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2009年, 第16卷, 第1期
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拉曼光谱方法测量流体包裹体的内压及其应用 郑海飞 乔二伟 杨玉萍 段体玉 2009, 16(1): 1-5.  摘要 ( 2232 )   PDF(836KB) ( 1150 )   通过金刚石压腔和显微激光拉曼光谱方法,获得了流体包裹体中H2ONaCl体系的O—H、碳酸根的C—O、硫酸根的S—O和正庚烷环己烷的C—H振动拉曼位移与温度和压力关系的表达式。该研究结果可以用于实测流体包裹体在不同温度下的内压,并可由此获得流体包裹体的pt线或等容线。这不仅有助于精确获得流体包裹体的形成温度和形成压力,也可为研究和确定流体包裹体中流体的组成和性质提供依据。 相关文章 | 计量指标

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金刚石压腔实验技术应用于生烃动力学研究浅析 孙樯 郑海飞 2009, 16(1): 6-10.  摘要 ( 1691 )   PDF(647KB) ( 862 )   金刚石压腔实验技术自发明以来就被广泛应用于高压领域的研究,成为高压下进行物质结构、性质等方面实验研究的重要方法。另一方面,生烃动力学近年来被广泛应用于含油气盆地烃源岩评价与勘探。文中对生烃动力学原理进行了介绍,对当前确定生烃动力学参数的热解实验装置进行评述,并对金刚石压腔实验技术应用于生烃动力学研究进行了分析。 相关文章 | 计量指标

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实际储层温压条件下成功合成碳酸盐岩烃类包裹体及其启示意义 陈勇 葛云锦 周瑶琪 刘超英 周振柱 毛毳 2009, 16(1): 11-16.  摘要 ( 1857 )   PDF(937KB) ( 936 )   文中报道在实际储层温压条件下(150 ℃,40 MPa,大约4 km深度)成功合成了碳酸盐岩烃类包裹体。通过对合成烃类包裹体的显微观察、荧光分析和傅里叶变换红外光谱分析,证实合成了烃类包裹体,且与真实储层中的包裹体具有相似特征,探讨了油水不混溶条件下的流体包裹体捕获机制。实验研究给出4点重要启示:(1)油水不混溶是造成烃类包裹体和水溶液包裹体分带的主要原因;(2)油气快速成藏过程可以被流体包裹体记录;(3)实际储层温压条件下,合成烃类包裹体实验研究有望为储层包裹体分析提供依据和标准;(4)人工合成烃类包裹体为研究含油气条件下储层水岩作用机理提供了一种有效手段。 相关文章 | 计量指标

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高温高压实验及原位测量技术 王慧媛 郑海飞 2009, 16(1): 17-26.  摘要 ( 1611 )   PDF(1514KB) ( 2216 )   文中简述了高温高压实验技术及其发展现状,主要涉及高温高压实验装置及高温高压原位实验测量技术两方面内容。重点介绍了:(1)金刚石压腔、大体积压力机、高压釜等静态高压实验技术和动高压实验技术及其特征;(2)拉曼、红外、X射线衍射及同步辐射等高温高压原位谱学研究;(3)超声波、布利渊散射、核共振非弹性X射线散射等高压物质弹性波速原位测量技术研究现状及其进展;(4)金刚石压腔、大压力机中高温高压电导率的原位测量技术研究现状及其进展。 相关文章 | 计量指标

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高温高压下水流体pH值测量 苏根利 李和平 刘丛强 代立东 2009, 16(1): 27-32.  摘要 ( 1631 )   PDF(791KB) ( 892 )   高温高压下水流体的pH值是影响矿物水流体相互作用平衡和动力学过程的一个重要参数。确定高温高压流体pH的方法主要包括电位势测量、化学分析与热力学计算及电导率方法。电位势测量在化学领域应用广泛,也被用来测量了洋中脊的热液流体的pH值。人们尝试了各种形式的电极,如氢电极、钯氢化物电极、金属金属氧化物电极和钇稳定的氧化锆(YSZ)电极。玻璃电极只取得了有限的成果,通常用来测量常温及低温下的流体的pH值。对金属金属氧化物电极在较宽的温度范围内进行了研究,但它需要利用合适的参比溶液来校正,与玻璃电极一样都表现出较大的偏移和误差以及不可回测性。陶瓷薄膜电极,如钇稳定的氧化锆(YSZ)电极,为测量相对较高温度下的pH值提供了一个可靠的方法。利用高温淬火水的化学分析和常温下的pH的测量,通过求解络合反应质量平衡与所有组分质量平衡的联立方程,来计算指定温度压力下pH值和水溶液种类的分布,是获得高温pH值的另一个重要而常用的方法,但热力学数据中的数值误差和不确定性以及分析误差能够影响计算出的高温溶液的pH值的精度。对高温高压超临界水流体的电导测量已经取得很大的成就,它被用来作为确定溶液内部离子反应平衡常数的一种最常用的方法,通过获得的这些反应的平衡常数,就可以得到在高温高压下流体的就位物质组成,这个方法可以测量更高温度压力下流体的pH值。 相关文章 | 计量指标

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地球内部水与无机成烃 陈晋阳 刘桂洋 金鹿江 2009, 16(1): 33-40.  摘要 ( 1420 )   PDF(827KB) ( 914 )   地球内部水是广泛存在的,由于高温高压作用使其具有独特的物理和化学性质,它对于烃类物质生成和运移都具有重要的意义。在地球内部,水与无机矿物作用产生H2或者O2,对COH流体平衡存在影响,这是烃类物质形成和稳定的重要因素。地球内部高温高压水热流体一方面为有机反应提供高效的介质,另一方面它直接作为反应物与碳酸盐和金属碳化物反应生成烃类物质。对于地球早期有机物形成和水热条件下有机物的主要合成反应——费托反应,其重要的成烃物质H2主要由水与矿物作用产生,这是目前较为认同的地球内部无机成烃的重要方式。 相关文章 | 计量指标

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地球内部极端条件下流体和物质相互作用:透过金刚石窗口探测地球深部流体 张荣华 张雪彤 胡书敏 2009, 16(1): 41-52.  摘要 ( 1724 )   PDF(1931KB) ( 830 )   报道关于地球内部极端条件下的流体实验研究的最新进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量物质的结构和性质,已经获得分子原子尺度信息新的实验数据。本项工作使用金刚石压砧对高压(10 GPa)和高温高压(800 ℃，3 GPa)条件下的NaClH2O进行红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构,发现水分子的O—H振动特征峰频率随温度向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网格被破坏。实验说明:地球内部流体性质由深到浅不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力而改变,在临界态出现突变。这些变化可以用高压高温的物质的各种谱学特征来表征。水的性质与它的分子结构、分子振动有关。在跨越临界区时水的性质异常涨落是由水分子结构异常变化、分子振动形式变化和氢键网格破坏所导致的。从分子尺度认识地球内部流体在极端条件下的性质和高压原位实验观测有助于我们进一步了解地球深部物质的性质及其相互作用,有助于认识深部过程。 相关文章 | 计量指标

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临界区流体与矿物和岩石在地球内部极端条件下的反应 张荣华 张雪彤 胡书敏 2009, 16(1): 53-67.  摘要 ( 1837 )   PDF(2501KB) ( 721 )   极端条件下水热化学反应是一个新的科学问题。借助于高温超高压原位直接测量方法、各种谱学方法和同步辐射光源技术研究地球内部流体物质相互作用,可以获得反应过程的产物的分子原子尺度信息,这些信息可以提供认识极端条件下水和矿物(岩石)反应动力学的新实验途径。地球内部的流体性质随所处高温高压条件发生变化。水的密度、介电常数等物理参数随温度压力变化而改变,在临界态会出现突变。水的性质的剧变会影响水与岩石(矿物)相互作用。文中报道了在极端条件下(20~435 ℃和23~35 MPa)实验测量矿物(钠长石、辉石、石英和阳起石等)和岩石(玄武岩、正长岩)在水溶液里的溶解反应速率的研究结果,发现矿物里各种不同类型金属离子与水反应的速率不同,随温度变化而改变。在升温过程中,进入临界态时,矿物(岩石)与水反应出现一次反应速率的涨落。在恒压升温过程中(临界压力,或略高于临界压力),硅酸盐矿物溶解速率会逐步升高,如硅近临界区(300 ℃)抵达最大值,然后随升温溶解反应速率减低。地球内部的流体由深处上升到浅处,会从超临界区域进入近临界的气与液的两相不混溶区域。含金属流体里的金属会在气相与液相分离时出现再分配。实验表明:金属Au、Cu、Sn、W、Zn会进入气相,气体可以迁移金属。事实说明:地球内部流体结构和性质从深到浅在不断变化,在跨越临界区时的水的性质异常变化会导致水与矿物(岩石)反应动力学涨落,并且促使金属在临界区出现沉淀和在气液相分离过程中进行再分配及迁移。 相关文章 | 计量指标

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成矿元素的气相迁移与实验研究 张生 熊小林 T.M.Seward 2009, 16(1): 68-75.  摘要 ( 1499 )   PDF(937KB) ( 979 )   越来越多的野外观测和实验数据表明,气相对成矿元素的迁移和富集具有不可忽视的作用。由高温火山气体形成的升华壳和凝结水中富集多种岩浆组分和成矿金属;中低温的地热田水蒸气中也检测到成矿元素;某些斑岩型铜金矿床的富气体包裹体比共存的盐水包裹体更富集Cu和Au。金属呈简单氯化物或氟化物、硫化物、含氧酸及原子迁移的理论假设低估了400 ℃以下气体搬运成矿金属的能力,而必须考虑溶剂化作用(水合作用),有关银、金、铜、锡、钼、钨在水热气相中的溶解度实验证实了这一点, 基于实验数据的热力学模拟计算表明,水热气相可运移足够的成矿金属以形成具有经济价值的浅成热液型和斑岩型矿床。此外,实验也证实砷和硼从液相分配至气相中也与水合作用有关,其气液相间的分配系数随温度和水蒸气的压力增大而增强。无疑地,成矿金属被水热气相搬运的理论对理解金属矿床的形成机理和发展诸如深穿透地球化学的地球气找矿方法具有重要意义。 相关文章 | 计量指标

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基性岩流变的复杂性与成分对岩石流变影响的实验研究 周永胜 何昌荣 黄晓葛 宋娟 桑祖南 孔华 2009, 16(1): 76-87.  摘要 ( 1458 )   PDF(1611KB) ( 861 )   在采用天然基性岩样品进行的流变实验中,存在因实验温度低而样品处于半脆性变形域与因实验温度高而样品颗粒边界出现熔体的矛盾。文献中给出的流变参数中,应力指数n的可靠性高,具有良好的重复性,激活能Q在一定范围内具有重复性,而系数A重复性差。采用6种样品进行流变实验。结果表明,矿物成分对岩石流变的影响比根据端员组分确定的双组分和多组分岩石流变物理模型要复杂得多。由斜长石、单斜辉石和角闪石组成的样品中,当斜长石和单斜辉石含量接近,而角闪石含量低于10％,斜长石和单斜辉石控制了岩石的流变;如果样品中有超过10％的角闪石参与流变,角闪石在变形中所起作用非常显著。由斜长石、石英和角闪石组成的样品,当石英含量小于10％而斜长石和角闪石含量接近时,斜长石和角闪石控制了岩石的流变;当斜长石含量达到70％时,样品变形更接近长石特性;如果石英含量超过20％时,石英在变形中起到主要作用。选择与基性麻粒岩中主要矿物成分接近的天然辉长岩(辉绿岩),或者从天然基性麻粒岩中挑选出主要矿物,通过热压合成人工样品,进行高温流变实验是研究基性麻粒岩流变的最有效途径。 相关文章 | 计量指标

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青藏高原新生代两类超钾质岩石的成因——实验岩石学和地球化学约束 迟效国 刘建峰 赵芝 董春艳 黎广荣 赵院东 赵秀羽 2009, 16(1): 88-98.  摘要 ( 2085 )   PDF(1708KB) ( 933 )   青藏高原分布有羌塘—囊谦—滇西和冈底斯两条新生代钾质超钾质火山岩带。羌塘—囊谦—滇西超钾质岩浆活动的峰值时间为40～30 Ma,主体岩石具有Ⅰ型超钾质岩的高MgO和低CaO、Al2O3含量特征; 30～24 Ma期间羌塘中、西部出现Ⅲ型钾质超钾质岩浆活动,主体岩石以贫SiO2、高CaO、Al2O3和低MgO/CaO为特征。冈底斯新生代超钾质火山岩也显示I型超钾质岩的高MgO和低CaO、Al2O3含量特征,其形成时间为25～12 Ma。综合超钾质岩石的实验资料,可知区内I型超钾质岩的源区以富硅、富钾流(熔)体交代形成的金云母方辉橄榄岩为主;Ⅲ型钾质超钾质岩浆源区则以斜辉橄榄岩地幔为主。囊谦—滇西Ⅰ型超钾质岩带空间上严格受红河走滑构造带所控制,40～28 Ma出现I型超钾质岩浆活动,16 Ma转变为OIB型钾质火山岩。岩浆源区从岩石圈地幔向软流圈演变,暗示大型走滑断裂引起的岩石圈地幔减薄和软流圈上涌是导致交代岩石圈地幔金云母分解熔融产生区内I型超钾质岩浆的主控因素。羌塘中部35～34 Ma有软流圈来源为主的钠质碱性玄武岩岩浆的喷发,30～24 Ma转变为以岩石圈地幔为主要来源的Ⅲ型钾质超钾质岩浆活动,岩浆源区从软流圈向岩石圈迁移,指示软流圈上涌伴随的富CO2流(熔)体活动是导致古交代岩石圈地幔升温熔融产生Ⅲ型钾质超钾质岩浆的主控因素,软流圈上涌可能是俯冲板片断离或岩石圈地幔拆沉作用的结果。 相关文章 | 计量指标

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花岗岩铀成矿作用的模拟实验 刘正义 刘红旭 2009, 16(1): 99-113.  摘要 ( 2586 )   PDF(2091KB) ( 904 )   根据花岗岩铀成矿作用的“铀预富集系”和沉淀等理论进行一系列实验模拟。对华南产铀花岗岩及其母岩进行“部分熔融实验”，可知其寒武系等下古生界是形成产铀花岗岩重要母岩之一。实验表明,岩浆温度下产铀花岗岩流体(f)与共存相熔体(m)铀分配系数Kf/m测定值明显<1,这说明铀强烈趋向熔体,不断重熔会使花岗岩更富铀。岩浆结晶过程中流体(f)与结晶熔体(c)铀分配系数Kf/c随结晶作用加强而增长,说明对形成热液铀矿床有利。岩浆结晶过程中晶体与晶体共存相间铀的分配系数中,以含铁物质与铀矿物共存相间铀的分配系数为最大。此结果与产铀花岗岩含晶质铀矿,黄铁矿含铀较高,黑云母结晶捕获一定量铀的地质事实相一致。成矿前的“前提蚀变”阶段的铀活化实验得出,黑云母在白云母化时铀释出约达3％～30％;花岗岩白云母化过程中,全岩将有30％～60％的铀释出。在花岗岩白云母化时锆石迁出铀可达14％～21％。晶质铀矿在花岗岩白云母化时发生崩解和部分溶蚀,实验得出转入溶液的w(U)为(104～130)×10-6。大量水岩反应的热液实验表明,在封闭体系统的溶液中,随压力(pH2O)降低,产铀花岗岩中的铀溶解增加(最高可增达2～3个数量级),从而打破了“压力降低铀沉淀”的一般传统说法。对热液铀矿成矿机理进行多次实验取得如下新认识:(1)适度脱碳酸(或脱CO2)对铀沉淀有利;也可使铀硅碳酸盐体系中的“铀硅分离”沉淀;(2)成矿溶液“pH显著降低(落差)”是铀沉淀几大因素中的关键。这些实验结果证实和发展了“地层、岩石等预富集系”理论,并有重要找矿意义。 相关文章 | 计量指标

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1 kbar、800 ℃下REE在富磷过铝质熔体/流体相间分配的实验研究 张辉 唐勇 刘丛强 陈剑锋 2009, 16(1): 114-124.  摘要 ( 1581 )   PDF(1309KB) ( 730 )   利用“RQV快速内冷淬火”(或称之为“外加热冷封式”)高温高压实验装置,实验研究了1 kbar、800 ℃条件下12个REE+Y在富磷过铝质熔体/含水流体相间的分配,并利用EMP、LAICPMS和ICPMS分析技术分别测定了实验初始物、实验产物玻璃中主要化学组成以及熔体相和流体相中REE含量。实验结果表明,REE元素 (La,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb和Lu)在流体/熔体相间的分配系数 (Dfluid/melt)在(01～199)×10-4范围,Dfluid/meltY在(02～78)×10-4范围,指示REE和Y强烈趋向于在熔体中富集。REE在流体/熔体相间的分配系数 (Dfluid/melt)与体系中P2O5含量变化呈近抛物线状分布,其最大值对应于残余熔体中w(P2O5)为144％处。REE在流体/熔体相间的分配系数 (Dfluid/melt)随REE的原子序数增大而逐渐降低,构成右倾的平滑曲线,总体上显示出DLREE>DMREE>DHREE的趋势。Y与Ho在流体/熔体相间分配系数的比值 (DY/DHo)约为1 (091～128),不随体系中P2O5变化而变化的特征。上述特征表明熔体流体作用不会导致YHo及REE间的分异,因此,可推断熔体流体作用过程不可能是过铝质岩浆体系中产生稀土“四重效应”机制。 相关文章 | 计量指标

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1.5 GPa、950 ℃下块状斜长角闪岩部分熔融微量元素的分配特征 万方 周文戈 姜能 范大伟 陈海红 谢鸿森 2009, 16(1): 125-133.  摘要 ( 1506 )   PDF(1448KB) ( 636 )   在1.5 GPa,950 ℃,恒温101 h条件下对华北北缘太古宙地体中的斜长角闪岩块状样品进行了脱水部分熔融实验,实验产物组合为Hb+Cpx+Gt+Gl,获得的熔体为花岗闪长质成分。利用LAICPMS测试了矿物和熔体的微量元素,获得该体系内各矿物/熔体的微量元素分配系数。角闪石、单斜辉石和石榴石的分配系数与前人在类似条件下的实验结果基本一致。这说明无论实验的初始物质是粉末状还是块状,对元素的分配没有太大的影响。各矿物的REE分配系数对离子半径的拟合曲线很好地符合晶格应变弹性模型。整体特征上,角闪石、单斜辉石和石榴石的LILE,LREE分配系数较低,而HREE的分配系数较高,石榴石具有强烈富集HREE的特征。由此,造成实验熔体表现出LILE、LREE富集而HREE亏损的特征。残留相中无金红石,使得熔体中没有明显的Nb、Ta负异常。熔体的主微量元素特征符合华北北缘中生代埃达克质岩石的基本特征,进一步支持了该类岩石“可能起源于古老下地壳的部分熔融”的成因模式。 相关文章 | 计量指标

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动态高压下陨石矿物的冲击熔融和分离结晶及其地球化学意义 谢先德 陈鸣 2009, 16(1): 134-145.  摘要 ( 1584 )   PDF(2098KB) ( 776 )   应用近代微束矿物学分析测试技术,对在中国陨落的随州、寺巷口和岩庄等三块球粒陨石中矿物的冲击熔融和分离结晶作用进行了较系统的研究。查明存在有硅酸盐单矿物熔体、硅酸盐矿物混合熔体和全岩熔体三种组成不同的冲击熔体。研究结果显示:(1)三种熔融相与未熔相之间在主成分和微量元素组成上没有明显差别,说明它们是原地熔融的产物,但在较大的冲击熔块中,也发现冲击熔融作用引发了一部分元素,如亲铁元素、硒元素和轻重稀土元素的分异现象;(2)查明Al2O3、Cr2O3、Na2O和CaO等优先进入从冲击熔体结晶的辉石常压相或辉石的高压相——镁铁榴石(属地幔过渡带矿物)中;(3)Al元素能进入阿基莫石(即辉石的钛铁矿结构相,属下地幔矿物)中,以固熔体形式稳定下来。ELNES的测定查明,其氧化铁组分中Fe3+/∑Fe的比值高达067(3);(4)陨石全岩熔体中硅酸盐相与金属硫化物相之间为完全不混熔,后者以孤立的共结体团块产于硅酸盐熔体之中,除Zn、Na、Cr、Co和Cu在硫化物相中和Na在金属相中有明显富集外,其他元素的浓度则无明显变化;(5)在寺巷口陨石熔脉的金属硫化物共结团块内发现了FeNi金属硫化铁磁铁矿组合,进一步证实了S和O等轻元素可以加入到以FeNi金属为主要组成的地核成分中去;(6)在岩庄陨石的FeNi金属硫化铁共结体团块的硫化铁内发现了Na、Mn和Fe的磷酸盐矿物小球体,说明P和Na、Mn等元素也能成为地核的组成元素。以上研究在行星演化、地幔矿物学和地球化学,以及陨石学研究上均有着重要的科学意义。 相关文章 | 计量指标

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950 ℃、1.0~3.5 GPa下斜长角闪岩脱水熔融——压力和时间对结构的影响 周文戈 范大伟 万方 邢印锁 刘永刚 谢鸿森 2009, 16(1): 146-154.  摘要 ( 1439 )   PDF(1443KB) ( 669 )   利用YJ3000t和JL3600t多顶砧压力机,以哀牢山造山带南部红河县大白能—乐育剖面上的天然块状斜长角闪岩为初始样品,在950 ℃、10~35 GPa、恒温20~300 h条件下进行了两个系列的斜长角闪岩块状样品脱水部分熔融实验:(1)保持温度T=950 ℃,加热时间t=100 h不变,改变压力(10~35 GPa)的实验;(2)保持温度T=950 ℃,压力p=30 GPa不变,改变加热时间(20~300 h)的实验。结果表明,10~35 GPa、950 ℃、恒温100 h的条件下,随压力升高,斜长角闪岩中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(10~15 GPa)和单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石(20~35 GPa)的矿物组合。30 GPa、950 ℃条件下,随加热时间增加,实验产物中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石的矿物组合(20~100 h)和单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(150~300 h)。斜长角闪岩的原岩结构决定了实验产物中新生矿物和熔体的分布。依据实验产物的矿物组合和新生矿物的分布特征,讨论了950℃、10~35 GPa、恒温(20~300 h)条件下,斜长角闪岩部分熔融过程的结构变化、变质反应以及石榴石冠状体的成因。 相关文章 | 计量指标

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高温高压条件下闪长岩部分熔融产物的反常现象 马瑞 张刚 王英 2009, 16(1): 155-157.  摘要 ( 1643 )   PDF(532KB) ( 1007 )   为了考察岩石熔融过程中熔体成分的变化规律,以细粒闪长岩为样品,进行了不同熔融程度的实验研究。通过对熔体成分的分析,得出以下结论:在初始熔融条件下,熔体的成分为玄武质,随着熔融程度的增高,熔体的成分由基性向中酸性,由富钾向富钠,由强碱性向亚碱性方向演化。 相关文章 | 计量指标

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煤岩构造变形与动力变质作用 琚宜文 林红 李小诗 范俊佳 2009, 16(1): 158-166.  摘要 ( 2009 )   PDF(1035KB) ( 1022 )   煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩, 地质演化过程中的各种构造热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的动力变质作用。因而,关于煤岩构造变形与动力变质作用的研究不仅具有重要的科学意义,而且在煤层气资源评价以及煤与瓦斯突出危险性预测方面也具有重要的实际意义。文中在已有研究成果基础上, 通过对构造煤系列Ro,max、XRD和 NMR(CP/MAS+TOSS)等测试和实验方法的对比研究,深入分析了煤岩不同构造变形和动力变质特征,进一步探讨了构造应力下煤岩动力变质作用的机理。研究成果表明,在构造应力作用下,煤岩脆性变形主要是通过破裂面上快速机械摩擦转化为热能而引起煤岩化学结构与其成分的改变;而韧性变形煤主要是通过局部区域应变能的积累而引起煤岩化学结构的破坏,从而发生不同机制的动力变质作用。 相关文章 | 计量指标

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煤及显微组分在超高温开放体系实验中动力学参数确立与天然气形成过程预测 刘全有 Bernhard.M.Krooss 金之钧 王毅 Jan Hollenstein 2009, 16(1): 167-172.  摘要 ( 2127 )   PDF(962KB) ( 869 )   通过对塔里木盆地煤及其显微组分以1 K/min升温速率在开放体系下进行热模拟实验(Tmax=1 200 ℃),确定了CH4与N2生成动力学参数。 根据化学反应动力学原理,当煤岩生成CH4和N2为25个一级平行反应且具有相同频率因子(Ao=1.0×1013 s-1)时,生成CH4与N2每个反应对应的活化能可以通过实验数据与理论计算拟合,获得Gaussian型活化能分布特征为：CH4在活化能为42~90 kcal/mol内,煤、镜质组、壳质组、丝质组和半丝质组生成CH4的主频活化能分别为60、52、50、70和66 kcal/mol；N2在活化能为60~108 kcal/mol内,其主频活化能分别为74、108、100、108和102 kcal/mol。根据这些实验动力学参数,推测了煤岩在地质升温速率为5.3 K/Ma时CH4的转化率：CH4在地质温度为20 ℃时开始形成;当地质温度为160 ℃时,煤岩中CH4已生成总量的80％。镜质组和壳质组CH4转化率要高于煤岩。 相关文章 | 计量指标

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低温原位拉曼光谱技术在流体包裹体研究中的应用 倪培 Jean Dubessy 丁俊英 王天刚 张婷 2009, 16(1): 173-180.  摘要 ( 2429 )   PDF(1162KB) ( 980 )   国外学者自80年代起利用原位低温拉曼测定技术在国际上首先开展地质领域感兴趣的几种盐水化合物研究以来,原位低温拉曼测定技术已经成功地用于对人工合成和自然界盐水体系流体包裹体的研究,在流体相中盐类的鉴定、低温相平衡及盐度研究等方面取得了显著成果。该方法是对传统的流体包裹体显微测温方法的重要补充,正在成为国际上流体包裹体研究的一个新的热点,在地质流体研究方面具有非常广阔的应用前景。 相关文章 | 计量指标

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地质样品中铂族元素的分析测定方法 赵正 漆亮 黄智龙 许成 2009, 16(1): 181-193.  摘要 ( 1655 )   PDF(1323KB) ( 961 )   文中阐述并归纳了近年地质样品中铂族元素的分离、富集及测试方法方面的最新进展。铂族元素本身的超痕量性,要求实验过程中对空白值的控制,干扰元素的扣除和检测限的降低更为严格,同时要克服块金效应。文中对消解过程中常用的火试金法、酸溶、碱熔方法和卡洛斯管法 (Carius tube),分离富集过程中的Te共沉淀和离子交换法,测试手段中的原子光谱法、中子活化法和等离子质谱法等方法的最新进展进行了总结。由于复杂的地质样品中PGE的浓度范围不一、赋存形式多样,要求在具体样品分析过程中灵活地搭配使用各种分离富集和检测方法,结合笔者所在实验室在实验过程中发现的问题,对各种不同类型地质样品中铂族元素的分离富集、样品处理及测定方法也进行了总结。 相关文章 | 计量指标

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基于多目标区域地球化学调查的中国土壤碳储量计算方法研究 奚小环 杨忠芳 夏学齐 李敏 2009, 16(1): 194-205.  摘要 ( 2200 )   PDF(1509KB) ( 1025 )   土壤碳储量问题在碳循环和全球变化领域具有重要意义,长期以来这一基本参数的计算受到数据来源的制约。全国多目标区域地球化学调查采用双层网格化采样和分析,取得了大量高密度和高精度土壤地球化学数据,为土壤碳库的高精度计算提供了数据基础。文中重点探讨利用这些数据计算土壤碳储量的方法。首先提出针对多目标区域地球化学调查数据的“单位土壤碳量(USCA)”概念,用以代表调查数据基本面积单元(4 km2)的碳储量,并作为区域和全国尺度土壤碳储量计算的基本单位。在收集分析14个省市414条的土壤剖面数据的基础上,发现土壤有机碳(TOC)的垂直分布与无机碳和其他元素不同,存在指数分布规律,运用面积积分运算方法发现利用直线模型计算土壤有机碳库的误差(+20％~+100％)远大于指数模型的误差(-10％~+20％)。因此,文中建议 “有机碳单位土壤碳量(USCATOC)”需使用指数模型拟合后积分求算,而 “无机碳单位土壤碳量(USCATIC)”则使用直线模型, “全碳单位土壤碳量(USCATC)”采用两者加和计算。文中还分析了其他元素的垂直分布特征,并提出氮储量计算需采用与有机碳类似的方法,其他51种元素(氧化物)储量采用与无机碳类似的方案,按照直线模型计算单位土壤元素量和单位土壤氧化物量(USEA)。 相关文章 | 计量指标

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板内地震过程的三层次构造模式 杨巍然 曾佐勋 李德威 邢集善 王杰 罗文行 2009, 16(1): 206-217.  摘要 ( 1999 )   PDF(4085KB) ( 985 )   地震的本质是一个能量长期积累和突发释放的地质过程。在板内地震特征分析的基础上,我们提出板内地震的三层次构造模式——软流圈上隆的深部构造、中地壳韧性流变层(低速高导层)及其上、下的强硬层组成的中部三明治构造和上地壳浅表脆性断裂构造。软流圈上隆使岩石圈减薄并为震源提供热能和机械能,提升地震三明治构造中韧性流变层的温度,且降低其粘度, 相应地加大了高导层与高阻层的能干差,使得热能和机械能引起的应变能在两种不同流变性质介质边界附近强烈集中。三明治构造上面脆性断裂加速了应力集中,当活动断层达到三明治构造边界,即可触发地震的发生,引起应变能、热能的突然释放。基于以上模式,我们初步设计了对三层次构造信息的地震监测系统。 相关文章 | 计量指标

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鲜水河—安宁河—则木河断裂带上可能存在的凹凸体:来自背景地震活动性的证据 朱艾斓 徐锡伟 甘卫军 陈桂华 2009, 16(1): 218-225.  摘要 ( 2870 )   PDF(1487KB) ( 1287 )   基于1992—2002年小震双差重新定位结果,沿鲜水河—安宁河—则木河断裂带走向的震源剖面作b值及局部复发时间TL值的空间扫描,以确定断裂带上可能存在的凹凸体。结果显示,b值沿断裂带走向具明显的空间非均匀性,与地表几何结构的分段变异是相应的。异常短的TL值及低b值出现在鲜水河断裂带的炉霍—道孚间、安宁河断裂带的石棉—冕宁段以及则木河断裂带的西昌—普格段,表明在间震期这些段落破裂产生的小震平均震级大于其他段落上的小震,是断裂带中相对活跃的段落。由b值与应力成反比的关系,推测这些段落可能为断裂带上凹凸体所在地,成为现今应力积累的闭锁段,是未来主震初始破裂最有可能形成的段落,其中石棉—冕宁段的地震危险性最大。而在鲜水河断裂带南东段的乾宁—康定—石棉一带,尽管历史地震与现今小震都异常活跃,但具有异常高的b值及TL值估计,表明现今应力水平较低,目前可能成为以小震活动为主的蠕滑段,不具大震危险性。 相关文章 | 计量指标

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全球构造地貌中的大悬崖 G.F. Ufimtsev 2009, 16(1): 226-233.  摘要 ( 1622 )   PDF(502KB) ( 967 )   高大并且广泛分布的构造悬崖是全球构造地貌的重要组成部分,是南方大陆和次大陆边缘的基本构造地形类型,同时也发育在亚洲东部的陆洋过渡区。它们位于大陆边缘区的后缘,其地球动力学作用以大陆架、大陆斜坡和边缘海沉降区域的裂谷作用为特征。大悬崖的形成始于大陆岩石圈的变薄和裂解,持续发育过程较长,期间经历一系列的平行后退过程——即所谓构造夷平作用,导致大陆架沉积基准面的形成。大悬崖见于被动大陆边缘以及西太平洋陆洋过渡带后缘。在陆内区域大悬崖不常见,而是在陆地升、降交界边缘区域出现其他的地貌构造特征。 相关文章 | 计量指标

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华南早中生代从印支期碰撞构造体系向燕山期俯冲构造体系转换的形变记录 张岳桥 徐先兵 贾东 舒良树 2009, 16(1): 234-247.  摘要 ( 3010 )   PDF(5361KB) ( 2104 )   华南地区中生代动力体制经历了从特提斯构造域向滨太平洋构造域的转换,但对这种动力体制转换发生的时间和产生的地质效应则存在不同的认识。通过分析华南印支—早燕山构造层(D—J12)广泛发育的褶皱构造,识别了早中生代两个世代褶皱构造的横跨叠加型式,发现早期近东西向褶皱构造具有南北成带、晚期NNE向褶皱构造具有东西分区的区域展布特征。基于地层接触关系和早中生代岩浆岩和火山岩同位素年代学数据统计分析,认为这两组叠加褶皱构造清楚地记录了华南早中生代两期挤压事件，近东西向褶皱是对印支早期华南地块南北边缘碰撞造山事件的远程响应,NNE向褶皱则起源于燕山早期(（170±5） Ma)古太平洋板块向华南大陆之下低角度俯冲作用,两者发生转换的时代在中晚侏罗世之交。伴随这两期构造挤压而产生的地壳增厚分别诱发了华夏地块三叠纪和晚侏罗世地壳深熔作用和岩浆侵入活动。华南两组叠加褶皱构造的识别为进一步探讨早中生代从碰撞动力构造体系向俯冲动力构造体系转换提供了关键的构造地质学依据。 相关文章 | 计量指标

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华南东段加里东期花岗岩类形成构造背景探讨 张芳荣 舒良树 王德滋 于津海 沈渭洲 2009, 16(1): 248-260.  摘要 ( 3006 )   PDF(2147KB) ( 1200 )   根据近年对区域地质调查取得的认识和前人的研究成果,研究了华南东段加里东期花岗岩类的地质产状、分布规律、形成时代以及Nd、Sr同位素特征;结合研究区超镁铁质镁铁质岩及火山岩的形成时代、震旦纪—奥陶纪的沉积环境、加里东期构造事件的构造变形特征,对加里东期花岗岩类的形成背景进行了探讨。结果表明,加里东期花岗岩类形成于410～460 Ma,大部分岩体属于S型花岗岩,岩浆来源于地壳物质的部分熔融;极少数为I型花岗岩,有幔源物质参与。研究区在早古生代不存在与俯冲有关的弧火山岩,也不存在大面积的早古生代I型花岗岩,震旦纪—奥陶纪地层主要形成于浅海环境。研究提出,加里东期花岗岩类主体形成于板内构造环境。 相关文章 | 计量指标

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三轴不等应力场下剪切破裂趋势面方向探析 李俊英 李培良 2009, 16(1): 261-269.  摘要 ( 1439 )   PDF(995KB) ( 1045 )   文章在弹性力学和库仑摩尔破裂理论基础上,用数学解析方法剖析三轴不等应力状态,以及三轴全拉、三轴全压和最大最小主应力一拉一压三种情况下,斜截面上剪应力与抗剪阻力之差——“剪切差函数”的极值。进而探讨了剪切破裂趋势面方向与三主应力轴,及岩石(体)内摩擦角φ和内聚力C的关系。给出了不同应力状态下发生剪切破裂面的可能方向。在全压状态下,剪切破裂趋势面与最大主压应力轴夹角γ=±(45°-φ/2),即共轭角χ=±(90°-φ)。在一拉一压状态下,±(45°-φ/2)≤γ≤±45°,具体数值视拉主应力与压主应力比值确定。以上三种不等主应力下的剪切破裂面都是平面,且平行于中间主应力轴。构造拉张力的存在是无可争议事实,通过一拉一压状态下剪切破裂面趋势面分析,给出了构造地质实践中为什么有时剪切面共轭角χ>±(90°-φ),甚至接近90°的理论分析。 相关文章 | 计量指标

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礁滩体与建设性成岩作用 张宝民 刘静江 边立曾 申银民 贾进华 张立平 曹宏 杨晓萍 2009, 16(1): 270-289.  摘要 ( 2088 )   PDF(6183KB) ( 899 )   礁、礁丘、丘同属碳酸盐建隆,礁、滩是重要勘探目的层。但各自在沉积组分、组构、环境和时空分布,以及油气地质条件上迥然不同,因而无论从理论还是勘探实践上,都有必要将其各成体系划分开来。礁滩自身为好储集岩,当建设性成岩作用叠加后可形成好的储层。碳酸盐岩优质储层形成,主要受沉积微相与建设性成岩作用两大因素控制。前者是基础,并以高能的礁滩相带为最好;后者主要包括破裂、白云石化和溶蚀三大类,并以白云石化或溶蚀为最优,其中的溶蚀分布最广泛、影响最深刻而对优质储层形成起决定性作用。礁滩储层中的古岩溶类型最为丰富多彩,包括同生期、准同生期、表生期和埋藏期热流体岩溶的所有类型,白云岩化礁滩体也不例外。其中,同生准同生期岩溶的形成机制与礁滩沉积时高频层序旋回向上变浅序列的短暂暴露淋溶有关,表生期岩溶则受控于礁滩沉积后三级层序旋回Ⅰ型界面的暴露淋溶。由此,导致礁滩储层中除了可以也是(碳酸盐岩中)唯一保存原生孔隙外,还发育了次生溶蚀孔洞缝和大型溶洞。礁丘、灰泥丘尤其是丘间洼地中发育高有机质丰度烃源岩;它们自身没有有效的原生孔隙,但岩溶作用可以形成次生孔隙。 相关文章 | 计量指标

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利用自生伊利石激光加热40Ar-39Ar定年技术探讨惠州凹陷新近系油气充注时间 施和生 朱俊章 邱华宁 舒誉 吴建耀 龙祖烈 2009, 16(1): 290-295.  摘要 ( 2841 )   PDF(952KB) ( 1373 )   油气成藏年代学是新兴的学科发展方向。烃类充注之后, 砂岩储层中自生伊利石停止生长, 故可利用自生伊利石的年龄来推断储集层中油气藏形成的最老年龄。砂岩样品中存在的有机质在质谱仪离子源中产生的覆盖40Ar峰的有机碎片离子m/e36m/e40将导致错误的同位素分析和年龄谱结果。经预处理后的伊利石样品加热后在质谱仪离子源中确实产生了有机碎片离子m/e36m/e44,为获得可靠的分析结果,必须完全清除有机杂质气体。在攻克了有机杂质气体纯化技术之后,笔者开展了珠江口盆地惠州凹陷内3个富油气二级构造带油气藏砂岩自生伊利石40Ar39Ar法定年研究,采取样品清洗、循环冷冻—加热法破碎样品、经苯甲醇混合试剂洗油、采用离心机分离粘土矿物。自生伊利石激光阶段加热40Ar39Ar定年最初低温阶段综合年龄结果表明,惠州凹陷珠海组和珠江组自生伊利石加权平均年龄分别为(121±11) Ma 和(99±12) Ma,惠州凹陷新近系油气成藏关键时间为10 Ma左右。结合该区断裂发育史、油气成藏组合和流体包裹体均一化温度等资料进一步分析认为,中中新世末—晚中新世末的晚期断层活化加强了新近系油气的成藏。 相关文章 | 计量指标

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川中广安地区上三叠统须家河组岩相组合与沉积特征 张志杰 李伟 杨家静 杨晓萍 李登华 2009, 16(1): 296-305.  摘要 ( 2425 )   PDF(3188KB) ( 860 )   根据露头剖面、钻测井资料,分析和总结了川中广安地区上三叠统须家河组(T3x,原称香溪群)的岩相组合、沉积特征及有利储层评价。研究区内须家河组可识别出11种岩相类型、7种岩相组合。川中广安地区在须家河组沉积时期,主要发育了湖泊沉积体系和3个三角洲沉积体系,三角洲砂体以三角洲平原辫状河道与三角洲前缘水下分支河道微相的正韵律砂体叠置发育为特征,三角洲体系中的主干河道叠置带明显控制了有利储层的平面分布,三角洲平原前缘的过渡区为最有利储层的发育区。 相关文章 | 计量指标

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深部流体及其油气成藏效应研究现状 武明辉 张刘平 2009, 16(1): 306-313.  摘要 ( 1632 )   PDF(1025KB) ( 1653 )   随着对沉积盆地的研究从骨架到内部流体,再到圈层间流体的相互作用,对沉积盆地内油气形成的认识不断深入。深部流体是影响油气形成的一个重要因素,根据进入盆地的深部流体的化学组分与同位素特征,可以把深部流体分为两种组合类型,高氧逸度环境下,以CO2+H2O为主成分(富CO2流体);低氧逸度的流体,主要组分为CH4+H2+H2O(富H流体)。有机质热降解生烃是缺氢的过程,幔源富H流体的注入可补偿烃源岩生烃过程中所缺乏的氢,从而提高烃源岩的产烃率。富CO2的深部流体,可以改造储层孔隙,形成大量原生与次生的混合型孔隙,改善储层物性。 相关文章 | 计量指标

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塔里木盆地塔中奥陶系天然气的非烃成因及其成藏意义 韩剑发 梅廉夫 杨海军 张海祖 徐志明 顾乔元 于红枫 2009, 16(1): 314-325.  摘要 ( 1765 )   PDF(2109KB) ( 731 )   塔里木盆地塔中北部斜坡带奥陶系海相碳酸盐岩油气勘探取得了重大突破,发现了台缘坡折带礁滩复合体大型凝析气藏和台内岩溶风化壳大型油气藏。利用有机地化指标与构造沉积演化紧密结合对有效烃源岩及成藏过程的研究取得了较好成果,但随着勘探的纵深发展,流体分布复杂的问题日趋突出,通过天然气组分以及相关同位素等分析化验数据,进行塔中北部斜坡带奥陶系油气成藏研究,建立了“三期成藏、两期调整,早期成油、晚期注气,复式聚集、普遍含油”成藏模式,明确了塔中天然气以原油裂解气为主,强调晚期气侵是形成塔中大型天然气田的关键。 相关文章 | 计量指标

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青藏高原夏季凝结潜热时空分布特征分析 张杰 李栋梁 2009, 16(1): 326-334.  摘要 ( 1826 )   PDF(1995KB) ( 921 )   结合青藏高原东部3″DEM和102个气象站46年(1961—2006)5—9月的降水资料,根据降水随高度分布,将站点分为三类,采用多元回归的方法,建立逐年雨季降水量估算模型,并估算和分析了46 a的雨季凝结潜热。结果表明:降水量估算模型的相关性显著,基本都通过005的信度检验值069、082、090;高原东部雨季凝结潜热分布极不均匀,表现为东南多西北少的特征,凝结潜热总量变化在181×1020~268×1020 J,并且有波动中增加的趋势;采用EOF分解和REOF分区,将高原东部划分为5个气候区,区域凝结潜热年际变化和第A、B、E区的凝结潜热变化有一致性,而与北坡第C、D区凝结潜热相差很大。由于高度、经度、坡度等对低海拔区降水的正调节作用,使得该区域的凝结潜热自20世纪90年代之后逐渐降低;坡向对高海拔区域降水的正调节作用,纬度对降水的负调节作用,使得该区域的凝结潜热有逐渐增加的趋势。 相关文章 | 计量指标

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松辽盆地深层断陷期地层展布特征及油气勘探意义 张守仁 张遂安 2009, 16(1): 335-343.  摘要 ( 2085 )   PDF(4222KB) ( 734 )   松辽盆地深层系统的地震资料构造解释表明,断陷期的3 套地层具有不同的形成发育过程，原始展布特征和现今残留状况。断陷期经历了一个完整的盆地发育过程,既包括断陷的初始发育期——火石岭期和强烈断陷期——沙河子期,也包括断陷的萎缩期——营城期,分别代表了深层断陷盆地的孕育、伸展裂陷和萎缩覆盖3个地质阶段。对断陷期地层的系统认识,使得深层烃源岩的评价预测更加有效可靠,对于深层油气勘探具有重大的指导意义。 相关文章 | 计量指标

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中缅毗邻区金腊Pb-Zn-Ag多金属矿田花岗岩锆石U-Pb定年与地球化学特征 陈永清 黄静宁 Xiaoming Zhai 卢映祥 程志中 李建荣 2009, 16(1): 344-362.  摘要 ( 3208 )   PDF(2724KB) ( 1009 )   位于中缅毗邻区的金腊铅锌银多金属矿田大地构造上处于保山—掸泰地块东缘，勐统—耿马—西盟元古宙—古生代被动大陆边缘活动带南段。与矿化有关的花岗岩(简称金腊花岗岩)包括老厂似斑状角闪二长花岗岩、勐林山似斑状黑云二长花岗岩和南腊碱长花岗斑岩。文中系统研究了上述岩石的主量元素、稀土元素、微量元素、成矿元素和锆石UPb同位素年龄等特征，从构造岩浆演化的角度，探讨上述岩体之间内在联系、成因演化以及与成矿的关系：（1）在金腊花岗岩三种岩石类型中，老厂似斑状角闪二长花岗岩和勐林山似斑状黑云二长花岗岩的锆石同位素UPb年龄皆为（45±1） Ma，形成于岩浆结晶分异早期阶段的深成环境，而南腊碱长花岗斑岩的锆石同位素UPb年龄为（43.41±0.78） Ma，形成于岩浆结晶分异晚期阶段的浅成环境。（2）主量元素和微量元素（稀土元素和某些微量元素（Zr/Hf、Nb/Ta、Rb/Sr、Rb/Ba、K/Rb、(Rb/Yb)N 、Sr*、K*和Zr*）），结合UPb同位素定年研究表明，本区花岗岩形成于喜马拉雅同碰撞造山成矿作用末期局部拉张构造环境，并分别代表了构造岩浆演化过程中不同演化阶段岩浆分异结晶的产物。(3)上述三类花岗岩样品皆位于S型花岗岩区，但从老厂似斑状角闪二长花岗岩，勐林山似斑状黑云二长花岗岩，到南腊碱长花岗斑岩，样品分布逐渐远离“I”型花岗岩和“S”型花岗岩的分界线，这表明自老厂似斑状角闪二长花岗岩至勐林山似斑状黑云二长花岗岩, 到南腊碱长花岗斑岩幔源组分逐渐减少。（4）相对中国花岗岩，南腊碱长花岗斑岩不仅更富集W、Cu、Bi、Sb、Mo、Sn、Ag、Pb和Au等成矿元素，而且还强烈富集F、B和As等矿化剂元素，因此，碱长花岗斑岩是最有成矿远景的岩体。 相关文章 | 计量指标

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浮游有孔虫个体大小对硼同位素分析的影响 倪云燕 2009, 16(1): 363-372.  摘要 ( 1550 )   PDF(1294KB) ( 750 )   对比分析了太平洋 (Site 806)、大西洋 (Site 664) 和加勒比海地区 (Site 999)末次冰期最盛期和全新世钻孔顶部不同尺寸大小的浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer (500~600 μm和300~355 μm)和Globigerinoides ruber (300~355 μm和250~300 μm) 的硼同位素组分变化,发现个体相对较小的有孔虫样品由于受到样品量以及样品前处理过程的影响,其硼同位素在末次冰期最盛期出现异常,浮游有孔虫硼同位素分析,尤其是冰期间冰期时间尺度上的硼同位素分析,适合用个体相对较大的有孔虫。末次冰期最盛期太平洋和加勒比海地区溶解作用可能加强,其G.sacculifer的硼同位素偏低,但G.ruber的硼同位素不受溶解作用的影响,能够反映末次冰期海水pH值的变化。三个钻孔末次冰期最盛期G.ruber的硼同位素比全新世的硼同位素平均高(1.3±1.2)‰(2 s.e.),与理论预测值1.6‰一致。 相关文章 | 计量指标

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多元线性回归和逐步回归分析在白石泉Cu-Ni硫化物矿床研究中的应用 付勇 汪立今 柴凤梅 邓刚 陈勇 陈俊华 2009, 16(1): 373-380.  摘要 ( 1766 )   PDF(1568KB) ( 1229 )   新疆东天山的白石泉Cu-Ni硫化物矿床一直受到众多构造学家、岩石学家和矿床学家的关注,但是数学地质在此地的研究尚属空白。文中在系统的野外地质调查基础上,进行了系统采样和岩石地球化学分析,应用多元线性回归和逐步回归分析相结合的方法,借助SPSS数学统计软件系统的研究Cu-Ni变量与造岩元素变量的关系,建立Cu-Ni变量与其他变量的回归方程,验证与解释白石泉Cu-Ni硫化物矿床的成因、岩浆来源等问题,对指导找矿勘探有重要作用,对应用数学地质方法有指引作用。 相关文章 | 计量指标