成矿地球化学:科学问题与研究思路

地学领域一切问题研究的本体是源自壳—幔作用的对全球资源与环境产生深刻影响的物质世界。成矿地球化学理论认为,成矿物质是成矿系统影响成矿过程的内在因素,以成矿物质为主体研究成矿物质与成矿作用问题是成矿地球化学理论的基本含义,也是成矿规律与成矿理论研究的核心问题。成矿物质在成矿系统成矿作用过程形成相应规模的成矿系列。本文概略地提出成矿地球化学研究的若干科学问题,其中全球成矿系统主要研究成矿物质在全球成矿作用中成矿域、成矿省及成矿区带系列的成矿过程与成矿关系问题,区域成矿系统主要研究区域成矿作用中矿田系列成矿过程与成矿关系问题,矿田成矿系统主要研究矿田成矿作用中矿床系列成矿过程与成矿关系问题,矿床成矿系统主要研究矿床成矿作用中矿体系列成矿过程与成矿关系问题,以及研究这些问题的基本思路,包括全球各级次成矿系统与成矿系列在成矿过程中成矿物质的成因来源、迁移演化、分异富集及分带关系问题,总结成矿规律,探寻成矿机理,指导资源勘查预测。成矿地球化学以现代信息化、模式化与智能化应用研究为支撑,运用地球系统科学思想研究成矿系统与成矿系列问题,构建成矿地球化学研究的理论框架,为矿产资源勘查、评价与开发技术方法提供理论基础。

热液金矿中部分伴生元素迁移沉淀形式及成矿流体地球化学过程的微观判断

黄金(Au)因其稀有及稳定的化学性质,已成为重要的战略金属和贵金属,在许多方面和领域得到了广泛的应用。金矿床常伴生一些贱金属,如铅、锌、银、铜等,对它们综合利用可获得较高经济价值。本文讨论了热液矿床中金、铅、锌、银、铜的迁移及沉淀机制,借此为各个金矿床进一步工作提供参考。笔者还介绍了判别金矿成矿流体地球化学过程的部分特征,将有利于判断流体中发生的地球化学变化,进而了解成矿过程及矿化有利部位,为进一步找矿提供依据。

宁芜和庐枞火山岩盆地玢岩铁矿矿床地球化学特征及其成矿动力学背景探讨

玢岩铁矿是我国铁矿的一个重要成矿类型,宁芜和庐枞火山岩盆地是长江中下游地区玢岩铁矿的主要矿集区。对宁芜和庐枞盆地的构造分析结果表明,NNE向断裂和NW向断裂控制了区内的岩浆活动,断裂的交汇部位往往是玢岩铁矿产出的有利空间。综合对比了宁芜和庐枞地区玢岩铁矿成矿岩体的主量元素、稀土元素以及铅同位素特征,表明其具有相似的地球化学特征和共同的物质来源。稀土元素特征表明两盆地玢岩铁矿的成矿物质主要来源于地幔或下地壳;Pb同位素特征则进一步说明其与EM-Ⅱ型富集地幔具有密切关系。宁芜和庐枞盆地在燕山期受太平洋板块俯冲作用的影响,成矿作用受岩浆活动所控制。两盆地玢岩铁矿成矿作用的差异,可能是由于其受地壳物质混染程度不同所致。

南秦岭旬阳盆地下古生界热水沉积成矿地球化学

新近在南秦岭旬阳盆地志留系中发现重要铅锌矿化,含矿岩系主要是下、中志留统弱变质含炭细碎屑岩和新发现识别出的热水沉积炭硅质岩、钠长石岩等;矿体呈层状与志留系整合产出,含矿层中有热水沉积硅质岩和铁碳酸盐岩。矿床REE地球化学反映铅锌矿石、硅质岩和钠长石岩的形成物质可能来自盆下源深处,成岩成矿作用具有热水沉积性质;岩矿石稳定同位素组成指示成矿流体为深部来源,成矿流体中富含CO2(18.656～35.063mol%),成矿温度135～297℃;矿石S和Pb同位素组成反映S来源于深部,Pb来自盆地基底和沉积地层。受地幔热点控制的扬子北缘古生代伸展海盆中,热水沉积是旬阳盆地志留系铅锌成矿的基本方式。

邹平王家庄铜矿床成矿地球化学及成因探讨

王家庄铜矿床的矿化脉石英中流体包裹体均一温度介于116~566℃之间,均值为289℃;盐度介于7.2%~63.2%NaCleq,均值为21.1%NaCleq。流体的气相成分主要为H2O和CO2。在均一温度为240~440℃区间内,出现了富气相的两相水溶液包裹体、富液相的两相水溶液包裹体和含子晶的三相水溶液包裹体共存现象,以及加温后富气相包裹体均一到气相和同期富液相包裹体均一到液相的特征,表明成矿流体曾发生过沸腾作用;其中第一次发生于360~400℃,主要形成高温、高盐度含子晶的三相水溶液包裹体和高温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;第二次发生于240~320℃,主要形成高—中温、高盐度的含子晶的三相水溶液包裹体和高—中温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高—中温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;之后主要形成富液相的两相水溶液包裹体,具有中低温和中盐度的特征。矿化脉石英中的δ18OH2O介于-1.14‰~1.79‰之间,均值为0.94‰;δD介于-63.70‰^-56.50‰之间,均值为-59.8‰;说明王家庄铜矿床的成矿流体主要来源于岩浆,后期混入大气降水。矿石矿物的δ34S变化于-8.80‰^-2.80‰之间,均值为-6.33‰。矿石矿物的n(206Pb)/n(204Pb)介于18.1684~18.3637之间,均值为18.2892;n(207Pb)/n(204Pb)介于15.5546~15.6342之间,均值为15.5777;n(208Pb)/n(204Pb)介于38.1286~38.4840之间,均值为38.2780。说明矿石具有贫重硫和富放射性成因铅的特征,硫、铅主要来源于深部,后期可能受到地壳物质或大气降水的混染。

甘肃鹰嘴山金矿床地质和成矿地球化学

鹰嘴山金矿床是北祁连山西段新发现的剪切带型金矿床。赋矿围岩为粉砂质板岩、英安质碎裂岩和安山质角砾凝灰岩等，蚀变以硅化和绢云母化为特征。成矿作用分为原生成矿期和表生氧化－次生富集成矿期。原生成矿期又可以分为微晶石英岩矿化阶段和脉状石英硫化物阶段，后者为主成矿阶段，表生成矿期硫化物氧化为硫酸盐类，金除了包含在硫化物中外，还以自然金充填石英颗粒之间或石英裂隙。在原生矿化蚀变过程中，硅质、碱质、ＣＯ２和ＲＥＥ带入了成矿体系。均一法测温表明成矿主要温度为３２０～２００℃，成矿流体含有大量ＣＯ２，其氧同位素显示为岩浆水或深部流体为主。

构造应力场转换的成矿地球化学响应

以剪切带型金矿为例,基于对中国东部胶东西北部地区及其典型金矿田、金矿床构造应力场与成矿地球化学场的详细研究结果,初步阐释了它们在多重时-空间尺度上的耦合关系。区域尺度上,应力极值区不利于成矿,金矿床就位于应力梯级带,尤其是不同方向应力梯级带的交汇部位。矿田尺度上,成矿物质有从应力高值区向低值区运移的趋势,成矿主期应力梯度的增大有利于成矿元素进一步浓集,应力梯级的强烈变化地段(或时段)往往形成金属元素的大量堆积。矿床尺度上,成矿物质的运移受不同方向剪应力梯级带的叠加影响,金属元素就位于NE和NW向应力梯级带交汇部位缓坡带一侧的次级梯级带之上。多重时-空尺度成矿动力学的深入研究,将可能揭示出这种非线性效应的丰富内涵。

西天山阿希金矿成矿地球化学特征研究

阿希金矿为1990年代在西天山发现的产于晚古生代陆相火山岩中的大型金矿床.容矿围岩为下石炭统大哈拉军山组中基性—中酸性火山岩,以钙碱性为主,少量碱性系列岩石,具有富硅、钠,贫铝、钾、镁、钙成分和里特曼指数偏高的特点;岩石稀土元素含量中等,属于轻稀土富集型,分馏程度较高;容矿火山岩以K、Rb、Ba、Th等大离子元素富集和Ti、Y、Yb、Sc等亏损为特征,接近于板内过渡型玄武岩系列岩石;容矿岩、近矿蚀变岩和矿石皆富集有Au、Ag、As、Sb、Bi等低温组合元素,且表现出渐进富集之特点;火山岩和矿石中铅具壳幔混合源特征;含金石英脉锶同位素初始值与区内容矿火山岩、矿化有关的蚀变矿物十分接近,均小于0.709而大于0.705;成矿流体属于K+Na+-SO42-Cl-型,具有低温(120～180℃)、低压(7.2～21.8MPa)、低盐度(2.4%～4.5%,NaCl)、富含CO2、N2、O2等特征;流体pH值中等(5.7～8.8),Eh值-0.88～+1.18eV,成矿环境弱还原;金矿石中黄铁矿δ34S值0.95‰～10.51‰,以深源火山成因硫为主;氢氧同位素值域较宽,反映流体以大气降水为主.总之,阿希金矿具备了浅成低温热液系统金矿的基本地球化学特征,但在成矿时代和成矿背景等方面,有别于经典同类矿床.

湖南芙蓉锡多金属矿床成矿流体地球化学

湖南芙蓉锡多金属矿床是我国最近发现的与A型花岗岩具有成因联系的超大型锡多金属矿床。本文对该矿床主要的四种矿化类型(矽卡岩型、云英岩型、蚀变花岗岩型、锡石硫化物型)进行了系统的流体包裹体地球化学和稳定同位素地球化学研究。研究结果表明:该矿床中流体包裹体类型复杂,包括富含CO_2包裹体、气液包裹体、含子晶包裹体和气相包裹体。矽卡岩型矿石中流体包裹体均一温度主要集中在400～450℃,云英岩和蚀变花岗岩型矿石的均一温度相对下降,主要分布于250～350℃之间,锡石硫化物型矿石中包裹体温度进一步下降。成矿流体主要由高盐度CaCl_2-NaCl-KCI-HO_O流体(盐度多集中在32.2 wt%～50.6 wt%NaCl.eqv)和富含CO_2的CO_2-CH_4-NaCl-H_2O低盐度流体(盐度多集中在32.2 wt%～50.6wt%NaCl.eqv)组成。芙蓉锡矿云英岩型矿石成矿流体中的水主要以岩浆水为主,锡石硫化物型矿石成矿流体中的水具有岩浆水和大气降水混合的特征,成矿流体中的碳为岩浆碳与沉积碳酸盐不同比例混合的结果。芙蓉锡多金属矿床的成矿流体应主要来源于骑田岭黑云母二长花岗岩岩浆结晶期后分异出的岩浆热流体。岩浆热流体沿岩体周围裂隙对围岩和原生矽卡岩进行热液交代,在造成绢云母化、白云母化、绿泥石化等热液蚀变现象的同时,导致了大规模的锡矿化。减压沸腾和低温流体与高温流体混合造成的沸腾作用是导致芙蓉锡矿锡沉淀的主要机制。

富F熔体溶液体系流体地球化学及其成矿效应——研究现状及存在问题

高度演化花岗岩类多为富F的熔体溶液体系 ,具有鲜明的、不同于其他体系的地球化学行为。富F岩浆固相线和液相线的降低和岩浆寿命的延长 ,使残余熔体与热水热液的性状差异减小 ,模糊了岩浆与热液之间的界线。最近对于富F、B和P伟晶岩中熔融包裹体的研究获得了新的进展。在约 70 0～ 5 0 0℃的温度和 1 0 0 0× 1 0 5Pa的压力下 ,在伟晶岩石英中发现两种不同类型的熔体包裹体 ,一种是富硅酸盐、贫水的熔体包裹体 ,另一种是贫硅酸盐、富水的熔体包裹体。两种熔体在硅酸盐 (+F +B +P) 水体系的溶离线边界上同时被圈闭。这表明 ,在地壳浅部侵位的侵入体 ,当温度≥ 70 0℃时 ,水在富F、B和P的熔体中可以无限混溶 ;而一旦温度降低 ,就会分离为两种共存的熔体并伴随强烈的元素分异作用。在溶离线的富水一侧形成与正常硅酸盐熔体有很大不同的高度富挥发份的熔体 ,这种致密、高粘度、高扩散性以及高活动性的超富水 (hyper aqueousmelt)熔体 ,可以与水溶液流体相类比。这为岩浆热液过渡性流体的假说提供了新的有利的证据。此外 ,在这种具有超富水和熔体特征的过渡性流体中 ,微迹元素可能具有特殊的地球化学行为 ,如在许多晚期花岗岩包括淡色花岗岩和伟晶岩中稀土元素配分模式所显示的四分组效应等。富F熔体溶液体?

兰坪盆地白秧坪铜钴多金属矿床中钴的成矿地球化学

白秧坪铜钴多金属矿床产于下白垩统景星组陆相红色碎屑岩中,呈似层状、脉状分布于断裂带内,蚀变分带明显。研究表明:在原生矿石中钴主要赋存于独立矿物 辉砷钴矿中,同时钴可以类质同象赋存于砷黝铜矿及少量含钴黄铁矿中;在氧化矿石中,以钴华存在于矿石的表面。辉砷钴矿的成分和Co/Ni比值揭示钴的成矿作用与基性 超基性岩浆有关。矿床褪色蚀变岩、碳酸盐化蚀变岩矿石和正常岩石具有类似的稀土元素配分模式,即富集轻稀土而重稀土相对亏损、铈异常不明显而铕异常显著,但稀土元素总量、分异程度存在明显的差异,这可能与流体中带入稀土元素的方式、带入稀土的矿物类型和流体性质的差异等因素造成,反映成矿物质来源存在差异。相对正常岩石的微量元素含量,元素Cu、Co、As、Sb、Bi、Ag等在褪色蚀变岩、碳酸盐化蚀变岩和矿石中均相对富集,但在在褪色蚀变岩以亲石元素富集最明显,而在碳酸盐化蚀变岩和矿石中以显著富集亲硫元素(成矿元素)为主特征,表明在蚀变过程中,赋矿围岩本身没有为成矿作用提供主成矿元素,主成矿元素源自幔源的基性岩浆。由此认为钴的成矿作用可能主要与喜马拉雅期幔源的基性岩浆活动有关。

区域成矿地球化学理论体系问题研究:兼论沱沱河区域化探异常集群

区域成矿地球化学理论以成矿物质为主体，以成矿地质条件为背景，主要研究大型超大型矿床在成壳、成岩、成矿与成晕过程中的地球化学规律。区域成矿地球化学理论体系是基于成矿地质过程与成矿级次建立的研究框架，包括成矿地球化学块体理论、成矿地球化学区域分带理论、成矿地球化学次级分带理论和成矿地球化学原生分带理论，主要研究成矿省（域）、成矿区带、成矿亚带和矿床等各级次成矿地球化学问题。在区域成矿地球化学理论指导下，结合我国长期形成的区域、普查与详查化探工作程序特点，建立与之相适应的区域矿产资源地球化学评价体系和区域地球化学勘查方法技术体系，系统研究不同层级的成矿与找矿地球化学问题。各体系之间既密切相关地联系在一起，又具有独立的研究内涵与范畴。本文结合西南三江北段成矿带沱沱河区域化探异常集群的重大发现，主要讨论区域成矿地球化学理论体系及相关的评价体系与方法体系问题。

陕西省略阳县杨家坝多金属矿区成矿作用地球化学示踪

本文以陕西省略阳县杨家坝多金属矿区为例,通过对该矿区岩(矿)石和各类脉体的岩相学、稀土和微量元素及流体包裹体地球化学示踪发现,多金属中重晶石的形成及硅化、碳酸盐化、滑石化、纤闪石化、绢云母化和绿泥石化和透闪石岩的含氟浅闪石及隐晶硅质玻璃和微晶硅质,这表明与成矿蚀变有关的热液流体是一种不同于一般地壳流体的富硅、钛、铁、碱质和挥发份,并具备熔体性质的成矿流体。各类样品的稀土元素配分模式明显富集LREE,在Ce、Eu、Yb异常的组合上也各具特征。LREE富集是地幔流体作用的显著特征之一;矿石和脉体的负Ce、正Eu和负Yb异常以及流体包裹体中H2O-C6H6成分,是高温还原地幔流体的重要标志;正Ce和负Eu异常的出现,以及Ce、Eu、Yb异常的减弱和消失则是壳幔混染叠加改造的显示。综合研究表明:矿区成矿过程可能统一受制于秦岭地区碰撞造山背景下具高温还原性质的地幔流体作用,且由此引发壳幔强烈混染的叠加改造作用在成矿过程中发挥了重要作用。

浙江绍兴—龙泉隆起带中金矿床的成矿地球化学研究

通过系统的地球化学研究认为,浙江绍兴—龙泉隆起带中的含金建造是该区金矿床的主要物质来源;封存于矿床围岩中的建造水及部分大气水和火山热液是矿床成矿流体的主要来源。金在成矿流体中以Au^+-Cr^-、Au^+-Hs^-或Au^+-Co_2的络合物为主要迁移形式。成矿流体中金的沉淀与矿石中金矿物的形成是两个独立的地质过程,分别与矿床的黄铁矿化和多金属硫化物矿化相联系。

海城滑石矿田成矿地球化学及机理

海城滑石矿矿石质量高 ,可满足各种工业用途的要求。微量元素含量、包裹体测温、同位素等资料表明矿田的成矿物质镁、硅主要来自近矿围岩 ,成矿热液来自区域变质作用。据稀土元素分馏特征 ,滑石的成矿时代大约为早元古代末。在区域热动力变质作用过程中 ,受强应力作用 ,含有大量二氧化硅的高盐度热液使围岩中的菱镁矿被交代而生成滑石 。

新疆北部主要金矿床的成矿地球化学特征

主要依据成矿作用方式、基本成矿特点及关键控矿标志等 ,将新疆北部的主要原生金矿新划分为 7个矿床类型 ,分别是浅成低温热液型金矿、韧性剪切带蚀变岩型金矿、微细粒浸染型金矿、浅成岩 -构造蚀变岩型金矿、变质热液型金矿、石英脉型金矿及铜、金伴生型矿床。通过分析比较各矿床类型典型金矿的 REE分布型式、其矿石的微量元素含量与分布型式、硫与铅同位素组成及流体包裹体成分等资料 ,探讨了其成矿地球化学特征。

超临界流体的研究进展及其对成矿地球化学研究的启示

本文综述了超临界流体的研究进展,结合多年从事矿床地球化学研究的经历,认为近年来蓬勃发展的超临界流体研究,尤其是超临界条件下的化学反应对于研究地球内部成矿元素的迁移、富集有重要的启示意义。另外,对超临界流体化学对成矿流体研究可能带来的新的研究思路和新的理论认识作了理论探讨。

内蒙古兴和县曹四夭钼矿床地球化学特征及成矿模型探讨

内蒙古兴和县曹四夭钼矿是河南省地勘二院2010年新发现的一个特大型钼矿,就目前工作程度,预计钼金属量超过200万吨。通过对该钼矿床地球化学特征的分析研究,揭示了利用岩屑化探测量作为有效手段发现并推断斑岩型钼矿床规模的基本思路。该区通常主要钼矿体地表露头被严格限制在Mo、W、Cu、Pb、Zn、As、Sb综合异常中心部位,成矿母岩花岗斑岩是钼矿体主要控矿因素,也是重要的找矿标志,元素组合分类和水平分带特征为判断矿体前景指明了方向。(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)三元素加权比值图不仅揭示了钼矿体地表剥蚀水平,而且指示了钼矿体边缘与物化探等值线梯度带的对应特征,初步建立了曹四夭钼矿床的成矿地球化学模型。