镁铁—超镁铁质岩与花岗岩-伟晶岩“小岩体成大矿”对比——以昆仑成矿带夏日哈木和大红柳滩超大型矿床为例

夏日哈木矿床和大红柳滩矿床是分布在我国昆仑成矿带上的两个超大型矿床,分别形成于早泥盆世(411 Ma)古特提斯构造裂解环境和晚三叠世(204~202 Ma)古特提斯构造闭合碰撞背景。前者是与幔源镁铁—超镁铁质岩有关的岩浆熔离型镍钴硫化物矿床,后者是与壳源花岗岩-伟晶岩系统有关的高度岩浆分异演化的花岗岩-伟晶岩型锂铍稀有金属矿床,较小的岩浆岩和伟晶岩脉内蕴藏大规模的金属元素矿体,“小岩体成大矿”是两个矿床的共同特征。对比结果表明:夏日哈木矿床是地幔部分熔融形成的基性岩浆,经深部熔离和岩浆分异作用上侵-贯入而成,大红柳滩矿床则是含泥质岩层地壳由于深部加热部分熔融形成的中酸性岩浆,经高度分异演化形成的含矿伟晶岩侵位所致,大规模的岩浆是关键。地幔橄榄石、辉石中的Ni、Co等元素即使全部溶解进入岩浆,仅依靠结晶分异也不可能造就Ni、Co等元素具有工业价值的富集,只有在橄榄石、辉石结晶前发生大规模的硫化物液相-硅酸盐熔体之间的不混溶(熔离)作用,才可使本来有限的Ni、Co大量聚集在硫化物液相中而形成巨大富集;而上地壳的泥质岩熔融实验表明,即使全部熔融也仅有(100~200)×10^(-6)的Li集中,只有大规模的泥质地壳岩层熔融形成大规模的中酸性岩浆,才可能使有限的Li、Be在岩浆高度分异演化过程中聚集在高温热液流体端元,最终得以超常富集。由此可见,大规模的岩浆是两类矿床形成金属元素超常富集的先决条件,而后成矿元素必须集中于有限特殊物性的较小体积里。有限体积的超常富集是以更多岩浆中金属元素的贫化或亏损为前提的。因此,“小岩体成大矿”是重大突变地质事件的产物,只有重大地质事件使壳-幔物质交换造就大规模岩浆作用,并经历非平衡的极端地质作用,才可能使较小的岩体蕴藏巨大的金属矿产富集。以岩浆镍钴硫化物矿床成矿特点为依据提出的“小岩体成大矿”理论认识,与酸性岩浆有关的岩浆热液矿床的成矿与找矿研究中亦不断得到了证实。尽管其成矿作用有所不同,但所蕴含的科学范式则有共同之处。通过表层结构的对比,挖掘其深层结构普遍原理,可以丰富“小岩体成大矿”理论的科学内涵。

华南陆块陆内成矿作用的一些科学问题

华南陆块由扬子地块和华夏地块组成,是全球罕见的世界级多金属成矿省,成矿潜力巨大。华南陆块的形成和演化,受到了很有特色的陆内大陆动力学过程的影响,其中的晚古生代地幔柱成矿系统、中生代大面积低温成矿系统、中生代大花岗岩省成矿系统等陆内成矿系统,在全球背景中很有特色,是全球研究陆内成矿作用的理想基地。对华南陆块地质历史时期的大陆动力学过程如何制约上述成矿作用的发生,以往已开展不同程度的研究并取得重要成果。笔者在论述这些研究进展的基础上,提出了三大成矿系统需要进一步研究的一些科学问题。

过去20年矿床事业发展的概略回顾

文章概略回顾了过去２０年在找矿和成矿理论研究方面获得的若干重要成就。指出这一阶段虽在一些国家存在矿业不景气，但找矿进展，特别是金、铜矿床，仍很出色。矿业大国都强调了超大型矿床的重要性。在成矿理论方面，主要就多样复杂的海底成矿，三大巨型成矿域，成矿模式，中酸性岩浆岩及有关成矿作用，层控矿床，同位素、微量元素及气液包裹体运用于成矿等问题的研究历史作了回顾。

西华山钨矿床晶洞中水晶与黑钨矿流体包裹体显微测温与特征元素测定

西华山钨矿床晶洞中水晶与黑钨矿以及晶洞外部块状石英与共生黑钨矿中流体包裹体对比研究结果表明,后期应力作用和流体改造是造成共生石英与黑钨矿包裹体均一温度出现重大差异的主要原因。一般来说,在后期应力作用和流体改造下,黑钨矿有较好的稳定性,能较好地保存原生包裹体和较少出现次生包裹体,而与之共生石英中的原生包裹体几乎破坏殆尽,现在所看到的包裹体绝大部分是后来形成的次生包裹体,且很难确切区别原生与次生关系。当后期应力作用和流体改造很微弱时,石英中可保存较多原生包裹体,并且原生与次生关系较易区分。当完全未受应力作用改造时,共生石英(水晶)与黑钨矿中都只有原生包裹体,其Th值和盐度值基本相同或完全一致,且石英(水晶)流体包裹中富含W、Mn、Fe等成矿元素,表明石英与黑钨矿是由同一流体在相同时间和相同条件下沉淀的。鉴于一般金属矿床皆在一定程度上经受了后期应力作用和流体改造,因此在有关流体包裹体研究中应该结合不透明矿物进行全面对比,并且切实加强岩相学研究。