北祁连白银厂铜多金属矿田若干重要成因问题反思

北祁连山白银厂铜多金属矿田闻名于世,很多学者进行过研究,并有大量论著发表(例如,甘肃省白银厂铜多金属矿成矿模式;白银厂块状硫化物矿床的形成环境及其成因意义;白银厂矿田构造及成矿模),但有许多重要成因问题存在争议,例如,矿体产出状态是相对原始的还是经过褶皱旋转的;富铜的矿床(折腰山、火焰山铜矿)和富锌铅的矿床(小铁山、四个圈、铜厂沟锌铅铜矿)如何发生元素分带。针对这些问题,我们在白银厂铜多金属矿田进行了野外实地考察的基础上,结合前人资料对有关问题进行了反思,

新疆-甘肃-内蒙古衔接区古生代构造背景与成矿的关系

新疆-甘肃-内蒙古衔接区可划分为星星峡-旱山微板块和敦煌微板块,二者以红柳河-牛圈子-洗肠井缝合带为界。古陆裂解初期的寒武纪浅海—次深海具有形成磷钒铀锰沉积矿产的有利背景;奥陶纪洋盆及弧后盆地具备形成与海相火山-沉积岩系有关铜矿的有利背景;志留纪—泥盆纪岛弧火山建造具备形成斑岩铜矿的有利背景;石炭纪—二叠纪陆内裂谷具备形成火山沉积铁矿、铜矿、斑岩铜矿和与基性超基性岩有关铜镍矿的有利背景;各单元古陆壳活化重熔型花岗岩具有形成钨锡稀有金属矿的有利背景。

论陕西毕机沟钒钛磁铁矿床成因

陕西毕机沟钒钛磁铁矿床的矿层分布于层状基性-超基性杂岩体的中上部,由拉斑玄武质岩浆侵入现存空间就地分异形成。岩浆演化早期橄榄石和斜长石的分离结晶作用,是Fe、Ti、V在残余岩浆中逐步富集成矿的重要机理。含矿岩体的矿物-全岩Sm-Nd等时线年龄为1061±7Ma,成岩成矿构造环境为中元古代裂谷,岩浆源区为弱亏损地幔。

北祁连黑石山花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

北祁连黑石山地区的基性—酸性火山岩中,从南向北依次产出郝泉沟、白马洼、黑石山沟、放符崖等花岗岩体,其中在郝泉沟斜长花岗岩体中发现了郝泉沟金矿床。采用LA-ICP-MS同位素测定技术,获得白马洼英云闪长岩和郝泉沟斜长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为(440.2±2.4)Ma和(431.8±2.4)Ma,表明岩体形成时代为晚奥陶世末—早志留世;同时测定白马洼花岗岩体的全岩Rb-Sr和Sm-Nd同位素组成,计算的(87Sr/86Sr)i值为0.70535,εNd(t)值为1.11,推断其源于增厚的下地壳。本次研究表明,在早古生代晚期,随着祁连洋盆闭合,中祁连地块与北祁连奥陶纪岛弧发生碰撞,导致地壳加厚,引起下地壳玄武质岩石部分重熔,黑石山地区的花岗岩体形成于这一背景下。

论成矿系列与地质建造的关系

成矿系列理论是目前国内地学界开展成矿规律研究的重要指导思想之一。为了使成矿系列理论既便于同成矿地质背景研究相衔接,又便于应用于矿产预测及勘查部署,阐明成矿系列与地质建造的关系具有重要意义。按照生成的相对时间,可将各类地质建造有关成矿系列细化为同生成矿系列、准同生成矿系列、后生成矿系列、表生风化成矿系列等类别。同一套地质建造有关的几个世代的成矿系列,可构成一个成矿系列家族。在区域成矿规律研究中应用时,首先划分成矿区带,然后对每个成矿区带,分别研究总结各类主要地质建造有关成矿系列家族。

北祁连白银厂铜多金属矿田若干问题探讨

针对白银厂铜多金属矿田各矿床之间的关系、成矿元素分带机理和细碧角斑岩的判别等问题,通过野外实地调研并结合研究前人资料,认为火焰山矿床处于背斜构造的南翼,为正常翼;折腰山矿床处于背斜构造的北翼,矿体已发生倒转。该矿田中各矿床处于喷流成矿系统的不同位置,折腰山、火焰山等铜(锌)矿床为近热液喷口型矿床,分布于火山穹窿中心破火山口位置;四方山、四个圈、小铁山等锌铅铜矿床为远热液喷口型矿床,分布于火山穹窿斜坡洼地;在更远处的海底洼地形成黄崖口等铅锌矿点。白银厂铜多金属矿田形成过程中,由于海水在较高温度下的渗滤参与,正常火山岩常发生细碧角斑岩化,Na2O含量大多>3.5%,可利用Na2O-SiO_2图解判别火山岩是否已发生细碧角斑岩化,并作为一种重要找矿标志。如果火山岩细碧角斑岩化强烈,说明成矿条件有利;反之,如果火山岩没有细碧角斑岩化,则说明成矿条件不利。

东天山—北山地区成矿单元划分

成矿单元是成矿意义上的地质单元。笔者在继承全国矿产资源潜力评价项目确定的中国成矿单元I级(成矿域)、Ⅱ级(成矿省)和Ⅲ级(成矿区带)最新划分方案的基础上,对东天山—北山地区6个Ⅲ级成矿单元(成矿区带)界线进行修正,并以明显的地层、构造和岩浆带及相关的成矿作用为标志,划分11个IV级成矿单元(成矿亚区带),概述各IV级成矿单元(成矿亚带)地质矿产特征。

甘肃北山孙家岭含钪岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地质意义

孙家岭含钪岩体位于哈萨克斯坦板块中星星峡—明水—旱山微板块的雅满苏—红石山—黑鹰山晚古生代裂谷带。岩体侵位于下石炭统白山组,由含斜长石角闪石岩和角闪石岩组成,钪主要赋存于角闪石矿物中。含钪岩体属富铁质超基性岩,全岩成分以高碱、高铝为特征;稀土含量较高,轻稀土略富集,具有明显的负Eu异常;大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Ba、Sr、U富集,相对亏损高场强元素(HFSE)Nb、Zr、Hf、Th及P。通过LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年,首次获得孙家岭含钪岩体中角闪石岩形成于(339.5±2.6)Ma,表明该含矿岩体侵位及矿化作用发生于早石炭世,为裂谷拉张环境下伸展作用的产物。

东天山-北山中带成矿系列与地质建造的关系探讨

根据地质建造和成矿特征,借鉴中国地质学家创立的矿床成矿系列理论,对东天山-北山中带的成矿系列与地质建造的关系进行了深化研究。按照成矿作用与地质建造的时间关系,将成矿系列细化为"同生"、"准同生"、"后生"、"表生风化"等类别。同一套地质建造有关的几个世代的成矿系列自然地构成一个成矿系列家族。本文在东天山-北山中部地区初步总结9个成矿系列家族,为阐明区域成矿规律奠定了基础。

敦煌成矿带地质建造的成矿系列家族

根据地质建造和成矿特征,借鉴我国地质学家创立的矿床成矿系列理论,对敦煌成矿带的成矿系列进行了深化研究。按照成矿作用与地质建造的时间关系,将成矿系列细化为"同生"、"准同生"、"后生"、"表生风化"类别。同一套地质建造有关的几个世代的成矿系列自然地构成一个成矿系列家族(简称成矿系列族),在敦煌成矿带初步总结出7个成矿系列家族,为阐明区域成矿规律奠定了基础。

新疆—甘肃—内蒙古衔接区Cu和W地球化学异常及找矿意义

对新疆—甘肃—内蒙古衔接区的1∶20万地球化学数据研究结果表明,该区Cu地球化学异常主要与基性、超基性岩和斑岩体有关,成矿元素组合为Co-Zn-Cr-Ni-Cu;W地球化学异常主要与中酸性岩有关,成矿元素组合为W-Sn-Bi。区内主要铜、钨矿床和新发现的矿床(点)均有相应元素区域异常显示,表明地球化学异常在本区具有重要指示意义。在全区确定了4个Cu地球化学省、5个W地球化学省、15个Cu区域异常和17个W区域异常,其中上马崖—铜山Cu地球化学省、黄山—梧桐窝子—葫芦北Cu地球化学异常带、土屋—赤湖Cu区域异常、大狐狸山Cu地球化学省、鹰嘴红山W地球化学省、古堡泉—柳园W地球化学省、英姿山W区域异常具有重要的找矿意义。

金川超大型铜镍矿床与超基性小岩体的同源分异关系

世界级的金川超大型硫化铜镍矿床具有小岩体容大矿之特点,根据地质地球化学信息论述了其分异关系:①成矿大地构造环境为中元古代长城纪龙首山-祁连山裂谷带。②成矿岩浆性质为拉斑玄武系列苦橄质岩浆,是地幔岩较高程度部分熔融的产物。③成矿岩浆源区为富S地幔,岩浆起源时就富含成矿物质。④岩浆演化过程进一步浓集成矿物质,在地壳过渡岩浆房经深部分异再多次脉动侵入。现存的含矿岩体包括4次侵入,第一、二次侵入携带硫化物液滴与橄榄石晶体的硅酸盐熔浆,局部形成贫矿体;第三次侵入携带大量橄榄石晶体的硫化物矿浆,全部构成富矿体;第四次侵入杂质很少的硫化物矿浆,全部构成特富矿体。

北祁连大岔-大坂一带海相火山岩化学成分图解及地质意义

北祁连地区早古生代海相火山岩十分发育。笔者对大岔—大坂一带奥陶纪海相火山岩中细碧角斑岩化过程Na元素的来源与地质意义进行了研究。认为细碧-角斑岩比正常火山岩富Na_2O,是海水参与的结果;判别角斑质岩石的原始岩浆系列及构造环境类型时不宜采用涉及Na的图解作为判别依据,应选取惰性元素作为判别依据;同时提出采用Na_2O-SiO_2图解展示岩石细碧角斑岩化。细碧-角斑岩类与正常海相火山岩界线为一条微上凸的曲线,该界线Na_2O含量为3.5%-4%;大岔—大坂一带海相火山岩的成分点多落在该界线之上的细碧-角斑岩类分布区,可反映该区奥陶纪弧后和岛弧扩张脊火山喷发间歇期,海底热卤水对流循环活动强烈,成矿条件非常有利。

祁连山塔尔沟钨矿有关花岗岩的岩浆源区同位素示踪

从20世纪80年代至今,地质工作者在祁连山西段发现并探明了塔尔沟钨矿、小柳沟钨矿、世纪铜钨矿、贵山铜钨矿、祁宝铜钨矿和祁青钼矿等钨多金属矿床,使得该地区成为我国西北地区一个重要的钨多金属矿集区。本区钨多金属矿与加里东期花岗岩关系非常密切,塔尔沟钨矿就产于野牛滩花岗质岩体西南缘。前人对野牛滩花岗质岩体的形成时代、岩石学和地球化学特征等都进行过详细的研究(毛景文等,2000a;2000b),但对其源区性质的研究较少。本文通过对塔尔沟钨多金属矿有关花岗岩钐-钕。

西北地区铝土矿成矿规律概论

西北地区铝土矿均为碳酸盐岩古风化壳沉积型,其主要矿床式有:新疆阿依里式,分布于塔里木地块北缘西段,形成于晚石炭世;陕西天桥则式,分布于鄂尔多斯地块的东缘北段、南缘东段,形成于晚石炭世;甘肃大台子式,分布于鄂尔多斯地块的西缘南段,形成于早二叠世;陕西关坪式,分布于扬子地块北缘,形成于中二叠世。对比分析表明,西北已知有铝土矿分布及显示的区段,以鄂尔多斯地块成矿条件最为有利,属于华北铝土矿层位的西延地段,应是西北大区继续扩大铝土矿找矿的最佳战略选区。

北祁连石居里式海相火山岩型铜矿成矿模式

北祁连是在20世纪50年代初期就开始研究和确认的我国早古生代海相火山岩最发育的地区之一(宋志高,1980)。在北祁连,与蛇绿岩套基性火山岩有关的Cu(Zn)矿床,成矿元素为富铜型或铜锌型,铅含量极低,成矿特征类似于国外的'塞浦路斯式'铜矿,主要分布在错沟、石居里沟、九个泉、长干峡、大岔东山顶、纳木桥、老虎山、银洞沟等地,以石居里矿集区为代表,因此称为'石居里式'铜矿,形成于弧后扩张脊环境(错沟、石居里、九个泉、长干峡等铜矿床)

觉罗塔格-黑鹰山成矿带晚古生代地质建造有关成矿系列族

在我国地质学家创立的矿床成矿系列理论基础上，对东天山一北山地区觉罗塔格一黑鹰山成矿带（111—8）的成矿系列进行了深化研究。按照成矿作用与地质建造的时间关系，将成矿系列细化为“同生”、“准同生”、“后生”、“表生风化”等类别。同一套地质建造有关的几个世代的成矿系列可构成一个成矿系列家族（简称成矿系列族）。笔者概述该成矿带晚古生代主要地质建造有关成矿系列族（表1）。

成矿系列的继承性及演变性问题讨论

按照陈毓川等(2006)矿床成矿系列是在特定的四维时间-空间域中,由特定的地质成矿作用形成的有成因联系的矿床组合。但是,自然界有许多矿床并不都是一次成矿作用形成的,常常出现虽然不是同一地质构造旋回、同一地质环境、同一次地质成矿作用形成,但却是以某种地质建造为纽带、有内在成因联系的矿床组合。正如成矿系列理论创立者陈毓川等(2006)曾经指出:'在同一地区先后形成的矿床成矿系列具有一定的继承性及演变性,并可出现对早期矿床成矿系列的叠加、改造。'

晚古生代北山裂谷地质建造有关成矿系列族

在我国地质学家创立的矿床成矿系列理论基础上，对东天山一北山地区晚古生代北山裂谷地质建造的成矿系列进行了深化研究。按照成矿作用与地质建造的时间关系，将成矿系列细化为“同生”、“准同生”、“后生”、“表生风化”等类别。同一套地质建造有关的几个世代的成矿系列可构成一个成矿系列家族（简称成矿系列族）。笔者概述该成矿带晚古生代主要地质建造有关成矿系列族（表1）。

西北地区基性-超基性岩有关镍矿类型划分

'基性-超基性岩有关镍矿'并不全是'基性-超基性岩有关岩浆型镍矿'。按照成矿作用与地质建造的关系,基性-超基性岩有关镍矿床可分为3种:(1)同生矿床,指与基性-超基性岩同时生成的矿床;(2)后生矿床,指比基性-超基性岩明显晚得多,并且地质构造环境已彻底改变后再生成的矿床;(3)表生风化矿床,指基性-超基性岩剥蚀出露地表经长期风化形成的矿床。按照上述划分思路,西北地区已知基性-超基性岩有关镍矿床,有27处属同生矿床,1处属后生矿床;