含膏盐地层与矽卡岩型铁矿的关系:以湖北金山店铁矿为例

含膏盐地层对金属矿床的形成起到了重要的作用。本文对金山店铁矿中的方柱石和硬石膏、石膏、黄铁矿开展研究,结果表明方柱石中Cl含量高达4%,硬石膏、石膏、黄铁矿δ^(34)S值分别为24.9‰~27.9‰(n=10)、27.5‰~28.4‰(n=2)和16.2‰~19.4‰(n=9),硬石膏和石膏δ^(34)S值总体上接近中三叠世地层沉积硬石膏的δ^(34)S值,而黄铁矿δ^(34)S值则明显偏离0值,暗示金山店铁矿成矿体系中的S主要来自于含膏盐地层。根据共生的硬石膏和黄铁矿矿物对S同位素组成平衡分馏方程计算出其"平衡温度"范围为563~728℃(n=6),高于硬石膏中流体包裹体均一温度。已有资料暗示在高温岩浆热液阶段或是更早的岩浆阶段,含膏盐地层中的膏盐矿物就已经大量加入金山店铁矿成矿体系之中。根据方柱石中Cl的含量估算出平衡流体中的盐度超过70%,高盐度流体具有萃取和搬运巨量铁质的能力,同时提高了硬石膏的溶解度。大量硬石膏加入成矿体系,提高了该体系的氧化性,为后期磁铁矿的形成提供了良好的条件。

多元稳定同位素组合示踪含膏盐地层参与湖北金山店矽卡岩型铁矿成矿作用

相比单一稳定同位素而言,多元稳定同位素组合的使用,能更有效地示踪成矿作用过程中流体的来源和演化。本文对已证明有含膏盐地层参与成矿作用的湖北金山店铁矿开展了碳-氧-硫等多元稳定同位素的研究。方解石碳氧同位素结果表明,金山店岩体与灰岩或白云岩之间发生了广泛的水岩反应,这些水岩作用是金山店铁矿蚀变矿化过程的一部分。与各阶段矿物平衡的流体氧同位素值变化范围较小,且表现出随温度降低具有规律性变化的特征:早期矽卡岩阶段氧同位素值在岩浆水范围内变化,磁铁矿阶段则明显富集重氧同位素,而成矿后的各阶段特别是石膏-方解石阶段,成矿流体明显富集轻氧同位素。这些特征暗示成矿之前流体以岩浆水为主,成矿作用发生时有一定含膏盐地层参与成矿,而成矿后大气水特征明显,即成矿流体具有多元混合的特征。硬石膏氧-硫同位素组合暗示成矿流体中具有明显富δ^(34)S-δ^(18)O流体成分的加入,这一流体可能为淋滤了地层中膏盐组分的岩浆水或循环的大气水。成矿阶段和成矿后的黄铁矿均富集重硫同位素,也暗示成矿流体中含膏盐地层组分的加入。多元稳定同位素组合的联合证据表明,金山店铁矿成矿流体具有多元混合的特点,成矿阶段含膏盐地层参与成矿作用特征明显,暗示含膏盐地层中的膏盐组分可能是被岩浆水或循环的大气水或二者的混合流体所淋滤而进入矽卡岩成矿体系的。

酸性环境下含膏盐岩地层中石灰岩孔隙演化及力学特性关联性

以济南-莱芜高铁锦屏山隧道内石灰岩为研究对象,开展了含SO_(4)^(2-)酸性环境下石灰岩的核磁共振试验、单轴压缩及巴西劈裂试验,分析了不同pH值的溶液对石灰岩孔隙率、孔径分布、强度参数等的影响规律,揭示了微观孔隙结构损伤与宏观力学参数劣化之间的量化关系。结果表明:1)酸性环境主要作用的孔径尺寸范围为1 nm~1μm,当溶液pH值从7降到3时,试样孔隙率增长率逐渐增大,其孔径分布逐渐由1 nm~1μm占主要比例演化为1 nm~10μm占主要比例;2)随着pH值降低,试样峰值抗压、抗拉强度、弹性模量呈指数降低趋势,峰值应变呈指数增大趋势,单轴试样破坏形式则由劈裂拉伸破坏转变为单斜面剪切破坏;3)随着孔隙损伤变量逐渐增大,试样单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量逐渐减小,单轴压缩应变、劈裂应变逐渐增大。

湖北金山店矽卡岩型铁矿田硫同位素特征及其地质意义

矿集区或矿田尺度硫同位素的空间分布特征研究不仅具有重要的理论意义,而且对找矿实践具有重要的指示作用。本文对金山店矿田范围内的矽卡岩型铁矿床开展了系统的硫同位素研究工作,发现该矿田内矽卡岩型铁矿床中的黄铁矿(+15. 1‰^+25. 6‰)、硬石膏(+24. 9‰^+31. 5‰)和石膏(+27. 5‰^+30. 4‰)均具有富集重硫同位素的特征,明显不同于岩浆热液矿床中这些矿物的δ^(34)S值组成特征,且硬石膏和石膏的δ^(34)S值与三叠系嘉陵江组地层中沉积石膏的δ34S值较为接近,暗示金山店矿田内矽卡岩型铁矿中的硫可能主要来自于含膏盐地层。含膏盐地层广泛参与了金山店矿田中矽卡岩型铁矿的成矿作用,对成矿作用产生了重要的影响:大量硫酸根(SO_4^(2-))的还原过程可以将成矿体系中的Fe^(2+)氧化成Fe^(3+),导致大量磁铁矿的形成;含膏盐地层与流体作用形成大量的盐溶角砾岩,有利于加速成矿流体与围岩之间的水岩作用,并提供容矿空间。系统的对比研究发现,大冶地区的矽卡岩型铁矿和矽卡岩型铁铜矿的赋矿地层、热液硬石膏/石膏规模和硫同位素值组成均存在明显的差异,暗示这些矿床的成矿围岩存在显著的差异。鄂东矿集区尺度的硫同位素等值线所揭示的空间变化规律具有重要的找矿指示作用:在天青石矿区(如狮子立山)或附近可能具有寻找大冶式矽卡岩型铁矿床或铁铜矿床的潜力,而在硬石膏/石膏发育的矽卡岩型铁矿区(如金山店铁矿田和程潮铁矿)或附近则具有寻找狮子立山式热液天青石矿床的潜力。

昌都地区晚侏罗世达孜剖面粘土矿物组合特征及其成岩环境意义

昌都地区位于西藏自治区东部,区内有蒸发岩大范围分布。通过对昌都地区晚侏罗世含膏盐达孜剖面粘土矿物类型及其组合特征的深入研究,对成岩环境进行了分析,主要得到如下4点认识:1)达孜剖面粘土矿物以伊利石为主,伊利石/蒙脱石混层次之,高岭石、绿泥石和绿泥石/蒙脱石混层含量均较低;2)ISⅡ型有序伊/蒙混层矿物中,每隔9~19个伊利石晶层才有蒙脱石晶层出现,表明蒙脱石伊利石化程度高,受成岩作用影响较大;3)达孜剖面呈晚成岩阶段的特征,其成岩温度大于190℃,沉积环境和成岩环境具有弱碱性的特点,同时这一时期物源区呈干燥、弱水解作用的特征;4)高含量的Na^(+)、K^(+)、Al^(3+)和低含量的Fe^(2+)、Mg^(2+)碱性介质对蒙脱石—蒙脱石/伊利石—伊利石这一转化过程有一定的促进作用,但同时抑制了埋藏过程后期绿泥石的大量生成。以上晚侏罗世含膏盐达孜剖面的成岩环境特征可为进一步探讨蒸发岩对青藏高原演化的响应关系提供一定的线索和依据。