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西昆仑克里雅地区晚三叠世S型花岗岩地球化学、锆石U-Pb年代学、Hf-Nd同位素特征及其地质意义

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岩石学报 2024年第8期40卷 2415-2428页

作者：王振宏王核白洪阳黄亮王堃宇刘金恒中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘... 详细信息

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘大红柳滩稀有金属矿集区的白龙山矿床为模型,建立“晚三叠世S型花岗岩-伟晶岩+巴颜喀拉群地层+韧性剪切带的薄弱地段就位+锂铍化探异常”的组合找矿模型。为了探究位于大红柳滩东缘的克里雅地区是否具有发现稀有金属矿床的潜力,本文以这套组合找矿模型为指导思想,结合地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf-Nd同位素等方法对克里雅花岗岩体的研究成果,同时通过区域地层及其构造背景与白龙山矿床的对比分析,结果表明:克里雅岩体属于S型二长花岗岩,平均年龄为207±1.1Ma,与白龙山矿床母岩S型二云母花岗岩在误差范围内一致;此外,尽管克里雅区域锂铍化探异常较高,出露地层相同,且出露伟晶岩,构造形成环境同为后碰撞,但两者岩浆源区不一致。基于以上研究,本文认为克里雅地区不适合运用以白龙山伟晶岩型锂矿床为模型的找矿理论指导。

关键词：克里雅二长花岗岩锆石U-Pb定年 Hf-Nd同位素稀有金属西昆仑

结构定量分析揭示熊耳群大斑玄武安山岩岩浆房存续时间与岩浆喷发速率

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岩石学报 2024年第8期40卷 2374-2388页

作者：瞿川豪马建锋赵太平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法... 详细信息

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法精确限定;同时,熊耳群岩浆岩的地球化学数据并不能很好地解释其成因:地幔柱模型往往伴随着短期内巨量岩浆喷发的特征,通过传统地球化学方法很难识别,所以制约熊耳群形成的构造背景尚需更多的证据来支撑。岩石结构定量分析方法为解析岩浆活动的过程提供了全新的视角,该方法依靠分析岩石中晶体的分布特征,还原晶体结晶过程,从而揭示岩浆房存储状态,并估计岩浆存留时间。许山组玄武质安山岩具有典型的斑状结构,且代表熊耳群熔岩最早期的岩浆活动,记录了早期的岩浆房热状态。本文针对其中的斜长石斑晶开展结构定量分析,探讨熊耳群火山岩早期岩浆房的存储状态与存留时间。数据结果表明,许山组玄武质安山岩深部岩浆房长期处于低过冷度、半开放状态,存续时间为2400~24000yr。结合斜长石结晶实验和许山组斑晶晶体形态研究,估算斑晶斜长石生长速率为10^(-11)~10^(-10)mm/s;结合最大特征长度、剖面特征长度差值与熔岩厚度,计算得到许山组体积喷发速率0.28~13km^(3)/yr,二维喷发速率0.04~1.85m/yr,与大火成岩省的活动特征相似。综上所述,熊耳群许山组形成于一次强烈的热事件中,具有较大的岩浆通量与极高的喷发速率,符合地幔柱背景下的大火成岩省岩浆活动特征。

关键词：熊耳群结构定量分析晶体粒度分布存留时间喷发速率

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有机蒙脱石/聚氨酯海绵复合气凝胶去除疏水性有机污染物性能

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硅酸盐学报 2024年第10期52卷 3205-3216页

作者：何诗雅刘相君韦寿淑陈情泽朱润良中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料开发重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 中国科学院大学北京100049

疏水性有机污染物对生态系统和人类健康造成了严重危害,亟需开发低成本、高效、环保及可再生的吸附剂用于去除疏水性有机污染物。通过超声溶胀和冷冻干燥法制得密度低(34.61 mg/cm^(3))、疏水性强和可燃性低的有机蒙脱石/聚氨酯海绵复... 详细信息

疏水性有机污染物对生态系统和人类健康造成了严重危害,亟需开发低成本、高效、环保及可再生的吸附剂用于去除疏水性有机污染物。通过超声溶胀和冷冻干燥法制得密度低(34.61 mg/cm^(3))、疏水性强和可燃性低的有机蒙脱石/聚氨酯海绵复合气凝胶。对该复合气凝胶的形貌和结构进行了分析,并探究了其对疏水性有机污染物、油和有机溶剂的吸附/吸收能力。结果表明:有机蒙脱石/聚氨酯海绵复合气凝胶对苯蒸汽的静态吸附量可达682.3mg/g,对溶液中双酚A和硝基苯的吸附量分别为339.8 mg/g和137.0 mg/g,对不同油和有机溶剂的吸收量为20.8~37.0 g/g,且具有良好的可重复利用性。此外,有机蒙脱石/聚氨酯海绵复合气凝胶对实际污水中的有机物也有较好的吸收性能(7.12 g/g),且易于回收利用,有望作为一种高效的蒙脱石基吸附材料应用于污染控制领域。

关键词：蒙脱石气凝胶吸附有机污染物油/水分离

上寨离子吸附型稀土矿床褐帘石结构和成分特征及其对成矿的指示

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 248-258页

作者：冯雨周陈华勇郑惠肖兵初高彬张俊岭中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 中国科学院大学北京100049 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640

上寨矿床为华南地区新发现的一个同时富含轻重稀土的离子吸附型稀土矿床,矿体位于粗粒黑云母花岗岩风化壳中。褐帘石是粗粒黑云母花岗岩中一种重要的副矿物(占比约为0.11%)。化学成分分析结果显示原生褐帘石具有富轻稀土元素的特征,其... 详细信息

上寨矿床为华南地区新发现的一个同时富含轻重稀土的离子吸附型稀土矿床,矿体位于粗粒黑云母花岗岩风化壳中。褐帘石是粗粒黑云母花岗岩中一种重要的副矿物(占比约为0.11%)。化学成分分析结果显示原生褐帘石具有富轻稀土元素的特征,其轻稀土(LREE)和重稀土元素(HREE)含量以及(La/Yb)N值分别为177940~188928μg/g、3732~5499μg/g和92.6~153。这些原生褐帘石轻稀土元素含量约占全岩轻稀土元素总量的86%,为上寨矿床轻稀土元素的主要来源。通过显微观察结合背散射图像可以发现,上寨矿床成矿母岩中的原生褐帘石被热液流体交代后蚀变形成了氟碳钙铈矿,在这个过程中褐帘石中的轻稀土和Ca元素被淋滤出来后主要进入了氟碳钙铈矿中,指示褐帘石被交代形成氟碳钙铈矿的过程中轻稀土元素发生了活化、迁移和富集。另外,被交代的褐帘石其Fe_(2)O_(3)T、MnO和MgO含量降低,而Sr、Y、Nb、W、Th、U、Zr以及HREE含量增加,这些增加的HREE可能来源于热液流体或其他富HREE的原生矿物。本研究表明,原生褐帘石被热液流体交代有利于轻稀土元素的富集成矿,但对重稀土矿化的贡献较小。

关键词：褐帘石稀土活化离子吸附型稀土矿床华南地区

稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 283-292页

作者：冉凌瑜王高锋王迎亚梁晓亮朱润良朱建喜何宏平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对... 详细信息

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。

关键词：黏土矿物高岭石稀土吸附 AFM 离子吸附型稀土

南岭地区离子吸附型稀土矿床基岩的稀土元素预富集机制探讨

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 200-212页

作者：豆敬兆王焰谭伟赵子送中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640 广东省矿物与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

南岭地区离子吸附型稀土矿床是目前全球重稀土的主要来源。在岩浆演化及热液蚀变过程中,稀土元素在成矿基岩中的迁移和富集过程受稀土元素的地球化学行为控制。本文对比了离子吸附型轻、重稀土矿床中基岩在矿物组合、岩石化学及主要稀... 详细信息

南岭地区离子吸附型稀土矿床是目前全球重稀土的主要来源。在岩浆演化及热液蚀变过程中,稀土元素在成矿基岩中的迁移和富集过程受稀土元素的地球化学行为控制。本文对比了离子吸附型轻、重稀土矿床中基岩在矿物组合、岩石化学及主要稀土矿物类型等方面的差异,简要介绍了南岭地区离子吸附型稀土矿床基岩中热液活动与稀土元素富集的相关研究进展。其中富重稀土矿床的基岩主要为高硅碱长花岗岩(SiO_(2)>75%),基岩中硅铍钇矿和氟碳钙钇矿为主要稀土矿物。岩浆期后热液过程中,早期形成的氟铈矿等轻稀土矿物可导致残余流体富集重稀土元素,并形成重稀土热液矿物,稀土氯络合物可能是流体中迁移并富集重稀土元素的主要介质。而富轻稀土矿床的基岩主要为黑云母花岗岩、花岗闪长岩等(SiO_(2)矿物为褐帘石和榍石,为岩浆演化晚期结晶产物,其在后期含F^(−)、CO_(3)^(2−)/HCO_(3)^(–)流体作用下蚀变成氟碳钙铈矿;这一过程导致轻稀土元素在基岩中被重新活化并再次富集。含F^(−)、CO_(3)^(2−)/HCO_(3)^(–)流体可能与南岭地区地下水的贡献有关。

关键词：南岭地区离子吸附型稀土矿床花岗质基岩热液蚀变稀土富集

钴类质同象置换对黄铁矿氧化产活性氧性能的影响机制

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地球化学 2024年

作者：李亚欢黄娥夏玉林梁晓亮中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室中国科学院大学

黄铁矿(FeS2)是地壳中分布最广的硫化物矿物。由于其形成于还原环境，暴露于地表后会发生氧化作用，产生过氧化氢(H2O2)和羟基自由基（·OH）等活性氧物种，从而影响元素和环境物质的迁移和转化，相关过程及其反应机制受到广泛关注... 详细信息

黄铁矿(FeS2)是地壳中分布最广的硫化物矿物。由于其形成于还原环境，暴露于地表后会发生氧化作用，产生过氧化氢(H2O2)和羟基自由基（·OH）等活性氧物种，从而影响元素和环境物质的迁移和转化，相关过程及其反应机制受到广泛关注。黄铁矿结构中广泛存在类质同象置换。相比于纯黄铁矿，钴（Co）含量为3.6%的黄铁矿氧化产生更多的H2O2和·OH，但相关增强机制及其影响因素尚未明确。因此，本研究制备了不同Co含量的类质同象置换黄铁矿，通过系统的结构与表面性质表征和模拟实验，探究了Co置换对黄铁矿氧化产活性氧性能的影响机制。结果表明，在Co含量为1.0%～7.8%范围内，随着置换量增加，黄铁矿氧化产·OH活性增强，而产H2O2浓度降低，同时产·OH机制由均相Fenton反应向非均相Fenton反应转变，这与Co置换提高黄铁矿的电导率有关。上述认识有助于理解和掌握黄铁矿的氧化机制及其地球化学意义。

关键词：黄铁矿 Co类质同象置换过氧化氢羟基自由基 Fenton反应

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离子吸附型稀土矿床的诱导成矿学研究

大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 293-301页

作者：李宁波王焰朱建喜杨武斌中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,... 详细信息

诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,近年来为全球提供了80%以上的中、重稀土资源供给。该类矿床的形成主要受控于内生稀土初始富集和表生风化淋积成矿两个过程,而后者对于成矿极为关键。由于我国华南地区具有适宜形成离子吸附型稀土矿床的气候条件、大量出露的花岗质岩石及风化壳,因此对该地区开展人工诱导成矿技术研发将具有重要应用前景。通过分析离子吸附型稀土矿床形成的控制因素,预计可选择具有成矿潜力的花岗岩、含稀土风化壳和低品位矿床作为主要诱导成矿对象。通过调控地形地貌、生态、水文和风化壳物理化学条件等加速风化进程,促进稀土元素释放,引导稀土元素定向迁移,并在指定位置进行沉淀成矿,形成具有经济价值的富集稀土的矿体。特别是在该过程中可控制轻重稀土元素的分异,促使其形成富集重稀土的矿体,为解决全球重稀土资源紧缺和保障重稀土资源持续供给提供有效实施方案。因此,对离子吸附型矿床开展诱导成矿学研究具有重要的理论意义和应用价值,可作为诱导成矿学的重点研究方向之一。

关键词：诱导成矿学离子吸附型稀土矿床风化过程稀土元素迁移沉淀

连云山岩体韧性走滑剪切带变形特征及其动力学

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 322-337页

作者：熊言洁许德如向必伟叶挺威张子康东华理工大学地球科学学院江西南昌330013 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640

晚侏罗世末‒早白垩世早期中国东部岩石圈经历了从挤压到伸展的构造转变,这一过程反映了古太平洋板片活动方式的变化。连云山岩体位于江南造山带中段,发育E-W向和NE-SW向走滑剪切带。E-W向走滑剪切带(F1)弥散地发育于二云母花岗岩中,而NE... 详细信息

晚侏罗世末‒早白垩世早期中国东部岩石圈经历了从挤压到伸展的构造转变,这一过程反映了古太平洋板片活动方式的变化。连云山岩体位于江南造山带中段,发育E-W向和NE-SW向走滑剪切带。E-W向走滑剪切带(F1)弥散地发育于二云母花岗岩中,而NE-SW向走滑剪切带(F2)以应变集中带形式切过黑云母花岗岩和斑状花岗岩岩株,叠加在F1之上。锆石U-Pb定年结果表明,连云山岩体中剪切变形的黑云母二长花岗岩和斑状花岗岩的侵位年龄分别150±2 Ma和138±5 Ma。从F2剪切带斑状花岗岩中心向边缘,石英C轴组构揭示糜棱岩中石英滑移系从柱面到底面,表明从岩体中心向边缘变形温度从500℃降至约300℃。据此可以确定F1变形时间为150 Ma之后,F2变形时间为斑状花岗岩冷却至中心温度约400~500℃时,接近138 Ma。应力分析揭示两条剪切带发育的最大主应力(σ1)为NEE-SWW向,指示早白垩世早期古太平洋板块向扬子板块低角度俯冲方向为NEE-SWW向,深俯冲板片“回绕”时间略晚于138 Ma。

关键词：连云山岩体走滑剪切带挤压构造石英C轴组构古太平洋板块