东天山地区风化矿物黄钾铁矾的K-Ar测年及其环境意义

东天山地区金属硫化物矿床氧化带中黄钾铁矾的测年结果显示,红山铜金矿样品08XJ-20的K-Ar年龄为11Ma,延东铜矿、沙泉子铜矿、梅岭铜金矿及马头滩金矿样品的K-Ar年龄都在56～66Ma之间,个别样品如梅岭铜金矿和图拉尔根铜镍矿样品的K-Ar年龄分别为114Ma和194Ma。其中红山铜金矿样品08XJ-20没有其它的含钾且年龄较老的风化残留矿物成分(主要是伊利石、微斜长石、斜长石和石英)的影响,其年龄值11Ma是东天山氧化带表生矿物黄钾铁矾的形成年龄,代表了东天山地区气候向极端干旱转变的时间。这与亚洲大陆西北季风加强,黄土大面积沉积以及青藏高原在垂向上强烈隆升和在横向上向北、东北方向扩展的时间基本一致,从而支持了青藏高原在约8MaBP强烈隆升了约1～2km,并向周边扩展,同时引起大气环流改变的理论模型。

东天山三岔口铜矿床类型、赋矿岩石成因与矿床矿物学特征

在野外系统考察及采样基础上,以等离子光谱(ICP)对东天山三岔口铜(钼)矿床赋矿石英闪长玢岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩的主、微量元素及Sr-Nd同位素组成进行测定,揭示了该矿区容矿岩石实属C型埃达克岩类,形成于二叠纪早期,产于碰撞增厚背景.通过扫描电镜、电子探针及X射线衍射,重点分析并研究了以黑云母为主的暗色硅酸盐矿物、硫化物、铁-钛氧化物以及其它有关副矿物的标型特性,旨在对判别矿床成因类型、预测成矿远景提供依据.据多数黑云母中的Mg/Fe比值＞0.52之事实,可推断出本地区虽具一定成矿潜力,但因赋矿埃达克岩中Mg#＜40,且不属于俯冲洋壳成因,找到大型规模矿床的可能性不大.磁铁矿的标型显示本矿床具有部分夕卡岩型特色,而富锰钛铁矿与其寄主埃达克岩有同样的形成物理、化学条件,显示二者成因密切相关.通过对辉钼矿多型的X射线分析,以及硫化物中Au/Ag比的研究,进一步证实本矿床属于斑岩型-叠加热液脉型矿床.对硫化物微量元素的测定,揭示了本矿床富钴的事实,一种少见的硫铜钴矿的发现更加证实这一认识,进而指出对钴综合利用的重要性.

东天山红山高硫型浅成低温铜-金矿床：中生代成矿与新生代氧化的K-Ar、Ar-Ar年代学证据及其古构造和古气候意义

红山铜-金矿床位于新疆吐哈盆地南缘大南湖-突苏泉晚古生代岛弧带北段的中生代上叠火山盆地中,产于卡拉塔格铜-金矿带上,是新疆近年新发现的具大型远景的高硫化物型浅成低温热液铜-金矿床。铜-金成矿作用与中生代的火山活动及次火山岩侵入相关。该矿床处于东天山极端干旱荒漠地带,是东天山最炎热的地区之一,最高温度达到60℃,降水量平均只有34.1mm/y。干旱少雨和极大的蒸发作用造成氧化带极其发育,厚达50m～60m,由一系列复杂罕见的硫酸盐矿物组成。通过对红山铜-金矿床中石英闪长岩—黑云母花岗岩—二长花岗岩中角闪石、黑云母的K-Ar年龄测定,其年龄分别为296.5±6.7Ma、232.0±3.5Ma和217.10±6.4Ma,其中黑云母花岗岩的黑云母Ar-Ar年龄为238.0±2.4Ma,相当于晚石炭世末-三叠纪。并且由于含矿火山岩含有花岗岩的角砾,表明与成矿有关的岩浆活动晚于上述花岗岩,应为中生代的产物。区域上,三亚、白石泉花岗岩、红柳构花岗岩年龄以及白山钼矿的辉钼矿Re-Os年龄均为三叠纪,表明东天山地区存在中生代成岩成矿事件。对红山矿区氧化带三种含钾硫酸盐矿物进行了K-Ar年龄测试,结果显示现今地表以下1m的绿钾铁矾K-Ar年龄为56.0±4.0Ma,地表以下1.5m的高铁叶绿矾的K-Ar年龄为8.6±1.1Ma,地表以下10m的绿钾铁矾K-Ar年龄为14.7±1.7Ma,地表以下14m的斜钾铁矾K-Ar年龄为4.1±0.4Ma。因此推测红山矿床氧化带不同硫酸盐矿物的表生年龄分布在60～3.7Ma之间。不同类型矿床的氧化带年龄亦表明氧化带氧化作用主要发生在新生代。所获得的氧化带年龄与印度—亚洲大陆碰撞及随后青藏高原的多期幕式隆升时限具有较好的对应关系,可能是青藏高原碰撞隆升远程效应的表现和记录。同时,本研究初步提出使用不同种类硫酸盐矿物作为气候变化指标的可能,对于新生代以来PETM等事件研究具有借鉴意义。

东天山卡拉塔格成矿带红山铜-金矿床S同位素特征及成矿潜力研究

东天山红山铜-金矿床为卡拉塔格铜-金成矿带上新发现的两个铜-金矿床之一,大地构造位置上处于大南湖-突苏泉晚古生代岛弧带北段的中生代火山盆地中。容矿岩主要为流纹英安质火山碎屑岩,矿化与石英斑岩、流纹斑岩、次花岗斑岩密切相关,铜金矿化主要呈细脉浸染状和细脉状。该矿床处于东天山极端干旱少雨且稳定的荒漠地带,产有一系列复杂罕见的铁硫酸盐矿物。笔者研究了红山铜-金矿床具有代表性蚀变矿化的原生硫化物样品,其3δ4S值为+1.86‰^+5.69‰,平均值为3.70‰,绝大部分集中在+1.86‰^+3.20‰,且3δ4Scp小于δ34Spy,说明斑岩的成矿流体来自地幔,但却受到地壳的混染,成矿流体作用中S同位素分馏达到平衡。8种硫酸盐矿物的δ34S变化在2.15~6.73‰,平均值为3.74‰,与本矿床原生硫化物的3δ4S值+1.86‰^+5.69‰非常接近,说明该矿床的S源主要来自地幔流体,硫酸盐继承了母体硫化物的同位素组成。通过红山矿区岩芯矿化蚀变情况和激电剖面、激电测深以及Eh-4剖面资料分析,红山深部矿化异常体都具有低阻、中高极化的特征,Eh-4连续电导率剖面资料显示,深部450 m以下可能存在有隐伏的斑岩体,岩体顶部及周围为100~300Ω.m的低阻体,它极可能为铜矿的赋矿部位。因此,红山铜金矿区呈现出浅部(200~300 m以上)高硫化物型浅成-低温热液型金矿和深部(300 m以下)斑岩铜矿的成矿体系,具有寻找大型规模浅成低温热液-斑岩金-铜矿床的潜力。

风化矿物斜钾铁矾^40Ar/^39Ar定年与Ar封闭温度

新疆吐哈地区有色金属矿山上部氧化带中,发现了一种新的含K硫酸盐矿物-斜钾铁矾(KFe(SO4)2),含K量较高.若能应用40Ar/39Ar法测定该矿物年龄,可以研究该地区干旱化的时间、过程,从而探讨青藏高原隆升或两极冰盖的形成演化对于该地区气候的影响.但是,吐哈地区温度可达60℃,长时间的高温是否会引起矿物中的Ar的丢失?矿物颗粒细小是否会引起矿物中的Ar的丢失?这对于矿物年龄的解释具有重要意义.本文根据扩散理论,应用阶段加热的方法进行Ar的扩散特性研究,在此基础上,应用简单的内生长-扩散模型模拟了可能的高地表温度和矿物颗粒大小对样品年龄的影响.实验结果表明斜钾铁矾中Ar的扩散频率因子logD0/a2=13.71/s,活化能Ea=71.30kcal/mol,封闭温度Tc为294℃(假设冷却速率为10℃/Ma),活化能和封闭温度较高.而且,模拟结果表明斜钾铁矾形成后,在外界环境下温度和矿物颗粒大小对年龄几乎没有影响.在误差范围内重复性测试结果基本一致,进一步证明斜钾铁矾适用于40Ar/39Ar定年.