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黔西北毕节地区富锂铝质岩的矿物学特征和锂的赋存状态研究

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岩石学报 2024年第8期40卷 2321-2333页

作者：张朝群谭伟苏菲唐座代启勇何宏平贺怀宇朱日祥中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学院重点实验室广州510640 贵州省地矿局区域地质调查研究院贵阳550005

随着新能源产业的迅速发展,锂矿已成为科技创新、经济发展的重要战略资源。我国的黏土型锂矿分布广、储量巨大,有望成为锂资源开发的重要方向。深入研究黏土型锂矿中锂的赋存状态,可为后续的提锂工艺提供理论基础。近期,黔西北毕节地区... 详细信息

随着新能源产业的迅速发展,锂矿已成为科技创新、经济发展的重要战略资源。我国的黏土型锂矿分布广、储量巨大,有望成为锂资源开发的重要方向。深入研究黏土型锂矿中锂的赋存状态,可为后续的提锂工艺提供理论基础。近期,黔西北毕节地区二叠系梁山组的铝质岩中发现了超常的锂富集,但锂的赋存状态尚不清楚,这限制了对该地区锂资源的综合开发利用。本研究利用矿物学和化学分析手段对该地区的富锂铝质岩进行了矿物学特征和锂赋存状态分析,结果表明:所选梁山组富锂铝质岩的Li_(2)O含量为0.62%;主要矿物成分为伊利石、锂绿泥石和一水硬铝石;锂赋存在伊利石和锂绿泥石等黏土矿物的结构中,吸附态锂的含量非常低。基于这些发现,本研究进一步采用分级沉淀法富集含锂的黏土矿物,富集后的样品黏土矿物含量得到了提升。以上研究结果为黏土型锂资源的高效提取提供了科学依据,对促进我国新能源产业的可持续发展具有重要意义。

关键词：锂黏土矿物赋存状态锂绿泥石黔西北

上覆板块对大陆深俯冲构造响应:以胶辽地区为例

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岩石学报 2024年第8期40卷 2287-2305页

作者：孟令通林伟任志恒杨进辉李金雁中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011

在大陆深俯冲形成的超高压造山带中,由于超高压岩石折返构造的强烈改造,板块汇聚过程中的收缩构造难以在造山带内部识别,进而影响了对造山过程的完整认识。上覆板块,由于其构造部位的特殊性,较少受折返构造的影响,较大可能地记录了板块... 详细信息

在大陆深俯冲形成的超高压造山带中,由于超高压岩石折返构造的强烈改造,板块汇聚过程中的收缩构造难以在造山带内部识别,进而影响了对造山过程的完整认识。上覆板块,由于其构造部位的特殊性,较少受折返构造的影响,较大可能地记录了板块汇聚过程的收缩构造,成为理解板块汇聚过程和演化的关键地区。本文以华南板块大陆深俯冲过程中苏鲁超高压造山带上覆华北大陆岩石圈的构造响应为切入点,以胶辽地区为研究靶区,运用多尺度构造解析的方法,综合前人研究成果开展三叠纪收缩构造的流变学特点研究,结合造山带内部变形特征,探讨苏鲁超高压造山带及其上覆板块构造演化过程和动力学机制。研究结果表明,上覆板块在华南-华北汇聚过程中经历了早期上部向NE剪切的逆冲构造和晚期上部向SW剪切的反冲构造。早期收缩构造表现为胶北地体莱西单元早-中三叠世上部指向NE的韧性变形,辽东地体中-晚三叠世上部指向NE的韧性变形和极性向NE的褶皱-逆冲构造;从南向北,变形层次渐浅,时间渐新。晚期收缩构造主要表现为胶北地体林寺山单元晚三叠世早期上部指向SW的韧性变形和辽东地体层次较浅的上部向SW剪切的反冲构造。综合苏鲁超高压造山带晚三叠世晚期造成超高压变质岩石折返的伸展构造,我们建立了华南-华北板块汇聚的三阶段演化模型。我们认为华南板块的低角度-平板俯冲可能是造成上覆华北板块强烈收缩构造发育的重要原因。此外,华南-华北NE-SW向汇聚,但俯冲板块造山后折返方向为NW-SE向,造就了现今苏鲁超高压造山带的构造格局。

关键词：大陆深俯冲上覆板块三叠纪NE-SW向收缩构造构造解析苏鲁超高压造山带

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扩散年代学:进展与展望

地质学报 2024年第3期98卷 862-875页

作者：李扬吴黎光李献华造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京100871 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,以定量解析地质过程先后关系和时间尺度。历经百余年发展,定年技术在研究对象、测试效率、空间分辨率和时间分辨率等维度均得到大幅度提高,地质年代学研究已从仅提供时代约束过渡到更加强... 详细信息

地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,以定量解析地质过程先后关系和时间尺度。历经百余年发展,定年技术在研究对象、测试效率、空间分辨率和时间分辨率等维度均得到大幅度提高,地质年代学研究已从仅提供时代约束过渡到更加强调对地质过程时间尺度与节律的研究,进而约束地质事件的驱动机制和互馈机理。然而,基于放射性同位素衰变的绝对定年技术精度存在物理极限,不能无限提高,且其时间分辨率一般随年龄增加而变差,难以满足深时地质研究的高时间分辨率需求,发展时间分辨率不受绝对年龄约束的相对定年技术是地质年代学的重要发展方向。本文围绕扩散年代学这一具有重要发展前景的相对定年技术,在系统回顾其理论模型和测量技术的基础上,重点对制约扩散年代学准确性和精确性的问题,如扩散系数的不确定性、扩散初始条件假设、浓度曲线的测试质量以及误差评估等进行了探讨。本文还对扩散年代学近年来在岩浆储存与运移、成矿时间尺度与节律和变质过程等领域取得的部分重要进展予以评述。精确的扩散系数是开展扩散年代学研究的前提,以石英中的Ti为例,不同实验给出的扩散系数差异超过3个数量级,据此计算的花岗岩岩浆在固相线上的储存时间从几十年变化到百万年尺度,显著影响我们对岩浆储存状态的理解。高质量的元素浓度剖面测量是扩散年代学的关键,因石英Ti含量的高空间分辨率精准测量较为困难,CL灰度常被作为Ti含量的替代指标,但这需要考虑Al等元素对CL灰度的影响,并严格评估Ti含量校正曲线和扩散剖面空间尺度不匹配对定年结果的影响。高温变质过程U-Pb定年通常给出较为离散的表观年龄,并被解释为变质过程具有较长的持续时间,这一定程度上可以通过高温下同位素体系因扩散引起的不封闭予以解释。展望未来,进一步完善扩散年代学在高温体系中的研究,拓展在中低温条件下的应用,并与绝对定年深度结合,是扩散年代学的重要发展方向,也是实现深时地质研究高时间分辨率解析的必由之路。

关键词：相对定年时间分辨率扩散系数

喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿成矿地质特征和形成机制

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岩石学报 2024年第9期40卷 2664-2678页

作者：赵俊兴秦克章何畅通李俊瑜刘宇超施睿哲朱丽群赵永能林伟吴福元中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 岩石圈演化与环境演变全国重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

西藏喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿是喜马拉雅稀有金属成矿带标志性的伟晶岩型矿床。其成矿地质特征、成矿机理-机制和含矿性评价的研究对喜马拉雅稀有金属成矿带的形成机制和找矿勘查工作研究具有重要意义。中国科学院地质与地球物理研... 详细信息

西藏喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿是喜马拉雅稀有金属成矿带标志性的伟晶岩型矿床。其成矿地质特征、成矿机理-机制和含矿性评价的研究对喜马拉雅稀有金属成矿带的形成机制和找矿勘查工作研究具有重要意义。中国科学院地质与地球物理研究所在2021~2023年期间对喜马拉雅琼嘉岗伟晶岩型锂矿形成机制研究中,获得如下认识:(1)琼嘉岗锂辉石伟晶岩的主矿体主要顺矽卡岩化大理岩和钙质千枚岩面理侵入,中部整体上呈板状近水平(10°~20°),主矿体两侧倾角相对较大(30°~50°);(2)琼嘉岗矿床的富锂矿物主要为锂辉石(包括3个期次),次为透锂长石、锂绿泥石、锂云母等,其他稀有金属矿物包括绿柱石、日光榴石、羟硅铍石、铌锰矿-铌铁矿、锡石等,围岩蚀变主要为矽卡岩化并含有少量锡矿化;(3)琼嘉岗锂矿中花岗岩-伟晶岩的演化和成矿受岩浆结晶分异过程控制,锂辉石伟晶岩矿体的形成与系统大量流体出溶有关,花岗质熔体演化的早期阶段稀有金属可能达到饱和;(4)钾长石Ti温度计和流体包裹体等容线相交法揭示出从电气石白云母花岗岩到锂辉石伟晶岩呈现降温趋势,锂辉石伟晶岩石英形成时流体的捕获温度为410~475℃,捕获压力为180~240MPa,结合含锂矿物相关系揭示出降压是锂辉石伟晶岩形成的重要机制;(5)建立了琼嘉岗锂矿的成矿模式,指出高度结晶分异、流体出溶和降压过程控制了琼嘉岗锂辉石伟晶岩的形成,流体交代作用形成了稀有金属矿化;(6)长石结构和化学成分(Rb、Cs、Sr、Ba、K/Rb和形成温度)、石榴子石组成(高水含量、高Mn/(Mn+Fe)的锰铝榴石)、副矿物组成及其包裹矿物类型是琼嘉岗及周边伟晶岩含矿性评价的有效指标。

关键词：琼嘉岗锂矿地质特征成矿机制成矿模型喜马拉雅稀有金属成矿带

青藏高原锂资源成岩-成矿作用研究进展:前言

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岩石学报 2024年第2期40卷 339-346页

作者：赵俊兴刘小驰中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

近年来,我国青藏高原及邻区锂矿找矿与勘查取得系列重要突破和发现。除传统的盐湖锂资源外,川西、喀喇昆仑、阿尔金、柴北缘、喜马拉雅等地花岗岩-伟晶岩型锂资源成为了新的研究与勘查热点。这些新区带内硬岩型锂矿床的发现和增储,能够... 详细信息

近年来,我国青藏高原及邻区锂矿找矿与勘查取得系列重要突破和发现。除传统的盐湖锂资源外,川西、喀喇昆仑、阿尔金、柴北缘、喜马拉雅等地花岗岩-伟晶岩型锂资源成为了新的研究与勘查热点。这些新区带内硬岩型锂矿床的发现和增储,能够更好地满足当前国家低碳能源金属资源安全保障的战略需求,并成为突破我国优质能源金属资源的有效途径。

关键词：盐湖锂资源锂矿床阿尔金喀喇昆仑安全保障青藏高原优质能源战略需求

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祁连造山带中生代古地磁新结果及其地质意义

地球物理学报 2024年第7期67卷 2744-2760页

作者：谭金生王彬段亮孟庆任刘萍西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学... 详细信息

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学及岩石磁学研究.实验结果显示,三叠纪样品分离出了稳定的高温特征剩磁并在样品水平下通过了倒转检验,白垩纪样品分离出的高温特征剩磁通过了褶皱检验.代表了岩石形成时的原生磁化,相对应的古地磁极为:(T2:82.3°N, 223.6°E,A95=4.8°;K1:65.9°N, 188.3°E,A95=6.2°).对比同时代阿拉善、华北古地磁数据表明:中三叠世之后,天峻地区相对于阿拉善参考极发生了20.2±6.8°的顺时针旋转.早白垩世之后,祁连地区相对于华北参考极没有发生明显的块体旋转(0.3±8.6°).结合前人的研究成果,我们认为晚侏罗世-早白垩世拉萨/欧亚碰撞的远程效应造成祁连造山带东西两侧发生差异性构造缩短活动(西段以逆冲推覆构造缩短为主,东段以走滑活动为主),从而造成祁连整体发生顺时针旋转.早白垩世之后,祁连西段阿尔金断裂附近及东段西宁—兰州盆地发生区域性构造旋转,祁连主体以NE向构造缩短为主.

关键词：中生代构造旋转祁连造山带古地磁学

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显生宙碰撞造山带超高温变质作用的加热机制:来自二维数值模拟的约束

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岩石学报 2024年第4期40卷 1044-1060页

作者：樊银龙张立飞李忠海焦淑娟王杨邹雷北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871 中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

大量的岩石学证据表明:碰撞造山带中常发育900~1100℃的超高温变质作用。然而,碰撞造山带中如何出现如此极端的超高温条件仍然存在争议。为了更好地理解超高温变质作用加热机制和碰撞造山带中主要热源的相对贡献,我们建立了一系列高分... 详细信息

大量的岩石学证据表明:碰撞造山带中常发育900~1100℃的超高温变质作用。然而,碰撞造山带中如何出现如此极端的超高温条件仍然存在争议。为了更好地理解超高温变质作用加热机制和碰撞造山带中主要热源的相对贡献,我们建立了一系列高分辨率二维热-动力学模型,借此探讨了俯冲大陆岩石圈密度亏损程度、大陆地壳放射性生热率和大陆汇聚速率等因素对碰撞造山过程中超高温变质主要热源的影响。当大陆岩石圈密度亏损(Δρ=ρ软流圈地幔-ρ岩石圈地幔)大于50kg/m^(3)时,有利于发生大陆平板俯冲,软流圈地幔无法上涌为地壳物质提供热源;此时,具有较高放射性生热率(>3μW/m^(3))的地壳可以发生“浅俯冲-折返”型超高温变质作用。而当大陆岩石圈密度亏损小于10kg/m^(3)时,大陆上地壳在深俯冲阶段首先发生超高压榴辉岩相变质作用,随后伴随着大陆岩石圈地幔后撤和软流圈上涌,进而出现以异常高的地幔热流加热为主的“深俯冲-折返”型超高温变质作用。此外,较低的大陆汇聚速率(岩石数据和地球物理观测进行对比,我们认为在现今板块构造体制下,由具有密度亏损程度较高的大陆岩石圈平俯冲有利于“浅俯冲-折返”型超高温变质作用的发生,而由密度亏损程度较低的大陆岩石圈俯冲可能导致“深俯冲-折返”型超高温变质作用的产生。

关键词：超高温变质作用碰撞造山带大陆岩石圈密度数值模拟特提斯构造域

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

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岩石学报 2024年第7期40卷 2225-2237页

作者：谢显刚赵文斌李晓光李菊景郭正府张茂亮徐胜天津大学地球系统科学学院天津300072 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶... 详细信息

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

关键词：碰撞后富钾火山作用熔体包裹体 CO_(2)释放量拉萨地块

华北克拉通始太古代演化——来自冀东38亿年片麻岩锆石Hf-O同位素的记录

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岩石学报 2024年第3期40卷 689-701页

作者：吕畅王浩杨进辉冉静周宝全吴亚东中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

陆壳成因的研究对了解地球演化具有重要意义,但由于古老陆壳岩石出露有限,目前地球早期陆壳研究还比较薄弱。近期,冀东地区一处新的始太古代岩石记录的发现,为研究华北克拉通内部早期陆壳性质提供了极为重要的对象。本文对冀东卢龙喇叭... 详细信息

陆壳成因的研究对了解地球演化具有重要意义,但由于古老陆壳岩石出露有限,目前地球早期陆壳研究还比较薄弱。近期,冀东地区一处新的始太古代岩石记录的发现,为研究华北克拉通内部早期陆壳性质提供了极为重要的对象。本文对冀东卢龙喇叭山地区这处新发现的始太古代花岗闪长质片麻岩进行了详细的锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素分析。结果显示该样品中锆石具有自形-半自形晶形、振荡环带的内部结构,较高的Th、U含量以及Th/U比值,显示岩浆锆石特征。7个SIMS分析点给出的加权平均^(207)Pb/^(206)Pb年龄为3776±11Ma(MSWD=3.1),代表了花岗闪长质岩浆的结晶年龄,指示冀东地区存在始太古代结晶基底。这些锆石的O同位素组成(δ^(18)O=5.81±0.13‰)与地幔锆石在分析误差范围内一致,其Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)=0.09±0.31)与球粒陨石均一岩浆库类似。这些Hf-O同位素特征显著不同于冀东地区曹庄岩组中发现的始太古代碎屑锆石,说明其不可能作为曹庄岩组变沉积岩的物源区。而华北克拉通内部鞍山地区的始太古代片麻岩中的岩浆锆石与冀东始太古代碎屑锆石在Hf-O同位素特征上最为类似,因此前者是冀东始太古代碎屑锆石最可能的源岩,暗示冀东地区和鞍山地区在始太古代时可能是统一的整体。与全球始太古代岩石记录对比发现,华北克拉通主体与North Atlantic克拉通、Pilbara克拉通和塔里木克拉通等主要克拉通类似,其内部目前发现的最古老岩石都具有与球粒陨石一致的锆石Hf同位素组成,指示大部分始太古代陆壳可能源自一个未发生明显分异的相对原始地幔源区。

关键词：华北克拉通陆壳演化冀东锆石 U-Pb年代学 Hf-O同位素

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