三江特提斯兰坪盆地构造-流体-成矿系统

西南三江中段兰坪地区经历了复杂的碰撞造山过程,导致成矿时间长、强度大、作用多样,复合叠加成矿突出;碰撞造山时空演化格架和成矿作用已有深入探索,而叠加成矿作用及其对碰撞造山过程的响应,构造控矿样式,及金属富集机理尚需研究。本文以碰撞造山过程与成矿系统研究为基础,选取金顶和金满等矿床为重点解剖对象,以盆地卤水和热液铅锌铜银成矿作用为主线,利用锆石LA-ICP-MS U-Pb和流体包裹体测试分析手段,解析兰坪盆地构造-流体-成矿系统。利用锆石U-Pb同位素定年获得兰坪盆地西侧片麻质花岗岩和二长花岗岩的上交点年龄和加权平均年龄为1067±20Ma和206±1Ma,分别代表了基底岩石前寒武时期变质事件的年龄,以及昌宁-孟连古特提斯洋后碰撞造山事件的年龄。在此基础上,构建了兰坪盆地的前寒武盆地基底形成、中二叠世-中三叠世前陆盆地、晚三叠世裂谷盆地、侏罗纪-白垩纪坳陷盆地、古新世-早渐新世前陆盆地和晚渐新世-中新世走滑拉分盆地等复杂的转化过程。三江特提斯兰坪盆地发育3个与碰撞造山盆地有关的Pb-ZnCu-Ag-Au-Sb-Hg成矿系统:(1)中低温热液脉型Cu-Ag多金属成矿系统,以金满-连城铜钼矿床为代表。成矿铜和铅锌矿化两期叠加,集中于早始新世(56~46Ma)和渐新世-中新世(32~21Ma)。成矿流体盐度变化于0.88%~20.51%NaC leqv之间,成矿温度较低,通常在210~270℃,显示以低温高盐度的盆地卤水为主的特征,可能受到来自富CO2的变质流体影响;(2)浅成低温热液Sb-Au-Hg-As多金属成矿系统,以笔架山锑矿床为代表。成矿时间集中于中-晚始新世。成矿流体盐度<6.0%NaC leqv,成矿温度较低,通常在145~200℃,显示以大气降水为主的特征;(3)密西西比河谷型Pb-Zn多金属成矿系统,以金顶超大型铅锌矿床为代表。成矿时间集中于32~21Ma之间。成矿流体盐度变化于1.6%~18%NaC leqv之间,成矿温度较低,通常在80~190℃,显示以低温高盐度的盆地卤水为主的特征,可能有大气降水的贡献。文章最后解析了兰坪盆地构造-流体-成矿过程。研究对兰坪地区盆地卤水–岩浆热液型铅锌铜银成矿系统认识,为大陆碰撞过程及叠加成矿作用进一步研究提供理论支撑。

西南三江兰坪盆地金满铜矿床成因研究:来自铜和硫同位素的联合约束

三江地区兰坪盆地中-新生代砂岩和板岩中赋存有脉状铜矿床,其成因一直存在争议。本文选取金满矿床作为实例进行了详细的铜和硫同位素研究。解析了该矿床成矿物质来源及其富集机理。研究表明金满矿床具有多期性、成矿物质多来源性。硫同位素数据显示,大部分分布在-5.0‰^+3.4‰之间,个别富集硫的轻同位素,δ^(34)S值达-10.1‰、-11.4‰、-11.6‰,认为硫主要来源于盆地蒸发岩硫酸盐,通过有机质热分解作用还原成H_2S,同时有少量生物成因硫及深部来源硫。铜同位素研究表明,成矿早阶段铜同位素δ^(65)Cu值在零附近,铜主要来源于深部地壳或上地幔,晚阶段硫化物富集铜的轻同位素,δ^(65)Cu值达-1.10‰、-1.02‰,铜主要来自盆地内成矿流体流经的地层。结合研究区成矿物质来源、流体性质及地质背景,认为不同性质流体混合发生氧化还原作用促使金属硫化物沉淀是金满矿床主要形成机制。另外,成矿流体沿断裂上涌,外界条件突变,压力下降,气体逸出等过程对硫化物沉淀也起到一定作用。

锆石Hf和全岩Nd同位素填图研究进展:以三江特提斯造山带为例

近年来,区域性的Nd-Hf同位素填图正成为探索岩石圈结构和演化,制约陆块边界位置和壳-幔相互作用以及它们与金属成矿作用耦合关系的重要研究方法。目前的研究主要集中于中国的拉萨地体以及澳大利亚太古宙尤冈克拉通,包括地体地壳性质与空间变化规律、成矿系统约束和区域找矿潜力等方面。本文以三江特提斯造山带为例,使用克里格插值法在MAPGIS平台完成同位素等值线图,基此解析三江地区岩石圈结构以及大规模成矿作用。Nd-Hf同位素填图支持昌宁-孟连缝合带为冈瓦纳和泛华夏古陆的分界。昌宁-孟连缝合带划分了两个εNd(t)同位素明显不同的异常区,缝合带以西表现为古老地壳基地组成,而缝合带以东部表现为较年轻的地体。三江特提斯造山带中不同类型与岩浆岩有关的发矿床大多汇聚在同位素边界处,这些同位素边界可能代表着地体边界或缝合带、岩浆弧。沿金沙江-哀牢山缝合带分布的斑岩型或斑岩-矽卡岩型Cu-(Mo)矿床,具有高εHf(t)正值和较高εNd(t)负值的特征,对应始新世钾质斑岩及有关的矿化。在腾冲-保山地块、义敦岛弧和临沧次地块,具有低εHf(t),低εNd(t)值岩浆岩分布特征,主要形成与过铝质花岗岩型有关的锡-钨矿床。因此,我们认为区域尺度的同位素填图对研究岩石圈结构和演化、解剖壳-幔相互作用机理、解析深部动力学机制和成矿机制、总结区域成矿规律和指导区域成矿潜力具有重要意义。

西南三江永平卓潘碱性杂岩体源区与形成机制:全岩元素、锆石U-Pb年代学和Hf同位素联合约束

永平卓潘碱性杂岩体是三江特提斯新生代钾质岩浆带重要组成部分,位于兰坪盆地西缘。岩石类型主要为正长辉石岩、辉石正长岩、正长岩以及少量霞石正长岩。岩石化学性质显示高碱、高K_2O/Na_2O比值、低TiO_2和高Al_2O_3的特征。岩体微量元素显示富集大离子亲石元素(LILE),相对亏损高场强元素(HFSE)元素,特别是"Ta-Nb-Ti"负异常更明显,具有典型俯冲带岩浆的特征。稀土总含量都比较高,LREE富集,HLEE相对亏损,Eu负异常不明显或无Eu负异常,(La/Yb)_N值较大介于38.2～80.3之间。对卓潘岩体的正长岩和正长辉石岩2个样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,年龄分别为33.40±0.38Ma和34.22±0.33Ma。正长辉石岩εHf(t)值介于-10.6～-4.3之间,二阶段模式年龄在1356～1759Ma之间。卓潘碱性杂岩体不同岩性的稀土元素配分曲线和微量元素原始地幔标准化图解基本一致,表明卓潘碱性杂岩体不同类型的岩石是同源岩浆演化的产物。岩体的Nb/U均值为2.95介于俯冲带流体和全球俯冲沉积物之间以及岩体微量元素明显亏损高场强元素Ti、Nb、Ta,稀土元素表现为轻稀土富集、无或弱的负Ce和负Eu异常,暗示了岩浆源区存在俯冲的洋壳或陆壳沉积物的流体或熔融体与岩石圈地幔的交代富集作用。岩浆源区经历晚石炭世-晚二叠世(305～250Ma)古特提斯昌宁-孟连洋和古特提斯金沙江-哀牢山洋双向俯冲,岩石圈地幔发生富集作用并形成富钾的交代岩石圈地幔。在新生代,新特提斯洋岩石圈从印度大陆岩石圈断离,引发交代富集大陆岩石圈地幔拆沉,热的软流圈上涌,熔融交代的富钾岩石圈地幔,岩浆侵位分异形成卓潘岩体。

密西西比河谷型铅锌矿床成矿年代学研究进展:兼论金顶矿床成矿年龄分歧

金属矿床精确定年仍是国内外科学研究的难题,妨碍了对成矿规律的认识和资源勘探目标的优选评价。针对密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床,前期有人分别利用Re-Os法、U-Pb法、^(40)Ar-^(39)Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、古地磁测年法和裂变径迹法等不同手段对其成矿时代进行了探索性尝试。其中,Re-Os同位素测年技术虽然仍是疑难金属矿床直接定年的有效手段,但现有Re-Os同位素定年技术还达不到锆石U-Pb法的精度水平。本文以三江特提斯兰坪盆地金顶铅锌镉铊矿床为研究对象,在精细解剖矿床的基础上,开展单阶段硫化物精确识别和高纯提取,建立不同阶段硫化物矿物学标志。前期研究侧重于金顶矿床脉石矿物和黄铁矿等非直接成矿矿物的定年,且年龄变化范围较大(114~23Ma),难以对该矿床的形成时代给出精确的制约;为此,本文对该矿床的成矿矿物开展了高精度定年。5件闪锌矿矿物的Re-Os等时线年龄为129±10Ma(MSWD=126,n=5),对应成矿时代早于古新统云龙组和白垩系景星组赋矿围岩,尚不能代表真实的铅锌成矿时代。闪锌矿测年结果可能受富含Re和Os的有机质的影响。随着同位素地质年代学持续的发展与革新,加之高纯提取方法不断进步,精确定年为MVT铅锌矿床研究提供了更多的技术支撑。

华北克拉通东南缘1.90~1.80 Ga陆-陆碰撞作用:来自胶北地体花岗-绿岩带的证据

胶北地体位于华北克拉通东南缘,其太古宙古元古代的岩石组合包括斜长角闪岩、TTG片麻岩、花岗闪长岩、片岩和表壳岩等,显示出典型的花岗绿岩带岩石系列特征,这一岩石系列对了解华北克拉通前寒武纪构造演化以及微陆块碰撞拼合过程具有重要的科学研究意义。本文通过详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析显示,胶北地体古元古代斜长角闪岩原岩、TTG片麻岩原岩和花岗闪长岩的结晶年龄分别为(1881±18)Ma、(1852±16)Ma和(1840±9)Ma,同时记录了(2332±32)Ma、(2244±25)Ma、(1935±21)Ma的继承年龄和(1796±17)Ma的变质年龄。锆石Lu-Hf同位素结果显示εHf(t)介于-4.7到3.9之间,地壳模式年龄(T_(DMc))介于2784~2289 Ma之间,表明胶北地体古元古代花岗绿岩带岩石系列的形成在一定程度上受到了大陆地壳的混染作用。胶北地体古元古代斜长角闪岩具有低硅、高铁、轻重稀土元素分异较弱以及无明显Ce、Eu异常的特点,微量元素显示Nb、Ta负异常和Rb、Pb、K正异常的特征,与板内玄武岩的特征一致。TTG片麻岩和花岗闪长岩呈现出轻稀土元素富集型以及无明显Ce异常的特点,微量元素Nb、Ta、Ti、P的负异常和Rb、Pb、Zr、Hf的正异常等特征,与后碰撞花岗岩和板内花岗岩一致。地球化学特征表明:胶北地体古元古代花岗绿岩带岩石系列的母岩浆是通过玄武质熔体的部分熔融作用产生的。结合前人研究,本文补充了相关岩石的年龄、同位素和地球化学证据,提出胶北地体存在1.90~1.80 Ga陆-陆碰撞作用,对理解华北克拉通古元古代陆-陆碰撞作用具有重要意义。

藏东吉塘变质杂岩体锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

藏东羌塘地块变质基底的时代归属和构造演化一直以来存在较大争议,沿龙木错-双湖缝合带东段出露的由酉西群和吉塘群组成的吉塘变质杂岩体成为解决这一问题的理想研究对象。本文对酉西群变质岩和吉塘群变质岩进行了系统的岩石学、岩相学、地球化学及锆石年代学研究。吉塘变质杂岩体的基底主要由中-新元古代的变沉积岩组成,其中酉西群岩性主要为云母绿泥钠长片岩,吉塘群则以黑云母二长片麻岩和黑云母斜长片麻岩为主,它们具有高Si O2、高Al2O3、富Fe OT、贫碱和贫钙的特征。微量元素均显示富集K、Rb、Th等大离子亲石元素(LILE),亏损Ti、Nb、Ta等高场强元素(HFSE),而Zr、Hf、Th、U等轻度富集则说明其源区更富集长英质组分而贫镁铁组分。碎屑锆石均为岩浆成因,年龄峰值范围为560～600Ma、808～865Ma、925～997Ma和1071～1119Ma,代表变质基底的年龄主要由泛非期和格林威尔造山期的构造-岩浆热事件所形成,在560Ma的沉积时代之前,源区可能发生有4次岩浆事件。地球化学特征和碎屑锆石组成指示酉西群和吉塘群原岩分别以泥砂质沉积岩和长英质粘土岩及砂砾岩等副变质岩为主。吉塘变质杂岩体所在的南羌塘地块与喜马拉雅地块和拉萨地块具有相近的物源区,故而认为南羌塘地块在中-新元古代期间可能属于冈瓦纳大陆的一部分。

河南鲁山地区太华杂岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及其地质意义

华北克拉通是我国最大且最古老的克拉通,是研究太古宙岩浆活动和构造演化的理想区域,一直备受地质学家的关注。太华杂岩是华北克拉通的重要组成部分,主要分布在其南缘,总体呈近北西西-南东东向分布。在详细野外地质调查的基础上,对鲁山地区太华杂岩中的斜长角闪岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,以揭示其成岩及变质事件时代。样品的锆石U-Pb加权平均207Pb/206Pb年龄为2 788±16、2 714±12和1 920±18 Ma,分别代表斜长角闪岩成岩年龄、早期变质事件年龄及晚期变质事件年龄。综合梳理前人的锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究数据,分析并讨论了3次地质事件的地质意义:2 850~2 700 Ma为一期重要的岩浆事件,代表了太古宙新生地壳的形成;2 800~2 600和~1 900 Ma为两期变质事件,期间太华杂岩分别遭受新太古代和古元古代两次变质变形改造。本次研究不仅可以解释太华杂岩的形成、变质时代及其地质意义,而且为进一步研究华北克拉通南缘乃至整个华北克拉通的形成与演化过程提供了新的数据资料。

胶东邢家山矽卡岩型钼矿床成矿流体与成矿机制

邢家山矿床是胶东地区发现的大型矽卡岩型钼多金属矿床。通过野外调研,将成矿过程划分为四个阶段:早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、石英硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。对不同阶段流体包裹体研究表明,存在液体包裹体(L)、气体包裹体(V)和含子矿物包裹体(S)三类。激光拉曼探针显示流体的气体分类型为H_2O-H_2S,早和晚矽卡岩阶段均一温度集中在375～450℃,盐度存在14%～15%NaCleqv和大于30%NaCleqv两个端元;石英-硫化物阶段均一温度集中在260～340℃,盐度存在8%～12%NaCleqv和大于50%NaCleqv两个端元;石英-碳酸盐阶段流体包裹体均一温度集中在170～200℃,盐度小于10%NaCleqv。该矿床成矿流体具有高温高盐度的特征,且富含H_2S等还原性气体,从矽卡岩阶段到碳酸盐阶段成矿温度和盐度总体有降低的趋势。邢家山钼矿δ^(18) O_(H_2O)值为0.04‰～8.18‰,δ^(13) C_(V-PDB)值为-3. 35‰～-0.73‰,δ^(18) O_(V-SMOW)值为5. 93‰～8. 42‰,δ^(34)S值为6.5～10. 8‰。邢家山矿床成矿流体主要来源于岩浆,后期有大气降水的加入,流体沸腾是成矿的主要机制。

斑岩矿床成矿时间尺度的研究进展:以藏东玉龙斑岩铜(钼)矿床为例

精确限定多期次岩浆-热液活动的时间尺度一直是剖析斑岩矿床形成过程的热点和难点。借助矿物的高精度同位素定年、热力学数值模拟以及石英的钛扩散模型等方法,斑岩矿床中岩浆-热液活动的时间尺度已经被限定在几万年之内。本文以三江特提斯超大型玉龙斑岩铜(钼)矿床为例,重点识别含矿热液脉中普遍存在的石英,利用钛元素的扩散年代学方法,精确限定斑岩矿床中多期岩浆-热液流体活动的时间尺度。扩散模型表明玉龙斑岩矿床热液活动的时间尺度为32000~870000年,有力支持了超大型斑岩矿床可以在几万至几十万年甚至更短时间内形成的观点。此外,为避免钛扩散模型产生较大的误差,需要在精确测定石英中钛含量的基础上,结合矿床地质背景或其他实验方法合理地估测温度和压力条件。研究认为,将矿物的高精度同位素定年与元素的扩散年代学相结合,可以在更为精细的尺度上完善斑岩矿床岩浆-热液活动的时间框架。

豫西熊耳山地区五丈山岩体成因与构造意义:岩石地球化学和Sr-Nd-Pb同位素约束

为解析中国东部燕山期岩浆作用过程和岩石成因机理,选取熊耳山地区五丈山岩体开展岩相学、全岩主量和微量元素地球化学和全岩Sr-Nd-Pb同位素研究。五丈山岩体主要岩性为黑云角闪二长花岗岩,具有高硅(SiO2=66.44%~71.71%)、富碱(Na2O+K2O=9.8%~10.06%)、较富Al2O3(14.52%~15.63%)以及贫TFeO(1.71%~3.47%)、CaO(0.51%~2.56%)和MgO(0.19%~0.59%)等特征,为准铝质钾玄岩系列。该岩体富集LREE、K、Sr、Pb、Zr、Hf等元素,亏损HREE、Nb、Ta、Ti、P等高场强元素,具微弱Eu正异常(δEu=1.00~1.14,均值为1.07),为I型花岗岩。全岩Sr-Nd同位素分析结果显示,(^87Sr/^86Sr)i值较高(0.7073~0.7080),εNd(t)值为-20.5^-17.9,Nd的二阶段模式年龄为2599~2389 Ma。全岩Pb同位素组成变化范围窄(^206Pb/^204Pb=17.305~17.754,^207Pb/^204Pb=15.427~15.481,208Pb/204Pb=37.766~37.999),显示源区物质以古老的壳源物质为主。五丈山岩体具有高Sr/Y(40.85~236.72)和La/Yb(19.34~30.46)比值,显示出埃达克质岩石特征,MgO、Cr、Ni含量低,Mg^#值较小。研究结果指示五丈山岩体由加厚下地壳部分熔融产生,可能与扬子板块的北向陆内俯冲有关。