西昆仑玛尔坎苏锰矿带含锰岩系时代厘定及地质意义

西昆仑造山带新近发现的玛尔坎苏碳酸锰成矿带是我国锰矿资源勘查的重大突破。本文在梳理玛尔坎苏碳酸锰成矿带区域地层已有年龄的基础上,对含锰岩系含火山碎屑灰岩、砂质灰岩及凝灰岩夹层中的锆石开展U-Pb测年工作,厘定了含锰岩系的沉积时代,并结合同期区域构造及表生系统演化背景,探讨了玛尔坎苏锰矿带的地质意义。喀拉阿特河组含锰岩系第一岩性段含火山角砾灰岩和第二岩性段砂质灰岩中火山岩岩屑获得锆石U-Pb谐和年龄为(322.9±1.8)Ma,第三岩性段凝灰岩夹层最年轻的3颗锆石获得U-Pb谐和年龄为(322.0±5.3)Ma。结合新近发表的碳酸锰矿石Re-Os等时线年龄,可大致将该套含锰岩系的沉积时代限定为晚石炭世(约320 Ma)。喀拉阿特河组含锰岩系地层可能代表晚古生代古特提斯洋北向俯冲背景之下的弧后盆地沉积序列。含锰岩系沉积时恰处于晚古生代冰期之内(340~285 Ma),碳酸锰矿石亦具有类似现代海洋水成铁锰沉积物的(REE+Y)_(PAAS)配分形式,表明原始锰氧化物沉淀速率较慢且与海水呈平衡状态。这可类比全球新元古代与冰期有关的其他沉积碳酸锰矿床的形成过程,即冰川的逐渐消融导致溶解Mn^(2+)以锰氧化物的形式缓慢沉淀。据此推测晚古生代南半球Gondwana大陆发育的动态冰川活动对古特提斯海域Mn元素的地球化学循环产生一定影响。

西昆仑玛尔坎苏石炭纪大型锰矿带构造背景与成矿条件

西昆仑北段玛尔坎苏地区探明的大型碳酸锰成矿带,是我国近年最重要的找矿成果之一。该锰矿带构造上属北昆仑晚古生代弧后伸展盆地,其构造动力学背景为古特提斯洋向北俯冲于塔里木地块之下形成的弧盆体系。锰矿体主要发育于晚石炭世喀拉阿特河组含炭泥质灰岩夹薄层灰岩中。矿石中主要金属矿物为菱锰矿(75%~95%),次为软锰矿、硫锰矿及少量黄铁矿等。含锰岩系岩性和岩相学研究表明,玛尔坎苏锰矿带属典型的海相沉积锰矿床,其矿床成因可能与晚古生代半局限盆地沉积和海底热液活动有关。海底热液活动可能为成矿提供了丰富的物质来源。含锰岩系元素和同位素地球化学特征表明,玛尔坎苏锰矿沉淀时的水体环境为常氧条件,而矿层下盘(部分)岩系的岩性及地球化学特征反映其沉积时的水体环境为低氧—贫氧条件。玛尔坎苏锰矿带锰矿石具有负的δ^13C值(-23.3‰^-10.0‰),推测有机质导致的还原作用是该锰矿由原生氧化锰在成岩期转化为菱锰矿和形成富锰矿的重要机制。

东天山重要成矿区带、成矿系统与成矿规律

成矿区带一般指具有矿产资源潜力的成矿地质单元,而成矿系统主要从成矿要素、成矿作用过程角度研究成矿的总体特征,包括矿床组合、成矿系列及其联系,是划分成矿区带及总结成矿规律的重要依据。东天山造山带位于吐哈盆地与塔里木地块之间,可划分为大南湖—头苏泉铜金多金属成矿带、康古尔塔格—黄山金铜镍成矿带、阿齐山—雅满苏铁铜多金属成矿带及彩霞山—吉源铅锌银多金属成矿带。东天山构造演化与成矿具有明显的多阶段性,并形成多个成矿系统:①中—晚元古代古陆缘伸展环境形成铅锌银沉积矿床成矿系统;②奥陶纪—石炭纪活动大陆边缘环境形成VMS型铜锌矿床和斑岩型铜矿床成矿系统;③石炭纪岛弧环境形成火山岩型铁铜矿床成矿系统;④晚石炭世—早二叠世后碰撞造山及地幔柱叠加阶段,形成岩浆型铜镍矿床成矿系统和与剪切活动有关的金矿床成矿系统。

西昆仑玛尔坎苏地区奥尔托喀讷什大型碳酸锰矿床地质特征及成因探讨

西昆仑造山带北段玛尔坎苏地区石炭纪沉积岩系中探明一大型碳酸锰成矿带,是中国北方近年最重要的锰矿找矿新发现。该锰矿带层位稳定,厚度较大,且品位富。奥尔托喀讷什锰矿是该锰矿带规模最大、最具代表性的矿床。区域和矿床地质系统研究表明,奥尔托喀讷什锰矿属典型的海相沉积型碳酸锰矿床。该锰矿的形成可能与伸展背景的弧后盆地沉积—海底热液活动系统有关,浅海陆棚环境中的局部洼地是沉积锰矿形成的最有利地段;推测该碳酸锰矿床是成岩过程中由原始沉积的锰氧化物经有机质还原而形成,且微生物参与该成矿过程;后期构造作用使矿体与顶底板围岩发生了明显的滑脱,沿滑脱碎裂面发育热液方解石脉,同时形成锰硅酸盐矿物。

甘肃北山明舒井岩体形成年龄、地球化学特征及其地质意义

北山明舒井岩体为一由辉长岩、闪长岩和花岗岩构成的岩浆杂岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分别获得辉长岩442.9±1.2Ma、闪长岩437.0±2.3Ma、花岗岩435.9±2.2Ma的形成年龄。其中,辉长岩为富钙、高铁和镁的钙碱性岩,相对富集LREE和LILE、贫化HFSE,亏损Nb、Ta、Ti、Zr和P,Pb正异常,具中等偏高的(87Sr/86Sr)i(0.705892)、高放射性成因Pb,低εNd(t)(0.1),锆石εHf(t)变化大(-7.1^+8.3)。闪长岩和花岗岩富钠、低钙、铁和镁,为准铝质钙碱性岩;它们富集LREE和LILE、亏损HFSE,Nb、Ta及Sr、P、Ti明显负异常;也显示中等偏高的(87Sr/86Sr)i(0.705951~0.706196)和高放射性成因Pb、低εNd(t)(-0.2^-0.1),但锆石εHf(t)明显偏正(-1.1^+12.0)。不同岩类的地球化学特征及其相对一致的Sr-Nd-Pb同位素及明显不同的锆石Hf同位素,指示它们形成于板块消减带构造环境,为源自受流体交代和陆壳物质改造的幔源岩浆与新元古代陆壳物质部分熔融的岩浆混合和分离结晶演化的产物,代表北山南部早古生代晚奥陶世-早志留世晚期与大洋俯冲消减作用有关的构造岩浆事件。

湖南康家湾大型隐伏铅锌矿床成因探讨:流体包裹体、氢氧同位素及硫同位素证据

康家湾铅锌矿床位于湖南省水口山矿田,矿体主要产于二叠系当冲组下段泥灰岩、硅质岩与栖霞组灰岩的层间硅化破碎带中。根据矿物组合和穿插关系,可将该矿床的成矿作用过程划分为3个阶段:黄铁矿-石英阶段、闪锌矿-方铅矿(黄铁矿)-石英阶段和方解石-闪锌矿-方铅矿阶段。流体包裹体研究表明,康家湾铅锌矿床黄铁矿-石英阶段的流体主要为中-高温(243~343℃)、中-高盐度(18.4%~33.8%NaCleqv)的流体;闪锌矿-方铅矿(黄铁矿)-石英阶段的流体为中-高温(278~352℃)、中-低盐度(1.1%~20.7%NaCleqv)流体;晚期方解石-闪锌矿-方铅矿阶段的流体为低温(125~191℃)、低盐度(0.2%~6.7%NaCleqv)的流体。其中,闪锌矿-方铅矿(黄铁矿)-石英阶段的流体发生了沸腾作用。激光拉曼分析结果显示,该矿床成矿期的石英和闪锌矿中的液体包裹体气相成分主要为H_(2)O。H-O、S同位素研究显示,康家湾铅锌矿床的成矿流体可能主要来源于岩浆水,并在运移过程中混合了大气水。结合矿床地质、流体包裹体和氢氧、硫同位素特征,流体混合导致温度、盐度降低和沸腾作用可能是导致康家湾铅锌矿床成矿物质发生大规模沉淀的重要因素。

勘查区找矿预测理论与方法及其应用案例

降低勘查风险、实现科学找矿一直是国内外矿产勘查界不断探索的前缘领域和研究热点,而勘查区找矿预测理论与方法是解决这一难题的有效途径。该方法将成矿作用内因(元素的地球化学特征)和外因(地质作用类型)相结合,构建以成矿地质体、成矿构造与成矿结构面和成矿作用特征标志为主要内容的找矿预测地质模型,通过大比例尺构造蚀变填图、物化探测量和专题研究等综合方法,预测推断矿体赋存位置,最后通过工程施工,发现并查明工业矿体(矿床)。依据勘查区找矿预测理论与方法,在四川拉拉铜矿、新疆玛尔坎苏锰矿带穆呼-玛尔坎土锰矿及内蒙古大兴安岭南段敖脑达坝地区锡多金属矿开展找矿预测,取得了较好效果。

西昆仑“玛尔坎苏式”富锰矿主控因素及成矿模式

锰矿是我国战略性紧缺矿种,寻找锰矿尤其是富锰矿是我国地质工作者的迫切任务。在西昆仑造山带的西北段玛尔坎苏地区石炭纪沉积岩系中探明的大型碳酸锰成矿带,是我国近年最重要的富锰矿找矿新发现。然而,目前对该富锰矿带的成矿主要控制因素、形成机制及展布规律等地质问题的认识尚不深入,严重制约了该矿带深部及外围进一步找矿预测工作。本文从成矿地质背景入手,以典型锰矿床地质和地球化学特征的剖析为切入点,通过对比研究国内外典型锰矿的成矿特征,总结出西昆仑玛尔坎苏富锰矿带的控制因素主要包括伸展型边缘盆地、丰富多源的锰质来源、海洋氧化—还原界面的变化、有机质深度参与成岩成矿过程等;初步建立了“玛尔坎苏式”富锰矿的成矿模式,并提出了需要进一步研究的科学问题,这对丰富锰矿成矿理论及进一步找矿预测具有重要意义。

上天入地 大显神通--为妖“镍”正名

很多神话传说中的妖孽能上天入地,变幻莫测。有这样一种元素,它是构成地核的主要元素之一,它也能化作多种材料安装在宇宙飞船、飞机、导弹上,就连从太空降落的陨石中也有它的身影。此外,生活中从各种硬币、电池,再到陶瓷材料、遥控器,它都占有一席之地。它就是镍,第28号化学元素,一种银白色的金属。它能上天入地,大显神通。

新疆阿克陶玛尔坎苏锰成矿带地质特征及成矿条件分析

玛尔坎苏锰成矿带沿玛尔坎苏河上游分布,东西延伸超过40 km。该成矿带以石炭系细碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造为主,属典型的海相沉积型锰矿。锰矿带含矿层位稳定,矿体厚度大(最厚30.61 m),品位富(平均品位24%～35%,最高68.5%),矿石矿物以菱锰矿为主,属于低铁中磷类型。综合分析认为玛尔坎苏锰成矿带形成于滨浅海环境,成锰期处于一种安静、还原的水体环境。锰质来源以深源物质为主,与火山活动、热水活动关系密切。

西昆仑玛尔坎苏锰矿带晚石炭世岩相古地理特征及其对成矿的控制

西昆仑玛尔坎苏锰矿带晚石炭世沉积岩系发育中国最富的大型碳酸锰矿床。含锰岩系岩相古地理在控制沉积锰矿形成方面具有重要意义,但目前对玛尔坎苏锰矿带晚石炭世岩相古地理特征缺乏系统研究。通过对该锰矿带内典型地段沉积剖面沉积相展布规律研究,表明矿带两端及中部含锰岩系(C_(2)k)表现为浅水环境碳酸盐岩台地相沉积特征;而在穆呼-玛尔坎土和奥尔托喀讷什矿区含锰岩系则主要发育深水台盆相沉积。斜坡相-台盆相沉积时空变化特征反映海进-海退沉积旋回。海进-海退事件可能与区域构造作用下发育的同生断裂活动有关。同生断裂可能控制该地区次级裂陷盆地沉积,进而控制金属锰的浓集和沉淀。

新疆阿克陶穆呼锰矿地质特征

穆呼锰矿位于玛尔坎苏锰成矿带东段,东与玛尔坎苏锰矿相邻。区内构造发育,多见火山岩和侵入岩,矿床主要由8条矿带组成,含矿层位稳定,具层控型特点,矿体数量众多,厚度大。矿床赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组,含矿岩性为浅灰黑色(含碳质、含黄铁矿、泥质)灰岩互层或夹层,矿石矿物以菱锰矿为主,属于低铁中磷型,主要为粒状结构,品位富;成锰期处于安静、还原的浅海-滨浅海水体环境;锰质来源以深源物质为主,与火山活动、热水活动关系密切,为典型的海相沉积型锰矿床。

西昆仑地区古生代沉积型铁锰矿床成矿规律及其与原—古特提斯洋演化的关系

西昆仑地区位于我国著名秦祁昆造山带的西段,经历了长期复杂的地质构造演化。该地区可进一步划分为北昆仑地体、南昆仑地体和喀喇昆仑—羌塘地体,在其构造演化过程中,形成了丰富的矿产资源,以寒武纪沉积变质铁矿、志留纪菱铁矿和石炭纪沉积锰矿最具代表性。本文在剖析典型沉积铁锰矿床地质特征的基础上,结合区域构造演化,重点分析了西昆仑地区铁锰矿成矿规律及地球动力学背景,为总结区域成矿规律及进一步找矿预测工作提供地质依据。西昆仑地区新元古代—早古生代及晚古生代的演化受同时代原特提斯洋和古特提斯洋“开合”构造旋回作用的制约;受区域构造性质的影响,金属矿产以形成于弧后盆地的沉积型铁、锰矿为特色;新元古代晚期—寒武纪为与原特提斯洋南向俯冲有关的弧后伸展盆地发育的大规模沉积变质铁矿床形成阶段,奥陶纪—志留纪为与原特提斯洋闭合有关的残留洋盆环境发育的海相沉积菱铁矿形成阶段,泥盆纪—二叠纪为与古特提斯洋北向俯冲有关的弧后盆地环境沉积锰矿形成阶段。

沉积碳酸锰矿床研究进展及有待深入探讨的若干问题

表生环境中存在2种机制可以形成碳酸锰矿物:①从缺氧海水中直接沉淀;②先在氧化海水中形成锰氧化物,随后在埋藏过程中通过成岩作用转化为碳酸锰。目前,主流观点认为只有通过第二种机制才可以形成碳酸锰矿床,并在此基础上提出了极端地质事件(如大氧化事件、雪球事件)、闭塞盆地、最小含氧带扩张等成矿模型,近年来同时强调微生物活动、底层水氧化持续时间在成矿中发挥关键作用。沉积碳酸锰成矿不仅与古大气组分、古海洋状态、初级生产力、海底热液活动等多个圈层的耦合作用关系密切,同时也会影响多种生命元素(C、N、S、P等)和氧化还原敏感元素(U、V、Mo、Tl等)的表生循环,因此富碳酸锰的沉积岩是探讨古环境及海洋元素循环的重要载体。目前在沉积碳酸锰成矿理论方面有待深入探讨的问题包括:①碳酸锰直接沉淀成矿的可能性与有效性;②锰质来源与铁锰分离机制的识别;③主要控矿因素的识别及其时空演化规律;④矿石矿物组合及矿床地球化学对成岩精细过程的制约。

新疆西天山莫托萨拉热水沉积型铁锰矿床矿物学与地球化学特征

莫托萨拉铁锰矿床位于西天山阿吾拉勒成矿带东端,研究程度相对薄弱,在矿床成因方面存在热水沉积、沉积-热液改造、胶体化学沉积等争论。本文详细研究了莫托萨拉最上层锰矿及其围岩的矿物组成、结构构造和地球化学特征,并综合前人资料对整个铁锰矿床的成因做了进一步探讨。本研究首次在矿区发现了热液长石岩,其主要由钠长石、钾长石以及少量重晶石、霓石、锌铁黄长石等矿物组成,类似于"白烟型"热水沉积岩。莫托萨拉最上层锰矿主要由锰橄榄石、褐锰矿、红硅锰矿、磁锰铁矿以及少量重晶石、方铁锰矿等矿物组成,发育有典型的热水内碎屑结构,指示其沉积于海底热液喷流口附近。该层锰矿的Al/(Al+Fe+Mn)值很低(0~0.02)、Si/Al值较高(7.9~10.9)、Fe/Ti值很高(428~1353),通过UCC标准化后发现明显富集Zn、Ba、Pb等元素,而Co、Ni、Cu等元素未见富集,以上地球化学特征与现代海底热液成因铁锰沉积物一致。在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)、SiO_(2)-Al_(2)O_(3)、10×(Co+Ni+Cu)-Fe-Mn、100×(Zr+Ce+Y)-15×(Cu+Ni)-(Fe+Mn)/4等判别图中,莫托萨拉的锰矿层和铁矿层样品均落在海底热液沉积区。锰矿层和铁矿层的稀土元素经PAAS标准化后具有明显的Ce负异常、Eu正异常和Y正异常,与现代海底热液成因铁锰沉积物的稀土配分模式非常相似。综合分析本次研究的矿物学、岩石学、地球化学特征以及前人资料,本文认为莫托萨拉铁锰矿床为海相热水沉积成因,成矿与同期海底火山的间歇性活动密切相关,海底热液的化学组分、温度高低和活动强弱都具有明显的脉动性。莫托萨拉矿区铁锰共存但各自独立成矿,且铁锰分离程度较高,这在显生宙沉积型锰矿中独具特色。鉴于前人曾报道莫托萨拉铁矿石中存在菌藻类微生物化石,我们推测,该矿床的铁锰分离过程除了受控于沉积环境的氧化还原条件变化外,微生物的选择性氧化沉淀可能也发挥了重要作用,值得开展深入研究。

新疆西昆仑玛尔坎苏-穆呼锰矿带地质特征与定量预测

近年来,在西昆仑-昆盖山-库尔浪Fe-Cu-Mn多金属矿带发现2处大型锰矿床,表明该区锰矿成矿地质条件优越,找矿潜力巨大。通过系统收集资料,对西昆仑玛尔坎苏-穆呼锰矿带地质特征进行了归纳和总结,采用矿床模型综合地质信息预测方法,对该地区锰矿资源潜力进行了预测。以穆呼锰矿为典型矿床,结合区域地球化学、地球物理异常,总结区域锰矿控矿要素,建立预测模型,圈定找矿靶区4处,预测锰矿资源量7 939.08×104t,为区域锰矿地质勘查提供方向。

西昆仑穆呼锰矿床地质特征、控矿因素及成矿模式

穆呼锰矿床位于西昆仑造山带玛尔坎苏锰矿带东段,研究程度相对薄弱。穆呼锰矿床的含矿地层为上石炭统喀拉阿特河组,自下而上可分为角砾灰岩、钙质杂砂岩和含炭质泥灰岩3个岩性段,具有完整的海侵层序特征,反映了由逐步断陷到稳定沉积的盆地演化过程。锰矿层赋存于第三岩性段炭质泥灰岩中,矿石矿物主要为化学组分纯净的泥晶菱锰矿。根据详细的矿相学观察并综合前人研究成果,笔者认为菱锰矿是初始沉淀的锰(氢)氧化物与有机质通过成岩反应形成的。这种成矿机制需要3个基本条件:丰富的锰质来源、氧化还原分层的海水和有机质的大量埋藏。在穆呼一带,有利于满足以上条件的主要控矿因素包括:伸展拉张的构造背景、强烈的海底热液活动、海侵事件和温暖潮湿的古气候。笔者根据w(Ba)-w(P2O5)图解并结合区域对比分析,初步认为穆呼锰矿床的成矿模式可能属于最小含氧量带扩张型。

新疆西天山式可布台铁矿地质特征及成因分析

式可布台铁矿床位于新疆西天山阿吾拉勒成矿带西段,其矿体形态呈似层状、层状及透镜状,顺层产出于上石炭统伊什基里克组中。矿石矿物以赤铁矿为主,含少量菱铁矿,脉石矿物主要为铁碧玉和石英。矿石呈自形-半自形粒状、细晶质结构,致密块状和条带状构造。在显微观察的基础上,重点对矿石进行了主量和微量元素及电子探针分析。结果表明,矿石中赤铁矿电子探针数据在(Ti+V)-(Ca+Al+Mn)图的投点落于BIF区域内及其附近,表明其形成过程与BIF相似,菱铁矿电子探针数据MnO含量大于0.5%,说明其为沉积成因;矿石稀土元素具明显的Eu正异常(δEu=1.16~5.16)、高(Sm/Yb)PAAS值及近似的海底热液Y/Ho值(Y/Ho=23.0),均表明成矿物质来源与海底热液有关;矿石主量元素中高的MnO/TiO2值(4.33~49.36)及缺乏强烈的负Ce异常(δCe=0.63~0.85),表明其沉积环境远离陆缘,海水的氧化还原状态为氧化-低氧化的过渡环境。综合研究表明,式可布台铁矿物质来源主要与海底热液有关,赤铁矿为氧化-低氧条件下海水的化学沉积成因,成岩过程中在有机质参与下菱铁矿由赤铁矿转换而形成。

东昆仑西段夏日哈木地区鄂拉山组安山岩对古特提斯洋演化的制约

东昆仑西段夏日哈木地区出露一套鄂拉山组火山岩,其成因对古特提斯洋演化过程具有重要的指示意义。通过对其进行锆石U-Pb年代学、Hf同位素和全岩主、微量元素、Sm-Nd同位素等研究确定其形成时代、岩石成因及其构造意义。安山岩中锆石的^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为223±2Ma,属于晚三叠世。岩石具有较低的SiO_(2)(59.45%~63.10%)和Mg^(#)值(28~51)、较高的Al_(2)O_(3)(16.19%~17.66%)和K_(2)O含量(1.42%~3.50%),表现为弱过铝高钾钙碱性系列。岩石具有富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素的特征,结合全岩ε_(Nd)(t)值(-4.3~-3.1)和锆石ε_(Hf)(t)值(-3.4~+1.1),表明其可能来源于受富集地幔熔体底侵的古老下地壳部分熔融。结合区域地质资料,认为这些安山岩形成于碰撞后伸展环境,而古特提斯洋在晚三叠世已关闭。本文研究结果也说明在造山带研究中需谨慎利用火成岩的岛弧性质来判断其俯冲环境这一构造属性。

东天山巴里坤地区早石炭世高镁闪长岩的确定及地质意义

东天山巴里坤地区两个闪长岩体分别获得327Ma和333Ma的LA-ICP—MS锆石u—Pb年龄，代表早石炭世一期岩浆活动。这些岩体具中等略高的SiO2（51．33％-62．48％）、高MgO（2．04％-11．16％）、高TiO2（0．67％-1．29％）、富钠（Na2O／K2O=1．39—2．95），相对富集LILE和LREE、贫HFSE，亏损Nb、富集Pb，具中等略高的轻重稀土分馏，无或弱负铕异常的右倾谱型，与赞岐质高镁闪长岩相同。岩体基本没有受到陆壳物质混染，其锆石εHf（t）均为正值，且变化范围较大，指示来自受富集组分改造的亏损地幔。结合岩石中出现较多角闪石等含水矿物以及Pb富集，证明它们来自俯冲带之上有流体加入的地幔楔，高的TiO2和中等略高的轻重稀土分馏进一步表明，是俯冲消减板片部分熔融的长英质熔体与地幔橄榄岩相互作用后，交代改造地幔熔融岩浆侵位的产物。结合区域同期弧火山岩和花岗岩类的形成，以及于晚石炭世一二叠纪广泛出现碰撞／后碰撞高钾花岗岩、A型花岗岩以及镁铁质-超镁铁质岩体和基性岩脉的研究认为，博格达-哈尔里克构造带在早石炭世处于与大洋俯冲消减有关的岛弧环境，此后于晚石炭世晚期-早二叠世开始转入后碰撞伸展的构造环境。