慢速-超慢速扩张西南印度洋中脊研究进展

西南印度洋中脊具有慢速—超慢速扩张速率和倾向扩张的特征,是全球洋中脊系统研究的热点之一,也是研究海底构造环境、热液活动、地幔深部过程及其动力学机制的重要区域。在前人工作的基础上较为详细地介绍了西南印度洋中脊的研究历史、地形划分、扩张速率及其构造特征,归纳了西南印度洋中脊热液活动及岩石地球化学特征,探讨了超慢速扩张洋脊和超镁铁质岩系热液系统的特殊性,并认为超慢速扩张洋脊广泛暴露的地幔岩及其蛇纹石化作用、超镁铁质岩系热液系统以及热液硫化物成矿作用是西南印度洋中脊今后研究的重要内容。

黑色岩系矿床成因及其海水、热水与生物有机成矿作用

黑色岩系型矿床是矿床学研究的一个重要对象,其成因由于成矿作用复杂而存在争议。为深入理解这种复杂性并为解决争议提供参考信息,通过深入剖析国内外这类矿床的典型实例,述评了矿床成因研究的现状与进展,并进一步提出了值得加强研究的方向。全球黑色岩系矿床分布广泛,矿床形成过程中受多种地质作用影响,并可主要归纳为3种:海水、热水与生物有机成矿作用。其中,海水和热水为成矿提供元素及有利的成矿条件(如还原的沉积环境)。相比而言,生物有机质的成矿作用则主要体现在对海水和/或热水提供的元素进行富集,并在合适条件下成矿。可见,这3种成矿作用的多元复合作用使得成矿过程极其复杂,这是导致很多矿床成因至今未完全确定的一个重要原因。今后可从两方面开展深化研究:一是揭示多期复杂成矿演化过程;二是剖析生物有机成矿作用。这些认识对沉积岩型矿床的研究同样具有普遍参考意义。

现代海底超镁铁质岩系热液系统与地质意义

现代海底热液循环与洋中脊地质过程一直是国际洋中脊计划研究的热点。海底热液系统多数都与海底玄武岩及其水-岩反应直接相关,而一类与深海橄榄岩的产出及其蛇纹石化作用有关的海底热液系统——超镁铁质岩系热液系统,以具有高浓度H2和CH4异常而低SiO2浓度为显著特征,主要分布在慢速扩张大西洋中脊和超慢速扩张北冰洋Gakkel洋脊和西南印度洋中脊。超镁铁质岩系热液系统在流体组成、构造背景和硫化物成矿方面与玄武岩热液系统有很大差异,主要表现在地幔来源超镁铁质岩石的普遍出露、喷口流体高的H2和CH4异常以及硫化物中高Co/Ni比值。超镁铁质岩系热液系统的发现丰富了全球洋中脊热液系统的研究内容,对洋中脊地质过程、海底热液活动及其成矿作用研究具有重要意义。

慢速扩张洋中脊热液成矿的典型实例——青藏高原北部德尔尼铜矿地质对比研究

青海德尔尼铜矿是发育在青藏高原北部的块状硫化物矿床，其赋矿围岩为阿尼玛卿蛇绿岩套中的超基性岩，代表了古特提斯洋的残骸。通过对德尔尼铜矿的详细地质解剖，认为其保留了大量海底热液喷流的地质记录，包括：矿体上部普遍发育的薄层喷流岩；多孔状硫化物中保留下来的胶状结构、草莓结构和角砾结构；矿石的主要矿物组成；与黄铁矿碎屑同期形成的方解石、长英质胶结物；与大西洋Rainbow、TAG热液硫化物矿床相似的矿体分带性。根据洋脊玄武岩中TiO2全岩含量估算德尔尼蛇绿岩所代表的这一段古特提斯洋洋中脊为慢速一超慢速扩张洋中脊，半扩张速率为1．1～2．5cm／a。类比现今洋中脊热液硫化物成矿过程，认为德尔尼铜矿经历了海底喷流、冷却保存和俯冲侵位等3个阶段，其中海底喷流阶段可能与洋底核杂岩具有成因联系，俯冲侵位过程中的矿体和超基性岩、玄武岩受逆冲断层控制。与世界上其他陆地上保存的类似矿床相比，德尔尼铜矿时代年轻（石炭纪），矿床结构和构造及其围岩蚀变特征保存完整，是慢速一超慢速洋脊超基性围岩热液成矿作用的典型实例，可以称之为德尔尼型成矿作用，研究其成矿过程，对研究和理解现今洋中脊超基性岩系统热液成矿作用（尤其是深部成矿作用）具有重要的意义。

蛇纹岩化对洋中脊超基性岩热液硫化物成矿的影响:来自青藏高原德尔尼铜矿床的启示

洋中脊超基性岩热液成矿系统通常与洋底核杂岩构造有关,多发育大型矿床,具有巨大的资源前景。然而,受大洋调查取样手段的限制,超基性岩蛇纹岩化对成矿的影响仍需进一步研究。德尔尼铜矿床是地质历史上该类矿床的典型案例,对于理解其成矿模式,以及大洋硫化物勘探具有指导意义。本文选取德尔尼铜矿床块状硫化物样品进行黄铁矿的S同位素分析,结果表明其δ^(34)S值主要分布在-0.4‰～+6.3‰。结合前人研究发现,形成于深部网脉状、条带状矿石中的δ^(34)S值为负值,而经历表层喷流和破碎作用的块状和角砾状矿石中的δ^(34)S值为正值,二者呈对称分布,这主要是由于还原条件下岩浆排气产生的SO_2和H_2S动态平衡并逐渐沉淀S^(2-),表明蛇纹岩化提供的还原环境对热液系统演化产生了重要影响。然而,磁黄铁矿和矿床Ni的分布指示成矿物质中超基性岩的贡献较小,主要物质来源是洋中脊深部的基性岩浆,通过热液循环将物质运移至海底并喷流成矿。对比现今超基性岩赋矿的高温热液硫化物矿床,德尔尼铜矿床形成温度更低,代表了超基性岩赋矿热液硫化物中的中温端元,表明在距离拆离面一定距离(约2～4km)的位置也可能形成大型的热液硫化物矿床,这对于现今洋中脊热液硫化物勘探具有一定的指导意义。

洋中脊热液系统成矿地质条件对比

现代洋底热液作用具备多种形态、结构和岩石学组合特征。全球洋中脊附近发现的热液系统中多数与海底玄武岩相关。近年来,随着超镁铁质岩热液系统被证实是一种全新的热液系统,有关超镁铁质岩与玄武岩的热液系统之间的差异研究,成为了国际上对洋底热液作用研究的一个热点。洋中脊地区出现的玄武岩和超镁铁质岩是受不同地质因素控制的,因此,探讨不同地质因素对这两种热液系统的控制和影响,对于分析洋中脊地区热液作用的成因、分布乃至成矿都具有重要意义。针对这一课题,综述了前人有关洋中脊地区发育的玄武岩和超镁铁质岩热液系统的资料,从地质背景、围岩类型、热源供给、裂隙发育等方面进行了对比研究,提出了热源和裂隙分别受到洋中脊不同阶段的火山作用和构造作用所控制的观点:在洋中脊的火山作用阶段多发育以岩浆房为热源的玄武岩热液系统;而洋中脊的构造作用阶段更有利于沿裂隙发育超镁铁质岩热液系统。

新疆东天山黑尖山铁矿床富铁团块中磁铁矿的成分特征及岩浆-热液演化过程

黑尖山铁矿床是新疆东天山阿齐山-雅满苏成矿带中典型的海相火山岩型铁矿床。黑尖山矿床围岩安山质熔岩中发育大量不规则的富铁团块,可分为钠长石磁铁矿型、钠长石钾长石磁铁矿型、钾长石磁铁矿型、绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型5种类型,可能代表了在岩浆-热液成矿过程中不同演化阶段的产物,对黑尖山铁矿床成矿过程及形成环境有指示意义。本文对上述5类富铁团块中的磁铁矿进行了主量元素分析,为了精确地测出磁铁矿中铁的总量,采用差分法加入不确定的O含量,并加以ZAF矩阵校正。对比5类富铁团块中磁铁矿Ti含量,钠长石磁铁矿型最高、钠长石钾长石磁铁矿型和钾长石磁铁矿型较高、绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型最低,且Ti含量与Fe含量为正相关关系;绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型富铁团块Fe含量特征与矿石中磁铁矿Fe含量相近。上述特征表明钠长石磁铁矿类型是残余富铁熔体中最早的结晶产物,钠长石钾长石磁铁矿和钾长石磁铁矿类型具有岩浆热液转变的特征,而绿帘石磁铁矿和石英-磁铁矿类型则是受热液完全交代的产物,说明矿床形成于岩浆-热液成矿作用。各类富铁团块内磁铁矿的Fe含量均大于相对应蚀变环边磁铁矿的Fe含量,表明富铁岩浆结晶与热液活动分异同期发生。

金在洋脊超镁铁质与镁铁质热液系统中的差异性聚集

洋脊是地球上规模最大的山脉体系,主要由超镁铁质和镁铁质岩所组成,因构造和岩浆作用,这两类岩层分别孕育了超镁铁质和镁铁质含金热液系统。金首先通过水岩反应从洋脊源区岩层内迁移出来,再经历运移堆积作用汇聚到硫化物堆积体内,最后遭受后期蚀变活化迁移改造。以上过程构成了金在这两类热液系统中的完整演化历程。超镁铁质热液系统内的金在汇源端员间的比值远高于镁铁质热液系统。这种差异性聚集暗示了这两类热液系统分别演化出了独具特色的载金属性特征及富集迁移机制。相比于镁铁质热液系统,超镁铁质热液系统内围岩普遍具有的高金含量和高孔高渗特征、热液流体中溶解态非生物有机质和气态物质含量高、硫化物堆积体所处区域裂隙发育及构造稳定等因素,都是造成两者之间存在显著差异性聚集过程的主要原因。持续性地对洋脊热液系统各深部结构体进行更多更精细有关金的丰度、赋存状态及演化变迁的测试分析及模拟研究工作,是未来量化揭示金在不同类型热液系统内的物源贡献及各演化阶段中富集亏损的关键,也将为未来人工海底干预富集成矿工程累积信息。

新疆萨热克铜矿控矿因素的探索

萨热克铜矿床控矿因素的研究对寻找靶区意义重大。萨热克盆地铜矿赋矿地层为库孜贡苏组(J3k)砾岩;经含矿钻孔编图、岩芯样品测试后发现矿体受控于砂质泥岩、砾岩、岩屑砂岩夹泥岩的组合岩系,在矿区多条小断层附近的钻孔中发现矿体富集现象明显,初步认为该现象是流体沿断层裂缝进入到含铜砾岩层后与其发生化学反应生成含铜矿物沉淀的结果;矿区样品的分析表明:萨热克铜矿床是含铜砾岩沉积后盆地卤水、热液和有机质沿断层裂隙进入砾岩层作用的产物。最后认为铜矿床控矿因素大致是:岩系、断层、盆地卤水、热液和有机质。

中国北方陆相火山-次火山热液型银、铅锌矿床研究现状

陆相火山-次火山热液型银、铅锌矿床是全球银、铅锌矿产资源的重要来源。通过对中国北方陆相火山-次火山热液型银、铅锌矿床时空分布、矿体特征、赋矿围岩、成矿地质体等方面的总结,分析了该类矿床的构造背景,提出次火山岩或超浅成斑岩是此类矿床的成矿地质体。该类型矿床矿体类型主要是石英脉型、细脉浸染型和隐爆角砾岩型等,并指出隐爆角砾岩内部角砾之间的接触带、环状与放射状断裂及其断裂交汇处等部位为矿体提供了赋存空间。

超慢速扩张环境下超镁铁质岩系统的热液硫化物成矿机理以及启示

西南印度洋63.5°E热液区是在超慢速扩张洋脊发现的首个超镁铁质岩热液系统。对取自该区的热液硫化物样品进行了系统的矿物学和地球化学分析,矿物学分析结果表明:该热液区硫化物为富Fe型高温硫化物,且经历了较深程度的氧化蚀变,大量中间态的Fe氧化物充填在硫化物矿物间的孔隙及内部解理中;这些硫化物相以白铁矿为主,其次是等轴古巴矿和少量铜蓝,缺乏黄铁矿、闪锌矿。据推断,该区的热液成矿作用分为4个阶段:低温白铁矿阶段→高温等轴古巴矿阶段→自形白铁矿阶段→后期海底风化阶段(少量铜蓝以及大量的Fe的羟氧化物)。与之相对应,地球化学分析结果表明这些硫化物的Fe含量较高(31.57%~44.59%),Cu含量次之(0.16%~7.24%),而Zn含量普遍较低(0.01%~0.11%);微量元素较为富集Co(328×10^(-6)~2 400×10^(-6))和Mn(48.5×10^(-6)~1 730×10^(-6))。该区硫化物中较高含量的Fe、Co与超镁铁质岩热液系统相似,明显高于镁铁质岩热液系统。独特的热液硫化物矿物学特征和元素组成可能与该区普遍出露的地幔岩、橄榄岩蛇纹石化作用以及拆离断层的广泛发育的环境有关。

新疆尉犁县蛭石矿床成因及矿床模式探讨

本文通过新疆尉犁县蛭石矿床的研究指出,与蛭石成矿密切相关的云母岩是碱性超基性岩经同源高温气液多次反复交代所形成之蚀变岩。并证实,在热液阶段,不能直接形成蛭石矿,只有在风化作用阶段,金(黑)云母经水化之后才铲最终成矿。在搞清成矿地质背景、成矿机制、成矿过程的基础上,确定该蛭石矿床成因类型为:与碱性超基性岩有关的气化—高温热液交代—风化壳型蛭石矿床,并初步构想了该蛭石矿床之成矿模式。

初论雪峰山地区基性-超基性岩镍钴铜金矿找矿方向

近年来,雪峰山地区的基性-超基性岩矿床找矿工作取得了一定的进展。为了及时总结成矿规律,指导进一步的找矿工作,本文在大量野外调研的基础上,系统总结了该地区基性-超基性岩岩体的地质特征、已有找矿进展的长界镍矿和字溪金矿地质特征及已发现的镍钴铜金等矿化特征,并与国内外同类型矿床的成矿特征进行了比较,最后提出了如下认识:雪峰山地区具备找寻基性-超基性岩矿床潜力,目标矿种主要为镍、钴、铜及金矿,主要矿床类型为岩浆硫化物型镍钴铜矿及蚀变热液型金矿。前者目标地质体以通道-洪江-中方-古丈一带新元古代基性-超基性岩群/带最为有利,后者则以隘口岩群及艾头坪-大洪山岩群的大洪山段最为有利。

超镁铁岩型海底热液成矿系统中Au的矿化——以卡尔斯伯格脊天休热液区为例

现代海底块状硫化物矿床(SMS)富含Au等战略性矿产,是海底成矿作用研究的热点(Fuchs et al.,2019)。传统观点认为,富Au型SMS矿床可赋存于现代海底各种构造环境中,但高品位的Au通常与岛弧、不成熟的弧后环境有关,大洋中脊形成的块状硫化物往往是贫Au的。

赞比亚西北省索卢韦齐县铜钴多金属矿地质特征

赞比亚西北省索卢韦齐县铜钴多金属矿主要存在三种矿化类型,第一种是层控型铜矿,矿石矿物为黄铜矿、黝铜矿、辉铜矿,多呈条带状、透镜状等形态,平行黑云石英片岩和二云石英片岩的片理展布;第二种为沉积型铜矿,受到背斜和穹窿的控制,含矿岩系主要为加丹加超群(Katanga)下部罗安组(Roan)页岩、砂岩,金属矿物主要为水胆石、孔雀石、蓝铜矿,多呈星点状、浸染状、斑杂状、团块状等分布在含矿页岩、砂岩中;第三种是热液型铜矿,充填在加丹加超群及其更老的地层中,矿化类型为黄铜矿黄铁矿石英脉型,一般为小型脉状矿床。该类型矿床可与前两类矿床叠加,使矿石品位提高。

河南省嵩县栗子沟金矿矿床成因及成矿模式新探

本文通过对栗子沟金矿床的成矿物质来源、金的成矿机理、成矿温度、成矿深度和成矿压力的分析、研究、测算,认为该矿床属熊耳群火山岩地层之下燕山期隐伏岩体形成局部热异常加热地层水,萃取火山岩中金元素,形成含矿热液,经构造减压扩容降温沉淀成矿的中低温热液构造带蚀变岩型金矿。并建立了"人参状"、"非字形"、"枝丫状"3种岩浆构造热液运移沉淀成矿模式。

超基性岩热液硫化物矿床磁性物质来源和磁异常特征

围岩为超基性岩的热液硫化物矿床是一种重要的海底热液硫化物矿床类型,相比围岩为玄武岩的热液硫化物矿床,超基性岩热液硫化物矿床研究相对较少,磁性特征也更为复杂.超基性岩热液硫化物矿床在热液蚀变作用下产生磁铁矿和磁黄铁矿等磁性矿物,从而呈现出与玄武岩型热液矿床相反的强烈的正磁异常.在超基性岩热液硫化物矿床发育的初始阶段,高温热液流体与周围超基性岩作用发生蛇纹石化,开始产生磁铁矿等磁性矿物,呈现出强烈的正磁异常;随着热液系统持续活跃,超基性岩蛇纹石化程度逐渐增加,产生的磁性矿物含量也逐渐增加,呈现的正磁异常达到最强;随着热液活动逐渐停止,热液蚀变伴随的蛇纹石化反应逐渐停止,热液系统温度逐渐降低,无法继续维持还原环境,之前产生的磁黄铁矿和磁铁矿会被氧化成非磁性硫化物或氧化物导致其磁性大大降低形成弱的正磁异常.然而,如Lost City这样的低温活跃的超基性岩热液系统也表现为较弱的正磁异常,原因可能为低温环境下超基性岩的热液蚀变与高温流体不同,低温环境下的蛇纹石化过程中铁元素会转移到所生成的非磁性水镁石等岩石中,导致也形成弱的正磁异常.