亲铜(亲铁)元素含量比值在地球科学中的初步应用实例

亲铜(亲铁)元素在行星增生演化、核幔分异、地幔岩浆过程、壳幔相互作用以及金属矿床成因等领域具有举足轻重的作用。本文从亲铜元素的地球化学性质出发,介绍了"高维度思维"的亲铜元素含量比值及其在地球科学领域的初步应用:①获得同一份样品中不同亲铜元素含量可在一定程度上降低样品的不均一性(块金效应)对含量比值的影响;②Cu/Ag值可以约束不同高温岩浆过程中硫化物固液状态和亲铜元素地球化学性质,进而认识地幔、洋壳和大陆地壳间的联系;③具有不同分配系数的亲铜元素含量的比值可以鉴别岩浆硫化物饱和史,比如通过亲铜元素的分异约束火星陨石母岩浆的硫化物不饱和演化历史;④依据In-Cd-Zn在硅酸盐地球的含量以及它们的相对亲铜亲铁性质,地球主体增生物质已经消失,不能由陨石代表。     

内蒙古金厂沟梁金(铜)矿床的PGE、铁族和亲硫元素的地球化学特征与物质来源、形成环境

首次采用盐酸-过氧化氢封闭熔矿与ICP-MS相结合的方法,对金厂沟梁金(铜)矿床东、西两矿区典型矿石的铂族元素(PGE)、亲铁以及亲硫元素的含量进行了系统测定,结果显示矿石中上述元素的含量均高于实验的检测限;地球化学演化特征显示含矿流体具有岩浆性质,PGE对原始地幔/球粒陨石标准化后的配分曲线均呈强烈左倾斜的分馏模式,其配分曲线和与幔源岩浆有关的富铜硫化物和富铜镍硫化物熔体的形式相似,并与幔源玄武岩、碳酸盐熔体的配分模式基本一致,反映含矿流体具有幔源岩浆属性;从区域构造、岩浆热事件角度出发,结合典型斑岩铜(钼)矿床的PGE特征,初步确定其含矿流体形成于中生代大陆边缘环境,其直接的热动源是中生代底侵的玄武岩浆。成矿阶段富含金、铜矿石的Pd/Pt、Pd/Ir比值接近低钛玄武岩浆以及玄武安山岩,而成矿早阶段贫金、铜样品的Pd/Pt、Pd/Ir比值接近地幔;反映早期含矿流体可能是直接来自中生代幔源玄武质岩浆结晶分异,而富金(铜)流体的形成可能是玄武质岩浆演化晚期被地壳物质强烈混染后的富超临界流体岩浆(低钛熔体)发生岩浆与流体分离而产生;含矿流体演化过程的PGE地球化学行为与Cu或S(As)的饱和度有关,即主要受亲硫(铜)元素或结晶分异的硫化物矿物相所制约。     

洋中脊热液铁铜矿床的地球化学特征

北祁连山地区洋中脊热液铁铜矿床是局部地幔固化周期形成的.从区域到矿床形成了与一般热液矿床差异较大的地球化学异常.主要研究了北祁连山铁铜矿矿集区、矿田和矿床的地球化学异常,揭示了元素的空间分带规律.为进一步探讨北祁连山的洋中脊热液矿床的成矿规律提供了区域地球化学和矿床地球化学证据.     

初论幔柱构造成矿体系

从板块构造与板块边界矿床、超大陆旋回与大陆边界矿床、地幔热点与大陆内部矿床的角度 ,阐述了幔柱构造成矿体系的基本思想、分类、成矿特征及旋回性 ,提出了热幔柱和冷幔柱两个成矿体系和地幔热柱 -热点、地幔热柱 -大陆裂谷、地幔热柱 -大洋扩张、冷幔柱 -前寒武纪硅铝壳造山、冷幔柱 -显生宙硅铝壳 /洋壳造山等五个成矿系统 ,并初步划分了矿床成矿系列 ,例举了某些典型矿床。     

中国镍矿成矿规律初探

我国镍矿可分为岩浆型、海相沉积型和风化壳型3种预测类型.矿床形成时代较为连续,最早形成于中—新元古代,最晚形成于新生代,其中中—新元古代和晚古生代是形成矿床的两个高峰期;中—新元古代矿床主要分布在华北地块和扬子地块周缘,晚古生代镍矿主要分布在中亚造山带、峨眉山和塔里木大火成岩省范围内.岩浆型镍矿主要形成于大陆边缘裂解、造山带后碰撞伸展以及地幔柱3种构造背景,根据不同构造背景并结合主要岩浆作用特点,将与幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿系列类型划分出与大陆裂解边缘幔源基性—超基性岩浆作用有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与地幔柱基性—超基性岩浆作用有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与造山带俯冲作用下幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与造山带后碰撞伸展背景下幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型等4种亚类型.分别对中—新元古代与大陆边缘裂解有关的镍铜(铂)矿床、寒武纪与黑色页岩有关的海相沉积型镍钼钒矿床、早二叠世与造山带伸展背景有关的镍铜矿床、晚二叠世与大火成岩省有关的镍铜(铂)矿床、新生代与风化壳有关的镍金矿床及其对应的典型矿床特征和成矿模式进行了叙述;认为大陆裂解边缘、地幔柱、造山带后碰撞伸展是我国镍矿形成的有利成矿地质背景,与邻近深大断裂、镁铁—超镁铁岩体、高MgO的原生岩浆(高镁玄武质岩浆)、深部岩浆作用、硫饱和与硫化物熔离共同组成岩浆型镍矿的6个重要地质条件.     

辽宁清原太古宙变质岩系的含金性研究

通过对辽宁清原太古宙地体中代表性剖面的地层地球化学研究，表明本区太古宙上壳岩浑南群和清原群金含量明显低于地壳金丰度值，反映了金在后期成矿能量作用下，发生了迁移－聚集成矿的趋向，形成了各种类型金矿床。地层中金和其它微量元素相关性研究表明，金常与亲铁和亲铜元素形成多元素组合。     

中国西部典型铜镍矿床亲铜元素特征对比

通过对喀拉通克、黄山东、金川和白马寨4个铜镍矿床亲铜元素特征进行比较,结果发现所有矿床具有相似的左倾原始地幔标准化配分模式和铂族元素明显亏损的共同特点;其亲铜元素质量分数却明显不同,铂族元素质量分数最高的金川铜镍矿床以Ni为主,喀拉通克矿床则表现为Cu占优势;矿床的初始岩浆为铂族元素不亏损的玄武质岩浆,应是地幔岩石较高程度部分熔融的产物;少量硫化物预先熔离是造成中国铜镍矿床成矿母岩浆亏损铂族元素和w（Cu）/w（Pd）远大于原始地幔（w（Cu）/w（Pd））的控制因素;不同程度（量）的硫化物熔离导致母岩浆中亲铜元素质量分数不同,R值低不是主要原因;早期发生硫饱和可能是铜镍矿床成矿的必要条件,成矿的关键可能在于新鲜岩浆的不断补给;少量硫化物预先熔离结合不含矿岩石亏损铂族元素,暗示这些矿区深部具有找矿潜力。     

中国PGE矿床类型分析

中国PGE（铂族元素）矿床类型分析,PGE（铂族元素）矿床包括Pt,Pd,Rh,Ru,Os,Ir6种元素,它们有着很强的亲“S”性和亲“Fe”族元素性,同时和Mo,Te,As,Sb,Bi等元素也有亲缘关系。这些相关元素在不同介质中,组成不同的元素组合,叫做元素“序列”,共有7个序列,它们对PGE形成有选择性的萃取和捕获能力,叫“萃捕剂”,再加上PGE自身的地球化学差异性,就可能形成多种不同的PGE矿床类型。列举了6个矿床实例,提出了成矿五要素,分析了中国PGE矿床前景,认为成矿和地幔岩初始岩浆密切相关。     

塔里木陆块周缘岩浆Cu-Ni-Co硫化物矿床形成的探讨

因新发现的夏日哈木超大型岩浆铜镍钴硫化物矿床成岩成矿研究存在争议,对岩浆铜镍钴硫化物矿床的成因机制又引发新一轮的关注。中国造山带中铜镍钴硫化物矿床具有鲜明的分布特点,20世纪80年代东天山黄山东等一批岩浆铜镍钴硫化物矿床的发现,曾经提出蛇绿岩形成铜镍钴硫化物矿床的观点,而后出现了洋壳削减闭合陆-陆碰撞后新生陆壳裂陷槽环境形成铜镍钴矿的主流认识;进入21世纪后,随着塔里木早二叠世大火成岩省的提出,开始将东天山和新疆北山的岩浆铜镍钴硫化物矿床与塔里木大火成岩省的形成关联起来,并认为是地幔柱作用的结果。但随着研究的深入,由于含铜镍钴镁铁-超镁铁岩地球化学具有典型的岛弧特征,又将东天山铜镍钴矿床的形成与俯冲削减的板片再次联系了起来,导致岩浆型铜镍钴硫化物矿床形成背景还存在较大争议。我们认为岩石微量元素显示岛弧信息,是俯冲交代及地壳混染引起的地球化学屏蔽效应;铬尖晶石成分及所反映的氧逸度环境指示为张性环境,而非岛弧。塔里木陆块周缘3期岩浆铜镍钴硫化物矿床成矿代表了中国最重要的3期成镍事件,实际反映了塔里木陆块在全球大陆聚散演化中与超大陆之间关键的聚散事件:(1)新元古代金川Cu-Ni-PGE矿成矿代表了由于地幔柱作用以塔里木、扬子和西澳大利亚陆块之间的裂解为起点的罗迪尼亚超大陆裂解事件,直至早古生代形成原特提斯洋-古亚洲洋;(2)早古生代末夏日哈木Ni-Co矿则是代表冈瓦纳大陆南部裂解从而形成古特提斯洋的标志性事件;(3)晚古生代早二叠世坡一Cu-Ni矿应是地幔柱作用潘吉亚超大陆生长大火成岩省的深成相组成。本文系统总结了3个矿床的成矿特征,并对比了3个矿床的区别。尽管坡一在3个矿床中有基性程度最高的母岩浆,但坡一相对于夏日哈木、金川显示出低的地壳混染程度,特别是地壳硫混染程度,这可能是坡一成矿相对差的主要原因。此外坡一不仅地壳混染程度低,且其混染了较多的钙质,抑制了硫化物饱和。     

我国夕卡岩铁(铜)矿床伴生钴的地球化学特征

夕卡岩铁(铜)矿床中伴生的钴,占全国钴总储量的14.9%,是我国钻矿原料的重要来源之一.本文根据我们多年的工作成果和有关资料,对该类钴矿的某些地球化学特征,进行初步探讨.一钴的地球化学属性及其在夕卡岩矿床中的富集情况钴是一个高度分散的元素,自然界中难以形成独立的矿床.钴的地壳丰度为O.0025%,地核丰度0.042%,地球丰度0.026%(黎彤,1976),地壳丰度与地核丰度之比为1∶17,即具有地壳分散、地核富集的特征.钴具有亲铁和亲硫的双重性质.亲铁性表现在地核中铁、镍、钴可以互熔并高度富集,亲硫性远不及镍、铜,在岩浆矿床中难     

成矿学及其90年代发展方向研究

概述了今后10年内成矿学的发展趋势在于成矿理论的不断完善和提高,成矿模式的研究和应用将向多因素的综合性的定量模式发展;并指出地幔成矿理论和行星成矿学是新的发展方向和前沿科学。     

造山型金矿研究进展:兼论中国造山型金成矿作用

造山型金矿指与大洋板块俯冲和陆块拼贴有关、产在汇聚板块边界变质地体内部或者边缘受韧-脆性断裂构造控制的,成矿流体以低盐度H2O-CO2-CH4为主要特征的,成矿深度(2~20 km)和温度(200~650℃)及其相应的蚀变矿化组合有较大变化的系列金矿床.造山型金矿形成与超大陆聚合时限具有一致性.由于围岩类型和控矿构造多样性、地球化学特征具有多解性、金属源区和演化的不确定性以及成矿就位和物质起源的空间差距,造山型金矿成因模式有以下两个主要观点.第一种为大陆地壳变质流体成因模式,认为造山型金矿形成于造山作用同变质阶段,并随岩石圈演化矿床的物质来源发生变化;富金流体的释放由上地壳岩石绿片岩相到角闪岩相的进变质作用导致,该过程中的黄铁矿向磁黄铁矿转变释放了大量的金,这种模式被广泛运用于赋存在绿片岩相中的显生宙造山型金矿.然而越来越多的实例证实造山型金矿主要形成于峰期变质的退变质阶段或者与区域变质没有任何关系,变质流体成因模式受到了强烈质疑;与大陆地壳变质模式相对立的是幔源流体模式,其认为流体起源于俯冲洋壳脱水或富集地幔再活化,不同时代和地区的成矿流体具有一致性;尽管该模式不符合传统的平衡条件下的相变原理,但是基于幔源流体的存在及其浅部运移的大量观测,初步认为成矿流体是在超临界和非平衡条件下完成了金属的幔→壳迁移.中国造山型金矿分布于江南造山带志留纪、天山-阿尔泰二叠纪、华北克拉通北缘三叠-侏罗纪、特提斯造山带二叠-侏罗纪、华南板块晚三叠世-侏罗纪、华北克拉通东南缘白垩纪、青藏高原及周缘古近纪等七大成矿带,主要受到了显生宙不同时代造山作用的控制,成矿时代晚于变质峰期,重要成矿带大型矿集区(胶东、哀牢山、扬子西缘)的实例解剖均支持幔源流体成因模式.     

滇中龙岗地区多金属矿带成矿地质特征及找矿方向

文章总结了滇中龙岗地区金、铜、铁、铅-锌、银等多金属矿床的类型和成矿规律,指出该区成矿演化有4个时期:早元古代铁-铜成矿期,中元古代-中三叠世古风化壳铁(金)矿成矿期,燕山期-早喜马拉雅期金、铅-锌(银)成矿期,晚喜马拉雅期金成矿期;相应地在空间上自下而上形成了4种成因类型的矿床组合:海相火山喷发-沉积-变质铁-铜矿床,古风化壳型铁(金)矿床,构造破碎带热液蚀变脉状金矿床和铅-锌(银)矿床,沉积-热液改造砂砾岩型金矿床。文章指出了该区找矿主攻矿种和有利找矿地段。     

穆龙套-萨瓦亚尔顿-库姆托尔金矿带典型矿床的对比研究

南天山金矿带是世界上一个重要的金矿资源地,产出数个超大型金矿。这些矿床有许多共同点:如大地构造背景、构造环境、含矿岩系、容矿岩石、控矿构造、矿体形态、矿石类型、主要金属矿物、载金矿物、围岩蚀变、成矿时代和成矿方式等相似。但是,进一步分析可以发现他们之间也存在一定差异。例如,在构造位置、物质成分、围岩蚀变等方面存在差异。对本区一些基本的成矿特征进行分析后,认为矿带的形成与南天山造山带的形成和演化关系密切,华力西期与花岗岩活动有关的热液成矿作用应是主要的成矿作用。因此,该矿带应属于细脉浸染型金矿较为合适。南天山尚有寻找此类金矿的远景。     

现代金矿成矿理论的若干进展

近十余年来，现代金矿成矿理论研究取得了长足进展，总结这些进展有助于开阔金矿研究和勘查思路。深入地研究了地球动力学背景对金矿成矿的控制，建立了区域成矿学的基本理论，提出了造山带型金矿的概念。岩浆热液和变质热液成矿理论获得了新的证据，在金矿成矿作用过程中岩浆流体较普遍存在，变质去挥发分作用所产生的大量热液是金矿成矿所需的低盐度流体。全球超大型金矿以中温热液型、浅成火山热液型金矿及砂金矿最为多见。从成矿系列理论发展到成矿系统理论，强调了金与其他矿产资源之间的相互联系，提出了铁氧化物型铜一金矿床和钨一锡成矿省内与侵入体有关的2种新类型金矿床。提出金的宇宙来源及撞击成矿理论。     

Endogenic Au-Ag polymetallic ore deposits and ore-bearing potentiality of strata

The problem of ore-bearing potentiality of the strata involves metallogenic theory and ore-search orientation. Studies of the spatial distribution of endogenic Au-Ag polymetallic ore deposits in North Hebei indicated that the strata in which ore deposits occurred range in age from Paleozoic, Proterozoic to Mesozoic. In addition the ore deposits are characterized as being strata-bound in nature. The arise and establishment of “extracting” viewpoint may be attributed to the following three reasons: 1) influence by the idea of “ore-source bed”; 2) limitation of analytical techniques in the 1980s’ (especially gold element); and 3) a small number of samples (sampling locations were mostly disturbed by mineralization). Studies have shown that ore-forming materials would most probably come from the deep interior of the Earth. Deep-seated ore-bearing materials including Au-Ag polymetals were brought to the shallow levels by way of mantle plume-mantle sub-plume-mantle branch structure multi-stage evolution, finally leading to the formation of ore deposits.     

中国金矿床(Ⅰ):成矿理论研究新进展

针对中国近年来金矿床学领域研究工作,综合讨论了金矿床成矿学理论研究方面的主要进展。它们集中体现在①大型一超大型金矿床;②区域成矿学与成矿系统;③造山带成矿与造山型金矿：从俯冲（增生）造山到碰撞造山成矿的显著发展;④成矿系列、成矿谱系到成矿体系研究;⑤热点、地幔柱及其多级演化：从边缘成矿到板内成矿;⑥成矿时代：从模糊到精确;⑦现代金矿成矿的实时模型;⑧从板块构造演化、超越板块构造到成矿地球动力学等8个方面。     

北祁连地区主要金属矿床成矿系列及区域成矿作用

北祁连地区是华北板块和柴达木－祁连板块的对接地带，是我国一个重要的构造成矿带，其内已发现铜，铅，锌，铬，钨，铁，金，钴锰等金属矿产地２６０多处，本文是研究了北祁连地区主要金属矿床的时空分布，含矿层位，成矿期，控矿构造等的基础上，结合北祁连构造演化特征，按照成矿系列的学术思想将区内主要金属矿划分为９个矿床系列，文中按时代顺序和概述了每一成矿系列矿床的基本特征，区域分布，主要成矿地质作用及产出构造环境     

地球系统、成矿系统到勘查系统

面对21世纪,矿床学和矿业发展有两大趋势(1)全球化;(2)矿产开发和环境保护的协调发展。矿床研究要扩展到全球背景。在简述地球系统和地球系统科学的基础上,提出了地质突发事件具有灾害和资源的两重性的观点。强调要从地球系统的大背景来研究成矿环境和成矿过程,也即将矿床成因和成矿系统研究提高到地球系统科学的层次,这是新世纪中矿床学发展的一个显著特点。成矿系统是一个有特色的地质系统,文中提出成矿系统论的5个要点(1)根据构造动力体制划分成矿系统大类;(2)多因耦合、临界转换的基本成矿机制;(3)矿床系列和地质-物探-化探-遥感异常系列共同构成的矿化网络;(4)矿床形成—变化—保存的全过程;(5)成矿系统的资源-环境双重效应。成矿系统论对于指导矿产勘查有重要意义。文中提出了成矿系统研究向勘查系统转化的原则和方法。通过对成矿系统的整体分析、空间分析、时间分析和历史分析,有助于明确找矿方向和目标。西藏朱诺斑岩铜矿的实践表明,勘查选区的核心问题是对找矿信息的分析、理解和把握。要将筛选关键找矿信息与分析成矿地质环境、控矿因素二者有机结合,赋予各种信息以客观、准确的地质内涵,是勘查选区成功的必要条件。最后,用“三环图”表示了地球系统、成矿系统和勘查系统的辩证关系。     

西北地区矿产资源成矿远景与找矿部署研究主要进展及成果

西北地区地处亚欧大陆腹地,以元古宙—古生代金属成矿为显著特色。火山喷溢型铁矿、BIF型铁矿、岩浆熔离型铜镍矿、块状硫化物型铜多金属矿、海底喷流型铅锌矿及浅成低温热液型金矿是主要的成矿类型。中亚构造域中南部以晚古生代内生矿床产出为特点,主要表现为石炭纪—早二叠世大火成岩省大规模的成矿作用。塔里木、鄂尔多斯是中国重要的油气储藏盆地,周边有金属矿产产出。特提斯构造域东北部主要是秦—祁—昆造山带西昆仑塔什库尔干、祁漫塔格重要矿集区的发现。根据西北地区重要成矿区带的主要成矿特征、典型矿床及找矿新发现,结合多元信息综合分析,对各个成矿区带进行资源潜力评价、划分找矿远景和勘查选区,并提出了部署建议。