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地质学报
中国地质学会
地质学报

中国地质学会

陈毓川

月刊

0001-5717

dizhixuebao@163.com

010-68312410

100037

北京阜成门外百万庄路26号

地质学报/Journal Acta Geologica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术性刊物。刊登地质学及其相关学科的领域的研究成果，涉及地层学、古生物学、矿物岩石学、地球化学、构造地质、水文地质、第四纪地质等方面。读者对象为地质科学研究人员及地质院校师生。
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    黔西晚二叠世煤系基底凝灰岩中稀土元素的富集机制

    代世峰沈明联刘桂建赵蕾...
    2281-2298页
    查看更多>>摘要：我国西南地区晚二叠世含煤岩系基底蚀变凝灰岩中高度富集稀土元素等多种关键金属.低温热液作用通常对煤和煤系中稀土元素的富集成矿有重要贡献,黔西地区位于世界著名的大范围低温热液作用区内,是研究低温热液作用下煤系稀土元素富集机理的良好对象.蚀变凝灰岩的地球化学和矿物学组成可以提供凝灰岩蚀变过程中流体演化、热演化和成矿过程等信息,但以前的研究对凝灰岩中蚀变矿物组成以及矿物的共伴生关系还缺乏深入探讨,限制了对关键金属富集过程的认识.研究结果表明:凝灰岩具有与高钛玄武岩一致的地球化学组成;火山玻璃以及由长石、辉石等交代蚀变形成的次生矿物,可能形成于表生风化或早期成岩阶段.稀土元素主要赋存在后期热液成因的脉状独居石中.本文提出了西南地区晚二叠世煤系基底凝灰岩中稀土元素富集的模式:降落后火山灰经历了表生风化作用,地表水和周期性海水的作用导致凝灰岩层顶部样品中的稀土元素发生淋滤而向下迁移,后期出渗型热液流体与凝灰岩发生的水岩作用,导致下部凝灰岩中的稀土元素被析出并随热液流体迁移到凝灰岩层上部而富集.

    晚二叠世煤系基性凝灰岩稀土元素富集机制

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    准格尔煤田老三沟外围勘查区煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)共富集成因及资源潜力评价

    李晶王道华张涵冯向东...
    2299-2315页
    查看更多>>摘要：内蒙古准格尔煤田石炭纪—二叠纪煤系蕴含丰富的铝、镓、锂及稀土等多种战略性金属.为明确该煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)等战略性金属富集的成因机制,本文以准格尔煤田老三沟外围勘查区典型钻孔石炭纪—二叠纪煤系为研究对象,采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜和基于Tescan Mira扫描电镜的TIMA-X综合矿物分析仪等系统分析了煤的矿物学和元素地球化学特征.研究区太原组和山西组煤系中普遍存在Al-Li-Ga以及Nb-Ta-Zr-Hf的共富集,其中太原组煤系主可采6号煤中Li、Ga、Zr以及局部层位Nb、Ta均达工业利用品位,具有重要的成矿潜力和开发利用价值.煤中富集的Li和Ga主要赋存于高岭石、勃姆石中,部分Li还赋存于绿泥石中.煤中Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)的富集受控于陆源区母岩的化学风化、火山碎屑的输入、流体活动以及成岩过程中复杂的水/岩作用过程.华北地台前石炭系沉积基底和阴山古陆中元古代钾长花岗岩长期的强烈风化淋滤,形成富Ga-Li的铝土质古风化壳残积物,为研究区煤中铝、镓、锂的初步富集提供了物质来源.富集的铝、镓、锂随地下水等流体迁移,在水动力相对较弱的潟湖、泥炭沼泽等水体沉淀富集.在泥炭化和成岩阶段,富集Li、Ga、Nb、Ta等战略性金属的中性—长英质碱性火山灰的输入以及地下水、低温热液、酸性流体的迁移导致了煤系Li、Ga等战略性金属的二次富集.

    煤系铝-镓-锂富集成因铝土质风化壳火山灰流体迁移准格尔煤田

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    黔西北煤田晚二叠世煤关键金属Li-Nb-Ta富集特征及成因机制

    金超刘浪涛张小刚高帅坡...
    2316-2335页
    查看更多>>摘要：关键金属是当今社会必须的但是安全供应存在高风险的一类金属的总称.煤因富含有机质往往能够富集关键金属,特殊地质条件下能形成煤型关键金属矿床.很多研究表明我国西南地区晚二叠世含煤地层富含多种关键金属,但是其富集特征和形成机制仍然不清楚.本文以贵州黔西北煤田泰来煤矿上二叠统龙潭组9#煤层为研究对象,系统采集了煤层及顶底板样品,利用粉末X射线衍射仪对样品进行了矿物类别分析,利用X射线荧光光谱仪对样品进行了主量元素分析,利用电感耦合等离子体质谱仪对样品进行了微量元素分析.实验结果表明样品中的主要矿物包括高岭石、石英、伊利石、黄铁矿、锐钛矿、金红石、方解石、白云石、钠云母和钠长石等.含量较多的主量元素氧化物为SiO2、TiO2、Al2O3和Fe2O3,存在富集的微量元素为Li、Nb、Ta、Zr、Hf、Sn、Th和In,其中Li、Nb和Ta的含量分别为世界煤均值的7.9倍、7.8倍和8.7倍.沉积物源和矿物赋存特征分析表明,峨眉山中性火山岩和高钛玄武岩对含煤盆地的物质供应具有一定的贡献,沉积之后的热液活动对该煤层关键金属的富集具有重要作用.

    黔西北煤田晚二叠世煤关键金属元素Li-Nb-Ta富集

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    宁东煤田横城矿区太原组煤中关键金属的物质来源和富集机理

    黄鹏程郭雅杰史禹韬曹佳亮...
    2336-2350页
    查看更多>>摘要：对宁东煤田横城矿区太原组9号煤层进行了矿物学和地球化学研究,以便查明煤中关键金属的分布、赋存和富集特征,并评价其综合利用前景.研究结果表明:①横城矿区9号煤以高的镜质组含量、特低—低灰分产率和中—高硫含量为特征.②煤中矿物主要由高岭石组成,以细胞充填状、透镜状和薄层状等形式存在.煤层底板中矿物主要由石英、高岭石和白云母组成,其主要为碎屑成因.③煤层中常量元素主要由SiO2和Al2O3组成,煤中Li、Zr、Nb、Hf、Pb和Th的含量达到轻度富集—富集程度,其中Li、Pb和Th主要赋存于高岭石,Zr和Hf赋存于锆石,Nb赋存于高岭石和锐钛矿.矿区9号煤层形成于受海水影响的潮坪-潟湖环境,煤层下部形成于铁源供给不足的低位沼泽环境,煤层上部形成于铁源严重不足的高位沼泽环境,故下部煤层中硫以黄铁矿硫为主而上部以有机硫为主.煤中碎屑物质主要来源于阴山古陆和阿拉善地块,阴山古陆主要提供了元古宙的陆源碎屑物质,阿拉善地块主要供给了早石炭世的碎屑物质,此外也有少量的火山灰和奥陶系灰岩风化残积物进入到含煤盆地.煤中的Li、Zr、Nb等关键金属的富集主要受控于长英质的碱性—过碱性物质输入量的多少,同时水/岩作用过程也导致了关键金属的活化、迁移和重新分配.煤灰中Li2O含量超过其边界品位,REO、Ga、Zr和REY接近相应边界品位,故可考虑Li-Ga-Zr-REY等的综合开发利用.

    关键金属赋存状态富集机理宁东煤田太原组

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    鲁西地区石炭纪—二叠纪煤系关键金属富集特征及其控制因素

    郑雪李景贤周鑫李旭超...
    2351-2364页
    查看更多>>摘要：关键金属是重要的战略资源,煤系关键金属已成为国内外煤地质学和矿床学领域的研究热点.在鲁西地区已发现多个煤田富集关键金属元素,为了查明鲁西地区煤系关键金属的富集特征与影响因素,本文在综合前人对鲁西地区煤系微量元素研究的基础上,利用电感耦合等离子体质谱仪测定了兖州煤田和济宁煤田煤中关键金属含量,并分析了关键金属在鲁西地区的分布规律.结果表明:兖州煤田、宁汶煤田南部、济宁煤田北部和巨野煤田西部富集关键金属Li-Se-Zr-Hf,并且富集层位均为山西组;滕县煤田南部富集Ga和Ge,其中Ga的富集层位包含山西组和太原组,而Ge仅在太原组富集;肥城煤田和新汶煤田有Li和Ge的富集,Li的富集层位包含山西组和太原组,Ge仅在太原组富集.陆源物质及热液流体/地下水是鲁西地区关键金属元素的重要来源,阴山古陆和秦岭造山带是鲁西石炭纪—二叠纪煤系的主要沉积源区.Li是鲁西地区富集范围最广且富集程度最高的关键金属,热液流体是其富集的主控因素.海水引起鲁西地区太原组煤系U、V、Cr、及Tl等关键金属的富集.

    鲁西煤系关键金属石炭纪—二叠纪

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    黔西上二叠统煤系关键金属富集层时空分布及地质控制因素

    杨天洋沈玉林金军黄文...
    2365-2378页
    查看更多>>摘要：黔西晚二叠世煤系关键金属元素富集层在垂向上叠置分布,但其在地层中的时空分布规律尚不清楚.详细研究关键金属富集层的时空分布规律可以预测其分布特征及了解该时期富集成矿规律与地质事件的联系.本文分析了煤系关键金属富集层的地球化学特征及垂向分布规律,探讨了其形成的地质控制因素.结果表明煤系Ga-Zr-Nb-REY关键金属富集层为自然伽马高异常岩层,具有低Sr/Ba、较高的Rb/Sr和CIAcorr值,以及相对较高的V/Ni和V/(V+Ni),表明在气候相对炎热、海平面仍相对较低时期形成于水体相对较深的缺氧环境中.根据富集层垂向分布特征总结了6种Ga-Zr-Nb-REY富集层沉积序列及3种Li富集层沉积序列,其中Ga-Zr-Nb-REY富集层垂向分布特征表明富集层在沉积旋回内处于相对一致的层位.M2井长兴组的Li富集层在垂向上有显著的旋回性.Ga-Zr-Nb-REY关键金属富集层为含板内火山灰层,其垂向叠置规律及关键金属元素含量受板内火山活动规律及强度控制.古地理格局控制了沉积物在地表遭受淋滤作用的强度,经历较弱或未经历淋滤作用的含板内火山灰层具有关键金属元素富集的特征.弱水动力条件利于火山灰的保存,局限环境可能是形成Li富集层的重要原因.在热液流体的影响下形成了黔西地区偶现的Li、Ti富集层.这种富集成矿规律及分布模式可以有效地预测关键金属元素富集层位的时空分布规律.

    关键金属时空分布规律地质控因晚二叠世

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    湖南头石露天矿测水组煤中锂的富集与成矿前景

    张涵李晶王园林阳...
    2379-2394页
    查看更多>>摘要：本文以湖南涟邵煤田头石露天矿下石炭统测水组煤为研究对象,采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和高分辨率透射电镜(HR-TEM)等方法系统分析了煤的矿物学及元素地球化学特征.湖南头石露天矿测水组煤为中高灰,低挥发分烟煤,煤中主要矿物为高岭石、铵云母和方解石,其次为石英、锐钛矿、铁白云石、微斜长石、菱铁矿和伊利石,含有少量黄铁矿.与世界煤相比,头石露天矿测水组煤中高度富集Li(富集系数为15.6),越接近顶底板和夹矸,Li的含量越高.透射电镜分析及Li与灰分、Al2O3和K2O的明显正相关性表明,煤层中Li主要赋存在铝硅酸盐矿物,如高岭石、含锂绿泥石中.煤中Li的高度富集主要来源于蚀源区长英质母岩及盆地周缘花岗岩体,在泥炭聚集期间进入泥炭沼泽,或在间歇性海水-岩浆热液等流体的共同作用下由围岩淋滤并运移至煤中富集.头石露天矿大部分煤层中Li含量达到回收标准,尤其是煤层底板和附近煤层中Li的成矿潜力值得关注.

    煤中锂富集煤地球化学煤中矿物测水组头石露天矿

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    晋南地区煤系黏土岩中锂的赋存状态及其沉积环境

    程宏飞武振晓
    2395-2408页
    查看更多>>摘要：关键金属锂等战略资源及其引发的国家安全问题,在当今国际政治、经济、军事舞台中愈显突出和重要.华北克拉通是我国沉积型锂矿床主要分布区域之一,富锂黏土岩资源丰富,成为重要的沉积型锂资源勘探区域.本文以华北克拉通晋南地区的煤系黏土岩为研究对象,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和魔角旋转固体核磁共振谱(MAS NMR)等表征技术,结合化学物相分析及黏土矿物分离提取实验对研究区本溪组黏土岩中锂的赋存状态及其沉积环境进行研究.发现黏土矿物是锂的主要载体矿物,其主要包括锂绿泥石、伊利石和高岭石;锂含量与锂绿泥石含量呈显著正相关关系,与伊利石和高岭石的含量呈微弱的正相关关系;样品中的锂主要赋存于锂绿泥石的氢氧化物八面体晶格中,部分赋存于伊利石和高岭石中.古盐度指标m值(100×(MgO/Al2O3))和1000×Rb/K2O值显示研究区富锂黏土岩主要形成于淡水—半咸水环境;古氧化还原指标V/(V+Ni)和Th/U值显示研究区富锂黏土岩主要形成于缺氧和贫氧环境;古气候指标Sr/Cu、C值((V+Cr+Mn+Fe+Co+Ni)/(Na+Mg+K+Ca+Sr+Ba))和CIA值显示研究区富锂黏土岩主要形成于炎热潮湿的古沉积环境中.该研究有助于完善沉积型锂矿的成矿理论,也有利于攻克该类型锂资源高效分离与提取的技术瓶颈.

    锂赋存状态煤系黏土岩沉积环境晋南地区

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    鄂尔多斯盆地东胜煤田侏罗系煤中元素地球化学特征及其古环境意义

    李美芬马丹李磊韩智...
    2409-2423页
    查看更多>>摘要：本文以鄂尔多斯盆地东胜煤田塔然高勒矿区锡尼布拉格勘查区6-5号钻孔延安组煤为研究对象,在工业分析和元素分析的基础上,采用X射线荧光光谱仪(XRF)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了煤中常量元素及微量元素含量,对煤中元素的富集程度进行了分析,并利用煤相参数和地球化学参数对延安组不同煤层的沉积古环境进行了重建.结果表明:不同煤层样品以低水分含量、(特)低灰分产率、特低硫含量和中高挥发分产率为特征,煤中硫以有机硫为主;不同煤层煤中常量元素均以SiO2和Al2O3为主,其次为CaO、Fe2O3和Na2O;煤中微量元素富集程度不同,3#煤中富集Cr、Zr、Nb、Ta和Th,轻度富集V、Cu、Zn、Ga、Y、Ba、Yb、Hf、W、Pb和U,4#煤中富集Sb,轻度富集Ba、Be、Co,5#煤中轻度富集Be和Co,6#煤中轻度富集Cr和V;稀土元素结果表明,3#煤和6#煤以重稀土富集型为特征,4#煤和5#煤以中/重稀土富集型为特征,不同煤层均存在Eu正异常现象;不同煤层煤岩显微组分均以惰质组为主,其中4#煤中惰质组含量最低;各煤层沉积水体均为氧化环境占主导,其中3#、5#及6#煤形成于酸性、富氧—次富氧、水动力较弱的干燥森林沼泽相,而4#煤形成于酸性、富氧—次富氧、水动力较弱的干燥森林沼泽相与碱性、缺氧—极贫氧环境、水体环境波动较大的潮湿森林沼泽相,这两种环境交替出现.

    鄂尔多斯盆地侏罗系延安组地球化学古环境

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    原位微区分析华北典型富锂煤中关键金属赋存规律

    孙蓓蕾王瑶李宝庆刘超...
    2424-2438页
    查看更多>>摘要：煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程的特定地质条件下,可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床.目前已经在华北聚煤区多处煤田发现煤系锂矿化现象,为了查明锂的载体及其赋存规律,本文在矿物组成分析的基础上,采用微区原位分析的方法研究了不同矿物和显微组分中关键金属的赋存特征,为煤系关键金属的富集成因和勘查提供了新的思路.研究结果表明:高岭石是煤中锂的最重要载体,表现为Li-Ga、Li-Zr-Nb-Hf-Ta和Li-Y-Sr不同的元素组合特征,分别代表碎屑物源控制型、火山灰输入型和流体活动参与型三种不同的关键金属富集成因类型.镜质结构体中富集Zr-Hf-Th元素组合,胶质结构体表现为轻度的Li富集;脉状含钠黏土矿物富集Ga-Ba-Tl,脉状磷灰石表现为Ba-Sr-Y富集特征,这些脉体矿物元素的富集是成煤后期流体活动的产物.

    关键金属原位分析富锂煤赋存状态

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