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[硕士论文] 丁美青
地质资源与地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:断层构造探查是城市地质调查中一项重要内容,利用反射地震勘探方法可以探查其位置,评价其特征。受方法本身所限,浅层地震勘探存在诸多影响因素,其对断层构造等地质异常的探查分辨率相对较低,开展该类方法技术研究具有重要的实践应用价值。论文通过理论分析、数值模拟及探查实验等方法,对浅层环境断层的反射波波场响应特征进行研究,讨论其方法适用性。
  论文以二维粘弹性波动方程的有限差分法和反射波的基本理论为基础,对浅层岩土层物性差异、地震地球物理特征、浅层地震勘探方法等进行分析研究。构建二维断层理论地质模型模拟浅层地质条件下断层的各个要素,采用Ricker子波为震源激发、完全匹配层吸收边界条件,针对断层活动性、埋深、断层倾角以及断裂带宽度等断层要素进行高精度二维粘弹性波动方程的有限差分数值模拟运算,通过对比单炮记录、时间剖面和瞬时属性剖面等模拟结果,从波组相位、振幅、频率切入,揭示其波场响应特征,分析其影响因素及特点。试验结果表明:反射地震勘探时,瞬时相位剖面对断层破碎带产生的绕射波较为敏感,探测效果优于时间剖面;瞬时振幅剖面和瞬时频率剖面可有效地对断层埋深、破碎带宽度及断层倾角进行定性和半定量探测。实际工程探测试验中,可联合瞬时属性剖面,佐证时间剖面进行断层构造的识别和追踪。舜耕山断层泉山段的探测试验,进一步表明,在叠加剖面基础上,利用多属性剖面可以增强对地下断层构造的识别效果。
  论文最后指出复杂地质条件下浅层地震勘探方法的不足和建议,特别是加入相干噪声后的二维粘弹性有限差分数值模拟和地震资料的频率属性的进一步研究,总结加入相干噪声后的断层构造波场响应特征及输出高分辨率频率属性剖面,为后续工程实践提供理论依据。
[硕士论文] 杨志永
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:地壳运动所引发的自然灾害给国家和人类带来巨大损失,同时地壳运动一直备受国内外学者关注,地壳运动引起应力场的变化,应力场是评价区域地壳稳定性的关键因素。四川盆地及周边区域一直是一个非常重要活动构造带,是中国境内新构造运动最为强烈和典型的区域,对该地区开展构造应力场研究并对局部区域地壳稳定性进行探讨具有重要的价值。
  本文以活动构造、断裂带运动等相关理论为研究基础,从巨尺度的宏观角度,结合四川盆地及龙门山断裂带大地构造单元、区域构造特征、地层岩性等特征规律,对四川盆地及龙门山断裂带构造应力场进行数值模拟,模拟工作在有限差分法分析软件FLAC3D平台上进行。
  数值模型利用前人对四川盆地及青藏高原东缘区域的地层剖析和地壳结构为依据,建立相应的几何模型;采用相关岩性数据(杨氏模量、泊松比、岩体密度)对几何模型分块体进行赋值从而建立地质模型;利用GPS运动位移速度及调整荷载参数,从而确定模型的对应的准确边界条件。
  模拟结果显示,最大主应力集中区主要在断裂端点、局部拐点、龙门山断裂与鲜水河断裂的交汇点及龙日坝断裂与东昆仑断裂、华蓥山断裂附近出现,且龙门断裂带、华蓥山断裂带、龙日坝断裂带、鲜水河断裂带附近应力集中较为明显,同时相关的研究表明,该区域为地质灾害多发的地区。
  四川盆周的泥石流、滑坡、危岩崩塌等主要灾害地貌的宏观区域分布特征主要受区域大地构造体系的控制。大、中型泥石流、滑坡集中分布于不同构造体系的结合部位、构造体系急剧作弧形转弯的部位、构造体系互相穿插交会或复合的部位、深大断裂两侧和地震等新构造运动强烈活动区。
  依据数值模拟结果,可以为在四川盆地与龙门山地区主要断裂带附近从事工程建设活动给出合理的建议和有效参考。
[硕士论文] 贾超
地质工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:自2009年全国地层委员会推出新的中国晚前寒武纪年表以来,华北克拉通不同裂谷系基本厘定了新的晚前寒武纪年代地层框架。豫西地区熊耳裂陷槽是华北克拉通晚前寒武纪地层出露最好的地区之一,地层发育齐全、露头较连续、界线标志明显,但地层时代框架仍有分歧。本次工作依据锆石U-Pb-Hf同位素分析厘定了新元古界栾川群和五佛山群何家寨组的沉积时代、沉积物源和沉积环境。
  栾川群和五佛山群何家寨组的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征相似,U-Pb年龄主峰为1.3~1.0Ga、1.6~1.3Ga以及1.85~1.65Ga年龄次级峰;绝大多数颗粒具有正的εHf(t)值,接近新生地壳演化线,指示源区以新生陆壳为主;大部分锆石的Hf同位素组成在1.8Ga、2.1Ga和2.5Ga演化线附近相对集中,揭示了物源区经历了三期重要的元古代陆壳生长增生期,与华北克拉通南缘早前寒武纪变质基底的主要元古代岩浆—变质热事件相对应。
  栾川群中白术沟组、煤窑沟组和鱼库组三个变质沉积岩中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄分别为991士72Ma、884±20Ma和882±18Ma,大红口组变流纹斑岩的锆石U-Pb年龄为854±8Ma,以及已报道的~830Ma和~844Ma的相关侵入岩年龄;五佛山群何家寨组两个砂岩样品中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄分别为1057±47Ma和991±21Ma,限定栾川群和五佛山群何家寨组的沉积时代属于新元古代青白口纪,与东缘裂谷新元古界沉积时代相当。
  物源分析表明栾川群和五佛山群何家寨组以北秦岭地区中元古代及新元古代早期地质体为主,其次是华北克拉通南缘古元古代末期熊耳群火山岩和非造山岩浆岩等地质体;沉积构造背景为被动大陆边缘裂谷环境,华北克拉通东缘和南缘总体构成青白口纪三叉裂谷沉积盆地,裂谷中心应该位于现今栾川地区以南。
  依据区域分析及对比结果,我们倾向于认为华北克拉通南缘至东缘存在与北秦岭地区类似的中、新元古代构造带。该构造带广泛地记录了华北克拉通周缘地区曾强烈卷入了Columbia超大陆裂解和Rodinia超大陆的汇聚过程,于新元古代早期转变为华北克拉通周缘青白口纪沉积盆地的主要物源供给区。
[硕士论文] 杜欣
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:长江中下游成矿带A型花岗岩与铀(金)矿床(化)具有密切的时空关系,目前关于区内A型花岗岩的成因存在较大争议,系统地开展A型花岗岩的成因研究,不仅有助于深刻理解长江中下游中生代岩浆岩的成岩过程,同时对于探讨铀(金)矿床的成因有着重要的意义。本文选取了庐枞盆地南部的城山岩体、何家凹岩体和梅林岩体等三个典型A型花岗岩体为研究对象,开展了详细的野外观察及室内地球化学分析工作,结合前人的研究成果,深入讨论了这些A型花岗岩的成因。研究结果表明:城山岩体、何家凹岩体及梅林岩体侵位于127Ma,为庐枞地区最晚一期岩浆事件的产物。3个岩体均具有右倾的稀土配分模式,(La/Yb)N=5.84~19.84,Eu呈中等的负异常δEu=0.36~0.63。在微量元素原始地幔标准化图上,岩石富集大离子亲石元素Rb、Th、Pb,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti,Ba、Sr呈现出明显的负异常。城山岩体的87Sr/86Sr(t)=0.70695~0.70742,εNd(t)=-6.3~-4.2,对应的两阶段模式年龄为1259~1429Ma。何家凹岩体的87Sr/86Sr(t)=0.70795~0.70931,εNd(t)=-6.4~-5.8,对应的两阶段模式年龄为1389~1438Ma。梅林岩体的87Sr/86Sr(t)=0.70605~0.70939,εNd(t)=-6.0~5.2,对应的两阶段模式年龄为1344~1409Ma。三个岩体为同源岩浆演化的产物,源区以相当于董岭群的变沉积岩为主并夹杂少量地幔物质,岩浆演化过程以分离结晶作用为主,斜长石和钾长石为主要的分离结晶相。
[硕士论文] 吴峥
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:硬玉石英岩是大别山超高压变质带内一种特殊的岩石类型,其原岩的成因和形成时代研究,对大别山造山带的形成演化具有重要的意义。
  大别山硬玉石英岩分布在安徽省岳西县菖蒲至潜山县野寨大约40千米、宽1千米的近东西向带内。近期我们在其东部的潜山县侯冲、灰冲、江家坂等地发现了新的硬玉石英岩露头。本次通过野外调查、测制剖面、采集样品,开展了岩相学、岩石地球化学以及同位素年代学的研究,取得如下认识与结论:
  1.侯冲、上新田地区出露硬玉石英岩、大理岩、黑云斜长片麻岩等,呈层状、似层状产出,其中含较多的榴辉岩透镜体,为一套典型的变质沉积岩组合,宏观上构成大理岩、硬玉、石英、石榴石、金红石及少量多硅白云母组成。石榴石及硬玉中都有柯石英或其假象。硬玉石英岩可以分出4个世代的矿物组合。
  2.硬玉石英岩主量元素平均含量为SiO272.73%、Al2O311.77%、MgO1.61%、Fe2O35.00%、Na2O5.45%、K2O0.22%、TiO20.59%,具有明显的富硅、富铁、富钠特征;特征微量元素平均含量Th10.12×10-6、U1.94×10-6、Hf10.91×10-6、Sc7.68×10-6、Zr437.05×10-6、Nb15.81×10-6、Y45.36×10-6、Ba141.88×10-6、Sr30.07×10-6;Th/U为5.18、Th/Sc为1.56、La/Sc9.50;∑REE平均含量223.07×10-6,(La/Yb)N7.01,δEu=0.61,Eu负异常明显,轻稀土富集。Sm/Nd比值范围为0.18~0.23。地球化学原岩图解判别结果表明,硬玉石英岩原岩为富钠的杂砂岩。根据野外产状,硬玉石英岩、大理岩、黑云斜长片麻岩、榴辉岩其原岩建造为一套典型的碎屑岩-碳酸盐建造,形成于大陆岛弧兼有活动大陆边缘的构造环境。
  3.LA-ICP-MS锆石定年结果,硬玉石英岩核部碎屑锆石获得一组年龄为1777~1876Ma,表明硬玉石英岩原岩形成时代为古元古代。锆石幔部、边部获得另外一组年龄为231~237Ma,表明硬玉石英岩形成于中晚三叠世超高压变质阶段。
[硕士论文] 左续
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:安徽铜陵地区是我国东部长江中下游构造-岩浆-成矿带中的一个重要矿集区,区内铜金多金属矿床与晚中生代(燕山晚期)岩浆作用具有密切的成因联系。前人在该区开展了大量深入的岩浆作用和成矿作用研究,取得了丰硕的成果。以往研究认为,铜陵地区侵入岩的同位素地质年龄集中于147~135Ma区间,岩浆作用发生于晚侏罗世或晚侏罗世-早白垩世,相应地,成矿作用也主要发生于这一时期。作者在该区进一步开展了代表性岩浆岩体和矿床的地质调查和研究,并在此基础上进行了岩浆岩的同位素地质年龄测定及矿床地球化学研究,取得如下新的认识和成果。
  铜陵地区不仅存在介于147~135Ma之间的侵入岩,还存在介于132~124Ma的侵入岩。因此,根据LA-ICP MS锆石U-Pb同位素地质年龄测定结果,可将铜陵地区晚中生代侵入岩划分为早晚两期,对应的地质时代分别为晚侏罗世-早白垩世和早白垩世。基于此,本文还系统研究和对比了铜陵地区早晚两期侵入岩的岩石类型、产状、空间分布等地质特征以及其主量、微量和稀土元素地球化学特征,并与长江中下游构造-岩浆-成矿带中的宁芜地区和庐枞地区火山-侵入岩特征及成岩构造背景进行对比,认为铜陵地区晚中生代早晚两期侵入岩分别形成于陆内挤压-伸展过渡和伸展的构造应力背景之下,晚期侵入岩是早期岩浆房中的岩浆再次侵位和深部地壳进一步熔融岩浆侵位形成的。
  铜陵地区早晚两期侵入岩浆作用分别对应着早晚两期不同的成矿作用,其中早期侵入岩对应的矿化最为强烈,前人对其研究也相对系统和深入,而晚期侵入岩以往较少发现,其相应的成矿作用也未予重视。本文开展了铜陵地区沙滩脚矿田内的金子圩铜-钼矿床、桂花冲铜矿床和狮子山矿田内的焦冲金-硫矿床和荷花山铅锌矿床研究,与成矿相关侵入岩的同位素地质年龄测定表明,金子圩铜-钼矿床和桂花冲铜矿床与早期岩浆侵入作用密切相关,而焦冲金-硫矿床和荷花山铅锌矿床则与晚期岩浆侵入作用密切相关。矿床地质调查和研究及矿床流体包裹体、稳定同位素地球化学研究表明,金子圩铜-钼矿床和桂花冲铜矿床均是中-高温斑岩-矽卡岩型矿床,焦冲金-硫矿床和荷花山铅锌矿床则是中高温-中低温热液脉型矿床。铜陵地区晚中生代早晚两期侵入岩的岩浆作用分别对应有早晚两期成矿作用,且成矿作用特征有所不同。
[硕士论文] 杨洋
地质工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:沉积环境氧化还原条件与大气氧含量直接关联,是古环境研究的重要内容。浅水碳酸盐岩在地表广泛分布,获取其中赋存的与沉积氧化还原条件相关的信息对示踪地球演化关键期大气氧含量有重要意义。目前业已建立的相关指标包括I/Ca、Ce含量、S同位素,以及活性Fe与总Fe的比值等。然而,这些指标均存在一定的不足。为了能更好地厘清沉积氧化还原条件,改进现有指标或发展新的指标就变的尤为必要。
  距今约260Ma的中二叠(瓜德鲁普)世发生了一期全球性生物灭绝事件,前人的研究表明海水缺氧与生物灭绝具有同步性,因此海水缺氧可能是导致生物灭绝的重要原因。研究采集了昆明西郊中二叠统茅口组(P2m)碳酸盐岩,通过微古化石、碳同位素和磁化率证据确定生物灭绝层,在此基础上利用基于同步辐射的X射线荧光(μXRF)和激光剥蚀-电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)对生物灭绝层和非生物灭绝层样品开展了微量元素微区分布和含量测定,通过分析元素分布及含量相关性,建立指示沉积环境氧化还原条件的地球化学新指标。
  通过μXRF实验发现,在生物灭绝层之下的地层中,As与Fe及Ce与Mn在有孔虫化石中的分布呈现一致性,拉曼结果显示As与Ce的分布不受有机质和硫化物制约;在生物灭绝层中,这种相关性消失,而As的分布受有机质制约。LA-ICP-MS分析结果显示与非生物灭绝层相比,生物灭绝层中Ce与Mo的含量降低,V与的含量升高;在非生物灭绝层Ce与Cr、Mn、Mo正相关,在非生物灭绝层相关性消失。研究结果证实了沉积环境由非生物灭绝期氧化条件到生物灭绝期还原条件的转变。在非生物灭绝期的氧化条件下,Fe与Mn的(氢)氧化物稳定存在,这些物相制约了微量元素As、V、Cr、Mo的地球化学行为;在生物灭绝期,Fe与Mn的(氢)氧化物发生还原分解,所有元素的相关性均消失。
  研究认为有孔虫中As与Fe及Ce与Mn分布的相关性是示踪沉积环境氧化还原条件的有效指标:As与Fe及Ce与Mn相关时,指示沉积环境为氧化条件;As与Fe及Ce与Mn不相关时,指示沉积环境为还原条件。该指标是传统Fe形态指标的重要补充,在研究地球演化关键期大气氧含量方面有比较重要的应用价值。
[硕士论文] 魏星
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:新元古代地层的划分对比、古气候古环境以及构造背景的研究,近年来一直是国际上地质学特别是沉积学研究的热点之一。最近,中国扬子地区陡山沱组页岩气勘探的突破,更是引发人们广泛关注。位于扬子板块东北缘的安徽滁州地区,新元古代地层发育,剖面连续,曾经是研究中国新元古代的典型地区之一,但是近年来少有进展。
  本文通过野外剖面调查和研究、微相分析、地球化学分析以及碎屑锆石年龄测定,确定了新元古代陡山沱组沉积时代,恢复了沉积环境,探讨了物源区特征以及构造演化历史。
  研究区陡山沱组厚8191m,主要为浅变质的泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩,其次是微晶灰岩和白云质灰岩,少量长石石英细砂岩和岩屑砂岩。陡山沱组早期为浅海陆棚碎屑岩相,晚期为局限台地碳酸盐岩相。
  碎屑岩样品主量元素含量平均值为:SiO2585%,TiO2098%,Al2O31398%,Fe2O3567%,MgO217%,K2O36%,Na2O172%。部分特征微量元素Th、U、Hf,Sc、Zr,Y平均含量分别为1125ppm、188ppm、718ppm、1288ppm、26622ppm、3560ppm。Rb/Sr、Th/U、La/Y、La/Sc、Th/Sc比值分别为2.05、5.86、139、3.88、0.88,稀土元素总量∑REE平均23287ppm,∑LREE/∑HREE平均912,轻重稀土分馏较为明显;δEu平均250,Eu负异常较明显,稀土元素标准化配分曲线呈轻稀土富集型的右倾型。主量元素、微量元素、稀土元素含量分析表明,陡山沱组物源区构造背景主要为大陆岛弧,其次为被动大陆边缘。校正后的碎屑岩化学风化指数平均为CIAcorr=7104,指示物源区经历了中等强度的化学风化。
  2个碎屑岩样品锆石U-Pb LA-ICPMS分析,获得了174个年龄数据,最年轻的碎屑锆石年龄为586±164Ma(YSG),表明陡山沱组沉积时代为早一晚震旦世之交。砂岩碎屑锆石U-Pb年龄谱表明锆石年龄分为两期,主要为586-901Ma(708%),其次是1554-2488Ma(250%),表明扬子板块东北缘新元古代陡山沱组物源主要来自扬子板块新元古代南华纪一青白口纪地质体,其次是早元古代地质体,前者可能代表了扬子板块的岩浆岩,后者可能是扬子板块北缘的基底。
[硕士论文] 李鸿儒
桥梁与隧道工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:岩石在动荷载和围压作用下的力学性能涉及到地下工程结构开发、矿井深部冲击地压和高地应力下脆性岩体的岩爆等多个领域。目前,有关岩石在动载和围压耦合作用下力学性能的研究仍相对较少。本文基于岩石动力学基本理论开展室内实验,并结合数值模拟技术,开展的工作及得出的结论主要如下:
  首先,利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对花岗岩试样进行了不同围压下的冲击压缩试验,探讨了动载荷下花岗岩强度、变形、能量特征及破坏模式与机理。结果表明,随围压和应变率的增大,岩样的强度提升明显,能耗密度对岩样强度的影响与应变率相近;高围压下花岗岩塑性变形增大,出现明显的塑性屈服平台;莫尔-库伦准则中动荷载强度的应变率效应主要表现为粘聚力的不断增大,三参数幂函数准则的拟合效果最佳;围压一定时,加载应变率和试样能耗密度及入射能间有良好的线性关系,且在相同入射能下应变率和能耗密度均随围压的增加有所降低;花岗岩裂纹扩展速度与试样破坏程度均随能耗密度不断增长,且呈现出由低围压下轴向劈裂破坏转为高围压下压剪破坏的趋势。
  接着,结合损伤统计理论和元件模型理论建立了花岗岩中高应变率和围压共同作用下的本构模型,并分析了各个参数对模型应力-应变曲线的影响。研究发现,当Ea增大,曲线加卸载段斜率均增大;参数Eb仅对屈服强度以前的曲线有一定影响;参数m与α对屈服阶段以后的应力-应变曲线有明显影响,其中参数m处于3~6之间,α与围压和应变率成正比;黏滞系数η影响着全应力-应变曲线,大小分布在0.1~0.5之间。
  最后,详细介绍了Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构中各个参数的物理意义,并结合前人成果确定出适合于本文花岗岩的HJC参数,之后利用ANSYS/LS-DYNA软件进行了冲击试验过程的数值模拟。在冲击荷载作用下,花岗岩试样最先发生张应变破坏,继而转为轴向劈裂破坏,并有部分被压碎;HJC模型能较好地表征大变形、高应变率以及围压作用下岩石类材料的应力应变关系以及破坏形态,数值模拟与试验结果吻合度较高。
[硕士论文] 林涛
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:新疆阿拉套山位于西天山北部,是中亚造山带的重要组成部分,该地区发育有大量的晚石炭世-早二叠世的花岗岩,目前对这些花岗岩的类型、岩浆演化以及成因还存在一定的争议。新疆北部准噶尔等地区出露有大面积的晚石炭世到早二叠世的A型花岗质岩石,与其相邻的阿拉套山地区是否也存在同时代的A型花岗岩。另一方面,阿拉套山地区花岗岩相对东天山及西准噶尔地区同时代花岗岩具较高的(87Sr/86Sr)i值和较低的εNd(t)值,这一特征是否与西天山造山带存在的古老基底有关,古老基底在阿拉套山地区花岗岩形成过程中所起的作用还值得探究。
  本硕士论文以阿拉套山东段的孔吾萨依花岗岩体及乌图布拉格流纹岩体为研究重点,对孔吾萨依花岗岩及乌图布拉格流纹岩进行了详细的地球化学及矿物学研究。此外,还针对孔吾萨依花岗岩开展了年代学、同位素地球化学研究。结合前人的研究成果及本文上述实验分析结果,探讨了孔吾萨依花岗岩及乌图布拉格流纹岩的岩石类型、成岩年代、岩浆演化、岩石成因及其构造意义。本文主要得到以下认识及结论:
  1、孔吾萨依花岗岩体主要由花岗斑岩、二长花岗岩、粗粒钾长花岗岩及细粒钾长花岗岩组成。其中,孔吾萨依花岗岩体花岗斑岩形成于293.3±4.0Ma;二长花岗岩的成岩年代为293.1±3.6Ma;细粒钾长花岗岩成岩年代为293±3.7Ma。上述同位素定年结果表明,孔吾萨依岩体中各类型花岗岩均是同时代的产物,形成于晚石炭世到早二叠世。
  2、孔吾萨依岩体花岗斑岩、二长花岗岩、粗粒钾长花岗岩,细粒钾长花岗岩和乌图布拉格流纹岩均具有高的总碱值和高的Fe*值及TiO2/MgO比值,同时富集Zr、Hf和稀土元素,而亏损Ba、Sr、P、Ti和Eu,且具较高的Ga/Al比值,黑云母属于铁质云母和铁叶云母系列;其地球化学特征及矿物学特征均与典型A型花岗岩类似,且属A2型花岗岩系列。二长花岗岩的地球化学及角闪石化学组成反映其可能具铝质A型花岗岩的特征。
  3、孔吾萨依岩体中,从花岗斑岩到二长花岗岩和粗粒钾长花岗岩再到细粒钾长花岗岩,其Eu负异常程度越来越大,Ba、Sr、P、Ti等的亏损及Rb、Th、U等的富集程度逐步增大,岩浆温度逐步降低,碱性长石具富钠的演化趋势。上述特征显示孔吾萨依岩体中花岗斑岩到细粒钾长花岗岩具有同源岩浆结晶演化的特征。晚期乌图布拉格流纹岩温度再次上升,表明流纹岩是后期另一起岩浆作用的产物。
  4、孔吾萨依花岗岩及乌图布拉格流纹岩均具正高的εNd(T)值,较高的Y含量,低的Mg#,黑云母镁质系数小于6%。其同位素地球化学特征及矿物学特征研究表明孔吾萨依花岗岩及乌图布拉格流纹岩可能源于年轻的玄武质地壳,形成于后碰撞伸展环境,低压高温低氧逸度条件下。并且岩浆源区有基底物质的加入,古老地壳物质对孔吾萨依花岗岩体的贡献从花岗斑岩到粗粒钾长花岗岩有增大的趋势。阿拉套山西部花岗岩岩浆源区中相对于东部花岗岩含有更多的古老基底岩石,变质基底岩石的部分熔融致使阿拉套山西部花岗岩具有高A/CNK值,含有较多的白云母等铝质和过铝质矿物,阿拉套山西部花岗岩可能为铝质A型花岗岩。
[硕士论文] 宁思远
地球化学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:长江中下游地区与铜金矿床有关的埃达克岩成因仍然存在分歧。本次我们对铜陵宝山地区的侵入岩和其中的包体进行了系统的矿物学、岩石学和元素地球化学研究。结果表明:1、宝山岩体岩性变化较大,从辉石闪长岩到花岗闪长岩均有;2、暗色基性岩常常被淡色酸性的花岗闪长岩所包裹,部分界限呈过渡状态;3、代表岩体的BS-3中锆石Ce4+/Ce3+比值(平均值为329),远远大于代表包体的BS-2中锆石Ce4+/Ce3+比值(平均值为60),表明BS-3所代表的岩体氧逸度更高。BS-3中锆石Ti温度(平均值为679℃)略小于BS-2中锆石Ti温度(平均值为689℃),位于长江中下游埃达克岩区域范围内,远低于郯庐断裂带南段埃达克岩,说明宝山岩体源区富水。4、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,宝山花岗闪长岩和其中的辉石闪长岩包体分别形成于143.8±3.2Ma(2σ,MSWD=2.3)和142.9±2.9Ma(2σ,MSWD=2.2),形成年龄相近,属于早白垩世;5、宝山岩体地球化学表明其主体具有典型的埃达克岩特征,如较大SiO2变化范围(52.88%~63.66%),高Al3O2(平均值为16.03%)、Sr/Y(33.4~102,平均为72.9)和Sr/La比值,低Y和Yb含量、低(La/Yb)N(14.6~26.6,平均值为21.4)和K2O/Na2O(平均值为0.39)比值。6、野外岩石接触关系和岩石地球化学特征表明宝山埃达克质岩可能为岩浆混合成因,混合的两个端元分别为高硅和低硅端元。高硅端元为俯冲洋壳熔融形成的熔体并发生不同程度磁铁矿的结晶分异,而低硅端元为高Ni、Cr、V、Co的岩石圈地幔熔体。7、通过对BS-2和BS-3中具有环带斜长石的原位微区和面扫描分析,揭示了岩浆混合具体的演化过程:上覆岩石圈地幔熔融的低硅熔体注入俯冲蚀变洋壳熔融的高硅熔体形成的岩浆房时,高硅熔体捕获来自低硅熔体的斜长石斑晶,当捕掳晶与寄主岩浆的热力学环境平衡后,斜长石斑晶在寄主岩浆中继续生长。埃达克质岩有利于大规模的岩浆矿化主要有三个因素:高氧逸度、富水和富含成矿元素。在富水和高氧逸度的条件下,S主要存在与+6价,-2价硫含量降低,从而导致硫化物岩浆不饱和,将从地幔中萃取出更多的亲铜元素,从而使熔融体成为富含亲铜元素的潜在成矿岩浆。铜陵宝山岩体的地质与地球化学研究表明铜陵地区中生代埃达克质岩和大规模铜金成矿作用可能形成于俯冲背景之下。
[硕士论文] 何爱林
建筑与土木工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:岩石是由一种或多种矿物成分组合成的结构体,含有许多微裂纹和微孔洞,具有各向异性的物理力学性能,在地热资源开发、核废料深埋处置等工程中,岩石的力学特性常常受到温度的影响。本文选取陕西华山花岗岩为研究对象,对经历不同温度处理的花岗岩试样开展一系列试验研究,探析了其力学行为、细观机理及声发射特性等,主要研究工作及结论如下:
  首先,结合单轴和三轴压缩试验,研究了不同温度后花岗岩的应力-应变响应以及各力学参数随温度的变化趋势。同时,通过X射线衍射试验,对温度后的花岗岩矿物成分进行分析。结果表明:花岗岩常温下为灰白色,随着温度升高逐渐变为暖色调,脆性与体积均有所增大;对于同一温度,花岗岩在三轴压缩下的抗压强度远大于单轴下抗压强度,且随着温度的升高,围压对于提高强度的效果越明显;X射线衍射曲线显示,500℃以下岩样主要成分的衍射信息没有明显的变化;超过500℃后,在26.5°~27.0°衍射角范围内石英的衍射峰明显减小。
  接着,对经历20、300、500、700和900℃温度后的花岗岩试样进行超声波检测,结合超声波波速与波形的变化,探究了岩石的热损伤特性,并借助于扫描电镜(SEM)对岩石温度损伤现象进行了细观观测。研究发现:当温度低于500℃时,花岗岩中纵波波速随温度升高而平缓下降,温度高于500℃,花岗岩组分石英发生相变,纵波波速迅速下降。特别地,700℃后岩样损伤严重,波速衰减渐趋平缓;SEM图像显示,随着温度的升高花岗岩微裂纹数量增加。
  最后,基于花岗岩单轴压缩和声发射(AE)试验,对比了实时温度下和温度后岩样声发射能量计数的变化规律,并对应力-应变曲线形状、峰值应力、峰值应变、弹性模量和破坏模式进行了讨论。结果显示:温度越高花岗岩内部形成的裂纹越多,内部损伤越严重,声发射活动愈加频繁;经相同的热处理,实时温度下的塑性阶段更明显,峰值应变较大,峰值应力和弹性模量偏小,主要是因为温度下的花岗岩热应力效应明显,而温度后岩样内部裂纹部分发生愈合,刚度得以增强。
[硕士论文] 毕程程
桥梁与隧道工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:岩石的动态爆破损伤评估是工程抗爆研究中的重要内容,目前的理论研究水平在描述爆破的各个过程方面还有待完善,实验所需的成本高、实施周期长并且很难全面而准确地测定相关参量。而随着计算水平的提高,数值模拟技术既可以很好地再现爆破损伤的各个过程,并且能有效地描述岩石在爆炸荷载作用下的动态响应情况,现已被大量的科研工作者所采用。实践表明,选择合适的本构模型及其参数、采用合理的网格划分方式并结合优良的数值算法,是能够准确而高效地取得良好模拟效果的保证。为了提高数值模拟的精度,本文围绕华山花岗岩爆破损伤这一科学问题,开展了以下几方面工作:
  首先,通过基础实验、理论计算和经验取值的方式确定了一组岩石Holmquist-Johnson-Cook(简称HJC)本构参数,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对该岩石的爆破损伤进行了数值模拟,并在此基础上对不同单元失效类型以及HJC本构参数敏感度进行了研究分析。结果发现最大拉应力失效类型比较适合爆破损伤破坏的模拟,HJC本构参数对计算结果的敏感度各不相同,其中对峰值速度和峰值位移均有较大影响的参数有ρ、G、B、N和fc,这些参数在确定时需引起重视。
  接着,详细介绍了软件自带的渐变网格划分函数的推导过程及其所具有的性质,并基于均匀网格和渐变网格划分方式,探究了不同网格精度对计算结果的影响。得出计算结果不仅受介质本身网格大小的影响,还受相邻网格大小比值的影响,相邻网格大小差距不宜过大。在相同计算精度的情况下,渐变网格划分所需的计算存储空间比均匀网格划分的要少。
  最后,对光滑粒子(SPH)和有限单元(FEM)耦合算法作了介绍,并结合爆破实例给出了详细的建模过程,分析了不同粒子生成方式和不同粒子范围对爆破模拟结果的影响。结果表明通过几何形状直接生成的SPH粒子分布较均匀,与有限单元耦合模拟得到的岩石爆破效果较好。而且,粒子范围过小会影响SPH粒子与有限单元之间的耦合;粒子范围过大,计算所需时间和存储空问均随之增大,故本文建议给出合理的粒子范围约为炸药半径的12~16倍。
[博士论文] 南晓云
地球化学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:近十几年来,随着高灵敏度多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用,稳定同位素分析方法取得重大突破,非传统稳定同位素地球化学的地质应用也因此得到快速发展。钡是碱土金属元素,在地幔部分熔融过程中高度不相容,因此地壳中的钡含量远远高于地幔。Ba还是流体活动性元素,在板块俯冲过程中,地壳物质中大量的Ba会随着流体释放加入到地幔楔中。因此,Ba元素可以用来示踪与俯冲有关的流体活动。此外,利用海洋沉积物中Ba的积累速率还可以制约古海洋输出生产力。
  实验研究和自然观测已经发现自然界高温和低温过程中都可以发生Ba同位素分馏,预示着Ba同位素作为新的工具示踪地球化学过程的重要前景。开展Ba同位素地球化学应用的基础是建立高精度的同位素分析方法和确定地球重要储库的Ba同位素组成。但是,已有研究在以下两方面存在不足:(1)缺乏统一的“δ-0”Ba同位素国际标样以及对多种标准物质Ba同位素组成的大量重复测量,这不利于各个实验室之间进行数据的对比和对数据质量的评价;(2)缺乏最基础的对地球重要储库的Ba同位素组成特征的制约。本论文中,我们先对Ba元素的基本地球化学特征和Ba同位素地球化学性质进行介绍,并总结了Ba同位素地球化学的研究现状。之后,针对上述问题,详细说明了我们建立的高精度Ba同位素分析方法,以此为基础,我们对大陆上地壳和大洋玄武岩的Ba同位素组成进行了系统的研究。
  考虑到自然界样品特别是地质样品的复杂性,我们在前人基础上对化学流程进行改进,采用2mL的AG50W-X12树脂以期望获得更纯的钡溶液,并检测了不同岩性和不同上样量对淋滤曲线的影响。采用MC-ICP-MS进行Ba同位素测试,并通过“样品-标样间插法”校正仪器测量过程中的质量相关分馏。我们做了各种条件实验来检测可能影响Ba同位素测量精确度和准确度的各种因素,包括MC-ICP-MS测量过程中样品和间插标样之间的酸度不匹配和浓度不匹配,以及基质效应等。Ba同位素的结果相对于纯Ba标准物质SRM3104a报道,表示为δ137/134Ba(‰)=[137/134Basample/137/134BaSRM3104a-1]×1000。添加了基质元素的SRM3104a的长期测量结果为0.005±0.047‰ (2SD,n=36),与推荐值在误差范围内完全一致。利用建立的Ba同位素分析方法,我们对碳酸钡标样IAEA-CO-9、8个国际岩石标准物质和两个晚中生代玄武岩样品进行了Ba同位素重复测量。其δ137/134Ba值分别为:IAEA-CO-9,0.017±0.049‰ (2SD,n=13); BCR-2,0.050±0.039‰(2SD, n=13); BHVO-2,0.047±0.028‰ (2SD,n=22); JB-2,0.085±0.035‰(2SD, n=19); W-2, 0.035±0.022‰ (2SD,n=11); AGV-1, 0.047±0.040‰(2SD, n=11); JA-2, 0.038±0.048‰ (2SD, n=17); RGM-1, 0.142±0.030‰ (2SD,n=1 5); GSP-2,0.013±0.046‰ (2SD,n=15)。两个玄武岩样品(MZ815和MZ834)的δ137/134Ba分别为-0.132±0.020‰和0.001±0.034‰。这些火成岩样品Ba同位素的变化达到了0.274‰,远大于本实验室δ137/134Ba测定结果的长期外部精度(0.05‰,2SD),表明Ba同位素具有示踪高温地质过程的应用前景。本工作确定的多种火成岩标样的Ba同位素推荐值对未来各个实验室之间进行数据对比具有重要参考意义。
  利用建立的高精度Ba同位素分析方法,我们对71个花岗岩、黄土、河流沉积物和冰碛岩样品进行Ba同位素测量,来研究大陆上地壳的平均Ba同位素组成特征。结果显示,佛冈复式岩体I型花岗岩的δ137/134Ba变化范围为-0.16‰~0.01‰,其变化可能由岩浆演化后期富Ba矿物的分离导致;大容山-十万大山S型花岗岩δ137/134Ba的变化范围为0.03‰~0.11‰,可能反映了源区混合过程;南昆山A型花岗岩δ137/134Ba变化范围为-0.47‰ ~-0.33‰,可能反映了岩浆演化后期富Ba矿物的分离或者源区同化了富集轻Ba同位素组成的地壳物质。黄土具有相对均一的Ba同位素组成,δ137/134Ba质量加权平均值为0.00±0.03‰(2SD,n=18),可以用来制约大陆上地壳的平均Ba同位素组成。河流沉积物δ137/134Ba的加权平均值为-0.01±0.06‰ (2SD,n=3),与基于黄土和花岗岩计算所得的UCC平均Ba同位素组成一致。冰碛岩具有较大的Ba同位素组成变化范围(δ137/134Ba为-0.19‰~0.35‰),低Ba含量和高CIA样品具有高度变化的δ137/134Ba表明化学风化过程会导致Ba同位素分馏。整体上,大陆上地壳具有高度不均一的Ba同位素组成,本工作首次给出了大陆上地壳的平均δ137/134Ba=0.00±0.03‰ (2SD/√n,n=71)。该平均值明显轻于海水组成(δ137/134Ba=0.2~1.0‰),为示踪地表圈层中Ba循环提供了重要参数。
  为了制约地幔的Ba同位素组成,本工作对地幔部分熔融的产物——大洋玄武岩开展了系统的Ba同位素研究。测定结果显示,26个来自不同大洋洋脊的MORB的δ137/134Ba变化范围为-0.05‰~0.08‰。根据La/Sm的变化,进一步划分为N-MORB(19个)和E-MORB(7个),其Ba同位素组成变化范围分别为-0.03‰ ~ 0.08‰和-0.05‰ ~ 0.08‰。5个劳盆地BABB的δ137/134Ba的变化范围为0.01‰ ~ 0.06‰。60个夏威夷OIB的δ137/134Ba组成变化范围更大,为-0.08‰~0.15‰。由于Ba在地幔熔融过程中极度不相容,在熔融比例1%时,即有超过99.9%的Ba进入熔体中,因此部分熔融过程中不会产生Ba同位素分馏。同时,这些大洋玄武岩的δ137/134Ba与岩浆演化的指标,例如MgO含量、CaO/Al2O3等并无任何相关性,表明分离结晶过程也不导致Ba同位素分馏。因此,本工作中大洋玄武岩的Ba同位素组成反映了其源区的特征。δ137/134Ba随着Ba/Th以及87Sr/86Sr的变化趋势表明,随着具有不同Ba同位素组成特征的地壳物质(俯冲的蚀变洋壳和沉积物等)的加入,地幔的Ba同位素可能极大的受到“再循环”地壳物质组分的影响。我们根据未受到改造的N-MORB获得上地幔平均δ137/134Ba为0.04±0.03‰ (2SD),与上地壳组成在误差范围内一致。
[博士论文] 路应辉
地球化学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:秦岭造山带是中国中央造山带的重要组成部分之一,记录了华南陆块与华北陆块之间从古生代大洋俯冲和弧陆碰撞到中生代陆陆碰撞并最终导致两大陆块拼合的整个过程,具有复杂的构造演化历史。尤其在早中生代时期,伴随华南与华北陆块之间的大陆碰撞作用,秦岭造山带经历了强烈的构造-岩浆活动,形成了大面积的晚三叠世花岗岩。这些花岗岩侵入体是碰撞造山带构造演化的重要产物,因此可以对认识秦岭造山带的地壳结构和地球动力学演化提供重要的信息。秦岭造山带广泛出露的晚三叠世花岗岩和其中的暗色包体为研究这些问题提供了良好的天然样品,有助于进一步深化和丰富人们对花岗岩成因问题的理解和认识。尽管前人对秦岭造山带晚三叠世花岗岩开展了大量研究,取得了丰富的成果,但关于它们的岩浆源区和地球动力学背景仍存在很大的争议。有鉴于此,本学位论文选取了秦岭造山带典型的晚三叠世花岗岩体(南秦岭南缘光头山和华阳岩体,南秦岭北缘沙河湾、曹坪和柞水岩体,西秦岭糜薯岭岩体)进行了详细的岩石学、矿物学和地球化学研究,结果制约了这些晚三叠世花岗岩及其中暗色包体的形成时代、岩石类型、源区性质和岩石成因机制等。
  本文对南秦岭近勉略带的光头山(GTS)和华阳(HY)岩体进行了锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素、全岩主微量元素和Sr-Nd-Hf同位素以及矿物氧同位素研究。结果表明,这些花岗岩源于变沉积岩部分熔融,不是前人研究认为的变火成岩部分熔融产物,因此它们属于S型花岗岩而非Ⅰ型花岗岩。LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,这些花岗岩体形成于207±3至212±4Ma。光头山花岗岩具有弱到强过铝质特征(A/CNK=1.05~1.15)和高的全岩氧同位素组成(δ18OWR=9.52~11.20‰)。华阳花岗岩同样显示弱到强过铝质特征(A/CNK=1.04~1.14),具有高的锆石和全岩氧同位素组成(δ18OZr=1071~11.43‰、δ18OWR=12.42~13.77‰)。另一方面,光头山花岗岩具有低的K2O/Na2O比值(0.5~132)、低的Rb/Sr比值但相对高的Sr/Ba比值,不同程度的铕异常(Eu/Eu*=0.29~1.05)以及相对低的锆石饱和温度(TZr=653~766℃)。相反地,华阳花岗岩具有高的K2O/Na2O比值(1.01~2.82)、高的Rb/Sr比值但低的Rb/Ba比值,明显的铕负异常(Eu/Eu*=052~0.77)和相对高的锆石饱和温度(TZr=711~795℃)。基于这些地球化学特征,并与不同岩性(角闪岩、杂砂岩、泥质岩)在不同熔融条件下(水致vs.脱水)的实验熔体成分相对比,综合分析表明,光头山花岗岩形成于相对低温和流体存在条件下变泥质岩和变杂砂岩的水致部分熔融,而华阳花岗岩则形成于相对高温条件下变杂砂岩的脱水部分熔融。此外,两个花岗岩侵入体均显示了变化的且高的全岩(87Sr/86Sr)1值(0.7047~0.7115),负的全岩εNd(t)值(-9.8~-6.8)和锆石εHf(t)值(-13.1~-2.0),对应于中元古代到古元古代的两阶段Nd-Hf模式年龄,表明这些花岗岩的源岩是风化的古老地壳物质。另外,这些花岗岩的εNd(t)值与南秦岭南缘和华南陆块北缘的沉积岩类似,表明它们之间具有成因上的联系。因此,光头山和华阳花岗岩起源于变沉积岩而不是变火成岩的部分熔融,它们属于S型而不是Ⅰ型花岗岩。这些沉积岩可能在三叠纪大陆俯冲和碰撞过程中随俯冲陆壳一起被带入到深部地壳,经历复杂的埋藏和变质作用,在一定温度压力条件下这些变沉积岩发生部分熔融形成了光头山和华阳S型花岗岩。
  大陆花岗岩通常具有岩性和地球化学多样性。不同的模型和假说已经被提出用来解释不同岩体甚至同一岩体内部地球化学组分的变化,其不仅受控于源岩的组成和性质,也受到岩浆过程和部分熔融条件的影响。本文对南秦岭近商丹带出露的沙河湾、曹坪和柞水岩体进行了详细的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素、全岩主微量元素和Sr-Nd同位素、矿物化学和氧同位素研究,并利用模拟计算来检验地壳岩石部分熔融过程中微量元素分异行为。研究结果表明,这些花岗岩起源于造山带下地壳变火成岩部分熔融,属于Ⅰ型花岗岩,记录了大陆地壳的再造。LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,这些岩体形成于208±2至216±3Ma,与绝大多数秦岭造山带三叠纪花岗岩的形成年龄(205~225Ma)一致。此外,锆石CL图像和U-Pb定年没有发现残留锆石。沙河湾和曹坪花岗岩具有高钾钙碱性和准铝质的特征(A/CNK=0.84~0.93),含有角闪石且岩体边部发育有镁铁质微粒包体(MMEs),具有类似正常地幔锆石的氧同位素组成(δ18OZr=4.71~5.72‰)。柞水花岗岩具有高钾钙碱性和准铝质到弱过铝质特征(A/CNK=0.99~1.03),不含角闪石且几乎没有MMEs发育,具有相对低的锆石氧同位素组成(δ18OZr=4.60~4.83‰)。另一方面,沙河湾和曹坪花岗岩具有相对低的SiO2含量(62.88~69.04wt.%),相对高的FeOT,MgO和TiO2含量但低的Rb/Sr和Al2O3/TiO2比值,无明显铕负异常(Eu/Eu*=0.79~0.89)和相对平滑的REE分布特征。与此相反,柞水花岗岩具有相对高的SiO2含量(69.32~75.94wt.%),相对低的FeOT,MgO和TiO2含量但高的Rb/Sr和Al2O3/TiO2比值,中等程度的铕负异常(Eu/Eu*=0.63~0.81)以及上凹的REE分布型式。这些花岗岩都具有富集LREE和LILE、亏损HFSE的弧型微量元素分布特征。地球化学对比和微量元素模拟表明,这些花岗岩明显不同于大别造山带加厚下地壳熔融形成的埃达克质岩(adakitic rocks),仅需要正常厚度下地壳的镁铁质岩石发生~20%至30%的部分熔融即可形成。综合所有分析结果并进一步与前人对不同岩石的实验岩石学熔体组分相对比,表明这些花岗岩形成于变玄武岩脱水部分熔融,随后经历了不同程度的分离结晶作用,且熔融温度及其熔融程度也控制了这些花岗岩地球化学组分的变化。矿物主量元素分析表明,沙河湾和曹坪花岗岩结晶的温度约628~766℃、压力约0.7~2.3kb且比柞水花岗岩具有更高的氧逸度。另一方面,三个岩体的花岗岩均显示了相对亏损的全岩(87Sr/86Sr)1值(0.7045~0.7055),轻微负的全岩εNd(t)值(-4.0~-1.5)和轻微负到正的锆石εHf(t)值(-1.3~32),对应于中元古代的两阶段Nd模式年龄(1.05~1.38Ga)和Hf模式年龄(1.04~1.39Ga),表明这些花岗岩源于中元古代地壳物质的再造。另外,这些花岗岩的全岩εNd(t)值和锆石εHf(t)值类似于南秦岭新元古代耀岭河群变质火山岩及镁铁质-超镁铁质侵入体的同位素组成,而明显不同于扬子板块北缘新元古代碧口群变质火山岩及镁铁质-超镁铁质侵入体的同位素组成。结合它们非埃达克质岩特征,表明这些花岗岩起源于南秦岭镁铁质下地壳而不是俯冲的扬子陆壳的部分熔融。综合区域地质背景,这些花岗质岩浆作用可能形成于晚三叠世华南与华北两大陆块同碰撞过程中的造山带下地壳再造。
  不同性质的地壳岩石部分熔融可以产生不同类型的花岗岩,然而同一源岩在不同P-T条件下部分熔融能否产生不同类型的花岗岩?这对花岗岩地球化学组分具有怎样的影响并不清楚。此外,花岗岩中通常发育镁铁质微粒包体,这为理解花岗岩的源区性质和岩浆过程提供了重要的信息,但目前关于其成因机制仍存在很大的争议。鉴于此,本文通过对西秦岭东部糜薯岭二长花岗岩和其中暗色包体以及黑云母花岗岩进行了详细的岩石学、矿物学和地球化学研究。研究结果不仅制约了暗色包体的成因而且认识了花岗岩的源区性质。LA-ICPMS和SIMS锆石U-Pb定年结果表明,糜薯岭二长花岗岩、黑云母花岗岩和暗色包体形成于213±2到219±2Ma,具有误差范围内一致的形成年龄。它们均具有弧型微量元素分布特征、相似的全岩Sr-Nd-Hf-O同位素和锆石Hf-O同位素组成,表明它们起源于共同的地壳源区。MMEs的单斜辉石组分、一致高的原位锆石氧同位素(δ18O=7.32~9.21‰)以及富集的Sr-Nd-Hf同位素等特征,共同表明MMEs并不是幔源镁铁质岩浆与长英质岩浆混合的产物。另外,MMEs具有细粒火成结构,含有针状磷灰石和丰富的角闪石。它们具有单斜辉石被角闪石不同程度置换的交代反应结构以及斜长石不平衡组分特征。所有这些地球化学和岩相学特征表明,MMEs形成于中性岩浆和寄主长英质岩浆的混合。另一方面,黑云母花岗岩具有弱过铝质特征(A/CNK=1.02)、含有不同时代的残留锆石以及高的锆石氧同位素组成(δ18O=7.59~8.77‰),表明其形成于相对低温条件下变沉积岩早期阶段的部分熔融。相比于黑云母花岗岩,寄主二长花岗岩具有准铝质特征(A/CNK=0.92~0.99)且含有角闪石,类似于典型Ⅰ型花岗岩特征。然而,它们也具有高的原位锆石和全岩氧同位素组成(δ18OZr=787~9.21‰、δ18OWR=9.42~10.89‰)。这些地球化学特征表明,寄主二长花岗岩源于相对高温条件下由早期黑云母花岗质岩浆提取之后的变沉积岩残留体在晚期阶段的部分熔融。因此,变沉积岩在不同阶段和温度条件下发生部分熔融对花岗岩地球化学多样性具有重要的影响。综合研究表明,源区性质、熔融温度及其熔融程度控制着花岗岩地球化学成分的变化。
[博士论文] 丛峰
地质学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:大陆玄武岩及其地幔捕虏体和捕虏晶的地球化学组成很好的反演了岩石圈和深部地幔的化学和物理演化历史,开展这些岩石和矿物的地球化学研究是地球科学家认识岩石圈和深部地幔的有效途径。广泛分布于东南亚中南半岛的新生代玄武岩富含地幔捕虏体和巨晶锆石等捕虏晶。巨晶锆石提供了研究地幔交代作用及了解元素在地幔中迁移规律的另一个窗口。但是,巨晶锆石的成因却知之甚少。此外,中南半岛玄武岩与铁、铝土、宝石等矿产资源密切相关,备受国际关注。特别是老挝和柬埔寨,资源开发和地质研究程度极低。
  鉴于新生代大陆玄武岩及地幔捕虏体和巨晶锆石研究的重要科学意义,以及地区资源竞争日趋激烈的局势,针对地区研究不平衡的现状,拟对老挝和柬埔寨新生代玄武岩及其地幔捕虏体和巨晶锆石进行地球化学研究。运用元素地球化学和同位素示踪技术,探讨玄武岩及巨晶锆石成因。利用玄武岩和地幔捕虏体及巨晶锆石的“岩石探针”作用,反演地幔源区属性和深部地质作用过程。在中南半岛区域地质演化背景和玄武岩时空分布框架下,阐明玄武岩成因背后蕴涵的地幔动力学机制,为中南半岛及邻区新生代玄武岩及巨晶锆石成因研究提供基础数据。
  本论文分析了老挝和柬埔寨的新生代拉斑和碱性玄武岩的主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素数据,及柬埔寨东南部尖晶石二辉橄榄岩的矿物主量、微量元素数据,以及来自柬埔寨东北部宝石村的6粒巨晶锆石的U-Pb年龄、Hf-O同位素、微量元素数据及包裹体鉴定结果。中南半岛新生代玄武岩具有亏损的同位素组成(εNd>0),但其富集不相容元素,其地球化学组成类似于OIB,同位素和不相容元素之间出现“解耦”。富集的不相容元素特征与近期的由低部分熔融程度熔体参与的地幔交代事件相关。玄武岩来源于软流圈地幔减压熔融,其动力学机制是印度-欧亚板块碰撞和西太平洋板块、印度洋板块俯冲拖拽联合作用下的中南半岛软流圈地幔南东向挤出构造。柬埔寨东南部地幔橄榄岩的环带橄榄石和单斜辉石从核部亏损逐渐到边部富集微量元素的特点,以及环带矿物边部越不相容元素越富集的特征,表明橄榄岩受到了硅酸盐熔体的交代作用。巨晶锆石含有低的U、Th、Y、P及稀土元素含量(130-288 ppm)。巨晶锆石具有亏损轻稀土和逐步富集重稀土的正斜率稀土配分形式,并且具有Ce正异常。SIMS锆石U-Pb加权平均年龄为0.98±0.04 Ma (2σ)。巨晶锆石具有均一的氧同位素组成,其δ18O加权平均值为5.0±0.02‰(2σ),这与地幔氧同位素组成一致。应用LA-MC-ICPMS测试的巨晶锆石的176Hf/177Hf加权平均值为0.283007±0.0000026 (2σ),其εHf(0.98 Ma)值为7.9,进一步说明巨晶锆石来自亏损地幔。巨晶锆石含有大量磷灰石包裹体,并具有由斜锆石和Al-Fe-Zr硅酸盐玻璃组成的反应边结构。这表明巨晶锆石结晶于富磷酸的流体和/或富Zr的硅酸盐熔体。
[博士论文] 李海勇
地球化学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:大别-苏鲁造山带是世界上规模最大、出露最为完整的超高压变质带之一,其中发育了大量造山带橄榄岩。这些造山带橄榄岩记录了橄榄岩与片麻岩接触界面上发生的流/熔体-橄榄岩反应,是研究大陆俯冲带壳幔相互作用的理想天然实验室。本文对苏鲁造山带东北部荣成地区的纯橄岩和围岩片麻岩及中部日照地区的石榴单斜辉石岩进行了系统的岩石学、地球化学和锆石学研究,对造山带橄榄岩的成因和演化,地壳交代作用的温压条件、时间,交代组分的组成、性质和来源,锆石的形成机制,超基性岩中名义上无水矿物的水储存能力和控制因素等进行了详细讨论,为大陆俯冲隧道壳幔相互作用提供了新的重要制约。
  对苏鲁造山带滕家纯橄岩及其寄主片麻岩进行了系统的全岩主微量元素、Sr-Nd同位素及矿物主微量元素和矿物氧同位素分析。结果发现,大陆俯冲隧道板片-地幔界面存在多期地壳交代作用。滕家纯橄岩高度富集难熔组分、亏损富沃组分。橄榄石具有高的Fo值和高的NiO含量。斜方辉石具有高的Mg#但低的CaO和Al2O3含量。尖晶石具有高的Cr#但低的TiO2含量。这些特征指示,滕家纯橄岩来源于高度亏损的华北克拉通之下的大陆岩石圈地幔。滕家纯橄岩富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,具有正Pb异常和富集的Sr-Nd同位素组成。造岩矿物表现出正的Pb和Sr异常,低Th/U比值以及相似或低于正常地幔δ18O值。这些观察指示,滕家纯橄岩经历了地壳衍生流体的交代作用。矿物结构和主微量元素组成表明,纯橄岩中存在多期次矿物重结晶和生长。矿物组成和P-T计算指示,滕家纯橄岩随着俯冲从弧前深度到弧下深度,从尖晶石橄榄岩转变为石榴橄榄岩。在橄榄岩从地幔楔进入俯冲隧道并进一步俯冲过程中,在弧前深度受到第一阶段俯冲大陆地壳衍生的富水流体交代作用,形成交代橄榄岩。这些交代岩在俯冲隧道内进一步俯冲至弧下深度,并在4.0-4.4GPa和773-838℃经历超高压变质作用。第二阶段交代作用发生在初始折返阶段,从碳酸盐熔体中生长白云石质碳酸盐。第三阶段交代作用发生在早期折返阶段,形成交代锆石和角闪石。交代流体并非源于现今出露地表的寄主片麻岩,而是来自深俯冲大陆地壳的其它部位,是在俯冲带深部与纯橄岩接触的地壳岩石,目前并不出露在纯橄岩附近。这些多阶段地壳交代作用指示,地幔楔底部的橄榄岩在大陆俯冲过程中被刮削进入俯冲隧道,并且在不同深度经历不同组分地壳来源流体的交代作用。因此,造山带橄榄岩记录了大陆俯冲带从俯冲板片向地幔楔的地球化学传输。
  对苏鲁造山带滕家纯橄岩及其寄主片麻岩不同锆石区域进行了矿相学(内部结构和外部形态)、U-Pb定年、微量元素和Hf-O同位素联合分析。结果不仅揭示了造山带橄榄岩中锆石为地壳来源流体交代成因,而且为大陆俯冲隧道壳幔相互作用提供了重要制约。滕家纯橄岩中锆石具有明显的核-(幔)-边结构。交代生长锆石弱分带或无分带,U-Pb年龄为220±2至231±4Ma。这些区域具有相对低的Th/U比值(<0.1)和HREE含量、陡峭的MREE-HREE配分模式、负的Eu异常和负至低的δ18O值(-11.3至0.9‰),包含有石英和磷灰石包裹体。因此,这些锆石在深俯冲大陆地壳早期折返阶段在地壳流体交代橄榄岩的过程中新生长。相反,残留锆石区域具有典型的岩浆锆石特征,具有振荡环带或模糊的振荡环带,主要为新元古代U-Pb年龄,同时含有少量中至古元古代的U-Pb年龄。这些锆石区域具有高的Th/U比值(>0.1)和陡峭的MREE-HREE配分模式,包含有石英、磷灰石和斜长石包裹体。它们的U-Pb年龄、微量元素和Hf-O同位素组成与大别-苏鲁造山带超高压变质岩的原岩锆石相似。因此,这些残留岩浆锆石是被来自深俯冲大陆地壳的交代流体物理迁移到纯橄岩之中。总之,滕家纯橄岩经历了来自深俯冲大陆地壳早期折返阶段变质脱水形成的富水溶液的交代作用。在大陆俯冲隧道的板块-地幔界面,这些地壳来源的流体不仅携带Zr和Si等化学组分,而且把深俯冲地壳来源的微小锆石颗粒物理迁移进入橄榄岩。有鉴于此,造山带橄榄岩通过化学迁移(溶解元素)和物理迁移(微小矿物颗粒)等机制记录了大陆俯冲带深部的壳幔相互作用。
  对苏鲁造山带胡家林石榴单斜辉石岩进行了全岩主微量元素、Sr-Nd同位素及矿物水含量、主微量元素和氧同位素联合分析。结果不仅为造山带石榴辉石岩成因和石榴辉石岩水储存能力及其在地球水循环中作用提供了制约,而且为大陆俯冲隧道壳幔相互作用提供了重要制约。胡家林石榴单斜辉石岩由地幔楔橄榄岩与三叠纪深俯冲大陆地壳部分熔融衍生的含水长英质熔体发生交代反应而形成。单斜辉石水含量为523-1213ppm,石榴石水含量为55-1476ppm。这些矿物的水含量不仅与矿物主微量元素含量具有相关性,而且矿物颗粒内部水含量相对均一。该特征排除了矿物水含量在辉石岩从地幔深度折返到地表过程中存在明显扰动,也就是说,地幔交代岩的原始水含量得到了保存。石榴辉石岩高的水含量主要由富水单斜辉石的丰度控制。石榴石也具有高的水含量,说明其也是地幔深度赋存水的重要矿物相。计算的全岩水含量和H2O/Ce比值分别为424-660ppm和63-145。辉石岩的水含量高于洋中脊玄武岩的地幔源区,相似或高于洋岛玄武岩的地幔源区,接近于岛弧玄武岩岩浆源区的下限。辉石岩的H2O/Ce比值高于夏威夷石榴辉石岩和SWIR大洋辉石岩。这些特征表明,交代富辉石地幔岩石与高水含量和变化H2O/Ce比值的地幔源区有关;这也支持一些板内玄武岩的源区可能为橄榄岩和辉石岩的混合物。另一方面,地幔楔中高水含量辉石岩的存在能够增强地幔楔的水储存能力,并减少水由俯冲向深部地幔的迁移。
[博士论文] 荣伟
地质学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:本博士学位论文选取江南造山带中东段九岭地区新元古代九岭过铝质花岗岩基和星子花岗岩体作为研究对象,通过系统的岩石地球化学研究和对过铝质花岗岩地球化学成分变化的合理解释,结果不仅对过铝质花岗岩体中的镁铁质包体提出了新的形成机制,而且发现大的过铝质花岗岩基形成过程中存在长英质岩浆之间混合的重要作用,并且在过铝质岩体中辨别出了I型和S型花岗岩,最后对过铝质花岗岩基主要是地壳物质再循环的产物给予了进一步的确认。
  花岗岩中镁铁质包体的来源往往能够对花岗岩的成因提供重要的信息。九岭东南部坳子村花岗岩主要为中粗粒的黑云母花岗岩,其内广泛存在镁铁质包体。这些镁铁质包体大小不一,从小于一厘米到大于十几厘米,它们粒度比寄主花岗岩细,颜色更深。它们与寄主花岗岩具有相似的矿物组合,但黑云母含量更高且相对缺乏钾长石。一些黑云母聚集体(小包体)中存在着石榴石碎片,这些石榴石含量较少,通常都与黑云母相关,部分被黑云母环绕、部分具有黑云母边、部分与黑云母呈港湾状接触,一些微尺寸(<10μm)的细长状黑云母与它形石英生长在石榴石颗粒边内。岩相学观察表明,这些黑云母是通过消耗石榴石而生长的,属于变交代成因。同时这些变交代黑云母在地球化学成分上也显示了继承石榴石的成分特征,它们具有更高的Mg#、MgO、A/CNK含量,更低的TiO2、K2O、(La/Yb)N、(Gd/Yb)N含量,以及显著的Eu负异常。另外,一些石榴石颗粒内还包裹着少量原生黑云母包裹体,这些黑云母包裹体与变交代的黑云母具有相似的成分特征。因此,黑云母聚集体中的石榴石碎片应该为转熔石榴石,而与这些转熔石榴石相关的黑云母则为转熔石榴石与花岗质熔体逆反应形成的二次反应矿物,这一反应就是黑云母脱水熔融的逆反应:石榴石+钾长石+熔体1+水=黑云母+斜长石+石英+熔体2。
  九岭坳子村寄主花岗岩SiO2含量为62.94~67.91wt.%,主要为花岗闪长质;而镁铁质包体SiO2含量为59.12~61.81wt.%,主要为闪长质。SIMS锆石U-Pb定年结果表明,寄主花岗岩与镁铁质包体具有误差范围内一致的形成年龄为中新元古代(823±3~824±4Ma)。寄主花岗岩的全岩(87Sr/86Sr)1比值为0.708到0712、εNd(t)值为-3.34,锆石εHf(t)值为4.10到7.49、δ18O值为10.70‰到11.81‰;镁铁质包体的全岩(87Sr/86Sr)1比值为0.710到0.714、εNd(t)值为-0.75到-2.74,锆石εHf(t)值为4.26到4.69、δ18O值为10.50‰到10.90‰。由此可见,镁铁质包体与寄主花岗岩具有相似的全岩Sr-Nd-Hf-O同位素组成,其富集的Sr-Nd同位素和高的δ18O值表明寄主花岗岩和镁铁质包体主要来源于地壳物质,而非地幔物质。另外,寄主花岗岩和镁铁质包体都显示了强过铝质的特征(A/CNK>1.1),表明坳子村花岗岩和镁铁质包体源岩主要为经历过地表化学风化的沉积岩。矿物学资料表明,坳子村花岗岩中镁铁质包体内的黑云母一部分和与石榴石相关的变交代黑云母成分相似,另一部分与寄主花岗岩中的黑云母成分相似。同时,镁铁质包体中的黑云母比寄主花岗岩中的黑云母含有更多的斜长石包裹体且缺乏钾长石包裹体。另外,镁铁质包体中的锆石与寄主花岗岩中的锆石具有一致的εHf(t)值(2.7~5.9vs.3.8~7.8)和δ18O值(8.23~9.99‰vs.8.03~10.09‰)。综合这些结果,本文提出,九岭坳子村花岗岩中富黑云母的包体是转熔石榴石聚集体在花岗质岩浆演化的晚期、水活度较高的条件下与花岗质熔体逆反应形成的。热力学模拟表明,坳子村花岗岩中直接从岩浆中结晶的黑云母约为5%,远低于薄片中观察到的比例。因此,寄主花岗岩中黑云母也主要来自于转熔石榴石与花岗质熔体的逆反应。质量平衡计算表明,约10%的转熔石榴石被夹带进入了坳子村花岗岩中。这些夹带的转熔石榴石大部分最终与花岗质熔体发生逆反应,形成了变交代黑云母,从而直接提高了坳子村S型花岗岩中的MgO+FeOT含量。这对转熔矿物夹带模型是一个补充,因为缺乏转熔矿物在花岗岩中的存在形式一直是该模型的最大问题。本文研究表明,这些转熔矿物大多已经与寄主花岗质熔体逆反应形成了新矿物如黑云母等,从而影响了S型花岗岩的成分变化。
  不同源区来源的长英质岩浆之间的混合在花岗岩成因中可能普遍存在,但是一直难以识别。九岭过铝质花岗岩基中存在着两种类型花岗质岩石,一种是中粗粒的低硅花岗岩,其SiO2含量为62.22~68.97wt.%;另一种是中细粒的高硅花岗岩,其SiO2含量为71.51~74.04wt.%。SIMS和LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,低硅和高硅花岗岩具有一致的侵位年龄,为中新元古代~820Ma。低硅和高硅花岗岩都显示了强过铝质的特征(A/CNK>1.1),但是低硅花岗岩比高硅花岗岩具有更高的MgO、FeO、TiO2、Al2O3以及MREE含量。全岩锆饱和温度计算表明,低硅花岗岩具有相对较高的全岩锆饱和温度771~855℃,而高硅花岗岩具有相对较低的全岩锆饱和温度736~765℃。低硅花岗岩全岩(87Sr/86Sr)1比值为0.706到0.720、εNd(t)值为-2.74到-4.44、两阶段Nd模式年龄为1.71~1.85Ga,锆石εHf(t)值为3.93到6.57、两阶段Hf模式年龄为1.40~1.57Ga;高硅花岗岩全岩(87Sr/86Sr)1比值为0.712到0.717、εNd(t)值为-3.20到-4.36、两阶段Nd模式年龄为1.75~1.85Ga,锆石εHf(t)值为1.99到3.44、两阶段Hf模式年龄为1.60~1.69Ga。两者在Sr-Nd-Hf同位素组成上的差异指示,它们的源区属于不同成分的地壳。
  另外,在九岭岩基低硅和高硅花岗岩中鉴定出了两组锆石和石榴石,它们或以单晶体形式出现,或以核边结构出现在同一颗粒中。组Ⅰ锆石具有高的δ18O值(>8‰,平均10.1‰)和低的εHf(t)值(平均0.8),而组Ⅱ锆石具有相对较低的δ18O值(<8‰,平均6.8‰)和较高的εHf(t)值(平均5.1)。组Ⅰ和组Ⅱ锆石都既存在于岩浆锆石边部也存在于岩浆锆石核部。组Ⅰ石榴石富集FeO和MgO,贫CaO和MnO;而组Ⅱ石榴石则相对富集CaO和MnO,贫FeO和MgO。组Ⅰ石榴石具有显著的Eu负异常,MREE-HREE表现出平坦到下降的趋势;而组Ⅱ石榴石具有弱或者无Eu负异常,MREE-HREE呈现陡峭的趋势。此外,组Ⅰ石榴石相对组Ⅱ石榴石具有更高的O同位素比值,且组Ⅰ石榴石与组Ⅰ锆石氧同位素平衡,组Ⅱ石榴石与组Ⅱ锆石氧同位素平衡。在具有核边结构的颗粒中,组Ⅰ石榴石主要出现在核部,而组Ⅱ石榴石主要出现在边部。
  综合分析表明,九岭过铝质花岗岩基主要由地壳岩石熔融产生,但是两组锆石和石榴石分别结晶于两批不同成分的长英质岩浆。批次Ⅰ岩浆可能来自于古老地壳沉积物在较高的温度下部分熔融产生,而批次Ⅱ岩浆可能来自于相对新生地壳岩石在较低的温度下部分熔融。因此,九岭过铝质花岗岩基是由两批来自不同地壳源区、具有不同地球化学成分的长英质岩浆之间混合形成的。
  星子花岗岩体不同地区五件样品SIMS锆石U-Pb定年结果表明其形成年龄为819±5Ma到831±6Ma,为新元古代中期,与周边九岭岩基一样属于江南造山带~820Ma这一期岩浆岩的一部分。星子花岗岩体大部分样品都显示了均一的过铝质成分特征(A/CNK>1.0),并且具有基本一致的全岩Sr-Nd-Hf同位素成分,同时在全岩成分协变图上,A/CNK和P2O5与SiO2基本没有明显的变化关系,类似于S型花岗岩的成分特征,且同岩浆锆石均具有高于地幔值的O同位素值。但是星子花岗岩中另一部分与辉长岩脉相关的花岗岩却显示了从准铝质到过铝质的特征,并且呈现了明显的A/CNK与SiO2正相关关系以及P2O5与SiO2负相关关系,类似于I型花岗岩,同时这些样品内的同岩浆锆石具有接近于地幔锆石的O同位素组成。这些成分特征表明星子花岗岩中存在着S型和I型两种花岗岩。因此,星子花岗岩体主要是由S型和I型花岗质岩浆混合形成。同时S型花岗岩样品具有低于地幔值的正的εHf(t)值,而I型花岗岩样品具有类似地幔锆石的高的εHf(t)值,表明S型花岗质岩浆主要来源于年轻弧地壳岩石快速沉积之后深熔,而I型花岗质岩浆则主要是新生地壳岩石重熔形成。
  本文研究表明,过铝质花岗岩中富黑云母的包体除了传统认为的残留体来源、镁铁质岩浆来源以及堆晶来源外,还可能是花岗质熔体中夹带的转熔石榴石聚集体在花岗质岩浆演化的后期发生逆反应形成的,过铝质花岗岩中高的MgO+FeOT含量可能是转熔石榴石与熔体逆反应形成的大量黑云母散入到花岗岩中造成的。过铝质花岗岩主要是由地壳物质部分熔融形成,不同成分的长英质岩浆批式侵入可能是形成这种大花岗岩基的主要方式。长英质岩浆之间的混合往往难以通过全岩地球化学研究识别,但是通过对不同难熔矿物进行微区矿物学和地球化学的综合研究是识别长英质岩浆混合的一种有效方式。综合矿物学、全岩地球化学成分以及锆石O同位素组成能够对过铝质花岗岩体内I型和S型花岗岩的鉴别提供准确且有效的制约。
[博士论文] 马晓雄
矿物学、岩石学、矿床学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:江南造山带浙江段位于江南造山带最东端,扬子陆块和华夏陆块交汇处。浙江段出露了诸多造山后幔源火成岩,它们以岩流、岩体、岩席/岩墙等形态产出,包括浦江蒙山细碧岩、萧山大桥玄武岩、开化高岭安山玄武岩等火山岩和开化大龙辉绿岩体、岭里辉绿岩株、浦江叶村辉绿岩席、石井于辉绿岩席、富阳辉绿岩席群、诸暨次坞辉绿岩体等侵入岩。论文在野外地质的基础上,对上述火成岩进行岩相学、矿物学、年代学、地球化学和同位素研究,获得以下认识:
  锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果表明,浙江段造山后幔源火成岩主要形成于836~774Ma,其中浦江蒙山细碧岩年代为~836Ma,富阳辉绿岩席年代为~808Ma,诸暨次坞辉绿岩体年代为809~807Ma,浦江叶村辉绿岩席年代为~803Ma,萧山大桥玄武岩年代为~801Ma,开化高岭安山玄武岩年代为797~794Ma,开化大龙辉绿岩体年代为~774Ma。
  地球化学结果表明,浙江段造山后幔源火成岩多为亚碱性拉斑系列。浦江蒙山细碧岩略富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),高场强元素(HFSE)含量接近于洋中脊玄武岩(MORB),具E-MORB特征。开化岭里辉绿岩含量接近于洋岛玄武岩(OIB),富集LREE、LILE和HFSE,具OIB特征。萧山大桥玄武岩、开化高岭安山玄武岩和富阳、浦江、开化、诸暨次坞辉绿岩微量元素含量介于弧玄武岩(IAB)和洋岛玄武岩之间,略富集LILE和LREE,并存在不同程度的Nb、Ta亏损,兼有板内和岛弧玄武岩的特征。
  浦江蒙山细碧岩、萧山大桥玄武岩和富阳、浦江、诸暨次坞辉绿岩具亏损的Nd-Hf同位素特征,来源于亏损地幔;开化高岭安山玄武岩、大龙辉绿岩具备富集的Nd同位素特征,来源于富集的岩石圈地幔;开化岭里辉绿岩则来源于亏损地幔和富集地幔的混合源区。不同程度熔融的岩浆在上升过程中经历了结晶分异和壳幔作用,后者最为典型的是岩浆混合,次坞-道林山复合岩体为其提供了野外地质、岩相学、年代学、地球化学、同位素的实证。
  浙江段造山后幔源火成岩为江南造山带东段幔源岩浆活动的典型产物。整合浙江、安徽、江西同时代幔源火成岩发现,江南造山带东段具有如下构造演化模式:自1000~860Ma华夏陆块与扬子陆块碰撞造山之后,江南造山带东段即进入板内伸展环境。860~750Ma时期幔源岩浆活动可进一步分为两个阶段,860~820Ma时期江南造山带东段处于造山后环境,岩石圈地幔是幔源火成岩的主要源区,并存在少量的软流圈活动;而820Ma之后江南造山带东段由造山后向非造山裂谷环境转变,软流圈更多的参与了幔源岩浆的形成过程,高温的岩浆在局部地区导致了岩石圈地幔的重熔。
  本次研究以浙江段造山后幔源火成岩为例,研究了江南造山带东段造山后火成岩的岩石组合和幔源岩浆岩的岩石学特征和物源特征,为深入了解江南造山带东段的岩浆-构造演化提供了基础资料,对深化该造山带造山后岩浆作用具有重要意义。
[硕士论文] 陈柯婷
地质资源与地质工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:我国西南地区煤中硫分含量普遍较高,且个别地区煤中有害微量元素异常富集。此外,西南地区成煤时代多,地质结构复杂,研究煤中稀土元素地球化学,不仅可为含煤盆地的物源分析提供理论基础,而且对煤层共伴生矿产的综合利用提供科学依据。
  本文为研究我国西南地区煤中稀土元素的地球化学特征,从西南地区三个煤矿5个煤层中采取62个煤样,从四川攀枝花大宝鼎煤矿、重庆南桐东林煤矿、云南临沧勐托地区分别采取了31、20、11个煤样品,采用ICP-MS分析测试了样品中稀土元素的含量、煤中稀土元素的含量特征、分配模式和赋存状态。
  结果表明:攀枝花太平18号煤中稀土元素的含量范围为6.59ug/g~281.7ug/g,均值为为123.75ug/g,攀枝花大宝顶15-3煤中稀土元素的含量范围在11.51ug/g和338.44ug/g之间,均值为160.87 ug/g,重庆南桐5号煤中ΣREE的范围在107.49ug/g和443.45ug/g之间,均值为256.14 ug/g,东林6号煤中ΣREE值的范围为44.6ug/g~1573ug/g,均值为262.61 ug/g,临沧勐托煤中ΣREE的范围在101.92ug/g与375.96ug/g之间,ΣREE的平均值为223.62 ug/g。
  研究区煤中稀土元素含量最小值为6.59 ug/g,最大值为1572 ug/g,算术平均值为192 ug/g;其中重庆东林煤矿6号煤底板岩石中稀土元素的含量异常偏高,含量高达1573 ug/g,推测可能来源于碱性火山灰;研究区煤层顶底板附近煤分层煤样中稀土元素的含量比其同一煤层其他煤样中的稀土元素高;δEu的范围为0.25~0.78,均小于1,显著负异常,推测可能与酸性花岗岩的陆源供应有关。云南临沧勐托煤中Ce正异常,因临沧勐托煤样来自新近纪无海相沉积,Ce正异常可能与偏还原的山间湖相沉积环境有关;研究区煤中稀土元素主要赋存于黏土矿物和与碳酸盐中。
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