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学科介绍-地球化学
GeoSHAO 2021-4-28 12:55
地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学,它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的交叉学科。 自20世纪70年代中期以来,地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。 地球化学的理论和方法,对矿产的寻找、评价和开发,农业发展和环境科学等有重要意义。地球科学基础理论的一些重大研究成果,如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。 从19世纪开始,一些工业国家逐渐开展系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。 1838年,德国舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。 19世纪中叶以后,分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善;化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破,为地球化学的形成奠定了基础。 1908年,美国克拉克发表《地球化学资料》一书。挪威戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》中指出化学元素在地球上的分布,这使地球化学从主要研究地壳的化学纽成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。 1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构——生物地球化学实验室。 1907年美国化学家博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30~40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、钾-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善,使同位素地质年代学初具规模。 在这个时期,中国在元素地球化学、同位素地质年代学方面也取得了一批重要成果。 地球化学主要研究地球和地质体中元素及其同位素的组成,定量地测定元素及其同位素在地球各个部分(如水圈、气圈、生物圈、岩石圈)和地质体中的分布;研究地球表面和内部及某些天体中进行的化学作用,揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律;研究地球乃至天体的化学演化,即研究地球各个部分,如大气圈、水圈、地壳、地幔、地核中和各种岩类以及各种地质体中化学元素的平衡、旋回,在时间和空间上的变化规律。 基于研究对象和手段不同,地球化学形成了一些分支学科。 元素地球化学是从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发, 比如已经测得太阳系各行星形成的年龄为45~46亿年,太阳系元素的年龄为50~58亿年等等。另外在矿产资源研究中, 有机地球化学是研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究就是有机地球化学的重要内容之一。 天体化学是研究元素和核素的起源,元素的宇宙丰度,宇宙物质的元素组成和同位素组成及其变异,天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。 环境地球化学是研究人类生存环境的化学组成化学作用、化学演化及其与人类的相互关系,目前是人们未来研究的热门方向。 矿床地球化学是研究矿床的化学组成、化学作用和化学演化。着重探讨成矿的时间、物理化学条件、矿质来源和机理等问题。它综合元素地球化学、同位素地球化学、勘查地球化学和实验地球化学等分支学科的研究方法和成果,为矿产的寻找、评价、开发利用服务。 区域地球化学是研究一定地区某些地质体和圈层的化学组成、化学作用和化学演化,为划分元素地球化学区和成矿远景区提供了依据。 勘查地球化学是通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究, 导致发现地幔组成的不均一性(垂向的和区域的), 在研究方法上,地球化学综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术,形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。这些方法主要包括: 在思维方法上,对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理,广泛采用归纳法,得出规律,建立各种模型,用文字或图表来表达,称为模式原则。 如量子力学、化学热力学、化学动力学核子物理学等,以及电子计算技术的应用使地球化学提高了推断能力和预测水平。 地球化学的分析测试手段也将更为精确快速,微量、超微量分析测试技术的发展,将可获得超微区范围内和超微量样品中元素、同位素分布和组成资料。 地球化学的发展过程大致可以分为3个时期: 萌芽时期 19世纪一些工业先进国家逐渐开展的系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。 1838年,德国C.F.舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。 19世纪中叶以后,分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善;化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破(如放射性的发现),为地球化学的形成奠定了基础。 形成时期 1908年,美国F.W.克拉克发表《地球化学资料》一书,1924年出版了第五版。在这部著作中,克拉克广泛地汇集和计算了地壳及其各部分的化学组成,明确提出地球化学应研究地球的化学作用和化学演化,为地球化学的发展指出了方向。挪威V.M.戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》(1923~1938)中,指出化学元素在地球上的分布,不仅与其原子的物理化学性质有关,而且还与它在晶格中的行为特性有关。这使地球化学从主要研究地壳的化学组成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。苏联В。И.维尔纳茨基和А。Е.费尔斯曼共同建立了苏联的地球化学学派。 1922年费尔斯曼发表《俄罗斯地球化学》一书,系统论述了各地区的地球化学,是第一部区域地球化学基础著作。 1924年维尔纳茨基发表了《地球化学概论》一书,首次为地球化学提出了研究原子历史的任务,最先注意到生物对于地壳、生物圈中化学元素迁移、富集和分散的巨大作用。 1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构──生物地球化学实验室。30年代费尔斯曼出版了《地球化学》(4卷),多方面分析了地壳中各种原子运移的规律。与此同时,放射性衰变规律的认识、同位素的发现、质谱仪的发明与改进,导致了同位素地球化学,特别是同位素地质年代学的开拓。 1907年美国化学家B.B.博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30~40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、铷-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善,使同位素地质年代学初具规模。 发展时期 50年代以后,地球化学除了继续把矿产资源作为重要研究对象以外,还开辟了环境保护、地震预报、海洋开发、农业开发、生命起源、地球深部和球外空间等领域的研究。地球化学分析手段飞速发展,广泛应用超微量、高灵敏度的分析测试技术和仪器,配合电子计算机的使用,不仅可获得大量高精度的分析数据,而且可以直接揭示样品中难于观测的元素及其同位素组成的细微变化和超微结构。一些新的年代测定法,如铀系法、裂变径迹法、氩-40/氩-39法、钐-钕法、热释光法等相继成熟,使同位素地质年代学方法更加完善。 在这个时期,中国在元素地球化学、同位素地质年代学方面取得了一批重要成果,如1961年李璞等发表了中国第一批同位素年龄数据;1962年黎彤等发表了中国各种岩浆岩平均化学成分资料;1963年中国科学院完成了中国锂铍铌钽稀土元素地球化学总结,提出了这些矿种的重要矿床类型和分布规律。 分支学科 基于研究对象和手段不同,地球化学形成了一些分支学科。 元素 它从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发,研究各个元素在地球各部分以及宇宙天体中的分布、迁移与演化。在矿产资源研究中,元素地球化学发挥了重要作用,微量元素地球化学研究提供了成岩、成矿作用的地球化学指示剂,并为成岩、成矿作用的定量模型奠定了基础。 同位素 根据自然界的核衰变、裂变及其他核反应过程所引起的同位素变异,以及物理、化学和生物过程引起的同位素分馏,研究天体、地球以及各种地质体的形成时间、物质来源与演化历史。同位素地质年代学已建立了一整套同位素年龄测定方法,为地球与天体的演化提供了重要的时间坐标。已测得:太阳系各行星形成的年龄为45~46亿年,太阳系元素的年龄为50~58亿年。在矿产资源研究中,同位素地球化学可以提供成岩、成矿作用的多方面信息,为探索某些地质体和矿床的形成机制和物质来源提供依据。 有机化学 研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究是有机地球化学的重要内容之一。包括两方面:一是对生命前期有机物质演化及前寒武纪古老岩石中生命痕迹的探索;二是根据天体演化规律,进行地球上早期生命及生命起源机制的模拟实验。有机地球化学建立的一套生油指标,为油气的寻找和评价提供了重要手段。 天体化学 研究元素和核素的起源,元素的宇宙丰度,宇宙物质的元素组成和同位素组成及其变异,天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。 环境化学 研究人类生存环境的化学组成、化学作用、化学演化及其与人类的相互关系,以及人类活动对环境状态的影响及相应对策。环境地球化学揭示了某些疾病的地区性分布特征及其与环境要素间的关系。 矿床化学 研究矿床的化学组成、化学作用和化学演化。着重探讨成矿的时间、物理化学条件、矿质来源和机理等问题。它综合元素地球化学、同位素地球化学、计算地球化学、勘查地球化学和实验地球化学等分支学科的研究方法和成果,为矿产的寻找、评价、开发利用服务。 区域化学 研究一定地区某些地质体和圈层的化学组成、化学作用和化学演化,以及元素、同位素的循环、再分配、富集和分散的规律。它为解决区域各类基础地质问题、区域成矿规律和找矿问题以及区域地球化学分区与环境评价等服务。区域地球化学揭示的元素在空间分布的不均匀性,为划分元素地球化学省和成矿远景区提供了依据。 勘查化学 通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究,找出异常地段,以便缩小和确定找矿及勘探对象。除直接为矿产资源服务外,它也是环境评价及国土规划的重要参考。 地球化学的一些重大成果是各分支学科综合研究的结果。如陨石、月岩与地球形成的同位素年龄的一致,表明太阳系各成员形成独立宇宙体的时间是大致相同的。又如微量元素和同位素研究,导致发现地幔组成的不均一性(垂向的和区域的),提出了双层地幔模型,加深了对地球内部的认识。天体化学、微量元素和同位素地球化学研究,还为新灾变论提供了依据。 研究方法 综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。包括: 野外地质观察、采样;天然样品的元素、同位素组成分析和存在状态研究;元素迁移、富集地球化学过程的实验模拟等。 在思维方法上,对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理,广泛采用归纳法,得出规律,建立各种模型,用文字或图表来表达,称为模式原则。 随着研究资料的积累和地球化学基础理论的成熟和完善,特别是地球化学过程实验模拟方法的建立,地球化学研究方法由定性转入定量化、参数化,大大加深了对自然作用机制的理解。现代地球化学广泛引入精密科学的理论和思维方法研究自然地质现象,如量子力学、化学热力学、化学动力学、核子物理学等,以及电子计算技术的应用使地球化学提高了推断能力和预测水平。在此基础上编制了一系列的地质和成矿作用的多元多维相图,建立了许多代表性矿床类型成矿作用的定量模型和勘查找矿的计算机评价和预测方法。 发展展望 地球化学研究正在经历3个较大的转变:由大陆转向海洋;由地表、地壳转向地壳深部、地幔;由地球转向球外空间。 地球化学的分析测试手段将更为精确、快速。微量、超微量分析测试技术的发展,将可获得超微区(微米)范围内和超微量(微克)样品中元素、同位素分布和组成资料。金属稳定同位素地球化学、低温地球化学、超高压地球化学、稀有气体地球化学、比较行星学等很有发展前景。 20世纪90年代的地球化学,除继续为矿产资源、环境保护等作出贡献外,还将为“全球变化──地圈和生物圈十年”,“国际减灾十年”,大陆超深钻、行星探测、深海观察、不同比例尺地球化学图等提供新的成果。
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白云鄂博矿床成矿模式及白云鄂博型矿床
热度 1 readnet 2017-5-2 16:30
白云鄂博矿床成矿模式及白云鄂博型矿床 陈辉 1993 关键词 : 白云鄂博 矿床 成因 成矿模式 白云鄂博型矿床
个人分类: 地学探索|2590 次阅读|1 个评论
白云鄂博矿床氢、氧、碳同位素特征及其成因意义
readnet 2017-5-2 16:22
白云鄂博矿床氢、氧、碳同位素特征及其成因意义 陈辉 1993 关键词: 白云鄂博 矿床 成因 同位素 氢同位素 氧同位素 碳同位素
个人分类: 地学探索|1737 次阅读|0 个评论
热液矿床流体包裹体Ar-Ar定年部分文献(中文)
huaning 2014-11-23 10:23
应读者要求,现把几篇热液矿床流体包裹体Ar-Ar定年中文文献上传《科学网》,以便下载阅读: 说明: 40 Ar/ 39 Ar定年方法常见有以下几种表达方式: 40 Ar/ 39 Ar、 40 Ar- 39 Ar、 39 Ar- 40 Ar 和 Ar-Ar,我们实验室现统一采用 40 Ar/ 39 Ar方式(简写为Ar-Ar)。 下述9篇论文zip压缩文件包下载: 热液矿床流体包裹体Ar-Ar定年.zip 分篇下载: 邱华宁 , 戴橦谟 . 1989. 40 Ar/ 39 Ar 法测定矿物流体包裹体年龄 . 科学通报 . 34 (9):687-689. 科学通报1989.pdf 邱华宁 , 戴橦谟 , 李朝阳 , 蒲志平 , 陈晓钟 . 1994 . 滇西上芒岗金矿床 40 Ar- 39 Ar 成矿年龄测定 . 科学通报 . 39 ( 3 ): 257-260. 科学通报1994.pdf 邱华宁 , 戴橦谟 , 蒲志平 . 1994. 滇西泸水钨锡矿床 40 Ar- 39 Ar 法成矿年龄研究 . 地球化学 . 23 ( 增刊 ):93-102. 地球化学1994.pdf 邱华宁 , 孙大中 , 朱炳泉 , 常向阳 . 1998. 东川汤丹铜矿床石英真空击碎及其粉末加热 40 Ar- 39 Ar 年龄谱的含义 . 地球化学 . 27 ( 4 ): 335-343. 地球化学1998.pdf 邱华宁 . 1999. 流体包裹体 40 Ar- 39 Ar 计时技术及其矿床定年应用 . 矿物岩石地球化学通报 . 18 (2): 71-78. 矿物岩石地球化学通报1999.pdf 邱华宁 , Wijbrans JR, 李献华 , 朱炳泉 , 朱崇林 , 曾保成 . 2002. 东川式层状铜矿 40 Ar- 39 Ar 成矿年龄研究 : 华南地区晋宁 - 澄江期成矿作用新证据 . 矿床地质 . 21 (2):129-136. 矿床地质2002.pdf 蒋映德 , 邱华宁 , 肖慧娟 . 2006. 闪锌矿流体包裹体 40 Ar- 39 Ar 法定年探讨——以广东凡口铅锌矿为例 . 岩石学报 . 22 (10): 2425-2430. 岩石学报2006.pdf 蒋映德 , 邱华宁 , 云建兵 , 王强 . 2007. 闪锌矿 40 Ar/ 39 Ar 真空击碎与阶段加热定年技术 . 地球化学 . 36 (5): 448-456. 地球化学2007.PDF 白秀娟 , 王敏 , 卢克豪 , 方金龙 , 蒲志平 , 邱华宁 . 2011. 锡石 40 Ar/ 39 Ar 法直接定年探讨 . 科学通报 . 56 (23): 1899-1904. 科学通报2011.pdf
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纪念从事白云鄂博矿床成因研究三十年
热度 6 readnet 2013-8-2 11:32
本人从事白云鄂博矿床研究三十年纪念 硕士研究生毕业论文 题目: 内蒙古白云鄂博铌、稀土、铁矿床的氢同位素组成及其成因探讨 目 录 序言 第一章 区域地质概况 一、 区域地质 二、 区域构造 三、 区域岩浆岩 四、 区域矿产 第二章 矿区地质与矿床地质 一、 矿区地层 二、 矿区构造 三、 矿区火成岩 四、 矿区变质作用 五、 矿床地质概况 六、 矿床的蚀变交代作用 第三章 矿床中气液包裹体研究 一、 矿物包裹体的类型及特征 二、 矿物包裹体的盐度、均一温度、爆裂温度 第四章 矿床氢、氧、碳同位素组成 一、 同位素分馏及其影响因素 二、 同位素的分析测定 三、 岩石矿物中的氢同位素组成 四、 氢同位素地温计 五、 氢同位素组成的讨论 六、 矿区白云岩碳氧同位素组成 第五章 白云鄂博矿床成因探讨 一、 矿床形成条件剖析 二、 矿床形成过程 三、 结论 致谢 附录 I 两种不同同位素组成物质的混合模型 附录 II 碳酸盐脱碳酸气过程中的同位素效应 由于种种原因,论文的主要内容至今尚未公开发表。在这里仅给出当年论文最后的结论。 第五章 白云鄂博矿床成因探讨 一、 矿床形成条件剖析 矿区宽沟背斜两翼地层从 H 1 到 H 9 均可以对比,但 从 H 8 到 H 9 , 岩性和厚度相差很大,含矿性亦明显不同,因而引起矿区南北地层对比的争论 。 1979 年通过 对白云鄂博群地层沉积韵律和岩石化学分析的研究 表明, 宽沟南北地层为同一套地层,可以进行对比,它们是同一时代的产物, H 8 岩性岩相不同是 同时异相 的结果 。 从 沉积厚度 看,宽沟以北 H8 灰岩厚约 300 米,宽沟以南 H8 白云岩厚约 500 米,表明 宽沟以南为一凹陷的沉积盆地,这个盆地是由于宽沟大断层的活动引起的一个 断陷盆地 。宽沟南北 H8 层之间未见沉积间断或粗碎屑沉积,表明 在沉积 H8 岩段时,宽沟 南北海水是相通的 ,宽沟以南并非为一个封闭半封闭的潮间泻湖或完全封闭的潮上蒸发盆地。而且当时的气候条件也不适宜单纯通过海水的蒸发浓缩形成盐类建造 。 硫同位素研究结果 表明,主矿 δ 34 S ,主矿平均 δ 34 S ,东矿平均为, 西矿 δ 34 S ,平均为。变化范围窄,具有明显的塔式效应,既不同于 δ 32 S 大量富集、变化范围宽的典型生物沉积型的硫化物,也不同于绝大部分的硫来自海水硫酸盐的海相沉积硫化物。 硫同位素变化范围窄的特点是 硫来自深部源 的表现 。 表5-1 内蒙中部元古代多金属矿床硫同位素对比 矿区 变化范围(千分号) 平均值(样品数) 极差 资料来源 白云鄂博主东矿 -3.7 — +7.8 2.93 (31) 11.8 白云鄂博西矿 -4.2 — +4.0 0.52 (99) 8.2 霍各乞矿区 -3.1 — +23.5 14.0 26.6 东升庙矿区 0.6 — 35.1 28.33 34.5 炭窑口矿区 1.4 — 17.3 30.04 35.9 结胜盘矿区 13.1 — 31.5 24.26 (32) 18.4 表 5-1 列举了本矿区和邻区一些浅海 - 泻湖相沉积多金属矿床的硫同位素组成进行对比,可以看出,本矿区与其它矿区的硫同位素组成有明显的差别,说明本矿床并非泻湖相沉积环境。 表5-2 列举了本区部分岩石和矿物锶同位素与世界对比 表5-2 白云鄂博矿区部分岩石、矿物锶同位素与世界对比 产地 岩石 矿物 87 Sr/ 86 Sr( 千分号 ) 平均 千分号(样品数) 资料来源 白云主矿 矿体中磷灰石 0.70408 — 0.7041 0.7041 (3) 白云西矿 矿体中磷灰石 0.7035 — 0.7037 0.7036 (3) 白云矿区 白云岩 0.7030 — 0.7051 0.7038 (3) 白云矿区 铁矿石 0.7063 — 0.7069 0.7066 (2) 白云 H 8 灰岩 0.7211 — 0.7254 0.7032 (2) 国外 灰岩 0.7088 — 0.7188 伯尔,鲍威尔, 1974 大洋 玄武岩 0.7037 ± 0.0003 同上 世界各地 碳酸岩 0.7016 — 0.7057 0.7034 (42) 同上 加拿大 Oka 碳酸岩 0.7032 Powell J.L., 1966 美国科罗拉多州铁山 碳酸岩 0.7046 同上 美国阿肯色州马格内特科夫 碳酸岩 0.7046 同上 白云矿区 碳酸岩 0.7042 — 0.7081 0.7063 (2) 锶同位素 初始比表明 成矿溶液 来源于 地幔深部 ,有些样品可能有壳层物质混入。 氢、氧、碳同位素一致地表明,矿区H8 白云岩为深源热液与海水混合沉积而成,同时又表明矿区内存在着岩浆型碳酸岩(白云石型和方解石型)。 矿区内铁矿的分布特征:从东接触带到西矿,同一铁矿化层的矿体呈不连续分布。主东矿体呈厚度特大的透镜体和帚状体,与沉积矿床的相对稳定层状或薄透镜体明显不同,矿体上盘边界与地层产状一致,而主东矿的下盘边界与地层走向斜交,矿体内的条带总体上与岩层走向一致,但内部又多呈分叉合拢、包裹或绕过呈透镜状、角砾状、眼球状的块状磁铁矿团块,反映出一种流动的构造形态,这与沉积矿层条带的稳定延伸不同,说明 铁矿可能以矿浆的形式溢出 。世界上直接从 地下深部流出 铁矿浆 的例子有智利的 拉科铁矿 ,产于陆相火山地区;我国 宁芜 的 梅山 和 姑山 铁矿目前也被公认为矿浆成因 ,不过它们没有喷出地表,而是贯入到次火山侵入体边缘或顶部的某些张开空间中形成。在海底火山喷发过程中也可能有矿浆的溢出。 与本区磁铁矿、赤铁矿平衡的水溶液的氧同位素落在岩浆水的范围内 , 铁矿物包裹体氢同位素组成显示了幔源的特征 。 铌、钽和稀土元素的分布特征:在白云鄂博矿区,铌、钽和稀土元素的矿化范围比铁的矿化范围大。它们的富集程度和地段与铁关系密切。铁矿化解释铌稀土最富集的地段,从矿体向外,铁、铌、钽和稀土的矿化程度明显地同步减弱。对矿区稀土矿物的研究表明,本区稀土矿物多具有二种产状,一种呈细粒状散布于白云石、萤石和铁矿物中,表明其生成早于或等于白云石、铁矿物的形成时间;另一种呈细脉状分布于矿物的颗粒之间,并常常脱离铁矿体,形成单独的铌稀土富集带。不同产状的稀土矿物如易解石、独居石、烧绿石以及磷灰石等的稀土配分型式也不相同 。这些现象如果考虑到矿区内碳酸岩岩浆及其高温气液的活动,就能得到很好的解释。这表明矿区的铌、稀土矿化主要为两次:第一次是与铁在一起的共同矿化;第二次为碳酸岩活动带来的铌稀土矿化。本矿区铌、稀土矿化的最显著特征是大的 Nb/Ta 比值和轻重稀土元素的强烈分馏。这正是火成碳酸岩中最常见到的现象。矿区基底岩石中铌的平均含量低于克拉克值。白云鄂博群中各层的稀土总量与蓟县剖面一般沉积岩相似,表明区域基底岩石不能以沉积作用这一途径向矿床提供铌和稀土,由于基底岩石的铌、稀土含量低,相对来说,基底岩石部分熔融形成的岩浆和热液提供大量铌、稀土的可能性较小,暗示着铌、稀土主要来自地球深部。 富钾板岩的成因: 矿体上盘的富钾板岩,随着研究程度的深入,发现了越来越多的火山成因证据,岩石化学表明其为碱性岩浆系列的酸性火山岩。富钾板岩的稀土配分型式与铁矿的稀土配分型式一致,表明它们来自同一源区。据认为,裂谷带上岩石特征上的差异基本上不取决于地幔物质侧向不均匀性和岩浆上升过程中的分异作用,主要取决于岩浆的分熔深度。别洛乌索夫( 1974 )通过对裂谷带碱性岩稀土元素分析表明,强碱性岩中的轻 / 重稀土元素比值明显地大于中等碱性玄武岩中的比值。火成岩中稀土元素含量和比例关系说明,强碱性岩为高压( 30-50 千巴)分熔产物。而且,高温高压实验证明,越是高压下生成的岩石,其碱金属含量越高。一般来说,所有地幔产物中都含有较丰富的 Fe 、 Mg 、 Ti 。但是,来源于地幔较深部的碱性岩和碱性超基性岩中含有较丰富的 Al 、 Na 和 K ,以及 Sr 、 Nb 、 Zr 、 Ba 、 Ta 和 TR ,在其气相成分中含有较多的氢、碳和烃。这类元素的存在证明岩浆的分熔深度可能很大,超过 200 公里。拉斑玄武岩浆的分熔深度相对较浅。在裂谷范围内,当岩热界面上升并作用于地壳时,随着热力学和岩浆深熔机制的改变,可能出现碱性花岗质岩石。 根据碱金属的含量计稀土元素的配分型式特点,我们认为组成富钾板岩的物质来自地球深部。考虑到富钾板岩与矿区 H 8 白云岩及白云岩中铌、稀土、铁的成因关系,是否考虑在今后地层划分中,将富钾板岩与 H 8 白云岩划归为同一层位,作为一个特殊的夹层处理。 矿区花岗岩与铌、稀土、铁矿化的关系:本区花岗岩的主要地质特征已在前面矿床火成岩一节中作了介绍。本区海西中粗粒黑云母花岗岩占区域内所有火成岩面积总和的 70% 左右。这种花岗岩仅在与白云岩接触的局部位置和一些同化混染带内出现角闪石、稀土含量有所提高。而从整体上看,花岗岩中磷灰石、独居石等含稀土元素的矿物的含量不高,岩石中 TR2O3 含量仅为 249ppm ,低于维诺格拉多夫计算的花岗岩类平均含量。因此,矿区内的海西期花岗岩不能向矿床提供大量的铌、稀土。而且花岗岩与铁矿的关系一般地说是不密切的。矿区内的海西期花岗岩除了与围岩发生同化混染的以外,整个岩基的岩石结构和成分比较稳定,都是由中粗粒黑云母花岗岩组成,岩体内没有明显地岩相变化,没有强烈地岩浆晚期热液的自交代作用现象,也未发现有较大的伟晶岩脉产出。这表明海西花岗岩没有发生明显地结晶分异作用,也没有出现大规模的岩浆期后热液。由花岗岩热液所形成的矿床,通常产在花岗岩体的顶部,而矿区花岗岩出露面积很大,且多为中粗粒结构,表明岩体剥蚀程度很深,成矿的有利部位均已被剥蚀掉了。 根据上述特点,可知本区海西期花岗岩铌、稀土含量不高,岩浆期后热液不发育,难于向矿床提供大量的成矿物质,因而与成矿作用关系不大。海西期花岗岩对矿床的作用,主要为热变质作用,使矿区内石英砂岩变质为石英岩,泥质岩变为板岩,碳酸盐岩重结晶。 热液交代作用过程: 根据前面的分析,白云鄂博矿床主要是富含 K 、 Na 、 Mg 、 Fe 、 Mn 、 Sr 、 Ba 、 Al 、 Si 、 Nb 、 TR 等金属以及 F 、 P 、 CO 2 等挥发份的矿浆形式沿深断裂上升喷溢而成。矿浆在上升过程中发生自交代作用,形成一部分钠辉石、钠闪石,当矿浆溢流到断陷盆地后,氟交代碳酸盐生成萤石,钠、铝、硅等交代白云岩形成钠辉石岩、钠闪石岩,磷与钙结合形成磷灰石,稀土元素形成稀土碳酸盐矿物。由于氟交代碳酸盐释放出一部分 CO 2 造成一个局部的氧化环境,使矿浆下部的一部分磁铁矿氧化为赤铁矿及假象赤铁矿。矿床形成后,由于构造活动引起碳酸岩岩浆的侵入,碳酸岩浆高温气液沿构造破碎带上升交代白云岩和铁矿形成黑云母化白云岩、黑云母岩及黑云母型铁矿。 二、 矿床形成过程 综上所述 , 这里有可能简要地描述白云鄂博铌、稀土、铁矿床的 形成过程 。 中元古代时期,白云鄂博地区处在内蒙古陆与深海过渡地段的浅海区,沉积了一套类复理石式沉积建造的地层 H 1 -H 7 (图 5-1 a )。随后,由于 深断裂(裂谷) 的活动,沿宽沟大断裂形成一个 狭长的断陷海盆 。盆地内部隆拗相间, 来自地幔的 富含 K 、 Na 、 Mg 、 Fe 、 Ba 、 Sr 、 Nb 、 TR 、 F 、 P 、 CO 2 的 热液(热卤水) 沿深断裂上升,进入断陷海盆与盆地内的海水混合 ,由于热卤水的盐度和密度比海水大,因而滞留在盆地内,海水因密度小故覆盖于卤水之上,这样 在水下形成了一个 半封闭 的体系 ,盆地之外仍为 正常海相沉积 (图 5-1 b )。热卤水源源不断地进入海盆,使盆地内温度逐渐升高,盐度和碱度也不断增加。当 溶液中离子浓度达到饱和时便开始了沉积,最初形成镁方解石,随着溶液中 Mg 、 Fe 、 TR 逐渐增加,沉积物也逐渐变为白云石、铁白云石、菱镁矿、菱铁矿等许多系列的碳酸盐矿物 , 稀土元素也随之沉积 , 形成元素的层控沉积序列 。 热卤水演化到后期变成富含 Nb 、 TR 、 F 、 P 、 CO 2 等挥发份的 铁矿浆 向外喷溢 ,缓缓地流动。 F 与先沉积的碳酸盐反应生成萤石,放出部分 CO 2 形成局限的氧化环境,使 矿体下部的磁铁矿氧化为 赤铁矿或假象赤铁矿 , 矿体的中上部仍为 磁铁矿 。在 矿浆流动 过程中,早期固结的铁矿石发生破碎呈角砾状、透镜状及眼球状,而稀土和萤石等矿物的条带则携裹着或绕过这些碎块流动,这些条带本身也大量显示出分叉合拢、揉皱等流动构造形迹。 铁矿浆喷溢之后是规模不大的碱性火山岩喷 发 ,在铁矿上盘形成了富钾板岩及碧玉条带硅质岩 (图 5-1 c ),在西矿区,矿浆与火山相间喷溢,大致形成两个交互的韵律层。 矿浆喷溢过程中,碱性热液与硅质物质发生自交代作用形成钠闪石、霓石型铁矿石,矿浆进入沉积盆地后,钠硅质又交代白云岩形成钠闪石岩、钠闪石化白云岩、霓石岩等 ,受矿(岩)浆热力影响, 矿区白云岩重结晶,早期形成的菱铁矿一部分分解变成磁铁矿,一部分残留在矿体中。 扬子运动使本区隆起,在矿区形成近东西向的背向斜。至此,白云鄂博群地层与太古界地层连接成陆,从而成为中国古地台的一部分。扬子运动使本区经受了浅的区域变质作用。 加里东末期或海西早期,由于强烈的挤压作用,使已经褶曲的矿区白云鄂博群地层在原有的深断裂基础上发育了新的走向断层以及与之配套的张性裂隙和 X 型扭裂隙。碱性超基性岩、碱性辉绿岩、碱性正长岩以及 碳酸岩岩浆沿深断裂侵入 到白云鄂博群地层, 碳酸岩岩浆主要沿白云向斜内的走向断层侵入 ,在东部接触带出露最多 , 在宽沟背斜轴部则贯入张性及张扭性裂隙中,呈脉状产出 。 碳酸岩岩浆高温热液交代部分白云岩和铁矿,从而形成黑(金)云母化白云岩及云母型铁矿,形成一些富含铌、稀土矿物的钠辉石、钠闪石脉沿裂隙充填,造成铌、稀土的第二次矿化 (图 5-1d )。 海西期本区大量花岗岩浆活动,由于花岗岩浆热液不多,花岗岩与砂泥质岩石接触时,围岩仅产生褪色、硅化、角岩化等热接触变质,与碳酸盐岩接触时仅产生很微弱的矽卡岩化带,而热液交代蚀变作用不明显。花岗岩没有向矿床提供大量的成矿物质,相反对已形成的矿床起着一定的破坏作用,如,主矿南部的高磁区。 海西运动之后,本区经历了长期的风化剥蚀过程,形成一些残坡积铁矿,并生成一些表生氧化物,如褐铁矿、针铁矿等。 三、 结论 1. 白云鄂博铌、稀土、铁 矿床的形成与 内蒙中部 中晚元古代裂谷活动 有关。 2. 断裂构造 对矿床的形成、演化起着主导作用。 3. 成矿物质主要来自 深源 。 4. 矿床 形成方式以沉积为主 。 5. 矿床的 形成期次 : 对 铁 而言主要为一次 ; 对 铌、稀土 等则为二次 。 6. 铁矿 成矿温度 主要为250~450℃。 7. 白云鄂博矿区 碳酸盐岩石可分为三种成因类型 (正常海相沉积型、混合沉积型、岩浆型) 两个形成时代 (元古代、古生代)。 8. 矿区内 海西期 花岗岩与成矿作用关系不大 。 扩展阅读 刘继顺 : 白云鄂博巨人的前世今生 地幔深处存在铁矿浆的辅助证据 作者:晋楠 来源: 科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/12/21 12:31:45 俄罗斯与加拿大地下发现加速流动熔铁河 原创 怪罗科普 2016-12-20 17:09 科学家在地下三千公里发现一条快速流动的铁水河
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从“矿床成因与论文”说开去
热度 1 yuelugj 2009-2-26 15:37
矿床成因与论文 刘继顺 2009-02-26 科学网上讨论学术空气与论文方面的博文,已经很多了。但发言的地学界人士较少,似乎地学界还是一片净土。在此,借科学网宝地,往地学界堂子里放点风,看能否引起一丝响动。 一、矿床成因研究需要高智慧 矿床成因是个高难度的课题。难就难在:不可模拟性,长时性,地域性,观察和取样的有限性。 矿床的形成是一个复杂的地质过程(历时均比人类历史悠远得多,有些矿床是多期次形成的综合体,形成后的改造与表生改造假象),至今不能在实验室重现矿床形成的过程,也许永远也不能。 矿床的形成受控于基本的化学原理、物理原理和生物原理,亦即矿床的形成具有共通性。但没有两个矿床是完全相同的,因为每个矿床的形成还受其所处地质环境的制约,也就是说矿床的形成有其地域性。 矿床成因样本的采集受制于工程的有限和局部,采集的数据始终是不全面的。 各类矿床成因判别图解,都是经验性的,统计性的,有限数据归纳出来的,而且有其地域性,不是放之四海而皆准的。 矿床成因的认识,应该基于扎实的现场矿床地质观察,再辅以分析测试手段。 矿床的发现、勘查、开发是一个长期的过程,矿床的认识也是一个长期的过程,逐渐逼近真相的过程。最初基于地表的观察所得出的矿床认识,可能在有了钻探和坑探资料后,必须修正,甚至否定;开采以后,又得修正或否定;从浅部开采到深部开采,仍要修正或否定。 接近真相的矿床成因认识,能够指导矿床的勘探并且能够取得找矿成功;偏离真相的矿床成因,往往使人误入岐途,越偏越远,从而错失矿床的发现。 因此,矿床成因不是收集些勘查资料,采几块标本,测几个数据,套用一些经验性的判别图解,就能解决的。它需要扎实的现场观察,认真的假象剔除,细致的分析测试和周密的逻辑思维,也就是说需要高超的智慧。 如果每年能有一两篇经得起推敲和实践检验的矿床成因论文,就不失为一个优秀的地学工作者,甚至大家了。 二、当前存在的问题 1、看不太懂地质现象的,大多在做野外地质工作;看得懂地质现象的,大多到现场走马观花,迷恋于数字游戏中。 2、既看得懂地质现象又做扎实野外地质和研究的人,数量不太多,他们在学术界的话语权,也不太大,因为他们没有太多的时间,混迹于名流大腕与高官之中。 3、由于做研究的,野外观察不够,只能靠收集前人的地质资料。而且由于信息的不对称,收集资料不全,特别是普查、勘探、初期开发和后期开发资料鱼目混珠。一些本已解决的问题,因为引用不当资料,又被重新提出,扰乱视线。 4、实验室测试数据,不如物理和化学学科那样,能够为他人实验重现而证实或证伪,目前是真假难辨,雾里看花。 5、国内地学界严重缺失正当的学术批评氛围。国内期刊少有质疑、答辩论文刊载。如果有人稍微较真一下,那么就有被同行视为异类的可能。南京大学有个叫胡受奚的教授,学术水平当在目前某些矿床学类院士之上。可他的性格有个大大的缺陷,那就是有点较真,无形中罪及他人,而不得入院士之列。 三、关于地学类学术论文 1、中文文献与外文文献 这个问题讨论得太多了,但地学人却很少发表意见。 前述由于地学问题有共通性的一面,但也有地域性的一面。 共通性方面的问题,国内外同行应该共同交流与研讨。比如说全球构造与地球发展演化史方面,成矿作用与成矿物理化学条件方面,这一领域的研究论文,全球性共赏性强,国内外同行应该交流,当以外文发表为要。 但地域性方面的问题,当以所在地域的通用语言发表为要。因为地球太过庞大了,一生所读论文实在太少了,没有时间也没有必要将全球各个地区的地学论文全部读到。 发表论文的目的的是什么?是为了方便他人参考,为他人提供工作和研究思路,避免他人走弯路做重复工作。 对矿床学文献而言,就是为了他人能应用自己论文的成果,为他人提供找矿思路,进而成功地找到矿床。 而我们关于中国某地成矿地质背景、成矿作用、成矿规律、成矿模式方面的论文,为什么一定要用大多数国人看不懂的文字发表呢? 这样一些外国人不看绝大多数中国人又看不懂的所谓SCI论文又有什么用呢?这与垃圾论文有什么区别?! 花了国人的钱,制造出来的论文仅仅为了方便洋人而不能为大多数国人所用,是何道理?! 不要埋怨国人的素质太低了,连外文都不懂,怎么做矿床研究,怎么去发现矿,怎么去扩大矿床规模? 因此,地质学与其他学科是不同的,不能以其他学科的标准来衡量地学。因为地学有地域性的一面,阅读的人群也有相当的地域性。 2、部分论文的严谨性存在严重问题 部分研究者对某一矿床的考察全程,不过一星期,尚未了解清楚矿床的基本情况,匆忙打几块标本,回实验室忙着做各种测试分析,然后发表系列论文:同位素、包裹体、微量元素、稀土元素、成因或成矿模式等各一篇共5-6篇系列论文就这样出笼了。 本人曾经多次审过也阅读过已经公开发表的论文,有些矿床矿体的地理位置都标错了,有些剖面线也不对,更不用说基本地质特征的描述和有关矿床的一些数字了。这样一些论文,其结论的可信度实在令人怀疑。 这种情况不仅出现在中文刊物上,而且在外文期刊,如Economic Geology这样的重量级SCI期刊上,都时有发现。 3、测试数据的可信度方面存在问题 其他学科已揭露出了许多数据造假案例,因为论文数据常受到他人实验室的检验。 地学类测试数据存不存在造假嫌疑呢?测试数据有限,许多达不到统计的数量要求,得不出规律性的结论。此时钱花了,没有解决问题,而又需要论文交差,会不会有人为制造出规律的事例呢? 4、抄袭与剽窃 这一方面的问题地学界也是存在的。许多年前曾经揭露出来过某大学的一宗抄袭剽窃案件,但总体看来,揭露出来的少之又少。 与大多数学科不同,地学论文抄的,多是未曾公开发表的地质报告和地质科研报告。难道没有公开出版的地质报告与科研报告就不受知识产权的保护吗? 许多不同作者发表的论文,内容大同少异,不知道谁抄谁的。 引言部分,矿床发现与勘查过程的交代极为简单;参考文献能省则省,根本反映不出所在地区前人的贡献与研究勘查历史原貌。 这方面,有时候,不能责怪文章作者,而是编辑部以篇幅所限给咔嚓了!
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430纹石论矿
yuelugj 2009-2-17 08:22
430 纹石论矿 刘继顺 2009 - 02 - 16 教师的职业是传播知识,授之以渔技。自己的研究经验和心得,不期孤芳自赏,而图学生分享,并盼望着学生超越自己。因欲在研究生中开展一些学术交流,活跃一下学术气氛,一方面密切新老研究生之间的感情,另一方面发挥老研究生对新研究生的传帮带作用。 我想这种交流有别于官方组织的学术论坛,也不同于研究生之间自发的学术交流。它应该在一种轻松欢快的气氛中进行,最好以矿业故事开场,又以矿业故事结束,主题是矿床地质与找矿,中间穿插知识点、争议点、关键点和互动点。因此春节期间,我作了一些规划,设立了一些主题。 我想,这种活动还应该有个名字。取什么好呢? 论坛之类的词用得太多太滥,不能突出我们这种活动的特色。于是想到问石论矿,但觉得太直白,意境不够。 刚好中央台五套正在播送纹枰论道。这个栏目,深受围棋爱好者的欢迎,是因为它既有对局的精彩点评,又有古谱的缠绵故事,还有初学的规则招术,新老咸宜,活泼可爱。受此启发, 430 纹石论矿名便跃于纸上。 430 :是我研究生所在的地学楼办公室房间号,点明了参加的人员和交流地点,当然乐见其它人士参与这一活动。 纹石意有两重:其一纹为形容词,说的是石头质地不一又各不相同,多种多样,藏有许多秘密和我们似懂非懂的文字;其二纹为动词,说的是格石(古有格物致知),就是研究剖析石头,探讨它的前世今因及蕴义。 论矿意为探讨矿床成因及如何用之于找矿。 联系起来就是:说石头故事,探找矿之真谛! 名取好了,准备工作也作好了,于是今天就开场了! 今天的主题是:铜镍硫化物矿床地质与找矿。 我以 Voisey s Bay 铜 镍硫化物矿床发现的故事开场,再谈了一下全球镍资源的研究、勘查与开发概况。接着以典型矿例讨论了铜镍硫化物矿床地质特征与成矿作用,再就陨击成 矿、热液成矿、斜长岩区和大岩体与小岩体等争议问题进行了充分的剖析,最后就找矿标志和勘查方法发表了各自的看法。 总体看来,效果不错,反响尚可。
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矿床:透视地球演变的窗口(续二)
yuelugj 2008-11-8 22:53
矿床:透视地球演变的窗口(续二) 刘继顺 2007-08-09 三、矿床开发提供了各类地质体的三维空间真相 一般地,我们从事地学研究时,只能得到局部的,线状的,最多是面状的片断。对于地质体及地质现象的三维空间变化真相,只能想象和推测。即使在经过包括详勘及生产探矿的矿产勘查中,对于矿体(地质体、断层、褶皱)的三维空间变化,也都存在着或多或少的推测成分。 而在矿山,不论是露天开采场,还是坑道开采场,什么岩体的接触界线,岩石相变特征,变质分带,断层的波状起伏,脆性韧性变形的转换,断层扩展过程,褶皱 枢纽的起伏与倾伏,还是高温、中温、低温矿物的分带,热液交代序列,成矿元素的空间展布,矿体三维形态,都将一览无余,大白于天下。 在采场,一切的一切,不会是推测。不再有推测断层,不再有推测的地质体。预想不到的现象会吸引我们的眼球,令我们赞叹不已,促使我们思考。 在此意义上,没有到过采场的人算不上真正的地质学家;没有在采场仔细研究过的人,算不上真正的矿床学家!没有对采场连续观察过的人,算不上真正的地质大师! 四、矿床发现可改大地构造属性认识 在地质研究长河中,有些地区的大地构造属性争议不断,莫衷一是。骑墙者说:各种观点都对。最后由于具有大地构造属性的矿床的发现,才终止了那些旷日日久的无聊争论。 试举一例说明:在新疆东天山,有一条著名的康古尔断裂带,带内赋存有大大小小的超基性岩体(块),有人认为这是天山洋的残余,康古尔断裂带为板块缝合带或 地体拼贴带;有人认为这是弧后洋扩张的产物。而当黄山、黄山东、香山铜镍硫化物矿床等陆续发现以后,再也没有人提板块缝合带、地体拼贴带、什么洋了。因为 众所周知,铜镍硫化物矿床的形成,需要一个相对稳定的构造环境,以促使硅酸质熔浆与富硫化物熔浆的熔离并富集成矿。 再如,江西德兴斑岩铜矿产于距我国海岸线数百公里之外,而沿海至今只发现了福建紫金山火山-斑岩型铜金矿,令大地构造学者困惑不已。用板块构造的远距离效应,如何能够解释德兴斑岩铜矿的形成?除了玩弄学术游戏之外,其用几何?然而,事实就是事实,这是无可辩驳的事实! 正如 J.D.Lowell所指出的那样 :80年代所谓的突破就是试图将板块理论纳入勘查规划中,甚至这成了一种时髦,但这看起来更象是皇帝的新衣,在矿产勘查中不知起到了什么作用。 五、Sudbury超基性岩盆下盘通道型富铜镍硫化物的发现,使陨击成矿不堪一击 加拿大Sudbury铜镍硫化物矿床产于长65公里宽25公里的超基性岩盆内,在100余年的勘查与开发的过程中,证实的铜镍矿石储量达15亿吨之多。作 为陨击成矿的典型案例,Sudbury至今充斥于各类教科书和文献中。陨击证据似乎坚不可摧,成就了诸多地质学家的名声。 然而 , Falconbridge 公司在2006年发布的信息Evolution of the Sudbury Exploration Model; Pathways to Footwall Ore称,已经控制岩盆下盘通道的铜镍矿化至距地表1800米的深处,仍未见底。其中见有厚23米,含镍6.14%,含铜23.62%,含铂族金属11.35g/t的特富矿脉。浸染状矿含镍0.13%,含铜0.41%,含铂族金属34.1g/t,含金3g/t。 试想,如果Sudbury铜镍硫化物矿果真是天外来客,何以形成深达2000米的狭小裂缝?
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矿床:透视地球演变的窗口(续一)
yuelugj 2008-11-8 22:51
矿床:透视地球演变的窗口(续一) 刘继顺 2007-07-18 二、矿床勘查开发促进了地球科学的发展 1、矿床成因的水-火之争,诱发了地球科学的第一次革命 在早期人类历史中,地质学是贵族的事业,因为无休止的旅行、探险和探宝是要有经济支撑的。徐霞客决不是一个贫民。 人们为了生存及发展的需要,自觉与不自觉地去寻找可供开发利用的矿物资源(找矿、开采、冶炼),自然而然地去探求矿物资源的形成与分布规律(矿床学),进 而试图去厘清矿物资源形成与地球演变的关系(地球科学)。最初在找矿实践与矿业开发过程中,逐渐积累了大量的感性认识,从而孕育了早期的矿床理论,进而促 进了地球科学的发展。 地球科学史上的第一次革命,正是从矿床的形成争论开始的。德人维尔纳(1749-1817)根据沉积岩中矿床的采掘现象的总结归纳,认为所有的矿床包括岩 石和矿脉,都是在大洋水体中沉积形成的(侧分泌说),即水成论;而英人赫顿(1726-1797)则从火成岩内及其周边的矿床采掘现象总结出发,认为 地球外营力与矿床的形成无关,矿床只能是地球深部火成的溶液或溶化物质注入地壳裂隙中形成的,即火成论。两派为了证实证明自己的正确,千方百计地收集 地质证据,进行各种测试分析与模拟实验,其中著名的有鲍温的玄武岩熔融实验(鲍温反应系列)。最终以火成论胜利而告终,岩浆一元论及岩浆热液成 矿论诞生并一统天下为标志。 水-火之争暂时告一段落,但两派的继承者并没有完全放弃自己的主张,而是在前人的基础上进一步深化与升华。20世纪60-70年代,随着矿床的大量开 发,特别是海洋地质调查的进行,海底硫化物层及黑烟囱硫化物的发现,水成论演变为层控理论及喷流沉积成矿理论。而火成论则进一步发展成为 了与岩浆作用有关的矿床成矿理论。 2、矿床勘查提供了大量研究地球表层以下的样品 人们最初研究地球都是从地表直接观察开始的,主要开展地表的地质现象的剖面观察与填图。地质学者根据地表剖面观察与填图,发现了大量的地表地质现象,通过这些资料的总结,深化与研究,提出了关于地质作用、地质构造、岩石组成、洋陆变迁、地球演化等方面的各种假设。 由于地表地质现象常常受到出露条件的制约及表生地质作用(包括表生构造)的干扰,使得观察资料的可得性、真实性与可用性大打折扣。 为了更好地了解地球的演化,人们便借助一些间接的手段如地球化学测量、地球物理测量、卫星遥感资料解译等推测地质构造、地球物质组成及地球演化的模式。由 于这些方法理论本身的缺陷及地质体的复杂性,常常出现不同的研究者得出的结论大相径庭。因此,人们迫切希望能够观察到地表以下真实的地质现象。要了解地下 的真实地质情况与我们的推测是否相同,就需要工程取样,而且需要大量地取样观察。而要实施工程就需要有庞大的资金,这笔资金目前没有任何一个机构或国家能 够提供。   即使如此,某些国家还是咬牙拿出了经费为了科学而去打科学探索钻(超深钻),国际地科联曾实施大洋钻探计划 (DSDP、ODP、IODP三个计划)和大陆科学钻探计划。目前有13个国家实施了近100口深浅不一的大陆科学钻,其中4000米以上的只有20口。 已经实施的大陆钻探的结果与人们早先提出的假说,相去甚远。   天然地震资料反演表明:地球具有层圈构造,中心部位为内地核、外地核,再是下地幔、上地幔,最外为下地壳 (硅镁层)和上地壳(硅铝层),上下地壳之间为康拉德不连续面。苏联人想验证这个康拉德不连续面的存在,选择了地壳厚度最薄的科拉半岛打钻,其中一个为 SG-3井,钻至12262米(目前全球最深井,1970-1989实施),原来设想的康拉德面却是一个滑动面,在深达9500米处还有可以利用的金 属,1万米深处还存在天然气和含矿物的地下水(参见 架起通往地心的望远镜,一窥地心究竟 )。又如德国上法耳次地区的KTB超深钻(9101米深,1987-1994实施),原来地震反射层为近水平状态,而岩心却表明岩层陡倾,近水平的反射层是一组密集的面理所致。   即使这样,所打的钻孔极为有限,对于广袤的地球表面而言,真是九牛一毛也!   但与经济结合在一起的矿床勘查,每个大型矿床的钻探进尺均在十万米以上,1989-2003年塔里木石油会 战,总进尺达470万米(102口井,平均井深4700米),那么,全球年钻探进尺呢?更何况还有数不清的探槽、浅井、坑道工程。正是这些矿产勘查工程为 我们了解地壳变动与地球演化,提供了大量的原始资料和地质现象。   因此,正是矿产勘查为我们揭露了大量的地质现象,使得我们能够纠正过去错误的认识,孕育新的地质理论和成矿理论,促进了地球科学的进步!
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矿床:透视地球演变的窗口
yuelugj 2008-11-8 22:49
矿床:透视地球演变的窗口 刘继顺 2007-07-17 一、大庆油田发现之争引出的话题 近年来,关于大庆油田的发现过程,众多学者均有论及,著述甚丰。他们查阅文献、文件和记录,采访亲历者,将一些鲜为人知的轶闻趣事呈现在我们面前。但由于历史的原因(纪录不完整)和当事人的立场,结论迥异。在我局外人看来,真有点剪不断,理还乱! 目前争论的焦点是:发现大庆油田的头号功臣,究竟是李四光、黄汲清,还是谢家荣? 前两位擅长大地构造,后者专于矿床地质,他们连同翁文灏,都是我国地质学界的巨人,星耀华夏;他们都是我国地质事业的奠基人,泽被后生;他们都是中国石油事业的擎天柱,强我中华。不管他们是作为领导者、组织者,还是实际操作者,或者兼而有之,无论怎么夸赞都不过份! 由大庆油田发现之争,笔者所想到的是:到底是大地构造理论或陆相生油理论,指导了大庆油田的勘探,还是大庆油田的发现促进了大地构造理论的深化,催生了陆相生油理论的形成,却是应该思考的大问题。这个问题看似颇象鸡与蛋的问题,实际上不是! 从人类文明发展史来看,是先采矿,再有地质,然后而有系统的现代地球科学。即使在现代科学发展的今天,我们对地球的了解尚知之甚少。在地球面前,我们还只是小学生!许多理论成果,大都是对已知地质现象的说明,然后系统化,再推而广之的。 客观地看待大庆油田发现的过程,指导大庆油田发现的是:石油生成的基本知识和地表的油气显示。 石油生成的条件是:源(要有生油层:富有机质的泥质岩类、碳酸盐岩类;利于有机物转化为石油的环境,主要为有大量有机物来源和利于保存有机物的还原环境和 长期缓慢下降的深凹陷环境,即岩相古地理环境)、运(要有压力主要为静压力、浮力、毛细管作用,水气流)、储(储集层,主要为碎屑岩、碳酸盐岩;圈闭构造 有构造圈闭,岩性圈闭)。 在玉门油田没有发现之前,的确没有陆相生油说。而玉门油田是怎么被发现的呢? 玉门石油河的油苗古有记载。据石宝珩等 考证:1937年7-10月,孙健初、韦勒、萨顿野外考察 玉门石油沟一带的油苗时,发现了老君庙背斜构造,认为是一个适合于石油形成的构造;1938年孙健初二进玉门 调查石油河 , 干油泉、三橛湾 ,认为 .. 可知本区各组所有砂岩储油地质构造 , 合适于存油。再就油层越下而越富,并设计钻孔验证,1941年4月终发现玉门老君山高产自喷油田。1934年,孙越崎领导开发了中国大陆第一个油矿-延长油矿(古有开采)。有趣的是:这两个油田的含油层不是海相地层,而是陆相沉积的淡水沉积层! 根据这两个油田的淡水沉积物层含油的事实,潘钟祥发表了《中国陕北和四川白垩系的非海相石油》(BAAPG,1941)、黄汲清发表了《新疆油田地质调查报告》(1947),提出了陆相生油说!这可不是在陆相生油说指导下发现的! 至于大庆油田发现前,就曾有过许多油气显示和找油工作。1923年扎赉诺尔小煤矿就曾发现含油沥青。据张以诚 考 证:日本占领东北后,就努力开展找油工作,对扎赉诺尔开展了地质、重磁、地震测量,1940年发现了石油(1941年曾钻达千余米深);对阜新,日本在钻 煤时发现油苗,1938年开展了石油普查工作包括重磁和地震,发现了巨大的背斜构造,1939年开始钻探,1941年见油,到1945年施工了105口 井,每口井产油数千克至3吨不等。日本人勘查的这两处目标与我们后来所发现的大庆和辽河两油田相距均不远,前者同属松辽盆地,后者同属渤海湾盆地。因此, 日本人的调查与解放后我国自己的石油普查勘探,在主要选区上是一致的。如果上天再给些时间给日本人的话,可能发现权就被日本人拿走了!日本人可没有陆相生 油说的指导,他们却在东北进行了这么多的找油开拓性工作,说明了什么问题呢? 解放初期,我国找油工作均是在有油气显示或古采油区部署的。任何一个了解日本人在东北所做的找油工作的人来说,都会优先选择它作为探索区的。可以这么说日本人的开拓性工作,为我们更快地找到大庆油田奠定了基础,具有很好的参考价值。 诚然,日本对我国的侵略及对我国资源的掠夺,我们是绝对要遣责的!!! 网上流传盛广的《日本在东北找油三十年为何未发现大庆油田?》一文,将日本人没有发现大庆油田归结为没有陆相生油理论的指导,是欠妥的。我们两弹一 星的研制时间都短于美国,能说我们有新理论的指导或者我们更为聪明吗?塔里木油田和最近发现的南堡油田,工作时间短吗?虽然我们经数十年的工作,目前在 塔里木盆地只发现一些规模不大的油田,谁敢说今后不会发现世界级整装大油田呢? 说这些,我们并不是要否定理论对于找矿的重要指导意义,我们今天所从事的正是理论找矿工作。 但我要说,理论总是落后于新现象新发现的!实现找矿突破的理论是:油气生成理论或矿质溶解与沉淀的物理化学反应理论(元素的共生-分离、矿化蚀变、地球化 学晕,特殊的岩性矿物等)与容矿的力学理论,而不是经过包装过的新名词。当然,一个新矿床或一个新类型的发现会带来一连串的发现,是人们对新发现进行总 结、系统化的自然结果。 当然,一线勘查工作者的理论基础、工作经验和对新现象的敏感性,是找矿成功的关键!在大庆油田勘查过程中,发现并提供重要找矿线索的一线地质工作者,是值得我们大书特书的,他们是最不应该被遗忘而又最可爱的人! 至于中国找油战略东移,那是在大庆发现工业油流以后,是顺理成章的事。谁处在那个领导岗位,都会这么做,我们今天也是这么干的! 综上所述,正是大庆油田的发现促进了大地构造理论的深化,催生了陆相生油理论的形成与完善。
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矿床发现真相考
yuelugj 2008-11-8 22:44
矿床发现真相考 刘继顺 2008-01-18 历史是人民写的,这是一个伟人在被冤曲临终时的遗言。他带着这个遗言及许多无奈仙去了!所幸后来被平反昭雪,最终含笑九泉! 细究起来,如果我们将写当成一种比喻,指创造和推动的话,无疑历史是人民写的。可若将写当成书写、当成记录的话,那么,历史是人民写的,就可 能只是一种善良的愿望而已。有人说,历史是一个任人打扮的小姑娘;还有人说,历史是胜利者的历史。因此,就有正史与野史之分。 历史的真相只有一个,但写在书上的历史就不只一个。到底什么才是真相,一时难辨。如著名的大庆油田发现者之争,自上世纪70年代末以来,就未曾断过。好在 已经有许多论文,可使我们作出一个基本的判断。但对于许多其它矿床的发现真相,到底如何呢?这些年来,我们所到访的矿山较多,见过的当事人也多,听到的传 言也多,渐渐地对许多矿床发现的真相,便产生了许多的怀疑! 致使矿床发现真相迷离的原因,主要有以下几个方面: 1、我国过去长时期只强调集体。 在上世纪80年代以前,我国反对突出个人,反对成名成家,规定在科研报告、地质勘查报告不准署名,只能署单位集体,甚至在公开发表的论文上,也不准署个人名字。这样以来,许多做出重要贡献的专家就被湮灭在历史中。 2、我国过去长时期漠视知识产权。 我国过去长时期漠视知识产权,编报告、写论文,根本就不交代来龙去脉。这种状况一直延续到今天,综观今天公开发表的学术论文,出版的学术著作,有几篇论文、专著和教科书是完整地叙述了矿床发现、勘查与开发的过程的?大多充斥着掠夺、抄袭和剽窃。。。。。。 3、官本位占据着学术场。 由于不署个人名字及漠视知识产权,那么谁官大,矿床的发现权就是谁的。某个地质工作者在野外工作中发现了矿产地,首先得到信息的是地质队的技术负责或总工 及队长。那么,只能由队总工和队长向省局汇报,功劳自然是记在他们的名下。再往上,就是省局的总工和局长向部汇报,功劳就又变成了局总工和局长的了。更有 甚者,就变为部长和部总工的了。 如果真正发现矿产地的地质工程师识相,则还可以负责这一勘探项目;如果不识相,就立刻调离,以便给人以与此矿发现无关的印象。好一点的,还可以坚持到最后,实际主编勘探报告,在勘探报告中还可以有个名字。 这种掠夺他人成果的手法许多,掠夺他人成果的现象,比比皆是。 4、矿床发现与找矿突破的过程较长。 从矿化信息的发现到找矿突破、勘探开发是一个漫长的过程,少则数年,多则数十年。涉及的专业有地质、物探、化探、钻探等,人员也多。如果不是当事人,很难 分清谁的作用与贡献大小。虽则有会议记录、原始建议、简报与报告,在勘探初期,大家也不太在意自己功劳的大小。加上,人都有自私的方面,都有占有成果的欲 望。这样久而久之,就成了一笔糊涂账。最终作为成果的代表者,不是行政一把手,就是业务主管。 但只要不是有意欺瞒,查找原始纪录与档案,就不难发现谁是真正的英雄。 写下矿床发现真相考的题目时,心情是沉重的,任务也是艰巨的。仅由我一人是无法完成的,我希望大家积极献言献策,奉献出方家的大作。 此举,是为那些故去的被湮没的真正功臣与英雄,是为光复人们的良知与责任,是为创造一个忽悠者难忽的学术空气!
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云南都龙锡锌矿床找矿勘探新进展验证科研预测
刘玉平 2008-8-29 11:54
云南都龙锡锌矿床找矿勘探新进展验证科研预测 小刺猬对我国最大的锡石硫化物矿床之一云南都龙锡锌多金属矿床开展了长期的系统研究。早在 1996 年的硕士学位论文《一个受后期改造和热液叠加的块状硫化物矿床都龙超大型锡锌多金属矿床》(导师:李朝阳研究员)中,就提出该矿床仍有望扩大规模的认识, 今后应注意在该矿床西部的岩冲 - 南当厂一带深部,具有找寻含锡块状硫化物隐伏矿床的可能性。今后应注意其他三个矿点(段)银的研究和勘探评价,以及该带中尚未见矿地段的找矿勘探 。(见该论文 75~76 页。该论文已于数年前送交给云南华联锌铟股份有限公司、云南有色地质局等单位) 近日获悉,云南华联锌铟股份有限公司和云南华联勘探公司在都龙锡锌矿区西部的岩冲 - 水洞厂一带的深部找矿勘探取得了重要进展,钻探工程揭示了与东部的铜街、曼家寨、辣子寨等矿段类似的锡石硫化物矿体,目前已获得约 70 万吨锌、锡金属储量和一批伴生金属储量,潜在经济价值在 100 亿元以上。矿石成分分析表明,伴生银的含量高于东部的铜街、曼家寨、辣子寨等矿段。这些勘探新进展,验证了上述科研预测。 相关知识: 都龙锡锌矿床位于云南省马关县境内,是继云南个旧、广西大厂之后,我国发现的最大的锡石硫化物矿床之一。该矿床的锡、锌、铟的金属储量均达到超大型规模,并获得了铜、铅、银、镉等一批伴生金属的储量,被誉为南疆明珠。该矿床的开发历史已达百年,但找矿勘探取得重大突破是在上世纪八十年代中期到九十年代初期。云南有色地质局、特别是其所属的317队,对该矿床的发现起到了至关重要的作用。 都龙矿区曼家寨矿段全景 相关链接: 云南都龙锡锌矿区找矿勘探新进展验证地球化学所科研预测 http://www.cas.ac.cn/html/Dir/2008/09/02/16/06/58.htm (2008-09-02增补) * * * * * * 歌曲勘探队员之歌 作曲:晓河 作词:佟正贤 URL: http://www.cug.edu.cn/new/uploadfile/hechang.wma
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