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关键词： 赣杭构造带   金衢盆地   基性脉岩   元素地球化学   岩石成因  

摘要： 赣杭构造带金衢盆地内发育有燕山期基性脉岩,岩石类型主要为辉绿(玢)岩。K-Ar年代学研究显示基性脉岩产出时代为69.5～131.7Ma,为白垩纪岩浆活动的产物。SiO2含量范围为46.70%～50.23%,K2O+Na2O为4.01%～7.82%,可分为碱性和亚碱性岩两类。微量元素相对富集大离子亲石元素(LILE)(K、Rb、Ba)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)(Ta、Nb、Ti)和重稀土元素(HREE)。(87Sr/86Sr)i=0.70642～0.70869,(143Nd/144Nd)i=0.512244～0.512352,εNd(t)=-2.3‰～-5.9‰,岩浆源区性质从相对亏损地幔-富集地幔分布,靠近构造带中心位置偏亏损地幔,两侧偏富集地幔。基性脉岩主要为部分熔融作用的产物,成岩过程中存在橄榄石、单斜辉石及磷灰石等矿物的分离结晶;江山安顶脉岩为斜长石堆晶产物,并伴有辉石和磷灰石的分离结晶。岩石的形成主要和部分下地壳的拆沉及玄武质岩浆底侵有关。深大断裂的重新活化及其后期控制作用对成岩影响明显。

关键词： 元素化学   教学模式   多媒体教学   无机及分析化学  

摘要： 针对无机及分析化学中元素部分内容的特点,对元素化学的教学内容、教学方式、考核方式等方面进行了改进,旨在提高教学效果,提高学生的创新能力和科研能力。

关键词： 济阳坳陷   不整合结构   矿物学   元素地球化学   结构判识   判识图版  

摘要： 通过济阳坳陷第三系不整合结构矿物学、元素地球化学特征分析发现，不整合结构具有富铁（Fe）、铝（Al）、钛（Ti），贫钙（Ca）、镁（Mg）、钠（Na）的变化特征，矿物含量上具有长石、方解石蚀变和石英、黏土矿物富集的特征，其中元素和矿物的淋失、富集以风化黏土层最为强烈。据此建立了济阳坳陷不整合结构的铝（Al）-（钙＋钠）（CN）-钾（K）判识图版和石英（Q）-（长石（PL）＋方解石（CA））-黏土矿物（CL）判识图版，这2类判识图版可以对不整合结构进行定量划分，有效地指导了研究区与不整合相关油气藏的勘探开发。

关键词： 黏土矿物   主要元素   河流沉积物   化学风化   马来半岛   婆罗洲  

摘要： 硅酸盐岩的风化产物通常可以有效地用于研究陆地表面发生的化学风化作用及其控制因素.选择位于东南亚热带地区的马来半岛和婆罗洲北部,通过分析其主要流域表层沉积物的黏土矿物和主要元素地球化学组成,开展热带地区化学风化及其控制因素的现代过程研究.结果显示,马来半岛的黏土矿物组合以高岭石(平均80%)为主,其次为伊利石(17%),基本不含绿泥石和蒙脱石;而婆罗洲北部则是以伊利石和绿泥石为主,两者之和在西北和东北婆罗洲平均分别为84%和87%,其次为高岭石(14%),不含蒙脱石.通过全岩和黏土粒级颗粒主要元素地球化学分析发现,这两个地区的化学风化作用都呈现强烈状态.相对而言,从东北婆罗洲、西北婆罗洲到马来半岛,化学风化强度依次持续加强,马来半岛已达到非常强烈的化学风化状态.研究认为,以马来半岛和婆罗洲为代表的东南亚热带地区,热带温暖如一的气温和东亚季风降雨等气候条件是控制化学风化作用的一级因素,形成遍布热带地区的强烈化学风化作用;构造活动和母岩性质是影响化学风化作用的次级因素,但仍然对风化产物的产生重要影响,形成马来半岛和婆罗洲完全不同的黏土矿物组合.

关键词： 壳幔元素分异   理论模型   分异强度序列   亲地壳元素   亲地幔元素  

摘要： 深入分析了元素相容性、元素两相间的分配系数与壳幔元素地球化学分异间的关系,建立壳幔元素地球化学分异模型,提出不相容元素在地壳富集与壳幔岩石部分熔融过程相关的观点。收集并整理了原始地幔、地壳各层圈60余种元素的平均化学成分。以壳幔元素的地球化学分异理论模型为依据,计算得到壳幔元素地球化学分异强度指数,并分析了元素分异指数与元素相容性的关系。根据分异指数数值大小由高到低排序得到大陆地壳元素地球化学分异强度的序列。最左边元素为正强分异元素,即强不相容元素,富集于大陆上地壳;最右边为负强分异元素,即强相容元素,在大陆上地壳相对贫化。分异指数值靠近1的元素在地壳的富集和贫化不明显,属于过渡型。根据该序列提出元素地球化学一种新的分类法,分布于序列左边的正强分异元素为亲地壳元素类,分布于序列右边的负强分异元素为亲地幔元素,处于两者之间的元素成为亲地壳-亲地幔的过渡元素,并在周期表中列出了各类元素的位置。新划分的三大类元素在周期表中呈现有规律的分布。

关键词： 风化成壤   元素地球化学   热带土壤剖面   演化特征  

摘要： 土壤发生和发育过程与风化过程两者相互联系，又存在区别，风化作用是成壤作用的前提和基础，成壤作用本身就是风化作用的深入。风化成壤作用是大陆地表层圈相互作用的主要形式，是元素表生地球化学循环的重要环节。风化成壤作用发生的实质就是各种元素的重新组合及其迁移。受成土因素的影响，风化成壤过程中成土剖面的元素地球化学行为表现出不同的分布和演化特征。探讨表生条件下岩石风化与土壤形成过程中元素的分异、富集、迁移规律对于研究热带地区土壤发生和发育机理以及第四纪环境演变规律均具有重要意义。\n 热带地区的土壤剖面所经受的风化成壤作用比较充分而深入。地处热带的海南岛北部以及雷州半岛分布有不同时代喷发的玄武岩，其上发育的土壤因风化成土时间差异，其它成土因素基本相同或相近，形成具有较为完整的风化成土时间序列的系列土壤剖面。这为深入探讨风化成壤过程中元素地球化学行为提供了良好的研究材料。本文通过分析该土壤剖面序列的常量元素、微量元素和稀土元素的分布与演化特征，讨论它们之间的相互关系与变化规律，探讨热带地区土壤剖面风化成壤过程中的元素地球化学的演化及其影响因素。我们选择了雷琼地区6个不同喷发年代的玄武岩上发育的土壤剖面，共采集53个土壤样品，同时分别采集了6个剖面的玄武岩母岩样品。对这59个样品进行了元素测量，并测量了53个土壤样品的粒度。在此基础上对其元素地球化学性质及演变特征进行了分析。结果表明:\n (1)母岩是土壤剖面形成的基础，母岩的元素地球化学本底决定了土壤剖面中元素的初始含量，同时母岩控制着元素的内部分异特征。常量、微量及稀土元素均表现出对母岩具有一定的继承性，导致元素分布特征与母岩有明显的相似性;母岩对土壤剖面中重稀土内部分异的影响较大，而对轻稀土内部分异状况影响较小。\n (2)风化成壤所产生的次生粘粒组分的吸附作用导致了土壤剖面中稀土元素和微量元素的富集以及轻重稀土的分异。粘粒组分对LREE的优先吸附导致稀土元素分异程度增大，对稀土元素的分异有显著影响。\n (3)土壤剖面中ΣREE与Fe2O3含量呈极显著负相关，可能与风化成土过程中铁氧化物结晶程度提高、富含REE的无定形铁含量降低有关;ΣREE与P2O5、MnO则呈极显著正相关，应当是由于土壤中含有较多的赋存REE的磷酸盐矿物和锰氧化物矿物所致。风化成壤过程中，Sr/Ba逐渐减小，Sr/Ba是反映风化成壤强度的良好指标。\n (4)成土年龄对风化成壤作用的影响表现出一定的阶段性特征，早期影响更为显著，当风化成壤作用进行到一定程度后，成土年龄的影响则明显减弱。第一阶段（土壤发育年龄小于1.33Ma），主要伴随着CaO、MgO、Na2O、K2O、SiO2强烈而迅速淋失，且淋失率随成土年龄的增加而明显增加，Fe2O3、TiO2显著富集，各稀土元素由显著富集逐渐变为剧烈淋失，反映随风化作用的加深，稳定元素在相对富集的基础上亦可能存在一定程度的淋失;第二阶段(土壤发育年龄大于1.33Ma)，该阶段CaO、MgO、Na2O、K2O、SiO2已遭充分淋失，Fe2O3、TiO2富集率也趋于稳定，各稀土元素迁移率亦趋于稳定。

关键词： 洞穴次生化学沉积物   元素地球化学   同位素特征   环境指示  

摘要： 洞穴次生化学沉积物(Speleothem),尤其是石笋(stalagmite),与深海沉积物、黄土、树轮、冰芯等一样,是记录过去气候、环境变化历史的重要自然档案,其具有可准确定年、分布广泛、时间跨度大以及代用指标丰富等特征,使其成为当前古气候、古环境研究的热点之一,并取得了不少有价值的研究成果。尽管在我国西南岩溶地区,缺少类似北方的巨厚黄土堆积,但本地区的岩溶发育,且连片分布,其而积居世界首位,其岩溶洞穴广泛分布,因此,在对该区过去气候、环境变化的研究中,洞穴次生化学沉积物担负起了与我国北方巨厚黄土古气候重建一样的角色。\n 但是,由于洞穴次生化学沉积物环境替代指标的形成过程极其复杂,从气候信号的输入到洞穴次生化学沉积记录的输出,其间的信号转换经历了复杂的物理、化学、生物和水文地质等过程,因此,在不同气候与环境条件下,水体与各层介质(包括植被—土壤层、表层岩溶带和潜水带等)之间发生的各种作用决定了环境替代指标的真实涵义。虽然,众多研究者已经意识到这些替代指标的形成过程及其影响因素、适用性等方面的研究的重要性,但这方面的工作还比较薄弱。而洞穴滴水作为联系洞穴上覆植被—土壤系统和次生化学沉积物的纽带,是次生化学沉积物与地表气候和表层生态环境之间的信号传输者。因此,对洞穴滴水连续监测及其上覆系统各组分地球化学背景的调查研究,不仅有助于理解上覆植被—土壤系统中物质/元素的运移过程,而且对了解洞穴次生化学沉积物的形成过程及其对外界气候和环境的响应机理也具有重要的意义。\n 本研究以期利用锶、钙同位素为手段,并结合其他地球化学特征示踪西南岩溶地区贵州凉风洞、七星洞洞穴系统内滴水及其对应次生化学沉积物的物质来源,揭示次生化学沉积物环境替代指标对外界气候、环境的响应机制,探讨水文地球化学过程对稳定碳同位素信号传递的影响,并最终为利用洞穴次生化学沉积物记录的87Sr/86sr指标反演古气候环境提供理论支持。根据分析论述,本研究主要取得了以下几点认识:\n 1.本研究区域内,外来物源很少或几乎没有,低背景值的大气降水降落到地表,进入土壤层形成土壤水,其中各种阴阳离子浓度均表现出不同程度的升高说明:植被—土壤系统中不同组分物质在各种物理、化学及生物作用下控制着土壤水的物质组成,即土壤水中的各种元素主要源白表生植被—土壤系统中的各组分;而且土壤水锶同位素组成也显示出其物质来源主要为水体下渗路径中,不同87Sr/86Sr特征背景的物质。此外,由于凉风洞上覆大量岩石出露,土壤分布不连续,且厚度不均,所以不同剖面中的土壤水锶同位素组成表现出明显的差异,这表明水体流经土壤层的路径不同,导致不同87Sr/86Sr特征组分对土壤水的相对物质贡献差异,因此,土壤水87Sr/86Sr比值特征也就不尽相同。\n 2.凉风洞洞穴滴水水化学类型为Ca·Mg—HCO3型,即Ca2+、Mg2+、HCO3-占据了水溶液中阴阳离子的主导地位;与上覆土壤水离子浓度相比,凉风洞滴水的Ca2+、Sr2+、HCO3-浓度均不同程度的升高,而Mg2+离子浓度几乎相当、Ba2+则明显降低,这可能指示了凉风洞滴水中Mg离子对上覆土壤水的良好继承性;而又受控于本地区地层的岩性(灰色、浅灰色厚层块状生物灰岩),土壤水进一步向下运移的过程中,渗流水对基岩(碳酸盐岩)的溶蚀作用同样制约着洞穴滴水的Ca2+、Sr2+、HCO3-浓度特征变化,而Ba2+浓度因为其本身的性质,在下渗过程中被固定而减小。此外,凉风洞滴水的元素比值(Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca)季节变化因为洞穴滴水Ca2+离子浓度的变化,受控于对本地区岩溶作用对土壤CO2分压的敏感性,雨季,渗流水溶蚀能力强,大量基岩被溶解促使滴水Ca2+浓度升高:旱季,则相反。但是,滴水Mg/Ca比值在雨季中后期也出现了次高峰,暗示着滴水对外界降水事件的响应,即洞穴滴水响应雨季降水对土壤层中的Mg2+的快速淋滤。可见,凉风洞滴水元素比值波动显示出对外界气候、环境变化的不同响应。\n 3.凉风洞、七星洞洞穴系统内,不同滴水点间87Sr/86Sr比值差异显著,这可能是由于水体运移路径不同导致滞留时间、水文地质过程、不同来源水混合等因素差异影响洞穴滴水的物质来源,致使各组分对滴水的物质相对贡献不同。七星洞滴水87Sr/86Sr比值与1/Sr之间的极显著的正相关指示其物源符合两端元混合模式,计算得知,基岩对QXD-1#、4#和9#滴水的贡献率不同,分别为40.8%、57.6%和72.4%:虽然凉风洞滴水87Sr/86Sr比值与1/Sr之间的相关性不强,但也呈现出正相关关系,这可能是因为凉风洞洞穴上覆的植被差异所致,其茂密的原生林每年凋落物归还量较大,这些返还土壤的凋落物是土壤水主要的物源之一;并且由于凉风洞上覆大量岩石出露,土壤破

关键词： 洋中脊   热液区   海底微生物   地球化学循环   分子证据  

摘要： 本文以采自西南印度洋洋中脊的低温热液氧化物、远洋半固结碳酸盐沉积物以及胡安·德福卡洋脊的高温硫化物烟囱体等地质载体为研究对象，采用矿物学、地球化学和分子生物学等多学科交叉的研究手段，描述了样品的无机地球化学特征，分析了微生物群落结构组成，并以此揭示样品所代表的洋中脊热液区及邻域正常沉积环境中微生物参与Fe、Mn、S、N等关键元素的地球化学循环过程。本研究所取得的成果如下：\n 1.西南印度洋洋脊A区的热液氧化物样品以富Fe、Mn、Si，贫Al、Ti元素为特征，矿物组成以二线水铁矿、水钠锰矿和蛋白石为主。相对远洋沉积物，样品也相对富集Cu、Zn等金属元素。稀土元素的配分曲线表明热液氧化物继承了热液的特征，并一定程度上受到了海水的影响。氧同位素定温也表明，内部无定形的硅质沉淀温度较低，两个样品的沉淀温度在41.5-80.9℃之间。这些证据均表明这些样品是由热液区低温流体沉淀而形成。另外，微区结构分析表明矿化的杆状或丝缕状微生物形态构成了低温热液氧化物的主体。\n 2.低温热液氧化物样品的细菌群落结构多样性丰富，序列分别属于变形杆菌门(α-，β-，γ-和ζ-Proteobacteria)、酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、硝化螺旋菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、螺旋体、厚壁菌门和非培养的类群(OP10和OP11)，还有部分序列属于未被划分的类群。但古菌群落结构较为单一，泉古菌的MGI和广古菌甲烷八叠球菌目下的克隆最为丰富。此外，还有属于泉古菌热变形纲和广古菌热原体目和其它一些还未被划分到目的克隆。\n 3.三个低温热液氧化物样品细菌克隆文库中均出现了大量的能够参与Fe、Mn元素地球化学循环的微生物。包括ζ-变形杆菌、γ-变形杆菌门的假交替单胞菌和假单胞菌，以及β-变形杆菌门的生盘纤发菌等，这些微生物是典型的Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)氧化菌。此外，能够参与Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)还原的微生物也大量存在，它们分别属于厚壁菌门、β-变形杆菌的Burkholderiaceaeis科、α-变形杆菌Spingomonadaceae和Caulobacteraceae科的成员。这些铁锰的氧化还原菌共同指示了低温热液弥散流体中Fe和Mn元素的整个生物地球化学循环过程。基于aprA功能基因，在低温热液氧化物样品中获取了参与硫代谢的微生物克隆，其中属于γ-和α-变形杆菌的成员为参与硫氧化过程的微生物，而δ-变形杆菌、硝化螺旋菌、厚壁菌和古菌为潜在的参与硫酸盐还原的微生物。这些参与硫代谢过程的微生物共同揭示了低温热液区中S元素的整个生物地球化学循环。\n 4.通过对低温热液氧化物样品的研究也部分揭示了深部生物圈的信息。古菌克隆文库中包含了部分热变形纲和热原体目的微生物，且经验公式计算指出部分古菌克隆的最佳生长温度在40-83.4℃之间，部分甚至略高于硅的沉淀温度，表明它们来自于地表以下温度较高的地方。其次，apra基因的部分微生物与嗜热厌氧的脱硫肠状菌属和热脱硫弧菌属细菌有关，且16SrRNA基因的证据表明部分嗜热古菌与甲烷的生成和氧化相关。这些证据指出研究区的深部嗜热微生物可能是以硫酸盐还原和与甲烷相关的化学反应作为新陈代谢的途径。\n 5.另外，本论文还对采集于西南印度洋洋脊距离已知热液场40多km处的半固结碳酸岩样品作为研究对象，分析了表面黑色铁锰氧化物和内部白色碳酸岩细菌、古菌群落结构的组成，并用amoA和aprA功能基因获取了古菌氨氧化和硫的生物地球化学循环过程的信息。研究结果表明，氧化物和内部碳酸岩样品中细菌多样性丰富，其中γ-变形杆菌和酸杆菌占据优势地位。与细菌丰富的多样性相反，古菌的克隆文库中只有泉古菌，且MGI占据绝对优势地位。Amoa和apra功能基因的分析结果表明，西南印度洋洋脊碳酸岩样品中MGI和α-变形杆菌是原位沉积环境中的氨氧化和硫氧化过程的重要参与者。\n 6.最后，本论文还以采集于胡安·德福卡洋脊Endeavour段Dudley热液喷口处编号为4132硫化物烟囱体为对象，分析了烟囱壁的不同层位中脂肪酸的组成特征。共计27个脂肪酸化合物在该烟囱体中被发现，并以C16:0的含量为主，C18:0和单不饱和脂肪酸的含量次之。总脂肪酸含量在烟囱体不同层位的分布呈从外壁到内部递减的趋势。另外，与硫代谢相关的微生物标志物在4132烟囱体中占主导地位。结合16S rRNA基因的分析发现，SOB在整个烟囱体中都是微生物群落结构的主体，但是从外到内，其相对比例逐渐降低，而SRB与之相反，其相对比例向着烟囱体内部逐渐升高。这一结果可能与热液流体与海水之间混合所造成的不同的物理化学微环境相关。

关键词： 东昆仑诺木洪三通沟岩体   花岗闪长斑岩   埃达克岩   锆石U-Pb定年   元素地球化学   岩石成因  

摘要： 东昆仑东部布尔汗布达山一带分布着大量的侵入岩，尤以显生宙侵入岩最为发育。研究区属于东昆仑北部单元，隶属于青藏高原北缘地区，并构成柴达木盆地南部边界，向东与西秦岭山相连。东昆仑诺木洪三通沟花岗闪长斑岩位于青海省海西蒙古族世藏族自治自治州格尔木市以东至香日德之间南部高原地区，北纬35°30＇-36°30＇，东经95°-98°。\n 本文选择诺木洪三通沟岩体花岗闪长岩、花岗闪长斑岩脉和闪长玢岩为主要的研究对象，并对其进行了详细的野外调查、岩相学、岩石学、元素地球化学、Sr-Nd同位素和锆石U-Pb年代学等研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示花岗闪长斑岩的成岩年龄为432±2Ma,花岗闪长岩的成岩年龄为432±2Ma,闪长玢岩的成岩年龄为430±4Ma，是成岩时间为志留世。\n 花岗闪长斑岩SiO2为64.71～69.16%，Al2O3为15.07～15.97%，MgO为1.55～2.26%，Sr为416.24～556.94ppm，Y为12.7～14.56ppm，Sr/Y为31.2～43.9，Yb为1.06～1.25ppm，La/Yb为21.2～38.9，岩石具有高Sr、低Y、高Sr/Y和(La/Yb)N比值的特征，与Castillo总结的埃达克岩的特征相同。岩石同样具有高镁、高钾贫钠的特征，Mg#(100Mg2+/(Mg＋＋Fe2+total)为54.29～56.18，Na2O/K2O为1.13～1.27，在K2O-SiO2图上均落在高钾钙碱性系列。稀土元素球粒陨石标准化图解显示，花岗闪长斑岩中轻重稀土分异较明显，轻稀土富集，重稀土亏损并且显示较为倾斜的HREE配分模式(Y/Yb=10.7～12.2)，Eu显示轻微的负异常，δEu为0.73～0.87。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上，显示大离子亲石元素(Rb、Th、U、La、Hf、Zr等)富集或轻微亏损，高场强元素(Ba、Nb、Ta、P和Ti等)亏损。Isr为0.70756～0.70829之间，相应的εNd(t)值为-4.1～-4.9。\n 花岗闪长岩SiO2为68.47～69.06%，Al2O3为14.75～15.15%，MgO为1.63～1.88%，Sr为484.95～800.26ppm，Y为13.07～14.71ppm，Sr/Y为35.45～56.58，Yb为1.08～1.17ppm，La/Yb为22.8-38.7与Castillo总结的埃达克岩特征相同，成分在埃达克岩(La/Yb)N-YbN和Sr/Y-Y判别图中落在埃达克岩的范围内，与典型的岛弧岩石有一定的区别。但岩石Mg#(100Mg＋/(Mg2++Fe2+total)为56.15～58.74，高于华北克拉通中生代埃达克质岩。岩石富钾贫钠，Na2O/K2O为0.95～2.08，在K2O-SiO2图上，除了一个样品落在钙碱性系列区域外，其余均为高钾钙碱性系列，类似于华北型埃达克岩。稀土元素球粒陨石标准化图解显示，轻重稀土分异较明显，轻稀土富集，重稀土亏损并且显示较为倾斜的HREE配分模式(Y/Yb=12.13～12.56)，反映石榴子石为源区主要的残留相，源区可能有榴辉岩或角闪榴辉岩残留。Eu显示轻微的负异常，δEu为0.76～0.79反映源区斜长石残留相很少。微量元素原始地幔标准化蛛网图显示大离子亲石元素(Rb、Th、U、La、Hf、Zr等)富集或轻微亏损，高场强元素(Ba、Nb、Ta、P、Ti等)亏损，Isr为0.70891～0.71001之间，相应的εNd(t)值为-4.5～-4.9。\n 闪长玢岩SiO2为57.89～58.10%，Al2O3为15.77～15.81%，MgO为5.65～5.76%，总结的埃达克岩特征相同。但岩石Mg#(100Mg2+/(Mg2++Fe2+total)为63.21～64.0，高于华北克拉通中生代埃达克质岩。岩石富钾贫钠，Na2O/K2O为1.53～1.66，在K2O-SiO2图上，显示基本上落在高钾钙碱性系列区域内，其余均为高钾钙碱性系列，类似于华北型埃达克岩。稀土和微量元素特征上述的两个种岩性类似。\n 三通沟这三种不同的岩石单元均具有埃达克岩的特征，但与世界上典型的埃达克岩相比，均具有高Mg#的特征，其Mg#为54.29～64。研究发现，典型的MORB的Mg#约为60，其部分熔融所产生的熔体的Mg#小于45。Mg#大于50的埃达克岩说明其在形成演化的过程中曾受到比拉斑玄武岩更基性物质的混染。Rapp的实验岩石学研究表明，埃达克岩若与10%的地幔橄榄岩发生混染，其Mg#可以从44升高到55，Cr、Ni等也显著的升高。三通沟埃达克岩的地球化学特征显示其Cr为43.06～205.33，Ni为18.27～106.41，比典型的埃达克岩具有更高的C

关键词： 川滇黔接壤地区   峨眉山玄武岩   铜矿床   矿床成因   元素地球化学   实验地球化学  

摘要： 近年来,在我国川滇黔接壤地区发现的与玄武岩有关的各种类型铜矿备受矿床学界的关注,不仅仅是因为玄武岩中有大面积的自然铜矿化以及其成因类似于全球最大的自然铜矿床——基韦诺(Keweenaw)铜矿,而且其产出背景为研究热点(地幔柱)。对川滇黔接壤地区与玄武岩有关各种类型铜的研究,特别是自然铜的成因研究,可以从另一角度解释成矿物质的迁移形式和沉淀机理,同时,还可以从中提取到有关地幔柱成矿作用的重要信息。\n 为此,本论文以川滇黔接壤地区与玄武岩有关的铜矿床(点)为研究对象,在总结前人对滇东北和黔西地区玄武岩铜矿的研究成果基础上,补充了四川地区分布的有关铜矿类型,并运用矿物矿相学、元素地球化学、同位素地球化学、流体包裹体地球化学以及实验地球化学等理论与方法,通过对云南鲁甸银河铜矿床、四川荥经“马豆子式”铜矿床、昭觉拉一木铜矿点中玄武岩和矿石/脉石矿物进行了矿物学特征与成因、同位素特征与成矿物质示踪、流体地球化学特征与流体演化、元素迁移与风化淋滤模拟、元素吸附沉淀模拟实验等研究,探讨不同类型铜矿成矿机理,强调了地幔柱成矿作用对研究区铜矿成因的制约。本论文主要取得以下成果与认识:\n 1.对四川荥经宝峰“马豆子式”铜矿进行了矿相学研究,研究表明铜结核的生成过程是:含铜玄武岩经风化淋滤,铜质迁移到水体中后被粘土、含铁非晶质矿物和植物碎屑吸附,并成凝胶团悬浮与搬运,在湖泊或沼泽环境下与沉积物同生沉积成核;后期再经变质交代和热液叠加,斑铜矿交代辉铜矿、黄铜矿又叠加于斑铜矿之上,最终形成了“马豆子式”结核铜矿。\n 2.通过分析四川宝峰乡铜矿矿石矿物及脉石矿物C、S同位素特征,并与滇黔接壤地区相关铜矿中的C、S同位素进行了比较,结果表明:整个川滇黔接壤地区与峨屑山玄武岩有关的铜矿床中沥青分为玄武岩中的沥青和炭质层中的碳沥青,前者的δ13CPDB(‰)为-36.4‰～-27.3%0‰,属于来自下伏地层的腐泥型有机质,后者的δ13CPDB(‰)为-24.8‰～-20.2‰,属腐殖型,为原地陆生植物变质产物,沥青的存在为自然铜的沉淀提供了较好的还原环境;黄铜矿的δ34SV-CDT(‰)值分布在两个区间上:-9.8‰～-12.‰,17.29‰～28.0‰,前者代表有机流体携带的硫和植物降解的硫,为生物成因,后者的δ34S值与研究区的斑铜矿δ34S值(为21.6‰、21.9‰)接近,均代表热卤水的硫,其来自海相硫酸盐岩地层;辉铜矿的δ34Sv-CDT(‰)为7.6‰～13.1‰,是有机携带的生物成因硫和海相硫酸盐硫的混合结果。\n 3.研究区成矿流体为四种类型:①以盆地热卤水为主的高盐度热液流体,其均一温度为110℃～180℃,盐度为15%～24%;②以大气降水为主的低盐度热液流体,其均一温度为150℃～200℃,盐度为0.2%～8.0%;③以古石油为代表的有机流体,其均一温度为72℃～280℃,盐度为9%～14%;④峨眉地幔柱活动引起的超临界流体。超临界流体是单质铜的较好运输载体,同有机流体一样,为自然铜的沉淀提供还原作用,而盆地热卤水流体为淋滤型铜矿和沉积型铜矿提供了硫源。\n 4.用三种不同类型雨水对含铜玄武岩进行了风化淋滤模拟实验,结果是酸性雨水风化淋滤条件对Cu的带出强度最强,比现代空气雨水带出强度高2-3个数量级,比CO2雨水带出强度高1-2个数量级,且带出的Zn、Cu、U、Ni、Sr总量大于百分之一;实验的结果证实了流体包裹体中大气降水为主的低盐度热液流体的存在,也证明了峨眉山玄武岩中的铜质为玄武岩有关铜矿类型的铜矿化提供了铜源。\n 5.选择与自然铜紧密伴生的各种矿物对铜胶体和Cu2+进行了吸附试验,其吸附率从高到低分别为硫化物、有机质(沥青)、粘土矿物、硅酸盐矿物。这一实验结果与川滇黔接壤地区自然铜矿的赋矿围岩为玄武质角砾岩、铝土-粘土质沉积岩,自然铜与有机质伴生等地质现象一致,并表明有机质在自然铜成矿作用中不仅提供了还原条件,而且是很好的吸附剂。\n 6.探讨了地幔柱成矿作用:在峨眉地幔柱活动过程中,地幔脱气与玄武岩浆的分异可能促成地幔超临界流体的形成,其对单质铜迁移与还原起着重要作用,可以认为:与峨眉山玄武岩有关的自然铜矿床中铜在迁移过程中,除了以离子或络合物的形式迁移外,还可能以纳米粒级单质铜的形式迁移。\n 7.通过对铜矿床与蛾眉山玄武岩的时空分布关系、成矿物质来源、成矿元素的迁移机制以及沉淀机理研究,结合考克斯有关玄武岩铜矿的定义,将研究区与峨眉山玄武岩有关的铜矿床分为三种类型:①玄武岩之上宣威组中的沉积型铜矿;②玄武岩中的热液型铜矿;③玄武岩(底部)与茅口灰岩接触面上的风化淋滤型铜矿。铜矿受构造控制也较为显著,背斜的轴部、向斜的核部,往往是成矿的最佳部位。最后初步建立了成矿模式。