成矿碳酸岩的实验岩石学研究现状与展望

火成碳酸岩及其风化产物是全球战略性关键金属稀土元素(REE)和铌(Nb)的主要来源。因此,对关键金属在火成碳酸岩中的超常富集机理研究具有重要的科学意义。研究表明成矿碳酸岩常常与碱性杂岩体存在密切的时空联系,因而母岩浆应属于碳酸盐化的硅酸盐岩浆,并以霞石岩岩浆为主。针对碳酸岩关键金属矿床的成岩成矿过程,已有实验发现母岩浆在地壳内的演化过程中,既可以通过分离结晶作用,也可以通过液态不混溶作用形成碳酸岩。然而,更加接近自然样品的多组分体系的实验均表明液态不混溶作用总是先于碳酸盐矿物分离结晶作用。因此,液态不混溶作用对关键金属成矿过程有着不可忽视的作用。尽管如此,已有不混溶实验表明当碳酸盐熔体和硅酸盐熔体发生不混溶之后,关键金属REE与Nb总是优先分配到硅酸盐熔体(碱性岩)中,但是在成矿杂岩体中,REE与Nb是高度富集在碳酸岩中。虽然不混溶实验表明REE与Nb在碳酸盐-硅酸盐熔体中的分配系数与含水量有关,即与熔体的聚合程度有关,但是绝大部分成矿碳酸岩成矿过程一般并不富水,所以碳酸岩中REE和Nb等关键金属元素超常富集的机理并不明确。因此未来的研究应重点关注在碳酸岩演化的过程中,除了水以外,其他配体对于关键金属元素在不混溶硅酸盐-碳酸盐熔体之间分配系数是否有影响,从而找到控制碳酸岩中关键金属成矿的关键。     

碳酸岩型稀土矿床成矿流体演化机制研究现状及展望

与碱性岩有关的碳酸岩型内生稀土矿床在中国乃至世界上轻稀土资源储量中占有极为重要的地位,诸如我国内蒙古的白云鄂博稀土矿床、川西冕宁—德昌稀土成矿带中的牦牛坪、大陆槽等稀土矿床、山东微山县郗山稀土矿床以及美国的Mountain Pass稀土矿床等都属于这种类型的稀土矿床。当前,对于这类稀土矿床的成矿流体演化机制,学界主要存在结晶分异作用、不混溶作用(熔体-熔体不混溶、熔体-流体不混溶以及流体-流体不混溶)以及热液交代蚀变作用之间的分歧。结晶分异作用可以使具有不相容性的稀土元素在残余熔体相中逐渐富集,直至形成稀土矿物。不混溶作用能够使稀土元素在不混溶后形成的两相或多相中的某一相中发生选择性富集,形成稀土矿化。成矿流体演化晚阶段的热液流体对早期生成的矿物或围岩进行交代蚀变,使其释放出能与稀土元素在热液中形成络合物的F-、(CO_3)~(2-)以及(SO_4)~(2-)等阴离子(团),并最终在合适的构造控矿部位和外界环境条件下,重结晶或沉淀出稀土矿物。上述3种观点各有其理论依据,但是在解释一些碳酸岩型稀土矿床地质现象或实验地球化学模拟结果的时候都或多或少存在一定程度上的不足。前人的研究结果表明,碳酸岩型稀土矿床中发育了大量的熔体包裹体、熔体-流体包裹体以及富CO_2的流体包裹体,以往在利用Linkam TS1400XY以及Linkam THMS600等这类常规高温热台,在101325 Pa条件下对其进行热力学测温时,这些包裹体大多在尚未达到完全均一状态前就已发生爆裂或泄露,极大制约了人们对这类稀土矿床在高温岩浆阶段和中高温岩浆-热液阶段成矿流体演化过程的认知。另外,对于稀土元素在成矿流体演化过程中的含量变化特征及其地球化学行为的研究,目前主要是通过包裹体成分组成的拉曼光谱分析,以及对矿体和围岩进行的全岩地球化学分析,尚缺乏单个包裹体中元素含量的原位微区分析方面的数据。未来,对碳酸岩型稀土矿床中发育的熔体包裹体、熔体-流体包裹体和富CO_2的流体包裹体,利用热液金刚石压腔开展高温高压原位均一实验模拟研究,以及对单个包裹体中微量元素的含量利用LA-ICP-MS进行原位微区分析,将是揭示该类稀土矿床成矿流体演化机制的关键。     

碳酸岩岩浆演化过程中REE富集与分异的研究进展及碳酸岩中的矿物学分带

稀土元素(REE)作为"三稀资源"之一,是中国重要的战略性矿产资源,碳酸岩型稀土矿床是世界稀土的主要来源.成矿碳酸岩的岩浆演化以及稀土元素的富集和分异机理一直是碳酸岩型稀土矿床研究的热点和难点,国内外学者对碳酸岩的岩浆起源、岩浆演化过程中稀土元素富集与分异的机理进行了大量的研究与探讨,但仍存在较多的争议,限制了碳酸岩型稀土元素成矿理论的发展及国内外碳酸岩型稀土矿床的找矿勘查工作.文章重点对稀土成矿碳酸岩的起源、岩浆演化过程及在此过程中REE的富集与分异行为进行了详细的文献调研和评述,同时,基于笔者在冕宁牦牛坪稀土矿床前期的研究工作和最新发现,认为碳酸岩中普遍存在矿物学分带,它是岩浆演化过程的最佳记录,是不同成分矿物结晶分异作用的体现.对牦牛坪稀土矿床碳酸岩的矿物学分带特征及其中的熔体、熔流体和流体包裹体进行了初步描述与探讨,以期为研究碳酸岩的岩浆演化、岩浆-流体转化过程及稀土元素的富集与分异机理提供新的思路,促使对稀土碳酸岩矿物学分带及其对REE富集与分异的研究引起更多的关注和重视.     

与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制

铌和稀土资源主要来自与碳酸岩-碱性岩相关的矿床,加强碳酸岩-碱性岩系统铌和稀土成矿作用研究,对指导我国铌和稀土资源的找矿都具有重要意义。本文对与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制进行了梳理和总结。碳酸岩-碱性岩系统中铌和稀土的初始富集一般与富集地幔的部分熔融有关,地幔源区稀土和稀有金属、碱金属和挥发分的富集是成矿的关键。橄榄石、单斜辉石等早期岩浆矿物的高度分离结晶导致残余碱性岩浆中铌和稀土的进一步富集,结晶铌和稀土矿物;碳酸岩中铌矿物结晶有堆晶岩成因和交代成因两种机制。大多数与碳酸岩-碱性岩相关的铌-稀土矿床均经历了热液蚀变,岩浆铌矿物被原地蚀变成热液铌矿物;而碳酸岩-碱性岩中矿石矿物和脉石矿物中的轻重稀土在热液过程中均可被溶解迁移再沉淀为稀土矿物。包括物理富集、化学富集和/或生物富集过程在内的地表风化过程可进一步提升碳酸岩型铌-稀土矿床的品位;在碱性硅酸岩体系中,少数矿床通过物理富集提升铌和稀土品位,而大多数矿床的风化会导致稀土矿物的分解形成一些不易被经济利用的次生稀土矿物。     

富氟钡型碳酸岩岩浆的演化机制及其成矿效应

碳酸岩可分为原始地幔原生碳酸岩和广义“碳酸岩”——富氟钡型碳酸岩。相对于原生碳酸岩,富氟钡型碳酸岩含有大量挥发分和碱土元素,产出了众多稀土矿床,具有较高的成矿潜力。理论和实验研究表明,在碳酸岩岩浆演化过程中,挥发分和碱土元素是岩浆发生不混溶作用的关键因素,而且不混溶作用相对结晶分异作用更利于成矿元素的富集。因此,可以推断挥发分和碱土元素是富氟钡型碳酸岩的成矿的关键因素,不混溶模式是富氟钡型碳酸岩岩浆演化和成矿的主要机制。但是,这仅为理论推断的结果,而且许多实验的研究对象是未发生稀土矿化的碳酸岩,数据的说服力较弱。在我国富氟钡型碳酸岩矿床中,山东微山稀土矿床具有成矿元素高度富集,代表了富氟钡型碳酸岩成矿强度大的特点;而白云鄂博铁—稀土矿床则代表了富氟钡型碳酸岩成矿规模大的特点,二者相辅相成,是研究富氟钡型碳酸岩成矿效应的理想对象。     

柴北缘查查香卡铀-钍-铌-稀土矿床地质特征及矿床成因:一种与钠长岩相关的新矿化类型

青海查查香卡铀-钍-铌-稀土矿床位于柴达木盆地北缘的柴达木—阿尔金超高压变质杂岩带东端,是中国发现的首例与钠长细晶岩脉相关的铀-钍-铌-稀土多金属成矿系统。矿化主要分为两类:脉状矿化和微细浸染脉状矿化。脉状矿化即为钠长岩脉;微细浸染脉状矿化是以微细浸染细脉产于绿片岩围岩中的矿化类型。详细的矿物学工作研究表明查查香卡矿床可初步划分为岩浆、热液主成矿和成矿后3个阶段。岩浆阶段以发育"水滴状"铀-钍-铌矿物(晶质铀矿、铀钍矿、钍石、维铌钙矿等)包体为典型特征,产于最主要的造岩矿物钠长石中;热液主成矿阶段主要以稀土矿化为主,伴随铌和钍矿化作用,矿石矿物包括褐帘石、氟碳铈矿、钍石、含铌榍石(?)、锆石等,与磷灰石、方解石、绿泥石、石英等中低温脉石矿物普遍共生;成矿后阶段以广泛出现的方解石±石英网脉为特征。通过矿物学研究和主微量元素数据的综合分析,初步认为钠长岩脉为岩浆-热液成因,源于富含稀土和铌等成矿元素的富集地幔部分熔融岩浆的演化;岩浆成矿作用过程中可能经历了硅酸盐熔体与碳酸盐/磷酸盐熔/流体的分离作用,但本矿床更为重要的成矿元素富集机制为硅酸盐熔体与富氯岩浆热液流体的不混溶作用,后者引发本矿床大规模的稀土成矿作用,并活化和再富集了铌和钍。钠长岩脉特征的红色形貌特征可作为此类矿床一个重要的野外找矿特征,根据类似成矿系统的成矿模式,认为矿床深部及外围隐伏区仍有较大的成矿潜力。     

鲁西地区稀土矿床成矿系列划分与找矿新突破

鲁西地区是我国重要的稀土基地, 目前已发现并评价了4个稀土矿(床)点: 微山县郗山特大型稀土矿、枣庄薛城关帝庙稀土矿点、兰陵龙宝山中型稀土矿、淄博—莱芜地区稀土矿点。根据近年来的研究成果, 厘定出与燕山晚期岩浆有关的与构造-岩浆作用有关的稀土矿床成矿系列。根据稀土矿形成依存的构造-岩浆条件, 该矿床系列形成于整个中生代, 贯穿于燕山晚期, 初步分为一个稀土矿成矿亚系列: 与构造-岩浆及岩浆热液有关的成矿亚系列, 成矿年龄110~(134.9±1.8) Ma。通过选取郗山稀土矿和胡家庄稀土矿进行同位素研究, 郗山稀土矿方解石及矿体中δ18OV-SMOW为8.2‰～9.1‰, δ13CV-PDB为–7.5‰～–7.1‰, 成矿物质与碱性岩浆最初可能来源于上地幔; 胡家庄含稀土碳酸岩C同位素显示有幔源特征, O同位素落入海相碳酸岩和幔源碳酸岩之间, 显示有海相碳酸岩特征, 因此推测, 方解石矿物经历过后期改造成为次生矿物, 为成矿热液与围岩进行水岩反应混合后的结果, 二者成矿物质来源具有幔源特征, 成矿物质来源相似。根据成矿系列理论, 在郗山稀土矿开展系统找矿工作, 以寻找中生代郗山碱性杂岩体为找矿目标, 提交特大型稀土矿床1处, 取得了重大找矿突破, 证实了鲁西地区具有较好的找矿前景。     

山东微山稀土矿床成矿流体的演化及对成矿的制约

山东微山稀土矿是我国三大轻稀土基地之一,产出有大量金属硫化物.本文在金属硫化物中富含银,且达到工业品位.流体包裹体研究表明,矿床内存在四类包裹体:含子矿物包裹体、含CO2包裹体、含SO42-包裹体,以及盐水溶液包裹体.盐水溶液包裹体与舍CO2包裹体的热力学特征存在较大差异,激光拉曼分析表明包襄体中的子矿物主要为硅酸盐,硫酸盐和碳酸盐矿物,重晶石产出含SO42-溶液包裹体,盐水溶液包裹体含有H2S,少量盐水溶液包裹体同时存在SO42-,HS-.硫同位素表明金属硫化物成矿流体属于碳酸盐热液分异流体同其他来源流体混合的产物.以上资料表明,微山矿床成矿流体经历了硅酸盐岩浆期、碳酸岩岩浆一热液过渡期、碳酸岩热液期、金属硫化物低温热液期,在不同期次内挥发分的富集和存在形式不同,导致碳酸岩岩浆-热液过渡期发生稀土矿化,低温热液期发生银矿化.因此,微山矿床属于与碱性岩有关的稀土-金(银)矿床.     

四川牦牛坪稀土矿床萤石Sr、Nd同位素对地幔成矿流体的指示意义

萤石是四川牦牛坪稀土矿床主要的脉石矿物之一，其形成贯穿了整个稀土成矿过程，因此同位素的研究对探讨萤石和稀土成矿流体的来源具有重要的价值。矿区6件萤石样品的Sr、Nd同位素组成没有明显差异，结合围岩（碳酸岩－正长岩，花岗岩）同位素组成特征研究表明，不同颜色、来自不同矿石类型、具有不同REE类型的萤石为同源产物，稀土成矿流体来源于富集地幔，与区内碳酸岩－正长岩岩浆活动密切相关。     

碳酸岩岩浆作用过程的包裹体研究

碳酸岩是一种富含碳酸盐矿物(方解石，白云石，铁白云石等＞50％以上)的火成岩。通常以侵入的方式，与超基性岩和碱性岩共生，位于环状侵人体的中心部位；或以喷出的方式，与碱性岩等构成环状杂岩体。碳酸岩在喷出或侵入过程中，与上部地壳围岩发生以富含碱质(钠或钾)为主的蚀变作用，形成特征性的蚀变岩石——霓长岩。通过对碳酸岩中的包裹体研究，可以获得包括成岩成矿时的温度、压力、密度、流体组分、流体演化等大量信息。碳酸岩矿物中包裹体的研究已取得很大进展，并为了解碳酸岩岩浆演化性质和特征提供了许多重要的信息：(1)碳酸岩可以形成于流体和熔体两种介质条件下；(2)碳酸岩矿物中包裹体富含CO2；(3)在碳酸岩的起源和演化过程中伴随有岩浆的不混溶作用发生；(4)碳酸岩岩浆具有的较低的粘度和密度。为了保证对从碳酸岩中获得的包裹体资料的合理解释，在研究过程中必须结合碳酸岩产出的大地构造背景、典型岩石组合、典型蚀变岩石(霓长岩)、赋存的矿产特征等方面的资料。虽然目前在包裹体研究方面尚有许多不足，但作为自然界唯一能够保存有原始成岩成矿流体的地质样品，包裹体的研究具有其他方法不可替代的作用。     

Définition d'une limite multicritère ; stratigraphie du passage Campanien–Maastrichtien du site géologique de Tercis (Landes,SW France)Definition of a multi-criteria boundary; stratigraphy of the Campanian–Maastrichtian interval of the geological site at Tercis (Landes,SW France)

Lithostratigraphy, physicochemical stratigraphy, biostratigraphy, and geochronology of the 77–70 Ma old series bracketing the Campanian–Maastrichtian boundary have been investigated by 70 experts. For the first time, direct relationships between macro- and microfossils have been established, as well as direct and indirect relationships between chemo-physical and biostratigraphical tools. A combination of criteria for selecting the boundary level, duration estimates, uncertainties on durations and on the location of biohorizons have been considered; new chronostratigraphic units are proposed. The geological site at Tercis is accepted by the Commission on Stratigraphy as the international reference for the stratigraphy of the studied interval. To cite this article: G.S. Odin, C. R. Geoscience 334 (2002) 409–414.     

Late Wuchiapingian (Late Dzhulfian,early Late Permian) limestone olistolites within the Tertiary flysch of Glypia Unit (Mount Parnon,central–eastern Peloponnesus,Greece)

Some olistolites reworked in a Tertiary flysch of Mount Parnon (Peloponnesus, Greece) exhibit a Late Permian assemblage, dominated by Paradunbarula (Shindella) shindensis, Hemigordiopsis cf. luquensis and Colaniella aff. minima. This association corresponds to the Late Wuchiapingian (=Late Dzhulfian), a substage whose algae and foraminifera are generally little known. Contemporaneous limestones crop out in the middle part of the Episkopi Formation in Hydra, but they are rather commonly reworked in Mesozoic and Cainozoic sequences. The palaeobiogeographical affinities shared by the foraminiferal markers of Greece, southeastern Pamir, and southern China, are very strong (up to the specific level), and are congruent with the Pangea B reconstructions. To cite this article: E. Skourtsos et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 925–931.     

PALEONTOLOGY

正20141596 Liu Yunhuan(School of Earth Sciences and Resources,Chang’an University,Xi’an 710054,China);Shao Tiequan Early Cambrian Quadrapyrgites Fossils of Xixiang Boita in Southern Shaanxi Province(Journal of Earth Sciences and Environment,ISSN1672-6561,CN61-1423/P,35(3),2013,p.39-43,3 illus.,20 refs.)     

GEOCHEMICAL EXPLORATION

正20141719 Chen Zhijun(State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China);Chen Jianguo Automated Batch Mapping Solution for Serial Maps:A Case Study of Exploration Geochemistry Maps(Journal of Geology,ISSN1674-3636,CN32-1796/P,37(3),2013,p.456-464,2 illus.,2 tables,10 refs.)     

MICROPALAEONTOLOGY

正20140962 Chen Fenning(Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources,Xi’an710054,China);Chen Ruiming Late Miocene-Early Pleistocene Ostracoda Fauna of Gyirong Basin,Southern Tibet(Acta Geologica Sinica,ISSN0001-5717,CN11-1951/P,87(6),2013,p.872-886,6illus.,56refs.)     

PETROLOGY

正1.IGNEOUS PETROLOGY20142008Cai Jinhui(Wuhan Center,China Geological Survey,Wuhan 430205,China);Liu Wei Zircon U-Pb Geochronology and Mineralization Significance of Granodiorites from Fuzichong Pb-Zn Deposit,Guangxi,South China(Geology and Mineral Resources of South China,ISSN1007-3701,CN42-1417/P,29(4),2013,p.271-281,7illus.,     

ENVIRONMENTAL GEOLOGY

正20141205Cheng Weiming(State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System,Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China);Xia Yao Regional Hazard Assessment of Disaster Environment for Debris Flows:Taking Jundu Mountain,Beijing as an     

PROSPECTING EXPLORATION

正20141266Fan Chaoyan(Guangdong Provincial Key Laboratory of Mineral Resources and Geological Processes,Guangzhou 510275,China);Wang Zhenghai On Error Analysis and Correction Method of Measured Strata Section with Wire Projection Method(Journal of     

OCEANOGRAPHY & MARINE GEOLOGY

正20140582 Fang Xisheng(Key Lab.of Marine Sedimentology and Environmental Geology,First Institute of Oceanography,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China);Shi Xuefa Mineralogy of Surface Sediment in the Eastern Area off the Ryukyu Islands and Its Geological Significance(Marine Geology Quaternary Geology,ISSN0256-1492,CN37     

ENVIRONMENTAL GEOLOGY

正20141810 Bian Yumei(Geological Environmental Monitoring Center of Liaoning Province,Shenyang 110032,China);Zhang Jing Zoning Haicheng,Liaoning Province,by GeoHazard Risk and Geo-Hazard Assessment(Journal of Geological Hazards and Environment Preservation,ISSN1006-4362,CN51-1467/P,24(3),2013,p.5-9,2 illus.,tables,refs.)