岩浆侵入构造系统Ⅰ:构造岩相学填图技术研发与找矿预测效果

岩浆侵入构造系统属地球科学复杂性理论和成矿系统理论的前沿研究。本文在总结构造岩相学填图理论和应用研究基础上,建立了岩浆侵入构造系统的构造岩相学研究内容和方法。在研究内容上从物质域-时间域-空间域,厘定构造岩相学格架、基本填图单位和独立填图单元,对岩浆侵入构造系统物质-时间-空间分布规律进行圈定。在研究层次上,遵循大地构造岩相学与成矿带构造、区域构造岩相学与矿集区构造、矿田构造岩相学与矿田构造、矿床构造岩相学与矿床构造、矿体构造岩相学与矿体构造等五个研究尺度,对岩浆侵入构造系统与成矿系统进行研究,探索岩浆侵入构造系统形成的动力学机制与金属超常富集规律。研究方法包括三维构造岩相学综合填图技术系列、构造岩相学专题研究方法和深部隐伏构造岩相学填图专题方法。以云南东川铁铜金矿集区、智利月亮山IOCG矿集区和海南丰收钨铯多金属矿床为例,论述了构造岩相学填图理论和新技术方法、岩浆侵入构造系统和找矿预测应用效果。在研究智利侏罗纪-白垩纪火山岩和侵入岩的构造岩相学特征基础上,认为白垩纪富磷灰石铁质超基性岩-铁质安山岩-铁质粗安岩等岩石组合,为IOCG成矿系统根部相和寻找IOCG矿集区的勘查标志。在月亮山IOCG矿床深部,新圈定了深部隐蔽岩浆热液角砾岩构造系统,认为电气石岩浆热液角砾岩筒为岩浆热液角砾岩构造系统中心相,赤铁矿电气石化蚀变岩属岩浆叠加热液蚀变中心相,为IOCG成矿系统的热液叠加成矿中心相标志。将云南东川和邻区新太古界-元古宙火山喷发-岩浆侵入事件序列划分为7个火山喷发-岩浆侵入旋回,建立了三大类元古宙岩浆侵入构造系统和构造岩相学分带样式,包括中元古代因民期-落雪期火山喷发-岩浆侵入构造系统、格林威尔期岩浆叠加侵入构造系统和晋宁期岩浆侵入构造系统等。通过大比例尺地面和矿山井巷工程的系列构造岩相学填图,揭示了东川铁铜金多金属矿集区内成矿系统类型的多样性,东川铁铜金多金属矿集区内成矿模型为"9层立交地铁式",探索了成矿系统深部结构,为东川铁铜金多金属矿集区深部(5000 m以浅)构造岩相学填图和找矿预测、资源高效利用和生态环境保护等提供了依据。     

铜陵矿集区蚀变-流体填图与成矿流体系统

为了详细刻画和深刻理解区域流体系统，文章在传统的地质填图方法基础上，针对流体活动性状及其地质记录。提出了一套区域蚀变-流体填图方法程序，并在铜陵地区进行了示范性研究，取得了良好效果。这套“蚀变-流体填图”的方法明确了流体填图的填图对象，填图单位划分理论依据——流体同源性理论。制定了流体系统．流体子系统-流体单元三级填图单元划分方案。在铜陵地区建立了与成矿流体有关的4套流体系统，即海西期喷流沉积流体系统、燕山期岩浆流体系统、燕山晚期中低温流体系统和燕山晚期繁昌火山流体系统，并划分出7个流体子系统和18个流体单元。通过“蚀变-流体填图”掌握了铜陵矿集区成矿流体的空间分布规律，阐述了不同流体系统的成矿特征。     

侵入岩填图方法体系及专题研究

中国侵入岩填图经历了不同发展阶段。目前,需要探索中大比例尺(1∶5万~1∶2.5万)填图方法。依据以往的填图实践经验,特别是同源花岗岩、异源花岗岩、中基性岩、超基性岩试点填图,提出侵入岩填图方法体系。无论何种成因,侵入岩填图应该建立不同级别的等级体制填图单位,即侵入体-单元-序列(或岩套)-超序列(或超岩套)-超序列组合(或超岩套组合),分别对应岩体-岩基-岩带-巨型岩带。同源花岗岩岩浆,可以按照以往的谱系单位填图,其侵入体-单元-序列-超序列应该是同一个岩浆旋回演化的产物。岩浆混合花岗岩,可以按照混合程度划分单元,归并序列。中基性-超基性侵入岩,也可以参考上述谱系单位和混合单位填图。侵入岩不同级别等级体制单位的建立有利于深入认识岩浆系统及其制约因素。此外,花岗岩等侵入岩蕴含了丰富的地球动力学信息,有必要开展深入的专题研究。     

基性-超基性侵入岩中-大比例尺专题地质填图实践——以塔里木板块东北部坡北岩体为例

目前,1∶5万地质填图规范中缺少对基性-超基性侵入岩填图方法的系统总结。以塔里木东北部坡北基性-超基性岩体为例,开展专题地质填图实践,在岩体地质、地球物理、遥感和地球化学综合调查的基础上,建立了科学问题、地质填图、矿床预测相结合的填图方法。将坡北基性-超基性岩体作为一个岩浆序列,根据岩浆性质与含矿性特征划分为2个岩浆亚序列,5个岩浆单元,分别对应不同的岩性组合。与岩浆亚序列相对应存在2类岩浆矿床,其中赋存铜镍矿化的岩相主要为橄榄岩相,含磁铁矿、钛铁矿的岩相主要与辉长岩、辉长苏长岩、辉石岩相有关。从野外踏勘、实测剖面等多个角度探讨了基性-超基性侵入岩1∶5万专题地质填图的方法,为此类工作提供了有益探索。     

结构可控的地质解释——侵入岩专题地质填图构想

火成岩及其组合的性质不仅受岩浆系统本身性质的约束,也受到成岩环境的控制。因此,火成岩分布区的地质填图应当立足于结构可控的地质解释。基于这种认识,建议侵入岩专题填图按照岩浆系统的几何尺度及其与动力系统的关系划分填图单位。一级岩浆系统受控于全球动力学系统,具有最大的几何尺度;二级岩浆系统与区域地质历史有关,是全球动力系统与岩石圈系统相互作用的产物;三级岩浆系统受控于局部动力系统,与全球动力系统没有直接联系;四级岩浆系统受控于岩浆动力系统与围岩动力系统的相互作用,通常与岩浆产量和通道条件紧密联系在一起;五级岩浆系统受控于具体的岩浆过程,通常是侵入岩区的最小填图单位。但是,岩浆系统具有可无限细分的特点,填图过程中可根据具体情况进一步划分更次级的岩浆系统。对于几何尺度小于地质图表述能力的岩浆系统,建议制作局部放大的专题地质图件,以展示特定岩浆系统的地质特征。     

论热液角砾岩构造系统及研究内容、研究方法和岩相学填图应用

含矿热液角砾岩类和非含矿角砾岩类的成岩成矿机制、独立填图单元确定和构造岩相学填图等问题,一直是困惑地质学家的难题。有效解决这些难题,对于研究和恢复矿田构造具有重要价值。在热液角砾岩成岩成矿系统中,热液角砾岩类不但是流体–岩石的多期次地球化学耦合与叠加作用、强烈流体交代作用的物理–化学反应库,也是各类叠加地质作用过程和结果的构造岩相学物质记录。因此,对其深入研究有助于提升成岩成矿系统理论认识水平。在综述以往研究基础上,本文提出了热液角砾岩构造系统概念、研究内容、研究方法和技术组合。在对角砾岩相系分类基础上,针对热液角砾岩相系的复杂性,通过岩相学填图实例解剖,总结专项填图中构造岩相学填图单元建立方法和填图技术,探索采用岩相学填图恢复热液角砾岩构造系统的新方法及技术组合。通过专项研究认为热液角砾岩系统主要形成有利的构造地质背景有:(1)复式侵入岩体在多期次岩浆侵入过程中,岩浆结晶分异和不混溶作用、岩浆冷却与围岩–先存构造多重耦合过程、同岩浆侵入期的脆韧性剪切带耦合、侵入岩体在后期构造–流体叠加过程等,对于形成热液角砾岩构造系统有利;(2)在火山岩相系中,早期次火山侵入体、晚期次火山岩侵入体和后期岩浆侵入岩体等,对于形成热液角砾岩体构造系统十分有利;(3)在沉积盆地后期叠加改造过程中,先存火山角砾岩、岩溶角砾岩和沉积角砾岩相系等,在后期盆地流体注入和多期次岩浆侵入过程中,有利于形成叠加热液角砾岩体构造系统;(4)在多期次的构造–岩浆–角砾岩杂岩带中,有利于形成热液角砾岩构造系统。研究认为多期次岩浆侵入体、火山–次火山岩侵入体和盆地中热流体是形成热液角砾岩构造系统的主要机制,包括与多期次复式侵入体有关的岩浆热液角砾岩构造系统、火山–次火山热液角砾岩构造系统、构造热液角砾岩构造系统和复合热液角砾岩系统等,它们均属矿田构造类型,也是多矿种共生矿床的成岩成矿机制。采用构造岩相学专项填图技术,对不同类型热液角砾岩构造系统及成岩成矿中心进行重建,有助于寻找和发现深部隐蔽构造和隐伏铁氧化物铜金型(IOCG)矿床找矿预测。     

花岗岩类填图方法评述与建议

花岗岩类的分类理论决定其填图方法，现行的单元-超单元填图方法是依据花岗岩类的I型、S型分类理论和同源岩浆演化理论而建立的，由于同源岩浆演化理论的不完善性、地质作用过程的多样性，导致了形成花岗岩类源岩组分的复杂性，使得I型、S型分类的不确定性，因而单元-超单元填图方法在实践中存在较多问题和矛盾，笔建议的花岗岩类填图办法是，以基本岩石分类方案为依据，以野外可识别、易掌握的客观岩石学、矿物学、组构学为准则，客观、真实的反映花岗岩类的地质特征。     

同源花岗岩谱系填图——内蒙古二连宝德尔石林花岗岩填图试点

单元-超单元花岗岩谱系填图方法是以同源岩浆演化理论为指导思想建立发展的。该方法从20世纪80年代开始在中国推广和应用,然而,随着岩浆岩理论的不断发展及填图实践过程中遇到的问题,填图方法回归到早期的"岩性+时代"方法。在新的形势下,如何开展好新一轮的花岗岩填图工作,谱系填图是否仍具有适用性值得分析探讨。以中蒙边境地区出露的宝德尔石林花岗岩体填图试点成果为例,阐述岩浆岩填图试点方法的可行性。填图结果显示,该岩体为复式杂岩体,发育约160Ma和140~124Ma两期二长花岗岩,这两期二长花岗岩时代和岩石结构存在差别,野外的主要区别在于粒度。它们处于同一个区域性伸展背景,属于同源岩浆演化的产物。依据谱系划分方案,可以划分为晚侏罗世和早白垩世2个序列及5个单元,且可以进行区域对比。因此,基于岩浆演化规律,以解体岩体和进行岩石类型归并为精髓的谱系填图对于同源花岗岩仍是适用和必须的,但不可扩大化。     

关于“侵入岩谱系单位填图方法”有关问题的讨论

本文简单地阐述了岩浆作用的多样性，指出不能以同源岩浆演化一种岩浆作用方式来概括或代表所有的岩浆活动，通过对“侵入岩谱系单位填图方法”在实际应用中存在的一些问题的讨论，指出同源岩浆演化理论尚不完善，不能人为地夸大同源岩浆演化理论的作用，未经深入研究和试验不宜把这个方法应用于所有时代和任何构造背景的花岗岩类。     

安徽铜陵地区蚀变流体填图方法的探讨

蚀变流体填图是一项区域流体地质调查研究工作 ,也是一项具有战略意义的、综合性的基础地质研究工作。区域大面积的流体填图工作的理论依据、思路方法、填图要素、技术要求和规范等还没有一套成熟的方法体系。在实施中国地质调查局和国土资源部科学技术司的“铜陵地区蚀变流体填图”项目中 ,探讨了流体填图的理论依据、思路方法、研究内容和填图要素 ,对填图单位制定了 3级填图单元等级体制 ,即流体系统流体子系统流体单元。在铜陵地区划分出 4个流体系统 ,7个流体子系统和 18个流体单元。     

河北太行山南段符山杂岩体岩浆作用深部过程及其大地构造意义

华北克拉通中生代岩石圈减薄过程中,其深部复杂的壳-幔岩浆过程及深部岩浆房系统研究薄弱,岩石圈减薄过程的浅部响应也存在较大争议。本文以华北克拉通中部的邯邢地区符山杂岩体为研究对象,通过详细的野外地质调查、岩相学观察、岩石地球化学分析、锆石年代学和矿物电子探针分析等研究多重岩浆房系统、岩浆深部作用过程和浅部响应。锆石U-Pb测年结果显示,符山早期岩套中细粒二长岩的年龄为129 Ma,晚期似斑状岩套的斑状角闪二长岩的年龄为122 Ma。岩相学观察及背散射电子(back scatter electron,BSE)图像显示,符山杂岩体的角闪石和斜长石均具有复杂的环带结构,并通过对它们的晶体生长过程分析和环带成因讨论,表明其具有复杂的生长环境和过程。符山杂岩体的高镁、高钾、高Sr 等地球化学特征和角闪石、斜长石的环带成因证明了深部岩浆在幔源流体的活化作用下发生了强烈的岩浆混合作用和多重岩浆房过程。符山杂岩体早期岩套侵入岩定位深度为7 km,晚期岩套侵入岩定位深度为1.5 km,表明在7 Ma内地壳隆升了5.5 km。符山杂岩体中大部分侵入岩具高Sr、低Y及δEu正异常等地球化学特征,表明它们可能形成于加厚陆壳的部分熔融。这些特征表明晚中生代中国东部高原的存在。     

Magmatic Evolution of the Skye Igneous Centre, Western Scotland: Modelling of Assimilation, Recharge and Fractional Crystallization

The Skye igneous centre, forming part of the British Tertiarymagmatic province, developed over a 7 Myr period (61–54Ma) and is characterized by a complex suite of lavas, hypabyssaland intrusive rocks of picritic to granitic composition. Theintrusion of magma from mantle to crust at 2x10^–3km³/yr(6 Mt/yr) advected magmatic heat of roughly 0·2 GW averagedover the period of magmatism supporting an ‘excess’heat flux of about 130 mW/m², or about twice the present-dayaverage continental heat flow. The volume of new crust generatedat Skye (15000 km³) spread over the present-day area of Skyecorresponds to 9 km of new crust. The geochemical evolutionof the Skye magmatic system is constrained using the Energy-ConstrainedRecharge, Assimilation, and Fractional Crystallization (EC-RAFC)model to understand variations in the Sr- and Pb-isotopic andSr trace-element composition of the exposed magmatic rocks withtime. The character (composition and specific enthalpy) of bothassimilant and recharge magma appears to change systematicallyup-section, suggesting that the magma reservoirs migrated toprogressively shallower levels as the system matured. The modelof the magma transport system that emerges is one in which magmabatches are stored initially at lower-crustal levels, wherethey undergo RAFC evolution. Residual magma from this stagethen migrates to shallower levels, where mid-crustal wall rockis assimilated; the recharge magma at this level is characterizedby an increasingly crustal signature. For some of the stratigraphicallyyoungest rocks, the data suggest that the magma reservoirs ascendedinto, and interacted with, upper-crustal Torridonian metasediments. KEY WORDS: assimilation; EC-RAFC model; geochemical modelling; magma recharge; Skye magmatism     

岩浆补给作用对硅质火山岩浆系统演化的制约

硅质火山喷发作为大陆地壳岩浆活动的重要表现，在研究大陆地壳形成与演化、探讨岩浆过程与动力学机制等方面具有重要的价值，其通常所表现的强烈爆炸式喷发，甚至可以导致全球性的环境和气候变迁。硅质岩浆系统在开放体系中不同来源岩浆的贡献和相互作用是目前研究的热点问题。持续的岩浆补给可以延长岩浆存储的时间，促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化以及晶体 熔体的分离和晶粥的再活化，同时也是触发火山喷发的重要机制之一。此外，岩浆补给以及硅质岩浆的晶体 熔体演化过程也是火山喷发产物多样性的原因，导致同一火山在其活动过程中喷发产物规律性的变化，如富晶体火山岩、贫晶体火山岩、火山岩成分分层、以及复活岩穹和中央侵入体等。因此，岩浆补给作用是制约硅质火山岩浆系统演化和火山岩成分多样性的重要因素，也是活动火山监测和灾害评估的重要依据。岩石学、岩石地球化学、矿物(长石、石英、石榴子石、锆石等)同位素及成分变化，以及模拟实验、地震层析成像等研究为揭示硅质岩浆系统中的岩浆补给作用和复杂岩浆过程提供了多种视角。     

浆混花岗岩专题填图方法初探——以东昆仑加鲁河地区为例

东昆仑造山带花岗岩中广泛发育暗色微粒包体,含有丰富的壳幔岩浆混合作用的证据,被认为是研究岩浆混合作用的天然场所。适逢近阶段同源花岗岩谱系填图方案在造山带岩浆混合(浆混)花岗岩图区实践时深受质疑,本研究以东昆仑加鲁河地区浆混花岗岩为例,开展浆混花岗岩区专题填图试点工作,旨在探索一套适合浆混花岗岩填图的岩石单位划分方案。从野外地质、岩相学、岩石和矿物化学等不同角度论证了加鲁河花岗闪长岩及其内部包体形成于开放体系下的壳幔岩浆混合作用。在填图工作中,将图区内的岩浆岩划分为浆混花岗岩和非浆混花岗岩2个超单元。以岩浆混合作用为理论依据,将浆混花岗岩超单元划分为基性端元、酸性端元和浆混产物3个二级单位,对于2个端元岩石单位按照其矿物组成、结构构造等方面的差异(岩浆演化导致)再次划分最基本岩石单位——侵入体,对于浆混产物单位,建议可按照岩浆混合程度差异或者内部包体变化规律灵活划分基本岩石单位——浆混体。由此建立了一套可与同源花岗岩谱系单位相兼容的浆混花岗岩谱系单位划分方案,为岩浆混合花岗岩区开展填图工作提供了初步探索方案。     

Mineral chemistry and Ti in zircon thermometry: Insights into magmatic evolution of the Sangan igneous rocks,NE Iran

The Sangan Magmatic complex (SMC) is, a large I-type magmatic complex, located in the northeastern Iran. Zircons extracted from the intrusive and volcanic rocks within the SMC record a similar Hf compositions and REE patterns, indicating that these chemical signatures have likely been inherited from the same source and simple history of magmatic crystallization during the evolution of the orogeny. The zircon from volcanic rocks yield Ti-in-zircon crystallization temperatures of 667–1145?°C with average temperatures of 934?°C while those from granitoids indicate crystallization temperatures of 614–898?°C with an average of 812?°C. Ti-in-zircon, Ti in biotite thermometries also indicates that the crystallization temperatures of volcanic rocks are relatively higher than those of granitoids. The biotite chemistry studies reveal that this mineral crystallized at approximately 725°–800?°C and 758° to 816?°C for granitoid and volcanic rocks, respectively, which is similar to obtained temperatures by Zir-saturation of Eq. (1). T_zicsat and T_magma trend lines on the T-SiO₂ diagram cross at high silica contents of ～68?wt.%, at which temperature the magma becomes zircon-saturated and new zircons are crystallized. The zircon REE data including Ce/Ce*, Eu/Eu*, and Th/U ratios suggest that SMC igneous rocks are formed from oxidized magma. However, the zircon Th/U and Hf data suggest that the SMC became progressively more oxidized and also indicate lower temperatures from volcanic and plutonic rock with decreasing time.     

Late Cretaceous coeval acidic and basic magmatism,Karacaali Magmatic Complex,Central Anatolia,Turkey

The Central Anatolia Crystalline Complex (CACC) is characterized by Late Cretaceous high-temperature metamorphic rocks intruded by S-, I-, and A-type granitoids. Coeval basic plutonic and volcanic rocks also crop out in the complex. The NE–SW-trending Karacaali Magmatic Complex (KMC) represents a clear example of synchronous basic and acidic magmatic associations. We present new data on this coeval magmatism. The KMC plutonic rocks mainly consist of monzonite, granite, and gabbro, whereas the associated volcanic rocks are chiefly of basalt and rhyolite. All of the units have been cut by quartz, quartz-tourmaline, and calcite veins and by porphyritic leucogranite, aplitic, and basaltic dikes. The rhyolitic, basaltic, and gabbroic samples yield well-defined ⁴⁰Ar/³⁹Ar plateau ages of 69.1 ± 1.3, 58 ± 10, and 66.4 ± 1 million years, respectively; these data indicate that a younger multiphase basic magma was injected into a partially crystallized monzonitic magma chamber. The basic intrusions added heat to the system and gave rise to the re-fusion of the already crystallized parts of the monzonitic melt, forming the younger leucogranitic magma. The gradational contacts, cross-cutting relationships, trace element contents, trace element patterns, rare-earth element (REE) patterns, and ⁴⁰Ar/³⁹Ar geochronological data of the studied igneous suite clearly demonstrate that the acidic and basic rocks of the KMC were contemporaneous and are produced by partial melting of distinct sources rather than by fractional crystallization of a single source.     

新疆阿舍勒盆地泥盆纪火成岩与构造-岩浆演化

阿舍勒泥盆纪火山盆地是阿尔泰西南缘重要的矿集区,产出我国著名的火山成因块状硫化物型(VMS)矿床——阿舍勒铜矿.其内部发育的火山岩和侵入岩地球化学特征记录了阿舍勒盆地的构造岩浆演化和成岩、成矿作用过程,但其形成构造背景和成岩成矿机制一直存在争论.本文报道了阿舍勒矿集区萨尔朔克铜金多金属矿区深部英云闪长岩的LA-MC-I...     

铜陵地区中酸性侵入岩年代学研究

本文选择了铜陵地区主要岩石类型的代表性岩体中黑云母为测定对象，准确地测定了侵入岩的４０Ａｒ／３９Ａｒ同位素年龄。测定结果表明，区内侵入岩的年龄均小于１４０Ｍａ，属燕山晚期的产物，后期热事件为成矿时代，晚于岩浆侵入时代，在此基础上，分析了ＫＡｒ法、ＲｂＳｒ法同位素年龄产生偏差的原因