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.     

哀牢山金矿带金成矿流体He和Ar同位素地球化学

根据矿物流体包裹体He和Ar同位素组成的测定结果 ,在分析成矿后各种后生作用对流体包裹体初始He和Ar同位素组成的影响的基础上 ,讨论了哀牢山金矿带中镇沅、墨江和大坪三个金矿床成矿流体的成因 .结果表明 ,流体包裹体中因氦扩散丢失而引起的氦同位素分镏以及后生叠加的He和Ar均可忽略不计 ;该金矿带的成矿流体 ,是富含地壳放射成因氦的饱和空气雨水与富含幔源氦的深源流体两端元混合的结果 .     

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.     

辽东地区金矿床成因与资源潜力

华北东部广泛分布着与晚中生代克拉通破坏相关的金矿床,但不同地区金矿床在研究程度、成矿特征、探明储量等方面存在显著差异.华北东部的辽东具有与胶东相似的区域地质特征,并共同经历了晚中生代克拉通破坏作用,但其金成矿的理论研究和探明的黄金资源量却存在巨大差异.本文在分析研究辽东区域地质、中生代岩浆-构造演化和矿床地质基础上,通过深部-浅部综合地球物理探测和大数据AI资源量预测,提出了辽东晚中生代金元素富集主体来自于克拉通破坏诱发的幔源熔流体,金矿床主要受北东-北北东向断裂控制,金矿类型以破碎带蚀变岩型和含硫化物石英脉型为主.明确了鸭绿江主断裂带及相关的次级断裂、已知矿集区外围与深部是未来金矿资源勘查的重要区域,预测鸭绿江成矿带黄金资源潜力巨大,具备新增数千吨级黄金资源的潜力.     

锡矿山锑矿床成矿流体的热场与运移的数值模拟

根据湘中盆地的水文地质单元和锡矿山锑矿床的成矿模式, 利用流体运移的热-重力驱动模型, 在湘中盆地以锡矿山为中心, 选取了4条具代表性的剖面进行了数值模拟, 这4个剖面分别是: 锡矿山-大界垴剖面(AO)、锡矿山-大乘山剖面(BO)、锡矿山-龙山剖面(CO)、锡矿山-大丰山剖面(DO). 模拟研究表明:在整个盆地具有相同的大气降水和相同的入渗率条件下, 锡矿山锑矿床的成矿流体大部分来自于BO和CO两个剖面方向, 即锡矿山锑矿床的成矿流体主要来自于大乘山和龙山地区. 研究同时表明: 来自于大乘山和龙山地区的成矿热液向锡矿山地区运移平均速度为0.2~0.4 m/a.     

金顶超大型铅锌矿床氦、氩同位素地球化学

对金顶超大型铅 锌矿床成矿阶段形成的黄铁矿中流体包裹体的氦、氩同位素的研究结果表明 ,成矿流体的40 Ar/ 3 6Ar≈ 30 1 .7～ 385 .7,3 He/ 4 He≈ 0 .0 3～ 0 .0 6Ra,成矿流体属于饱和空气的表生水 .在此基础上 ,对氦、氩、硫、铅同位素耦合关系的研究进一步确定出该矿床成矿流体的形成演化过程为 :饱和空气的大气成因地下水下渗增温→通过水 岩作用从盆地地层中获取硫和氯以及放射成因的氦和氩→浸取盆地底部幔源火成岩中的铅和锌→含矿流体回返上升成矿 .由于这一过程的结果 ,而使成矿流体留下了地壳放射成因氦、(叠加有部分放射成因40 Ar的 )大气氩、地壳成因硫和幔源铅的同位素组成特征 .     

贺根山镁铁-超镁铁岩与缝合带的关系——来自地球物理的证据

长期以来,对内蒙古贺根山缝合带中的镁铁-超镁铁岩,有着"蛇绿岩"、"岩浆岩"、"幔源熔-流体"等不同认识.近年来在铬铁矿中发现了金刚石等深部地幔矿物,如何认识携带这些物质的幔源熔-流体的上涌?缝合带在镁铁-超镁铁岩的形成过程中起到什么作用?解决问题的关键之一是弄清镁铁-超镁铁岩的深部产状,这需要来自地球物理观测数据的依据.本文基于航磁和重力数据的研究表明,贺根山地区的蛇绿岩块均呈现高磁异常特征,其中贺根山岩块埋深明显大于其他岩块,表现为高磁异常与低重力异常,与地表出露的蛇纹石化的镁铁-超镁铁岩带对应.对航磁化极异常与布格重力异常数据做了向上延拓处理,进行了磁源形态及底界深度的估算,并利用基于相异度算子的边缘增强方法辅助识别断裂.结果表明,贺根山岩块贯穿地壳,且附近存在超壳断裂.地表至中地壳主要由蛇纹石化的镁铁-超镁铁岩组成,下地壳主要为超镁铁质岩组成,它们充填在一组宽约30km的NEE向断裂带中,大地电磁测深剖面揭示的壳-幔电性结构进一步证实控制缝合带的是岩石圈断裂,贺根山缝合带具有明显的根部.由此推测,在地幔底辟上涌的背景下,幔源熔-流体沿着岩石圈断裂持续上升到达浅表,暗示该区板块的拼合可能是通过深部幔源物质的侵入而成的.     

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 .     

初论华北东部中生代金成矿的地球动力学背景——以胶东金矿为例

山东金矿研究的最新成果表明 ,胶东众多金矿床 (无论矿化类型、产出空间、地质背景的不同)的成矿时代主要集中在 1 1 5± 1 5Ma(早白垩世 )前后这一狭短的时段内 ,暗示它们都受某一次统一的重大地质事件的制约 .金矿石中碳酸盐矿物的碳氧同位素组成显示成矿流体中的CO2 很可能来自深部 (岩石圈地幔甚或更深 ) .1 1 5± 1 5Ma(早白垩世 )前后正是华北东部中生代动力学体制转折的关键时段 ,此时古太平洋板块向欧亚大陆斜向快速俯冲、华北东部岩石圈剧烈减薄、郯庐断裂发生强烈左行走滑、区域构造应力场转变为强烈引张、火山 -岩浆活动也最为强烈、尤其是深源(幔源 )岩浆活动最为强烈 .同时 ,这也与部分学者提出的超级地幔柱的高潮时段 (1 2 5～ 1 0 0Ma)相吻合 ,暗示可能有深部物质 (不仅是上地幔物质 ,还可能包括下地幔物质 )和热能的大规模强烈上涌 .因此 ,胶东金矿 (以及华北东部的许多其它金矿床 )的形成有可能是 1 1 5± 1 5Ma前后华北东部动力学体制转折过程中一次大规模的深部物质和深部能量上涌的结果     

地球壳幔结构构造与老王寨超大型金矿床形成关系探索

控制老王寨金矿床形成的地壳浅层结构构造要素包括 :有利的大地构造和区域构造部位 ,地球大量能量的释放口 ,良好的控矿构造系统 ,质优量大的矿源岩 ,韧性剪切作用以及壳幔广大范围丰富的成矿物质来源 .控制此矿床形成的深层壳幔结构构造要素有 :壳内低速透镜体 ,中地壳下部及下地壳高速体 ,莫霍面斜坡中的台阶 ,幔隆的交会部位 ,壳幔过渡层 ,软流圈隆起和低速柱 .有利的深、浅层壳幔结构构造要素的耦合以及与岩石圈演化和地质事件的耦合是老王寨超大型金矿床形成的根本原因 .     

新疆额尔齐斯金矿带的成矿作用及其与中亚型造山作用的关系

额尔齐斯金矿带在泥盆纪－早石炭世处于沟弧盆体系之喀拉通克岩浆弧与克兰弧后盆地的交界处,前人因此套用活动大陆边缘的成岩成矿模式研究和解释额尔齐斯构造带的金矿形成与分布．但是,大量同位素测年和地质研究均表明成矿事件明显晚于洋壳俯冲体制,而发生于晚石炭－早二叠世的碰撞造山过程中,尤其是挤压－伸展转变期．通过分析典型金矿床的成矿时代、构造背景、矿床地质、成矿流体性质和成矿物质来源等,确证它们与碰撞造山体制的矿床特征一致,成矿物质主要来自矿区南侧地层或地体,因此运用碰撞造山成矿模式重新解释了金矿带的形成,指出了找矿方向．     

浙江大桥坞铀矿床铅、氢、氧同位素研究

浙江大桥坞矿床是赣杭火山岩铀成矿带重要的铀矿床之一。本文通过对大桥坞铀矿床铅、氢和氧同位素及前人资料的综合研究,探讨了矿床成矿流体和成矿物质来源。结果表明花岗斑岩、凝灰岩、辉绿岩、矿石中黄铁矿、蚀变围岩中黄铁矿的Ph同位素组成变化较小,可能指示它们具有相似的源区。在铅同位素构造环境判别图解中,铅同位素投影点分布范围较广,但多数集中于地幔和造山带演化线之间,偏向造山带,反映了铅的来源与岩浆活动有关。氢、氧同位素组成显示,成矿流体主要来自大气降水。成矿物质来源于壳幔混合源。     

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.     

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     

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.     

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.     

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。     

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．     

上地幔高导物质的连通性和电导率的实验研究进展

矿物/岩石的电学性质是认识地球内部物质与结构的重要依据.高导物质(熔体、流体、石墨、磁铁矿等)能否显著影响上地幔的电性结构,取决于这些物质在上地幔中的连通性、电学性质和体积分数.近年来的研究表明,挥发分(水、二氧化碳)能够有效的降低橄榄岩的固相线,并提高玄武岩熔体的电导率.因此我们可以尝试用少量的熔体去解释上地幔某些区域的高导异常.但目前在高温高压下对这些熔体连通性的研究仍不足,我们并不清楚少量熔体在三维条件下是以何种形式连通的?俯冲带中的水主要储存在孔隙和含水矿物中.地慢矿物的蚀变,含水矿物脱水的过程中将产生含高浓度电解质的流体.二面角的观测证明了在高温高压下流体能在橄榄石间保持连通,因此我们可以认为这些高导流体对俯冲带的电性结构有很大程度的影响.石墨在橄榄岩体系中具有很高的二面角,不大可能以连通薄膜的形式在上地慢广泛存在,但石墨能否以网状形式连通?与机械的将蛇纹石和磁铁矿混合实验相比,绿泥石脱水产生的磁铁矿展示了更好的连通性.这意味着今后研究固相高导物质的连通性时不能忽略矿物在自然条件下的结构特征.     

山东沂沭地区幔源矿物中的流体和稀有气体地球化学研究

幔源物质中的流体和稀有气体是地幔信息的重要示踪剂. 利用热爆裂法和熔融法分别测试了山东沂沭地区新生代玄武岩中二辉橄榄岩包体的流体和稀有气体同位素组成, 结果表明, 其流体组成以CO₂、CO、H₂等为主, 三者约占流体总量的90%以上, 与中国东部其他地区幔源包体的研究结果类似; ³He/⁴He比值主要介于0.82~2.74 Ra, ⁴⁰Ar/³⁶Ar = 299.5~758.8, 均远低于大洋中脊玄武岩等典型上地幔样品值, 主要反映了大气和部分放射成因组分的影响. 沂沭地区幔源矿物的C/³He = (27.6~1050)×10⁹, N₂/Ar = 927~56612, N₂/³He= (2.5~27)×10⁹, 与受板块俯冲影响的美国西部、新西兰等地区幔源流体类似, 在多种综合图解上均位于地幔-地壳-大气源区之间, 反映大气和富有机组分的地壳物质的影响. 上述结果表明, 研究区幔源矿物流体和稀有气体同位素的组成可能反映了岩浆喷出过程或喷出后的变化, 也可能与古俯冲板块对该区陆下地幔的影响有关.