金属矿山深部资源三维智能预测理论与方法

当前,中国主要矿产大多面临后备资源不足问题,在大中型矿山深部寻找可接替资源已成为保障主要矿产的战略措施。然而,金属矿山深部找矿预测面临着矿床深部结构不清、深部控矿规律隐蔽、深部矿体空间定位难度大等关键问题,亟须建立适应矿山真三维空间要求的矿产资源预测与评价新理论并取得关键技术突破。针对这些问题,自20世纪80年代开始,笔者通过持续的探索和研究创新,先后提出隐伏矿体立体定量预测、深部资源三维可视化预测,最终提出并建立深部资源三维智能预测理论与方法,实现了矿床深部三维结构重建的自动化与精细化、深部控矿规律表征的定量化与透明化、深部成矿空间矿体定位的精准化与智能化。该理论与方法主要包括成矿系统分析与找矿概念模型构建、矿床深部结构贝叶斯数据同化三维精细重建、矿床深部地质结构三维几何-物质分析与成矿信息提取、深部矿体空间定位规律深度学习与三维预测等重要方法与关键技术。该理论与方法先后在山东胶西北金矿集区、甘肃金川铜镍矿等地取得成功应用,在矿区深部探获厚度大、高品位矿体,取得深部找矿突破。

广西大厂铜坑银锌多金属矿地质特征及银的赋存状态

地处右江盆地东北缘的铜坑矿床是大厂矿田的重要组成部分,近年来矿区内发现多处银锌多金属矿(化)体,但对于银的赋存状态以及银多金属的富集成矿规律认识十分有限。通过野外调查以及矿物学研究,将铜坑银锌矿划分为4个阶段,包括锡石-石英阶段(Ⅰ)、锡石-硫化物阶段(Ⅱ)、含银-方铅矿阶段(Ⅲ)和石英-方解石阶段(Ⅳ),发现银矿化主要发生在含银-方铅矿阶段(Ⅲ)。运用BSE-EDS和EPMA等分析方法,对矿石矿物特征以及银的赋存状态进行研究,探究了银的产出特征与富集规律,剖析了制约银产出与富集的关键因素。结果显示,铜坑银锌矿中的银以可见银(>1μm)为主,另有少量的不可见银(<1μm);可见银以辉锑银铅矿和脆硫锑银铅矿为主。辉锑银铅矿在405中段以包裹体的形式分布于方铅矿中,在455中段则以包裹体、骨针状和正交网格状分布于方铅矿中或以不规则状产于方铅矿间隙和边缘。脆硫锑银铅矿仅产出于455中段方铅矿的边缘及其间隙。不可见银则主要以类质同象或次显微包裹体的形式赋存于方铅矿以及部分含锡硫盐矿物中;方铅矿作为重要的载银矿物,Cu^(+)和Sb^(3+)都会影响Ag^(+)进入方铅矿。Cu^(+)会结合Ag^(+)沉淀于早期黝铜矿中,而非方铅矿中。Sb通过Ag^(+)^(+)Sb^(3+)=2Pb^(2+)的方式,使Ag进入方铅矿晶格,形成成矿晚期的含银硫盐矿物。

“一核三赋能”自然资源行业复合型技能人才培养路径探索——以湖南工程职业技术学院环境地质工程专业群建设为例

在国家深化现代职业教育体系建设改革,产教融合持续推进的背景下,湖南工程职业技术学院环境地质工程专业教研室对自然资源行业复合型技能人才培养路径展开了研究,提出了以科研创新为核心力量,聚焦湖南自然资源产业绿色发展需求,构建了“一核三赋能”人才培养路径模型,实践证明具有较好的推广应用效果。

贵州开阳大坪磷矿地质特征及找矿预测

贵州开阳县为大型富磷产区,为进一步了解开阳磷矿特征并提供可靠的勘探方向,以期为矿产资源开发及矿山建设等提供基础依据,本文以开阳大坪磷矿床为研究对象,开展了地质特征、矿床成因、找矿预测等方面的相关研究。研究结果显示,区内磷矿石自然类型为致密状、条纹—条带状、碎屑状和团块状磷块岩。震旦系洋水组为研究区最主要的富磷层位,总体呈南厚北薄、西薄东厚特征,矿层整体厚度较大,品位高,连续性好,工业利用价值高。研究区矿层虽然埋深较大,但具有质优量大的资源优势。大坪磷矿床处于开阳地区成矿中心带的中部地段,向北、向东矿体未见尖灭,结合周边矿区的地质成果,综合分析认为,大坪磷矿区范围外,沿北东方向具有良好的找矿潜力,未来开采可能具有较大的经济价值。

湘南尖峰岭花岗质岩浆成因、成岩动力学背景及其稀有金属成矿意义

产于香花岭矿田的尖峰岭矿床是在湘南地区已发现的唯一一处大型花岗岩型Li-Nb-Ta稀有金属矿床,该矿床成矿作用与尖峰岭岩体关系密切,是开展湘南花岗岩型稀有金属成矿研究的最佳天然基地。针对湘南稀有金属花岗质岩浆演化、构造背景及其成因机制以及稀有金属元素的富集成矿等问题,选取与稀有金属成矿关系紧密的尖峰岭岩体为对象,对正长花岗岩和二长花岗岩开展岩石学、矿物学以及岩石地球化学研究。研究结果表明:尖峰岭花岗岩为高硅(w(SiO_(2))为72.98%~77.36%,其中,w为质量分数)、过铝质(w(Al_(2)O_(3))/[w(CaO)+w(NaO)+w(K_(2)O)]≥1.11)、富F(平均w(F)=1.08%)的钙碱性—高钾钙碱性花岗岩;主微量元素均呈现“逆向演化”趋势,绿泥石化可能造成部分正长花岗岩w(Na_(2)O)极低(0.03%~0.05%);Nb、Ta、Li、Rb等微量元素富集,Sr、P、Ti亏损,w(Sm)/w(Nd)(0.27~0.32)表现出幔源花岗岩特点;稀土元素配分曲线呈现出略微右倾的“海鸥”型,同时具有“四分组效应”,属A型花岗岩。花岗质岩浆演化过程可能主要受制于富F、富H_(2)O的岩浆-热液体系,Nb、Ta、Li等稀有元素于岩石顶部富集成矿,其成岩构造环境具有CCG(大陆碰撞花岗岩)和POG(后造山花岗岩)的特点,可能形成于大陆碰撞后地壳伸展减薄的构造阶段,加之构造-岩浆演化的耦合作用,共同制约着尖峰岭地区稀有金属元素的富集成矿。

顾及构造改造的胶西北大尹格庄金矿床三维成矿预测

矿床在形成后常被构造改造,但现有三维成矿预测中对其关注较少。笔者选择胶东半岛大尹格庄构造蚀变岩型金矿为研究对象,采用基于不规则三角网(TIN)的构造复原方法还原被断裂错断的矿体与控矿断裂的三维结构,开展复原前后的矿化空间/控矿因素对比分析并实现深边部三维成矿预测。结果表明,构造复原方法消除了断裂和矿体被错断产生的空间距离及倾角变化;复原后的矿化分布具有更强的空间自相关性,被错断区域的矿化分布由分散变为连续。此外,相同参数下,复原后的预测模型比复原前模型具有更高的性能,说明对复原后的矿化分布和控矿指标之间的关联关系表达更加显著。因此,顾及构造改造的三维成矿预测有利于预测结果的准确性,可为大尹格庄矿床深部找矿工作提供可靠参考。

湘南坪宝矿田岩浆热液成矿系统深部探测与地球化学约束

湘南是我国乃至世界最重要的钨锡多金属矿集区之一,发育了坪宝、柿竹园、骑田岭等多个大型矿床(田)。随着浅部资源逐渐枯竭,成矿系统深延与探测成为找矿突破的重点,尤其是覆盖层下隐伏成矿岩体、流体运移通道与矿体赋存空间的准确识别。本文以湘南坪宝矿田为例,采用广域电磁、构造解析与地球化学等方法揭示了成矿系统的空间结构与物质组成:(1)矿田深部(<5 km)存在4个隐伏的燕山期花岗岩体,包括宝山、黄沙坪、大坊、野鹅塘,岩体呈现不规则形态;(2)岩体侵位受NNE走向、NE走向与NW走向的区域断裂交汇联合控制,其岩体接触带与次级断裂为主要的控矿构造;(3)断层破碎带中方解石、石英、赤铁矿等热液矿物为成矿流体活动留下的痕迹,可用来识别成矿流体的源区与路径;(4)科学钻探证实了矿体与成矿运移通道深延稳定,且可能与深部隐伏岩体导通;(5)宝山矿区西部、黄沙坪矿区东部、大坊与野鹅塘矿区深部应为该区未来找矿勘查的重点。通过广域电磁、构造解析与矿物地球化学分析可以深入认识隐伏岩体的空间形态与形成时代,构建成矿物质与流体的“源-运-储”模型,开展成矿系统的深部探测与成矿潜力评价。

表生水土环境铊污染成因研究现状与发展趋势

铊(Tl)是一种有毒的重金属,对人类的危害超过了汞、镉、铅、锌、铜等传统致毒重金属元素。本文总结了铊的元素特征及其地球化学行为、含铊矿床的全球分布及其成矿时代,对比分析了铊在三大类岩石中的分布差异性,系统回顾了铊的毒理性及其致病机理、铊污染源解析与示踪、表生环境铊的迁移与转化。通过研究发现,铊在三大类岩石中均有分布,且岩浆岩中铊元素呈规律性分布。铊与热液矿床关联性强,主要富集于与低温热液矿床有关的铅、锌等矿床中,且优先进入硫化物熔体,致使含硫化物矿床铊浓度较高。总体而言,我国土壤铊污染与铊矿产分布均具有“南高北低”的特征,显示铊污染与铊矿床的开采和冶炼具有显著关联性。水体中铊主要以Tl^(+)进行迁移,Tl^(+)可替代K^(+)进入黏土矿物,或通过微生物作用氧化成Tl^(3+)。铊从土壤中通过植物根系进入植物体后,将不均匀地分布于植物体内,^(203)Tl更容易向细胞膜表面动态扩散,植物根系优先吸收较轻的铊同位素(^(203)Tl),较重的铊同位素(^(205)Tl)留于生长层。通过对比铅与铊同位素示踪法,发现铊同位素法对于示踪物质来源及其迁移过程具有响应速度快、敏感性强等优势,但铊同位素技术的提升还有待铊同位素数据库的进一步完善。铊污染形成演化时空模拟是揭示污染来源、污染过程与发展趋势以及开展区域风险评估的重要手段,但数据获取、模型选择与验证、不确定性分析以及系统集成与决策支持等问题均有待进一步加强研究。

青海省郭米寺-尕大坂铜多金属矿田多元信息成矿预测

本文以青海省北祁连中部的郭米寺-尕大坂铜多金属矿田为例,利用分别模糊综合评判法[1]和证据权法[1]对该矿田进行了多元信息成矿预测的对比研究,为该矿田的铜多金属矿产勘查提供了有益的决策信息。郭米寺-尕大坂铜多金属矿田位于北祁连成矿带中部,主要包括郭米寺、下柳沟、湾阳河、下沟和尕大坂等五个多铜多金属矿床。郭米寺-尕大坂铜多金属矿田与白银厂矿田类似。

优化光谱指数结合PLSR的多金属矿区土壤As含量高光谱反演

砷(As)是我国多金属矿区的主要污染物之一,对环境、农业和人类健康构成严重威胁。近地高光谱技术具有快速、动态、无损、光谱分辨率高等优势,对于多金属矿区土壤As污染监测与综合治理具有巨大应用潜力。然而,由于受污染区域、土壤背景以及高光谱质量、光谱输入量等因素影响,高光谱反演模型的适用性和精度差异较大。本研究针对湘南某多金属矿区,基于Pearson相关性分析并结合变量投影重要性(VIP)准则,提取18种变换光谱形式下的单变量特征波段及4种光谱指数算法下的优化光谱指数作为光谱输入量,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,实现了矿区土壤As含量反演。结果表明:倒数(RT)、对数(L)、平方根(Sqrt)、标准正态变量变换二阶导(SNV_SD)等变换后的光谱数据与As含量具有较高的相关性;优化光谱指数能从二维光谱空间揭示As的光谱响应,相较于单变量特征波段,以优化光谱指数为自变量构建的模型性能更优;比值指数(RI)模型的R_(c)^(2)、RMSE_(c)、R_(p)^(2)、RMSE_(p)、RPD分别为0.908、50.8 mg/kg、0.949、35.6 mg/kg、4.45,是研究区土壤As含量反演的最优模型。单变量特征波段结合优化光谱指数预测土壤As含量具有较好的可行性,可为多金属矿区土壤As污染高光谱快速监测提供科学依据。

有色金属矿区土壤铬污染遥感反演研究

构建光谱转换模型,消除环境因素导致的土壤光谱差异;通过波段反射率的比值,加强地物之间的对比度,弱化背景而突出地物信息;建立不同预处理光谱类型(3类光谱)的不同遥感反演特征因子(3种遥感反演特征因子)逐步回归模型(共9个模型),对铬污染进行遥感反演研究。研究结果表明:野外光谱受环境影响大,实验室光谱受环境影响小;DS(direct standardization)光谱对消除环境条件影响、提升光谱信号质量有一定的作用;实验室光谱的遥感反演建模精度明显比野外光谱的遥感反演建模精度高,说明实验室光谱受环境影响小,具有更高的建模精度;组合因子在各类光谱的遥感反演特征因子中建模精度最高,其中,实验室光谱的组合因子的建模效果最好,说明波段反射率的比值对消除背景影响、提高建模精度有一定的作用。

湘东北连云山上石地区伟晶岩型稀有金属矿床的发现及意义

湘东北地区位于钦杭成矿带中部北西缘,历来是中国重要的金、铜、钴、铅、锌多金属矿产区。在进行1∶10000地质填图过程中,在上石地区发现了大量锂辉石稀有金属矿脉,单样Li_(2)O含量达到了1.88%。其中包括:新发现伟晶岩脉25条,脉宽一米至数十米,延伸方向主要为北西西及近东西向,延伸数米至数百米;确定伟晶岩矿化点20余处,其中普遍发育锂辉石、铌钽铁矿、绿柱石等稀有金属矿物。伟晶岩脉与围岩存在明显的渐变分带,可细分为混合岩化片岩带(Ⅰ带)、二云母花岗岩带(Ⅱ带)、电气石伟晶岩带(Ⅲ带)和块状钠长石锂辉石带(Ⅳ带),各结构带之间分带明显。锂辉石多产于钠长石-锂辉石伟晶岩带中,伴生有大量巨晶电气石、白云母等,显示出良好的锂成矿潜力。同时大量伴生铌钽铁矿、绿柱石等稀有金属矿物,部分达到锂矿共伴生品位。矿床主要赋矿伟晶岩脉为近东西走向,长度超过1 km,宽数米至数十米,厚度超过百米,Li_(2)O平均品位为1.42%,初步预测储量约为2.56×10^(4)t,可达中型规模。该伟晶型锂稀有金属矿床的发现,彻底改变了湘东北地区以Be-Nb-Ta为主的稀有金属分布格局,暗示着区内稀有金属成矿的巨大潜力,对新一轮的找矿勘查具有启示意义。

湘中成矿带杏枫山Au-W矿床白钨矿特征及地质意义

杏枫山Au-W矿床位于湘中Au-Sb-W成矿带西部,以发育矽卡岩型钨矿化和席状石英脉型金矿化两套成矿系统为典型特征,明显有别于区域其它Au-W矿床,为进一步研究区域金、钨成矿机制提供了理想对象。文章根据野外穿切关系、矿物共生组合以及结构特征,将杏枫山白钨矿按次序划分为早期矽卡岩型钨矿化中具振荡环带的Sch-1、内部结构均一的Sch-2、多孔状的Sch-3和晚期席状石英脉型金矿化中结构均一的Sch-4。Sch-1和Sch-2的Mo含量和Eu异常(δEu)分别呈现逐渐降低(47.5×10^(-6)→0.044×10^(-6))和升高(1.74→3.18)的趋势,暗示其成矿热液氧逸度的逐步降低,这可能与其富Sr特征(251×10^(-6)~4916×10^(-6))和与矽卡岩矿物共生所指示的强烈水岩反应相关。同时,Sch-1至Sch-3整体上与白马山印支期岩体具有相似的Y/Ho比值,结合前人的年代学研究指示其成矿热液可能来自白马山印支期岩体。Sch-4的低Mo含量(0.014×10^(-6)~0.068×10^(-6))、高δEu(平均值3.96)和与磁黄铁矿的共生关系均揭示席状石英脉型金矿化成矿热液的低氧逸度特征,其高Sr含量(2319×10^(-6)~5329×10^(-6))也说明其形成受到明显的水岩反应控制,这与其脉侧明显的黑云母蚀变晕特征吻合,也揭示水岩反应及其相关的氧逸度下降可能是杏枫山金沉淀的重要控制因素。另外,席状石英脉中电气石的发育及其脉侧的黑云母蚀变晕显示其具高温岩浆热液成矿特征,揭示矽卡岩型钨矿化与席状石英脉型金矿化应分属两次不同的成矿事件,可能对应白马山复式岩体不同时期的岩浆活动,其中矽卡岩型钨矿化与白马山晚三叠世侵入岩相关,石英脉型金矿化则可能与白马山早侏罗世岩浆活动相关,而杏枫山矿床属于早期矽卡岩型钨矿化和晚期席状石英脉型金矿化的叠加复合成矿。

湘西沃溪金锑钨矿床燕山期幕式成矿作用:来自原位白钨矿U-Pb定年与黄铁矿元素-同位素的约束

沃溪矿床位于江南造山带中段,是一座同时具有金、锑、钨大规模成矿的大型金矿,近年的研究揭示其主要形成于燕山期,但该矿的成矿物质源区及矿床成因尚存争议。基于此,本文利用SEM、EPMA、LA-MC-IF-ICP-MS等原位分析技术,对该矿床多世代黄铁矿的结构、成分及同位素组成和成矿期白钨矿的U-Pb年代学进行了研究。在沃溪矿床中,识别出3个世代5种类型黄铁矿(Py),即成矿前Py1,成矿第二阶段Py2和第三阶段的Py3a、Py3b和Py3c。黄铁矿微区成分及围岩蚀变特征指示,成矿期Au、As和Cu耦合,Au主要以固溶体(Au+)的形式存在于Py3b的晶格中;As-取代S-进入黄铁矿是促进晶格金富集的主要因素;而强烈的水-岩反应是导致成矿期热液黄铁矿Co/Ni<1的原因。黄铁矿的原位微量元素和S-Pb同位素组成(δ34 S V-CDT值:Py2为-4.33‰~-1.61‰,Py3a为-6.36‰~3.59‰,Py3b为-4.36‰~3.59‰,Py3c为-2.21‰~-0.65‰;206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb、208 Pb/204 Pb值:Py2分别为18.029、15.618和38.653,Py3a分别为18.047~18.341、15.594~15.698、38.781~39.394)及其在环带结构中的变化,指示第二及第三成矿阶段流体性质存在显著差异。成矿第三阶段白钨矿的LA-ICP-MS U-Pb定年结果为132.7±7.9Ma(1σ,n=31,MSWD=0.43)。结合前人研究成果,我们认为沃溪金锑钨矿床主要形成于燕山期148~140Ma的黑钨矿(少量白钨矿、黄铁矿和金)和~130Ma的金-锑-白钨矿两阶段幕式成矿作用。早阶段成矿为下伏基底岩石重熔岩浆演化出的相对高温的还原性流体;晚阶段金-锑-白钨矿成矿以脉冲性幔源流体为主,金主要具地幔来源,而锑和钨可能来源于壳源与幔源流体混合演化出的富矿热液,成矿的脉动性可能与深部断层阀机制有关。金的主要沉淀机制为水岩反应和硫化作用,流体混合是辉锑矿与白钨矿的沉淀机制。富集交代的岩石圈地幔活化和古太平洋板块俯冲后撤、拆沉导致的岩石圈大规模伸展是江南造山带中段(湖南)燕山晚期金多金属大规模成矿的关键因素及构造背景,区域上具有进一步寻找陆内弧后伸展背景金多金属矿床的潜力。

湖南铜山岭层状钨多金属矽卡岩形成时代、成因机制及其找矿启示

湖南铜山岭矿床位于南岭成矿带西段,是与I型花岗闪长岩有关的矽卡岩型铜多金属矿床。近年在远离花岗闪长岩体的棋梓桥组灰岩地层中发现了厚层状矽卡岩型钨钼矿体,其地质特征、矿物组合与金属类型均与岩体接触带型矿体不同。通过系统的野外观察、显微鉴定、石榴石原位U-Pb定年、白钨矿LA-ICP-MS微量元素分析对该矿床矽卡岩形成时代、成因机制进行了研究。结果表明:(1)矽卡岩成矿作用可划分为石榴石矽卡岩、绿帘石绿泥石矽卡岩、石英硫化物、石英方解石4个阶段;(2)石榴石U-Pb谐和年龄为(160.4±4.2)Ma(MSWD=0.79),明显晚于花岗闪长岩体(约167 Ma),与花岗斑岩(约161 Ma)的年龄一致;(3)核部石榴石稀土元素配分型式为轻稀土元素富集、重稀土元素平坦型,与花岗斑岩全岩稀土元素配分型式相似,边缘石榴石的稀土元素配分型式为轻稀土元素亏损、重稀土元素平坦型,与接触带矽卡岩中石榴石不同;(4)与绿帘石共生的白钨矿主要可分为3个世代,3个世代的白钨矿稀土元素配分型式均为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损型,但稀土元素总质量分数从第一阶段(Sch1-a,332×10^(-6)~353×10^(-6))到第二阶段(Sch1-b,144×10^(-6)~301×10^(-6))到第三阶段(Sch1-c,4.05×10^(-6)~31.8×10^(-6))呈显著渐进式下降趋势,与绿泥石共生的白钨矿(Sch2)稀土元素配分型式显示轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,稀土元素总质量分数为51.2×10^(-6)~139×10^(-6);(5)钨钼矿化主要集中在退变质阶段,其中Sch1-b及Sch2阶段具有较高的氧逸度,为钨沉淀的主要阶段,Sch1-a与Sch1-c阶段氧逸度较低,为钼沉淀的主要阶段。综合分析认为,层状矽卡岩与铜山岭及魏家接触带矽卡岩均不为同一成矿系统,可能与分异程度更高的花岗斑岩有关,未来铜山岭矿床深边部找矿应该更加关注晚期花岗斑岩体。

胶西北新东庄金矿床蚀变岩岩石地球化学特征与成矿作用

新东庄金矿床位于招平断裂中段,矿体主要沿中生代玲珑型花岗岩与胶东群变质岩接触带展布。黄铁绢英岩是主要矿化岩石,矿体下盘玲珑型花岗岩主要发育红化蚀变,上盘胶东群变质岩发育青磐岩化蚀变。主量元素分析结果显示,红化花岗岩、黄铁绢英岩、绢英岩中K_(2)O、SiO_(2)、SO_(3)含量及LOI较原岩玲珑型花岗岩普遍增加,为带入成分,且在黄铁绢英岩、绢英岩等与矿化密切相关的岩石中增幅更大。在微量元素中,Rb、U在红化花岗岩和黄铁绢英岩、绢英岩中普遍带入。新东庄金矿床的金成矿与氧逸度、酸碱性条件的变化密切相关,金富集主要发生在还原性和偏酸性条件。

胶东大尹格庄金矿床后疃矿区深部矿体定位预测

后疃矿区位于大尹格庄金矿床主矿区外围,属于深边部找矿区段。采用多元信息找矿策略,通过构造地球化学法-伽玛能谱法-多极化电磁测深技术组合,开展后疃矿区深边部成矿预测。完成地表构造地球化学与伽玛能谱测量面积12 km^(2),结合因子分析,厘定后疃矿区构造地球化学找矿标志为Au-Ag-As-Sb组合异常。同时,采用MPMT-18多极化电磁测深系统,完成了L108测线—L136及L80测线多极化电磁测深和异常反演,确定了后疃矿区深部招平断裂的位置。根据构造地球化学测量、伽玛能谱测量与大地电磁测深的异常特征、分布与关联性,结合钻探工程验证的有利程度,共圈定找矿靶区8处。其中,A-1、B-1、B-3、C-2和C-3找矿靶区经钻探工程验证并见矿。

上寨离子吸附型稀土矿床褐帘石结构和成分特征及其对成矿的指示

上寨矿床为华南地区新发现的一个同时富含轻重稀土的离子吸附型稀土矿床,矿体位于粗粒黑云母花岗岩风化壳中。褐帘石是粗粒黑云母花岗岩中一种重要的副矿物(占比约为0.11%)。化学成分分析结果显示原生褐帘石具有富轻稀土元素的特征,其轻稀土(LREE)和重稀土元素(HREE)含量以及(La/Yb)N值分别为177940~188928μg/g、3732~5499μg/g和92.6~153。这些原生褐帘石轻稀土元素含量约占全岩轻稀土元素总量的86%,为上寨矿床轻稀土元素的主要来源。通过显微观察结合背散射图像可以发现,上寨矿床成矿母岩中的原生褐帘石被热液流体交代后蚀变形成了氟碳钙铈矿,在这个过程中褐帘石中的轻稀土和Ca元素被淋滤出来后主要进入了氟碳钙铈矿中,指示褐帘石被交代形成氟碳钙铈矿的过程中轻稀土元素发生了活化、迁移和富集。另外,被交代的褐帘石其Fe_(2)O_(3)T、MnO和MgO含量降低,而Sr、Y、Nb、W、Th、U、Zr以及HREE含量增加,这些增加的HREE可能来源于热液流体或其他富HREE的原生矿物。本研究表明,原生褐帘石被热液流体交代有利于轻稀土元素的富集成矿,但对重稀土矿化的贡献较小。

与花岗岩、伟晶岩有关的稀散元素(铟、镓、锗、碲)成矿研究进展及展望

随着全球经济的发展,高精尖科技及未来能源的储集与发掘对国家能源安全、国防安全、经济建设起着决定性作用。稀散元素在高科技领域有着不可替代的作用,但稀散元素的特性导致其在地壳中分布极其稀少,资源储量也相对贫乏。稀散元素地球化学行为研究较为薄弱,成矿机理存在较大争议。随着研究的深入,发现无论是在成矿时间上还是在空间分布上,稀散元素超常富集都表现出与花岗岩、伟晶岩的强相关性。但是,不同稀散元素在富集过程中有着较大差异的地球化学行为:铟在岩浆演化过程中受暗色矿物及其铁镁质矿物含量影响,且与锡表现出强相关性,在后期沉淀中铟的富集则与闪锌矿及其中的铁、镉等元素密切相关;镓在花岗伟晶岩中产出时,表现出与铌、钽、锂、铷等元素的强相关性,主要富集于伟晶岩的白云母和微斜长石中;锗在岩浆演化后期更倾向富集于高挥发分组分中,但在产出环境上,主要与有机物结合形成含锗有机物或络合物,或在闪锌矿中发生动态重结晶而富集;碲主要与铋共生,近年来在伟晶岩及与花岗岩密切相关的钨矿床中都发现了大量碲铋化合物。对稀散元素矿床的研究进行展望,包括稀散金属与主矿种成生关系、稀散金属迁移富集成矿行为过程的精细刻画,以及稀散元素富集矿床的探测技术。这些研究将为稀散金属的进一步开发利用提供新的资料和理论指导。

宜春Ta-Nb与黄山Nb-Ta矿床成矿元素差异性富集的因素研究

宜春、黄山地区均位于华南板块钦杭结合带上。宜春Ta-Nb矿床与雅山岩体密切相关,为富Ta的Ta-Nb矿床,赋矿矿物主要为钽锰矿和铌钽锰矿;黄山Nb-Ta矿床与黄山岩体密切相关,为富Nb的Nb-Ta矿床,赋矿矿物以铌铁矿和铌钽铁矿为主。目前,二者在成矿元素上差异性富集的原因尚不清楚。本文在详细的岩相学观察基础上,对雅山和黄山岩体多期岩相中的云母进行主量和微量元素分析,并结合前人研究,综合探讨控制成矿元素Nb、Ta差异性富集的关键因素。雅山岩体为强过铝质S型花岗岩,具有高Al低碱、P和Li含量较高的特征,岩浆源区以古老地壳物质为主且源区熔融温度相对较低。黄山岩体为准铝质‒过铝质花岗岩,具有相对低Al高碱、P和Li含量低的特征,Zr+Nb+Ce+Y值为345~876μg/g,是典型的A型花岗岩,成岩岩浆主要来源于古老地壳部分熔融,且有相对较多新生地壳或地幔物质的参与,源区熔融温度较高。雅山岩体稀土元素总量较低,具有强烈的Eu负异常和明显的四分组效应;Nb/Ta值(0.32~4.91)、Zr/Hf值(3.96~32.0)较低,Rb/Ba值(1.06~6500)和Rb/Sr值(6.08~22750)较高,显示极高分异的特征;云母中的Ⅳ(F)平均值为–0.17,Ⅳ(Cl)平均值为–2.39,F富集程度较高,Cl富集程度较低。与之对比,黄山岩体稀土元素总量较高,呈现较强的Eu负异常和四分组效应;Nb/Ta值(3.80~45.2)、Zr/Hf值(13.3~30.1)较高,Rb/Ba值(2.61~136)和Rb/Sr值(9.46~521)较低,显示分异程度较高,但低于雅山岩体;云母中Ⅳ(F)平均值为0.01,Ⅳ(Cl)平均值为–3.52,F富集程度相对较低,较富集Cl挥发分。综上,岩浆富Al贫碱,分异演化极高,富F、P、Li,是形成富Ta的Ta-Nb矿床的重要因素;而岩浆贫Al富碱,分异演化较高,较富F、Li,贫P,且有更高比例新生地壳或地幔物质的加入,则有利于形成富Nb的Nb-Ta矿床。本研究认为岩浆源区及熔融温度、构造背景、岩浆演化程度、岩浆成分综合控制了宜春和黄山矿床Nb、Ta成矿元素的差异性富集,对今后指导找矿勘查具有重要的指示意义。