斑岩型铜矿的形成与岩浆-热液体系氧逸度的波动有密切关系。一般认为,高氧逸度有助于铜在长英质熔体中富集,而铁氧化物的结晶促使成矿流体中的硫酸盐被还原,导致流体中的铜以硫化物形式卸载。然而,这种认识仍面临挑战,特别是缺乏热液体系氧逸度波动的直接证据。

中国科学院广州地球化学研究所矿物物理化学学科组博士研究生姜玉航在牛贺才研究员指导下,对华北克拉通南缘中条山铜矿峪斑岩铜矿开展了系统的成矿流体研究。通过对与黄铜矿共生石英内流体包裹体特征的研究,发现该矿床不同成矿阶段的流体包裹体中分别含有硬石膏、赤铁矿和黄铜矿等子矿物。含子矿物多相包裹体的岩相学特征和矿体及其蚀变带内矿物组合显示,在早期成矿阶段热液体系已经开始发生了SO42-被还原成S2-的反应,在主成矿阶段这个反应达到高峰,而晚期成矿阶段该反应明显减弱,SO42-被还原成S2-的反应的强度与矿化程度呈正相关,暗示该过程对含铜硫化物的沉淀具有重要的制约。本研究从流体成矿作用的角度示踪了斑岩铜矿成矿热液体系不同阶段的氧逸度变化,证实其氧逸度在磁铁矿-赤铁矿缓冲线(HM)附近波动。流体包裹体岩相学和显微测温研究还显示,成矿流体温度降低和流体沸腾是成矿元素富集和最终沉淀的重要机制,高盐度流体是搬运铜的主要介质。 

该成果发表在国际矿床学期刊Ore Geology Reviews 63期上 (Jiang YH, Niu HC*, Bao ZW, Li NB, Shan Q, Yang WB, 2014, Fluid evolution of the Tongkuangyu porphyry copper deposit in the Zhongtiaoshan region: Evidence from fluid inclusions, Ore Geology Reviews, 63: 498-509) 

日前,理化所杨鲁伟研究员参与的“水体污染控制与治理”国家科技重大专项课题“高浓高盐有机废水高效节能蒸发装备产业化”签订任务合同书。

该课题以印染、化工、制药等行业高浓度难降解高盐废水为研究对象,通过高效节能环保的机械蒸汽再压缩热泵蒸发技术实现盐和水的分离,通过结合深度处理工艺,将有机物从废水中有效去除,实现冷凝液达标排放或回用。

该课题将研发制造制约我国热泵蒸发器发展的核心部件——水蒸气压缩机,实现系统全部国产化和规范生产,打破欧美等发达国家在该领域的技术垄断,获得自主知识产权;研发适用于高浓废水蒸发处理的成套化、系列化装备,建设含高浓度难降解有机污染物的高盐废水处理示范工程,进行产业化推广,为相关企业解决行业水污染治理技术难点问题提供选择,同时为推进我国工业废水“零排放”技术广泛应用提供支持和借鉴。

拓扑材料因其新奇的表面态引起了人们广泛的关注。这种受时间反演对称性保护的相对论性拓扑电子态具有自旋手征性,因此在自旋电子学和量子计算方面有着巨大的应用前景。目前,许多实验和理论研究表明拓扑电子态在非磁散射下表面的时间反演对称性仍然保持。但磁散射下对称性是否发生破缺从而破坏拓扑材料表面态的性质仍存争议。

中国科学院武汉物理与数学研究所曹更玉课题组与物理研究所表面物理国家重点实验室孟胜课题组合作在磁性原子的近藤效应(Kondo Effect)保护的拓扑电子态研究方面取得新进展,相关研究结果近期发表在美国化学会的ACS Nano(2014, 8, 11576)杂志上。

原文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn504817m

于迎辉副研究员和佘利敏博士研究生等利用低温扫描隧道显微镜研究了磁性钴原子在锑Sb(111)拓扑表面的物理性质。研究发现位于表面上的钴原子在费米能级附近出现很强的Kondo共振峰;而对于处于表面下的钴原子并不存在Kondo效应。通过研究表面的准粒子相干现象并分析可能的散射通道,发现无论吸附钴原子之前和之后表面拓扑电子态的时间反演对称性都没有发生破缺。物理研究所李晖副研究员等进行的密度泛函理论计算进一步表明由于存在Kondo效应,磁性钴原子的磁矩被周围自旋极化的电子云所屏蔽从而形成Kondo自旋单态,整体表现为非磁性,因此表面的时间反演对称性并不会发生破缺。理论计算结果与实验观察结果一致。

这一研究进一步加深了对拓扑材料磁散射下表面物理性质的理解、拓展了拓扑材料在自旋电子器件方面的应用前景。

地幔柱是地球动力学系统中重要的组成部分,不仅形成规模巨大的大火成岩省,也形成了众多和层状基性侵入体相伴生的具有经济价值的矿床类型。因其成矿类型独特(比如PGECrNiVTi),层状岩体一直受到非常广泛的关注和深入的研究;其典型的克拉通内部产出环境,也使得它们成为研究克拉通演化和壳-幔相互作用非常重要的岩石组合。大多数层状岩体是地幔岩浆多期次注入到地壳岩浆房中结晶形成,因此其母岩浆不可避免的在某种程度上与岩石圈地幔(SCLM)以及地壳发生相互作用,分离结晶-同化混染作用(AFC)对开放岩浆体系的理解非常重要。

针对这些科学问题,中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室徐义刚研究员课题组博士生位荀对塔里木大火成岩省内零星分布的一些层状基性侵入体开展详细的矿物学、岩石学以及组成矿物的Sr-Nd-Pb同位素研究。他们的研究发现小海子侵入体主体是橄榄石-辉石堆晶岩(单辉橄榄岩),主要由堆晶橄榄石(Fo = 69 ~ 75)和单斜辉石(Mg# = 75 ~ 84)、粒间的斜长石(An = 53 ~ 86)和Fe-Ti氧化物组成,被大量的同期岩脉所穿插。岩相学和矿物地球化学均表明橄榄石和单斜辉石早于斜长石和Fe-Ti氧化物。ZK4202钻孔顶和底两个单辉橄榄岩样品给出协和的锆石SIMS U-Pb年龄,分别为278.8 ± 2.1 Ma278.3 ± 2.1 Ma,表明小海子单辉橄榄岩侵入体属于塔里木大火成岩省第二期岩浆活动。穿插堆晶岩的岩脉具有较低的Mg#35 ~ 39),在成分上属于碱性玄武岩-粗面安山岩。受混染程度最小的岩脉显示轻重稀土分异、Nb-Ta富集和Pb亏损。它们具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的微量元素特征,并且具有正的εNdi+4.3 ~ +4.8),暗示其来源于富集的软流圈地幔源区。单辉橄榄岩单斜辉石具有上凸的稀土元素球粒陨石标准化模式。根据单斜辉石的微量元素计算的与其平衡的熔体微量元素组成与穿插的岩脉非常相似,暗示小海子单辉橄榄岩侵入体和岩脉来自于相似的源区。小海子单辉橄榄岩侵入体中单斜辉石和斜长石之间存在普遍的同位素不平衡现象与单斜辉石(87Sr/86Sri = 0.7038 ~ 0.7041εNdi = +1.0 ~ +1.9)相比,斜长石具有高的87Sr/86Sri0.7042 ~ 0.7043)和低的εNdi值(+0.4 ~ +1.0)。单斜辉石的87Sr/86Sri随着Zr/Nb比值的升高而升高,εNdi随着Zr/Nb比值的升高而降低,表明小海子单辉橄榄岩侵入体形成过程中受到不同程度的同化混染。斜长石Ca含量与87Sr/86Sri呈正相关,与εNdi呈负相关,表明An牌号越高的斜长石受到的同化混染程度越大。这种现象可以用基性岩浆在紊流上升过程中混染地壳物质(ATA过程—assimilation during turbulent ascend,导致越原始的岩浆受到混染程度越大,与AFC过程截然相反)来解释。然而ATA模式不能解释单斜辉石Mg#εNdi呈正相关:即越原始的岩浆受到混染程度越小,与ATA模式预测趋势相悖。更可能的解释是,在分离结晶过程中基性岩浆同化混染塔里木岩浆岩基底和碳酸盐物质。碳酸盐物质的加入,会导致岩浆CaO含量升高,从而结晶出更高An牌号的斜长石,而且具有更大程度的同化混染。AFC模拟结果表明7-10%10-13%同化混染塔里木岩浆岩基底和碳酸盐能够很好的解释单斜辉石和斜长石的同位素特征。对小海子辉石橄榄岩侵入体系统的矿物化学和同位素研究表明,在层状岩体形成过程中,AFC过程扮演了非常重要的角色。

该研究成果于201412月发表在国际地学期刊Journal of Petrology上(Wei et al. 2014. Petrology and Sr-Nd Isotopic Disequilibrium of the Xiaohaizi Intrusion, NW China: Genesis

在地质年代表中,界线年龄是非常重要的基础性资料,通常是通过对关键地层中的火山灰夹层进行高精度定年工作才能确定。然而,中二叠统上二叠统(即:瓜德鲁普统-乐平统(Guadalupian-Lopingian,简称为G-L)界线并无精确的同位素年龄数据对其进行制约,在2012年版地质年代表中仍然采取估计年龄259.8 ± 0.4 Ma。因此对G-L界线进行精确定年一直是国际地学界努力的目标。另一方面,广泛分布于我国西南地区的峨眉山玄武岩覆盖在瓜德鲁普统茅口灰岩之上,又被乐平统吴家坪阶的宣威组所覆盖,生物地层年代约束峨眉山玄武岩的年龄为254~260 Ma。但是,峨眉山玄武岩喷发的绝对年龄悬而未决,历来是地质工作者讨论的焦点问题。

中科院广州地球化学研究所徐义刚研究员团队通过详尽的野外考察及取样,从云南省宾川地区发育的玄武岩顶部夹层凝灰岩中分选出锆石,并采用CA-TIMS单颗粒锆石U-Pb高精度定年方法,获得样品206Pb/238U年龄为259.1 ± 0.5 Ma。这一年龄解释为峨眉山溢流玄武岩喷发的截止时间。而根据该团队之前对四川广元地区G-L界线粘土岩的矿物学、地球化学特征和Lu-Hf同位素特征的讨论,认为西南地区G-L界线粘土岩不是前人普遍认为的空降成因的酸性火山灰,而是峨眉山大火成岩省顶部酸性岩遭受风化、剥蚀、搬运,而后再沉积而形成的。因此,峨眉山大火成岩省顶部的酸性火山岩、宣威组底部碎屑岩和G-L界线王坡页岩段近似为一区域等时线,代表了一个等时地质界面,而这一界面与华南地区中-上二叠统界线完全重合。因此259.1 ± 0.5 Ma的年龄值逼近G-L界线年龄值,并已被国际地层委员会二叠纪分会采纳,更新进入地质年代表。

该研究成果已发表在2014Lithos期刊上(Zhong YT, He B, Mundil R, Xu YG., 2014. CA-TIMS zircon U-Pb dating of felsic ignimbrite from the Binchuan section: Implications for the termination age of Emeishan large igneous province. Lithos, 204: 14-19)。