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    2014年, 第21卷, 第5期
    刊出日期:2014-09-05
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    论文
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    论文
    矿床地质学之复兴
    郑明华
    2014, 21(5): 1-12. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.001

    摘要 ( 1190 )   PDF(1947KB) ( 3068 )  

    概略地回顾矿床地质学充满争端与发展的历程。在过去的半个多世纪,矿床地质学为找矿勘探、资源的开发与利用所取得的进步,对世界经济发展和社会文明作出了巨大的历史性贡献。列举了成矿理论方面取得的进展,如从不同角度建立了新的区域成矿理论,成矿物质多来源(多源论)的建立,沉积成矿理念的转变与发展,层控矿床理论的崛起,岩浆成矿理论研究的深入,微生物成矿机制的备受重视,以及地表特异环境成矿作用的新认识等。在找矿实践方面,列举了全球范围内在近30年发现的许多新矿种和新矿床类型;列举出世界上许多巨型矿床的发现及其重大意义。指出未来在开发与利用矿产资源时,应注意其对生态环境的影响。强调在充分应用当代科学技术新成就的同时,直接观察和正确分析矿床地质现象,依然应是研究矿床地质的最基本方法。

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    俯冲边界成矿作用研究进展及若干问题
    陈华勇, 肖兵
    2014, 21(5): 13-22. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.002

    摘要 ( 1161 )   PDF(1402KB) ( 2235 )  

    板块俯冲作用是板块运动的重要形式,其在板块边缘产生以弧盆体系为特征的地质构造单元及相关的成矿作用,如火山弧及相关的斑岩型铜矿床、弧后盆地及相关的火山岩赋存块状硫化物矿床等。板块俯冲边界形成的矿床多具有规模大、带状聚集分布,金属种类多样和易开采等特点,对全球铜、金、铁等资源储量贡献巨大。近些年来俯冲边界成矿作用取得了很多进展,如:基本建立了斑岩及浅成低温成矿模式和勘查模型;确认了古今VMS型成矿系统并建立相应的成矿模式;重新确立了一些与俯冲作用相关的新矿床类型等。但是,俯冲边界成矿作用仍然存在较多的科学问题,如:斑岩铜矿的成矿机制,特别是成矿背景、成矿岩浆作用的特点、金属来源和萃取机理等方面争议较大;不同俯冲边界(如环太平洋安第斯、西南太平洋、北美西部、中国东部等成矿带)成矿差异性机制以及古弧盆体系后期改造的过程与影响等。这些尚未解决的科学问题正引领着俯冲边界成矿作用研究的前沿。

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    南秦岭大巴山大型钡成矿带中锶同位素组成及其成因意义
    刘家军, 吕志成, 吴胜华, 柳振江, 翟德高, 王银宏, 陶银龙
    2014, 21(5): 23-30. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.003

    摘要 ( 1051 )   PDF(1130KB) ( 866 )  

    为探讨南秦岭大巴山大型钡成矿带中毒重石矿床与重晶石矿床的差异性,文中对大型钡成矿带的锶同位素组成特点进行了研究。结果表明,寒武系地层钡矿床中23件钡解石、毒重石、重晶石样品的87Sr/86Sr比值集中在0.707 771~0.708 869,平均值为0.708 379,低于寒武纪海水87Sr/86Sr比值(0.709),反映了成矿流体中有幔源物质的混入,锶同位素组成可能是海水与海底热卤水混合的结果,该过程类似于造成重晶石在海底沉积物中富集的现代洋底热水活动。志留系地层钡矿床中12件钡解石、毒重石、重晶石样品87Sr/86Sr比值集中在0.708 242~0.708 809,平均值为0.708 447,高于志留纪海水87Sr/86Sr比值(0.707 93),可能是同时代海水与深部热水混合所致,并有较高放射性成因壳源锶的混染。锶同位素组成可能是海水与海底热卤水混合的结果。文中锶同位素的研究为南秦岭大巴山大型钡成矿带的海底热水沉积成因提供了新的证据。

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    内蒙古林西水头萤石矿床成矿流体特征及成矿过程
    张寿庭, 曹华文, 郑硌, 马莹, 方乙, 邹灏
    2014, 21(5): 31-40. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.004

    摘要 ( 1283 )   PDF(1608KB) ( 751 )  

    内蒙古林西县水头大型萤石矿床位于索伦—林西缝合带北侧,产于二叠系火山沉积岩中,矿体主要受NNE向断裂破碎带控制。文中从流体包裹体和HOS同位素研究出发,讨论了该矿床成矿流体的特征、演化与成矿过程。萤石中主要发育液相H2O包裹体,包裹体均一温度集中在140~220 ℃,盐度变化于0.4%~2.8% NaCleqv,密度平均为0.87 g/cm3。包裹体成分以H2O为主,其次为CO2、H2,含有CH4、C2H6和C3H6等有机组分。成矿流体属中低温、低盐度、中低密度的NaClH2O体系。成矿流体的δDH2OSMOW值为-140.1‰~-120.5‰,δ18OH2OSMOW值为-6.7‰~2.3‰,主体属大气降水热液;矿石中黄铁矿的δ34S值为1.2‰~3‰,指示硫的来源可能与岩浆活动有间接联系。综上推断,成矿热液主要来源于被加热的大气降水和地下水,水岩反应很可能是萤石沉淀的主要机制,矿床属断裂控矿、中低温热液裂隙充填型萤石矿床。

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    四川丹巴燕子沟金矿床成矿流体不混溶的流体包裹体证据
    李葆华, 李雯霞, 顾雪祥, 肖渊甫, 吴大伟, 杜晓飞
    2014, 21(5): 41-49. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.005

    摘要 ( 1010 )   PDF(1035KB) ( 730 )  

    四川丹巴燕子沟金矿床是产于泥盆系碳质板岩、千枚岩中的石英脉型金矿床,矿体形态呈脉状、似层状,明显受断裂构造和顺层韧性剪切带或层间破碎带控制。成矿过程可分为沉积期、热液期和表生期3个成矿期,其中热液成矿期为主要成矿期。该期石英脉中的流体包裹体分为H2O包裹体、CO2包裹体和CO2H2O包裹体3大类,并以富含CO2H2O包裹体为显著特征。加热时富H2O相CO2H2O包裹体完全均一成H2O相,富CO2相CO2H2O包裹体完全均一成CO2相,而且二者的完全均一温度和压力一致,说明它们是同期捕获的CO2低盐水不混溶流体包裹体组合。当含CO2流体发生不混溶时,CO2的溶离使成矿流体中pH值升高、f(O2)降低,从而导致Au溶解度降低,这是形成本矿床的主要原因。成矿温度为393 ℃,成矿压力为148.5~179.0 MPa,矿床属于高温高压的变质热液金矿床。

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    安哥拉Bonga碳酸岩型铌矿床地质地球化学特征及成因
    章永梅, 顾雪祥, 彭义伟, 郑硌, 张岩, 高海军, 董树义
    2014, 21(5): 50-68. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.006

    摘要 ( 1225 )   PDF(3052KB) ( 796 )  

    安哥拉Bonga岩体是位于ParanAngolaEtendeka火成岩省的一个碳酸岩杂岩体,呈孤立的岩塞状产于前寒武纪结晶基底的断裂交汇部位,环状和岩筒构造发育。在岩石组成上,发育一套正长岩+碳酸岩+霓长岩±碱玄质-响岩质喷发角砾岩组合;在矿物组合上,以方解石为主,伴生烧绿石、磷灰石、磁铁矿、萤石和稀土矿物。烧绿石作为岩体中主要的含铌矿物,富集形成了超大型岩浆成因碳酸岩型铌矿床。在化学组成上,主要为钙铁质碳酸岩,富集Sr、Ba、Mn、Nb、Th和LREE,亏损K、Ti和U;稀土元素呈轻稀土富集的右倾分布型式,无Ce、Eu异常。这些特征与世界上典型钙铁质火成碳酸岩一致。Zr/Hf、Y/Ho比值和Y含量反映岩体形成过程中有热液参与,属于一种熔体流体过渡的高度演化的岩浆体系。Bonga铌矿床形成于岩浆期和热液期,早期形成的为红褐色自形氟钙和羟钙烧绿石,晚期为黄绿色半自形它形空钙烧绿石。

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    安哥拉Huila省Bonga碳酸岩型铌矿床烧绿石地球化学组成、演化及其与岩浆热液作用过程的关系
    郑硌, 顾雪祥, 章永梅, 董树义, 彭义伟, 高海军, 吕鹏瑞
    2014, 21(5): 69-89. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.007

    摘要 ( 1309 )   PDF(3054KB) ( 784 )  

    安哥拉Bonga碳酸岩型烧绿石矿床是一个重要的铌矿床,烧绿石是碳酸岩中主要的含Nb矿物。Bonga碳酸岩中发育了5种类型(阶段)的烧绿石(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)。其中烧绿石Ⅰ为岩浆(原生)烧绿石,其余为热液交代形成的烧绿石。烧绿石Ⅰ与氟磷灰石共生,以富Nb贫Ta、Ca、Na占A位和F占满Y位为特征,烧绿石的结晶和Nb、Ta等高场强元素的含量受碳酸岩浆中挥发分F和H2O的控制。Bonga环带烧绿石发育,多为原生的岩浆震荡环带烧绿石遭受了后期低温热液作用改造而成,具有岩浆振荡环带结构和热液烧绿石的化学特征。高温的热液过程中岩浆烧绿石被烧绿石Ⅱ交代,以F和Na含量的降低,Ca含量基本不变,A空位急剧增多为特征。而在稍低的温度下,经热液作用交代形成了烧绿石Ⅳ(A空位高,其他占位元素少)。最晚阶段富Sr的烧绿石Ⅲ(Sr含量较高)和烧绿石Ⅴ形成于相对低温的热液作用过程中,与石英、菱锶矿等热液矿物共生,Sr可能来源于对岩浆碳酸盐矿物的热液交代作用。在整个热液作用过程中,Bonga的烧绿石可能存在以下元素替换机制:3Nb5++2Ca2+→2Si4++Fe3++2(U,Th)4+;2Nb5++Na++2Ca2+→Si4++Fe3++2(U,Th)4++A□。在更低温、氧化的条件下,烧绿石蚀变形成大量的含铌金红石和少量的易解石,此过程中释放出Ce和Th等,形成独居石、氟碳钙铈矿、氟碳铈矿、SrREE磷酸盐矿物和方钍石等。此外,还发现了含铌针铁矿,显示Bonga烧绿石中的Nb在表生条件下发生了迁移。

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    藏南扎西康锑硫盐多金属矿床成矿物质来源分析:兼论北喜马拉雅成矿带主要矿床矿质来源的差异性
    李关清, 顾雪祥, 程文斌, 章永梅, 张岩, 代鸿章, 吕鹏瑞
    2014, 21(5): 90-104. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.008

    摘要 ( 1289 )   PDF(2243KB) ( 701 )  

    扎西康矿床是北喜马拉雅SbAu成矿带上一个较为特殊的大型超大型锑硫盐多金属矿床,赋存于下侏罗统日当组。矿床容矿围岩以黑色含炭钙质板岩为主体,矿体严格受近南北向和北东向两组断裂控制,呈脉状、透镜状产出。矿石中金属矿物除闪锌矿、方铅矿、辉锑矿等常见硫化物之外,还大量发育硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、黝铜矿、车轮矿等硫盐矿物;非金属矿物主要为菱锰矿、菱铁矿、石英和方解石,矿床的形成经历了中低温热液期和表生期。元素地球化学和硫、铅同位素研究表明,矿床中矿石和矿化岩石除富集Sb、Pb、Zn、Ag等主成矿元素外,还富含MnO、Cu、As、Cd、Au等矿化元素;容矿地层中Sb、As、Ag、Pb、Zn、Mn等成矿元素也较为富集,具备提供成矿物质的能力;矿石硫化物的硫同位素组成与容矿地层接近,指示成矿流体在运移过程中萃取了容矿地层中的Sb、As、Ag和S等组分,日当组为硫的主要提供者;铅同位素具变质结晶岩系特征,指示变质结晶岩系及与之有亲缘关系的淡色花岗岩为成矿提供了Pb、Zn等金属组分。北喜马拉雅成矿带主要典型矿床在矿质来源上存在着明显的差异,成矿带中部和北部的Sb和SbAu矿床的成矿物质主要来自于容矿地层和矿区岩浆岩(包括中生代中基性岩和新生代闪长岩),而在成矿带南部的Sb(Au)PbZn矿床中,除容矿地层和矿区岩浆岩提供Sb、As、S之外,变质结晶岩系(拉轨岗日岩群)及与之有亲缘关系的淡色花岗岩也为成矿提供了Pb、Zn等金属组分。

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    内蒙古双尖子山铅锌银矿床银的赋存状态及其指示意义
    吴冠斌, 刘建明, 曾庆栋, 刘铭涛, 孙华山, 尹占文, 尹潇
    2014, 21(5): 105-115. 
    摘要 ( 1107 )   PDF(1796KB) ( 1162 )  

    双尖子山铅锌银矿床位于大兴安岭中南段,是近年来新发现的以银为主的超大型矿床。根据野外穿插关系和矿相学研究,成矿过程分为4个阶段:(Ⅰ)石英闪锌矿阶段;(Ⅱ)方铅矿闪锌矿银矿物阶段;(Ⅲ)石英银矿物阶段;(Ⅳ)黄铁碳酸盐阶段。除第Ⅳ阶段以外,其余3个成矿阶段均发育银矿化,以第Ⅱ、Ⅲ阶段为主。第Ⅰ、Ⅱ阶段银矿化与方铅矿密切共生,主要以珠滴状或不规则状赋存于方铅矿内部和边部,少量呈类质同象形式存在于方铅矿中。而第Ⅲ阶段的银矿化则截然不同,绝大部分银矿物充填于石英颗粒之间,抑或被石英颗粒所包裹。银矿物种类主要包括硫锑铜银矿、硫银锡矿、辉硒银矿、深红银矿、黝锑银矿、辉银矿、金银矿和自然银。纵观整个矿化过程,银矿物具有由早期复杂硫盐类矿物演化至晚期简单硫化物、自然银的趋势。其中第Ⅲ阶段银矿物粒度细小且包裹在石英颗粒内部或颗粒裂隙间,平均粒径小于30 μm,即使在磨矿细度200目以下占90%的条件下也难使银矿物单体完全解离,成为制约提高银回收率的最主要因素。建议矿山采用浮选氰化联合工艺,既提高了银的回收率,又顺带回收矿石中少量的金矿物。同时,在研究银的赋存状态和银矿物学特征的基础上,还对银铅共生关系的原因和机制开展了简单的讨论。

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    基于B3LYP/LanL2DZ和B3LYP/aug-cc-pVTZ方法计算铜络合物的铜同位素分馏
    杨军丽, 李永兵, 田会全, 刘善琪, 孙玥, 任东方, 刘建明, 石耀霖
    2014, 21(5): 116-127. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.010

    摘要 ( 1552 )   PDF(1165KB) ( 544 )  

    铜的氯络合物和硫氢络合物是铜在成矿流体中稳定存在并参与地球化学迁移的重要形式;文中利用量子化学方法B3LYP/LanL2DZ和B3LYP/augccpVTZ研究计算了Cu+络合物(CuCl、[CuCl2]-、[CuCl3]2-、CuCl(H2O)(真空)、CuHS,0~600 ℃)和Cu2+络合物(CuCl+、CuCl2(真空)、CuOH+、CuHS+、Cu(HS)2,0~300 ℃)的简约配分函数比。然后对比前人的理论与计算成果,讨论了不同基组方法计算铜络合物的铜同位素分馏的适应性。计算结果表明:利用LanL2DZ得到的Cu+氯络合物的分馏结果103lnβ6563比应用其他方法计算的结果偏大;而基于LanL2DZ基组计算Cu2+络合物的结果比augccpVTZ基组偏小。利用赝势基组LanL2DZ计算铜同位素分馏和实验结果偏差比较大,可能的原因是基于赝势基组LanL2DZ对上述络合物开展结构优化时,键长值比实验值偏大所致。因此,从理论计算上看,利用6311+G(d,p)基组可能更适合铜络合物的铜同位素分馏计算。虽然这些不同基组计算的结果存在差异,但与前人的实验结果相比,各种理论计算结果都在误差允许范围之内。鉴于此,在利用第一性原理计算同位素分馏系数时,如果计算条件允许,最好利用多种基组计算并作对比分析。

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    西天山“亚洲金腰带”及其动力背景和成矿控制与找矿
    薛春纪, 赵晓波, 莫宣学, 董连慧, 顾雪祥, Bakhtiar Nurtaev, Nikolay Pak,张招崇,王新利,俎波,张国震,冯博,刘家瑛
    2014, 21(5): 128-155. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.011

    摘要 ( 1282 )   PDF(5612KB) ( 1152 )  

    天山西段,从乌兹别克斯坦向东,经吉尔吉斯斯坦到中国新疆西部,在中天山及南北缘巨型和世界级金矿集中产出,构成世人瞩目的巨型金成矿带,即“亚洲金腰带”。为什么能在这个东西延伸近2 500 km的带状区域形成“亚洲金腰带”?成矿具有怎样的动力背景?受何要素控制又是怎样发生发展?“亚洲金腰带”内巨型和世界级金矿床主要产在乌兹别克斯坦和吉尔吉斯斯坦,能否在新疆西天山实现金矿找矿重大突破?都是颇受关注的重大地质找矿问题。论文在较多学习前人成果并结合作者研究结果基础上,综述了“亚洲金腰带”动力背景和地质环境、金矿床基本特征,分析了成矿系统类型和关键控制,对接了新疆西天山与乌兹别克斯坦吉尔吉斯斯坦的构造成矿带。研究认为Terskey洋和Turkestan南天山洋的发生、发展和消亡是“亚洲金腰带”基本地球动力学背景;“亚洲金腰带”中巨型和世界级金矿分属造山型和斑岩型两个主要成矿系统,“古老地壳+构造变形+岩浆热液”是造山型金成矿关键控制和勘查准则,而成熟岛弧环境、深源岩浆浅成侵入、叠加复合长期成矿是斑岩型金成矿关键控制;中天山是“亚洲金腰带”的核心,自西而东从乌兹别克斯坦经吉尔吉斯斯坦到我国新疆西天山具有可对接和贯通性,“亚洲金腰带”向东延伸确切进入我国新疆西天山;新疆西天山那拉提山—额尔宾山一带的中天山及南北缘造山型金成矿要素齐全且配置好,有望实现金矿找矿重大突破。

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    西天山博罗科努成矿带与侵入岩有关的铁铜钼多金属成矿系统:成岩成矿地球化学与构造岩浆演化
    顾雪祥, 章永梅, 彭义伟, 张力强, 王新利, 高虎, 董连慧, 涂其军
    2014, 21(5): 156-175. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.012

    摘要 ( 1045 )   PDF(3068KB) ( 873 )  

    新疆西天山博罗科努成矿带与中酸性侵入岩有关的夕卡岩斑岩热液脉型Fe、Cu、Mo、Pb、Zn成矿系统,是在晚古生代北天山洋向南部伊犁板块之下俯冲消减的活动大陆边缘背景下形成的。与成矿相关的中酸性岩体侵位于晚泥盆世—早石炭世,岩石具有高硅、富碱且富钾、准铝质弱过铝质的Ⅰ型花岗岩特征,其轻稀土和大离子亲石元素富集以及高场强元素亏损,显示俯冲带岛弧岩浆作用的特点。夕卡岩型铁铜矿床主要产于中酸性侵入岩与奥陶系碳酸盐岩的内外接触带,斑岩型铜钼矿床产于中酸性侵入岩体的顶部以及与志留系细碎屑岩的接触带附近,热液脉型铅锌银矿床则产于远离岩体的志留系细碎屑岩的构造破碎带中。矿床同位素地球化学特征表明,成矿物质主要来自岩浆及其所分泌的气水热液,成矿时代与中酸性岩体的成岩时代相近,为晚泥盆世—早石炭世。根据成矿系统形成后的保存和变化情况,认为在3571铜矿区的深部具有斑岩型铜钼成矿的良好潜力。

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    西天山塔乌尔别克金矿成矿作用:Re-Os年龄和S-Pb同位素示踪
    赵晓波, 薛春纪, 门启浩, 闫永红, 王洪刚, 俎波, 米登江, 李晓忠
    2014, 21(5): 176-186. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.013

    摘要 ( 1731 )   PDF(1985KB) ( 795 )  

    塔乌尔别克金矿床位于哈萨克斯坦—伊犁板块东北部边缘吐拉苏盆地中部,金矿化赋存于下石炭统大哈拉军山组火山岩和花岗斑岩中,属于冰长石绢云母型浅成低温热液金矿床。金矿体呈不连续脉状透镜状,受NNW或近SN向断裂或它们交汇部位控制。金成矿经历了早期的面型热液蚀变和后期石英方解石黄铁矿脉叠加。自然金常包裹于黄铁矿晶体内,与黄铁矿为同期形成产物。载金黄铁矿ReOs法测年获得等时线年龄为(323±11) Ma(MSWD=4.2),187Os/188Os(i)初始值为0.17±0.19,金矿石δ34SVCDT=2.0‰~4.2‰,206Pb/204Pb=17.931~18.229,207Pb/204Pb=15.599~15.670,208Pb/204Pb=37.980~38.980,显示成矿金属物质为壳幔混合来源且以幔源岛弧岩浆(即大哈拉军山组火山岩)为主,金成矿晚于赋矿围岩约40 Ma,浅成低温热液型金矿化与北天山洋关闭向陆陆碰撞转换的动力学过程有关。

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    西天山卡特巴阿苏大型金铜矿赋矿二长花岗岩岩石学、元素组成和时代
    冯博, 薛春纪, 赵晓波, 丁振信, 张祺, 俎波, 杨维忠, 林泽华, 陈威
    2014, 21(5): 187-195. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.014

    摘要 ( 1651 )   PDF(1418KB) ( 1271 )  

    新疆西天山新发现的卡特巴阿苏大型金铜矿床赋矿岩石主体为二长花岗岩。对容矿的二长花岗岩进行岩石学、地球化学及锆石UPb法年代学研究表明,岩石形成于伊犁—中天山地块南缘隆起带,主要由钾长石、斜长石(An=20)、石英和少量黑云母组成,中粗粒花岗结构,块状构造;岩石富钾(K2O/Na2O=0.82~1.16),A/CNK=0.85~1.09,镁值较高(Mg#=58.22~64.26),主体属高钾钙碱性岛弧岩浆系列,具I型花岗岩特征。锆石UPb法测得二长花岗岩(345.5±2.6) Ma(MSWD=1.19,n=24)的成岩年龄,反映早石炭世侵位,应是南天山洋向北俯冲在伊犁—中天山地块南缘活动大陆边缘形成的岛弧岩浆侵入体,岩浆可能为南天山洋俯冲洋壳部分熔融产物。

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    新疆阿吾拉勒西段流纹岩及其对该区岩石圈深部过程的约束
    丁振信, 薛春纪, 赵晓波, 闫永红, 亚夏尔·亚力坤, 冯博, 罗晖, 俎波, 张祺, 代志杰
    2014, 21(5): 196-210. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.015

    摘要 ( 1557 )   PDF(2366KB) ( 669 )  

    西天山二叠纪的岩石圈深部过程是备受关注的地球动力学问题,新疆阿吾拉勒西段下二叠统流纹岩提供了理解这个问题的良好机会。阿吾拉勒西段流纹岩发育流纹构造、斑状结构,斑晶主要为条纹长石、斜长石和石英,长英质基质呈雏晶微晶结构。岩石为富硅(66.97%~79.00%)、高钾(2.86%~11.07%)钙碱性、准铝质(A/CNK=0.91~0.99)岩浆系列。流纹岩富集U、Th和K等元素,明显亏损Nb、Ta、Eu、P等元素,显示εNd(t)正值(4.7~5.1)和低的初始锶比值((87Sr/86Sr)i=0.705 1~ 0.705 6),锆石饱和温度为818~909 ℃,幔源物质明显。与高分异I型花岗岩地球化学性质相似,岩浆可能起源于壳幔边界早石炭世新生下地壳的部分熔融。流纹岩锆石UPb法测年获得(290.9±3.3) Ma和(296.3±3.1) Ma的早二叠世成岩年龄,岩浆的起源可能与北天山洋关闭之后洋壳岩石圈板块尾部断离导致软流圈物质和能量上涌并引起新生下地壳底部重熔等深部过程有关。

    相关文章 | 计量指标
    区域隐伏矿体三维定量预测评价方法研究
    陈建平, 于萍萍, 史蕊, 于淼, 张顺昌
    2014, 21(5): 211-220. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.016

    摘要 ( 952 )   PDF(1596KB) ( 1122 )  

    矿产资源是人类赖以生存的物质基础,是人类社会进步的根本保障。近些年,随着浅部矿藏的减少,寻找深部隐伏矿体日益紧迫。文中通过对以往相关研究的梳理和总结,基于现代成矿理论、成矿预测理论和矿产资源勘查与评价理论,依托数据库技术、3S技术、三维可视化技术及现代数学理论与方法,综合地质、地球物理、地球化学、遥感等多元信息,探索了一套适用于区域隐伏矿体三维定量预测评价的方法和流程,提出了基于基础地质与矿产地质相结合的控矿因素定量表达方法,创新了不整合面、碳酸岩层等新变量的提取和以统计收敛性划分成矿有利区间等方法,成功将传统区域二维成矿预测方法与先进的三维可视化技术结合,使区域范围内矿产资源预测研究拓展到三维空间,更有利于区域范围内隐伏矿体的圈定工作,亦可为今后的三维预测工作提供参考。

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    胶西北河东金矿多元异常信息找矿预测
    杨斌, 王慧, 阚靖, 周文斌, 刘庚寅, 颜倩琼, 祝涛, 向胤合, 杨欣鹏, 王玉双, 王彦磊
    2014, 21(5): 221-226. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.017

    摘要 ( 1229 )   PDF(1046KB) ( 673 )  

    河东金矿位于胶西北望儿山断裂中段,其探矿深度已超过地表下800 m,根据测区强干扰条件及2 000 m深度探测要求,制定了针对深部矿体定位预测的地、物、化、遥多元异常信息找矿方案,其中化探方法采用的是构造地球化学法。遥感蚀变信息来源于美国7号陆地卫星ETM多光谱数据。物探技术选择了广域电磁测深法,并按120 m×50 m网度开展了9条测线的广域电磁测深法测量。在平面上主要依据遥感泥化蚀变异常和Au、As、Cu等元素的构造地球化学异常,在剖面上主要根据广域电磁测深法所获得的低电阻率异常信息,结合地质认识圈定出深部找矿靶位两处。经钻探工程验证,在300~1 300 m深度范围发现了新的隐伏矿体。

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    基于三维地质建模及可视化的大比例尺深部找矿预测研究及应用:以内蒙古柳坝沟矿区为例
    向中林, 顾雪祥, 章永梅, 杨伟龙, 张岩, 杨光, 孙玄
    2014, 21(5): 227-235. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.018

    摘要 ( 974 )   PDF(1515KB) ( 781 )  

    随着三维地质信息技术的发展完善,三维预测是大比例尺深部找矿预测的重要途径和发展趋势。文中以内蒙古柳坝沟矿区313号脉为例,探讨了基于三维地质建模及可视化进行大比例尺三维深部综合找矿预测的技术流程和方法,通过对矿区地层、构造、岩脉、矿体和蚀变带的三维地质建模及可视化成矿地质条件分析,结合原生晕三维异常分析,建立了矿区钾硅化蚀变岩型金矿的综合找矿模型;通过三维块体建模及三维成矿预测因子的量化运算,采用要素叠加法完成了矿区3个预测靶区的圈定与评价。结果表明:柳坝沟313号脉中东部深部仍有较大的找矿潜力;基于三维地质建模及可视化的大比例尺找矿预测方法科学有效。

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    富钾岩石制取钾盐研究20年:回顾与展望
    马鸿文, 杨静, 苏双青, 刘梅堂, 郑红, 王英滨, 戚洪彬, 张盼
    2014, 21(5): 236-254. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.019

    摘要 ( 1056 )   PDF(2731KB) ( 797 )  

    针对有效缓解中国水溶性钾盐资源短缺矛盾,对中国20余处代表性富钾岩石资源利用关键技术进行了长期探索研究。结果表明,其主要富钾矿物为钾长石,采用Ca(OH)2、NaOH、KOHH2O介质水热碱法处理,均可使其结构发生解离,分别生成固相产物雪硅钙石、水羟方钠石、六方钾霞石三种物相,适合作为矿物基硝酸钾载体、提取氧化铝及同时回收苛性碱,以及采用酸浸法制备农用硫酸钾、硝酸钾产品。相应地,液相产物分别为KOH溶液、硅酸钠钾和硅酸钾碱液,适合于加工碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾等多种钾盐产品。在系统流程中,NaOH、KOH可实现循环利用,故水热碱法技术具有一次性资源、能源消耗量少、钾矿资源利用率高、生产过程清洁高效等优势。基于上述成果,已系统建立了非水溶性钾资源高效利用技术体系。水热碱法技术的规模化工程应用,将有助于显著减少钾盐(肥)的进口依存度,改善其消费结构,提高钾资源的保证程度。

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    中国泥炭褐煤资源及发展腐植酸钾产业潜力
    刘梅堂, 王天雷, 程瑶, 付玉, 张盼, 谢萌, 孙萌萌, 杨大圩
    2014, 21(5): 255-266. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.020

    摘要 ( 1149 )   PDF(1764KB) ( 1350 )  

    泥炭、褐煤含有丰富的腐植酸,是世界各国规模化生产腐植酸产品的主要资源。针对中国煤炭腐植酸资源开发粗放、技术水平落后、资源浪费严重的现实问题,评述了国内腐植酸行业的特点及发展高附加值腐植酸产品的潜力方向。首先介绍了国内主要煤炭腐植酸资源泥炭和褐煤的分布特征及成分特点。其次综述了腐植酸产品的主要加工工艺和其在工农业各领域的国内应用现状。最后基于国情,从国内农业肥料的未来发展方向及腐植酸的应用潜力出发,提出并评价了腐植酸高附加值利用的未来发展方向之一,腐植酸钾肥的发展潜力。

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    中国高纯石英技术现状与发展前景
    汪灵, 党陈萍, 李彩侠, 王艳, 魏玉燕, 夏瑾卓, 潘俊良
    2014, 21(5): 267-273. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.021

    摘要 ( 1096 )   PDF(959KB) ( 3242 )  

    高纯石英技术包含高纯石英原料选择技术、加工工艺技术、加工装备技术和质量检测技术4个方面,它们是既相互独立,又相互联系和相互制约的技术整体,发展中国高纯石英技术是一项系统工程。目前中国高纯石英技术已经取得一定进展,主要标志是初步具有4N高纯石英中端产品的批量生产能力,并基本掌握了高纯石英质量检测技术;但中国目前还没有4N8及以上高端产品生产能力,表明与国际先进水平的差距依然很大。要改变中国高纯石英技术的相对落后现状,应从国家层面上调动和组织科研力量,产学研相结合,开展高纯石英原料选择技术、加工工艺技术和加工装备技术攻关,为中国高纯石英高端产品产业化提供技术支撑。

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    中国硅藻土资源及加工利用现状与发展趋势
    郑水林, 孙志明, 胡志波, 张广心
    2014, 21(5): 274-280. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.022

    摘要 ( 986 )   PDF(1145KB) ( 1716 )  

    硅藻土是生物成因的硅质沉积岩,因其质轻、多孔且孔隙呈有规律分布、孔径介于十几纳米至数百纳米,广泛应用于食品、医药、环保、节能以及生态建材、催化剂与农药载体、沥青改性剂、复合材料等领域,是一种与现代食品安全、生物制药、健康环保、节能等相关的重要矿产资源与功能矿物材料。中国是目前仅次于美国的全球第二大硅藻土资源储量和硅藻土制品生产大国,综述了中国硅藻土资源及加工利用现状,展望了硅藻产业和硅藻土加工利用技术的发展趋势。

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    中国钛资源与海绵钛加工环境效应
    刘玉芹, 丁浩, 谢迪
    2014, 21(5): 281-293. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.023

    摘要 ( 937 )   PDF(1738KB) ( 564 )  

    海绵钛是生产金属钛产品的基本原料,然而工业上生产海绵钛的镁还原法工艺复杂、能耗高、环境相容性差、成本高,严重制约了钛产业的发展。重点论述了中国的钛资源概况、海绵钛生产过程的基本原理、资源能源消耗和加工环境效应,并围绕海绵钛产业的可持续发展展开讨论。中国钛资源储量虽居世界第一位,但贫矿多,富矿少,且多为多金属共生矿,难以用作生产海绵钛的优质原料。通过对比镁还原法制备海绵钛过程中氯化工序、还原蒸馏工序、镁电解工序和全流程的资源能源消耗,讨论了海绵钛的加工环境效应和钛冶炼工艺的研究进展。将中国丰富的钛铁矿资源加工成高品位富钛料,充分发挥中国的钛资源优势,减少对钛矿资源进口的依赖程度,通过开发新工艺降低海绵钛制备过程的资源能源消耗、废弃物排放量和生产成本是保证钛行业可持续发展的有效措施。

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    中国钛白粉生产环境效应及可持续发展
    丁浩, 刘玉芹, 周红
    2014, 21(5): 294-301. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.024

    摘要 ( 974 )   PDF(1270KB) ( 603 )  

    钛白粉是钛氧化物的主要产品形态,其制造和使用是钛资源的主要利用方式。钛白粉生产中存在的资源消耗量大、环境污染严重和成本、价格高等问题对钛白粉产业和钛白粉应用领域各产业的发展形成严重制约,中国钛白粉生产未来还面临钛资源形态不匹配等问题。中国钛白粉企业现有硫酸法制造工艺的优化、转型升级和采用材料复合技术制备可节代二氧化钛的钛白代用材料应成为其可持续发展的对策。

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    工业固体废物资源循环利用矿物学
    董发勤, 徐龙华, 彭同江, 代群威, 谌书
    2014, 21(5): 302-312. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.025

    摘要 ( 932 )   PDF(1630KB) ( 756 )  

    固体废物是一种潜在的“混合复杂资源”,实现固体废物资源循环利用是构筑可持续资源供给与应用的重要方式,也是循环经济的重要内容。阐述了固体废物资源循环利用的属性特点、意义和5R原则,同时总结了固体废物资源循环利用研究的主要内容和学科基础,归纳了固体废物资源循环利用面临的主要科学技术问题。以蛇纹石尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏、电子废物等典型固废资源循环利用为例,介绍了不同种类固废的矿物学特性、循环利用发展方向,并阐述了固体废物资源循环利用的矿物学方法,指出了未来工业固体废物资源循环利用的研究重点。

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    中国铝资源与高铝粉煤灰提取氧化铝研究进展
    杨静,蒋周青,马鸿文,苏双青,王明玮,李金洪,姚文贵
    2014, 21(5): 313-324. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.026

    摘要 ( 1080 )   PDF(1490KB) ( 922 )  

    针对中国铝土矿资源不足的状况,利用高铝粉煤灰生产氧化铝不仅有望缓解铝资源的不足,而且可减少粉煤灰对大气、水体的污染和大量土地资源的占用。高铝粉煤灰提取氧化铝技术主要包括酸法、碱法和酸碱联合法。采用碱法提取氧化铝技术,具有对设备腐蚀性小,与现有氧化铝生产设备相容性好,对水体和空气不产生二次污染等优势。与石灰石烧结法和预脱硅碱石灰烧结法等代表性碱法技术相比,采用预脱硅低钙烧结法制备氧化铝技术,处理物料总量、一次性资源消耗量和CO2排放量,分别减少22.1%~52.4%、24.6%~52.0%、20.0%~66.2%;综合耗能降低16.4%~36.3%;剩余硅钙固体排放量减少27.5%~71.5%。因此,预脱硅低钙烧结法技术在物耗、能耗、环境相容性和产品方案等方面均有明显优势,符合高效节能和清洁生产的要求,有望实现高铝粉煤灰生产氧化铝的完全资源化利用。

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    中国硼资源及硼泥资源化综合利用前景
    孙青, 郑水林, 李慧, 侯会丽
    2014, 21(5): 325-330. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.027

    摘要 ( 1092 )   PDF(896KB) ( 704 )  

    硼是用途广泛的重要非金属元素,中国已探明硼资源总储量为4 908万t,其中90%以上集中分布于辽宁、吉林、青海和西藏4个省区,矿床类型以沉积变质型和现代盐湖沉积型为主。几十年来,硼资源被过度无序开采,使得以硼镁矿为代表的易开采型硼富矿现已濒临枯竭,由此,加强对硼铁矿、现代盐湖和地下卤水型硼资源的进一步开发利用十分必要。目前,硼资源主要是通过制成硼砂和硼酸加以利用,在采用碳碱法制备硼砂和采用硫酸一步分解法、硼砂二步法制备硼酸的过程中,会产生大量的硼泥废弃物,这些废弃物易造成严重的环境污染,制约硼工业的发展。如果硼泥能够得到充分利用,既能解决硼资源的进一步开发利用的难题,也能缓解环境压力。因此,提出了硼泥在建材、环境材料、冶金及有价成分回收等领域资源化利用的绿色途径,并以提高硼的利用价值和降低环境污染为目的,对硼资源合理开发、硼泥综合利用和高新含硼材料发展进行了展望。

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    电气石功能复合材料研究进展及前景展望
    胡应模, 陈旭波, 汤明茹
    2014, 21(5): 331-337. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.028

    摘要 ( 1090 )   PDF(1034KB) ( 749 )  

    电气石为环状结构硅酸盐矿物,具有压电性、热释电性、远红外辐射和释放负离子性等独特性能,通过物理或化学方法与其他材料复合,可制得多种功能材料,被广泛应用于环保、电子、医药、化工、轻工、建材等领域,已成为一种高附加价值的新型工业矿物,受到人们的广泛重视。中国的电气石功能矿物的产地达150多处,有80多处电气石的储存量在数千万吨以上,所以电气石功能复合材料的研发对电气石功能矿物的高性能利用以及新型功能复合材料的制备均具有重要的意义。综述了电气石功能复合材料的研究进展,并对其发展前景进行了展望。

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    热处理凹凸棒石的结构演化
    谢晶晶, 陈天虎, 庆承松, 邢波波
    2014, 21(5): 338-345. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.029

    摘要 ( 1050 )   PDF(1147KB) ( 1202 )  

    在查明凹凸棒石矿石矿物组成的基础上,系统采集明光市官山采矿场剖面样品,选择典型矿石样品,利用X射线衍射(XRD)、29Si魔角旋转核磁共振(29Si MASNMR)对不同温度煅烧前后凹凸棒石结构研究,结合热重分析以及程序升温凹凸棒石脱水曲线,认识热处理凹凸棒石结构演化规律,为凹凸棒石黏土加工和应用提供理论依据。结果表明:在240 ℃左右脱除结构中一半的结晶水,晶体结构发生调整,晶体内部孔道出现折叠;在430 ℃左右脱除另外二分之一结晶水,同时脱出晶体内部结构水和外表面结构水,晶体结构周期性基本破坏;凹凸棒石在500~700 ℃温度区间热处理后处于非晶化状态,但是c轴方向的部分有序性仍然存在,硅氧四面链尚没有解体;凹凸棒石脱出结构中一半的结晶水后,经过水化后可以恢复到原来的结构状态,超过350 ℃热处理凹凸棒石脱出更多的结构水后不能通过水化作用恢复到原来的结构状态。

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    磁性硫酸烧渣结构和物性特征及应用潜力
    李平,陈天虎,朱晓,史亚丹,谢巧勤,谢晶晶
    2014, 21(5): 346-351. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2014.05.030

    摘要 ( 1007 )   PDF(934KB) ( 517 )  

    通过X射线荧光光谱、X射线粉末衍射分别对某公司磁性硫酸烧渣的化学和物相组成进行了鉴别,采用场发射扫描电镜观察微形貌和微结构特征,测定了烧渣的磁化率和磁滞回线。结果表明,硫精矿粉沸腾炉焙烧所得磁性硫酸烧渣,铁品位达到64.78%,杂质组分主要是硅、铝和硫;主要物相为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,含少量石英;比表面积为2.83 m2/g,磁化率为18 000×10-8 m3/kg;原始微米粒径的黄铁矿粉体在脱硫、氧化相变为磁赤铁矿、磁铁矿和赤铁矿的过程中多晶化、纳米化,转变为纳米亚微米晶体,颗粒表现为多孔特征。这种较高比表面积、强磁性的磁性烧渣有望在吸附和磁分离领域作为功能材料发挥作用。研究结果也为利用铁硫化物热分解相变进行矿物纳米材料加工提供了新的思路。

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