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812 |
杜远生, 余文超 |
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沉积型铝土矿的陆表淋滤成矿作用: 兼论铝土矿床的成因分类*
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铝土矿是化学风化作用的细粒终极产物,与强烈的化学风化作用密切相关。根据母岩的类别及作用过程,风化作用进一步分为铝硅酸盐岩强化学风化形成的红土化作用和碳酸盐岩强化学风化形成的钙红土化作用。在强烈的化学风化过程中,地表的原始沉积物(母岩)的原生矿物发生溶蚀、水解、水化、碳酸化、氧化,破坏原始的矿物结构,形成新的细粒矿物(主要是黏土质矿物)。在适合的地质条件下,持续的强烈化学风化作用会造成大部分活动的元素(如K、Na、Ca、Mg、Si)的流失与Al的残留富集从而形成铝土矿。现在观察到的沉积型铝土矿,虽然与古风化壳具有密切联系,但沉积型铝土矿多数是由沉积过程搬运到沉积盆地中所形成的强化学风化产物的沉积层,与古风化壳的残坡积层具有显著差别,只有少数工业价值不大(品位低、品质差)的残坡积相铝土矿。铝土矿含矿岩系的沉积环境与铝土矿(尤其是高品位、高品质的铝土矿)的成矿环境不尽相同。铝土矿主要形成于暴露于大气中的陆表环境(而非水下环境),由地下水淋滤作用形成(在渗流带由活动元素流失、Al等稳定元素残留富集而成)。本研究在铝土矿成矿作用分析等基础上,提出了以铝土矿沉积物等物源和沉积、成矿作用为依据的中国铝土矿床分类方案,包括原地或准原地残坡积物成因的红土型和喀斯特型,和异地物源沉积成因的沉积型。 |
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2020 Vol. 22 (5): 812-826
[摘要]
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364 )
[HTML 1KB]
[PDF 2112KB]
(
320
)
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827 |
张连昌, 兰彩云, 王长乐, 彭自栋, 佟小雪, 李文君, 董志国 |
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古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化: 来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据*
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条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态; 但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化; 结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF 强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。 |
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2020 Vol. 22 (5): 827-840
[摘要]
(
452 )
[HTML 1KB]
[PDF 3153KB]
(
426
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841 |
靳松, 郭华, 余文超, 杜远生, 马鹏飞 |
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燕辽坳拉槽古—中元古代裂谷盆地演化及其对锰矿沉积的控制作用*
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燕辽坳拉槽中元古界高于庄组桑树鞍亚组底部为锰富集层段,虽然对于锰质来源、锰矿成因及形成环境存在认识分歧,但多数学者均认为高于庄组锰矿的形成与燕辽坳拉槽的盆地裂谷背景有着密不可分的联系。在搜集前人锰矿勘查资料的基础上,重点对典型锰矿床——迁西秦家峪锰矿进行了矿床地质特征、矿石类型及元素地球化学分析,结果显示其锰质主要来源于海底热液。通过分析主要锰矿点分布与燕辽裂谷盆地主要断裂之间的关系,发现在裂谷盆地内北东向主断裂与北西向传递断裂的交汇处,或被断裂所围限的闭塞、深水滞流环境,是高于庄组锰矿形成的最有利部位,矿层厚度大,品位相对较高。该研究表明燕辽坳拉槽裂谷盆地结构对高于庄组锰矿的形成具有重要的控制作用,且同沉积断裂作为热液活动的通道,为成锰盆地提供了主要的矿质来源。 |
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2020 Vol. 22 (5): 841-854
[摘要]
(
367 )
[HTML 1KB]
[PDF 2856KB]
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360
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855 |
余文超, 杜远生, 周琦, 王萍, 齐靓, 徐源, 靳松, 潘文, 袁良军, 谢小峰, 杨炳南 |
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华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与重大地质事件的耦合关系*
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华南地区成冰系大塘坡组锰矿近年来在找矿勘探方面取得了突破性进展,同时,由于该套锰矿在时空分布及成矿背景上的特殊性,长期以来都受到研究者关注,累积了大量研究成果。在系统性总结大塘坡组锰矿研究成果的基础上,结合新元古代全球大地构造、古气候演变、古海洋环境变化及微生物演化等重大地质事件的最新研究进展,综合分析了华南成冰纪大规模锰沉积成矿作用与这些重大地质事件之间的联系。从新元古代中期开始,罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的裂解在全球范围内形成了广泛分布的裂谷盆地系统,以中国南方南华盆地为代表的成锰盆地即是在裂谷盆地基础上发展而来的。裂谷盆地系统为锰矿沉积提供了必须的容矿空间,决定了其展布规律,并且盆地底部的热液系统为锰质输入盆地提供了必要途径。新元古代冰期(“雪球地球”)事件中覆盖全球的冰川系统切断或阻碍了地球各子圈层的物质与能量交换,可能导致冰期海洋缺氧状态的广泛出现。而冰期—间冰期的古气候变化使冰盖消失,海—气循环与海水圈层循环重新启动,随之而来的是古海水氧化还原条件的改变。针对南华盆地而言,表层海水的氧化及可能存在的含氧底流为锰矿沉淀提供了所需的氧化环境。此外,新近的证据表明间冰期微生物复苏背景下的锰微生物成矿作用可能是锰矿形成的重要机制。以上这些重大地质事件之间具有复杂的相互联系,同时它们也为“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用提供了必不可少的成矿控制条件。因此, 华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与新元古代重大地质事件间存在耦合关系。 |
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2020 Vol. 22 (5): 855-871
[摘要]
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378 )
[HTML 1KB]
[PDF 2877KB]
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415
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872 |
邓旭升, 杜远生, 余文超, 吴开彬, 卢树藩, 张晗彬 |
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“黔中隆起”和贵州晚古生代古地理演化及其对铝土矿的控矿作用*
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早古生代的区域隆升形成的古地貌和晚古生代海平面变化明显控制了贵州晚古生代古地理与古地貌的演化,“黔中隆起”表现尤为明显。然而对“黔中隆起”的形成时间及演化存在较大争议,限制了对贵州铝土矿的沉积古地理与古地理演化史的认识。通过野外踏勘、资料收集和整理,建立了贵州晚寒武世至二叠纪数个重要地质历史时期的古地理图,对“黔中”隆起的形成时间、演化等进行了再认识,揭示其与贵州铝土矿成矿的耦合关系。寒武纪至早志留世早—中期,“黔中隆起”北缘缺失与之相关的古陆边缘相沉积,黔中地区大规模的隆起时间应以下志留统韩家店组潮坪相沉积的出现作为开始。在“黔中隆起”的显著影响下,黔中和遵义地区经历长期而强烈的风化剥蚀,于早石炭世分别形成喀斯特洼地和漏斗、峡谷地貌,为九架炉组含铝岩系的形成提供了物质条件和成矿场所,并在晚古生代冰盖消长带来的海平面和气候变化的影响下,通过强烈的淋滤作用形成铝土矿。黔北务正道地区经历了长期的风化剥蚀后,在海平面高频变化下形成有利于下二叠统大竹园组铝土矿形成的滨岸湿地环境和洼地地貌。贵州早二叠世的铝土矿与晚古生代冰期具有更明显的耦合关系。 |
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2020 Vol. 22 (5): 872-892
[摘要]
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434 )
[HTML 1KB]
[PDF 3151KB]
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375
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893 |
张亚冠, 杜远生, 刘建中, 王泽鹏, 邓超 |
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贵州震旦系陡山沱组磷块岩成磷作用及与新元古代末期氧化事件(NOE)的耦合*
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新元古代末期历经“雪球地球”和大气、海洋增氧事件后,发生了全球性成磷事件,贵州省震旦系陡山沱组大规模磷矿床沉积是本次成磷事件的典型代表。然而现阶段对贵州陡山沱组磷块岩成磷作用机制研究存在诸多争议,成磷事件与同期古海洋环境转变之间的关联研究也较为薄弱。作者以贵州省瓮安、遵义和丹寨地区陡山沱组原生磷块岩为研究对象开展的沉积学、岩石学、矿物学和地球化学特征研究表明: 陡山沱早期成磷作用被限制在浅水海岸,瓮安地区A矿层球粒磷块岩中大量的含铁自生矿物黄铁矿、海绿石以及无Ce负异常指示的贫氧沉积水体环境均表明,Fe-氧化还原泵成磷模式在富磷过程中发挥了重要作用;陡山沱晚期磷块岩分布扩散至较深水陆棚—斜坡沉积相区,磷块岩与富有机质岩层共生,矿物晶体形态特征与矿石内富含的大量生物化石均表明,有机质沉降聚磷作用和生物成磷作用促使磷块岩大量沉积,较明显的Ce负异常值也指示了海水氧气含量的提升。成磷作用模式的转变和磷块岩分布的扩展是对海洋增氧事件的沉积响应,同时造成的多细胞动物演化也影响了深部水体的氧化还原状态,进而反映了贵州省陡山沱组磷块岩大规模沉积与新元古代末期氧化事件(NOE)密切的耦合关系。 |
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2020 Vol. 22 (5): 893-912
[摘要]
(
393 )
[HTML 1KB]
[PDF 20514KB]
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435
)
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913 |
刘建中, 王泽鹏, 杜远生, 张亚冠, 吴文明, 陈国勇, 付芝康, 万大学, 王大福, 谭代卫 |
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贵州开阳以东震旦系陡山沱组磷矿富磷机制与“三位一体”预测找矿重大突破*
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贵州开阳以东磷矿整装勘查区位处扬子陆块东南边缘,是中国富磷矿最集中分布区。通过对开阳磷矿沉积学、岩石学、地层学和古地理学综合研究认为,开阳地区磷矿成矿受黔中古陆长期剥蚀夷平形成的无障壁海岸的海滩环境控制,高品位磷块岩矿石岩相组合特征、矿物学特征和沉积规律指示了开阳磷矿动态“三阶段成矿作用”过程(即原始生物—化学成磷作用、波浪簸选(机械)成矿作用和暴露淋滤成矿作用),波浪簸选成矿作用是形成厚度大、品位高富磷矿床的主导因素。按照“三位一体”成矿地质理论,确定了以沿黔中古陆北缘开阔海滩相层状展布的磷矿体展布特征,建立了区域成矿模式和地质找矿预测模型,并圈定临滨带为富磷矿重点预测靶区,开展找矿预测。通过产—学—研联合攻关,实现了磷矿理论创新,突破了该区原有磷矿找矿理论瓶颈,成矿范围从250km2增至1000km2,预测资源量从0.9442×108t增至13×108t。通过部分区块的工程验证,获得估算磷矿资源量(推断量+预测量)5.4892×108t,尤其新增富磷矿3.57×108t,取得中国富磷矿找矿重大突破。 |
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2020 Vol. 22 (5): 913-928
[摘要]
(
302 )
[HTML 1KB]
[PDF 3945KB]
(
196
)
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929 |
杨海英, 肖加飞, 胡瑞忠, 夏勇, 何洪茜 |
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黔中瓮安早震旦世磷块岩的形成环境及成因机制*
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瓮安磷矿为鄂—湘—黔成矿带的重要组成部分,位于黔中古陆的东侧,其中,大塘矿段位于发育完整的下震旦统陡山沱组中,该组地层自下而上为下白云岩段、A矿层、上白云岩段和B矿层。元素地球化学特征表明: A矿层P2O5高于B矿层,而Sr含量、Mg/Ca值却相反,表明从A矿层到B矿层,气候干旱炎热程度升高。碳酸盐C、O同位素表明: δ13C、δ18O和Z值在A矿层分别为-4.30‰~-2.03‰、-11.30‰~-7.53‰、112~119,B矿层分别为-1.16‰~1.49‰、-8.41‰~-2.26‰、123~129,表明A矿层的盐度较低,B矿层的盐度较高。Ceanom在A矿层均大于-0.1,在B矿层均小于-0.1,另外,Mo、U、V元素在A矿层高于B矿层,表明氧化还原条件从A矿层的还原转变为B矿层的氧化条件。A矿层稀土元素呈“左倾型”配分曲线和热水元素的富集,指示海相热水输入;Si、Al、Ti含量占一定比例,指示了陆源风化物质输入;δ13C阶段性变化指示了上升洋流带来的深海海水,因此,陡山沱组磷块岩成矿物质可能有多个来源。A矿层“左倾型”稀土配分曲线以及磷酸盐球状、团块状结构和较高磨圆度,表明其成矿作用机制主要为海水机械动力;B矿层稀土元素呈“帽型”配分模式和大量微生物碎屑发育,表明其成矿机制主要为微生物生长成矿作用,伴随海水机械动力。 |
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2020 Vol. 22 (5): 929-946
[摘要]
(
346 )
[HTML 1KB]
[PDF 9268KB]
(
192
)
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947 |
余文超, 杜远生, 熊国林, 周锦涛, 庞大卫, 邓旭升, 翁申富, 李沛刚 |
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中国铝土矿沉积中的碎屑锆石记录: 对铝土矿物源模式与矿床分类的启示*
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通过收集、整理和分析来自中国20个铝土矿床/矿点的3439个碎屑锆石U-Pb年龄数据以及297个来自铝土矿沉积下伏碎屑岩基底的碎屑锆石U-Pb年龄数据,对近年来中国铝土矿床的碎屑锆石年代学研究进展进行了综述。对现代热带地区红土剖面中锆石矿物稳定性评估认为在强化学风化条件下锆石颗粒仍然能保持化学与物理的稳定性,因此锆石是铝土矿沉积中良好的物源指示物。对中国铝土矿沉积物源研究表明,即使是形成在碳酸盐岩基底上的铝土矿,其中仍有大量硅铝酸盐沉积物风化产物的加入。此前的铝土矿床分类体系,多依照基岩岩性与矿体形态结构特征进行分类,在使用时可能会造成分类的模糊性与不确定性。中国铝土矿沉积中广泛存在指示准原地及异地成因的碎屑锆石组分,使用原地/异地指标也无法进行有效区分。基于以上原因,建议在考虑铝土矿分类方案时,除考虑铝土矿的风化产物属性外,还应对其作为沉积物/沉积岩的属性加以考量,新的铝土矿床分类方案是当前铝土矿研究中亟待解决的问题。此外,铝土矿的碎屑锆石年代学研究虽然为铝土矿物源研究提供了重要约束,但仍然需要结合区域地质背景及地球化学研究来提供更全面的铝土矿物源信息。 |
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2020 Vol. 22 (5): 947-964
[摘要]
(
338 )
[HTML 1KB]
[PDF 4520KB]
(
369
)
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965 |
刘学飞, 王庆飞, 马遥, 李中明, 赵利华, 周智慧, 刘百顺, 马欣莉 |
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华北克拉通南缘石炭系本溪组铁-铝黏土矿物质来源: 以河南三门峡大安铝黏土矿床为例*
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华北克拉通在中奥陶世至晚石炭世期间一直出露地表,经历了长期的风化作用,形成大规模的铁-铝黏土矿,其成矿物源一直是研究的热点,尤其是本溪组底部铁矿和铁质黏土矿与上部铝黏土矿是否为同一来源尚未查清。本研究选取克拉通南缘大安铝黏土矿床作为研究对象,展开微区矿物及元素地球化学组成分析,进一步探讨铁-铝黏土矿物质来源。大安矿床内含矿岩系自下而上包括铁质黏土岩、铝土矿、铝质黏土矿;局部喀斯特高地缺失铝土矿,铝质黏土矿直接覆盖于铁质黏土岩之上。铁质黏土岩在洼地以菱铁矿、黄铁矿和伊利石为主,在隆起区以赤铁矿、伊利石和高岭石为主。铝土矿以硬水铝石、伊利石和锐钛矿为主;铝质黏土矿主要矿物为伊利石。矿物微区分析在黏土矿底部发现大量的碳化硅和少量自然硅、硅铁矿、铬铁矿;区域对比揭示北秦岭造山带内商丹缝合带和二郎坪群中的蛇绿岩为铝黏土矿形成提供了成矿物质。本溪组底部铁质黏土与上部铝黏土矿稳定元素比率(例如Zr/TiO2、Hf/TiO2、Nb/TiO2、Ta/TiO2)存在明显差异,揭示二者为不同来源: 底部铁质黏土岩和铁矿层为底板碳酸盐岩原地风化的产物;而上部铝黏土矿是异地搬运物,北秦岭造山带在晚石炭世的整体抬升为华北铝黏土矿形成提供了重要的成矿物质。 |
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2020 Vol. 22 (5): 965-976
[摘要]
(
360 )
[HTML 1KB]
[PDF 4805KB]
(
161
)
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977 |
吴波, 邓克勇, 刘应忠, 徐安全 |
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贵州龙里地区早石炭世杜内期铝土矿微地貌及其对铝土矿的控制作用*
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贵州龙里地区发育早石炭世杜内期“丰源层”铝土矿。通过收集龙里地区地质钻孔资料,结合实测剖面和踏勘地质点资料,统计含铝岩系厚度、矿体厚度、品位、铝硅比数据,利用Surfer8.0成图软件,采用微地貌编图的方法,还原早石炭世杜内期含铝岩系古地貌,发现本区古喀斯特岩溶洼地2处,丰源层铝土矿产于水场—比孟—草原—高坡一带的古喀斯特岩溶洼地中。微地貌进一步研究表明,品位较高的碎屑状、豆鲕状铝土矿位于古喀斯特岩溶洼地的中心部位,品位较低的致密状铝土矿则分布于其中心和边缘。本区古地理研究表明,龙里地区早石炭世杜内期丰源层铝土矿的含矿岩系形成环境为海陆交互相,由北至南依次为发育陆相、古喀斯特岩溶洼地相和海相,古喀斯特岩溶洼相为丰源层铝土矿的形成提供了有利的沉积就位场所。 |
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2020 Vol. 22 (5): 977-988
[摘要]
(
288 )
[HTML 1KB]
[PDF 12485KB]
(
325
)
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989 |
汪洋, 刘志臣, 陈登, 肖林, 肖亮 |
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贵州遵义二叠系茅口组锰矿成矿建造、盆地原型及锰矿相带特征*
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为提高勘查效率,降低找矿勘查风险及成本,需建立贵州遵义二叠系锰矿深部找矿预测模型。近年来通过“贵州遵义锰矿整装勘查区矿产地质调查与找矿预测”项目4个1︰50000图幅专项地质填图工作,总结了贵州遵义二叠系茅口组锰矿成矿建造、盆地原型及锰矿相带特征及标志。根据不同的岩性组合和结构构造等,将锰矿成矿期沉积(茅口组三段)划分为6个建造类型,分别为富锰建造、贫锰建造、含锰建造、黏土岩建造、硅化岩建造、生物灰岩建造,并划分出中心相、过渡相和边缘相3个锰矿相带;依据地层厚度、硅化角砾岩、特殊沉积构造、AMT地球物理标志,对盆地原型进行了分析。以上述理论为指导开展找矿预测工作,在研究区圈定了3个全隐伏找矿靶区,为钻探工程部署提供依据。2018—2019年在谢家坝找矿靶区施工了4个验证钻孔,均揭露厚层富锰矿体,初步探获新增锰矿资源量逾2200×104 t,显示该理论方法运用在遵义锰矿区深部找矿预测是有效的,对勘查工作指导效果显著。 |
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2020 Vol. 22 (5): 989-1000
[摘要]
(
280 )
[HTML 1KB]
[PDF 6074KB]
(
200
)
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1001 |
黄恒, 颜佳新, 余文超 |
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广西宜州裂陷槽晚古生代演化与早石炭世沉积锰矿分布*
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滇黔桂地区晚古生代浅水碳酸盐岩台地与深水硅泥质盆地共存的古地理格局,是在加里东期褶皱基底上发生裂陷及差异沉降而发展起来的。广西宜州—柳州一带既是晚古生代上扬子碳酸盐岩地台南缘1条重要的沉积相分界线,也是晚古生代桂中和桂北地层分区、古生代—中生代雪峰山南段构造体系和桂中坳陷构造体系的分界线。文中通过对宜山—柳州一带晚古生代地层的区域对比和成因分析,恢复了桂中宜山—柳州地区晚古生代沉积盆地的演化历史。狭长型宜州裂陷槽盆地西起丹池断裂,向东经龙头、北牙、宜州延伸至柳州。自中泥盆世开始,首先在东西两端开始裂陷下沉,至早石炭世发展成型。受北侧来自江南隆起带陆源碎屑物质充填影响,其表现为南北不对称并在早石炭世晚期被填平。在宜州裂陷槽内发育多处早石炭世沉积型碳酸锰矿,含矿地层分布、地层序列及其沉积背景明显与裂陷槽演化有关。它们既是盆地演化历史的见证,也体现了桂中地区裂陷海槽的特色,值得在后续锰矿成因研究中予以重视。 |
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2020 Vol. 22 (5): 1001-1011
[摘要]
(
274 )
[HTML 1KB]
[PDF 1671KB]
(
176
)
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1012 |
刘睿, 王国强, 杜远生, 余文超 |
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纳米矿物在堆积型铝土矿床研究中的应用*
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至少一维尺度上小于100nm的矿物都属于纳米矿物的范畴,自然界中除了大量的人造纳米矿物之外,天然的纳米矿物分布也很广泛。随着透射电子显微镜(TEM)技术在地球科学中的应用,大量的天然纳米矿物在地壳表层和内部被发现。尤其是在矿田区域,与矿体相关的纳米矿物在各种介质中被发现,并且这些纳米矿物在矿床的研究中有着独特的作用。堆积型铝土矿床储量大,是铝土矿的重要来源。在堆积型铝土矿床中发育有大量的纳米矿物,矿石矿物也以纳米级晶体分布于矿床中,并且在纳米尺度上表现出结构和成分的变化,这些纳米矿物以及结构、成分的变化记录了铝土矿成矿过程的物理化学信息,为探究铝土矿的成因提供了独特的窗口。该综述总结了纳米矿物在研究堆积型铝土矿床中的优势,为研究堆积型铝土矿床的提供了新方法,为认识堆积型铝土矿的成因提供了新角度。 |
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2020 Vol. 22 (5): 1012-1020
[摘要]
(
285 )
[HTML 1KB]
[PDF 10532KB]
(
148
)
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