流体包裹体成分特征

流体包裹体的气相及离子色谱分析，是在中南大学地球科学与信息物理学院气相及离子色谱实验室完成的，测试仪器为美国产DX-120 型离子色谱仪和美国产3400 型气相色谱仪，研究中选用的10件样品采自矿区不同平面、不同标高，挑选了包括石榴子石、黄铁矿、磁黄铁矿及闪锌矿等纯度大于98%的单矿物，测定其中离子和气相组分含量。

主要成矿阶段流体包裹体的气、液相成分分析结果见表64、表65，成矿流体具有如下特征：流体包裹体液相成分中阳离子主要为Ca2＋、Na＋、K＋三种，含量分别为4146～10929μg/g、1084～7989μg/g和0128～4724μg/g；阴离子以 为主，含量为6715～81092μg/g，次为Cl-，含量为2563～8961μg/g，并含有微量F-、 。矿区流体包裹体气相成分均以 H2O和CO2为主，含量分别为 401～4934 μg/g和33167～615283 μg/g，H2和CH4微量。

矿区所有样品中 浓度大于或远大于其他阴离子。流体中Cl-浓度亦较高，表明成矿流体也是重要的金属配合物配位体，故推测铜在成矿流体中主要以硫氢配合物和氯配合物的形式迁移。矿区地层以千枚岩、大理岩为主，高浓度Ca2＋应为流体萃取围岩地层钙质而形成。相较于可单独形成CO2相流体包裹体气相成分，矿区CO2含量偏低，这与流体包裹体的显微测温结果亦相同。

表64 赛什塘铜多金属矿床流体包裹体液相测试结果（μg·g-1）

注：测试单位为中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室。

表65 赛什塘铜多金属矿床流体包裹体气相测试结果（μg·g-1）

注：测试单位为中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室。

陈衍景等（2009）研究指出，洋壳俯冲所派生或诱发的岩浆流体系统中，俯冲洋壳的物质成分特征是富H2O、富Cl-、富Na＋、贫碳酸盐（即贫CO2），属于贫CO2的H2O NaCl体系，其围岩蚀变主要表现为黑云母化、绢云母化和绿泥石化等“富水蚀变”，其中陆缘弧物质背景的浆控高温热液矿床可能发育CO2-H2O包裹体，但室温下未见或鲜见液相CO2，但在冷冻过程中发现有笼合物形成，表明流体中存在一定量的CO2。矿区成矿流体总体上属贫CO2的H2O-NaCl体系，室温下未见液相CO2，但冷冻后回温过程中其熔化温度大于0℃，且流体成分分析中含有少量CO2，围岩蚀变亦以绢云母化、绿泥石化为主，所以赛什塘铜多金属矿床应属陆缘弧物质背景的浆控高温热液矿床，岩浆-流体成矿系统缘于俯冲洋壳的变质脱水熔融。

杨光树等（2008）研究认为，具有含CH4的高温、中高盐度特征的包裹体是在深部岩浆上升后经历同化混染等作用形成的，CH4可能是深部岩浆带来的。矿区早期阶段流体以高温、高盐度为特点，且各成矿阶段流体成分中皆可见CH4，可推断矿区早期流体来源于深部岩浆。

铁在红色风化壳中主要呈3种形式产出，一是参加到粘土矿物晶格中，呈类质同象替代结构中的铝，即“结构铁”；二是呈细分散的氧化铁矿物，吸附于粘土矿物表面或游离存在，土壤化学中常称为“游离铁”；三是呈较大的矿物集合体形式，表现为结核、铁质条带或铁壳赋存在于红色风化壳剖面中。铁在红色风化壳中的这3种产出形式在一定程度上反映了风化成土过程中铁的地球化学演化过程和阶段。在红色风化壳剖面和光学显微镜下所观察到的氧化铁矿物主要呈细分散状或结核、铁质条带和铁壳的形式产出。结核是肉眼可见氧化铁矿物的主要产出形式，结核粒径以02～2mm者居多，结核表面主要有5种微形态，即乳状、葡萄状、肾状、豆荚状和皮壳状（图版Ⅵ-5、图版Ⅵ-6、图版Ⅶ-1、图版Ⅶ-2）。光学显微镜下可鉴定出的独立氧化铁矿物主要是赤铁矿和针铁矿。赤铁矿呈红色或红棕色，多表现为不规则粒状和椭圆状、圆球状的微结核产出，或者呈细分散状吸附于粘土矿物颗粒表面（图版Ⅶ-2、图版Ⅶ-3）。针铁矿呈褐色、**和黑色，其产出状态与赤铁矿相同。赤铁矿和针铁矿在红色风化壳中密切共生（图版Ⅶ-4），含量大致相当，但分布规律呈明显的消长关系，赤铁矿主要分布于红色或深红色、棕红色等以红色为主色调的土层中，而针铁矿则分布于**或以**为主色调的土层中，表层土壤中的氧化铁矿物主要为针铁矿。对于发育较完整的红色风化壳剖面，一般可划分出上部表层土壤、中部和底部岩土过渡带附近3个以针铁矿为主的**土层，相间则分布两个以赤铁矿为主的红色土层。磁赤铁矿仅在经人工重砂磁性分选的3个表层土壤微结核中被发现（图版Ⅶ-5），呈黑色，条痕为褐色，强磁性，硬度为5。

图3-5 红色风化壳中氧化铁矿物样品制备和分析流程

利用JCXA-733型电子探针分析了氧化铁矿物微结核化学成分（表3-2）。红色风化壳中赤铁矿和针铁矿微结核化学成分变化较大，主要反映在SiO2和Al2O3的含量上，微量元素以较高的Cr2O3和CoO为特征，而磁赤铁矿结核成分较钝，几乎由纯的磁赤铁矿组成，杂质元素含量也较低。有趣的是，红色风化壳中针铁矿结核的化学成分与美国威斯康星州Tomahawk湖针铁矿结核化学成分相近，而在Al2O3的含量上的差异则反映了湖泊沉积成因针铁矿结核与风化成土过程形成的针铁矿在形成环境和机理上的差异，具有一定的环境指示意义。

表3-2 红色风化壳中氧化铁矿物微结核的化学成分（wB/%）

组成沉积岩的矿知物成分有160余种，但比较重要的仅20余种，如石英、长石、云母、粘土矿物、碳酸盐矿物、卤化物及含水的氧化铁、锰、铝矿物等。无论是碎屑岩、泥岩，还是碳酸盐岩，在任何一种沉积岩中所含有的主要矿物成分通常不超过3～5种。

沉积岩与岩浆岩的矿物成分相比，有如下的几个道特点:

■在岩浆岩中可大量存在的橄榄石、辉石、角闪石和黑云母等铁镁矿物，在沉积岩中则少见。

■长石、石英和白云母等矿物在岩浆岩和沉积岩中都比较多，但钾回长石和石英在沉积岩中相对更多。

■盐类矿物、碳酸盐矿物和粘土矿物是沉积岩中所特有的矿物，岩浆岩中很少或没有。答

■生物化石和有机质组分则是沉积岩所特有的。

1生物多样性 物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。 生物群落多样性研究始于本世纪初叶，当时的工作主要集中于群落中物种面积关系的探讨和物种多度关系的研究。1943年，Williams在研究鳞翅目昆虫物种多样性时，首次提出了"多样性指数"的概念，之后大量有关群落物种多样性的概念、原理、及测度方法的论文和专著被发表，形成了大量的物种多样性指数，一度给群落多样性的测度造成了一定混乱。自70年代以后，Whittaker（1972）、Pielou（1975）、Washington（1984）和Magurran（1988）等对生物群落多样性测度方法进行了比较全面的综述，对这一领域的发展起到了积极的推动作用。 生物多样性通常包含三层含义，即生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。狭义的遗传多样性是指物种的种内个体或种群间的遗传（基因）变化，亦称为基因多样性。广义的遗传多样性是指地球上所有生物的遗传信息的总和。物种多样性是指一定区域内生物钟类（包括动物、植物、微生物）的丰富性，即物种水平的生物多样性及其变化，包括一定区域内生物区系的状况（如受威胁状况和特有性等）、形成、演化、分布格局及其维持机制等。生态系统多样性是指生物群落及其生态过程的多样性，以及生态系统的内生境差异、生态过程变化的多样性等。 从目前来看，生物群落的物种多样性指数可分为α多样性指数、β多样性指数和γ多样性指数三类。α多样性指数包含两方面的含义：①群落所含物种的多寡，即物种丰富度；②群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。β多样性指数可以定义为沿着环境梯度的变化物种替代的程度。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大。精确地测定β多样性具有重要的意义。这是因为：①它可以指示生境被物种隔离的程度；②β多样性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性；③β多样性与α多样性一起构成了总体多样性或一定地段的生物异质性。 群落物种多样性是梯度变化的。群落物种多样性的变化特征是指群落组织水平上物种多样性的大小随某一生态因子梯度有规律的变化。①纬度梯度：从热带到两极随着纬度的增加，生物群落的物种多样性有逐渐减少的趋势。如北半球从南到北，随着纬度的增加，植物群落依次出现为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、寒温带针叶林、寒带苔原，伴随着植物群落有规律的变化，物种丰富度和多样性逐渐降低。②海拔梯度：随着海拔的升高，在温度、水分、风力、光照和土壤等因子的综合作用下，生物群落表现出明显的垂直地带性分布规律，在大多数情况下物种多样性与海拔高度呈伏相关，即随着海拔高度的升高，群落物种多样性逐渐降低。如喜马拉雅山维管植物物种多样性的变化，就表现了这样的规律。③环境梯度：群落物种多样性与环境梯度之间的关系，有的时候表现明显，而有的时候则表现不明显。如Gartlan（1986）研究发现土壤中P、Mg、K的水平与热带植物群落物种多样性之间存在着显著的关系。Gentry（1982）对植物群落物种多样性进行的研究表明，在新热带森林类型，物种多样性与年降雨量呈显著正相关，而在热带亚洲森林类型，两者则不存在相关关系。④时间梯度：大多数研究表明，在群落演替的早期，随着演替的进展，物种多样性增加。在群落演替的后期当群落中出现非常强的优势种时，多样性会降低。

裸子植物在化学成分主要有黄酮类、生物碱类、萜类及挥发油、有机酸等，其次有糖类、酚类、氨基酸、维生素、苦味素等。

裸子植物门（Gymnospermae）是植物界的1门，既是颈卵器植物，又是种子植物，它们有胚珠（不同于蕨类植物门），但心皮不包成子房，且胚珠裸露，胚乳（即雌性原叶体）在受精前已形成（不同于被子植物门）。

裸子植物发生发展的历史悠久，最初的裸子植物出现约在34500万年前至39500万年之间的古生代泥盆纪，历经古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的三叠纪、侏罗纪、白垩纪，新生代的第三纪、第四纪。

从裸子植物产生到21世纪，地质气候经过多次重大变化，裸子植物种系也随之多次演变更替，老的种类相继灭绝，新的种类陆续演化出来，种类演替繁衍至今；

现代的裸子植物有不少种类是从约250万年前至6500万年之间的新生代第三纪出现的，又经过第四纪冰川时期保留下来，繁衍至今。

较多学者认为裸子植物是由前裸子植物（Progymnospermae）和种子蕨（Pteridospermopsida，即苏铁蕨Cycadofilicopsida）演化而来。

真蕨类（Filicopsida）与前裸子植物可能共同起源于裸蕨类（Psilophyta），而种子蕨类与其他裸子植物又平行起源于前裸子植物。

科达类（Cordaitopsida）可能起源于前裸子植物，而本内苏铁类（Bennettitopsida，即拟苏铁类Cycadeoideopsida）可能起源于种子蕨类的皱叶羊齿类（Lyginopteridatae），苏铁类（Gycadopsida）与皱叶羊齿类亲缘关系密切。

银杏类（Ginkgopsida）与苛得狄类可能有共同的起源，它们可能是由前裸子植物的同一个分枝中演化出来，或一开始就彼此独立演化成两个平行分枝。

松杉类（Coniferopsida）与苛得狄类有着很近的亲缘关系。盖子植物（Chlamydospermopsida）是极特殊的类群，因缺乏古植物学资料，未见有阐明其起源与演化的报道。