略论海陆成矿问题

地壳通过不均一性分异形成大陆型地壳和大洋型地壳,陆核及地块的形成、大陆裂解与增生、洋壳的新生与消减、陆-陆碰撞拼接形成具有不同构造特征的海陆构造区。中国海陆构造演化经历了太古宙陆核形成、元古宙陆块形成、震旦纪至三叠纪联合大陆形成、中新生代联合大陆解体4个阶段,形成北方(准噶尔-大兴安岭)、北部(塔里木-华北)、南部(扬子-华南)、南方(冈底斯-喜马拉雅),东部(滨西太平洋)5个大陆及陆缘构造区。太古宙花岗绿岩带、元古宙裂谷(裂陷)带、显生宙大陆边缘是最重要的海陆成矿环境。海陆成矿有利因素的耦合对成矿至关重要,而最佳耦合的机制及其发生在海陆构造区的时空位置是圈定有利成矿靶区、引导找矿突破的关键科学问题。

南泥湖-三道庄钼(钨)矿的成岩成矿年龄新数据及其地质意义

南泥湖—三道庄矿床是东秦岭地区最大的斑岩-矽卡岩型钼(钨)矿,研究采用LA-ICP-MS方法对南泥湖—三道庄矿区内南泥湖花岗岩体和花岗斑岩脉开展锆石U-Pb法测年,获得矿区内花岗岩成岩年龄为(145.2±1.5)^(146.7±1.2)Ma。采集南泥湖矿区网脉状辉钼矿化样品和三道庄矿区浸染状辉钼矿化样品开展ICP-MS法辉钼矿Re-Os同位素测年,获得10个样品的模式年龄为(143.4±2.0)^(146.5±2.3)Ma(加权平均年龄为145.03±0.69 Ma),等时线年龄为(146.0±1.1)Ma。表明矿区内花岗岩与矿脉的形成年龄一致,具有密切的成因联系。另外,此次测年工作确认了前人曾提出的158 Ma左右岩浆-热事件的存在,还揭示出东秦岭地区在175 Ma左右曾经历过另外一次岩浆热事件。前人测得南泥湖岩体年龄与其真实的形成年龄相差较大,这是因为岩浆岩中的锆石来源不均一,而测试的锆石数量有限,采用测量数据的加权平均值不能真实地代表岩浆岩中全体锆石的年龄特征。

云南都龙锡锌矿区同位素年代学研究

笔者对云南都龙锡锌矿床以及与之相关的老君山花岗岩进行了系统的野外地质调查、成岩成矿年龄测试和岩石化学研究,探讨了成岩成矿时代、花岗岩与矿床的成因联系以及成岩成矿的构造环境。地球化学研究表明,老君山花岗岩普遍含有白云母,A/CNK>1.1,K2O/Na2O>1,碱质含量较高,镁、钙、钛等含量偏低,富集Th和U等,其主量和稀土元素含量以及稀土元素配分型式与矿区附近的片麻岩十分接近,属S型花岗岩。各类花岗岩的稀土元素和微量元素配分型式相似,暗示其为同源岩浆所形成。运用LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得白云母花岗岩的年龄为(87.6±1.4)Ma～(91.7±1.8)Ma,花岗斑岩为(87.3±2.1)Ma,二云母花岗岩为(84.3±2.2)Ma～(85.0±1.3)Ma;应用40Ar/39Ar法和Re-Os法分别测得矽卡岩中金云母1100～1400℃的40Ar/39Ar同位素加权平均年龄(WMPA)为(93.6±1.1)Ma,含锡钨石英脉云英岩化围岩中辉钼矿的模式年龄为(75.04±1.78)Ma～(79.16±2.43)Ma。根据花岗岩的产状和前人研究成果,将该区的岩浆侵入活动分为2期:早期(87.3±2.1)Ma～(92.9±1.9)Ma,形成了白云母花岗岩及花岗斑岩;晚期(83.3±1.5)Ma～(85.0±1.3)Ma,形成了二云母花岗岩。与岩浆作用对应的成矿作用亦分为2期:早期(79.8±3.2)Ma～(93.6±1.1)Ma,形成了与白云母花岗岩及花岗斑岩有关的矽卡岩型锡锌矿;晚期(75.04±1.78)Ma～(79.16±2.43)Ma,形成了与二云母花岗岩关系更密切的含锡钨石英脉。老君山花岗岩以及与之相关的锡锌钨矿是晚白垩世伸展构造环境下大规模花岗质岩浆-成矿作用的产物。

鄂东南地区与铁山和金山店铁矿有关的花岗质岩体锆石LA-ICP-MS年龄和Hf同位素组成及其地质意义

长江中下游是中国东部中生代大规模成矿的重要地区之一,是我国东部一个重要的Cu-Fe-Au-Mo多金属成矿区带。本文以鄂东南地区铁山岩体和金山店岩体为研究对像,利用原位LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和锆石Hf同位素分析方法,探讨该地区岩体成因以及岩浆作用与成矿作用。铁山石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值为138.9±0.96Ma(样品jls1-110)、138.2±0.94Ma(样品jls3)、131.0±1.2Ma(样品jls4)和118.9±1.2Ma(样品jls5),金山店石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值为128.6±0.88Ma(样品jsd),为早白垩世、燕山晚期。铁山岩体石英闪长岩εHf(0)为负值,εHf(t)为负值(-17.3707～-8.31555),一阶段Hf模式年龄(tDM1)平均为1.33Ga,二阶段Hf模式年龄(tDM2)平均为2.03Ga;金山店岩体石英闪长岩εHf(0)为负值,εHf(t)为负值(-7.81135～-3.45982),一阶段Hf模式年龄(tDM1)平均为1.03Ga,二阶段Hf模式年龄(tDM2)平均为1.56Ga。铁山和金山店石英闪长岩样品中锆石Hf同位素组成特征显示该地区为岩体形成时有壳源物质参加的这一可能性,为长江中下游壳源岩浆提供补充。在结合已有的岩石学、地球化学以及矿床同位素年龄资料基础上,可以推断出鄂东南地区早白垩世矽卡岩型铁矿床形成于岩石圈伸展-减薄环境。

个旧老厂矿田花岗岩地球化学特征及其形成构造背景

个旧老厂矿田是中国著名的铜锡多金属矿产地而倍受关注,本文以个旧老厂矿田花岗岩体为研究对象,结合岩体产出的地质条件,在岩石学研究的基础上,运用主量元素及微量元素地球化学方法对老厂花岗岩的地球化学特征、源区及其形成的构造背景进行了系统研究。结果表明,老厂花岗岩体为一复式岩体,来源于陆壳岩石的部分熔融,但其具有不同的源区性质。构造环境判别图显示,老厂花岗岩体不同单元形成于不同的构造环境,与成矿作用有关的花岗岩则主要形成于后碰撞造山向板内环境的转换阶段,这种特殊的构造环境是区内超大型矿床形成的有利条件。

国外超大型-特大型铜矿床成矿特征

铜的消费量及用途可以反映一个国家工业化程度的高低。本文主要研究了国外超大型-特大型铜矿床的主要类型和特征以及典型的超大型-特大型铜矿床,并将铜矿床按照岩浆熔离型、斑岩型、矽卡岩型、层状(控)型和海相火山气液型5种类型进行介绍。世界上著名的超大型-特大型铜矿床主要为智利的楚基卡马塔特大型铜矿床、埃斯康迪达超大型铜矿床,印度尼西亚的格拉斯贝格超大型铜金矿床,中非巨型铜矿带上的赞比亚铜矿带、刚果(金)沙巴铜矿带和赞比亚西北省铜铀矿区,阿富汗的艾纳克超大型铜矿床,波兰的卢宾超大型铜矿床。根据上述主要铜矿床的特征总结出国外超大型-特大型铜矿床具有统一性、专属性、偏在性和异常性等特点。

大型-超大型矿床找矿新认知

笔者等根据全球6大洲、121个国家(地区)、22个矿种、1285个矿床的储量数据,进行了储量量变线性回归方程趋势分析。根据回归方程不同系数切割的量变界线,划分出了36个特(超)大型矿床(顶峰矿)、95个超大型矿床和314个大型矿床。据此,笔者等创新地提出了按不同储量量级划分大型-超大型矿床的新认知,继而将3类不同量级的445个大型-超大型矿床投影在1:2500万全球构造背景图上,并划分出4大成矿域、21个巨型成矿带(区)。其全球成矿规律是:内生、外生、变质和后成矿床的全球成矿统一性;不同成矿区带成矿的专属性;Cu、Au、Fe、Ag、Cr、Mn、Zn、Pb、Sb、Hg不同成矿金属,大陆边缘和板块汇聚带以及陆内构造-岩浆杂岩带和大型剪切带的成矿偏在性;特(超)大型矿床太古代-古元古代全球氧大气变态(过氧事件)、元古代-古生代全球还原大气变态(缺氧事件)和中-新生代构造圈热侵蚀(巨量构造-岩浆事件)的成矿异常性。

南泥湖-三道庄钼(钨)矿床中矽卡岩的形成过程及其与钼钨矿化的关系

通过野外地质、光学显微镜以及背散射(BSE)电子图像的观察,南泥湖—三道庄钼(钨)矿床中矽卡岩的形成过程为:第一期流体首先与靠近岩体的大理岩发生反应生成硅灰石、钙铁榴石、钙铝榴石、钙铁辉石和透辉石,当流体继续向外运移遇到灰岩时,直接将其交代形成透辉石矽卡岩或曲卷纹层状透辉石矽卡岩;第二期流体则沿裂隙向围岩中呈面型分布,叠加交代第一期矽卡岩化过程。据此,石榴子石和辉石可以划分为两个世代,第一世代石榴子石(Gro_(3-82)And_(15-96))呈斑点状,第一世代辉石(Di_(18-86)Hd_(13-70)Jo_(0-13))可与斑点状石榴子石共生,也可与斜长石(Ab_(55-70)An_(30-44))共生;第二世代石榴子石(Gro_(23-58)And_(37-74))呈面型分布,第二世代辉石(Di_(0-68)Hd_(28-84)Jo_(3-16))沿裂隙呈面型向围岩中展布。第一世代石榴子石和辉石在空间上分布范围较第二世代广。钼钨矿化在矽卡岩的最早阶段即已开始,贯穿整个矽卡岩的形成过程,引起钼钨沉淀的原因可能是具有较高钼钨含量的流体与围岩发生反应时引起的局部还原性环境。

安徽铜陵凤凰山铜矿床成矿流体特征研究

本文以凤凰山矽卡岩型铜矿床为例,通过对成矿流体特征研究以及碳、氢、氧、硫、铅同位素分析,探讨成矿流体性质、成矿流体来源以及成矿物质来源。凤凰山铜矿床透辉石、石榴子石、石英和方解石中普遍发育流体包裹体,其类型为液体包裹体、气体包裹体和H2O—CO2三相包裹体。气液固相成分的激光拉曼探针分析,流体包裹体液相以H2O为主,气相以为CO2、H2O、N2、CH4为主。流体包裹体的均一温度和盐度显示成矿流体演化经历了的3个不同阶段,反应了成矿流体从高温度、高盐度向低温度、低盐度的持续演化过程,与成矿作用阶段基本对应,降温、流体沸腾是导致流体中巨量铜元素卸载的主要因素。石英和方解石中的氢、氧同位素组成表明成矿流体以岩浆热液为主,成矿晚期混有少量大气降水。黄铁矿中的硫同位素(1.8‰～2.9‰)具有幔源硫的特征。方铅矿中的铅同位素具有岩浆热液特征,表明凤凰山铜矿床中成矿元素来自上地幔。

矿床类型模型的地质构造背景、成矿环境和容矿岩石组合

每一矿床模型类似人们"指纹"各自不同。根据中国哲学的"白马是马而非马(类)"的概念,本文提出应深入研究同一类的矿床总体特征的普适性矿床模型。据此,普适性矿床模型(马类)将包括该类矿床中的矿床(白马),从而增强其对未知矿床比对的整体性。其次,本文又对矿床普适性模型提出成矿系列的新概念。即按各类矿床产出的不同环境,作者等根据一定地质构造背景、一定成矿环境和一定容矿岩石组合提出"中国矿床普适性模型分类"和与每类成矿环境相适应的74个矿床模型(表1)。据此,人们可从地质环境分类中发现相应的矿床模型,反之,一定的矿床模型也能反应其产出的成矿环境。

赣南大富足花岗岩体西部铀成矿条件及找矿前景

赣南大富足花岗岩体位于南岭构造带北部,与武夷山构造带南段交汇处,为印支-燕山期复式花岗岩岩体。岩体西部的河草坑铀矿田是中国重要的铀矿田之一。大富足花岗岩基由小富足、上寮、赤泥、富城、草桃背5个岩体组成,均为富硅、贫铁镁、铝过饱和的钙碱性花岗岩,具有较高的铀背景值。岩体西部边缘有一长10 km、宽1km的紫色蚀变带,其下为绿色蚀变带,铀矿体赋存于紫色带底部与绿色带界面上下。铀矿经过了花岗岩成矿阶段、火山岩成矿阶段和淋积叠加成矿阶段。文章通过分析基底地层、岩体特征、构造、区域蚀变及铀矿化控制因素等,总结了该区"铀源丰富、热源充足、构造发育、蚀变强烈、剥蚀适中"等5个有利铀成矿条件,在此基础上确定半岭及大坪山2处为最有远景的地段,分别位于岩体西部火山机构附近铀矿隐伏区及北部地堑区。

湘东南将军寨钨矿花岗岩地球化学特征及铼-锇同位素定年

将军寨钨矿是湘东南白云仙矿田中一个典型的石英脉型黑钨矿床。岩石学和岩石地球化学研究表明,将军寨钨矿花岗岩体为一复式岩体,是同源岩浆演化的产物,具有壳源花岗岩的特征。文章研究了白云仙矿田将军寨钨矿花岗岩的地球化学特征,并进行石英脉型黑钨矿石中辉钼矿的铼-锇同位素定年,以精确厘定将军寨钨矿的形成时间,揭示湘东南地区钨、锡等有色金属成矿的时限及其地球动力学背景。铼-锇同位素定年结果表明,辉钼矿中铼的含量偏低,表明将军寨钨矿的成矿物质来源可能是以上地壳为主。4件辉钼矿样品的铼-锇同位素模式年龄为(151.3±2.5)Ma～(163.6±2.3)Ma,其等时线年龄为(169.6±2.7)Ma,这表明将军寨钨矿形成于燕山早期,为华南中生代大规模成矿作用的产物。

南岭钨锡多金属矿床成矿系列与构造岩浆侵位接触构造动力成矿专属

南岭构造岩浆带属南华大花岗岩省的主体。它是受地球纬向和经向构造在陆内交切形成的陆壳根入地幔及滨西古太平洋洋壳消减的异曲同工效应构建的多源大规模构造岩浆岩带。多源构造岩浆的形成、岩浆侵入表壳的岩浆构造动力及其侵位于围岩形成的侵入接触构造体系与一定构造岩浆、一定成矿系列的成岩成矿属性密切相关。笔者为从构造岩浆成岩及岩浆侵位构造动力形成的侵位接触构造体系普适性模式,提出强动力形成的正-近接触带构造样式可形成香花岭矿床式-柿竹园矿床式-芙蓉矿床式-黄沙坪矿床式的湘南成矿亚系列;弱主动力形成的正-近接触带构造样式可形成大吉山矿床式-西华山矿床式的赣南成矿亚系列;中强主动力形成的近-远接触构造带倒卧背斜构造样式可形成拉么矿床式-大厂矿床式的桂西北成矿亚系列。最后还提出侵入接触构造体系形成的不同构造样式仅是有利控矿场地的准备,尚需进一步研究侵位岩体的热效应与金属元素淀积的化学动力作用方能更深化认识成矿的强度和有效性。

华南大花岗岩省及其与钨锡多金属区域成矿系列

为揭示与华南大花岗岩省及其与钨锡多金属区域成矿系列的特征,特提出与成矿作用有关的深部构造-岩浆过程和表壳的岩浆-构造动力作用及其形成侵入接触构造体系的控矿模型。据此控矿构造模型列述了南岭钨锡多金属区域成矿的陆缘-陆内造山的构造岩浆作用过程形成的三大成矿系列。最后提出深部构造过程与表壳控矿最佳耦合以及岩浆冷速率、热效应与最佳成矿机制问题。

湖北大冶与矽卡岩型铁矿床有关的铁山岩体中黑云母、角闪石^40Ar-^39Ar同位素年龄及其地质意义

长江中下游是中国东部中生代大规模成矿的重要地区之一,是中国东部一个重要的Cu-Fe-Au-Mo多金属成矿区带。鄂东南地区铜铁多金属矿床是长江中下游地区金属成矿带的重要组成部分,但关于岩体年龄及岩体热年代学的研究比较少,本文以湖北大冶与矽卡岩型铁矿床有关的铁山岩体中的黑云母与角闪石为研究对象,利用40Ar-39Ar阶段加热同位素定年方法对该岩体进行了成岩时代的研究,获得了黑云母、角闪石的40Ar-39Ar坪年龄分别为(133.0±1.0)Ma、(137.0±2.0)Ma,等时线年龄分别为(133.4±1.5)Ma、(137.3±1.6)Ma,结合前人的资料,认为黑云母、角闪石的40Ar-39Ar坪年龄代表了铁山岩体的成岩时代,结果与鄂东南地区和长江中下游地区成矿岩体年龄一致。与铜陵地区主要成矿岩体年龄对比,利用岩体冷速率与成矿关系以及小岩体成大矿的原理,铁山岩体冷速率偏高,成矿规模一般与冷速率呈反相关,但可能由于其有着特殊的生长结构,浅部小侵入体可以得到一定深度岩浆房的成矿流体和热能补充,以致会出现"小岩体成大矿"的现象。同时,在结合已有的岩石学、地球化学以及矿床同位素年龄资料基础上,可以推断出鄂东南地区早白垩世矽卡岩铁矿床形成于岩石圈伸展-减薄环境。

中国大陆边缘构造属性与超巨量金属工业堆积

研究了大陆边缘的形成与演化,以中国大陆已存在的3条陆壳对接消减带为界,划分了5个大陆边缘构造带、13个次一级的边缘构造区及其内部的58个时空配置结构,并据区内现有金属矿产地计算了其发现几率。依据大陆边缘的形成、演化及其动力学特征,将中国大陆边缘划分为离散型、汇聚型、对接碰撞型和转换型4类,并总结了其成矿专属。大陆边缘虽然有利成矿,但是超巨量金属工业堆积应取决于其成矿有利因素是否达到最佳耦合。提出了最佳耦合应是异常地质事件激发正常成矿作用发生“引潮共振”①的结果。

事件地质激发成矿作用异常与超巨量金属工业堆积

本文提出成矿学中的事件地质,系指在成矿历史演化进程中发生的地质事件激发正常成矿作用异常形成超巨量金属工业堆积和特大型矿床。重点探讨跨区域壳幔结构不连续性、幔根构造的形成和构造圈热侵蚀事件与成矿,并列举美国西部有色金属成矿区和中国南岭钨锡多金属矿集区与幔根构造有关地质事件形成超大型矿床的实例。

安徽铜陵狮子山铜矿田岩石的地球化学特征

安徽铜陵狮子山矿田是铜陵矿集区内储量最大的铜(金)矿田。矿田内矿床类型多样,成矿作用复杂,分布有东狮子山、西狮子山、大团山、老鸦岭、冬瓜山和花树坡等铜(金)矿床。这些矿床均围绕岩体产出,多数为隐伏矿,赋存于上石炭统-中三叠统的不同层位,在空间上具有明显的分带特征,由下向上依次为层控矽卡型、矽卡岩型和热液脉型矿床,其中以前2种类型最为重要。矿田成矿经历了海西期和燕山期2个时代,燕山期为主要成矿期。中酸性侵入岩是狮子山矿田内铜矿床成矿物质的主要来源。该矿田主要岩浆岩为石英闪长岩、辉石二长闪长岩和花岗闪长岩,均为高钾钙碱性系列,属中酸性岩石,为造山带派生的碱性和偏碱性花岗岩。岩石地球化学特征表明本区岩浆岩为幔源岩浆分异的产物,属于壳幔混染型,岩浆岩后期同化围岩使硅质流失,并且在岩浆侵入过程中与Na2O、K2O含量较高的围岩发生了同化混染作用,不同岩石之间可能有某种成因上的联系。

长江中下游成矿带构造岩浆侵位的接触构造体系与成矿

本文是在中国南部古大陆边缘构造带扬子边缘构造区探讨长江中下游成矿带构造岩浆侵位的不同接触构造体系与成矿.构造岩浆侵位有三步曲,一是地球深部构造岩浆的形成;二是构造岩浆侵位的动力作用;三是在表壳与围岩形成不同侵位接触构造样式的成矿场地.最后,作者例举大冶铁矿和铜陵铜矿两成矿区的构造岩浆主动侵位形成顶沉构造(roof-foundering)和超复侵位于围岩顶垂体(roof-pendent)之上,并形成不同深度的转折接触构造控矿体系.该侵入接触控矿体系应是在区内向不同深度"逐级开拓"找矿的新"认识".

关键矿产与能源资源安全

关键矿产是在不同历史时期对经济社会发展具有重大战略意义和关键支撑作用的重要矿产。通过对中国、美国、英国、日本、澳大利亚、巴西和欧盟的关键矿产清单以及相关资源储量、产量、消费量、贸易数据的整理分析,确定钴、钨、铌、钽、稀土、锰、锂、锑、石墨、钒、铂族、铝、镍、铋、锆、铬、钛、铍、铟、锡、钼、镁、铪、镓、锗、萤石、锌、铀、铁、铜、金、磷、钪、硅、铼、煤、钾盐、铷、铯、碲、硒、锶、铊、重晶石、硼、砷、氦、钡、钍、铅、汞、银、镉、金刚石、硫、石油、天然气等57种关键矿产。全球关键矿产以稀有金属、稀散金属、稀土金属、贵金属矿产和黑色金属、有色金属矿产为主体,其生产和消费主要涉及中国、美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、日本、德国、韩国等42个国家和地区。关键矿产的主要矿床类型为沉积型、热液型及变质型、风化壳型、岩浆型、斑岩型,在空间上主要分布于劳亚成矿域、冈瓦纳成矿域和乌拉尔-蒙古成矿区、非洲-阿拉伯成矿区等。当前,俄乌冲突严重冲击国际能源市场和矿产品市场,欧美国家推行脱钩断链的逆全球化措施使国际能源资源合作与竞争形势复杂化。聚焦关键矿产,加快构建双循环新发展格局,综合考虑地质先行、技术可行、经济合理、环境友好、法律允许、金融支持等多种因素,加强境内外能源和重要矿产资源的绿色勘查、高效开发、严格保护、合理利用和规划管控,是维护我国能源资源安全、推动矿业高质量发展的重要战略措施。