还原性含碳质围岩在斑岩铜矿成矿中的作用

斑岩铜矿是最重要的铜矿资源类型, 高氧逸度岩浆是公认的评价斑岩成矿的有效指标。硫在成矿岩浆中主要以硫酸盐形式存在, 在矿石中则以硫化物为主。什么触发了高氧化性成矿岩浆热液的还原与成矿？这是关系斑岩铜矿形成机制和高效评价的重大科学谜题。前人关注的焦点是成矿母岩浆的起源与演化, 还原性围岩在成矿中作用长期被忽视。还原性围岩主要有两种: 富碳质围岩和富亚铁围岩。本文在前人工作基础上, 以甲玛、德兴、普朗等大型-超大型斑岩铜矿为例, 研究了斑岩铜矿的空间分布与含碳质围岩之间的关系, 发现斑岩铜矿围岩中普遍发育黑色含碳质地层, 并在成矿过程中普遍发生褪色蚀变; 发现蚀变围岩和矿床中方解石和矿石矿物流体包裹体的δ13CV-PDB值普遍较低, 与沉积碳酸盐围岩的值显著不同。首次提出并论证了含碳质围岩中甲烷等还原性气体组分的加入可能是引发斑岩成矿系统氧化-还原转换和矿质沉淀的关键。CH4沿构造裂隙扩散进入斑岩成矿系统, 无需成矿斑岩与围岩直接接触即可将成矿溶液中SO2– 4还原, 解决了困扰矿床学家多年的一道难题。围岩中碳质含量高, 产生的甲烷数量大, 可将成矿热液中SO2– 4在斑岩体内全部还原, 形成金属硫化物沉淀, 则矿体主要产在斑岩体之内; 围岩中碳质含量低, 产生的甲烷数量不足, 则矿体主要赋存于斑岩体与围岩的内外接触带。含碳质围岩中还原组分即可在岩浆阶段加入, 也可在热液阶段加入。在岩浆阶段加入将造成岩浆还原, 形成“还原型斑岩”, 易导致成矿物质分散, 不利于形成大矿富矿; 在热液阶段加入, 对成矿更有利。“高氧化性斑岩+还原性富碳质地层/富铁火山岩”是高效评价斑岩成矿的新指标。     

安徽金寨县沙坪沟钼铅锌矿田两期成岩成矿作用

安徽金寨县沙坪沟钼矿床是近年来秦岭-大别成矿带发现的超大型斑岩钼矿床,已探明钼资源储量234×104t。在沙坪沟钼矿床外围发育多处铅锌矿床(点)。本文通过对外围3个铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr同位素定年,获得120±2Ma的成矿年龄,而钼矿床成矿年龄则在115~111Ma,显示出矿田内铅锌矿床的成矿时代早于钼矿床。结合区域构造背景、控矿构造、赋矿围岩及围岩蚀变等地质特征分析,认为斑岩钼矿床和铅锌矿床为两个独立的成矿系统,热液型铅锌矿成矿系统形成早于斑岩型钼矿成矿系统。据地质勘查和同位素年代学资料,矿田岩浆岩分为两期,第一期为早白垩世早期花岗闪长岩、二长花岗岩,是热液型铅锌矿成矿系统主要赋矿围岩,第二期为早白垩世晚期石英正长岩和花岗斑岩,是斑岩型钼矿成矿系统的主要赋矿围岩。矿床C、H、O、S等稳定同位素相关研究表明热液型铅锌矿成矿系统和斑岩型钼矿成矿系统均是两期岩浆热液演化的结果。因此矿田存在两期成岩成矿作用。两个成矿系统矿石铅同位素组成不同,斑岩型钼矿成矿系统矿石铅同位素比值相对较高,变化范围大。铅锌矿床为早于斑岩钼矿床的独立成矿系统的认识合理解释了沙坪沟钼矿床为单一钼矿体,不含铅锌铜等不同于东秦岭斑岩钼矿床地质现象。区内两期成岩成矿作用均发生于晚侏罗─早白垩世构造体制转换阶段及以后伸展期。     

中国还原性斑岩矿床研究进展及判别标志

世界上大多数斑岩矿床的成矿流体为氧化流体(CO_2 CH_4)。然而,Rowins(2000)提出一些斑岩Cu-Au矿床的成矿流体为富含CH_4的还原流体,矿床缺乏磁铁矿、赤铁矿和硬石膏等表征高氧逸度的矿物,而发育大量的磁黄铁矿,矿床规模小,矿床形成与含钛铁矿的还原性的Ⅰ型花岗岩类有关,并将其称之为还原性斑岩Cu-Au矿床。我国学者研究发现,中国不但发育还原性斑岩铜矿床,还发育还原性斑岩-矽卡岩铜矿床和还原性斑岩钼矿床,我们建议将这三种矿床统称为还原性斑岩矿床。本文基于课题组近十年来的研究工作,并结合前人的研究成果,综合分析了中国发育的大中型还原性斑岩矿床的典型实例,在此基础上,重点阐明中国大型还原性斑岩矿床的特点、流体中CH_4来源及其有关的成矿作用、容矿围岩特点、成矿岩浆氧化还原状态及其成因、矿床形成的构造背景等。与Rowins(2000)提出的还原性斑岩铜矿床规模小的特点不同,中国发育的一些还原性斑岩矿床规模大;我们研究还识别出该类矿床发育独特的热液矿物和矿石矿物,比如,还原性斑岩铜矿发育热液钛铁矿,矿石矿物以黄铜矿为主,罕见斑铜矿、辉铜矿等矿物;还原性斑岩钼矿床出现热液钛铁矿,矿石矿物以辉钼矿为主,罕见黑钨矿和锡石等矿物;还原性斑岩-矽卡岩铜矿床的矽卡岩期发育钙铝榴石、钙铁辉石等还原性矽卡岩矿物和大量的磁黄铁矿,热液期以发育黄铜矿而非斑铜矿和辉铜矿等矿石矿物为特征。因此,还原性斑岩矿床除了Rowins(2000)提出的发育富CH_4还原流体和磁黄铁矿等识别标志之外,还可辅以独特的脉石矿物(如钛铁矿、钙铝榴石、钙铁辉石等)和简单的矿石矿物(如黄铜矿、辉钼矿等)这两个标志进行识别。中国还原性斑岩矿床含矿岩体的围岩中普遍发育还原性岩石(如含碳质沉积岩或火山沉积岩、含亚铁的火山岩或火山沉积岩等);对于成矿流体中CH_4、C_2H_6等还原性气体的来源,多数学者认为CH_4、C_2H_6等还原性气体主要源于还原性围岩,部分源于岩浆。关于还原性斑岩矿床的成矿岩体是否为含钛铁矿的、还原性的花岗岩类,目前研究较少且存在争议,多数学者认为成矿原始岩浆为氧化性岩浆,但其氧逸度偏低,少数学者认为成矿岩浆始终为还原岩浆。还原性斑岩矿床与经典的斑岩矿床的成矿构造背景类似,二者没有明显区别。还原性斑岩矿床显示的还原性热液蚀变和成矿特点均与成矿流体富含CH_4还原气体密切相关,因此,富含CH_4还原流体是还原性斑岩矿床形成的关键。     

大兴安岭北东段森林覆盖区岔路口巨型斑岩钼多金属矿床的发现过程及意义

岔路口巨型斑岩钼矿的发现是近年来大兴安岭北段森林覆盖区找矿的重大突破,其规模居中国北方钼矿之首。矿床位于伊勒呼里山南1 029高地火山机构旁侧,成矿与晚侏罗世—早白垩世以超浅成相侵入的石英斑岩、花岗斑岩及其相伴产生的隐爆作用有密切时空关系。矿体产于火山沉积岩和成矿斑岩体中,钼矿化以呈网脉状和细脉的裂隙充填形式为主,少量为大脉状和细脉浸染状;钼矿体呈隐伏穹隆状,延深巨大。热液蚀变发育、分带性明显,以硅化强烈、萤石化广泛为显著特征。矿区剥蚀程度甚低,地表大范围表现为泥化带,仅中心地带发育有弱石英绢云母化和低品位钼矿化;向深部蚀变矿化逐渐增强,矿化延深达千米。钼矿体上部共伴生有脉状铅锌银矿化。成矿同期火山岩碱质含量高,该矿床为碰撞拼接后陆内伸展构造环境中岩浆活动产物,成矿岩浆-热液体系具高氟富硫高氧化的特征,与美国的Climax钼矿较为相似。该矿床的发现和探明,为研究斑岩-脉状钼锌银成矿体系提供了范例,对区域构造-岩浆过程研究与区域找矿勘查均具有重要意义。     

云南省马厂箐铜钼金多金属矿床地质特征及成矿规律

马厂箐铜钼金多金属矿床位于云南省祥云、弥渡、大理三市县接壤部位,是金沙江-哀牢山构造带上典型的与喜马拉雅期富碱斑岩有关的矿床之一。富碱斑岩体内发育斑岩型铜钼矿化,岩体与围岩接触带产出接触交代型铜钼矿化,围岩地层中则产出浅成低温热液型金、铅、锌矿化。下奥陶统向阳组一套碎屑岩和下泥盆统康郎组灰岩与铜钼金成矿关系密切。铜钼矿的成矿物质主要来源于地幔或岩浆流体,金矿成矿物质由岩浆和围岩地层共同提供。区内喜马拉雅期的富碱斑岩与铜钼金成矿成矿关系密切,不仅提供了成矿金属物质,而且还提供了成矿流体和成矿动力。伴随马厂箐岩体侵入而形成的一套岩浆侵入接触构造体系是矿区的主要控矿构造。富碱斑岩体与围岩的北接触带和东接触带是铜钼矿找矿的主攻区域;下奥陶统向阳组碎屑岩和下泥盆统康郎组灰岩中构造破碎带,是找金矿的主要方向。     

新疆北部希勒库都克斑岩铜钼矿床赋矿岩石及成矿流体

新疆北部希勒库都克铜钼矿床成矿岩体与火山岩围岩为同时代、同空间、同组分,可能属同一火山建造,提供了成矿岩体可能产于火山机构中的浅成、超浅成中酸性次火山斑岩体的信息.钼矿体产于英安斑岩-石英闪长斑岩内外接触带的细脉、网脉状石英中.岩浆期后的热液作用形成了铜钼矿体及强烈的钾长石化、硅化、矽卡岩化、石英-绢云母化等热液蚀变,同时岩浆的侵入使围岩产生角岩化热变质,蚀变越强,矿化越富.本区成矿流体沸腾对成矿不起主要作用,上升至浅部的岩浆直接分异出来的高盐度流体随温度降低,CO2等气体溢出、NaCl的沉淀等物理化学条件的改变造成流体中金属络合物的分解、辉钼矿等沉淀成矿.     

河南嵩县大桩沟钼矿床地质特征与成矿潜力分析

嵩县大桩沟钼矿是新近发现的产于东秦岭钼多金属成矿带东段的一个具代表性的层状钼矿床.从石英脉一蚀变岩一蚀变流纹斑岩型钼矿,显示了一个完整的层状钼矿成矿模式.笔者对区内成矿条件、矿床特征、控矿要素和成矿期次等进行了阐述,矿体产出受地层、构造、岩浆岩三位一体控制明显,成因属受地层层间裂隙控制的中、低温热液充填型层状钼矿床;总结了矿化规律与找矿标志;远景评价显示中深部钼成矿潜力依然较大,预计规模可达中型以上.     

河南省石门沟钼矿床地质特征及成因探讨

石门沟钼矿辉钼矿（化）特征为燕山晚期由基性岩浆底侵作用而形成的二长花岗岩体和地表出露的的厚大石英脉体全岩含矿。分析了河南西峡县石门沟钼矿成因机理与成矿模式。认为石门沟辉钼矿化二长花岗岩是下地壳物质部分熔融作用形成的富含Mo元素的花岗质岩浆,由基性向酸性正向演化,后经岩浆结晶分异、同化混染作用,钼（钨）等金属矿物以熔离状态分布在岩浆矿房中;岩浆热液沿构造薄弱带上升到地壳浅部后,富水热流体分离,进入气成热液阶段,形成高中温纵横交错含钼脉体或含钼花岗岩体。石门沟钼矿成因类型为岩浆型、热液充填石英脉型辉钼矿床,与斑岩型有明显区别。     

与陆相火山岩有关的铁、铜、金矿床成矿地质特征及矿床成因

文章对与陆相火山岩有关的浅成低温金矿、斑岩铜矿和玢岩铁矿产出的大地构造背景、火成岩性质和矿化蚀变特征、成矿流体以及成矿物质来源等方面进行了综述.三类矿床在成矿地质条件上各具特色,表现在:成矿构造背景上,斑岩铜矿和浅成低温金矿均以岛弧和活动大陆边缘为主,其次是陆内环境;而长江中下游玢岩铁矿的形成环境可能为陆内似裂谷环境.浅成低温金矿、斑岩铜矿及玢岩铁矿的主要围岩分别为中、酸性火山岩系、中酸性次火山岩及中基性次火山岩;围岩蚀变分别以硅化、钾化、钠化为特征.浅成低温金矿床成矿流体以低盐度、低温(200～300℃)为主;而斑岩铜矿中则主要是高温(400～800℃)高盐度的流体;玢岩铁矿成矿温度介于两者之间.从低硫亚类浅成热液矿床、高硫亚类浅成热液矿床到斑岩型矿床,流体中大气水含量逐渐减少,岩浆水含量逐渐增多.成矿物质来源上,Fe主要来源于赋矿的火山-次火山岩或原始岩浆,Cu,Au,S和Na等成矿物质的来源更为复杂,还可能来源于与岩浆无关的围岩,其他的可能还包括Cu,S的岩浆混合来源以及Na的高盐卤水来源.一些特殊的岩石类型,如埃达克岩、橄榄玄粗岩及碱性岩与陆相火山岩矿床有密切联系.     

斑岩型钼矿床研究进展

文章总结了北美西部及中国斑岩型钼矿床的研究成果,介绍了斑岩型钼矿床的分类、共生岩浆岩、矿化方式及蚀变特点,重点探讨了斑岩型钼矿床的成矿流体特点,钼在岩浆-热液系统中的富集沉淀机制以及斑岩型钼矿床的成矿物质来源。     

Hydrometallurgical processing and recovery of molybdenum trioxide from spent catalyst

Hydrometallurgical processing of spent hydrodesulphurisation (HDS) catalyst for the recovery of molybdenum using sodium carbonate and hydrogen peroxide mixtures was investigated. The results indicated that the recovery of molybdenum was largely dependent on the concentrations of Na₂CO₃ and H₂O₂ in the reaction medium, which controls the acidity of the leach liquor and carry over of impurities such as Al, Ni, P, Si and V. Leaching process was exothermic and leaching efficiency of molybdenum decreased with increasing solid to liquid ratio. Large scale leaching of spent catalyst, under optimum conditions: 20% pulp density, 85 g/L Na₂CO₃, 10 vol.% H₂O₂ and 1 h reaction, resulted a leaching efficiency of 84% Mo. The obtained leach liquor contained (g/L): Mo — 22.0, Ni — 0.015 and Al — 0.82, P — 1.1, Si — 0.094 and minor quantities of V — 8 mg/L, As and Co — < 1 mg/L. Recovery of Mo from leach solution as MoO₃ of 97.30% purity was achieved by ammonium molybdate precipitation method.     

硅酸盐玻璃中的Na和K含量电子探针分析条件设定探讨

含Ti硅酸盐玻璃在基础科学研究和应用技术开发上均有重要价值,亟需对其进行准确的成分分析,为进一步的科研工作提供重要的数据支撑.对玻璃进行电子探针分析时,由于样品的易损性和其中(Na和K)阳离子在电子束轰击下极易发生迁移和扩散,因此往往需要经过条件实验来确定合适的分析条件,确保样品在该条件下能够保持尽量稳定的状态,才能获...     

A computer simulation study of OH defects in Mg2SiO4 and Mg2GeO4 spinels

Classical atomistic simulation techniques have been used to investigate the energies of hydrogen defects in Mg₂SiO₄ and Mg₂GeO₄ spinels. Ringwoodite (γ-Mg₂SiO₄) is considered to be the most abundant mineral in the lower part of the transition zone and can incorporate large amounts of water in the form of hydroxyls, whereas the germanate spinel (γ-Mg₂GeO₄) corresponds to a low-pressure structural analogue for ringwoodite. The calculated defect energies indicate that the most favourable mechanisms for hydrogen incorporation are coupled either with the reduction of ferric iron or with the creation of tetrahedral vacancies. Hydrogen will go preferentially into tetrahedral vacancies, eventually leading to the formation of the hydrogarnet defect, before associating with other negatively charged point defects. The presence of isolated hydroxyls is not expected. The same trend is observed for germanate, and thus γ-Mg₂GeO₄ could be used as a low-pressure analogue for ringwoodite in studies of water-related defects and their effect on physical properties.     

Elastic and thermoelastic properties of synthetic Ca<Subscript>2</Subscript>MgSi<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>7</Subscript> (åkermanite) and Ca<Subscript>2</Subscript>ZnSi<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>7</Subscript> (hardystonite)

Elastic and thermoelastic constants of large single crystals of Ca₂MgSi₂O₇ and Ca₂ZnSi₂O₇ have been derived from ultrasonic resonance frequencies of plane-parallel plates and their shift upon variation of temperature, respectively. In addition, coefficients of thermal expansion and dielectric constants were determined. Both species possess quite similar properties. As observed in other isotypic magnesium and zinc compounds, the mean elastic stiffness and the deviation from the Cauchy relations are significantly larger in the zinc compound, due to a covalent contribution of the Zn–O bond. Positive thermoelastic constants T₄₄ and T₆₆ in Ca₂MgSi₂O₇ allow temperature-independent ultrasonic generators and oscillators to be manufactured.     

中国北方典型中小盆地城市大气颗粒物污染特征及趋势对比

分析了2014~2018年北方5个典型中小盆地城市(兰州、银川、临汾、太原、南阳)PM10与PM2.5的浓度变化特征和大致来源类型。除2018年银川PM2.5浓度外,各市PM10和PM2.5年均浓度均超标;兰州、银川和南阳PM10与PM2.5呈逐年下降趋势,南阳下降最明显;临汾PM10与PM2.5呈逐年上升趋势;太原PM10与PM2.5稳定维持在一个高浓度状态。5个城市颗粒物浓度的季节变化特征一致:冬春高、夏秋低。对PM2.5/PM10值而言,冬季和夏季该比值较高,分别受取暖和降水的影响;春季和秋季该比值较低,分别受沙尘和秸秆焚烧及高强度建筑施工的影响。5市PM2.5和PM10浓度具有良好的线性关系,细颗粒占比大小顺序为临汾>南阳>太原>银川>兰州。     

Low-temperature heat capacities of MgAl<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> and spinels of the MgCr<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript>–MgAl<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> solid solution

We present results from low-temperature heat capacity measurements of spinels along the solid solution between MgAl₂O₄ and MgCr₂O₄. The data also include new low-temperature heat capacity measurements for MgAl₂O₄ spinel. Heat capacities were measured between 1.5 and 300 K, and thermochemical functions were derived from the results. No heat capacity anomaly was observed for MgAl₂O₄ spinel; however, we observe a low-temperature heat capacity anomaly for Cr-bearing spinels at temperatures below 15 K. From our data we calculate standard entropies (298.15 K) for Mg(Cr,Al)₂O₄ spinels. We suggest a standard entropy for MgAl₂O₄ of 80.9 ± 0.6 J mol⁻¹ K⁻¹. For the solid solution between MgAl₂O₄ and MgCr₂O₄, we observe a linear increase of the standard entropies from 80.9 J mol⁻¹ K⁻¹ for MgAl₂O₄ to 118.3 J mol⁻¹ K⁻¹ for MgCr₂O₄.     

碱处理对河北围场天然沸石结构和性能的影响及其机理研究

采用NaOH对围场地区天然沸石进行处理,采用X射线衍射仪、红外光谱仪、N_2吸附-脱附技术、扫描电子显微镜等对材料进行表征分析,采用水蒸气吸附法评价材料的亲水性,采用Cr~(3+)和Mn~(2+)评价材料的离子交换性能,探讨了碱处理对天然沸石的结构、亲水性和离子交换性能的影响及其机理。实验结果表明,围场地区天然沸石中主要含有斜发沸石、石英和伊利石;碱处理可降低天然沸石的硅铝比,且沸石的硅铝比随着碱处理浓度的提高而不断降低;碱处理对斜发沸石结构的影响较石英和伊利石更大;高浓度碱处理导致天然沸石的结构发生破坏,比表面积降低,孔体积提高;伴随着天然沸石硅铝比的降低,其亲水性和离子交换性能不断提高。     

High-T phase transition of synthetic ANaB(LiMg)CMg5Si8O22(OH)2 amphibole: an X-ray synchrotron powder diffraction and FTIR spectroscopic study

The synthetic amphibole Na_0.95(Li_0.95Mg_1.05)Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂ was studied in situ at high-T, using IR OH-stretching spectroscopy and synchrotron X-ray powder diffraction. At room-T the sample has P2₁ /m symmetry, as shown by the FTIR spectrum. It shows in the OH region two well-defined and intense absorptions at 3,748 and 3,712 cm⁻¹, respectively, and two minor bands at 3,667 and 3,687 cm⁻¹. The main bands are assigned to the two independent O–H groups in the primitive structure. The two minor bands evidencing the presence of small amount of vacant A-site (^A□_0.05). With increasing T, these bands shift continuously and merge into a unique absorption at high temperature. A change as a function of increasing T is revealed by the evolution of the refined unit-cell parameters, whose trend shows a transition to C2/m at about 320–330°C. The spontaneous scalar strain, fitted with a tricritical 2–6 Landau potential, gives a T _c of 325(10)°C (β parameter = 0.27). Comparison with the second-order P2₁ /m ⇔ C2/m phase transition at 255°C for synthetic amphibole ^ANa_0.8^B(Na_0.8Mg_1.2)^CMg₅Si₈O₂₂(OH)₂ indicates that the substitution of Na with Li at the B-sites strongly affects the thermodynamic character and the T _c of the phase transition. The comparison of LNMSH amphiboles with cummingtonitic ones shows that the high-T thermodynamic behaviour is affected by A-site occupancy.     

流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法研究

氯盐溶液作为流体包裹体中最普遍和最重要的盐水化合物,是测定包裹体盐水溶液含盐度的主要溶质,但由于其强离子键化合物的分子特性在常温、常压下没有拉曼效应,拉曼光谱测试无法获取氯盐的有效特征信息,使得利用拉曼光谱研究流体包裹体分子组分及含盐度的方法存在严重缺陷。本文联合利用激光拉曼光谱探针和冷热台,原位采集了不同盐度的NaCl-H₂O和CaCl₂-H₂O标准盐水溶液在低温下(-185℃)形成的冰、NaCl水合物和CaCl₂水合物的拉曼光谱,分析了不同盐度标准盐水溶液形成的水合物拉曼特征峰的变化规律,尝试建立流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法。分析表明,NaCl水合物约3425 cm^-1拉曼特征峰与冰约3120 cm^-1拉曼特征峰峰面积比值和配制的NaCl-H₂O标准溶液盐度呈良好的正相关(r²=0.9995),CaCl₂水合物约3431 cm^-1拉曼特征峰与冰约3120 cm^-1拉曼特征峰峰面积比值也和配制的CaCl₂-H₂O标准溶液盐度呈较好的正相关(r²=0.9458)。利用愈合人工水晶法合成的NaCl-H₂O和CaCl₂-H₂O包裹体标样检验了用上述方法低温测定流体包裹体盐度的可靠性,结果表明该技术用于盐度大于0.5 mol/L的NaCl-H₂O体系流体包裹体时,数据精度好于20%;用于盐度大于0.5 mol/L的CaCl₂-H₂O体系流体包裹体时,数据精度最高可达5%,完全可达到半定量-定量测定的要求。研究还发现,包裹体内压可能对低温拉曼光谱测定流体包裹体盐度影响不大,分析中获得的冰拉曼特征峰的拉曼位移(约3120 cm^-1)与前人略有差异,可能与实验条件下获得的冰的多型不同有关。与国内外同行的研究结果比较,本研究更加注重该项实验技术的实际应用,通过对不同体系盐水溶液系列进行拉曼光谱实验分析,对实验条件和方法进行不断优化,在确定流体体系的同时实现了包裹体盐水溶液盐度半定量-定量测定,准确度优于传统方法,并且该方法具有很强的实用性。