四川力马河镁铁-超镁铁质岩体的地球化学特征及成岩成矿分析

四川会理力马河镍矿是峨眉山大火成岩省最重要的岩浆硫化物矿床之一,成矿岩体为一小型铗铁-超镁铁岩侵入体,由含斜长石的超镁铁岩(包括含长辉石橄榄岩和斜长橄榄辉石岩)和辉长岩类的镁铁质岩组成。矿床富含硫化物,成矿元素组合为铜、镍,铂族元素含量很低,没有铂族元素的工业富集,是峨眉山大火成岩省中富铜镍贫铂族元素的代表性岩浆硫化物矿床。本文对力马河镍矿成矿岩体的镁铁、超镁铁岩及矿床中各种硫化物矿石进行了主量元素、微量元素及铂族元素含量分析。分析结果表明,力马河岩体的镁铁、超镁铁岩属拉斑玄武岩成因系列,岩石特征微量元素比值大致与高钛的峨眉山玄武岩相当、与低钛的峨眉山玄武岩有明显区分,但估计原始岩浆强不相容微量元素绝对含量大大低于高钛玄武岩,因此,其成矿岩体不是与一般的低钛或高钛峨眉山玄武岩(不包括苦橄岩在内)直接对应的深成相。岩体超镁铁岩及矿石铂族元素组成特征表现为无钌亏损的型式,钯/铱比值较小、在5左右,也显著不同于一般的峨眉山玄武岩,而类似于峨眉山大火成岩省苦橄岩的铂族元素组成。运用岩石地球化学研究方法计算,原始岩浆为苦橄质成分:MgO含量约17%、SiO_2含量约48%。估计原始岩浆形成于130公里左右的深度,由类似...

月表热参数模型与月壤厚度的被动微波遥感理论分析

利用被动微波遥感亮度温度数据反演月壤厚度是“嫦娥”探月工程的科学目标之一，也是人类探测月壤厚度的一种新的尝试。深入研究月表太阳辐射、月球内部热流以及月表温度的分布和变化规律，是解译遥感数据，反演月壤厚度的前提条件，也为进一步开展月球探测、开发利用月球资源乃至建立月球基地相关研究工作提供必要的参考。 本文根据月表有效太阳辐照度与太阳常数、日月距离和太阳辐射入射角的关系，建立了月表有效太阳辐照度的实时模型如下： (1) 其中， (2) (3) 通过对月表有效太阳辐照度实时模型的各个参数分析发现，影响月表有效太阳辐照度变化的主要因素是日地距离和太阳辐射入射角的变化。对模型的误差分析表明，从1950年到2050年的100年内，月表有效太阳辐照度计算结果的误差百分比小于0.28％，能更准确地反映月表有效太阳辐照度的变化情况。从2007年月表有效太阳辐照度的计算结果发现，该年内的月表有效太阳辐照度变化在1321.5～1416.6 W•m-2之间，平均为1368.0 W•m-2，一个月内的变化最小幅度为6.0 W•m-2，最大幅度为23.6 W•m-2。 在月表有效太阳辐照度的实时模型基础上，根据能量守恒和Stefan-Boltzmann定律，本文还得出了月表温度分布模型如下： (4) 其中，初始条件由下式决定， (5) 通过与月表温度实际观测结果的比较发现，当月表反射率、热发射率和热惯量分别取0.127、0.94和125 J•m-2•s-1/2•K-1时，模型的计算结果与实际观测值比较符合，能较好地预测理想条件下的月表温度。 月表热参数研究的一个重要应用就是解译对月被动微波遥感的亮度温度数据。在对月被动微波遥感探测中，辐射计获得的亮度温度反映了月球表层的热辐射特性。月球表层的热辐射与其自身的热状况紧密相关，结合文中建立的月表热参数模型，根据辐射传播理论进一步分析了对月微波遥感探测中，月球表层在不同情况下对亮度温度的贡献，确定了亮度温度随月表温度和月壤厚度的变化关系，对被动微波遥感探测月壤厚度的可能性和可能达到的精度进行了估算。 对月球表层的热辐射传播的分析发现，对月被动微波遥感探测获得的亮度温度受月球表层热辐射的控制，与月壤厚度具有指数相关性，并受到月表温度的影响。当月壤和月岩的复介电常数分别为2 + 0.005 j和9 + 1 j、相对磁导率均为1时，对应3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz四个频率的亮度温度与月壤厚度及月表温度的关系可分别近似表示为， 3.0GHz亮度温度： (6) 7.8GHz亮度温度： (7) 19.35GHz亮度温度： (8) 37.0GHz亮度温度： (9) 当月壤厚度和月表温度分别在0.5m~30m和100K~400K之间变化时，上述四个频率的亮度温度变化范围分别在212.5K～252.8K、207.4 K～266.7K、193.8 K～288.6K和174.0 K～310.9K之间。对于较低频率的被动微波遥感，亮度温度随月壤厚度的增大逐渐增大并趋于稳定；对较高频率的被动微波遥感，亮度温度随月壤厚度的增大会产生起伏波动，不利于用单波段反演月壤厚度。亮度温度梯度在频率较高时梯度较大，在很小的月壤厚度范围内很快就趋于0，不利于厚度较大时的月壤厚度反演，但对于厚度较小时的月壤厚度反演精度较高；同时，除3.0GHz外，7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz三个频率的亮度温度梯度随月表温度的升高降幅较大，尤其是19.35GHz，适合在夜间对月壤厚度较小的地区进行更精确的探测。对于3.0GHz，其亮度温度梯度受月表温度变化的影响很小，能反映出较深层月壤厚度的信息，可以对月球进行全球全天时探测。若辐射计的分辨率为0.02K，3.0GHz频率对10m厚月壤的判别精度达到0.07m；对于20m厚月壤的精度为1.4m。当月壤厚度小于0.5m时，随着月壤厚度从0到0.5m增加，月球表层的亮度温度贡献呈先减小后增大的趋势，从而使某一亮度温度值可能对应存在两种不同的月壤厚度。因此，对于月壤厚度小于0.5m的区域，利用单波段被动微波遥感亮度温度反演月壤厚度是比较困难的。 在对月被动微波遥感探测中，可以利用月球夜晚时段的亮度温度数据判别月壤厚度是否小于0.5m。当月表温度为100K时，3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz四个频率的亮度温度判别参考值分别为212.9K、207.4K、193.5K和174.1K；月表温度为240K时，上述四个频率的亮度温度判别参考值分别为220.8K、226.8K、234.1K和237.2K。当亮度温度小于参考值时表示月壤厚度小于0.5m，反之，表示月壤厚度大于0.5m。更进一步地，可以根据月表温度的影响系数对月岩是否裸露于月表进行判断。当3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz四个频率的月表温度影响系数接近0.77、0.82、0.84和0.85时，可以认为月岩直接暴露于月表。

上芒岗金矿床成矿作用过程研究

上芒岗金矿床位于三江褶皱系怒江大断裂西南段，龙陵～瑞丽大断裂(F_1)南东盘，上芒岗次级断裂(F_4)之中。赋矿地层为下二叠统沙子坡组(P_(1s))和中侏罗统勐嘎组(J_(2m))。矿石主要有两种类型，硅质矿石和粘土质矿石；前者主要由石英和少量黄铁矿所组成，金品位平均为2 * 10~(-6)；后者主要由伊利石、高岭石和黄铁矿所组成，金品位一般为2 * 10~(-6) ～ 4 * 10~(-6)。矿石中金星次显微状态，主要元素组合为Au、Ag、As、Sb、Hg、Ba。矿床以强烈的黄铁粘土岩化为特征，热液蚀变作用过程即是金矿化作用过程。根据热液蚀变的矿物共生组合及其生成序次，将金矿化作用过程分为五个阶段：黄铁矿-石英阶段(I)；镁贝得-白云石阶段(II)；辉锑矿-石英阶段(IlI)：黄铁矿-高岭石-伊利石阶段(IV)；网脉状石英阶段(V)。其中黄铁矿-高岭石-伊利石阶段(IV)是金矿化的主成矿阶段。该矿床属于卡林型金矿床。由石英流体包裹体获得不同成矿阶段的温度为，成矿阶段I：210～170 ℃、成矿阶段III：190～160 ℃、成矿阶段V：173～144 ℃。伊利石-水氢同位素温度计测得成矿阶段IV的温度为165 ℃。石英流体包裹体液相成分以K~+、Na~+和Cl~- (F~-)为主，其次为Ca~(2+)、Mg~(2+)和HC0_3~-，由早到晚K~+、Na~+和Cl~-降低，而Ca~(2+)、Mg~(2+)和HC0_3~-升高；气相组分以C0_2为主。石英流体包裹体成分富F，其含量高达8.03 * 10~(-3) mol／kg，正是由于成矿热液富含F，Al才可以与F形成络合物进入热液迁移，即Al成为活动组份，从而形成该矿床所独特的强烈粘土岩化蚀变。稀土元素特征方面，矿石和赋矿地层下二叠统沙子坡以及中侏罗统勐嘎组岩石的稀土配分曲线十分相似，均为右倾型，但是两者的稀土元素总量不同，前者的相对较高。矿石和蚀变岩具有相似的稀土元素配分曲线，但是矿石的稀土元素总量相对较高。与勐嘎组泥岩相比，粘土质蚀变岩和矿石更加富集轻稀土元素，并且更富Eu。这些特征表明，粘土质蚀变岩和矿石是由热液作用形成的，而不是风化作用的产物；矿石与赋矿地层在物质来源上有亲缘关系。不同矿段、不同阶段和不同类型矿石和蚀变岩的Au、Ag、As以及Sb的含量同步变化，这表明在整个成矿作用过程中，成矿流体来源统一，且在成矿体系起主导作用。不同类型的矿石及蚀变岩中Au与Al_20_3，和TFe的含量呈正相关，表明黄铁粘土岩化与成矿关系最为密切。矿石铅同位素~(208)Pb／~(204)Pb、~(207)Pb／~(204)Pb和~(206)Pb/~(204)Pb比值分别为39.12～39.54、15.85～15.95、19.75～20.33；沙子坡组(P_(1s))岩石铅同位素比值分别为:38.407～37.868、15.921～15.589、22.685～22.367;孟嘎组(J_(2m))岩石铅同位素比值分别为：39.499～39.222，15.821～15.772、19.207～18.709。在铅同位素组成相关图中矿石与地层铅的投影点分别集中成群分布。矿石铅与地层铅呈线性分布，而且矿石铅的集中区位于沙子坡组铅集中区和勐嘎组铅集中区之间。这些特征表明矿石铅系由沙子坡组铅和勐嘎组铅混合而成。成矿热液的δ~(18)O由早到晚逐渐升高，I、III、IV、V阶段流体的δ~(18)O值分别为-4.2‰，+0.59‰；+0.76‰，+1.98‰，表现出明显的漂移特征；而δD则表现出高度的一致性，变化范围为-82.5 ～ 79.48‰。由此认为成矿热液系大气降水起源。成矿热液氢、氧同位素组成的这种规律性变化还说明，成矿热液的演化具有继承性和连续性。应用CHILLERR软件包，对上芒岗金矿床的成矿作用过程进行化学反应途径数字模拟。所展示的成矿作用过程为：大气降水沿断裂带下渗，加热循环，获取成矿物质(但不排除有深源成矿物质加入的可能性)；形成起始成矿热液：T = 200℃ P = 228.8bar；pH = 4.4；fs_2 = 10~(-9.89); fo_2 = 10~(-41.28)；aAu(HS)_2~- = 10~(-9.64)，aAuCl_2~- = 10~(-17.86);富含F、Al和Au，贫As、Hg、Zn、Cu和Pb。成矿热液在构造作用的驱动下，上升进入上芒岗断裂上部含水构造破碎带，并与下渗雨水混合而淬冷，形成沿上芒岗断裂呈线状分布的早期硅化石英岩(成矿阶段I)，成矿热液与下渗雨水之比为16:l(成矿阶段I)；继而热液扩散进入下盘破碎带，与白云岩反应，形成矿体下盘的白云石化，水:岩比为193:l(成矿阶段II)。此后成矿热液上升充填裂隙空间，由于热传导而缓慢冷却，成矿体系的温度由189 ℃降为165 ℃，形成含辉锑矿的梳状石英脉(成矿阶段1II)。成矿热液继续上升进入上盘碎屑岩破碎带，停积于构造揉皱的泥质岩，并与之反应，形成上芒岗矿床金矿化的主体—粘占土质矿石，水:岩比为29:1(成矿阶段IV)。最后成矿残液逐渐冷却, 同时伴随C0_2的起泡，形成晚期石英网脉(成矿阶段V)，至此热液金矿化过程结束。由上述可见上芒岗金矿床的成矿作用过程经历了：(初始)成矿热液与下渗大气降水混合(I) → 成矿热液与沙子坡组白云岩反应(II) → 成矿热液缓慢冷却(III) → 成矿热液与勐嘎组泥质岩石反应(IV) → 成矿热液冷却沸腾(V)等5个演化阶段。模拟结果进一步证实了上芒岗金矿床的热液成因。上芒岗金矿床成作用过程化学反应途径数字模拟与地质事实高度吻合，与地球化学研究结果相互印证，再现了上芒岗金矿床的成矿作用过程。由矿床的地质地球化学特征及成矿作用过程化学反应途径模拟结果，归纳出上芒岗金矿床成矿作用过程模型。

地理信息系统（GIS）在汞生物地球化学研究中的应用——贵州省汞地球化学数据库的建立及贵阳市土壤年释汞通量的估算

汞污染是全球性的环境问题.从20世纪50年代日本水俣湾汞中毒事件,到最近十年来,在北美及欧洲偏远地区的湖泊中发现鱼体汞含量超标,汞污染的研究一直受到人们的重视,是世界环境污染研究的热点之一.随着对全球汞生物地球化学循环研究工作的不断加深,对其的研究难度逐渐增加,以往单一的研究方法已难见成效.越来越多的研究者认识到,只有将地学领域中采用不同研究方法(地质、地球物理和地球化学等方法)所得到的信息,进行综合分析研究,才能更清楚的了解全球汞的生物地球化学循环.近年来计算机技术的发展,特别是GIS技术的出现,使得这一设想成为现实.地理信息系统(GIS),在一个灵活的空间数据管理环境中,将从不同方面采集、存储和分析的数据提供给用户.用户利用GIS数据中的各种相关的空间或非空间信息,进行各种综合分析研究,从而对全球汞的生物地球化学循环提出新的认识和作出科学的论断.该文偿试将地理信息系统应用在汞的生物地球化学循环研究中.论文的主要内容包括以下两部分:1)地理信息系统的核心是空间数据库,该文建立了贵州省汞地球化学数据库.应用ArcGIS中的MapObjects控件和VB技术相结合开发的贵州省汞地球化学数据库,既能充分发挥管理的优势,又能快速产生友好用户界面,具有快捷、方便、高效等特点.该数据库为贵州省汞地球化学循环研究提供了空间数据管理功能,不仅可以存储大量的空间数据和属性数据,还可以进行空间数据输入、浏览、查询、删除和输出及属性表数据的查询、分析和输出.贵州省汞地球化学数据库为政府决策部门提供了环境监测数据和决策支持系统,也有利于世界范围内汞地球化学研究数据的交流.2)应用贵州省汞地球化学数据库中的贵阳市土壤汞含量数据图,结合贵阳市土壤一大气汞交换通量数据,用多元回归的方法对贵阳市土壤向大气年排汞量进行了估算,结果为:年释汞通量为652Kg,变化范围为463~919Kgyear<'-1>.单位面积的平均释汞量为193~382gKm<'-2>year<'-1>.对比全球背景值,贵阳市土壤年释汞通量的预测值总体偏高,主要是贵阳市的亚热带气候和土壤汞含量偏高的影响.与贵阳市燃煤年排汞量相比,贵阳市土壤释汞通量为0.652tyear<'-1>,仅为目前燃煤排汞量的1/3.说明贵阳市大气汞的来源还是以人为污染为主,但被污染的土壤对大气汞也有不可忽视的贡献.