华北地台金矿成矿规律

本文首先对组成华北地台的地体进行阐述,了解成矿时期是在中生代成矿因素离不开板块的构造演化;其次对控矿的断裂体系及网络展开分析,通过实例分析金矿床矿体的地质特征,探讨了矿床的成因,通过分析最后得出华北地台金矿成矿规律。

华北地台金伯利岩的岩石矿物学及地球化学特征

金伯利岩因携带地幔捕虏体,使得人们得以研究地幔动力学、探讨岩石圈演化等重大科学问题,同时也因携带金刚石,使得工业、珠宝业等各行各业经济得以发展。但由于受到研究思路与手段的限制,金伯利岩的研究始终停滞不前。非洲、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等国家至发现金伯利岩以来,金刚石产量遥遥领先,2016年全球的金刚石产量达到1.28亿克拉,排名前五位分别是俄罗斯、博茨瓦纳、加拿大、安哥拉、南非,中国金刚石的产量似乎一直没有突破。国内,金伯利岩型金刚石矿床产出背景主要在华北地台、扬子地台和塔里木地台大地构造单元。其中,具有重大开采经济价值的仅蒙阴与复县两处的含矿金伯利岩岩区,又以50号岩管的金刚石质量为上等。本文综述华北克拉通的发展与演化、华北地台金伯利岩区域地质构造与华北地台各岩区含矿金伯利岩的岩相学、矿物学、地球化学特征,旨在通过描述各岩区的金伯利岩的不同偏差,与金刚石的品味和质量是否具有关联性。

华北地台前寒武花岗岩类、陆壳演化与克拉通形成

通过华北前寒武纪花岗岩类的研究，提出英云闪长岩和奥长花岗岩（Ｔ１Ｔ２）代表不成熟陆壳组成，Ｔ１Ｔ２Ｇ１Ｇ２代表半成熟陆壳组成，花岗闪长岩和花岗岩（Ｇ１Ｇ２）代表成熟陆壳组成。讨论了大陆根的形成与性质。识别出华北地台内１０个太古陆核。讨论了中太古代初始陆核、新太古代陆核；新太古代末两个微大陆尺度的陆核的形成；

华北地台晚古生代煤中微量元素及As的分布

研究了华北聚煤盆地晚古生代煤中微量元素 ,并与全国和西南地区煤中微量元素含量进行了对比 ;还研究了煤的区域地球化学特征 ,在华北地台划分了 3个煤区域地球化学带 ,绘制了山西组和太原组煤中 As等元素的分布图 .结果发现 ,除个别微量有害元素 (如 Ni,U,Cl,Mo,Cu,Zn)在局部地区富集外 ,华北聚煤盆地晚古生代煤中微量有害元素含量较低 ,整体上不足以对环境和人体造成危害 (燃煤产物及其危害性尚值得深入研究 ) ;As的区域分布和古地理环境及煤岩煤质特征相吻合 ,指出华北地台晚古生煤中微量元素的分布总体上主要受控于聚煤古环境 ,其分布具有南北分带 ,东西延展的特征 .

华北地台重要金矿成矿过程中的流体作用及其来源研究

中生代是华北地台金矿床的最重要成矿时期 ,该时期的金矿床与煌斑岩和花岗岩类密切伴生 .煌斑岩以富金和富LILE为特征 ,而花岗岩的金含量则甚低 .金矿床的铅、氢、氧和硫同位素组成高度分散 ,表明成矿物质具有多来源性 .金矿床中的蚀变时间上从早到晚的演化和空间上从下到上的分带为 :由气化 -高温 (30 0℃～ 4 5 0℃ )阶段的钾长石化 ,经 (高 - )中温(2 0 0℃～ 32 0℃ )阶段的黄铁绢英岩化和绢英岩化 ,变为中 -低温 (2 2 0℃～ 15 0℃ )阶段的硅化 .金在钾交代阶段活化转移 ,而在黄铁绢英岩化阶段开始沉淀成矿 .欧亚板块与古太平洋板块之间以及华北板块与华南板块之间在中生代时期的强烈碰撞、挤压和俯冲造成了华北地台金矿床形成的有利构造环境 .俯冲板块俯冲过程中的去气、去碱、去硅和去LILE(包括金 )等作用 ,可形成含金成矿流体 .在俯冲板块进入地幔后 ,含金流体和分熔产物一起上升并交代地幔楔 ,形成能够产生富金煌斑岩浆的富集地幔 .同时 ,仰冲板块中的褶皱、变质、花岗岩的形成、火山作用、煌斑岩侵入、水 /岩反应 ,以及成矿物质的活化转移和交换作用 ,促进了金在有利环境中聚集成矿 .

华北地台北缘西段主要成矿系统分析

研究了华北地台北缘地质演化、构造分区 ,从南到北依次为乌拉山 -色尔腾山 -大青山陆内隆起区、东升庙 -渣尔泰山陆内裂陷区、狼山 -石哈河陆缘隆起区、霍各乞 -白云鄂博陆缘裂陷区、白乃庙 -白银都西隆起裂陷带、温都尔庙 -爱力格庙裂陷带、苏左旗 -锡林浩特槽内隆起区 .分析了陆缘基底建造和裂谷沉积建造 ,划分出裂谷裂陷期和沉降期沉积 .研究了成矿系统 ,以成矿物质来源的同一性和继承性划分出 3个成矿系统 :(1)变质岩金矿成矿系统 ,以绿岩建造为物源基础 ,有多种矿床类型组合 ,主要产于古陆隆起带的变质岩区 .(2 )海相火山细碧岩及喷流沉积成矿系统 ,主要产于裂谷裂陷期形成的火山岩建造中 ,与火山活动岩浆同期的热水喷流有关 ,有铜、铅、锌多金属矿床 .(3)碱性 -碳酸岩及喷流叠生成矿系统 ,产于白云鄂博裂谷早期碱性 -碳酸岩火山岩中 ,其中伴随高温硅钾热水喷流沉积 ,形成稀有 -稀土 -铁叠生矿床 .主、东矿床新生代以来经受了强烈风化剥蚀 ,并有冲积富集现象 .

华北地台中元古代串岭沟组页岩中的砂脉构造：17亿年前甲烷气逃逸的沉积标识？

华北地台中元古界串岭沟组暗色页岩中发育一种特殊的砂质脉状构造;层面上表现为不规则密集分布的细砂脊,垂向上由不连续薄砂层和近于直立的"肠状"砂脉体相交互组成.浅色砂脉由较纯的石英粉砂-细砂组成,含微量自生白云石、菱铁矿及微晶碳酸盐岩斑块,与黑色泥质围岩边界截然.研究表明,砂脉构造可能是在早期成岩阶段前由来自薄砂层的细-粉砂灌入甲烷缓慢逃逸通道而成,并由于压实缩短而褶皱成"肠状".薄砂层与黑色页岩形成的能量条件完全不同,可能系由风暴将海岸带或砂坝细砂带入低能环境而形成;甲烷源自沉积中埋藏的微生物席腐烂分解.围岩层面有微生物席成因微皱痕和气体逃逸形成的气泡构造,围岩中发现有细菌化石和草霉状黄铁矿.串岭沟组中密集发育的砂脉构造是目前地层中识别的最古老的甲烷排放证据,并有可能作为指示地质时期陆源碎屑沉积环境甲烷逃逸的沉积标识.大量高效温室气体进入大气圈可能是导致元古宙地球表层高温室气候和无冰川发育的重要原因.

华北地台南缘张士英岩体的锆石SHRIMP U-Pb测年、Hf同位素组成及其地质意义

张士英岩体位于华北地台南缘,岩石类型包括钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉,其中只在钾长花岗岩中发育有暗色岩石包体,在包体和寄主岩中发育反映岩浆混合作用的岩石结构。钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为107.3±2.4Ma、106.7±2.5Ma和101±3Ma。锆石Hf同位素分析结果显示,钾长花岗岩的锆石εHf(t)为-15.96～-20.80,单阶段模式年龄(tDM1)为1396～1643Ma,两阶段模式年龄(tDM2)为1880～2018Ma;似斑状花岗岩的锆石εHf(t)为-18.97～-22.18,tDM1为1512～1640Ma,tDM2为1925～2080Ma;除了一粒年龄为2.6Ga的锆石具有εHf(t)为-0.71、tDM1为2943Ma和tDM2为3036Ma的组成,石英斑岩的锆石εHf(t)为-23.41～-27.95,tDM1为1678～1896Ma,tDM2为2144～2330Ma。这些数据暗示,除了存在少量太古宙地壳物质的贡献外,张士英岩体的物质来源可能主要为1.9～2.3Ga期间形成的新生地壳,但也不排除古老地壳与富集地幔源混合的可能。综合分析前人研究成果表明,在太平洋板块俯冲方向发生转变的过程中,先存断裂带发生拉张。张士英岩体与中国东部同期岩浆活动一起可能形成于这种受断裂带控制的伸展环境。

华北地台区古近纪—新近纪岩相古地理特征

华北地台区古近系—新近系在渤海湾盆地非常发育,在南华北地区也有较大厚度,而在鄂尔多斯盆地则不甚发育,仅在西北部有少量沉积。渤海湾盆地古近纪以断陷型沉积为主,主要为滨浅湖相沉积,物源来自多个方向,如北部的燕山褶皱带、西部的太行山隆起、南部的鲁西隆起、东部的辽东隆起区以及盆地内部的沧县隆起和埕宁隆起等。南华北地区古近纪发育大小不一多个沉积中心,以河流相沉积为主;鄂尔多斯盆地古近纪仅在西北部出现沉积,发育河流相,缺失古新统—始新统沉积。新近系沉积区主要位于渤海湾盆地、南华北地区以及鄂尔多斯盆地外围的地堑中,主要为河流相和滨浅湖相沉积。新近纪早期渤海湾盆地大面积隆升,导致湖盆收缩,部分地区遭受剥蚀夷平,中晚期盆地整体形成统一坳陷,主要为河流相沉积,局部发育滨浅湖相;南华北地区进入裂谷期后坳陷发育阶段,大面积接受沉积,主要发育河流相沉积。华北地台区西部沿鄂尔多斯盆地周缘形成了一套以河流相与滨浅湖相为主的山前盆地沉积。华北地台区古近纪—新近纪油气的有利勘探区域为渤海湾盆地。

碳酸盐台地的类型、特征和沉积模式——兼论华北地台寒武纪陆表海—淹没台地的沉积样式

随着对现代碳酸盐沉积环境的系统调查和解释、以及对碳酸盐沉积原理认识的深化,自20世纪60年代,一系列碳酸盐沉积相模式得以建立,其中最引人注目的是Wilson和Tucker的工作。但在镶边陆棚及缓坡模式得到了广泛认可和使用的同时,对陆表海和淹没台地型沉积未能予以足够的重视。与过去相比,现今的海平面是相对较低的,因而没有出现陆表海广泛发育的情况。但在漫长的地质历史时期,陆表海曾经覆盖了广泛的克拉通区域,是碳酸盐沉积最重要的场所之一。本文在系统总结前人成果的基础上,将用于描述大尺度碳酸盐岩沉积环境的碳酸盐台地分为镶边陆棚、缓坡、陆表海、孤立台地和淹没台地5种类型分别描述,并重点强调了陆表海和淹没台地的沉积模式。华北地台寒武系大面积分布的潮坪沉积、鲕粒滩相灰岩和竹叶状风暴砾屑灰岩,以及频繁出现的台地淹没事件,为阐明陆表海和淹没台地的沉积提供了绝佳实例。这些实例和研究表明了碳酸盐沉积环境的多样性和沉积过程的复杂性,以及将今论古的困难性,从而为碳酸盐沉积原理的认识和沉积环境的解释提供新认识和新思路。

华北地台南缘新元古代地层的新认识

根据熊耳群顶部古风化壳的确立、汝阳群底部小沟背组下切河谷沉积特征、白草坪组大型具刺疑源类和洛峪口组宏观藻类的发现以及罗圈冰碛岩在地层柱中的对比位置,笔者对熊耳群之上至寒武系辛集组之下的地层进行了重新厘定,将其归入新元古界(1000～570Ma),代表华北地台在Rodinia超大陆聚合-离散期的沉积记录(青白口系和震旦系)。

华北地台中元古代碳酸盐岩中的微生物成因构造及其生烃潜力

华北地台中元古界主要由环潮坪石英砂岩、浅海碳酸盐岩和浅海—泻湖相暗色页岩3种沉积相组合构成,以陆表海浅水碳酸盐岩占主导。碳酸盐岩中除含有丰富的微古植物、宏观藻类和微生物建隆外,还发育大量的微生物成因构造(MISS)和微生物诱发的碳酸盐沉淀(MMCP)。微生物席和MISS构造在高于庄组上部(约1.6 Ga)和雾迷山组下部(约1.45 Ga)碳酸盐岩中尤为发育,表明活跃的微生物活动和高有机质产量。在石化微生物席中,发现有丝状、球状细菌化石和草莓状黄铁矿;围岩中发现有针状文石、花瓣状重晶石、放射状菱铁矿、铁白云石和葡萄状碳酸盐胶结物等多种自生碳酸盐矿物,指示甲烷厌氧氧化(AOM)导致的自生碳酸盐沉淀。中元古代的温暖气候和海洋分层、缺氧、硫化条件有利于微生物的高生产量和高有机质埋藏率。气隆构造和核形石状碳酸盐结核反映浅埋藏条件下活跃的成烷作用和甲烷排放,围岩和MMCP中富沥青质。华北地台中元古界富微生物席碳酸盐岩有良好的生烃潜力,有可能形成重要的烃源岩。据微生物席、MISS构造及MMCP的研究,初步估算华北地台中元古代碳酸盐岩的概略生烃潜力约为10×108t石油当量。

华北地台部分麻粒岩地体及包体的地球化学特征对比

华北地台麻粒岩包体 (汉诺坝 )与麻粒岩地体 (西望山、蔓菁沟 )存在明显的岩石地球化学特征差异 ,麻粒岩包体总体成分偏基性 ,麻粒岩地体总体成分偏长英质。形成时间、空间及构造背景的不同是造成成分差异的重要因素。汉诺坝麻粒岩包体是在拉张环境下玄武质岩浆底侵下地壳后结晶分异过程中堆晶作用的结果 ,其主、微量元素成分受控于辉石和斜长石堆晶的相对比例 ;下地壳物质的混染作用不是造成麻粒岩包体Nb、Ta、Th、U亏损的惟一因素 ,底侵的玄武质岩浆可能发生了含钛矿物相的结晶分离 ,造成了汉诺坝麻粒岩包体Nb、Ta亏损 ,而下地壳的麻粒岩相变质作用则使Th、U发生亏损。麻粒岩地体存在两种不同性质的微量元素组成 ,反映了两种不同构造环境的并置 。

华北地台东部中寒武世微生物礁的时空分布

以三叶虫化石带的划分对比为时间标尺 ,通过对华北地台东部山东和辽宁复州湾 8个中寒武世剖面广泛发育以 Epiphyton,Renalcis和 Girvanella类群落建造的微生物礁时空分布研究表明 :曾经有 5次主要的造礁期 ,它首现的最低层位是山东长清崮山徐庄阶顶部 Bailiella- L ioparia带 ,而后在张夏期以此为核心向东、东北、东南扩展 ,至张夏阶顶部的 Demesella- Yabeia带规模达最大。

华北地台北缘地球物理场特征与金属矿床预测

对华北地台北缘的地球物理场特征进行了探讨 ,根据重、磁异常数据反演计算了该地区的莫霍界面、居里界面、磁性界面的起伏 .利用地球物理场资料和反演计算结果对该地区的构造格架和断裂进行了推断 ,同时预测了 9个成矿远景区 :(1 )集宁—呼和浩特金成矿区 ;(2 )张家口—赤城金、银多金属成矿区 ;(3 )密云—高岭金、铜成矿区 ;(4)青龙—马兰庄金成矿区 ;(5 )秦皇岛、金多金属成矿区 ;(6 )郝家营多金属成矿区 ;(7)承德地区金、多金属成矿区 ;(8)赤峰—喀喇沁旗金成矿区 ;(9)宁城东金、多金属成矿区 .

华北地台东缘新元古代地层对比和宏体化石研究的进展和发展趋势

尽管利用多重地层学方法,对华北地台东缘新元古代地层的划分和对比研究取得了很大的进展,但仍然存在很多争议和问题。今后应在以下几方面展开研究:①寻找新元古代Rodinia超大陆热构造事件和冰川事件的地层学标志,厘定这些标志在地层柱中的位置及其与宏体化石演化阶段的对应关系;②结合碳酸盐岩中C、O和Sr同位素地层学研究,寻找和鉴别新元古代地层中的火山岩和火山碎屑岩,测定其中锆石的U-Pb年龄,解决与华南地区新元古代年代地层的对比问题;③划分“辽南生物群”和“淮南生物群”的不同生物组合,明确各组合的演化历程,深入探讨其谱系归属及与华南地区晚新元古代生物群的关系,完善华北地台东缘新元古代生物地层划分和对比的方案。

华北地台下中寒武统碳酸盐与陆源碎屑混合沉积──以山东张夏地区为例

华北地台下中寒武统馒头组—徐庄组为碳酸盐岩与陆源碎屑岩的互层沉积或同一岩层中碳酸盐组分与陆源碎屑组合混合沉积。通过对山东张夏地区地层沉积特点、地球化学特征以及沉积环境演化分析。表明混合沉积的主要控制因素是海平面变化。不同级次的海平面变化以及它们之间的相互叠加造成了类型多样的混合沉积。

华北地台晚古生代海侵模式雏议

本文对华北地台的山西太原西山上石炭统太原组的 7、8和 11号煤层及其顶板灰岩的地球化学特征、煤核和生物化石进行了系统分析 ,发现煤层形成过程中有海水的影响 ,煤层上覆石灰岩形成过程中亦有淡水参与 ,说明煤层及其顶板灰岩在相序上是连续的 ,其海侵模式并不是突发型海侵 ,而为渐进型海侵。

华北地台早古生代岩相古地理

华北地台,北至阴山以北,西至贺兰山以西,南至祁连山、秦岭、伏牛山和大别山,东至海,面积约120万平方公里,是我国最大的地台.自1975年开始,笔者等开始华北地台早古生代岩石学及岩相古地理学研究,至今已14年矣！在此14年中,与校内广大师生、校外各工业部门、科研部门以及有关院校等26个单位60多位志同道合者合作,在自然科学基金委员会、石油工业部以及我校的支持和资助下,实测了基干剖面32条。

华北地台北缘中生代盆—山的耦合转移及其动力学分析

晚三叠—中侏罗世华北地台早中生代的盆—山关系使内蒙地轴的挤压隆升， 其南侧的山前盆地挠曲下沉形成含煤建造；晚侏罗世的盆地往北推移，在内蒙地轴南部及东部的Ｅ—Ｗ 向及ＮＥ向的山间盆地中，接受了周边山地的物源而形成磨拉石建造；早白垩世的盆地在区域伸展的环境中形成了ＮＮＥ向的断陷盆地，盆—山耦合仍是高处剥蚀、低处充填的浅层次的填平补齐关系。盆—山的迁移演化完成了由古亚洲洋构造域向滨太平洋构造域的转换。转换是在板内外、球内外和太阳系内外多种动因的配合下完成的。