矿物地质学范文

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篇1

Abstract： Many contributions to the numerical or chemical petrology of igneous rocks are published in recent years. However， the volume of scientific issues is not decreased， but more and more problems are emerged. The major causes inducing such difficult condition are that many investigations are insufficient to be constrained by the geological， petrological and mineralogical evidences， and that many researchers do not concern to the developments in igneous theory. A typical example is the origin of magmatic deposit. Accordingly， the factors causing diversity of the geochemical interpretations were analyzed； the general features of magma systems were introduced； taking Baima FeTi oxide deposit in Panxi area of Sichuan as an example， the methodology to constrain geochemical data by the geological， petrological and mineralogical evidences was discussed. The results show that ①the numerical petrology has real geological implications only then when it is constrained by geological， petrological and mineralogical evidences， because the bulk composition essentially do not include the genetic information about igneous rocks， but the compatible elements may present the potential phase proportion， and the incompatible elements may present the fluid processes undergone in rocks； ②the formation of giant ore deposit also needs a huge volume of the orebearing fluid， and hence， the transmagmatic fluid model can more reasonably explain the origin of Baima FeTi oxide deposit.

Key words： numerical petrology； magmatic mineral system； geochemistry of igneous rock； transmagmatic fluid； FeTi oxide deposit； Sichuan

0引言

地球化学理论和测试技术的飞速发展使得定量描述火成岩成因与演化成为可能，由此产生了一门新学科――数值岩石学（Numerical Petrology）或化学岩石学（Chemical Petrology）。数值岩石学以热力学或统计学理论为基础，以样本子集的测试数据分布规律为依据，反演火成岩的形成过程及其地质意义。由于样本子集的时空位置、矿物组合和晶体生长条件强烈影响测试数据的性质，理论上从数值岩石学途径得出的认识应当得到地质学、岩石学和矿物学证据的?s束。但是，近年来有关火成岩成因及其地质意义的讨论经常缺乏这样的约束，有些论文甚至缺乏显微照片或对岩相学证据的理解不正确。特别是Rollinson的专著《Using Geochemical Data： Evaluation， Presentation， Interpretation》[1]出版以后，许多研究人员产生了利用地球化学数据可以独立解决地质问题的错觉，导致所得出的认识往往不完整，或缺乏明确的地质意义。因此，数值岩石学经常遭到非议，被戏称为“粉末地质学”。导致这种困境的另一种原因是许多研究人员仅关注地球化学方法的学习，对火成岩理论的研究进展缺乏了解。岩浆型矿床的成因可以作为一个典型实例。尽管这类矿床中早就识别出整合型、不整合型和伟晶岩型矿体[24]，近年来大多数学者仅聚焦于整合型矿体成因及其与寄主侵入体演化的关系，且主要局限于数值岩石学方法。目前，大部分研究人员都认为成矿作用与岩浆过程有关，区别仅在于：①成矿机制是分离结晶作用还是液体不混溶；②成矿作用发生在岩浆演化早期还是晚期。然而，无论是哪一种成矿机制，如果成矿作用发生在岩浆演化早期，都将要求母岩浆具有不现实的高成矿金属含量；如果发生在晚期，则难以解释成矿金属聚集的机制，因为这时岩浆的高黏度足以阻止金属矿物或熔体的聚集。因此，岩浆型矿床的成因研究已经走到了一个三岔路口，处于进退两难的境地[5]。基于此，本文分析了地球化学数据多解性的原因，介绍了岩浆系统的一般性质，并以四川攀西地区白马铁钛氧化物矿床为例讨论了利用地质学、岩石学和矿物学证据约束地球化学数据的方法。

1数值岩石学

数值岩石学的基本工作方法是根据野外地质特征采集一系列具有某种内在联系的样品。例如，在一个喷出岩剖面中，从下到上依次采集的样品之间必然存在某种成因联系。对这些样品进行测试之后，可以将这种成因联系变换成数值关系，如氧化物变异趋势。在这个基础上，可以通过两种途径解释这种数值关系代表的地质意义：①结合岩石学和矿物学特征揭示样品之间的成因联系，甄别产生所采集样本子集的地质过程（成因岩石学）；②与前人发表的数据进行比较，阐明火成岩成因及其形成构造环境（区域岩石学）。本文则主要聚焦于成因岩石学问题。

1.1数值几何学

单个样品的地球化学数据本质上不包含任何成因信息，仅仅表达了岩石的可能相组成。这一点可以清楚地从变质岩理论看出。但是，一??样品子集的数据分布型式则与火成岩过程密切相关。因此，数值岩石学研究通常对化学分析结果进行投图，并根据样品投点的分布趋势直观地提取火成岩成因信息，这种方法可以称为几何学方法。众所周知，可以导致岩浆化学成分发生改变的岩浆过程主要包括部分熔融、分离结晶、气体搬运、液体不混溶、岩浆混合等。同化混染作用包括部分熔融和岩浆混合两个部分，其本身不是一种基本岩浆过程[6]。长期以来，分离结晶作用被认为是最主要的岩浆过程，20世纪80年代初以来，岩浆混合作用也得到了研究人员的高度重视。

岩浆混合作用涉及任意两种或两种以上母岩浆的混合。假定两种母岩浆P1和P2发生混合，参与混合的母岩浆P1数量为x，母岩浆P2为y，且x+y=1，则混合岩浆D=xP1+yP2，其中，P1、P2、D分别表示两种母岩浆和混合岩浆特征（如元素含量（质量分数，下同））。显然，D=xP1+yP2是一个直线方程。无论x、y的数值如何变化，混合岩浆D的投点都应当落在母岩浆P1和P2的连线上。因此，如果样品投点构成直线分布趋势[图1（a）]，就可以直观地认为这些样品（D1～D4）形成于两种母岩浆（P1和P2）的混合，进而可以估算参与混合的两种岩浆的比例。但是，如果两种以上的母岩浆参与混合，投点的分布趋势将复杂化，可以呈直线、折线或曲线，与混合作用的性质（如母岩浆P3的加入）有关。

S为分离相，S1、S2为固溶体的两个端元；P为母岩浆，P1、P2为两种母岩浆；D为子岩浆，D1～D4为4种子岩浆

分离结晶作用涉及分离相（S）的性质及其晶/液分配系数。如果分离相为纯组成矿物（如石英）且其晶/液分配系数为常数，则分离相的分离结晶将导致子岩浆（D）分布在分离相（S）与母岩浆（P）连线的延长线上[图1（b）]，D与P的距离取决于分离结晶程度。即使分离相（S）为固溶体矿物，如果组分Y对于分离相（S）为不相容元素，其分离结晶作用也必然导致子岩浆的线性演化趋势[图1（b）]。例如，由于橄榄石的SiO2含量低于玄武质岩浆且不含K2O，当母岩浆发生橄榄石分离结晶作用时，子岩浆的K2O含量将随SiO2含量的增加而直线增加。然而，由于造岩矿物往往是固溶体，且其晶/液分配系数随着温度、压力、流体条件和液相化学组成的变化而改变，子岩浆的实际投点位置会不断偏离预期的液体血统线（Liquid Line of Descent）。从母岩浆（P）中初始晶出的相为S1，导致子岩浆成分沿着S1与P连线（虚线）的延长线（点划线）向着远离P的方向变化。随着温度下降，晶出相的成分不断接近于S2，子岩浆的演化方向将偏离先前的预期，最终产生如实线所示的液体血统线[图1（c）]。此外，当多个相依次发生分离结晶或分离相比例随时间变化时，液体血统线也必然是曲线。

类似地，在部分熔融或液体不混溶过程中，晶/液分配系数和液/液分配系数也随系统的温度、压力、流体条件和液相化学组成的变化而改变，因而样品投点在XY简化变异图解中也往往呈曲线分布趋势。气体搬运作用比较复杂，因为流体泡（Fluid Bubble）既可以搬运固体[7]，也可以搬运熔体[8]，更常见的形式则是搬运溶质[910]。在后一种情况下，流体过程通常造成不相容元素的丰度出现异常变化。但是，绝大多数研究人员依然囿于教科书中介绍的概念，认为岩浆通常为流体不饱和系统，因而流体过程的化学效应迄今所知甚少。

由此可见，相同的岩浆过程可以产生不同的投点分布趋势，而不同的岩浆过程也可以产生相同的投点分布趋势。换句话说，理论上不能证明某种投点分布趋势与特定的岩浆过程相关。因此，地球化学图解的解释过程中往往需要引入其他约束条件。由于全岩地球化学主要反映了可能的相组合，矿物学证据通常是地球化学图解的首要约束条件。

1.2相容元素

数值岩石学通常将元素划分成相容元素（趋于进入共生晶体的元素，D晶体/熔体值大于1或D晶体/流体值大于1）和不相容元素（趋于进入共生熔体或流体的元素，D值小于1）。主量元素是最重要的相容元素，其地球化学行为也容易用岩石学和矿物学证据检验，因而在火成岩成因讨论中具有重要意义。利用主量元素进行成因分析时，对于表1所示的一组假定成因上相关的火山岩化学分析结果，可以制作SiO2含量或Mg#值对其他氧化物的变异图解，并利用目测或回归分析方法阐明投点的分布趋势（图2）。从图2可以看出，样品投点展现了3种分布趋势：①TiO2、Fe2OT3、MgO和CaO含量都随SiO2含量的增加而减少，投点呈曲线趋势；②Al2O3和Na2O含量先随着SiO2含量的增加而增加，然后随SiO2含量的增加而减少，投点也呈曲线趋势；③K2O含量随SiO2含量的增加而增加，但投点呈直线趋势。据此，可以假定这些样品之间以分离结晶作用相联系；如果这种假定可信，就可以进一步认为K是一种不相容元素，意味着分离相为无K2O矿物（如橄榄石、辉石、磁铁矿）。按照这种逻辑，TiO2、Fe2OT3、MgO和CaO似乎初始为强相容元素，在安山岩之后变为弱相容元素；而Al2O3和Na2O则先为不相容元素，在安山岩之后变为强相容元素。据此可以推断，玄武质岩浆可能先经历了橄榄石+单斜辉石+铁钛氧化物组合的分离结晶，然后是斜长石的分离结晶。

如果这种推测可信，进一步可以外推母岩浆的成分。由于初始分离相不含K、Na、Al，且样品投点在K2OSiO2图解[图2（g）]中呈线性趋势，可以假定母岩浆中的K2O含量为无穷小。连接玄武安山岩（BA）与玄武岩（B），其连线的延长线（虚线）与横坐标的交点可以近似代表母岩浆的SiO2含量（475%）。通过该点作一条平行于纵坐标轴的直线（虚线），则各氧化物投点趋势与该直线的交点对应纵坐标值就可以认为是它们在母岩浆中的丰度（表1中再造的母岩浆）。因此，数值分析似乎证实了关于分离结晶作用的推测。

但是，这种“证实”不是真正的证实，因为缺乏交叉证据的约束。如前所述，部分熔融、分离结晶和液体不混溶都可以产生曲线型分布趋势，仅根据分布趋势难以对它们进行区分。为了检验上述认识，可以通过岩相学观察寻找橄榄石等矿物发生分离结晶作用的证据（如先晶出矿物成为后晶出矿物的包裹体），也可以通过数值模拟检验分离结晶作用的可能性。例如，根据斯托克（Stocks）定律（v=2r2g（ρc-ρm）/9h），

晶?w半径（r）和熔体黏度（h）对晶体沉降速度（v）起着重要的控制作用，而晶体和熔体的密度差（ρc-ρm）主要决定了晶体运动的方向。假定玄武岩、玄武安山岩、安山岩、英安岩、流纹英安岩、流纹岩的温度分别为1 200 ℃、1 100 ℃、1 000 ℃、900 ℃、800 ℃、700 ℃，利用Giordano等的计算程序[12]，可以得到它们的熔体黏度分别为25、8.2、32.0、1734、942.7、5 8828 Pa?s。至少到英安岩时，子熔体黏度已经比初始玄武质熔体黏度增加了约68倍。因此，即使不考虑晶体分数对岩浆总黏度的影响，熔体黏度的大幅升高也可能足以终止分离结晶过程。此外，晶体沉降速度与晶体半径的平方成正比，意味着晶体只有生长到足够大时才具有较快的沉降速度，否则晶体将主要呈悬浮态分散在熔体中。悬浮晶体的存在将进一步升高岩浆的总黏度。当悬浮晶体体积分数为20%～25%时，分离结晶作用实际上不可能发生[13]。据此可以认为，岩浆的流变学性质不支持高度分离结晶模型，对于长英质岩浆系统尤其如此。

鉴于主量元素图解的多解性，微量元素被广泛用于探讨火成岩成因。这种方法的理论基础是微量元素服从稀溶液定律，因而有利于投点分布趋势的外推。此外，微量元素的丰度变化幅度要比主量元素大得多，可以提高图解的分辨率。但是，微量元素的图解同样存在多解性。例如，对于斜长石来说，Eu在还原条件下具有相容元素的属性，可以置换斜长石晶格中的Ca，而在氧化条件下则具有不相容元素的属性。因此，Eu异常的存在与否既不能直接证明斜长石的分离结晶作用，也不能独立说明斜长石在源区的稳定性。

1.3不相容元素

不相容元素在岩浆过程中倾向于进入熔体相和流体相，这种性质使得它们被认为更合适用来模拟封闭系统的岩浆过程。

例如，稀土元素由一组地球化学行为非常相近的元素组成，然而每一种元素都比其后面的元素具有略强的不相容性，因而它们的地球化学行为将有所区别[14]。据此可以用相容性相对弱和相对强的元素对制作图解，以判断样本子集经历过的潜在岩浆过程。例如，常用w（Ce）N和w（Ce）N/w（Yb）N作图，以区分部分熔融和分离结晶过程（图3）。

A为封闭系统的低压分离结晶作用的投点分布趋势；B为开放系统的低压分离结晶作用的投点分布趋势；C为开放系统的高压分离结晶作用的投点分布趋势；D为石榴石二辉橄榄岩的平衡批式部分熔融的投点分布趋势，数字表示熔融程度（%）；F为假象的

富集型玄武岩浆分离结晶作用的投点分布趋势；w（?）N[KG-30x]为元素含量球粒陨石标准化后的值；底图引自文献[14]

Ce不相容性较强，在初始熔体（P）中具有最高的丰度；相应地，初始熔体也具有最大的w（Ce）/w（Yb）值。随着部分熔融程度的增加，进入熔体的Ce越来越少，而Yb则相对增多。因此，熔体中w（Ce）和w（Ce）/w（Yb）值同步减少，样品投点在CeN（Ce/Yb）N图解中构成一条具有正斜率的直线。相反地，在分离结晶过程中，由于稀土元素均为不相容元素，样品投点在CeN（Ce/Yb）N图解中构成一条与坐标横轴近于平行的直线（A、B、F）。因此，根据样品投点分布趋势似乎很容易区分部分熔融和分离结晶过程。但是，开放系统的高压分离结晶作用同样可以产生倾斜的投点分布趋势（C）。即使部分熔融形成的样品，当部分熔融程度足够高时，样品投点也表现为水平分布趋势（线段OD）。此外，该图解中没有涉及岩浆混合作用及其他岩浆过程。如果样品是岩浆混合作用的产物，其投点趋势既可以构成倾斜直线（母岩浆具有不同的w（Ce）值含量和w（Ce）/w（Yb）值时），也可以构成水平直线（母岩浆具有不同的w（Ce）值含量和相同的w（Ce）N/w（Yb）N值时）。由此可见，不相容元素数据同样存在多解性。例如，将四川攀西地区白马镁铁质层状岩体的样品投于图3，大多数投点分布于虚线Ⅰ和Ⅱ所夹持的区域。按照上述判别原理，应当认为这些样品具有更多的部分熔融印记。但是，层状岩体中往往存在堆晶岩，分离结晶作用具有明显重要的意义。例如，根据Zhang等提出的模型[15]，白马辉长岩可能是苦橄质岩浆经历61%分离结晶之后进化岩浆固结的产物。

特别需要注意流体过程对不相容元素丰度的影响。由于流体的高度活动性，流体过程可以造成基于理想系统难以理解的不相容元素地球化学行为。在传统火成岩理论中，通常假定岩浆为自然熔体，含有很少的挥发分（如含水量（质量比）不大于4%）。在这种前提条件下，可以认为流体过程不会对不相容元素的地球化学行为造成重要影响。但是，近年来的研究表明，熔体和流体在高压条件下可以完全互溶[1617]，弧玄武质岩浆含水量约4%实际上是岩浆上升过程中或侵位后遭受了调整的结果[18]。流体的逃逸将带走某些不相容元素，而流体的输入则带入不相容元素。据此，在开放系统条件下可以用不相容元素测试数据阐明岩浆系统的流体过程（如气体搬运），而不能用来揭示其他岩浆过程。

1.4区域岩石学

与成因岩石学不同，区域岩石学不要求精确的岩石学和矿物学约束，但要求严格的地质学或地球动力学约束。换句话说，区域岩石学谈论的不是一个岩浆体的成因与演化，而是一个构造旋回中岩浆系统的特征、成因与演化。因此，不可能对每一个分析样品都进行准确理解，更为有效的方法是揭示地球化学分析数据展示的时空分布规律。由此可见，在区域岩石学研究中，地质统计学是有效途径。

区域岩石学的基本依据是：①同类构造区具有类似的地质结构和地球动力学条件，因而参与部分熔融形成岩浆的源区组合相似，所形成的火成岩组合也类似；②同一构造区不同部位经历同样动力学过程的时间和强度有所不同，因而火成岩组合具有时空迁移的特征。根据第一个依据，同类构造区应当产生相似的数据集。将研究区的数据集与经过详细研究地区的数据集进行对比，可以阐明研究区的构造属性；将研究区数据集与产有大型矿床地区的数据集进行对比，可以阐明研究区的成矿潜力。根据第二个依据，同一构造区不同部位的数据集应当有所差异，这种差异与动力学系统触及的构造圈层性质和作用强度有关。据此，将数据集的特征与岩浆起源条件联系在一起，有利于揭示区域地球动力学过程。因此，区域岩石学研究经常采用类比的方法。但是已经识别的构造区类型并不是全部，同类构造区的不同部分存在地质结构的差异，因此，区域岩石学研究需要更多的地质学约束。例如，太行山地区发育中生代岩浆活动，前人一般称之为构造岩浆带。罗照华等基于火成岩组合分析，将其称为板内造山带，其理由是：①火成岩组合分析表明该区曾经具有巨厚的陆壳，这是造山带的本质特征；②与大洋板块俯冲相关的岩浆热轴一般不会超过500 km，太行山与古太平洋板块俯冲带的距离远远超过500 km，其岩浆活动不太可能与古太平洋板块的俯冲直接相关；③中国东部地区也存在时代相近的近EW向岩浆带和其他NE向岩浆带，古太平洋板块俯冲不可能产生如此复杂多样的构造岩浆带[19]。这3个约束条件都远远超出了地球化学测试数据的范畴，表明数值岩石学不能独立解决区域地质演化问题。

由此可见，仅仅依据化学测试数据（无论是相容元素还是不相容元素）不可能确定性地揭示岩浆系统经历的物理过程。同样，平均性质也不能作为判别标志，因为全岩测试数据的本质属性或者是反映了矿物组成（对于相容元素），或者是反映了流体过程（对于不相容元素），不具有确定性的物理过程信息。但是，利用化学测试数据和已发表的地质模型可以揭示潜在的物理过程，为进一步约束提供线索。

2岩浆系统性质

火成岩地球化学数据解释的困境也常常源于对岩浆系统的性质了解不够。在火成岩教学过程中，为了使学生更容易理解，通常将岩浆系统简化为一个岩浆体，再将岩浆体简化为一个质点，可称其为点岩浆模型；在这个基础上，再将岩浆的性质简化为其平均性质。这种简化的岩浆系统可称为理想岩浆系统，与自然岩浆系统相差甚远。对于某些专注于数值岩石学方法的研究人员来说，往往难以面对自然岩浆系统，因为他们没有精力关注火成岩理论的发展现状。

2.1岩浆晶粥柱模型

现代火山学观察表明，弧火山岩浆系?y一般具有多个位于不同深度水平上的岩浆房[20]。另一方面，金伯利岩岩浆系统似乎从未发现深部岩浆房。据此可以得出这样一种认识：一个岩浆系统可以没有深部岩浆房，也可以有多个深部岩浆房。将这种特征与岩浆起源及岩浆上升和就位的驱动机制联系在一起，可以进一步得出：具有多个岩浆房的岩浆系统（多重岩浆房系统）发育在岩石圈物质结构较复杂的构造区，或岩浆具有较低的平均上升速率；相反地，岩石圈物质结构较简单的构造区岩浆系统具有较少或没有深部岩浆房，或岩浆具有较高的上升速率。

图件引自文献[13]

根据多重岩浆房系统的特征可建立岩浆晶粥柱模型（图4）。在这样一个岩浆系统中，设想岩浆上升过程中可能遭遇多个构造滑脱层，每遭遇一个构造滑脱层都可以导致一些岩浆减压就位。当岩浆体横向扩展的阻力大于上升阻力时，岩浆将继续上升，直到遭遇一个新的、位于更高深度水平上的构造滑脱层，如此反复，直到边缘岩浆房的产生（图4）。

因此，不同深度水平上的岩浆房往往以补给系统（岩墙）或通道系统相连通。这样的描述有利于理解大多数火成岩中缺乏通道壁岩石捕虏体的观察结果，因为通道岩浆的冷凝边可以阻隔上升岩浆与原始通道壁之间的接触。较复杂的情况可以出现在幔源岩浆底侵或内侵时，受热地壳中将按类似的方式产生一个长英质岩浆系统。此外，在远离热轴的地带可能出现幔源岩浆直接侵位于浅部地壳或喷出地表的情景[21]。

在这样一种岩浆系统中，可以预期：①所有岩浆房中都可以发生分离结晶作用，但较深部岩浆房的固结速率慢于较浅部岩浆房，因为有地热梯度的存在；②所有岩浆房中都可以产生含矿流体，但较深部岩浆房中流体更多，流体中成矿金属含量更大，因为熔体中挥发分溶解度和流体中成矿金属溶解度都与压力呈正相关关系；③岩浆房之间可以发生强烈的岩浆混合作用（包括壳源岩浆与幔源岩浆的混合），新生岩浆有可能含有大量循环晶（Antecryst）。因此，边缘岩浆房中充填的岩浆可能具有非常复杂的组成，与点岩浆模型的预期完全不一致，导致一个火成岩系列的化学变化不再仅取决于边缘岩浆房（终端岩浆房）中的岩浆过程，而是经常携带着整个岩浆系统演化的印记。

2.2岩浆房组装过程

花岗质岩基就位的空间问题（Room Problem）曾经长期困扰着地质学家。由于认识到岩基实际上是一种厚板状侵入体和岩墙补给机制[2223]，空间问题得到了很好的解决[6]。因此，大型花岗质侵入体的就位将同时要求岩浆体横向扩展岩墙补给底板沉陷循环（Loop）的反复发生[24]。显然，这是一种自组织过程，不同侵入单元之间将呈现复杂的接触关系。如果两个单元的就位时间非常接近，可以实现两种岩浆的完全混合，岩浆侵入体将会丢失早期的就位历史，在深部地壳尤其如此。因此，通过化学测试数据将难以揭示岩浆演化的全过程。

近年来，大型镁铁质侵入体也被认识到是由多批次岩浆组装产生，其主要依据是侵入体的平均成分与冷凝边成分不一致[25]。按照一次性岩浆瞬时就位或一次绵长的持续岩浆补给模型[26]，不管岩浆经历什么样的过程，其冷凝边成分必然与平均成分相等[13]。在分离结晶的条件下，岩体下部将富含镁铁质组分，而上部富含长英质组分，因此，剖面上镁铁质组分的丰度将呈S型变化，而长英质组分则呈反S型变化。然而，大多数大型侵入体都不服从这种变化规律，甚至一些小型岩席也表现出强烈的多批次岩浆组装的特征[25，27]。而大型侵入体中往往缺失多批次岩浆组装的地质学和岩石学证据。对此，Marsh认为其主要是因为岩浆混合作用消除了侵入体组装过程的许多证据[13]。由于镁铁质岩浆的固相线和液相线温度间隔较大，不同结晶度岩浆之间的混合相对容易。特别是发生全岩浆房对流过程时，质量平衡计算可能是揭示侵入体组装过程的最有效方法。尽管这种方法利用了样品化学分析结果，但是侵入体的岩性分层和厚度测量也是不可或缺的数据，这表明地质学和岩石学约束的不可或缺。

2.3岩浆房固结过程

基于理想系统模型，岩浆房固结过程是全岩浆房对外部环境的响应。这是一种很奇怪的现象，因为侵入体接触带的观察早就表明岩浆体的固结过程是从接触带向中心推进，但迄今仍有研究人员持全岩浆房同时结晶的观点[28]。由于岩浆固结前锋从接触带向中心移动，产生了一系列相关联的问题：首先，由于中部存在一个高温带（其温度等于岩浆的液相线温度），无论是沉降还是上浮的晶体都将在通过这个高温带时被吸回，不利于堆晶岩的产生；其次，由于晶体沉降速度与颗粒半径成正比，晶体吸回的速度与颗粒半径成反比，小的晶体颗粒将主要呈悬浮态，这将升高岩浆的黏度，不利于晶体沉降；再次，大颗粒晶体需要较长的生长时间，有可能导致其处于晶体捕获带，也不利于晶体沉降过程。由此可见，层状岩体中火成层理和堆晶岩的成因重新成为难解之谜[2930]。

作为一种解决方案，Gutierrez等提出了侧壁晶体沉降驱动全岩浆房对流模型[29]。该模型认为全岩浆房对流主要受侧壁晶体沉降驱动，与Skaergaard岩体具有薄侧壁岩系的观察结果一致。该模型有利于解释火成层理的成因，但要求岩浆侵入体具有大的方向比（高宽比），而层状侵入体却一般具有小的方向比（如攀枝花岩体约为0.1）。如果岩浆多批式脉动组装模型可信，将进一步减小侵入体的方向比，从而不利于全岩浆房对流。

图件引自文献[31]

另一种解决方案是发生堆晶作用的矿物晶体属于循环晶，而不是从寄主侵入体中结晶的产物[30]。此外，结合岩浆房组装过程的认识，也可以认为重力沉降主要发生在岩浆侵入体的下半部。从图5可以看出：玄武质熔体中斜长石和辉石开始出现温度（T）随压力（P）变化，且斜长石dP/dT梯度（0.004 ℃?bar-1）大于辉石（0.016 ℃?bar-1）[31]。峨眉山玄武岩的平均厚度约为3 000 m，而镁铁质侵入体就位于喷发不整合面上，因而第一批岩浆的就位深度应当约等于或小于1 kbar的压力条件。这时，斜长石应当先于辉石结晶，或与辉石同时晶出。随着岩浆的逐渐补给，如果玄武岩未遭受剥蚀，层状岩体将向下生长，岩浆逐渐由斜长石首晶区进入辉石首晶区。在这种情况下，就有可能出现大量堆晶辉石岩（如川西红格岩体）；如果补充岩浆的就位深度不变（即侵入体就位过程中玄武岩同时遭受剥蚀），将有利于形成辉长岩（如攀枝花岩体）。

岩浆固结过程对化学数据的分布样式产生重要影响，因此，分析岩石地球化学测试结果时应当考虑固结过程和固结条件的影响，也应当注意岩浆固结速度和补给速度之间的?P系。

2.4岩浆系统的成熟度

由于终端岩浆房之下可能存在一系列位于不同深度水平上的岩浆房，岩浆房之间的相互作用将导致就位岩浆的组成复杂化。例如，如果下伏岩浆房中晶出了大量橄榄石，从深部上升的岩浆有可能将这些橄榄石携带到终端岩浆房中。由于这些橄榄石晶体不是从携带岩浆（Carrier Magma）中晶出的，它们被称为循环晶，而循环晶+携带岩浆则称为灰浆（Slurry）[30]。除了循环晶之外，火成岩中还可能包含其他晶体群[3233]。这些晶体往往被携带岩浆中析出的晶体包裹，被误认为是携带岩浆中最早析出的晶体，或者称为捕虏晶（如果不符合携带岩浆理论预期）。即使符合携带岩浆理论预期的晶体也未必都是从携带岩浆晶出的。例如，四川盐源矿山梁子苦橄岩含有4种不同成分和结晶习性的橄榄石[34]，表明至少有3种橄榄石不是源于携带岩浆的结晶作用。一般来说，如果岩浆上升速度足够快，都可以携带异源晶体（Exotic Crystal）；反之，异源晶体将会在岩浆上升过程中被移离。在前一种情况下，岩浆快速固结（如喷出岩），火成岩中将保留大量外来晶体的信息，这样不仅可以利用携带岩浆的成分反演岩石形成过程，而且可以利用循环晶追索深部岩浆房的信息，利用残留晶提取源区的信息。在后一种情况下，岩浆缓慢固结（如深成岩），所有外来晶体都可能被溶蚀，灰浆将转变为一种新的岩浆，这时利用全岩化学将不能揭示最后一个外来晶体消失之前的所有岩浆演化历史。据此，Zellmer等提出了岩浆系统成熟度的概念[35]。从热力学平衡的角度来看，岩浆系统的成熟度可以理解为岩浆系统趋向于服从吉布斯相律的程度。岩浆系统越偏离吉布斯相律，其成熟度就越低，反之则越高。由此可见，无论是哪一种情况，都不能简单地利用全岩化学来再造岩石形成过程，而必须有其他证据约束。

3白马铁钛氧化物矿床的再解释

无论从哪个角度来看，由数值岩石学得出的认识都存在多解性。为了得出更符合地质实际的解释，就必须引入其他方面的独立证据。四川攀西地区白马铁钛氧化物矿床可以作为一个典型实例。该矿床是攀西地区4个超大型铁钛氧化物矿床之一，近年来引起了广泛关注。但是，前人主要运用数值岩石学方法讨论了矿床成因，因而许多认识尚存在瑕疵：对于白马岩体中硅酸盐矿物与铁钛氧化物之间显著的δ57Fe值区别，Chen 等将Fe同位素分馏归咎于分离结晶作用和固相线下再平衡[36]，而Liu等则认为是它们分别结晶自两个不混溶富Si液体和富Fe液体的证据[37]；Liu等发现橄榄石中存在多相包裹体（主要为钛磁铁矿和钛铁矿，含少量磷灰石、角闪石、金云母和磁黄铁矿），将其解释为液体不混溶的产物[38]，而Pang等则将攀枝花岩体中的类似包裹体（主要为钛磁铁矿和钛铁矿，某些包裹体含有角闪石+黑云母±氟磷灰石）解释为铁钛氧化物在岩浆演化早期结晶的证据，并将包裹体中的含水矿物解释为捕获流体与橄榄石主晶反应的产物，将矿体成因归咎为铁钛氧化物堆晶作用[39]；Zhang等主张白马岩体形成于富铁岩浆的多脉动补给[15]，Pang等则主张攀枝花岩体的补给岩浆具有更原始的性质[39]。假定所有研究人员的观测证据都是可信的，出现类似矛盾就应当归咎于限定条件的不足。据此，有必要以白马矿床为例讨论如何引入地质学、岩石学和矿物学证据对数值岩石学认识进行约束。

特别是白马岩体中常见厘米级韵律层，且矿体的分布不均一（图9），难以用简单分离结晶模型来解释。从图6、7可以看出，低压分离结晶的模拟液体血统线大部分与样品投点分布趋势不符，表明这个模型依然存在缺陷。

3.4岩石学约束

分离结晶作用和岩浆混合作用对于白马岩体的成岩成矿过程看来都是重要的，但是即便同时考虑这两种岩浆过程的效应，依然存在不可克服的矛盾，即富铁岩浆的上升机制和韵律性层理的成因。因此，必须进一步考虑其他约束证据。

图件引自文献[15]

前面所有讨论都是建立在理想系统的基础上，无论是封闭系统还是开放系统。在这样的前提下，白马岩体的所有物质都被假定来自一个平衡热力学系统。由于缺乏成因矿物学证据，这样的假设前提并未得到证实或否定。作为一种弥补措施，可以引入岩石结构证据作为进一步约束的条件。理论上，在一个平衡系统中，组成矿物之间应当具有稳定的结构关系。考虑到开放系统和较快速冷却的特点，至少有两种矿物呈平衡结构关系。但是，白马岩体中的矿石特征（图10）展示的结构关系表明，无论是在主矿石中还是在浸染状矿石中，都不存在自形的橄榄石、辉石、斜长石和铁钛氧化物晶体。在主矿石[图10（a）]中的造岩矿物主要为橄榄石和单斜辉石，只有少量斜长石。这些造岩矿物的晶体均具有港湾状或浑圆形边缘，暗示了造岩矿物与矿石矿物之间的热力学不平衡。矿石矿物则充填于造岩矿物粒间，形成海绵陨铁结构。此外，尽管造岩矿物主要呈单晶体颗粒存在，局部依然可见由两个或两个以上晶体组成的颗粒。这种结构关系表明，矿石矿物形成于造岩矿物结晶之后。在浸染状矿石[图10（b）]中，斜长石明显较多，且造岩矿物之间常常相互接触，构成半自形粒状结构。有一个橄榄石颗粒被包裹在斜长石中[图10（b）左上角]，可以作为橄榄石先于斜长石结晶[41]的有利证据。铁钛氧化物晶体被包含在斜长石晶体中，可以作为其先于斜长石结晶或形成于液体不混溶的证据。但是与铁钛氧化物接触时，斜长石颗粒具有形态多变的溶蚀边缘[图10（b）左下角]，暗示了铁钛氧化物与斜长石之间的热力学不平衡。

由于所有造岩矿物都与矿石矿物呈热力学不平衡，所以成矿作用必然发生在成岩作用之后。换句话说，白马岩浆成矿系统可以划分为岩浆子系统和成矿子系统，这两个子系统的相互作用产生了白马大型铁钛氧化物矿床。为了进一步阐明成矿过程，先对热力学不平衡的原因进行分析，其基本解是造岩矿物结晶后进入到了一种新的环境。因此，不平衡结构的产生可能基于以下3个模型：①“矿浆”下涌模型；②富矿岩浆上涌模型或Zhang等的模型；③富矿流体上涌模型。“矿浆”下涌模型曾经用来解释红格铁钛氧化物矿床的成因[45]，其缺点是难以解释粒间熔体的去向。此外，由图10可见，成矿作用发生时造岩矿物之间已经具有稳定的结构关系，仅凭“矿浆”的重力难以产生足够大的张力，因而缺乏“矿浆”下涌的通道。富矿岩浆上涌模型有可能解决这一难题，前提条件是下伏岩浆房中有足够大的岩浆内压力。但是，富矿岩浆中含有大量硅酸盐物质，铁钛氧化物沉淀之后残余硅酸盐物质的去向也是一个问题。白马岩体具有很好的层状结构，未见明显的竖直岩浆通道（图10）。由此可见，“矿浆”下涌模型和富矿岩浆上涌模型都与地质证据不符，因此，富矿流体上涌模型可能是一个较合理的选项。已有的研究表明，挥发分流体的存在可以显著压制斜长石的结晶。实验表明：在“干”拉斑玄武质岩浆中，斜长石先于单斜辉石结晶；而在“湿”拉斑玄武质岩浆中，斜长石晚于单斜辉石结晶[46]。反过来，如果向已晶出斜长石和辉石的岩浆中输入流体，则可以导致斜长石被首先吸回，如果这一过程持续发生，单斜辉石和橄榄石也会依次被吸回。硅酸盐矿物的溶蚀会改变流体的溶度积，从而导致铁钛氧化物的沉淀，同时将溶解物向上传输。这种成矿机制可称为溶解沉淀机制，与不相容元素（K、P）富集在岩体上部的特征（图9）一致。根据富矿流体上涌模型，从浸染状矿石到海绵陨铁状矿石的转变就可以理解为溶解沉淀过程不断增强的结果。

显然，富矿流体上涌模型可以更合理地解释白马岩体的观察结果。如果与Zhang等的模型[15]结合在一起，就可以说原生苦橄质岩浆在深部岩浆房中经分离结晶作用产生了富铁熔体，流体或熔体流体流上升过程中萃取了其中的成矿金属，并将其?y带到白马岩体中。含矿流体在溶解硅酸盐矿物和减压相分离过程中卸载了成矿金属，同时向上排出贫矿流体。白马岩体顶部常见的富角闪石细脉可能就是这种贫矿流体排气作用的产物。但是，由于不清楚图10样品的采样位置，上述认识依然有待进一步证据的约束。

4透岩浆流体成矿模型

数值岩石学是一种有效的工作方法，但需要得到地质学、岩石学和矿物学证据的约束。图6、7都揭示了分离结晶作用和岩浆混合作用的重要意义。但是，由于缺乏第三方证据的约束，这样的认识难以令人信服，所以逐渐引入了地质学、岩石学和矿物学约束，最终得到深部分离结晶+含矿流体上涌模型。尽管该模型依然需要进一步的约束条件，但可以解释更多的观察事实。对于之前提出的争议问题，Fe同位素的差异可以解释为岩浆子系统和流体子系统的不同，多相包裹体可以解释为液体不混合（合二不为一），而不是不混溶（一分为二），富铁岩浆上升的驱动力可以归咎为流体的加入。关于铁钛氧化物结晶于岩浆演化早期的判断[39]则完全是一个错误的认识，在列出的所有证据中都没有铁钛氧化物分离结晶的证据。

简要地说，深部分离结晶+含矿流体上涌模型就是透岩浆流体成矿模型。笔者及合作者在长英质岩浆成矿系统研究过程中提出了透岩浆流体成矿理论，现在看来该理论也适应于镁铁质岩浆成矿系统。究其原因，可能是该理论以物理过程为切入点，理论上所有的成矿系统都涉及成矿物质的输运和聚集，系统的化学性质可以改变成矿金属和金属组合，也可以改变物理参数的取值，但不会改变物理过程的基本驱动机制。因此，将透岩浆流体成矿理论用于镁铁质岩浆成矿系统时，成矿作用的样式将有所改变。

已有一些实验支持透岩浆流体成矿模型。Matveev等通过浮选实验提出，豆状铬铁矿可以通过流体泡的搬运过程产生[7]。假定铬铁矿在岩浆温度下降过程中首先结晶，且结晶过程释放的流体形成流体泡向上运动；由于硅酸盐矿物和氧化物的亲湿性不同，流体泡将可以在上升过程中不断收集铬铁矿晶体；携带铬铁矿集合体的流体泡消失之后，铬铁矿豆状体就在岩浆中下沉，聚集成铁矿石。Mungall等通过实验提出了类似的模型[8]，但他??的模型用来解释硫化物熔体而不是金属矿物的上升机制。上述两种模型的共同之处是强调流体泡搬运成矿金属的能力，类似于工业上的浮选工艺，可称为浮选模型。Martin则通过变温实验提出透过岩浆活动的流体可以萃取其中的易溶组分[9]。即使纯H2O流体透过岩浆向上运动，也可以从中萃取大量的K、Na、Al、Si和Fe；据此，AMCG岩套（Anorthosite、Mangerite、Charnockite、Granite）中的A型花岗岩和正长岩的形成可能与透岩浆流体过程有关[9]。Blundy等认为斑岩型铜矿床的成因模型存在一个难解之谜：Cu的输运要求氧化环境，而铜矿物的沉淀则需要还原环境[10]。据此，他们用高温高压实验模拟了富硫气体卤水相互作用，进而提出铜富集最初涉及富金属的岩浆高盐液体或卤水，后者来自在浅部地壳经过数十到数千年组装产生的大型岩浆侵入体；随后，堆积卤水与下伏镁铁质岩浆中短期爆发出来的富硫气体发生反应，触发了硫化物矿石的沉淀[10]。这两个模型都涉及流体的溶解度，可以成为溶解度模型。显然，无论是浮选模型还是溶解度模型，都涉及流体透过岩浆活动。尽管研究人员没有使用透岩浆流体这一术语，但他们描述的过程与罗照华等的描述[47]非常类似。除了Blundy等强调了短期爆发[10]之外，其他研究人员都没有涉及岩浆相关成矿系统行为的复杂性改变。

一个岩浆系统可以具有多个深部岩浆房，每个岩浆房的结晶残余都可以富含流体（图4）；由于流体中Fe溶解度与压力呈正相关关系[48]，深部岩浆房中的残余流体必然也是富Fe、Ti氧化物组分的流体。因此，当深部岩浆房中的流体进入上覆岩浆房时，流体的减压膨胀属性导致骨牌效应：从下到上岩浆房依次开启并释放其中的残余流体，汇聚成一股强大的上升流体流。一旦这种流体遭遇半固结的先存镁铁质层状侵入体，就可以使岩浆重新液化和分异：先存晶体被溶解或熔化（斜长石辉石橄榄石），同时堆积铁钛氧化物。因此，铁钛氧化物可与橄榄石、辉石、斜长石及其任意组合形成矿石。由于橄榄石和辉石较难以溶解或熔化，它们在岩浆重新液化过程中将趋于沉淀，使得镁铁质层状岩体下部富集镁铁质矿物，而上部则富集长英质矿物和强不相容元素（如P）。此外，流体输入可大幅降低岩浆的黏度，有利于全岩浆房对流和流动分异作用。一旦对流过程停止，每一个岩浆分层中的流体都会趋于上升，而密度或粒径较大的晶体趋于下沉。这一过程有利于进一步修饰全岩浆房对流期间产生的分层性质，可能是韵律性层理产生的主要机制。从这个角度来说，含矿流体输入导致了岩浆分异，而不是岩浆分异产生了含矿流体。

透岩浆流体模型的重要疑点之一在于岩浆型矿床中往往缺乏强烈的热液蚀变现象。基于长英质岩浆相关矿床的研究，研究人员普遍认识到热液蚀变现象是成矿系统中存在流体的证据。但是，热液蚀变矿物的稳定温度很低（低于500 ℃），由于镁铁质岩浆的固相线温度远高于这个温度，在典型热液蚀变矿物稳定之前，流体有可能已经大部分逃移，所以侵入体内只有少量挥发分可以被保留到较低温度阶段，并导致热液蚀变现象。正如Norton等指出的那样，Skaergaard岩体的大部分历史都与流体平衡，岩体中罕见热液蚀变现象可能是因为在岩体温度下降到500 ℃之前挥发分就已经逃逸[49]。当前，流体存在的其他证据不断被强调，如次生单斜辉石、高An斜长石、爆破角砾岩、伟晶岩等。由此可见，岩浆型矿床中并不是不存在流体活动的证据，而是这些证据尚未被大多数研究人员认识到。

5结语

篇2

关键词：金刚石；指示矿物

1 区域地质背景

本区位于华北地台东南缘，属稳定的古老克拉通。华北地台是我国最重要的金刚石矿成矿区，已在山东、辽宁找到了具工业价值的金刚石原生矿，并在江苏、河南、山西、吉林以及我省发现了金刚石（和重要的金刚石找矿指示矿物）和金伯利岩。

1.1地层

工作区地层区划属华北地层区（Ⅰ）、淮河地层分区（Ⅰ1）、五河地层小区（Ⅰ11）。区域上基底为古老的新太古界变质岩（五河群2685±8Ma，霍丘群2681±6.5Ma―2963±7.98Ma），主要为一套低角闪岩相的变质岩。

1.2构造

查区大地构造位置属华北地台（Ⅰ级）淮河台坳（Ⅱ级）淮北陷褶断带（Ⅲ级）的灵璧台穹和宿州凹断褶束（Ⅳ级）。区域断裂构造发育，著名的郯庐断裂带在查区东部通过。

郯庐断裂带：该断裂带是我国东部一条著名的深大断裂带，它与金刚石成矿关系十分密切。在工作区通过部分断裂带宽约20km。关于郯庐断裂带的切割深度，带内不同断裂及各断裂不同部位，切割深浅不一，最大深达上地幔。曾发生了强烈的拉张活动，导致幔源岩浆的喷发。鲁、辽沿断裂带两侧金伯利岩的产出，其侵位时代一般认为是456～490Ma，这与郯庐断裂带当时的活动有关。

1.3岩浆岩

区内岩浆岩的产出，严格受地壳运动及地质构造环境的制约。工作区结晶基底没有出露，因此，本区造山前及同造山阶段的岩浆岩无法查明。本区进入地台阶段后，从青白口纪至三叠纪属相对宁静阶段，岩浆动较弱，区内代表性的岩体为加里东期（1：20万“宿县幅区域地质调查报告”）侵入的“老寨山岩体”（1：50万“安徽省区域地质志”改为晚震旦世产物）。

镁铝榴石是最常见的指示矿物，金伯利岩的镁铝榴石主要呈幔源相巨晶或粗晶产出，也有其岩浆结晶产物，而钾镁煌斑岩中的镁铝榴石含量较少，主要为捕虏晶，它们同样都有指示意义。金伯利岩中镁铝榴石化学成分有比较宽的含量区间，与非金伯利岩相比，Cr2O3、MgO含量高，Al2O3、Ca0、FeO含量低。其端元组份，可分为两种主要类型，即镁铬―钙铬―镁铝榴石和钙铝―铁铝―镁铝榴石。山东、辽宁金伯利岩中绝大部分是前一种端元，而非金伯利岩中则以后一种端元为主，即使有少量前一种端元，也是无镁铬榴石的钙铬―镁铝榴石。

根据Cr2O3―Ca0群点分布图解，再加上格尼两条85%线，以及Cr2O3―TiO2群点分布图，一般能判别岩体类型及含矿性。即具高铬低钙特征，在Cr2O3―Ca0群点分布图上，部分点位于两条85%线左上方者，Cr2O3―TiO2群点分图中，TiO2含量区间宽。符合上述条件时，多数情况属于含矿岩体。镁铝榴石Cr2O3的含量，两条85%线左上方的点数，TiO2含量区间等指标，往往和含矿性成正比。

2.2铬尖晶石

金伯利岩中的铬尖晶石主要是镁铬铁矿。金刚石包体中的铬尖晶石Cr2O3含量高，多大于60%。富含矿金伯利岩体中的铬尖晶石Cr2O3、MgO含量高，Cr2O>60%的多，贫含矿金伯利岩体中的铬尖晶石Cr2O3>60%的少、MgO含量变化小，相对集中。不含矿金伯利岩体中的铬尖晶石Cr2O3含量低，Cr2O3>60%的极少或没有。含矿金伯利岩中铬尖晶石TiO2含量区间宽（0―6%或更大），非金伯利岩铬尖晶石TiO2含量区间窄，一般在0―2%之间。金刚石的含量与铬尖晶石的Cr2O3含量、Cr/（Cr+Al）比值呈正相关关系。铬尖晶石是钾镁煌岩最主要的指示矿物，分捕虏晶和基质两类。捕虏晶铬尖晶石化学成分以富Cr2O3高Al2O3贫TiO2为特征，一般Cr2O3>60%，Al2O3=10―12%，TiO2

据研究，在含矿较富的金伯利中，铬尖晶石的Cr/（Cr+Al）>80%，贫含矿金伯利中的铬尖晶石的Cr/（Cr+Al）

3.1（碳酸盐化）玻基辉橄质角砾熔岩（ZK01b01）

总的格局系角砾为熔岩物质所胶结，致岩石具熔岩角砾构造，胶结物具玻基结构。角砾成分为玻基辉橄岩，具玻基斑状结构，杏仁构造，并含少量同成分岩屑。斑晶矿物为橄榄石和单斜辉石。橄榄石：自形、柱状，常呈两端被封闭的六边形，横切面菱形，均已蛇纹石化。辉石：自形，切面多呈短柱状，横切面呈近于正方形的八边形，测得C∧Ng=40°，属透辉石。杏仁体：少量，椭圆状，很小，内核为碳酸盐矿物，边部为绿泥石。褐色玻质：其中含少量斜长石微晶和辉石微晶，正交下显均质性。胶结物：属玻基成分，在玻基底面上布满星点状碳酸盐矿物，局部尚可见到一些斜长石（残余）以及方解石交代辉石微晶而保留其柱状假象。蚀变现象：碳酸盐化强烈，主要见于熔岩胶结物中。

3.2（超基性）玻基辉橄质火山角砾岩（ZK01b16）

岩石具火山角砾结构，岩石由2―5.6mm，大小不等的火山碎屑物（角砾）及50%。角砾及大的岩屑棱角明显，以压紧胶结方式成岩。角砾成分复杂，以玻基辉橄质角砾居多，玻基斑状结构显著，斑晶为橄榄石和辉石。橄榄玄武岩的角砾其次，特点在于它具斑晶结构，以及基质呈交织结构。有少量角砾岩性属玻基纯橄岩，特点是在其褐色火山玻璃底面上散布着自形的橄榄石斑晶（已蛇纹石化）。胶结物，即充填在角砾和大的岩屑之间的充填物均为细小提同成分火山凝灰物质：小的岩屑、辉石和橄榄石的晶屑以及更细的尘状物，同时在某些角砾、岩屑之间空隙处尚可见到蚀变的帘石类矿物和充填胶结的碳酸盐矿物（方解石）。

3.3橄榄玄武岩（ZK01b18）

斑状结构，基质交织结构―间粒结构。斑晶大小0.2―0.5mm，斑晶矿物为辉石和橄榄石，量约15%左右。单斜辉石，无色，切面呈短柱状，见横切面呈八边形；橄榄石，切面自形，两端封闭的长六边形及菱形横切面常见，全为蛇纹石交代，局部有透闪石和黑云母交代的现象。黑云母，棕褐色，多色性显著，很少有规则的板条状轮廊，多数为不规则鳞片状或不规则细脉状，概无暗化现象，疑为蚀变矿物。基质矿物为斜长石微晶、不透明矿物微粒及较多的磷灰石小晶体，基质部位多数呈交织结构，但有些地段斜长石微晶之间夹有辉石和磁铁矿微粒，从而呈间粒结构特征。

篇3

【关键词】 高血压；基底节区脑出血；无框架立体定向手术；临床疗效

DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2017.07.043

为了进一步探究高血压基底节区脑出血患者治疗过程中应用无框架立体定向手术治疗的临床意义， 本院对46例患者（出血量为15～40 ml）实施了治疗， 具体报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 对本院自2014年8月～2015年8月期间所收治的46例高血压基底节区脑出血患者（出血量为15～40 ml）的临床资料进行回顾性分析， 给予所有患者实施无框架立体定向手术治疗。其中男26例， 女20例， 年龄最大71岁， 最小38岁， 平均年龄（55.24±6.24）岁；存在糖尿病史、冠心病史以及肾功能衰竭病史患者例数分别为22、16、1例；发病至手术时间最长24 h， 最短4 h， 平均时间（9.5±5.5）h。

1. 2 方法 所有患者在控制血压的基础上实施无框架立体定向手术治疗， 具体操作方法：常规备头皮， 头皮贴标志点（marker）4枚（标志点不能在同一平面上）， 行头颅CT（薄层扫描2.0 mm）， 打开立体定向辅助系统手术软件， 将头颅CT数据导入软件， 依次标定标志点， 勾画出血灶轮廓， 建立出血灶的三维模型， 选取靶点， 规划既避开重要功能区又距离靶点较近的最佳手术路径。推患者进手术室， 头部置于塑形枕上并固定， 操控智能机械臂按手术软件标定顺序依序进行头皮标志点标定， 建立手术系统与患者三维空间上的映像关系， 调整智能机械臂至实际穿刺轨迹与规划路径相符合后， 锁定机械臂。常规消毒头皮， 铺无菌洞巾， 头皮穿刺点行局部麻醉， 常规切开头皮， 按机械臂指示穿刺点钻骨孔， 切开硬脑膜， 取前端存在多个侧孔并带不锈钢内芯的14号硅胶引流管， 按定向系统导向将头端缓慢置入至靶点， 深度为手术路径规划指示长度， 拔除不锈钢内芯， 此时多半会出现陈旧性血流出或者滴出现象， 若未发现上述现象， 则利用20 ml注射器缓慢抽吸出陈旧血使其外流， 并用等量的生理盐水对血肿腔实施缓慢冲洗， 待冲洗液变淡后， 将引流管固定于切口处， 止血后缝合头皮， 无菌敷料包扎， 引流管接一次性颅脑外引流器。若患者出现颅内压急骤升高的情况时可同时给予患者脑室外引流术。术后给予患者常规对症治疗， 次日复查头颅CT， 依据引流管位置及残余血肿量， 予尿激酶3～5万U自引流管注入血肿腔， 夹闭2～3 h后开放引流， 1～2次/d， 待残留血肿基本消失且脑室形态恢复正常后可将引流管拔除[1]。

1. 3 观察指标 统计患者手术成功、存活、术后死亡情况及手术时间、住院时间。随访6～12个月， 利用日常生活能力量表（ADL）分级法[2]评定患者的日常生活， Ⅰ级为可独立活动；Ⅱ级为可活动， 需要帮助、指导；Ⅲ级为需要具体帮助才可完成活动；Ⅳ级为无活动能力， 需他人搬动或代劳；Ⅴ级为值物状态；Ⅵ级为死亡。观察存活患者中， 治疗1、3、5、7 d后血肿基本消失情况。

2 结果

2. 1 46例患者手术均获得成功且未出现术中死亡情况， 也未出现严重并发症， 手术成功率为100.00%；手术时间为（1.5±1.0）h。

2. 2 经过6～12个月随访后， 46例患者日常生活情况：Ⅰ级患者4例， Ⅱ级患者14例， Ⅲ级患者15例， Ⅳ级患者5例， Ⅴ级患者4例， Ⅵ患者4例。术后5～10 d内出现死亡患者4例， 死亡原因为肺部感染、脑干继发出血、肾功能衰竭等， 术后存活率为91.30%（42/46）。

2. 3 存活的42例患者中， 治疗1 d后血肿基本消失患者7例， 治疗3 d后血肿基本消失患者24例， 治疗5 d后血肿基本消失患者6例， 治疗7 d后血肿基本消失患者5例。住院时间为（14.5±3.7）d。

3 讨论

高血压基底节区脑出血在临床上较为常见， 发病率较高， 对患者的生活质量和生命安全构成了巨大的威胁[3]。由于基底节区处于脑深部， 导致临床上在治疗该疾病时一般主张采用开颅血肿清除术并获得了确切疗效[4]。随着微创技术在临床上应用越来越广泛， 实施小骨窗开颅以及显微镜下血肿清除均得到良好疗效， 血肿清除效果更加彻底且具有止血可靠等优势[5， 6]。利用CT可以将血肿部位进行定位并利用颅内血肿粉碎穿刺针进行血肿吸出， 但是利用颅内血肿粉碎穿刺针难以有效吸出深部血肿， 因此， 目前本院主要应用无框架立体定向手术治疗控制患者的疾病进展， 保证患者的生命安全[7-10]。据相关文献报道， 将无框架立体定向手术应用于高血压基底节区脑出血患者的治疗过程中存在以下临床优势[11-16]：①可有效降低患者死亡率， 尤其对患者深部脑血肿治疗的临床疗效显著；②可以对患者脑深部进行准确定位并有效避开重要功能区和大血管的损伤， 实施最短手术路径来准确到达靶点， 避免因开颅手术造成患者脑组织损伤以及术后脑水肿发生， 进而有效保证患者的生命安全；③手术适用人群较为广泛， 适合所有年龄段患者， 尤其是在全身综合情况较差的患者或者年龄较大的患者手术治疗中应用最为频繁；④手术时间短且术中出血量比较少， 在术后实施血肿腔内尿激酶灌注， 72 h内血肿的消除率较高。本次研究结果显示， 46例患者手术均获得成功且未出现术中死亡情况， 也未出现严重并发症， 手术成功率为100.00%；手术时间为（1.5±1.0）h。经过6～12个月随访后， 46例患者日常生活情况：Ⅰ级患者4例， Ⅱ级患者14例， Ⅲ级患者15例， Ⅳ级患者5例， Ⅴ级患者4例， Ⅵ患者4例。术后5～10 d内出现死亡患者4例， 死亡原因为肺部感染、脑干继发出血、肾功能衰竭等， 术后存活率为91.30%（42/46）。存活42例患者中， 治疗1 d后血肿基本消失患者7例， 治疗3 d后血肿基本消失患者24例， 治疗5 d后血肿基本消失患者6例， 治疗7 d后血肿基本消失患者5例；住院时间为（14.5±3.7）d。

综上所述， 在高血压基底节区脑出血患者的治疗过程中应用无框架立体定向手术治疗的临床疗效较为显著， 具有定位准确、创伤小以及安全性高的临床优势。

参考文献

[1] 王亚飞， 周志武.无框架立体定向手术联合脑血疏口服液治疗高血压脑出血的临床研究.医药前沿， 2015， 5（9）：184-185.

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篇4

关键词：地质学基础；教学；多媒体教学；实践；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）49-0209-02

《地质学基础》是高等师范地理科学专业的一门重要的专业基础课，是学习地理科学专业后续课程的入门课，同时该课程也是地理科学专业的必修课。学好它将为其他地理课程如“人文地理学”、“中国地理”、“世界地理”等打下良好的学习基础，并直接服务于中学的地理课堂教学和课外地理活动，有助于今后进行地理科普宣传活动及开展乡土地学科研，开发和利用地质、地貌资源，振兴家乡经济；同时，对于大学生树立辩证唯物主义世界观也有重要的意义。总之，掌握该门课程的知识、理论和方法，是中学地理教师智能修养的重要组成部分。另外，该门课程对学好自然地理学，特别是对《地貌学》的后续学习也是必不可少的。

一、《地质学基础》课程教学体系

1.《地质学基础》课程的教材、教辅。《地质学基础》课程以宋春青等人的《地质学基础》为教材。国外的参考书目有：Strahler.A.N的《Physical geology》，Dott.R.H 等人的《Evolution of the earth》，以及Seyfert.C.K等人的《Earth history and plate tectonics》等。国内的参考书目有：王维的《地球的形状》、李叔达的《动力地质学原理》、刘东生的《黄土与环境》、王鸿祯和刘本培的《地史学教程》、苏文才和朱积安的《地质学简明教程》、夏邦栋《普通地质学》、潘兆橹的《结晶学与矿物学》、李善邦的《中国地震》以及武汉地质学院煤田教研室的《煤田地质学》等。

2.《地质学基础》课程的教学目的。地质学是研究地球的科学，地质学侧重研究地球的地下部分；地质作用分内动力地质作用和外动力地质作用。对于地质学的学习，即注重内动力地质作用对地表形态的塑造机理，也注重外动力地质作用对地壳物质和构造形迹的改造。不仅让学生掌握地质学的基本原理，更重要的是要做到加强联系，互相渗透，各有侧重，相对独立，注重实用。通过本课程的学习，使学生充分认识和了解“我们只有一个地球”的真实含义，从而使他（她）们成为一支在未来的生活中善待地球、保护我们美丽家园的重要力量。

3.《地质学基础》课程的教学内容。该课程主要讲授地壳的物质组成，地质作用的类型、条件、作用过程，地壳的构造形变和改造，地质发展历史等，共分十章，共计安排72学时，教学安排在同一学期。包括室内矿物、岩石标本认识实习。具体内容详见表1。

4.《地质学基础》课程的教学方式。《地质学基础》课程的教学方式采用教师讲授与学生多媒体教学互动的方式结合进行。①传统教学存在的问题，作为一门实践性很强的课程，在没有将多媒体教学引入课堂之前，对《地质学基础》采取的授课方式只能是以“填鸭式”简单描述的教学授课模式，学生们普遍缺乏感性认识，教学效果较差。由于授课的对象是大学一年级的新生，学生们在多数的时间里对一些地质现象常常感到“丈二和尚摸不着头脑”，而授课教师用了大量宝贵时间进行解释也不见得效果有多好，加之该门课程是地质学各个分支学科的大综合，初学者面对众多生涩的专业术语往往会望而却步，对学习该门课程的积极性和趣味性影响很大。②多媒体教学在本课程中的应用：PPT演示，PPT演示不仅具有省时、高效、省力的优点，而且展示图片的功能异常强大。在《地质学基础》课程教学当中，最基本的教学内容需要向学生传授矿物、岩石的相关知识，特别是重要矿物和三大类岩石的经典图片需要展示，往往能激发学生们的学习热情。从课堂教学实践看，效果非常好。在该门课程的实践教学中，笔者在互联网收集了大量与地质学内容有关的动画，比如岩层的形成顺序、褶皱和断层的形成、物理风化作用、桂林山水的成因、地幔对流过程、大陆漂移和矿床的形成等。从教学的效果看，事半功倍，非常成功。动画演示得形象生动，初学者容易理解；视频演示，视频演示在《地质学基础》教学中的应用可以说将多媒体教学的作用发挥到了极致。平常笔者十分重视将该门课程同日常发生的地质事件相联系。将地质现象和教学内容紧密结合。在互联网上的主流网站搜集了大量地质视频影像资料。比如《火山活动》《日本3.11大地震》《唐山地震启示录》《四川汶川大地震》《板块构造学说》以及《地壳波浪镶嵌构造》等。这些视频资料的播放，仿佛将学生带到了地质事件发生的第一现场，极大地震撼了他们的心灵。通过播放一些地质灾害发生的全过程，同学们充分认识到学习地质学知识的重要性和紧迫性，学习的积极性和主动性大大提高。

5.《地质学基础》课程的考核方式。《地质学基础》课程考核包括平时成绩（课后作业、实验报告、课堂提问等，占室内教学考核总评成绩的20%）、阶段测试（占室内教学考核总评成绩的10%）和期末考试（占室内教学考核总评成绩的70%）等3个组成部分。成绩皆采取百分制。平时成绩：课后作业、实验报告、课堂提问等。阶段测试：期中考试、实验考核等。期末考试：以基本概念的理解、识图能力、分析问题和综合分析问题的能力为考核重点，试卷一般以名词的解释、综合题（填空、选择、判断、简答和论述等）占较大分值（一般为卷面分值的75%左右）。

二、《地质学基础》课程的教学效果

《地质学基础》课程是陕西师范大学旅游与环境学院地理科学专业学生的专业必修课，也是学生大学一年级入学后的两门专业课之一；尽管存在着种种不利的因素，比如大一新生不适应大学的学习方式等原因，从对2005～2012级学生的讲授效果来看，学生对本门课程的满意程度达到95%以上（评教结果）；从期末考试的成绩看，考试分数大都符合正态分布，综合成绩的通过率在90%以上。

通过多年来的《地质学基础》教学，笔者深深地感到多媒体教学的重要性和必要性。因此，在高等师范地理科学专业《地质学基础》课程的教学实践与探索中首要的任务就是要加强多媒体教学。和传统的教学相比，多媒体教学有着得天独厚的优势，其优势主要表现在：（1）传授知识准确；（2）教学形式多样、灵活；（3）教学省时、省力、高效；（4）能够激发学生们学习的兴趣。当然，多媒体教学也有其劣势，主要体现在教学过程中PPT翻页的速度太快，不利于学生在课堂上记笔记。针对存在问题，多年以来笔者对多媒体教学做了适当的改进。具体来讲，发挥其优势，弥补其不足，在教学过程中，除了有适当的黑板板书外，还将多媒体课件发到学生邮箱，以备复习之用。多年的实践证明，不论多么夸大多媒体在《地质学基础》课程教学中的作用都是不过分的。

另外，在《地质学基础》课程的教学实践与探索中还要以教材主导，因材施教，加强实验课教学环节。众所周知，地质学是一门实践性很强的学科，其实践性主要表现在矿物及岩石的识别方面，让每一个同学在较短时间内认识重要的矿物和岩石，是这门课程的最基本要求。鉴于《地质学基础》课程是一个地质学这个学科的“浓缩版本”，而且学习者基本上没有基础知识，这就要求教师在最初的讲授过程中要适当地慢一些，并且要以所学的教材为主，不然会使学生感到不理解的名词、术语太多、生涩，从而产生畏难情绪，所以老师在讲授的过程中要吃透教材，找出难点、重点，主动为学生答疑解惑，只有这样，才会做到本门课程学习的事半功倍。

参考文献：

[1]宋春青，邱维理，张振春.地质学基础[M].第四版.北京：高等教育出版社，2005.

篇5

关键词：普通地质学；课堂教学；实践教学；教学改革

中图分类号：G642.4文献标志码：A文章编号：1674-9324（2017）51-0182-02

一、引言

《普通地质学》是新疆大学地质与矿业工程学院资源勘查专业大学一年级第一学期开设的专业基础课程，其总体教学目标是掌握地质学的一般理论和基础知识，了解地质学的根本任务和一般工作方法，初步具备分析和推断地质问题的能力，为后续地质课程学习奠定基础。该课程已经开设多年，2011年被列入新疆大学校级精品课程，但在诸多方面还存在不足，有必要在教学内容梳理的基础上，改进课堂和实践教学方法，以期达到更好的教学效果。

二、教学内容梳理

《普通地质学》教学内容广泛，涉及地球系统各内部圈层的物质组成、结构构造、相互作用及地质演化等方面。以往教学设计是以各种地质作用作为主线，根据地质作用对象和特点来组织教学内容。经过多年教学实践我们总结出了基于地球系统科学思想的贯穿主线，把地球看做是各圈层构成的地球系统，将内力地质作用纳入岩石圈的运动之中来考虑，将外力地质作用纳入到岩石圈与各外部圈层相互作用来考虑。以地球系统科学思想为主线来贯穿该课程教学内容，能够使学生初步建立起地质学学科体系和融汇各学科的基本思想，这也要求授课教师具备全面的地球科学背景知识和融会各学科专业背景知识的能力。基于地球系统科学的主线，将课程教学内容归结为以下五个模块：

1.地球的基本特征及結构。该模块内容包括地球形态、结构及各圈层的基本性质，强调对地球系统的基本认识，是有关地球科学的最基础部分。

2.岩石圈的物质组成及运动方式。该模块内容包括矿物、岩浆作用于岩浆岩、变质作用与变质岩、构造作用与地质构造、板块构造，主要讲解各种内力地质作用发生特征和产物，并用板块构造理论归纳内力地质作用的特点和分布规律。

3.岩石圈浅表层与外部圈层的相互作用。该模块内容包括风化作用、河流及其地质作用、冰川及其地质作用、地下水及其地质作用、海洋及其地质作用、湖沼及其地质作用、荒漠特征与风的地质作用、重力地质作用、沉积作用与沉积岩，主要讲述与水圈、大气圈和生物圈有关的外力地质作用，以及风化、搬运、沉积和固结成岩等不同外力地质作用的方式形成的地貌和沉积物特征。

4.地球起源及演化。内容包括行星地质概述、地球的形成与生命演化、地质年代几个部分。

5.人类与各圈层的相互作用。该模块内容主要包括人类社会与地质环境。基于人口、资源与环境的主题，分析人类活动对各子系统的影响，倡导保护环境和人类与自然协调发展的理念。

在教学内容的梳理和归并中，有利于培养学生地质学时空思维方式以及地质现象反应地质过程的逻辑思维方式的培养，建立地球系统的整体感。基于此，我们将课堂教授内容的次序做出相应的调整，主体上按五个教学模块的次序进行。教学内容贯穿各种地质作用产物包含的地质演化信息，以地质历史思维方式去看待地球演化过程中的资源效应和环境效应，这一主题思想也是地质学的根本任务。

三、课堂教学方法改革

长期以来，课堂教学还没有真正脱离以教师为主体的教学模式，“满堂灌”的填压式的教学方法仍然是课堂教学的主要方式。做为探索，我们选择分别以教师、学生为主体和师生互动三种教学模式，并在教学实践中逐步予以细化和完善。

以教师为主体的教学模式，即教师讲课、学生记录、课下复习、下次课教师检查的模式。该模式适用于本课的通论部分，能够使学生对所学内容有整体感，并能加深理解和记忆，因涉及到很多新的概念和术语，如果不讲解，学生很难看懂，例如像地球的物理特性、外部形态、地壳的物质组成、地质年代和地质作用等章节。

以学生为主体的教学模式，即教师提出问题、学生阅读看书、学生讲授、教师总结。学生学习了通论部分后，对一些基本的概念和术语已理解掌握，对本课程的各论部分，如内力地质作用、外力地质作用有关章节，可采取这种模式。这种模式可调动学生的学习积极性和创造性，提高学生自学和思考的能力，锻炼学生的口头表达能力，是比较受学生欢迎的一种模式。笔者曾对2015级、2016级学生采取了这种模式进行教学，发现通过这种模式授课的内容，学生理解透彻，知识掌握得比较好，也收到良好的教学效果。

教师学生互为主体的教学模式：即学生自学—难点分析—师生对话—教师或学生总结。这种方式首先让学生自己阅读教材，然后教师进行难点分析。由于学生往往抓不住重点，在难点分析或师生对话时占用时间比较多，但是学生自学时，充分发挥了主观能动性，思维活跃，提出的问题灵活多样，要求教师有很快的应变能力，准备比较充分。该方法对学生和教师都是很好的锻炼。

通过教学实践我们认为，课堂教学中一贯地采用某一种模式，教学效果都不理想，只有根据教学内容的差异适当采用不同的模式才能收到较好的教学效果。

四、实践教学方法改革

地质学的实践性很强，实践教学在《普通地质学》的教学中尤为重要。通过实践教学，巩固课堂教学所学到的知识、培养观察分析地质现象的能力、学习解决地质问题的基本方法，建立地质思维方式。本课程实践教学由现场教学、实验教学和地质认识实习三个环节构成。

现场教学：该环节的实践教学使用课堂教学的课时，是课堂教学的补充，课堂教学过程中开发和挖掘校园周围和校园内部存在的丰富多彩的地质现象，激励学生主动去发现身边存在的各种地质现象，使课堂教学更贴近实际，让“枯燥”的地质知识鲜活化。现场教学地点是在校园内选取三处。第一处是图书馆和学生食堂及使用天然石材的其他建筑物和道路，是矿物和岩石课堂教学内容的补充，让学生通过观察岩石的矿物组成和结构构造对岩石进行分类和定名。第二处在医院楼后的人工切坡，该处属上三叠统的小泉沟组泥岩和硬砂岩，主要观察沉积岩、沉积构造、节理及风化作用。第三处在学生宿舍楼后，主要观察防止边坡失稳的挡土墙和坡面防护工程，理解人类活动与地质环境的关系。

实验教学：该环节有五部分，主要以矿物、岩石的肉眼鉴定为主，分别是矿物物理性质、常见矿物鉴定、常见岩浆岩鉴定、常见沉积岩鉴定和常见变质岩鉴定。在实验中通常是教师先讲授常见矿物或岩石的每一个特征，然后由学生自己在教师指导下观察和描述，最后完成一个实验报告。但是这种传统教学方法对某些学生来说，造成了自己的惰性，有些甚至实习报告也是抄袭的。针对这种现象，我们在实验前主要讲授怎样观察和描述矿物、岩石标本。实验过程中，主要让学生自己去查阅资料，对照标本进行鉴定、描述。这样既检验了学生对基本知识的掌握程度，又培养了学生综合解决问题的能力，同时对矿物岩石鉴定工作程序有了初步了解。

地质认识实习：野外地质实习是不可缺少的，是对学生动手能力、分析问题、解决问题能力的一种锻炼，还是建立地质思维的一种引导。地质认识实习是在乌鲁木齐周边进行的，设计了四条地质观察路线，分别是红雁池南、祁家沟、头屯河及柴窝铺，内容涉及海相和陆相地层、不整合面、褶皱和断裂构造、沉积巖和火成岩、河流和湖泊地质作用等地质现象的观察。实习教学中，我们改变了以往教师讲解地质现象、学生听讲、最后抄实习报告的做法，采用引导式和互动式教学方式。这种教学方式是在教学过程中通过不断提出问题来积极引导学生主动思考的一种教学方式。其具体步骤是：第一，老师实习前认真备课，结合观察的内容设置要学生们思考的问题；第二，老师在野外实习过程中，提出问题，让学生思考和讨论；第三，请学生发言和修正；第四，老师进行进一步的总结和论述。这样一方面激发学生学习的积极性，另一方面也可以激发学生的能动性和创造性。这样既能活跃实习的氛围，又能集中大家的智慧，同时还能促进同学之间的交流，改变了灌输式教学方式，变被动学习为主动学习，大大提高了实习的效果，使学生在学习野外地质知识的过程中，也学会了团队合作的精神。

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篇6

关键词：“教”与“学”；教学模式；地质学基础；多元化实践教学

教学模式由于其可操作性和可模仿性，近年来成为教学研究的热点。传统的教学模式注重的是教师如何利用资源、教具及教学方法等 ，实质上是“教”的模式。随着高等教育从精英教育到大众化教育的发展，新媒体及互联网等数字化时代的到来，教师更注重的是学生如何学，从学习者角度建立的“学”的模式，引导学生建立有效的学习模式，这是目前教学模式改革的方向。为此，笔者在多年的地质学课程教学中，探索出了以实践性为主线的“教”与“学”的模式，开创了多种实践教学形式与方法，以期为相似课程教学提供参考。

1课程特征及问题的提出

“地质学基础”课程是一门专业基础课程，课程的任务是为非地质专业后续的煤矿地质、工程地质、石油地质等专业课程的学习奠定基础，地矿类高等院校的采矿工程、测量工程、建井工程、安全工程等专业均开设此课，课程涉及的专业广、学生数量多。 “地质学基础”课程内容繁杂，包括了各个分支学科的全部内容：普通地质学、矿物学、岩石学、古生物学、地层学、构造地质学、地质制图等。“地质学基础课程”的基本概念、基本理论多，是集理论科学性、生产实践性、研究应用性于一身的综合性课程。由于非地质专业学生缺乏地质学基础知识，而课程涉及基本概念和基本理论又十分繁杂，如何使学生在短时间内掌握好、学习好是教学中的重点问题。根据课程的理论性、直观性和实践性特征，笔者以“改变学生的学习模式和教师的教学模式”为指导思想，以调动学生积极学习为宗旨，以培养学生实践能力为目标，突出理论与实践教学相结合的教学设计理念，通过多年教学总结出了以实践性为主线的“教”与“学”模式。

2实践性为主线的教学模式

2.1理论教学的专题化

以教学大纲为基础，基本的教学内容、理论不做重大调整，但改变传统的照搬教科书章节的讲授模式，将章节组织成与现场应用相结合的几个专题，紧紧围绕专题来讲述每一个章节所涉及的基本概念、理论、基本规律和方法，例如矿物、岩石章节的安排就可以围绕后续“煤矿地质”课程的煤层顶板、底板专题来阐述，这样把单纯的矿物、岩石的特点与煤层顶底板对煤矿开采影响联系起来，形成与应用链接的理论教学。

2.2实践教学的多元化

2.2.1与课外活动相结合的实践教学

在坚持传统实践教学（野外地质观察和室内试验）同时，开发出了与科学研究、大学生创新创业、大学生科研训练、大学生创新竞赛相结合多元化实践教学形式。吸收学生参加教师科研课题，促进学生实践与导师的科研项目相结合，在辅助教师完成科研课题的同时，使学生在野外调查、取样测试、室内分析、资料整理和报告论文撰写等方面得到很好的锻炼，提升学生的思考能力和创新能力。同时在教师的指导下，学生自主选择科研题目，申请校级、省级及国家级大学生创新创业课题，直接完成项目申请、项目开展、中期检查以及项目结项验收等环节，使学生掌握科研的基本流程和基本技能，大学生创新创业课题成果还可以参加校级、省级等大学生科研竞赛等，形成了课程实践――创新创业项目――科研竞赛的良性循环，这种多元化实践教学对培养学生的独立思考能力、独立动手能力和创新能力非常有益。

2.2.2因地制宜的实践教学

进行实践教学时常常遇见的问题是实践教学场地及实践教学资源短缺，“巧妇难为无米之炊”，实践教学资源制约着实践教学的实施，在解决此问题时我们采取了因地制宜的原则，如考虑我校龙湾校区周边地质现象丰富，处于海滨和首山附近，海滨现代沉积现象、沉积岩、首山岩石、节理、断层擦痕等等地质现象异常丰富，是优良的天然地质学教学课堂，我们灵活运用这种得天独厚的教学资源，进行以野外实践教学为特色的煤矿地质学教学模式的改革与探索，很好地解决了实践教学资源短缺问题。

2.2.3学生的自主实践教学

学习的目的是应用，在应用的同时更促进理论的学习，当在应用中遇到问题时回到书本上寻找理论知识，如此学习与运用相结合，二者相互促进，构成良性循环。我们在教学中发现校园内景观石、教室的地板砖、窗台、甚至是马路都有许多岩石，很多学生家长及亲朋好友收藏了岩石、矿物的装饰品等，在学习中鼓励学生对这些岩石、矿物进行观察、鉴定，也鼓励学生在家乡、野外将观察到的地质现象运用课堂所学知识进行描述、拍照，回到课堂上与教师共同进行讨论，调动学生学习积极性，培养实践技能，达到学以致用的目的。

2.3 考核过程的能力化

考核是对学习者的评价，也是对教学效果的检验，以能力培养为目标的教学模式，其考核形式也应该相应进行配套改革，本研究在考核方面主要进行了两个方面的探索：

其一，学生自拟题目，教师不限定题材，进行课程设计，并用PPT多媒体报告形式，作为平时成绩的考核。在课堂上汇报自己的成果，其过程是学生进行课题的立项、寻找问题的解决思路、进行材料的收集与整理，报告内容可以是采集相关岩石标本、野外观察到的地质现象及与本课程相关的所有知识，通过自己查阅相关资料或以小组讨论的形式，分析野外观察到的地|现象，自己描述、鉴别，并提出辨别依据，将有典型意义的地质现象的照片、标本等拿到课堂上，由教师在课堂上讲解，加深对岩石及地质现象的认识，以拓宽学生的知识面及理论知识的运用能力。

其二，教学过程中将部分考试题目明确给学生。在课程学习之前或过程中把考核能力的题目发给学生，当然所给的题目不是某个具体概念、具体方法、具体公式等可以在课本上直接找到答案的题目，学生带着问题去学习、探索，明确目标。

3 教学效果及建议

上述“教”与“学”模式是在2009级～2014级辽宁工程技术大学采矿单招、测量单招、安全单招、土木工程单招等专业的 “地质学基础”课程多年教学过程中逐渐形成的，由教师“教”的传统教学模式转变到以学生“学”的新的教学模式，学生变被动的旁观者为积极学习者，甚至成了知识的创造者，其体现了参与式学习，在教学内容、教学过程等方面是一种新的形式，产生了好的教学效果。工科院校专业课程中很多专业基础课程、专业课程与“地质学基础”课程相似，都具有很强的实践性，实践性为主线的“教”与“学”模式可以借鉴和推广。

3.1教学效果

其一，有效解决“基本概念多、内容繁杂”的课程授课难度大的问题。传统的教学以课堂讲授为主，很多概念的描述及多媒体图片讲解多遍不如亲眼见到一次有说服力，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，以实践性为核心的“教”与“学”模式正是体现了实践――理论――再实践的哲学道理，如有的同学在期末问卷调查中说“看似深奥的地质概念，到了野外就一目了然，甚至不用老师讲解我们就懂了”。

其二，培养了学生技能和实践创新精神。传统的教学模式中，学生在很多情况下忙于“动手记”课堂笔记，学到的是书本上知识，而在缺少的不是知识而是技能的当代教育背景下，以实践性为主线的“教”与“学”模式，能够使学生根据课堂上的理论讲解，对校园内景观石和丰富地质现象进行观察与描述，去鉴别岩石、矿物，切实锻炼学生分析问题、解决问题的能力，培养了学生实践技能，学习到了书本上学不到的能力，同时培养学生“不唯书、只唯实”的创新精神。

其三， 有效提高教学过程中学生的学习积极性。传统的单向教学模式是教师在课堂中占据主导地位，学生处于被动接受的地位，单向的教师讲解往往不容易充分调动学生的学习积极性。以实践性为主线的“教”与“学”模式，使每个学生建立一个自己喜欢的课题或专题，通过多种实践方式与形式，主动地去寻找地质现象，观察、鉴别，教师是在其中扮演了“导演”与学习“引领者”的角色，帮助每个学生建立更完美的多媒体报告，如有的学生侧重于岩石鉴别，有的学生对形形的矿物感兴趣，有的学生对野外的宏大的地质构造感兴趣，有的学生对地震、火山等地质现象感兴趣，等等，他们就挑选题目进行查找文献、野外观察、同学间相互讨论及选择教师帮助等，最大限度{动学生的学习积极性。如有的学生反馈说：“老师，我学习了这门课程之后，无论走到哪里，见到岩石我就想鉴定这是什么岩石。”

3.2建议

其一，教师自身的实践技能是实践性为主线的“教”与“学”模式顺利进行的保障。很多学生收集到的野外地质现象、岩石矿物的鉴定等，要求教师能够正确的鉴别出来，课堂上可能出现新的观点与认识，需要教师及时地正确的解答与指导，要求教师提高自身实践能力水平，多参与科研课题，与生产现场对接，增强现场生产知识，才能在课堂上掌控局势。

其二，课程要因地制宜地为学生创造实践环境。实验室条件毕竟有限，这需要教师结合专业课程、周边环境等开发适合本课程的实践教学环境，如有的课程可以与当地厂矿结合，建立实习参观基地，教师自己动手设计实验器材等等，以扩展学生实践场合与机会。

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篇7

关键词：地质学；创新；课程设置；人才培养

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）12-0110-02

一、引言

地质学是与物理、数学、生物和化学并列的自然科学五大基础学科之一，是人类社会生存和发展的源泉。但是地质学作为一门学科，成熟和发展的时间却比较晚。中国现代地质学的发展若从国外地质学者在中国国内考察（1863年）算起，发展至今，也仅仅只有150余年的历史。近几年随着国家创新发展战略的实施，国内地质学科的发展面临新的机遇和挑战，于是地质学学科专业设置也发生了一些改变，本文就将以合肥工业大学地质学学科专业设置为例，分别从地质学学科特点、发展前景与社会需求、人才培养目标以及课程体系建设等四个方面进行阐述。

二、地质学学科特点

地质学的研究对象是地球的固体硬壳——地壳或岩石圈，主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。地质学是研究地球及其演变的一门自然科学。所以，地质学学科需要极为丰富的创造性思维和极强的实践能力。地质学探究地球时，用封闭论的观点，把地球作为一个个体而不受其他天体的影响，这是需要有探索精神的，需要丰富的创造性思维。我们的地球形成于距今45亿年前，而我们想要探究一个45亿年前就形成了并且之后经过了多种复杂的演化和发展的未解之谜是需要何等的创造性思维。我们看到的一个简单的露头，可能隐藏着重大的地质意义等着我们去探究，所以这就需要我们具有创造性的思维方式。地质学学科不仅仅需要各种地球化学数据或者显微镜下的微观鉴别，更需要大量的野外工作，对野外的构造现象、接触关系、岩石组合类型和特征等进行实地的勘查，发现地质问题。因此，我们不仅应该在课堂上教授学生书本上的理论知识，更应该带学生到野外去实践，了解各种地质现象，学会辨识岩石类型，而不应该仅仅用一张张幻灯片进行教学。这就需要培养学生具有极强的实践能力，不仅仅是自己动手去处理各种实验数据，更应該鼓励学生深入野外，多看、多敲、多思考。

三、发展前景与社会需求

地质学历史悠久，作为一门传统科学，其研究主题和理念历经演变，已形成了庞大的科学体系，因其在矿产资源和化石能源勘探等方面对社会发展所作出的贡献而被社会广泛了解[1]。我国在地质学研究上具有得天独厚的优势，我国地质构造复杂并且演化历史悠久，具有丰富和完整的地质记录。并且我国地处环太平洋、特提斯和古亚洲洋这三大构造带的交界处，为我国的大陆动力学研究提供了极佳的例子。随着万众创新时代的到来，我国地质行业也迎来了新的一次发展机遇，需要大量创新型地质人才为传统地质行业注入新的活力。2016年全国就业形势比较复杂、非常艰巨，高校毕业生765万人，比2015年增加16万人。根据合肥工业大学对于本校学生就业率的统计，地质学专业的学生就业率在2016年为96%，这充分说明了我校地质学学科专业发展形势良好，且毕业生深受就业单位的欢迎。

四、人才培养目标

近些年来，国际地质科学发展迅速，不仅与生命和环境科学紧密结合，而且还与人文社科学科进行交叉、融合。我国地质科学虽然有所发展，但仍与国外地质学存在着一定的差距。因此当今的社会、经济和科技的发展对我们的人才培养目标也提出了新的要求，主要表现在以下几个方面。

（一）多层次性

我们不仅仅需要具有创新意识的地质学学科带头人，同时我们也需要基础知识扎实并且掌握先进科学技术、有实干精神的技术工作人员。

（二）多类型性

现代社会对于地质人才的需求大概可以分为：基础研究型、应用型以及工程技术型人才这三种。其中前两类是我们理学地质学科的主要培养对象，而第三种也是我们应该去探索和发展的一个新的方向。

（三）创新性

随着经济的高速发展，我国也逐渐从创新大国向创新强国发展，因此在协同创新发展的大背景下，地质人才的培养更应该注重对创新能力的挖掘和栽培。所培养出的地质人才应该不仅仅有扎实的基础知识，更具有放眼未来的创新发展能力。

合肥工业大学针对目前社会、经济和科学技术的发展，对于地质学学科人才培养目标也做出了一系列的改进和更新。我校地质学专业的培养目标为：本专业学生具有坚实的地球科学基础知识和实验技能，获得科学研究初步训练，接受地质学基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实践训练，掌握地质调查、科学研究、资源开发和管理的基本技能，能在地球科学、地球与环境科学等领域从事科学技术工作的教学、科研及工程型人才。注重培养科学研究能力和发展潜力。而对于我校资源勘查工程专业的学生的培养目标为：适应国家经济发展需要，培养具备坚实的基础理论知识，掌握地质调查与勘探的室内、外工作方法，能够运用现代地质理论和先进科技手段从事固体、液体、气体矿产资源勘查、评价和管理，并获得工程基本训练的德、智、体全面发展并富有创新精神的高级工程技术及其他专门人才。

五、课程体系建设

课程体系的建设是人才培养的关键，这也是合肥工业大学地质学学科创新型人才培养改革的一个重点。在新的本科生培养方案（2015版）强调本科教育的基础性，核心是强调学生的创新能力和自学能力的培养。该方案具有以下的特点。

（一）加强实践环节的教学

具体包括增加课间实习的次数、加强野外实习基地的建设，以及加强室内实验室的建设等。我校地质学学科专业的学生不仅在低年级有认知实习、巢湖地质实习等，针对我校地质学学科在成矿流体系统与成岩成矿作用、断裂构造与大陆动力学、造山过程与造山带动力学、沉积学与盆地分析、成岩成矿地球化学、资源探测与信息、纳米矿物学与矿物材料等方面的主要研究方向，我校建设了铜陵矿集区矿床学实习基地。在铜陵矿集区进行的高年级本科生以矿床学为中心，涵盖岩石学、地层学、矿物学、矿相学、地球化学、资源勘查技术、采选冶技术、资源经济学、矿山环境评价等的矿产资源实践教学。合肥工业大学为目前为数不多具有矿床学实习基地的学校，为学生的未来就业和发展提供了有力的保障。

（二）增加素質教育课程，提高专业选修课比例

注重培养学生全方位发展的能力，要求学生选修两门或者更多的非地学类的课程。提倡学生自主选课，选修自己兴趣爱好和未来发展方向的课程，培养宽口径地质人才。学生不仅仅局限于选修传统地质课程，更可以选修资源规划与管理、环境地质学、全球气候变化等新兴发展方向。

（三）开创“英才计划”本硕连读创新实验班，实行创新性人才培养模式

“地质学”专业创新实验班的本硕一体化教学采取3+3模式：在一、二年级强化基础课程；三年级主要开设专业（技术）基础课程和主干专业课（同时开始配备指导教师）；四年级上学期开设硕士研究生学位课，下学期进入论文阶段，该阶段既是学士学位论文阶段（完成学业和通过论文答辩后可获得理学学士学位），也是硕士研究生论文开始阶段（在此期间和其后一个学期，穿插开设硕士研究生选修课）；五年级和六年级为硕士研究生论文工作阶段（完成学业和通过论文答辩后可获得理学硕士学位）。致力于培养从事基础科学研究或高端技术应用的高层次人才。

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关键词：工程地质学 教学改革 实习教学

Abstract: Engineering geology is one of the important specialized courses for civil engineering. In order to adapt to the rapid-speed development of the civil engineering, satisfy thesociety higher and higher ability request for the students of civil engineering major, and combining with the educational reform of civil engineering major, we have carried out the reform to teaching of this course. Practice has proved that the results of educational reform are satisfied, and is helpful for training students’ project consciousness and the ability of analysing and solving problems.

Keywords：engineering geology; educational reform; practice teaching

中图分类号: H319.1文献标识码：A文章编号：

引言

《工程地质》是一门实践性非常强的专业课程, 是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。近年来,随着大规模工程建设的发展，其研究领域也日益扩大。为了适应这种发展,满足社会对土木工程专业学生综合应用能力越来越高的要求,结合我校土木工程专业的教学改革试点工作,根据该课程的特点,进行了改革探索,取得较好效果。

1教学内容的改革

我们以“立足教材，跟踪发展”为指导思想,在讲授教材基本内容的同时,补充介绍了工程地质学科有关的刊物及最新的技术参考书中涉及到的工程地质新型检测方法等内容[1]。如我们介绍了随着大规模工程建设的发展，其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外，一些新的分支学科正在逐渐形成，如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。从而使学生能够了解工程地质学科当前新的应用及发展方向。

2实验教学内容的改革

为使学生对地质现象和地质作用有初步的感性认识，我们在加强工程地质常规实验室建设的同时，引进和购置一批先进的教学科研设备，如地质雷达、工程地震仪、直剪仪、数显电子荷载仪、孔隙水压力监测仪、大型多功能泥石流模拟系统、岩石流变仪、土体流变仪等。这些仪器对学生的动手能力和实际能力的提高有很大的促进作用。实验教学为理论教学和野外实习奠定基础。实验教学时丰富的标本模型能够激发学生的识别兴趣，提高学习积极性。但此时，学生很容易把注意力和时间花费在标本的色彩和外形上，忽视对矿物、岩石本质的认识。因此我们对传统实验内容教学方法进行改进，将矿物岩石辨识实验教学内容分四步进行[3]。第一步：给学生一定的时间任其观察各类标本模型，以满足学生的好奇心；第二步：对每一种矿物、岩石标本进行特征分析，此时最好是结合显微镜观察其内部结构，让学生了解矿物、岩石的结构构造特征；第三步：给出典型的、常见的矿物、岩石标本，要求学生在规定时间内完成其特征描述，以验证实验效果；第四步：让学生相互讨论，提出问题，以此加深对工程地质理论内容的理解，提高认识问题分析问题的能力。

不良地质现象形成过程及地质作用过程比较抽象，若采用大量的动画来模拟地质现象和地质作用的实际发生过程，让学生更能了解其发生的原理及本质，这样既提高了教学效率，也增加了学生获得的信息量.

最后为了培养学生的综合能力以及创新思维能力，我们根据工程地质课程内容的要求，结合实验设备仪器及实物。增加了综合性、研究性实验项目，事先由工程地质课堂教学教师和实验指导教师共同设计好不同的实验项目，学生根据自己的兴趣自行选择一个或几个题目进行实验。培养他们解决问题的能力，从而达到学生对科学研究方法进行一定的训练目的，同时也达到了对基本技能的训练。

3 实习教学的改革

工程地质学是一门实践性很强的科学,仅通过书本上的概念理论,而不配合一定的实习,是收不到良好的教学效果的。通过实习让学生直接观察, 增强感性认识.

3.1 做好室内实习中的思想教育, 提升实习教学的作用

室内实习主要是矿物、岩石、土的观察鉴定。有的同学认为:每次实习只是跟几十块岩土标本打交道,枯燥无味, 缺乏新奇感。有的学生来上实验课只是为了考试及格,以为走马观花就能完成实习,有的学生在实习过程中心不在焉,做实习不按实验步骤和要求进行, 应付式填写实习报告,少数学生对实验极不认真的态度和不理想的实验效果令人担忧。针对这些问题, 指导教师必须在实验前作好思想教育工作, 对实验有轻视情绪的学生,动之以情、晓之以理, 进行说服教育。抓好思想教育工作,提升实践性教学的作用和地位[2]。

3.2 做好室外实习前的准备工作, 改进实验方法, 调整实验内容

实习前的准备工作是地质实习不能忽略的环节。首先，做好实习动员工作，让学生们明确实习目的和要求。其次，应准备足够的实习中需要用到的仪器设备, 如地质标本、地质模型、地质图件、罗盘仪、地质锤、放大镜等。改进实验方法，调整实验内容，充分调动学生学习的主动性和积极性,让学生变被动的学为主动的学,达到提高实习教学的质量[4]。在野外的地质实习过程中,让学生多看多听多写多想,注重基本功的训练, 并结合工程实例,加强理论联系实践, 提高分析问题和解决问题的综合能力。教学是一个双向交流、互动的过程。针对地质实习过程中出现的问题,可以由已知物的鉴定改为部分已知物和部分未知物的鉴别。每次实习前指导教师提出实习要求及参考意见，让学生做预习,自行设计实习方案。让他们在实习中充当主角,创造条件让他们发挥想象力和创造力。有利于激发学生学习的主动性和积极性，也有利于老师及时发现实习中存在的问题,进行因材施教,提高教学质量。

3.3 启发学生思维, 建立科学的考核体系

在实习过程中, 老师与学生朝夕相处，是培养学生各种能力的一个好时期。在实习过程中学生们会提出不少问题。对于简单的概念问题, 问什么，答什么；对于比较复杂的问题,先让学生掌握分析问题的方法、弄清问题的分析思路和关键之所在，引导学生充分思考,最后找出问题的正确答案；对于难度较大的问题、模棱两可或具有多难性的问题, 可师生共同研究，找出最合理的答案(方案)。合理的评定实习成绩, 能有效调动学生的积极性, 是直接影响教学质量好坏的一个不容忽视的重要因素。过去，往往是实习报告或凭印象给分,成绩的可信度和区分度均不高,学与不学成绩相差不大。因此，建立科学实习成绩的评定体系十分必要。量化考核指标，我们将实习成绩由三部分组成：第一部分(占30% ),根据学生在实验中的态度、纪律、设计方案、操作能力和实验结果评定；第二部分(占40%)根据学生所完成的实习报告的质量评定; 第三部分(占30% )，根据考试情况决定。采用这种办法评定实习成绩能较客观反映学生对实习的态度和动手、动脑能力，能有效调动学生对实习的积极性。

4 结论

工程地质教学应该课堂讲授与实验室以及野外实习紧密联系。课堂教学是进行知识传授过程，而实验室以及实习教学对于培养学生创新能力，独立工作能力和实践能力能发挥不可替代的作用；也是教学、科研学科建设的结合点。工程地质教学改革是一个复杂的系统工程，只有坚持改革，才能紧跟时展需要，从而培养出更多适合社会需要的高素质创新人才。

参考文献

[1]肖武权.土木工程专业《工程地质》课程实践教学探讨[J]．长沙铁道学院学报，2006，7(3)

[2]黄超. 工程地质野外实习与室内实验教学探讨[J].中国科技创新导刊，2011，17：21-23.

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英文名称：Mineral Deposits

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国地质学会矿床地质专业委员会;中国地质科学院矿床地质研究所

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：0258-7106

国内刊号：11-1965/P

邮发代号：82-459

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1982

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

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期刊简介

本刊为专业学术性刊物。刊载矿床地质基础理论、矿床地质特征及有关的岩石学、矿物学、区域地质学、成矿学、地球化学和同位素地质学等方面的研究成果、新技术新方法、问题讨论、消息报道等。读者对象为从事矿床地质勘察、矿山开发等工作的生产、科研人员和高校相关专业的师生。

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他有机会参与军事，但他放弃了，选择了南洋中学教化学地质动物英文西洋史，在那里编写《动物学》教科书。

1912年，丁文江接到来自北京工商部矿物司长，自己的老朋友，在英国的奖学金是他帮助申请的，心中邀请他到该司地质科任职。到任之后，首先被任命工商部检事，不久被任命为地址科长。他是第二任，第一任是在游学考试时认识的张鸿钊。

上任后，创办了中国第一个地质研究所。培养人才，1913年101日，地址研究所开学，收生30人。1916年7月14日这批学生毕业，有21人毕业，其中得卒业证书的18人，得修业证书的3人，这些人成为了中国地质事业的先驱。此后就不在招生，委托北大招手学生了。

1913年9月4日，工商部商令筹设地质调查所，他被任命为地址调查所所长。就这样，他和张鸿钊等人在中国等人地质事业开始了，有人有事的事业。

1922年张鸿钊丁文江翁文灝发一起成立中国地质学会。1922年1月27日，29名中外地质学家在北京兵马司9号地址调查所图书馆集会，商讨成立2月3日宣布成立。张鸿钊为会长，翁文灝李四光为副会长谢家荣为书记，李学清为会计，丁文江为评论员学会的刊物是《中国地质学会志》，丁文江为主编。