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析显示，岩脉侵位于早二叠世（（288.5±1.4）Ma）。全岩地球化学分析显示，正长花岗斑岩脉的SiO₂和全碱质量分数较高，Fe、Mg、Ca、Al和P质量分数较低，Rb、Th、U和Pb相对富集，Ba、Nb、La、Ce、Sr和Ti等元素相对亏损，Eu负异常显著，具有较高的Rb/Sr值和较低的K/Rb值及锆石饱和温度（730~844℃，集中于740℃左右），显示该岩脉为高钾钙碱性高分异I型花岗岩，并具有俯冲带岩浆活动的地球化学特征。正长花岗斑岩脉具有较低的Zr/Hf值（18.42~28.01，平均值为22.37）和Th/U值（3.82~7.99，平均值为5.34），与平均地壳组分接近，锆石ε_Hf（t）值为2.94~9.66，平均值为5.72，T_DM2值为955~611 Ma，指示源区主体为新元古代地壳的部分熔融，并存在幔源物质加入。根据构造判别图解并结合前人关于二叠纪区域构造变形、盆地沉积物源、岩浆演化等方面的研究结果，笔者认为该正长花岗斑岩脉形成于俯冲作用过程中的局部伸展环境，并认为北山地区增生造山事件至少持续到早二叠世。     

A synthesis of iron deposits in the eastern Tianshan,NW China

The northern Xinjiang region is one of the most significant iron metallogenic provinces in China.Iron deposits are found mainly within three regions:the Altay,western Tianshan,and eastern Tianshan orogenic belts.Previous studies have elaborated on the genesis of Fe deposits in the Altay orogenic belt and western Tianshan.However,the geological characteristics and mineralization history of iron deposits in the eastern Tianshan are still poorly understood.In this paper I describe the geological characteristics of iron deposits in the eastern Tianshan,and discuss their genetic types as well as metallogenic-tectonic settings,Iron deposits are preferentially distributed in central and southern parts of the eastern Tianshan.The known iron deposits in the eastern Tianshan show characteristics of magmatic Fe-Ti-V(e.g.,Weiya and Niumaoquan),sedimentary-metamorphic type(e.g.,Tianhu),and iron skarn(e.g.,Hongyuntan).In addition to the abovementioned iron deposits,many iron deposits in the eastern Tianshan are hosted in submarine volcanic rocks with well-developed skarn mineral assemblages.Their geological characteristics and magnetite compositions suggest that they may belong to distal skarns.SIMS zircon U-Pb analyses suggest that the Fe-Ti oxide ores from Niumaoquan and Weiya deposits were formed at 307.7±1.3 Ma and 242.7±1.9 Ma,respectively.Combined with available isotopic age data,the timing of Fe mineralization in the eastern Tianshan can be divided into four broad intervals:Early Ordovician-Early Silurian(476-438 Ma),Carboniferous(335-303 Ma),Early Permian(295-282 Ma),and Triassic(ca.243 Ma).Each of these episodes corresponds to a period of subduction,post-collision,and intraplate tectonics during the Paleozoic and Mesozoic time.     

辽北开原地区房木花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征

研究区位于华北克拉通北缘东段、华北克拉通与兴蒙造山带的交接部位。本文通过对辽北开原地区房木花岗斑岩的岩石学、年代学和地球化学研究，探讨了其形成时代、岩石成因和构造环境，并进一步探讨了华北克拉通东部岩石圈减薄的起始时间。用LA-ICP-MS技术测定了花岗斑岩的锆石U-Pb同位素，获得其锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（117±1）Ma，表明花岗斑岩形成于早白垩世。花岗斑岩具有高硅、富碱、贫镁和钙的特征，富集大离子亲石元素（K、Rb）和高场强元素（Th、Ta、Nb），亏损Sr、Ba、P、Ti元素，稀土配分曲线均呈现右倾海鸥型，具有明显的负Eu异常；显示研究区花岗斑岩为A型（A₁亚型）花岗岩，形成于古太平洋俯冲的后造山伸展环境，其岩浆源于地幔物质上涌而导致的地壳物质重熔。研究区在（156±1）Ma之前，属于挤压造山环境，表明研究区岩石圈减薄时间应处于156~117 Ma之间。     

广西宜州裂陷槽晚古生代演化与早石炭世沉积锰矿分布*

滇黔桂地区晚古生代浅水碳酸盐岩台地与深水硅泥质盆地共存的古地理格局,是在加里东期褶皱基底上发生裂陷及差异沉降而发展起来的。广西宜州—柳州一带既是晚古生代上扬子碳酸盐岩地台南缘1条重要的沉积相分界线,也是晚古生代桂中和桂北地层分区、古生代—中生代雪峰山南段构造体系和桂中坳陷构造体系的分界线。文中通过对宜山—柳州一带晚古生代地层的区域对比和成因分析,恢复了桂中宜山—柳州地区晚古生代沉积盆地的演化历史。狭长型宜州裂陷槽盆地西起丹池断裂,向东经龙头、北牙、宜州延伸至柳州。自中泥盆世开始,首先在东西两端开始裂陷下沉,至早石炭世发展成型。受北侧来自江南隆起带陆源碎屑物质充填影响,其表现为南北不对称并在早石炭世晚期被填平。在宜州裂陷槽内发育多处早石炭世沉积型碳酸锰矿,含矿地层分布、地层序列及其沉积背景明显与裂陷槽演化有关。它们既是盆地演化历史的见证,也体现了桂中地区裂陷海槽的特色,值得在后续锰矿成因研究中予以重视。