赞比亚铜带省谦比希盆地含矿地层地球化学特征、物源属性及其成矿地质背景研究

中非铜钴成矿带是全球重要的铜资源产地和最大的钴资源产地,其中赞比亚成矿带内90%铜(钴)资源蕴含于赞比亚铜带省的沉积型矿床中。本文选取铜带省中部谦比希盆地内穆旺巴希铜矿、谦比希西铜矿和谦比希东南铜钴矿为研究对象,对矿床(体)赋矿层位开展岩相学、主微量元素、稀土元素研究,分析其物源区组成和构造环境,探讨铜钴成矿地质背景。岩相学特征表明,赋铜(钴)地层岩性主要为敏多拉组砂岩、细砂岩和基特韦组页岩、粉砂岩、板岩、石英岩等。稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和铕负异常特征。成分变异指数(ICV)与化学蚀变指数(CIA)的研究表明源区未遭受强的沉积物再循环及化学风化作用,从穆旺巴希矿床、谦比希西矿体到谦比希东南矿体,含矿地层风化作用逐渐减弱,沉积环境由温暖、湿润气候向寒冷、干燥气候转变。岩石地球化学判别图解显示含矿地层物源主要为长英质沉积岩和火成岩,构造性质长期处在以被动大陆边缘为主,主动大陆边缘和大陆岛弧次之的环境中。其中含钴的基特韦组地层的物源中可能伴有少量镁铁质成分的加入,构造背景主要为大陆岛弧环境。综合区域成矿年代学研究,中非成矿带铜钴成矿具有多期性,地层物源属性、沉积成岩期的氧化-还原环境以及区域构造事件最终导致了赞比亚成矿带铜钴成矿的差异性。

卢旺达Gatumba地区花岗伟晶岩的地质、地球化学特征及其成因研究综述

Gatumba花岗伟晶岩矿区位于卢旺达西部,在约150 km2的范围内出露130多条大型伟晶岩脉,它是卢旺达目前最重要的稀有金属矿产地。该地区的花岗伟晶岩具有完整的区域分带,从内到外(以Gitarama岩基为中心)依次为:黑云母伟晶岩、二云母伟晶岩、白云母伟晶岩及矿化伟晶岩,其中矿化伟晶岩属于LCT(Lithium-Caesium-Tantalum)型伟晶岩。从区域上看,这些花岗伟晶岩与强过铝质的G4花岗岩(Generation 4th,时代约为986±10 Ma)在时空上密切相关,其形成时代约为950~980 Ma,普遍认为G4花岗岩是Gatumba地区花岗伟晶岩的母岩。不同分带伟晶岩中的单矿物(如:黑云母、钾长石、电气石)化学成分分析的结果显示,从靠近岩体的贫矿伟晶岩到远端的矿化伟晶岩呈现出一种岩浆连续分离结晶演化的趋势。此外,利用瑞利分离结晶模型进行岩浆演化过程模拟的结果表明(以G4花岗岩为起始点),从黑云母伟晶岩到矿化伟晶岩演化程度越来越高,它们分别代表G4花岗岩母岩浆发生0~69%(F=0~69)、69%~92%(F=69~92)、92%~98%(F=92~98)及98%(F≥98)分离结晶作用的产物。综合现有认识可知,花岗岩结晶分异成因模式是Gatumba地区花岗伟晶岩出现不同区域分带的最合理解释。

应用微束分析技术研究铜钴矿床中钴的赋存状态

微束分析技术能够在微米-纳米尺度上精确分析矿石矿物的物相、形貌、结构、成分以及同位素组成,为地球科学精细研究提供重要技术支撑。本文利用多种微束分析技术的自身优势,综合运用微区X射线荧光光谱(micro-XRF)、偏光显微镜、电子探针(EPMA)以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析技术,建立了一种简单直观且全面快速鉴别钴赋存状态的技术方法。首先采用偏光显微镜选出部分代表性的探针片,然后进行微区X射线荧光光谱面扫描,获得探针片中钴及组合元素分布规律及特征,再利用偏光显微镜细致观察鉴别,结合元素分布特征规律识别出独立钴矿物以及含钴矿物,最后圈出代表性矿物并采用电子探针和LA-ICP-MS进行主微量化学成分测定。将该方法应用于中非铜钴成矿带上典型铜钴矿床中钴的赋存状态研究,查明了谦比希东南矿体中的钴主要以独立矿物(钴镍黄铁矿、硫钴矿、硫铜钴矿)和类质同象(主要赋存于黄铁矿、磁黄铁矿中)两种形式存在,而谦比希西矿体中的钴主要以独立矿物——硫铜钴矿的形式零星存在。

中非铜钴成矿带地质特征与找矿前景分析

【研究目的】横跨刚果(金)和赞比亚边境地区的中非铜钴成矿带是世界上著名的沉积岩层控型铜钴成矿带,是全球第三大铜产地和第一大钴产地,然而其成矿规律和成矿潜力仍不明朗。【研究方法】本文通过对中非铜钴成矿带地质背景、构造演化与成矿、矿床时空分布规律、矿床模型等方面的研究,选择地层、构造、地球化学、遥感蚀变等与成矿密切相关的地质要素图层,采用模糊证据权法圈出32个铜(钴)远景区。依据成矿后验概率计算了在不同概率下每个远景区未发现矿床数量。【研究结果】结合吨位-品位模型所开展的蒙特卡洛模拟表明,该地区未发现的铜资源量平均估计为2.88亿t,钴资源量平均估计为1992万t。【结论】中非铜钴成矿带复杂的演化历史形成了该地区沉积成矿、热液成矿、表生富集等多种成矿作用的叠加,铜(钴)成矿作用贯穿成矿带演化过程,成矿作用与地层和构造密切相关。其中,刚果(金)利卡西-科卢韦齐地区可能存在很好的找矿前景。

坦桑尼亚Panda山碳酸岩地球化学特征及岩石成因研究进展

Panda山碳酸岩杂岩体含大量烧绿石,构成了一个重要的碳酸岩型铌矿床,自20世纪50年代以来就引起了极大的关注,但其成矿母岩(碳酸岩)的岩石成因问题一直没有得到很好的解决。本文系统总结和分析了前人关于Panda山碳酸岩的年代学、岩石地球化学及同位素地球化学数据,结果显示Panda山碳酸岩在化学组成上以钙质碳酸岩为主,稀土元素呈现为轻稀土富集的右倾分布型式且无Ce、Eu异常;相对富集大离子亲石元素Ba、Sr,相对亏损高场强元素Zr-Hf、Ti,而Rb、Th、U元素的含量则变化较大,这些特征与世界上典型的碳酸岩类似。此外,Sr-Nd-Pb同位素结果显示碳酸岩源区应为高U/Pb地幔(HIMU)与富集地幔(EM)之间的混合,这与东非裂谷系其他碳酸岩源区特征一致。综合现有认识,推测Panda山碳酸岩由地幔橄榄岩低程度部分熔融而来,其形成过程很可能与冈瓦纳大陆裂解引发一系列古断裂重新活动有关。

坦桑尼亚乌本迪造山带Kipili英安岩-流纹岩的年代学、地球化学特征及岩石成因

Kate-Kipili火山-侵入岩组合位于乌本迪带西缘与班韦乌卢地块的结合部位,通常被认为代表了造山后阶段的岩浆活动记录。本文对Kipili火山岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年的结果显示,3件样品的207Pb/206Pb年龄加权平均值分别为1887.0±8.6Ma、1885.4±8.0Ma和1869.0±8.0Ma,指示其形成于古元古代晚期。全岩地球化学分析表明,Kipili英安岩-流纹岩样品总体表现为高硅、高碱和低钛、低铁、低镁和低磷的特征,属于偏铝质—弱过铝质、高钾钙碱性系列岩石;所有样品均富集轻稀土元素及Rb、Th和K等大离子亲石元素,具中等的负Eu异常,亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素,Ba、Sr含量变化较大。本文样品具有高的分异指数(DI=94~98)、低的铝饱和指数(A/CNK=0.82~1.10)和刚玉分子数(<1.0%),其斑晶通常仅见黑云母(绿泥石化)、石英和长石,而未出现白云母、石榴子石等富铝矿物,暗示它们属于高分异I型长英质岩石。Kipili火山岩的锆石εHf(t)值变化范围大(-5.42~+2.16)、全岩εNd(t)值为较小的负值(-1.83~+0.11)并具有高的锆饱和温度,Hf-Nd二阶段模式年龄均为古元古代早期—新太古代,表明本文英安岩-流纹岩是古老的下地壳物质遭受幔源基性岩浆底侵发生部分熔融并与之混合后的母岩浆经历高程度分离结晶作用形成的。结合区域上已有的资料,本文认为Kipili火山岩很可能形成于乌本迪造山作用同碰撞到后碰撞过渡阶段的伸展背景。

坦桑尼亚伦圭新生代火山岩的地球化学特征及岩石成因

伦圭新生代火山岩位于东非裂谷西支最南端,已有的大量地质与地球化学证据表明伦圭火山岩是典型的碱性双峰式火山岩,其SiO_(2)含量在46%~56%之间出现明显的间断。基性火山岩和酸性火山岩均表现出富集轻稀土元素,轻、重稀土元素强烈分馏,无明显Eu异常的特征。基性岩大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、Sr富集,高场强元素Zr、Hf、Ti亏损,Nb-Ta相对于La弱亏损,具有低Th/Ce(<0.05)和Th/La(0.07~0.09)值。酸性岩不相容元素整体上呈现不同程度的富集,Sr、P、Ti亏损,Nb-Ta相对于La弱富集,显示较强的岩浆分异作用。基性岩和酸性岩均表现出一定的Pb富集,说明有微量的地壳混染。基性岩εNd(t)为+1.50~+3.70,(^(87)Sr/^(86)Sr)i为0.7048~0.7057;除T19样品具有负的εNd(t)值外,其他所有酸性岩εNd(t)值介于+0.21~+5.13,(^(87)Sr/^(86)Sr)i为0.7043~0.7061,可见伦圭基性火山岩和酸性火山岩Sr、Nd同位素特征具有一致性。根据同位素地球化学和元素地球化学特征,认为其基性岩来源于一个整体亏损的地幔,并受到了大陆岩石圈地幔的混染,而酸性火山岩则是基性岩浆分离结晶作用的产物。