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吉林省大横路铜钴矿复杂的沉积-变质变形-热液作用演化过程及其对钴的赋存状态和富集成矿的制约

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岩石学报 2023年第4期39卷 998-1018页

作者：王慧宁刘福来朱志勇王舫田忠华中国地质科学院地质研究所北京100037

吉林省白山市大横路铜钴矿为国内少有的沉积-变质变形-热液等多种成因叠加改造的大型钴矿床,是综合研究古元古代造山带钴复杂成矿作用过程的理想地区。目前,有关该矿床中钴的赋存状态、富集迁移规律及复杂的成矿过程等方面的研究十分薄... 详细信息

吉林省白山市大横路铜钴矿为国内少有的沉积-变质变形-热液等多种成因叠加改造的大型钴矿床,是综合研究古元古代造山带钴复杂成矿作用过程的理想地区。目前,有关该矿床中钴的赋存状态、富集迁移规律及复杂的成矿过程等方面的研究十分薄弱。本文采集矿床内典型钻孔样品,通过精细的矿相结构观察、扫描电镜物相分析、X射线元素面扫描和矿物成分定量分析等综合研究,发现大横路铜钴矿床经历了多期多阶段复杂的沉积-变质变形-热液作用,钴主要以Co的独立矿物(硫镍钴矿和辉砷钴矿),类质同象进入富Co黄铁矿和在磁黄铁矿中发育钴镍黄铁矿出溶体等形式存在。该矿床成矿作用分为以下5个阶段:沉积阶段以黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿呈极细粒包体零星分布为特点;变质变形阶段以硫镍钴矿-磁黄铁矿-黄铜矿组合沿绢云母-黑云母-石英变质千枚理定向分布为特点,变质程度达高绿片岩相;早期热液作用主要沉淀粗大脉状磁黄铁矿及其钴镍黄铁矿出溶体;中期热液作用以条带状自形富Co黄铁矿和硫镍钴矿为标志,该阶段为Co富集成矿的主成矿期;网脉状黄铜矿沉淀对应于最晚期热液作用,同时发育极少量细粒辉砷钴矿。矿体的蚀变类型以硅化、碳酸盐化、钠长石化和绿泥石化为主,次为钾长石化和绢云母化。其中,硅化、铁白云石化和钠长石化蚀变稍早于金属硫化物形成,为金属硫化物的沉淀与富集提供了有利条件;辉砷钴矿的沉淀与钠长石的绿泥石化、钾长石化和绢云母化等蚀变作用关系密切。由此可见,多期多阶段沉积-变质变形-热液事件对Co的迁移-富集起着关键的控制作用,不同的变质变形-热液演化阶段均存在富Co硫化物的沉淀,Co的赋存形式也存在明显差异。富Co黄铁矿和硫镍钴矿为大横路铜钴矿Co最主要的赋存形式。综上所述,在辽-吉古元古造山带形成演化过程中,大横路大型铜钴矿钴的富集成矿经历了沉积-变质变形-多期热液叠加改造的复杂演变过程,可称之为造山型铜钴矿床。原始的沉积作用为钴矿的预富集提供了重要的成矿条件,古元古代造山过程及其伴随的区域变质变形事件对钴的初始活化-迁移起着关键的控制作用,后期热液叠加改造事件主导了钴的迁移-超常富集成矿过程。

关键词：辽-吉古元古造山带大横路大型铜钴矿钴赋存状态沉积-变质变形-热液作用蚀变类型关键控制因素

辽宁鞍山弓长岭地区古太古代花岗岩研究进展——来自野外地质和锆石U-Th-Pb-Hf同位素的证据

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岩石矿物学杂志 2022年第2期41卷 359-370页

作者：王伟田忠华刘福来中国地质科学院地质研究所北京100037

在早期地球(>2.6 Ga)的大陆地壳中,富钾花岗岩系所占的比例十分有限,对古老花岗岩的研究可为揭示大陆地壳演化过程提供重要制约。本文对出露于鞍山弓长岭地区的古太古代富钾花岗岩进行了详细的野外地质和锆石U-Th-Pb-Hf同位素研究,它们... 详细信息

在早期地球(>2.6 Ga)的大陆地壳中,富钾花岗岩系所占的比例十分有限,对古老花岗岩的研究可为揭示大陆地壳演化过程提供重要制约。本文对出露于鞍山弓长岭地区的古太古代富钾花岗岩进行了详细的野外地质和锆石U-Th-Pb-Hf同位素研究,它们的主要矿物组合为钾长石(40%~60%)、斜长石(10%~30%)、石英(约30%)和少量黑云母及白云母,以包体形式与大规模中太古代(2.9 Ga)花岗岩共生,具有与后者相同的构造和变形特征。古太古代花岗岩中绝大多数岩浆锆石的Th、U含量分别为100×10^(-6)~600×10^(-6)、400×10^(-6)~1 500×10^(-6),且Th/U值较高(0.10~0.93),13个谐和数据点加权平均年龄为3 337±24 Ma(MSWD=1.5),代表其侵位时代。另有3.76~3.60 Ga的继承或残余锆石存在。锆石初始^(176)Hf/^(177)Hf_(i)值为0.280 391~0.280 857,一阶段亏损地幔模式年龄(t_(DM1))为3 856~3 327 Ma。Hf同位素组成的变化表明:(1)鞍本地区在古太古代晚期之前已经形成了一个具有多期岩浆作用记录的古老陆核;(2)太古宙大陆地壳的稳定化过程是不同步的,华北克拉通在2.5 Ga形成统一的大陆地壳之前,研究区很可能在古-中太古代就已经完成了区域陆壳的成分分异,并形成了稳定的陆壳结构。

关键词：花岗岩古太古代弓长岭大陆地壳

不同Cr含量的Ni-Cr合金熔覆层的高温氧化和热腐蚀特性

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稀有金属材料与工程 2023年第8期52卷 2702-2710页

作者：陈珊珊刘宗德潘朝阳刘福来付云娣华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数为10%、20%和40%的Ni-Cr合金熔覆层,研究了其在900℃下的高温氧化特性和600℃下Na_(2)SO_(4)+25%K_(2)SO_(4)混合盐中热腐蚀特性。结果表明,Cr含量对熔覆层的高温特性起着关键作用。提高Cr含量对提升... 详细信息

采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数为10%、20%和40%的Ni-Cr合金熔覆层,研究了其在900℃下的高温氧化特性和600℃下Na_(2)SO_(4)+25%K_(2)SO_(4)混合盐中热腐蚀特性。结果表明,Cr含量对熔覆层的高温特性起着关键作用。提高Cr含量对提升熔覆层抗硫酸盐诱导的热腐蚀能力比提升抗循环高温氧化能力更有效。Cr40涂层抗高温氧化和热腐蚀性能最佳。Cr10的氧化产物以NiO为主,极易脱落,内部氧化严重。虽然Cr40表面可以形成单一的Cr_(2)O_(3)层,但热应力和生长应力引起的富Cr氧化物内部开裂,使Cr40的抗循环高温氧化能力仅略好于Cr20。面对热腐蚀时,Cr10表面呈现层状NiO和Ni_(3)S_(2)叠层分布的腐蚀产物,内部腐蚀区也生成了Ni的硫化物。Cr20表面Cr_(2)O_(3)层被破坏,内部腐蚀严重,生成了CrS。Cr40表面生成了致密的Cr_(2)O_(3)保护层,有效地防止了进一步腐蚀。

关键词： Ni-Cr合金激光熔覆技术高温氧化高温硫酸盐腐蚀

南苏鲁毛北地区片麻岩锆石中的特殊矿物包体:指示>120 km深俯冲的证据

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岩石学报 2003年第3期19卷 479-489页

作者：刘福来中国地质科学院地质研究所北京100037

以钻孔ZK2304岩心样品为例,采用激光拉曼技术和阴极发光技术,识别毛北地区所有类型片麻岩的锆石中均保存以柯石英为代表的超高压矿物包体,典型的超高压包体矿物组合为:Coe+Jd+Rt+Phe,Coe+Grt+Jd+Rt+Ap,Coe+Grt+Jd+Rt,Coe+Jd+Rt,Coe+Grt+... 详细信息

以钻孔ZK2304岩心样品为例,采用激光拉曼技术和阴极发光技术,识别毛北地区所有类型片麻岩的锆石中均保存以柯石英为代表的超高压矿物包体,典型的超高压包体矿物组合为:Coe+Jd+Rt+Phe,Coe+Grt+Jd+Rt+Ap,Coe+Grt+Jd+Rt,Coe+Jd+Rt,Coe+Grt+Ap,Coe+Grt+Phe+Rt+Ap等。锆石中的矿物包体分布特征与相应的阴极发光图像存在十分完好的对应关系。在同一锆石样品中,有的锆石具有继承性锆石的核(C)、超高压幔(M)和退变质的边(R);有的锆石则具有超高压的核(C)和慢(M),以及退变质的边(R),标志着同一样品不同锆石晶体具有明显差异的结晶-生长演化历史。电子探针分析结果表明,片麻岩锆石中与柯石英共生的石榴石、单斜辉石和金红石具有十分特殊的化学成分。其中石榴石以富含Cao为特征,CaO=27.84％～28.97％,相应的钙铝榴石端员组分(Grs)高达77.3～80.2之间;单斜辉石则显示极高的Al_2O_3和Na_2O含量,分别为20.55％～21.13％和13.33％～13.48％之间,相应的硬玉端员组分高达83.9～86.7;而金红石含有较高的FeO,可达3.27％左右。温压估算及相应的热力学分析结果表明,片麻岩锆石微区超高压矿物包体组合所记录的峰期变质阶段的温度条件为750℃～830℃,压力大于3.9～4.0 CPa,标志着苏鲁地体片麻岩深俯冲的深度可能已超过120 km。?

关键词：超高压矿物包体锆石激光拉曼阴极发光片麻岩毛北

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地球早期碳循环与大氧化事件

岩石矿物学杂志 2022年第2期41卷 396-412页

作者：朱建江刘福来张立飞中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

碳是影响地球宜居性的重要元素,地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响。现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程,然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异。本文结合前人... 详细信息

碳是影响地球宜居性的重要元素,地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响。现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程,然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异。本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了地球原始碳的来源、地球早期碳循环过程及其与大氧化事件的联系等问题。地球是从太阳星云中通过星子吸积增生演化形成的,地球上的碳有一部分来自于地球的初始组成物质,还有一部分是通过大碰撞事件以及后期增生过程获得的。在地球形成之初的岩浆海时期,地核和地幔之间的分异作用使地核富集碳而地幔极度亏损碳,岩浆海和地球早期大气之间的相互作用可以把大气中的碳带入地幔中,原始地球和具有高C/N及C/S值的星胚碰撞可以提高地球的碳含量。此外,富集挥发分的球粒陨石后期增生作用也可以为地球带来额外的碳。在早期板块构造阶段,板块俯冲的地热梯度要比现在高100℃左右,俯冲的蚀变洋壳和洋底沉积物在很浅部会通过脱碳反应或者熔融作用发生完全的脱碳作用,只有少量的碳可以通过碳酸盐化橄榄岩带入地球深部,由此造成的温室效应可以抵消早期太阳光度不足对地表气候的影响。地球早期碳循环过程和大氧化事件具有紧密的联系,大气中CO_(2)含量的升高、有机物的埋藏、无机碳酸盐和有机碳俯冲循环效率的差异等都是形成大氧化事件的关键因素。

关键词：碳循环大氧化事件俯冲带地球演化星子论

多期构造变形事件对吉林南部大横路Cu-Co矿床富集成矿的制约

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地质学报 2023年第11期97卷 3673-3695页

作者：田忠华刘福来刘超辉朱志勇王慧宁中国地质科学院地质研究所北京100037

钴矿是重要的战略性金属矿产资源之一,对其成矿作用(如构造与成矿的关系)进行深入的研究能为前期指导找矿提供理论依据。本文对中国东部吉林白山市三道沟镇三岔河村大横路Cu-Co矿开展了相关工作,包括野外构造解析、钻孔-岩芯资料分析、... 详细信息

钴矿是重要的战略性金属矿产资源之一,对其成矿作用(如构造与成矿的关系)进行深入的研究能为前期指导找矿提供理论依据。本文对中国东部吉林白山市三道沟镇三岔河村大横路Cu-Co矿开展了相关工作,包括野外构造解析、钻孔-岩芯资料分析、钻孔薄片综合矿物分析系统(TIMA)实验和区域相关岩石年代学等。构造解析显示大横路Cu-Co矿围岩变形包括层片交切、S_(1)面理和褶劈理等构造要素。钻孔-岩芯资料分析矿区发育大量F_(2)紧闭褶皱、逆冲断层及断层相关褶皱、倒转褶皱F_(2)等。钻孔、探槽薄片样品TIMA实验显示含Co流体大量富集于低角度逆冲断裂、倒转褶皱韧性剪切域和断层相关褶皱转折端处。这些工作显示走向为NE的低角度逆冲断裂及断层相关褶皱对大横路Cu-Co矿的富集起到关键的控制作用。相关年代学工作,结合前人研究及大量区域地质资料表明:(1)矿区内逆冲断层及褶皱等控矿构造要素为古元古代构造事件的产物;(2)中生代构造事件对成矿作用的制约(Cu-Co矿的再富集)可能来自于白垩纪大规模的伸展作用。

关键词：战略性金属矿产Co 构造与成矿多期构造事件大横路Cu-Co矿胶-辽-吉造山带

点苍山-哀牢山变质杂岩带中、北段多期花岗质岩浆事件及其构造意义

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岩石学报 2017年第9期33卷 2957-2974页

作者：冀磊刘福来王舫中国地质科学院地质研究所北京100037

点苍山-哀牢山变质杂岩带位于青藏高原东南缘扬子板块与印支板块的结合部位。杂岩带经历了多期构造-岩浆-变质事件的叠加,带内物质组成极其复杂,是研究古特提斯演化、印度-欧亚板块俯冲-碰撞-隆升以及渐新世印支地体沿红河-哀牢山左行... 详细信息

点苍山-哀牢山变质杂岩带位于青藏高原东南缘扬子板块与印支板块的结合部位。杂岩带经历了多期构造-岩浆-变质事件的叠加,带内物质组成极其复杂,是研究古特提斯演化、印度-欧亚板块俯冲-碰撞-隆升以及渐新世印支地体沿红河-哀牢山左行走滑侧向挤出的关键地区。本文对点苍山-哀牢山变质杂岩带中、北段戛洒地区11件花岗质岩石进行了LA-ICPMS锆石年代学和岩石地球化学分析,研究揭示出新元古代、中三叠世、始新世和渐新世四期不同类型的花岗质岩浆活动。其中4件花岗质岩石中锆石206Pb/238U加权平均年龄为780.0±6.3Ma^743.6±6.7Ma,部分岩石内发育有渐新世深熔锆石;1件花岗质片麻岩内27颗锆石的206Pb/238U加权平均年龄为234.3±2.0Ma;3件花岗斑岩锆石U-Pb测年获得36.67±0.54Ma^33.01±0.39Ma的加权平均年龄;3件花岗质片麻岩/糜棱岩中获得渐新世(28.58±0.57Ma^24.53±0.29Ma)侵位年龄。岩石地球化学研究揭示新元古代花岗质岩石具有较高的Cu、V、Zn、TiO_2含量及较高铝指数,A/CNK变化范围为1.09~1.13,TiO_2含量为0.44~0.60;中三叠世花岗岩具有钙碱性特征,A/CNK<1.0,R1-R2图解中落入深熔花岗岩范围内;始新世花岗岩具有高Sr、Ba、K_2O含量,高Sr/Y、Sr/Nd、Ba/Th比值,低Nd、Na)2O含量的特点,岩石中全碱含量为9.2%~10.4%,Sr/Y值为48.8~94.5,Sr/Nd值为30.4~65.3,Ba/Th值为151~358;渐新世花岗岩全碱含量较低变化范围为3.25~9.03,A/CNK范围为1.09~1.14,属富铝质S型花岗岩。花岗质岩石野外产状、锆石年代学与岩石地球化学综合研究揭示新元古代花岗质岩石可能属扬子板块西缘原特提斯洋俯冲形成的陆缘岩浆弧,印支期造山作用过程中卷入到杂岩带内,新生代区域性走滑剪切使岩石进一步发生变形和深熔;中三叠世花岗岩为古特提斯洋闭合后扬子板块与印支板块碰撞后伸展构造热事件的响应;始新世花岗质岩石为印度-亚欧板块碰撞后伸展背景下地幔上涌交代下地壳进而产生的富钾花岗质岩石,且侵位年代由北向南逐渐变新记录了印度-亚欧板块汇聚角度的调整过程;渐新世花岗质岩石为红河-哀牢山剪切-走滑抬升过程中变沉积岩、新元古代和晚二叠世-三叠纪花岗质岩石的部分熔融而成。

关键词：哀牢山变质杂岩带花岗质岩石多期岩浆事件锆石U-Pb定年地球化学

中国大陆科学钻探工程主孔0～2000米斜长片麻岩的地球化学性质及成因研究

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岩石学报 2005年第2期21卷 355-368页

作者：薛怀民刘福来中国地质科学院地质研究所北京100037

在苏鲁-大别山造山带内,黑云斜长片麻岩习惯被称为副片麻岩,它也是中国大陆科学钻探工程主孔岩芯中一种重要岩石类型,不仅构成了孔深738-1113m之间斜长片麻岩岩性段的主体,在其它岩性段也有少量以“夹层”的形式产出。其中除少数斜长片... 详细信息

在苏鲁-大别山造山带内,黑云斜长片麻岩习惯被称为副片麻岩,它也是中国大陆科学钻探工程主孔岩芯中一种重要岩石类型,不仅构成了孔深738-1113m之间斜长片麻岩岩性段的主体,在其它岩性段也有少量以“夹层”的形式产出。其中除少数斜长片麻岩可能是由榴辉岩经斜长角闪岩退变而来或由含泥质的沉积岩变质而来外,绝大多数斜长片麻岩的地球化学特征与现残存的扬子地台北缘晚元古代双峰式火山岩的酸性端元非常相似,指示它们的原岩可能类似于这些酸性火山碎屑岩-凝灰岩。斜长片麻岩中不同元素之间的相关性差别很大,这主要与超高压变质及随后的退变质过程中元素间活性的差异有关。其中SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、CaO、Cr、Ni、V、Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Sc等与MgO具明显相关性,它们与MgO一样属不活泼元素。重稀土元素及Y也属于不活泼元素。而K2O、Pb、Rb、Ba、U、Th等大离子亲石元素与MgO之间没有任何相关性,这些元素属活泼元素。Na2O、Sr、Nb、Ta、Zr、Hf等则介于两类之间,可视为准不活泼元素。LREE虽然有一定的活性,但即使是超高压变质作用,也没有从根本上改变稀土元素的分配模式,仍可有效地应用于对原岩性质的恢复。对比研究表明,斜长片麻岩与花岗片麻岩在地球化学性质上存在着明显的差异,其中前者的MgO、TiO2、CaO以及过渡元素的含量明显偏高,尤以低的K2O/Na2O和Rb/Sr比而明显不同于花岗片麻岩。此外,与花岗片麻岩强烈的负Eu异常(δEu=0.21-0.26)和Ba负异常不同,斜长片麻岩中Eu负异常的程度相对较弱(8Eu大于0.5),且总体表现为Ba正异常。绝大多数“副片麻岩”和花岗片麻岩(>90%)可以根据全岩的地球化学特征加以有效区分。

关键词：斜长片麻岩副片麻岩地球化学原岩中国大陆科学钻探工程

西南三江杂岩带景洪南部地区晚泥盆世火山岩的发现及意义

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岩石学报 2021年第2期37卷 481-496页

作者：谢士稳刘福来王舫中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037 中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037

本文对西南三江地区景洪南部新发现的晚泥盆世英安质火山岩进行了系统的锆石U-Pb年龄、Hf-O同位素以及全岩地球化学研究。测年结果显示,该英安质火山岩形成于362.3±3.4Ma。火山岩的SiO_(2)含量为62.87%~66.29%,MgO含量为2.15%~2.49%,Mg... 详细信息

本文对西南三江地区景洪南部新发现的晚泥盆世英安质火山岩进行了系统的锆石U-Pb年龄、Hf-O同位素以及全岩地球化学研究。测年结果显示,该英安质火山岩形成于362.3±3.4Ma。火山岩的SiO_(2)含量为62.87%~66.29%,MgO含量为2.15%~2.49%,Mg^(#)值为44~47,富集Na_(2)O(4.77%~5.51%),高Na_(2)O/K_(2)O比值(2.1~3.3),低Y(12.5×10^(-6)~15.3×10^(-6))和Yb(1.38×10^(-6)~1.70×10^(-6))具有高硅埃达克岩的地球化学特征,表明它们由俯冲的洋壳部分熔融而成。低的锆石ε_(Hf)(t)(+0.87~+3.27),相对较高的锆石δ^(18)O(6.31‰~7.64‰),以及高的全岩Th/Yb(4.86~7.78)和(La/Sm)_(N)(3.62~4.56)比值指示岩浆中混染了大洋沉积物或混入了大洋沉积岩起源的熔体。综合区域岩浆岩和沉积岩资料本文认为南澜沧江带晚泥盆世时经历了板片的俯冲,该俯冲作用很可能代表的是由大中河、大平掌火山岩以及火山块状硫化物矿床(VHMS)指示的弧后洋盆的俯冲消减过程。

关键词：南澜沧江带景洪英安质火山岩板块俯冲特提斯洋