山东栖霞笏山-西陡崖金矿地质特征及资源潜力分析

栖霞笏山西陡崖金矿位于蓬莱栖霞金成矿带南侧,是产于新太古代变质基底与中生代燕山期花岗岩接触带附近的破碎蚀变岩型金矿。本次研究在矿区外围开展了详细的野外地质调查,并对该矿床进行了详细研究,在Ⅰ号主矿体深部施工DKZK03钻孔,控制金矿体4层,累计真厚度6.85 m。其中,Ⅰ-1、Ⅰ-2号金矿体埋深分别为1273.80~1275.45 m、1072.95~1076.55 m,Ⅰ-1号金矿体为该区目前最深金矿体。采用趋势外推法对区内深部金矿体进行定位预测,为今后在栖霞地区金矿深部找矿勘查提供了依据,该地区金矿深部具有较大的找矿潜力。

山东省矿产资源潜力评价成矿地质背景属性数据库的建设方法探讨

信息技术快速发展,数字找矿工作不断创新,数字地质的信息化程度不断提高。依据地质空间数据特性,使用合适的技术方法进行数据库建设,提高地质空间数据的科学性和可靠性。通过介绍运用通用软件MAPGIS和专用软件GEOMAG实施山东省成矿地质背景专题属性数据库的建设流程、建设方法和质量监控。探讨在地质背景底图类图层文件出现特殊情况时,根据属性数据特征,所应采取的有效处理方法。

山东省地下卤水型溴矿资源利用现状评价及高效开发建议

地下卤水不仅是食盐的重要来源,同时富含Br、Bi、Sr、Li、K、Ba等几十种化学元素,是一种重要的矿产资源。山东省地下卤水(盐、溴)矿主要呈条带状分布在环渤海湾沿岸黄河三角洲平原区、莱州湾南岸平原区和胶州湾西北岸,分布面积约为3003.11km^(2),推断资源量807734.3万m^(3),可采量28721.9万m^(3)/a。山东省地下卤水资源开发历史悠久,主要采用溴盐联产方式回收盐和溴两种资源,采用卤水→溴素→原盐、卤水→溴素→原盐→苦卤回收→盐化工产品等开发工艺。现阶段,地下卤水型溴矿资源开发利用企业全部位于潍坊市,共有51家生产企业。本次工作采用资料收集、统计分析、综合研究等手段对矿山企业开发利用水平进行了评价,平均采收率为77.9%,总体达到部最低三率指标要求,但有26个矿山溴矿平均采收率为75.2%,采收率偏低。通过对影响采收率水平的因素进行相关性分析,建立了入厂溴离子浓度和尾液溴离子浓度拟合方程,认为将入厂溴离子浓度控制在140g/m3,控制尾液溴离子浓度在25~30g/m^(3),有利于提升溴矿利用水平,减少资源浪费。同时提出了高效利用资源和加强监管的意见建议。

山东省莱州曲家金矿区原生晕立体地球化学模型及对元素迁移和深部找矿的启示

与热液活动有关的矿床多数伴有原生晕的形成,其本质是元素的迁移和扩散,原生晕成分分带和浓度分带特征的研究对于找矿有重要意义,而立体地球化学建模是近年来兴起的新的原生晕研究方法。曲家金矿和招贤勘查区北部位于胶东焦家金矿带中段,为新城金矿和马塘金矿向深部的延伸。曲家金矿矿体赋存标高–607~–1466 m,最大勘查深度1600 m,招贤勘查区矿体赋存标高–1330~–2170 m,最大勘查深度2268 m,在这一地区开展原生晕立体地球化学建模研究具有得天独厚的条件。为此采集了曲家金矿南部腾家矿段的33个钻孔和西侧相邻的招贤勘查区的6个钻孔的1130件岩心样品,分析测试了34个元素,用Micromine软件建立了原生晕立体地球化学模型,建模标高0~–1810 m。模型显示Au、Ag、Cu、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Mo、W、S、Co、Ni、V、Cr、Ba、Sr、Cl、F、Se、Fe2O3、K2O、CaO、MgO等元素高值区域主要沿焦家断裂带分布,表明这些元素的迁移富集由成矿热液沿断裂破碎带活动引起,其中Ni、Co、Sb、Ba、F等元素趋向在断裂带较深部位富集,而K2O则趋向在较浅部位富集。Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Hg、Cd、Se、Mo、W、S、F等元素在垂向上也有较明显的迁移和成晕现象。同时发现原生晕在空间分布上具有复杂性,研究认为成矿元素在成矿带轴向和垂向上的迁移扩散受多种因素影响,包括成矿部位、成矿热液中元素浓度、热液的温度压力、围岩化学活性和可渗透性等。元素的扩散及原生晕的形成除与热液对围岩的蚀变作用、金属纳米粒子被地气携带上升有关外,可能还与成矿作用过程中形成的金属气态络合物、气态水合粒子的迁移有关。元素垂向扩散形成的原生晕能够达到近地表部位,这对于穿透性地球化学和原生晕找矿机理研究有重要意义。利用模型确定了新的深部找矿靶区和找矿方向。

山东莱州曲家金矿原生晕地球化学分带性研究及地质意义

曲家金矿位于胶东焦家成矿带中段,为新城金矿和马塘金矿的深部延深,矿体赋存深度300~1300 m。对区内32个钻孔岩心样品进行了取样,获得了34个元素的分析数据,研究了各元素的浓度分带及成分分带。发现多元素在此深度范围内除沿矿体轴向有迁移成晕外,在垂向上也有迁移和成晕现象,这对于穿透性地球化学和原生晕找矿机理研究有重要意义。同时发现成矿元素在成矿带轴向和垂向上的扩散受多种因素影响,包括矿体部位,成矿热液中元素浓度、热液的温度压力、围岩化学活性和可渗透性等,在空间分布上具有复杂性。原生晕的高浓度带主要沿断裂蚀变带分布。用格里戈良法和重心法确定的轴向成分分带,在深部有头晕元素与尾晕元素的叠加,预示深部仍存在隐伏金矿体,这与西部邻近招贤勘查区深部发现金矿体的勘查结果相符。垂向上从浅到深成分分带性存在差异,垂向上易在浅部浓集的元素为Se、Cd、Mo、Hg、Bi、S、F、Cu、Ag,成矿带附近浓集的元素为Sb、As、Au、W等,As、Sb在垂向上的迁移能力弱,主要沿轴向迁移。当浅部多个元素同时达到K2O≥4.57×10–2,Au≥0.8×10–9,Ag≥0.057×10–6,Cu≥2.5×10–6,Bi≥0.08×10–6,Hg≥17×10–9,S≥0.0583×10–2,Mo≥0.74×10–6,W≥0.55×10–6时,指示深部发现金矿体的可能性较大,Hg·Ag/(As·W)、Bi·Hg/(As·Au)指数可用来判断金矿体的埋深。

基于多元耦合模型的矿产资源承载力评价及可持续发展——以山东省潍坊市为例

潍坊市是山东省重要的矿产资源城市,兼顾沿海及内陆矿产资源双重特性。该区域矿产资源种类较多,矿山开发利用点较多,但是资源储量后备不足,矿业开发较粗放,带来一定的生态环境问题。要实现该地区矿业经济的可持续发展,必须要评估和提高矿产资源承载力,走矿业绿色可持续发展道路。本研究选用潍坊市境内储量相对较大,对国民经济发展有一定作用的代表性矿种:石油、煤炭、金属矿产、卤水矿作为矿产资源承载力评价的对象,构建了单矿种矿产资源承载力评价指标体系和评价模型,在此基础上,多元耦合单矿种矿产资源承载力并以县区为评价单元,开展了潍坊市的矿产资源承载力总体评价。结果表明,整个潍坊市绝大多数县区矿产资源承载力较低,其中,昌邑市矿产承载力为优,寒亭区为良,坊子区、寿光市、昌乐县为一般等级,其余7个县市、区矿产资源承载力等级为差,提出了加大矿业生态修复和环境保护、大力发展矿业集群产业链及循环经济、绿色矿山建设、提升矿业科技创新等矿产资源开发可持续发展对策。

山东省某电厂粉煤灰综合利用研究

山东省某电厂粉煤灰年排放量约100万t,但年利用率仅为12%。该电厂为解决粉煤灰的排放和堆存,选择征购233.33hm^2(3500亩)土地露天堆存,不但占用了大量珍惜土地造成严重环境污染,同时也浪费了大部分的可利用资源。开展粉煤灰的综合利用,是消除危害,使其资源化的有效途径。本文根据该电厂粉煤灰含碳质较高、可浮性好的物化特征,采用一次浮选试验,脱碳率达到92.42%,精煤产品含碳66.51%,可直接作为燃料煤使用。经试验,采用浮选和重选工艺使其有用成分得以分离、富集、提纯,其产品实现了粉煤灰资源化,基本解决了粉煤灰利用率低、存放占用空间和环境污染问题。

山东莱州曲家金矿黄铁矿微量元素对成矿过程的指示

曲家金矿位于我国重要的蚀变岩型金矿矿集区之焦家金矿带的中段,矿床赋存标高为-726~-1334 m。为研究黄铁矿的演化及其对金成矿过程的指示,运用LA-ICP-MS分析黄铁矿原位微量元素含量,结合岩相学观察和点群分析对黄铁矿进行了分类。发现黄铁矿中Co、Ni、As等微量元素主要以类质同像形式赋存,而Au、Ag、Cu、Zn、Pb、Bi等元素主要以纳米级、微米级矿物包裹体形式赋存。黄铁矿主要分为5种类型:富Co型Py1,富Ni型Py2,富Au、As型Py3,富Au、Ag、Pb、Bi型Py4及“干净”型Py5。黄铁矿微量元素特征指示成矿物质可能主要来源于前寒武纪变质基底岩石和中生代岩浆岩,少量来源于地幔,成矿热液可能属变质热液、岩浆热液和浅部大气降水的混合成因。不同类型黄铁矿反映成矿热液由富Co、Ni经富As、Au向富Pb、Bi、Au、Ag演化。Py1和Py2形成后受构造活动影响发生强烈破碎,裂隙表面对热液中金络合物增强的吸附作用促使金在裂隙中沉淀,对金的富集成矿可能起重要作用。Co、Ni含量较低,同时Au、Ag、As、Pb、Bi等元素含量较高的黄铁矿与成矿作用有密切关系。另外,黄铁矿中Co、Ni含量较高,但破碎强烈,成矿相关元素含量较高为黄铁矿在早期形成并被后期成矿作用改造的特征。

成矿流体运移与就位及其构造控制机理:以胶东焦家金矿带为例

热液成矿系统的形成受控于构造运动引发的成矿流体运移和就位,构造是一级控矿因素,成矿流体的运移与就位则为构造控矿理论的核心。以流体压力差为主导、综合水力梯度和热传导等多种或单一主导因素驱动流体在围岩中由断层、裂隙和孔隙组成的输运通道中运移。流体在构造裂隙或孔隙中发生化学反应、流体混合和不混溶作用、流体沸腾都会导致流体物理化学性质发生变化,导致成矿物质沉淀;流体运移形式影响着矿化形式的表达,以管道流形式在宏观断层和裂隙中运移的流体以形成规模较大且矿化程度高的脉状矿体为主,而在围岩微米级裂隙和孔隙中广泛发育的渗透流多形成矿化品位稳定、规模中等的细脉-浸染状矿体。构造变形与流体压力、应力状态之间的动态耦合导致矿体的时空定位,断层阀-泵吸机制是解释造山型金成矿作用最具代表性的构造-流体耦合成矿动力学模型。胶东焦家金矿带中矿床的形成与分布受到焦家断裂带上一、二、三级断裂构造的联合控制:压剪性的焦家断裂为一级控矿构造,控制了广泛的以绢英岩化为主的热液蚀变作用和破碎带蚀变岩型金矿体的形成与就位;在其下盘张剪性的望儿山断裂为二级控矿构造,热液蚀变相对较弱,发育过渡型金矿体;三级控矿构造为以鲍李断裂为主的数十条张剪性断裂和节理系,蚀变-矿化程度最弱,主要控制石英脉型金矿体的产出。寺庄金矿床矿体三维几何学结构研究表明从I号到Ⅲ号矿体群的形态扁平程度增加,说明成矿流体输运方式由渗透流向管道流的空间演变,矿体产状差异则反映成矿流体运移方向也发生了变化。进一步研究需融合多学科方法和成果,特别是深入剖析显微-超显微变形组构与成矿流体行为耦合关系,构建逼近实际的多尺度构造-流体耦合成矿模型,揭示热液成矿系统形成的精细过程和机理。

应用电子探针技术研究%山东金青顶金矿床碲化物特征

对含碲金矿中碲化物物相组成和元素赋存特征开展系统的研究,有助于对此类金矿矿床成因的理解和找矿勘查工作。山东金青顶金矿床伴生的碲化物由于碲化物颗粒较小,不易被发现,以往的研究缺乏对碲化物元素分布的精细刻画。本文通过电子探针背散射图像、波谱分析、能谱分析结合面扫描技术对金青顶金矿床碲化物进行了分析,研究碲化物的种类、共生关系、化学成分以及元素分布特征等。结果表明:碲金银矿与碲银矿密切共生,常形成连生体,Au、Ag在连生体中不均匀分布,面扫描图局部可见碲金矿亮斑;Te总是优先和Ag结合,生成碲银矿,随着Ag的消耗碲金银矿开始出现,Ag被耗尽后Te与Au生成碲金矿,成矿后期热液中多余的金与碲金银矿或碲银矿反应生成非常规碲化物(如本文发现的Ag2.95Au1.83Te),当Te消耗完后生成自然金;金银矿物的生长顺序是碲银矿—碲金银矿—碲金矿—自然金。本研究为含碲金矿的综合利用提供了技术支持。

西藏南部冈底斯带东段晚白垩世中性侵入岩的成因矿物学研究:对构建穿地壳岩浆系统的启示

穿地壳岩浆系统为认识岩浆岩中矿物成因以及矿物间的不平衡关系提供了一个新的切入点,即造岩矿物在固结之前,可能在不同地壳层次的岩浆房内经历过生长、熔蚀或流体改造等过程。如何追踪和梳理不同造岩矿物的演化历史,成为阐明岩浆岩成因的一个关键科学问题。本文以西藏冈底斯弧东段里龙含单斜辉石石英闪长岩和黑云母闪长岩为主要研究对象,对其中主要造岩矿物(单斜辉石、角闪石、黑云母、斜长石等)进行了系统的成因矿物学研究,并构建了穿地壳岩浆系统的组成要素。根据矿物的稀土元素含量和不同矿物之间的接触关系,将含单斜辉石石英闪长岩中的单斜辉石和角闪石分为Ⅰ型单斜辉石(∑REE含量高)、Ⅱ型单斜辉石(∑REE含量低)、ⅠA型角闪石(∑REE含量高)、ⅠB型角闪石(∑REE含量低),将黑云母闪长岩中的角闪石命为Ⅱ型角闪石。经过矿物温压计和水活度计计算获得了相应的结晶温压条件和体系水含量。其中Ⅰ型单斜辉石为:温度1 159~1 175℃,压力637~799 MPa,水含量2.5%~3.4%;Ⅱ型单斜辉石为:温度1 180~1 181℃,压力482~524 MPa,水含量2.4%~2.8%;ⅠA型角闪石为:温度806~854℃,压力320~434 MPa,水含量7.5%~7.9%;ⅠB型角闪石为:温度776~848℃,压力196~386 MPa,水含量6.9%~8.6%;Ⅱ型角闪石为:温度783~857℃,压力246~327 MPa,水含量6.5%~9.4%。这表明单斜辉石的温度、压力比角闪石高,而水含量比角闪石低,暗示单斜辉石和角闪石来自不同层次的岩浆房。进一步对与单斜辉石平衡的熔体进行了计算,推断至少一部分单斜辉石来自演化的玄武安山质岩浆,而与角闪石对应的平衡熔体Mg~#值较低,对应流纹质岩浆。本研究还对单斜辉石与角闪石“再循环晶”进行了识别,指示整个岩浆过程是在开放岩浆系统中完成的,并经历了不同期次的岩浆补给或混合事件。本研究发现中性岩的母岩浆可以由不同成因的再循环晶与中酸性熔体混合形成。

胶东玲珑金矿田金的赋存状态及其对成矿过程的指示意义

胶东地区是我国最大的黄金基地,探明黄金资源储量超过5000t。胶东地区金矿床主要发育两种矿化样式,即浸染状细脉-网脉型矿化和石英-硫化物脉型矿化,金主要以可见金形式赋存于黄铁矿和石英中。玲珑金矿田位于招平断裂带北端,同时发育两种矿化样式的矿体,是研究金赋存状态的理想选区,理清金的赋存状态对于选择合适的选冶工艺以及揭示金的成矿作用和富集机制具有重要的研究意义。在详实的野外地质调查基础上,通过显微岩相学观察、电子探针分析与矿物自动定量分析,对胶东玲珑金矿田两种不同矿化样式的样品中可见金的赋存状态进行了对比研究,探讨了金成矿过程。玲珑金矿田两种矿化样式矿石中金矿物的赋存状态并无显著差异,金矿物主要为银金矿和自然金。嵌布状态为裂隙金、包体金、粒间金,以粒间金和包体金为主。金矿物粒度以微粒-细粒为主,石英脉中偶见中粒-粗粒金矿物。金矿物主要以独立矿物形式以及与黄铜矿、方铅矿等硫化物共生的形式赋存于黄铁矿中。石英-黄铁矿阶段金矿物成色高于石英-多金属硫化物阶段金矿物成色,主要是受到成矿温度的影响。浸染状细脉-网脉型样品金矿物比石英-硫化物脉型样品金矿物具有更高的金成色,是由于两种矿化样式沉淀机制差异导致。

造山型金矿中富CO_(2)高内压流体包裹体完全均一温度的有效测定实验研究——以东天山玉峰金矿床为例

形成于中-深成条件下的造山型金矿的成矿流体属于H_(2)O-NaCl-CO_(2)体系,金矿化阶段的石英中发育大量的富CO_(2)流体包裹体。长期以来,用常规冷热台对其进行显微测温热力学研究时,较高的内压力会造成绝大多数CO_(2)充填度>0.4的包裹体在尚未达到完全均一状态前就发生爆裂或泄露,导致所测的完全均一温度值明显偏离真实值,甚至无法测得完全均一温度,这制约了对造山型金矿床成矿条件的认知。针对该问题,本文以东天山玉峰金矿床富金矿石中的H_(2)O-NaCl包裹体(A型)和H_(2)O-NaCl-CO_(2)包裹体(AC型)为研究对象,介绍了利用最新型热液金刚石压腔(HDAC-VT型号)测试富CO_(2)高内压的AC型包裹体完全均一温度的实验流程与结果,并将实验数据与Linkam THMSG600冷热台测得的A型、AC型包裹体的完全均一温度进行了对比分析。实验结果表明,热液金刚石压腔能够有效阻止富CO_(2)流体包裹体在升温过程中发生爆裂、泄露等非弹性体积改变现象的发生,从而获得有效的完全均一温度。同时,本文还提出了一个新的压力-温度拟合线两线相交法,对热液金刚石压腔所测富CO_(2)流体包裹体的完全均一温度数据进行校正,以最大程度上减少外压力造成的影响,获得更为接近真实成矿流体的完全均一温度。基于此,获得玉峰金矿床的成矿温度和成矿压力分别为312~343℃和181~268 MPa。本文的实验研究工作显示了热液金刚石压腔在中-深成造山型金矿富CO_(2)成矿流体的研究领域具有重要应用前景。

胶西北焦家断裂带深部载金黄铁矿标型特征研究及其地质意义

胶东是我国最重要的金矿集中区,焦家金矿带是区内最主要的金矿床分布区,黄铁矿是焦家金矿成矿作用的贯通性矿物,是主要的载金矿物之一。本次工作采集了焦家断裂带深部2700~3000 m内的矿体及矿化体样品,对黄铁矿进行了晶体形态、主量元素、微量元素、EMPA面扫等研究工作。各个成矿阶段的黄铁矿晶体形态标型研究表明,成矿Ⅰ阶段黄铁矿自形-半自形,颗粒较细小,以细粒的立方体、五角十二面体为主;成矿Ⅱ、Ⅲ阶段黄铁矿自形-半自形,颗粒较粗大,以立方体为主,含少量五角十二面体,具有较多的立方体、五角十二面体聚形晶;成矿Ⅳ阶段黄铁矿主要以继承性的细粒立方体黄铁矿为主。各个成矿阶段的主、微量元素有显著的差异,焦家深部成矿流体成矿早期Ⅰ阶段富Co、Ni,贫Au,成矿温度较高,随着成矿作用的进行,温度逐渐降低,成矿Ⅱ阶段的成矿流体中含有一定量的伴生中温金属元素Ag、As、Te、Cu等,成矿Ⅲ阶段中,成矿温度进一步降低,成矿流体逐渐转化为贫Co、Ni,富Au及其伴生金属元素Ag、As、Te、Cu、Zn、Pb、Sb等。根据电子探针(EMPA)面扫描,区分两种黄铁矿类型,Py1型黄铁矿,富Co、Ni,贫As、Pb等元素;Py2型黄铁矿,主要为富As,包裹部分被溶蚀的Py1型黄铁矿;通过对焦家金矿带黄铁矿的晶体形态、主量元素、微量元素、EMPA面扫等标型特征进行详细研究,对于深部找矿预测具有十分重要的意义。

金矿立体地球化学探测模型与深部钻探验证

深部资源地球化学探测科学问题的的焦点是元素大深度垂向迁移机理和立体地球化学探测模型的建立。本文以胶东蚀变岩型金矿和贵州水银洞卡林型金矿钻孔岩芯和地表联合取样获得的数据,建立千米深度立体地球化学探测模型。蚀变岩型金矿立体地球化学模型显示,Au、S和Hg与金矿密切相关,分布模式既有相似性又有差异性,Au的立体几何分布模式兼具矿化剂元素S和远程指示元素Hg的双重特征,金异常和矿化剂元素硫与矿体倾斜方向一致,反映了成矿过程中流体沿控矿构造的轴向运移;金异常与类气体元素汞在垂向上一致,而且出现从矿体到地表的连续贯通式异常,反映了流体沿微裂隙和纳米孔的垂向迁移。卡林型金矿立体地球化学模型显示,Au、As、Sb、Hg、Tl和S在不整合面都显示高含量特征,与深部层状主矿体分布一致;在矿体上覆地层中都存在弱异常,显示了明显的成矿流体沿隐伏微小断裂垂向迁移特点;所不同的是Sb和Tl元素在不整合面附近显示了最高的元素含量,而Sb和Hg在近地表均显示了明显高的异常特征。立体几何模型清晰地显示了矿体的展布特征和范围,而且金及其伴生元素垂向迁移在地表形成清晰异常,为利用金及伴生元素和矿化剂元素进行深部矿体三维预测提供了重要依据,对指导深部金矿勘查发挥了重要作用。针对胶东蚀变岩型金矿地表完全被土壤覆盖区的穿透性地球化学微细粒级土壤采样,金属活动态提取分析圈定的异常,经深部钻探验证,胶东焦家成矿带五一村3200 m钻探,在2428.00~3234.16 m深度发现6层矿化体,其中高品位矿体位于2854 m深度;上宫金矿地表基岩出露,采集断层泥或裂隙岩石样品,可以清晰探测深部异常,经2000 m钻探,在1312 m处发现高品位金铅锌银矿体;贵州水银洞采集地表细粒级土壤,能够直接有效地揭示深部金矿体,经500~1500 m钻探验证,在300~1500 m深度新增金资源量203 t。

胶东夏甸金矿床地球化学特征及其地质意义

为探讨夏甸金矿床不同元素的地球化学成矿行为,本次以夏甸金矿床外围花岗岩、构造碎裂岩和金矿石的主微量和稀土元素地球化学资料为依据,研究其化学成分、微量元素和稀土元素在不同岩矿石中丰减富集变化及成矿过程。在化学成分方面,招平断裂带碎裂岩中具有较高的SiO_(2)、K_(2)O值,Fe_(2)O_(3)、Na_(2)O、CaO降幅较多,反映了成矿阶段存在有普遍的硅化现象和钾化现象和铁质流失现象进入到热液成矿中;矿石化学成分中SiO_(2)、Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)具有较大幅度的增升和降低的双重变化特点,尤其是铁、钾、钙增加比例较高,指示与成矿过程中普遍发育的黄铁矿化相一致,矿石中K_(2)O含量比玲珑花岗岩平均含量高30%,则代表钾化的岩石更有利于金矿的沉淀。夏甸金矿区的围岩中Au元素含量普遍低于正常的玲珑花岗岩,但Ag、W等元素含量则普遍较高,是平均值的3~10倍,断裂带碎裂岩中亲硫(亲铜)元素Ag、Cu、Pb、Zn明显增高,尤其是Ag和Zn分别是玲珑花岗岩的2.79倍和2.09倍,说明亲硫(亲铜)元素与金矿成矿作用关系密切;亲铁元素Cr、Co、Ni、Mo、Au、Sn、W整体上呈递增状况,大离子亲石元素Li、Be、Rb、Zr、Nb、W、Sr、Ba、As大多呈亏损状态。矿石中Au、Ag、W、Cu等具有强烈的富集,其中Au富集了381.40倍,W富集了3961.23倍,Ag富集了254.16倍,Cu富集了116.19倍,而Bi、Mo、As、Pb、Zn等富集度相对稍低,在3~20倍之间。在围岩、破碎蚀变带和金矿石中,皆出现了非常高的W元素富集,展示了招平断裂带具有独特的成矿地球化学行为。夏甸矿区围岩、构造蚀变碎裂岩和金矿石中的ΣREE总量分别为78.82×10^(-6)、27.15×10^(-6)和102.43×10^(-6),LREE/HREE比值分别为19.3、8.46和12.66,金矿石中具有相对较高的ΣREE、LREE和HREE,说明在成矿过程中外来物质的加入改变了稀土元素的含量和比值,也是区分矿与非矿的重要地球化学标志。矿区围岩、构造蚀变碎裂岩和金矿石的δEu分别为1.88、1.49和0.83,Eu/Sm值分别为1.57、2.05和0.69,Ce/Yb值分别为25.15、5.33和12.86,轻重稀土内部分馏均较小,成矿环境为弱氧化环境,说明夏甸金矿在成矿过程中,稀土元素更多地是反映从流体体系中带入到成矿的过程,使矿石中稀土元素含量相对增加。结合光片鉴定结果,在金成矿过程中,先期形成的黄铁矿多呈碎粒状,裂纹十分发育,黄铜矿呈他形粒状充填于黄铁矿裂纹中与金共生,说明自然金是与黄铜矿是同期形成的,而晚于黄铁矿的形成时间。

热液成矿系统构造控矿理论

构造对成矿的控制是热液成矿系统的典型特征之一,系统剖析多重尺度控矿构造的几何学、运动学、动力学、流变学和热力学对认识矿床成因和预测找矿至关重要;而如何实现控矿构造格架、渗透性结构、成矿流体通道和矿化变形网络由静态到多尺度时-空四维动态的转变,查明流体通道和矿床增量生长过程与控制因素,揭示热液成矿系统的构造-流体耦合成矿机制和定位规律是亟待解决的关键科学难题。为此,我们在对已有相关成果系统梳理的基础上,提出了科学构建热液成矿系统构造控矿理论的基本要点与对应方法及应用范畴:(1)流体而非构造是构造控矿理论的中心,热液系统的流体流动与成矿作用受控于断裂带格架及其渗透性结构,其中渗透率是将流体流动与流体压力变化联系起来理解控矿构造的核心;(2)不同控矿构造组合的关键控制是构造差应力和流体压力的大小,而矿化类型的变化可能是由于构造应力场引起的容矿构造方位的不同和赋矿围岩之间的强度差异所致;(3)流体通道的生长始于超压流体储库上游围岩中孤立的微裂隙沿流体压力梯度最大的方向、随裂隙发育且相互连结而形成新的长裂隙,并最终连通形成断裂网络内的流体通道,矿床的增量生长发生在高流体通量的短爆发期,断层反复滑动驱动其内流体压力、流速和应力快速变化,当由此诱发的流体通道生长破坏了流体系统的动态平衡时,随之而来的流体快速降压就成为金属沉淀成矿的关键驱动因素;(4)以热液裂隙-脉系统野外地质观测和构造-蚀变-矿化网络三维填图为基础,通过宏观与微观各级控矿构造相结合、地质历史与构造应力分析相结合、局部与区域点-线-面相结合、浅部与深部相结合、时间与空间相结合、定性和定量相结合,对各种控矿因素开展多学科、多尺度、多层次、全方位综合研究,是应遵循的基本原则;(5)通过构造-蚀变-矿化网络填图,将蚀变-矿化体与控矿构造的类型、形态、规模、产状和间距等几何学特征联系起来,利用热液裂隙-脉系统和断裂网络拓扑学及矿体三维几何结构分析等定量方法查明控矿构造格架和渗透性结构并揭示矿化变形网络的连通性与成矿潜力;(6)合理构建地质模型,选取合适的热力学参数和动力学边界条件,利用HCh和COMSOL等方法,定量模拟成矿过程中的流体流动、热-质传递、应力变形和化学反应等的时-空变化,是揭示构造-流体耦合成矿机理和定位规律、预测矿化中心和确定找矿目标的有效途径。进而提出了构造控矿理论的研究流程:聚焦构造-流体耦合成矿机制和定位规律这一关键科学问题,选择热液裂隙-脉系统和构造-蚀变-矿化网络为重点研究对象;通过几何学描述、运动学判断、流变学分析、动力学解析和热力学综合,厘定控矿构造格架,定位矿化中心,示踪成矿流体通道和多种矿化样式的增量生长过程及其关键控制,揭示渗透性结构的时-空演变规律及构造再活化与成矿定位的成因关联,建立构造-流体耦合成矿模式,服务新一轮战略找矿突破。以胶东焦家金矿田为例,开展控矿构造理论研究和成矿预测应用实践,证实了其科学性和有效性。

胶东夏甸金矿床构造-热历史:成岩-成矿年代学与磷灰石裂变径迹热年代学综合约束

胶东是全球唯一已知前寒武纪变质地体内的晚中生代巨型金成矿系统,其成矿机制独具特色,属胶东型金矿床成因新类型;深入剖析该成矿系统的形成、变化与保存过程对丰富和完善金成矿理论具有重要意义。夏甸超大型金矿床位于胶东招平金矿带中南段,赋存于晚侏罗世玲珑花岗岩和早白垩世郭家岭花岗岩中,是一典型的胶东型金矿床;该矿床成岩-成矿时代已有精确限定,但其精细演化过程与成矿后变化-保存尚缺乏有效约束,是开展矿床形成与隆升剥蚀研究的理想选择。因此,本文通过成岩-成矿年代学与磷灰石裂变径迹热年代学综合约束该矿床的构造-热历史,揭示其主控因素,提高对该成矿系统的认识,为深部找矿潜力评价提供支撑。本次获取的锆石U-Pb定年结果显示玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩分别于151.7±2.1Ma(2σ)和125.8±1.6Ma(2σ)侵位。区域已有黑云母和白云母^(40)Ar/^(39)Ar年龄表明玲珑岩体侵位后缓慢冷却,并发生韧性变形;郭家岭花岗岩则经历了同岩浆韧性变形和快速冷却;约于124Ma两者均冷却至350±50℃,区域发生韧脆性变形转换。夏甸金矿床与载金矿物共生的热液绢云母^(40)Ar/^(39)Ar和热液独居石U-Pb年龄表明,该区于约120Ma发生大规模脆性构造活动和金成矿作用。本文利用采自夏甸金矿床-652m中段532巷道中包括主控矿断层上、下盘经历不同变形程度的7件岩/矿石样品进行磷灰石裂变径迹(AFT)分析。除遭受异常热事件影响的主断裂上盘次级断层断层泥样品外,其余6件样品AFT中值年龄在32.5±1.7Ma(1σ)至23.6±2.9Ma(1σ)之间,其径迹长度平均值低于14μm(范围为12.0±0.3μm~13.8±0.3μm)、为单峰分布、并略具负偏斜特征,表明该矿床大致在32~23Ma单调缓慢通过磷灰石裂变径迹部分退火带(125~60℃)。综合区域已有热年代学资料与上述锆石U-Pb、AFT数据,重建了夏甸金矿床自赋矿玲珑和郭家岭花岗岩侵位以来的构造-热演化历史,计算出自120Ma金成矿至今该矿床平均冷却和剥蚀速率分别为1.8℃/Myr和0.059km/Myr,总剥蚀量约为7km,对比前人对胶西北地区整体剥蚀程度与深部成矿潜力的定量评估以及目前~1.5km的钻孔最大见矿深度,推断其深部找矿潜力良好。

碳酸岩型稀土矿床成矿流体演化机制研究现状及展望

与碱性岩有关的碳酸岩型内生稀土矿床在中国乃至世界上轻稀土资源储量中占有极为重要的地位,诸如我国内蒙古的白云鄂博稀土矿床、川西冕宁—德昌稀土成矿带中的牦牛坪、大陆槽等稀土矿床、山东微山县郗山稀土矿床以及美国的Mountain Pass稀土矿床等都属于这种类型的稀土矿床。当前,对于这类稀土矿床的成矿流体演化机制,学界主要存在结晶分异作用、不混溶作用(熔体-熔体不混溶、熔体-流体不混溶以及流体-流体不混溶)以及热液交代蚀变作用之间的分歧。结晶分异作用可以使具有不相容性的稀土元素在残余熔体相中逐渐富集,直至形成稀土矿物。不混溶作用能够使稀土元素在不混溶后形成的两相或多相中的某一相中发生选择性富集,形成稀土矿化。成矿流体演化晚阶段的热液流体对早期生成的矿物或围岩进行交代蚀变,使其释放出能与稀土元素在热液中形成络合物的F-、(CO_3)~(2-)以及(SO_4)~(2-)等阴离子(团),并最终在合适的构造控矿部位和外界环境条件下,重结晶或沉淀出稀土矿物。上述3种观点各有其理论依据,但是在解释一些碳酸岩型稀土矿床地质现象或实验地球化学模拟结果的时候都或多或少存在一定程度上的不足。前人的研究结果表明,碳酸岩型稀土矿床中发育了大量的熔体包裹体、熔体-流体包裹体以及富CO_2的流体包裹体,以往在利用Linkam TS1400XY以及Linkam THMS600等这类常规高温热台,在101325 Pa条件下对其进行热力学测温时,这些包裹体大多在尚未达到完全均一状态前就已发生爆裂或泄露,极大制约了人们对这类稀土矿床在高温岩浆阶段和中高温岩浆-热液阶段成矿流体演化过程的认知。另外,对于稀土元素在成矿流体演化过程中的含量变化特征及其地球化学行为的研究,目前主要是通过包裹体成分组成的拉曼光谱分析,以及对矿体和围岩进行的全岩地球化学分析,尚缺乏单个包裹体中元素含量的原位微区分析方面的数据。未来,对碳酸岩型稀土矿床中发育的熔体包裹体、熔体-流体包裹体和富CO_2的流体包裹体,利用热液金刚石压腔开展高温高压原位均一实验模拟研究,以及对单个包裹体中微量元素的含量利用LA-ICP-MS进行原位微区分析,将是揭示该类稀土矿床成矿流体演化机制的关键。

胶东玲珑金矿区碲化物形成条件及其对金富集过程的约束

胶东地区探明金储量超过5000t,是我国最重要的金矿集区。玲珑金矿区位于胶东西北部招-平断裂北段,具有典型含金石英脉矿床的特征。矿区部分矿段产出富碲铋化物的明金矿石,是研究富碲铋化物金矿床成因和金超级富集机制的理想对象。通过显微岩相学观察、扫描电镜及电子探针分析,首次对胶东玲珑金矿区富碲铋化物明金矿石的矿物组合和形成机制进行了较为详细的研究。玲珑金矿区含明金矿石中的金矿物主要为含银自然金,成色整体较高,平均为894。共发现了五种与自然金共生的碲化物,分别是辉碲铋矿、碲铋矿、碲银矿、碲铋银矿和碲镍矿,其中辉碲铋矿含量最多。通过矿物共生组合研究及物理化学条件分析,确定成矿流体的碲逸度范围为-12.6<logf_(Te2)<-9.1,硫逸度范围为-13.6<logf_(S2)<-9.6。碲、铋元素的富集指示了深成幔源的信息,碲、铋等物质可能来源于古太平洋板块俯冲。玲珑金矿区大颗粒自然金的超级富集与碲、铋等元素密切相关,且银碲化物的产出提高了自然金的成色。