大地幔楔与克拉通破坏型金矿

环太平洋俯冲带是全球著名的金矿成矿域,其中华北克拉通和内华达是环太平洋俯冲带最重要的两个金成矿省,其成因分别与华北克拉通和怀俄明克拉通的破坏有关,成矿流体可能与俯冲板块在地幔过渡带的滞留相关.俯冲的大洋岩石圈地幔通常有数千米厚的蛇纹石化层,在板块俯冲过程中,蛇纹石在小于200km的深度内脱水转变为高压含水相——phase A,将水带到大于300km的深处.当滞留在地幔过渡带的俯冲板片中含水高压相脱水,会导致上覆大地幔楔的水化,这是克拉通破坏型金矿形成的先决条件.俯冲板片脱水释放出的富硫流体萃取周围岩石中的金等亲硫元素,形成富金流体.由于克拉通地温线低于二辉橄榄岩水饱和固相线,流体在克拉通岩石圈地幔内向上运移到100km以浅后交代岩石圈地幔,形成韭闪石等含水矿物,在克拉通岩石圈地幔中形成富水、富金的弱化层.随着克拉通岩石圈的破坏,该弱化层失稳,释放含金流体,并沿地壳浅部薄弱带迁移、聚集和沉淀,形成爆发式金矿床.由此可见,大地幔楔是形成克拉通地幔含矿弱化层,进而导致金爆发式成矿的关键.俯冲板片析出的流体富含二价铁,流体向上运移过程中,二价铁在低压下发生水解,释放出氢气;地幔楔岩浆岩可以具有较高的氧逸度,而成矿流体则是还原性的——即克拉通破坏型金矿往往属于还原性矿床.     

新疆阔尔真阔腊金矿田成矿流体地球化学及其意义

新疆阔尔真阔腊金矿田是萨吾尔金矿带中最重要的金矿田, 对矿田中阔尔真阔腊金矿床和布尔克斯岱金矿床的流体包裹体及矿物中氢、氧、氦、碳、硫、铅、锶等同位素的研究, 确定了这两个矿床成矿流体来源相同, 主要来自具壳幔混合性质的幔源流体, 少量来自壳源流体, 其中水以岩浆水为主, 有少量大气降水的加入, 矿化剂和成矿物质主要来自地幔, 混入有少量壳源物质. 结合矿床产出的构造环境和矿床地质研究结果, 文中提出这两矿床成因相同, 是火山晚期热液型金矿床的新认识.     

香炉碗子金矿床成矿物质来源及矿床成因探讨

通过对香炉碗子金矿床中稀土元素特征及硫,铅,氢,氧同位素地球化学研究表明,矿床中矿石与主要赋矿围岩次火山隐爆角砾岩,靠细岩,变辉绿岩的稀土元素配分模式和特征值相近,围岩提供了成矿物质来源,矿石硫同位素组成显示出硫主要来自深源岩浆原,矿石铅同位素组成显示出铅来源单一,来自上地幔或下地壳;氢氧同位素组成显示出成矿流体除岩浆水外,还有大气降水加入,成矿与燕山期次火山活动密切相关,成因应属浅成次火山热液型     

大别-苏鲁造山带橄榄岩:进展和问题

大别-苏鲁造山带橄榄岩原岩属性可分为壳源和幔源橄榄岩,它们在矿物结构、变质演化以及全岩和单矿物化学成分上存在一系列差别.幔源橄榄岩来自于俯冲板块之上的古老华北克拉通岩石圈地幔,记录了俯冲板块与地幔楔之间相互作用的信息.石榴橄榄岩峰期条件下都显示石榴石和尖晶石共存,石榴石和尖晶石的稳定性和成分都受全岩富化程度控制,尖晶石成分不能用来判别部分熔融程度.难熔幔源纯橄岩中普遍发育低Mg高Ca橄榄石取代早期斜方辉石结构,指示硅不饱和熔体-橄榄岩反应过程,它可能是导致纯橄岩Re-Os同位素年龄偏年轻的原因之一.幔源橄榄岩/辉石岩中的金红石、钛斜粒硅镁石和锆石是俯冲地壳熔/流体迁移高场强元素进入地幔楔的直接矿物学证据,只有通过精细的原位元素和同位素工作,才能准确限定交代介质来源、时间和交代过程.大陆俯冲带地幔楔氧逸度变化范围宽泛(FMQ=5.50~1.75),并随深度增加而减小,但其氧逸度计算结果受矿物组合、温压条件以及折返过程中的脱氢-氧化作用等因素影响.本文对橄榄岩-辉石岩复杂体系相关系、大陆俯冲之前的地幔过程、地壳交代对地幔楔元素-同位素-氧逸度以及物理性质的改造等重要研究方向提出了建议.     

脉状金矿床的时空分布、地质特征和成矿流体来源

脉状金矿床(Lode Gold Deposit)在全球广泛分布,是最具经济价值的金矿床类型之一.成矿时代、成矿流体和金的来源一直都是认识脉状金矿床成因的中心议题.全球脉状金矿床的成矿时代主要集中在三个时期,即:新太古代(2.8～2.5Ga)、古元古代(2.1～1.8Ga)和新元古代至今(700Ma至今).基于对脉状金矿床的成矿过程和成矿流体的认识,目前普遍认为其成矿流体来源主要有4种,包括变质流体、与花岗岩体有关的岩浆-热液流体、俯冲流体和幔源熔/流体.文章重点介绍了幔源熔/流体成矿过程的主要特点以及幔源熔/流体的成分特征和金富集机理,并简要介绍了辽东地区与幔源熔/流体有关的脉状金矿床的一些最新研究进展.这些研究表明,含水的交代大陆岩石圈地幔部分熔融产生的幔源熔/流体,可能是华北克拉通一些中生代脉状金矿床(如五龙金矿)成矿流体的主要来源.     

幔源流体判别标志及多层循环成矿作用动力学——以山东夏甸金矿床为例

山东夏甸金矿床成因一直有变质热液、岩浆热液和天水之争,经研究表明:尚有幔源流体加入成矿,其主要判别标志有:(ⅰ)深大断裂标志;(ⅱ)基性脉岩与矿脉交切和相伴标志;(ⅲ)稳定同位素地球化学标志;(ⅳ)流体包裹体地球化学标志;(V)幔源流体多层循环沟通标志,针对幔源流体总体循环系统特征与岩浆热液和天水的有机联系,将含矿流体划分3个子循环系统:(ⅰ)地幔富C,H,O,CO_2流体循环子系统;(ⅱ)中-下部地壳富硅流体循环子系统;(ⅲ)浅-表部富硫流体循环子系统.各自成矿功能主要受制于构造动力背景.     

幔源流体判别标志及多层循环成矿作用动力学——以山东夏甸金矿床为例

山东夏甸金矿床成因一直有变质热液、岩浆热液和天水之争。经研究表明:尚有幔源流体加入成矿,其主要判别标志有:(ⅰ)深大断裂标志;(ⅱ)基性脉岩与矿脉交切和相伴标志;(ⅲ)稳定同位素地球化学标志;(ⅳ)流体包裹体地球化学标志;(ⅴ)幔源流体多层循环沟通标志。针对幔源流体总体循环系统特征与岩浆热液和天水的有机联系,将含矿流体划分3个子循环系统:(ⅰ)地幔富C,H,O,CO_2流体循环子系统;(ⅱ)中-下部地壳富硅流体循环子系统;(ⅲ)浅-表部富硫流体循环子系统。各自成矿功能主要受制于构造动力背景。     

克拉通破坏型金矿床

华北克拉通金矿床主要形成于早白垩世,具有爆发性成矿的特点,成矿时代与克拉通破坏峰期一致.成矿流体主要源于岩浆或地幔脱挥发分,这与世界其他克拉通内造山型金矿床显著不同,后者的成矿流体主要来自区域变质过程中的变质脱挥发分.结合华北克拉通破坏的时空范围、破坏机制等研究成果,本文系统分析了华北克拉通金矿床的时空分布规律、矿床成因和成矿机制等问题.我们认为,华北克拉通早白垩世金矿床不属于"造山型",而是"克拉通破坏型",其与"造山型"金矿床的本质区别在于成矿构造背景(伸展背景)和成矿流体来源(主要与来自克拉通破坏相关的岩浆活动有关).由于早白垩世古西太平洋板块(Izanagi板块)俯冲、回转与后撤、在地幔过渡带的滞留,改变了所在区域地幔过渡带和上覆地幔的物性与流动状态-出现非稳态流动,导致华北克拉通经历了来自深部熔/流体的强烈交代改造,形成强烈富集的岩石圈地幔.正是这种强烈交代富集的岩石圈地幔熔融产生的熔/流体与地壳的相互作用造成金元素短期巨量聚集成矿.通过对比分析北美克拉通破坏过程,我们发现美国内华达州卡林(Carlin)型金矿与华北克拉通早白垩世金矿具有相似的形成机制,两者差别仅表现在成矿流体最终就位的赋矿岩石类型不同.内华达州卡林型金矿实际上也属于克拉通破坏型金矿,克拉通破坏型金矿具有爆发性成矿规律.根据成矿地理位置,我们推断早白垩世古西太平洋俯冲板块后撤速率约为8.8 cm/a,始新世古东太平洋板块(Farallon板块)俯冲后撤速率约为3.3 cm/a.     

黔西南微细浸染型金矿床中金和锑共生分异现象及其热力学分析

通过黔西南微细浸染型金矿区内独立矿床空间分布 ,同一矿床中元素在水平及垂直方向富集关系 ,成矿元素矿化富集阶段性 ,元素的相关及因子分析的综合研究 ,进一步证实了微细浸染型金矿床中金与砷、锑、汞存在既共生又分异的双重地球化学特征 .金、锑矿物的溶解度及络合物分配热力学计算表明 ,金在热液中主要以Au(HS) -2 迁移 ,而锑则主要以Sb(OH) 03 为主 ,锑在成矿晚阶段低温酸性环境中HSb2 S-4 作用有所加强 .物理化学条件变化是导致金、锑共生分异的重要因素之一 .共存于同一成矿热液中的金、锑由于其络合物类型、溶解度相异 ,及其对物理化学条件的变化作出的响应不同 ,使其沉淀在时间、空间和沉淀物种上有所差异 .     

黔西南微细浸染型金矿床成因讨论：矿床时空分布及同位素证据

黔西南微细浸染型金矿床时空上受莫霍面形态、深大断裂及岩浆岩控制。铅、硫、氢、氧及氩同位素地球化学研究表明，成矿物质来源于深太原 及地壳岩石，成矿流体属深源流与大气降水混合上升热流体。金矿床是这种热流体改造交代地壳岩形成的中低温热液金矿床。     

中国东部大陆岩石圈地幔及幔源岩浆岩水含量和氢同位素组成

中国东部华北陆块和华南陆块的地幔包体单矿物和全岩水含量变化很大,总体低于全球其他克拉通和非克拉通岩石圈地幔包体单矿物和全岩水含量.然而,具有新生岩石圈地幔来源的莒南橄榄岩包体单矿物和全岩水含量总体高于其他中国东部岩石圈地幔包体,指示中国东部新生岩石圈地幔的初始水含量并不低.地幔包体中单矿物水含量与Mg~#之间无明显相关关系,其中的辉石缺乏水扩散环带,因此地幔包体的低水含量与包体随玄武岩岩浆上升过程的水扩散丢失无关.大陆岩石圈地幔底部受到热软流圈地幔烘烤有可能会造成水的扩散丢失,但是熔体提取也可能是引起低水含量的原因之一.通过斑晶水含量计算得到的中国东部中生代和新生代玄武岩初始熔体水含量均高于正常洋中脊玄武岩.中生代玄武岩初始熔体水含量与岛弧玄武岩类似,而新生代玄武岩初始熔体水含量则与洋岛玄武岩和弧后盆地玄武岩类似(部分地区与岛弧玄武岩类似).这些结果表明,大陆玄武岩地幔源区相对富水,指示其地幔源区曾经受到深俯冲地壳脱水所形成的富水流体/含水熔体的交代,使其水含量升高.中国东部新生代幔源巨晶、包体矿物和玄武岩斑晶的氢同位素组成变化也很大,反映中国东部新生代岩石圈地幔氢同位素组成高度不均一.新生代岩石圈地幔具有高于亏损地幔的水含量和偏离亏损地幔值的氢同位素组成,反映其受到过俯冲太平洋板片部分熔融所产生熔体的交代.俯冲大洋板片脱水熔融产生的富水流体和含水熔体对大陆岩石圈地幔底部的交代导致其水含量增加,引起底部岩石黏滞度降低,进而导致岩石强度的降低,使其容易被构造侵蚀乃至拆沉.因此,大洋俯冲隧道中的壳幔相互作用是克拉通岩石圈减薄的重要诱因.     

胶东金成矿系统的末端效应

胶东是中国最大的金矿集中区,金成矿作用具有瞬时性,是在同一成矿构造背景和同一流体成矿系统下完成的.胶东金矿床中控制金沉淀的两个重要机制,硫化和流体不混溶作用,均消耗成矿流体中的硫. H_2S从主成矿流体中逃逸,总硫浓度降低,不仅可导致金的高效沉淀,还能引起还原性矿物磁黄铁矿和氧化性矿物磁铁矿等矿物的沉淀.脉石矿物石英的溶解度受温度、压力和CO_2含量的影响,在低温时受压力影响小、在高温时受压力影响大,在低压时受温度影响小、在高压时受温度影响大.可以根据建立的石英溶解度模型,解释成矿脉体中石英溶解-再沉淀行为和不同类型石英脉的形成机制.也正是多期成矿流体活动,造成胶东金矿脉石英具有复杂的环带或溶蚀结构.胶东金矿主成矿期内的黄铁矿在单颗粒尺度显示出复杂的显微结构特征,微量元素(主要为富As环带与金的耦合)和硫同位素组成同样有一定规律性变化.富As流体可能是由于初始成矿流体流经富As的变沉积岩地层所导致,黄铁矿边部As-Au振荡环带的产生则与断层活动导致的压力波动和流体发生局部相分离有关.胶东金矿床中存在金成色的时空演化,水/岩反应(硫化作用)是早期金矿化的成矿机制,形成相对高成色金,而后期在浅部显著降压及伴随的流体相分离是晚期金矿化的成矿机制,形成低成色金.克拉通破坏背景下,新生下地壳发生角闪岩相-麻粒岩相的变质脱水,形成富含Au和CO_2的成矿流体.流体沿深大断裂及其次生构造上升,形成大规模断裂控制的金矿床.     

300℃,50 MPa时金在NaCl-SiO_2-H_2O体系中的溶解度研究

利用可变形金袋热液设备,在300℃,50 MPa和NNO氧缓冲剂存在的条件下,测定了金和石英在不同pH的0.01,0.10和1.00 mol/kg NaCl溶液中的溶解度.推断了An-SiO_2-NaCl-H_2O体系中金的存在形式,求得下列溶解反应的平衡常数:Au H_2O=AuOH~0 1/2H_2,logK(AuOH_0)=-7.92±0.25;Au Cl~- H_2O=AuO-HCl~- 1/2H_2,logK(AuOHCl~-)=-7.56±0.65.研究表明,在地质上合理的pH、氯化物浓度和f(O_2)条件下,成矿溶液中金主要成AuOH~0和AuOHCl~-迁移.讨论了热液金矿床中常见的Au和SiO_2共生的原因.     

华北克拉通破坏与岩浆-成矿的深部动力学过程

华北克拉通在中生代发生强烈的破坏作用,诱发强烈的岩浆、构造、热事件,同时形成金等金属矿床.然而,克拉通破坏如何控制巨量金等金属矿床的形成与分布尚不十分清楚.本文基于已发表大量资料和科技部重点研发专项项目研究成果,系统总结了华北东部中生代岩浆岩岩石组合、年代学、地球化学和岩石成因、金等金属矿床成矿年代学、中生代盆地演化等最新资料,恢复了华北东部中-新生代盆地伸展量和郯庐断裂的左行走滑位移距离,确定了不同地质历史时期古太平洋板块俯冲带的位置,重新构建了华北东部中生代金等金属矿床和岩浆活动的时空分布规律,并发现早中侏罗世期间,岩浆-成矿作用由东向西逐渐迁移,而160～140Ma之后则由西向东迁移,论证了华北东部中生代金等金属成矿与岩浆岩成岩之间的成因关系,岩浆为金属矿床的形成提供了部分物源和成矿流体,阐明克拉通破坏与巨量岩浆-成矿作用的深部动力学机制,提出侏罗纪期间华北受到古太平洋板块向西低角度俯冲,不仅在华北东部(乃至中国东部)形成了类似于南美安第斯型富含斑岩铜矿的大陆岩浆弧,而且俯冲带流体交代地幔楔为早白垩世热液成矿奠定了物质基础.在早白垩世时期,古太平洋板块俯冲角度由低变高,俯冲板块和俯冲带发生后撤,使华北克拉通东部发生强烈破坏,并形成巨量岩浆和金等金属矿床.     

安徽铜陵狮子山铜-金矿床流体多次沸腾及其与成矿的关系

安徽铜陵狮子山铜-金矿床有两种与岩浆热液有关的矿化类型: 隐爆角砾岩型和矽卡岩型. 矿床中的成矿流体至少发生过四次沸腾. 第一次发生于隐爆角砾岩阶段, 熔体-流体包裹体温度高于600℃, 盐度超过42%(质量百分比, 下同)NaCl equiv, 代表了一种富水残浆; 第二次发生于矽卡岩化过程中, 流体温度为422℃~472℃, 平均458℃, 盐度为10.2%~45.1% NaCl equiv; 第三次发生于主成矿阶段, 即石英-硫化物阶段, 其流体温度337℃~439℃, 平均390℃, 盐度3%~30% NaCl equiv; 第四次发生于成矿晚阶段, 流体温度低于350℃, 平均265℃, 盐度2.1%~40.4% NaCl equiv. 氢、氧同位素测定表明, 成矿流体主要来自岩浆.     

长江中下游两个系列铜、金矿床及其成矿流体系统的氢、氧、硫、铅同位素研究

基于长江中下游成矿带铜、金矿床地质特征和氢、氧、硫、铅同位素研究,认 为两个系列铜、金矿床是不同动力学背景、不同时代的两个成矿流体系统演化的产物： 层状矿床组成的系列Ⅰ铜、金矿床形成于海西期拉张构造背景下,由热卤水沿同生断裂上升,经海底喷流（气）和热水沉积作用形成;与中酸性岩浆侵入活动有关的系列Ⅱ铜、金矿床形成于燕山期特提斯构造域和古太平洋构造域复合及与之相关联的地幔隆起和地壳减薄等深部过程耦合作用背景下的造山作用挤压－伸展转变期,是岩浆热液与部分大气降水混合形成的热液流体经复杂的水－岩作用和输运－化学耦合过程形成的．叠加 作用是区内大型矿床的重要形成条件．     

哀牢山金矿带矿化剂对金成矿的制约

在确定出哀牢山金矿带成矿流体中的硫是金成矿的主要矿化剂的基础上 ,对成矿流体的硫、氦、氩同位素以及与金成矿有关的地质事件进行了系统研究 .研究结果表明 ,哀牢山金矿带各金矿床的成矿流体 ,是富硫的深源高温流体与贫硫的大气成因低温地下水二端元混合的产物 ;富硫深源流体上升加入地壳浅层贫硫流体的过程 ,受喜山早期地壳拉张作用控制 ;哀牢山金矿带金成矿之所以集中在喜山早期 ,主要是通过喜山早期富硫的深源流体上升 ,加入原在该地区浅层断裂中循环的大气成因贫硫流体中 ,从而使这种贫硫的流体转化成富含足够硫进而能够大规模浸取金的成矿流体来实现的 .     

松辽盆地非生物成因气的成藏特征

松辽盆地所处地壳块段的纵向结构,依密度大小可分为上、中、下地壳.在上、中地壳间有一厚的3km的低密度层段.它可能是上地幔熔融物质析离出来的“流体相”在地壳中聚集的岩浆房.它通过地壳断裂和天然地震向松辽裂谷盆地供给非生物成因天然气和其它气态物质及热液流体,这是松辽盆地形成非生物成因气藏的根本条件.在上地壳(或称盆地基底)断裂两侧有基底及以上层位的构造圈闭;有不整合面或横向延展广阔的含联通孔隙的砂层做为运移通道及天然气储集层;临近气层有泥岩做为封闭的盖层,这些条件的适当配置是非生物成因气成藏的基本特征.     

基于新的合成流体包裹体方法对成矿金属在熔体-流体相间分配行为的实验研究

岩浆挥发相出溶过程中各组分在熔体-流体相间的分配行为对于岩浆热液矿床的形成具有重要的控制作用.由于传统实验方法对成矿金属在熔体-流体相间分配行为的研究难以保持体系的封闭性,严重制约了人们对元素在熔体-流体相间分配行为及其控制因素的认识.本研究尝试采用在硅酸盐玻璃中合成流体包裹体的新方法,即通过硅酸盐玻璃颗粒大小(200~400μm)控制硅酸盐玻璃内合成直径为数十微米的流体包裹体,从而确保在微米尺度上快速达到成矿金属在熔体-流体相间的局部扩散和分配平衡.在此基础上,结合LA-ICP-MS微区分析技术来研究成矿金属在熔体-流体相间的分配行为,有效避免了传统方法实验过程中可能存在的成矿金属与贵金属容器间的合金效应、成矿金属在熔体-流体相间扩散和分配不平衡以及淬火再沉淀等因素对实验结果的影响.通过锡在熔体-流体相间分配系数的初步测定,证实了该方法是研究各类成矿金属在熔体-流体相间分配行为的有效手段.最后,对该方法的应用前景进行了初步展望,以期能够在岩浆热液演化过程中金属元素在熔体-流体相间分配行为的研究中得到广泛应用.     

胶东成矿省巨量金成矿模型:来自地壳速度结构的约束

为理解地壳结构对超大规模造山型金成矿系统的控制作用,布设了一条NWW-SEE向穿越胶东金成矿省的宽频带流动台阵,通过噪声成像获得地壳S波速度结构.结果显示,在金矿省12～20km深度处存在一个显著的低速带(LVZ),可能为与成矿作用有关的热液蚀变带;在矿化规模和强度更大的成矿省西部下方8～12km处发育高速异常体,可能含有大量斜长角闪岩类组分,为金成矿提供部分物质来源.此外,成像结果还显示,在成矿省西部和东部分别发育犁式断层系统和陡倾斜断层系统.结合地壳速度结构特征及区域上金矿化与镁铁质岩脉有密切时空关系的地质事实,文章提出了基于地震学约束的胶东地区金成矿过程模型:镁铁质岩浆的积聚和脱气导致大规模成矿之前在中地壳形成热液蚀变带(LVZ);后来,随着上升流软流圈的加热,壳内蚀变带释放出含金流体,在犁式断层系统向上运移的过程中又可能从上地壳斜长角闪岩等岩石中萃取出部分金等成矿物质,形成富金流体;随后,富金流体继续沿不同的断层系统向上运移并因条件改变而发生矿质沉淀,在西部以韧-脆性为主的犁式断层系内形成大规模的蚀变岩型矿石,而在东部陡倾斜脆性断层系内形成规模相对较小的石英脉型矿石.