钼同位素地球化学研究进展及其在成矿作用研究中的应用潜力

近年来,随着多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的广泛应用和测试精度的不断提高,非传统稳定同位素成为同位素地球化学最前沿和最活跃的研究领域。其中钼同位素作为非传统稳定同位素发展较为成熟的方向之一,已经逐步应用到地球科学、生命科学、环境科学等各个重要领域,并取得了长足的发展。本文对近些年国内外所取得的钼同位素研究成果进行了系统整理、总结,并对钼同位素的应用潜力进行了概括性的综述,主要包括钼元素及其同位素的地球化学特征、钼同位素分析测试技术、钼同位素的分馏机制、不同地球化学储库的钼同位素组成、成矿作用过程中钼同位素组成的变化特征及其在矿床中的应用。以期让更多人了解钼同位素这一非传统稳定同位素的最新研究进展,进一步探索成矿作用过程中钼同位素的组成特征、分馏机制和影响因素等,并有效推动钼同位素地球化学在成矿作用研究方面的应用。     

矿床地球化学近十年若干研究进展

矿床地球化学的主要任务是研究各种地质作用过程中矿床形成的地球化学问题,重点包括成矿元素的地球化学行为、成矿元素的源-运-储过程和矿床形成的驱动机制等。矿产资源勘查已越来越依赖于成矿新理论的指导和找矿新技术新方法的应用。因此,近10多年来,探索成矿新理论一直是地质学家们的不懈追求,矿床地球化学研究取得明显进展。本文扼要论述了其中的几个方面,包括大陆动力学与成矿关系、成矿流体地球化学、矿床同位素地球化学、成矿年代学和分散元素成矿作用等方面的某些研究进展。     

乌努格吐山斑岩型铜钼矿床地球化学异常结构研究

以乌努格吐山试验区钻孔岩芯中MgO、CaO、Na2O贫化现象为切入点,结合乌努格吐山斑岩铜钼矿床蚀变分带明显和矿化特征,发现钻孔中CaO、MgO、Na2O等组分相对各自丰度明显贫化的信息可以反映到地表岩石上来。讨论了这种贫化信息与成矿元素Cu、Mo在钻孔岩芯和地表岩石中的关系,并对该试验区47种元素的地球化学特征进行研究,讨论了这些元素的富集贫化特征与成矿元素和CaO、MgO、Na2O等组分构成的整体元素地球化学特征。根据该矿床的富集与贫化两类元素所表现的地球化学特征,建立该矿床地球化学异常结构。此项成果对斑岩型铜钼矿床地球化学勘查方法与理论的完善具有重要意义。     

矿床地球化学应用

稳定同位素方法已成为现代地球科学研究的重要手段之一，稳定同位素体系的理论模式及其地球化学应用是国际上地球化学研究的前沿方向之一。本文概括了热液体系内成矿地球化学过程引起稳定同位素组成变化的定量理论模式，包括热液矿物之间的同位素平衡的判断、热液去气和矿物沉淀的储库效应、二元混合与矿床成因等。这些模型对于确定成矿温度、鉴定成矿流体源区和推测成矿地球化学机理提供了更为合理的同位素数据定量解释基础。     

青海“三江”北段斑岩钼铜矿带含矿斑岩地球化学、Sr-Nd-Pb同位素特征及地质意义

青海"三江"北段斑岩型钼铜成矿带地处青海南部地区,区内呈NW-SE向展布一系列新生代具钼铜矿化的岩体。通过对具有代表性的纳日贡玛、陆日格、打古贡卡含矿斑岩地球化学、Sr-Nd-Pb同位素特征的研究,表明"三江"北段含矿斑岩主要为过铝质的高钾钙碱性-钾玄岩系列;微量元素配分曲线总体呈右倾型,大离子亲石元素(LILE)富集,高场强元素(HFSE)亏损,具有较弱的Eu负异常,Sr-Nd-Pb同位素处于亏损地幔(MORB)与富集地幔的演化曲线上,被俯冲板片流体所交代的富集地幔可能为岩浆的源区。同时,"三江"北段斑岩源区同位素更向亏损地幔端员靠拢,而软流圈物质注入量的多少则导致了"三江"北段成矿带、玉龙成矿带岩石地球化学特征的差异。以纳日贡玛大型钼铜斑岩矿床为中心的青海南部"三江"北段斑岩型钼铜矿带的确立,暗示在青海南部仍然具有寻找大型斑岩型及岩浆期后热液型矿床的潜力。     

大义山地区硼矿地球化学特征及找矿方向

本文从赋硼地质体入手，研究了大义山地区硼矿床的化学组分，微量元素，稀土元素，包裹体碳，氧同位素的地球化学特征。阐述了硼矿床的物质来源和成矿物理化学条件及元素的迁移富集规律，并结合矿床地球化学异常特征，总结了成矿地球化学模式，指出了两个找矿靶区。     

阳储岭成矿岩体的地球化学特征

本文从常量元素、微量元素、稀土元素以及稳定同位素等方面,研究并论述阳储岭斑岩钨(钼)矿田成矿岩体为铝过饱和、弱酸性、属查氏化学分类二类4—5科、钙碱性岩类,具有轻稀土富集、没有Eu和以Ce的亏损富集,以及小的正δ~(34)s、中等偏大的δ~(18)O_(全岩)值、幔源锶与壳源锶相近的稳定同位素地球化学特征,与斑岩铜矿岩体的地化特征具有诸多相似之处,为矿田成矿岩体成因研究以及论述矿床主要形成白钨矿的地化条件方面,提供了较好的资料.     

陕西凤县铅硐山大型铅锌矿床矿物地球化学研究

本文讨论了陕西铅硐山大型铅锌矿床矿物地球化学特征,矿物地球化学有助于深化和认识成矿元素参成矿成晕过程中的演化与富集规律。该方法在确定矿床的找矿指示元素,确定元素的垂向分布带,提供矿床成因的地球化学证据,查明矿床的有益组分和有害组分的赋存状态与预测中有广泛的应用价值。     

黄陵断穹核部鳞片石墨矿地球化学特征与成因研究

黄陵断穹核部石墨矿是我国鳞片(晶质)石墨矿的主要产区,对该区石墨矿的研究具有重要理论和实际意义。该区已有石墨矿研究成果多侧重于矿床地质方面,对矿床成因分析缺乏地球化学支撑。为此,本文从地球化学层面查明石墨矿原岩类型,碳质富集岩相、变质作用和晶质石墨的形成,为矿床成因和成矿作用提供地球化学依据。通过系统采集区内主要石墨矿样品,进行主量元素、微量元素、稀土元素和同位素分析,根据矿床地球化学原理和分析方法,阐明石墨矿的物质来源,成矿元素集散行为和矿床形成机制。根据主量元素含量和组合,推断石墨的原岩为碳质粉砂质泥岩。微量元素的双重性指示石墨矿的物质有两个来源:中太古代野马洞岩组和中太古代东冲河片麻杂岩。独特的稀土元素配分型式说明物源转化为原岩时存在着强烈的地球化学反应。石墨矿的碳同位素组成支持碳质来自有机物的观点。     

青海省纳日贡玛斑岩型铜钼矿床成矿岩体的物质来源及成矿背景分析

纳日贡玛斑岩型铜钼矿床是西南三江地区继玉龙特大型斑岩铜矿之后发现的又一大型矿床。在总结矿床地质特征的基础上,对该矿床的含矿斑岩体开展了详细的岩石学,地球化学及S、O、Pb、Sr同位素等特征的研究,并探讨了成矿意义。结果表明:纳日贡玛成矿斑岩体大部分为高钾钙碱性花岗岩,部分为钾玄岩系花岗岩,Ti、Ta、Yb、Ba等元素亏损,富集Zr,Hf、Rb和轻稀土元素,中低初始锶比值结合铅同位素分析结果表明它们主要来源于青藏高原加厚的下部地壳熔融,具有幔源成分的混染。     

冈底斯斑岩铜矿（化）带：西藏第二条“玉龙”铜矿带？

通过广泛的野外地质调查和岩石地球化学,矿床学,Re-Os同位素,硫、铅同位素的综合研究,首次比较系统地论述了雅鲁藏布江北侧冈底斯斑岩型铜矿带含矿斑岩的岩石地球化学特征和矿床的蚀变矿化特征,查明了矿化时代和成矿物质来源,阐明了该带铜 (钼、金) 多金属成矿作用与冈底斯碰撞造山带发展演化的关系.并通过与玉龙斑岩铜矿带的简要对比,指出位于雅鲁藏布江北侧的冈底斯斑岩铜矿带完全有可能成为西藏的第二条“玉龙” 铜矿带,具有形成世界级铜矿带的巨大潜力.研究表明,冈底斯斑岩铜矿带含矿斑岩属钾玄岩至高钾钙碱性岩系.地球化学上以富集大离子不相容元素 Rb、Ba、Th、Sr,亏损高场强元素Nb、Ta和重稀土元素 Yb为特点;稀土元素则为轻、重稀土分馏明显的平滑右倾型式. 矿床具有自斑岩体向外由钾化→绢英岩化→青盘岩化的蚀变分带;矿化以岩浆期后阶段形成的脉状、网脉状和细脉浸染状矿体为主,矿石矿物组合简单.含矿斑岩和硫化物具有一致的硫、铅同位素组成,硫同位素具幔源特征,铅同位素显示造山带铅特点.由南木矿区5个辉钼矿样品得出了t=(14.6±0.20)Ma的Re-Os等时线年龄,说明成矿时代与斑岩体的侵入时代 (20～14 Ma) 是一致的.     

本期文章导读

正非传统稳定同位素地球化学的建立与发展是本世纪地球化学领域的重要进展之一。镉(Cd)同位素分馏主要发生在蒸发/冷凝过程、无机吸附/沉淀过程及生物吸收利用过程。这些Cd同位素分馏效应被成功应用于构建海洋生物地球化学Cd循环体系、反演古海洋环境及初级生产力变化,硫化物矿床成矿流体演化、成矿物质来源示踪及不同成因矿床类型判别研究,环境体系Cd污染源的源区判别、农田面源Cd来源及其运移、循环及储存机制研究。在海洋科学、地球科学、环境科学及农业科学研究上展现出巨大的应用潜力。该文提出下一步应深入开展高精度Cd同位素分析方法研究,探讨Cd同位素分馏机制和分馏模型,尤其是应深入研究微生物作用下Cd同位素分馏效应,建立Cd同位素生物分馏地球化学示踪体系,推动非传统稳定同位素地球化学创新发展。     

罗布泊盐湖钾盐矿床形成的地球化学研究

文章阐述了罗布泊盐湖主要钾盐矿床富钾卤水的化学特性。采用元素地球化学技术、同位素地球化学技术，研究晶间卤水的起源、补给方向、富集机理等卤水演化过程，揭示出罗布泊盐湖晶间卤水主要起源于大气降水，盐分的富集以蒸发作用为主。开展罗布泊不同钾盐矿区的对比研究，探讨了卤水物质来源、卤水演化过程及阶段的差异。硫同位素确定了卤水硫酸盐和固体硫酸盐的同源性，且硫物质的演化以溶解、沉积作用为主。     

广西大厂矿田矿质来源研究

本文运用地质地球化学方法，从分析矿田岩石地球化学元素变化的实际资料入手，着重讨论矿床成矿物源，得出锡银铋钨等成矿元素主要源自花岗岩浆，锌主要源自富集地层。     

关于成矿作用地球化学研究的几个问题

成矿作用地球化学是矿床地球化学的基础理论分支，属于应用基础类学科，以地球化学原理和方法研究造成元素沉淀富集形成矿床的地球化学作用的原因和机理。本文讨论了热液矿床成矿作用的几个问题。指出花岗岩与矿床类型之间是否存在相关性，即花岗岩是否具有成矿专属性仍然存在争论，需要继续探索。花岗岩类具有成矿潜力不等于这些花岗岩最终都能成矿。决定岩浆发生成矿作用的因素很多，其中岩浆分异作用过程和流体释放时间及其机制可能是决定成矿发生和矿床类型的关键，岩浆熔体中挥发组分及其行为可能是岩浆能否发生成矿作用的决定性要素，聚焦流体流动是成矿作用能否发生的关键环节，而自组织临界性和反馈作用决定了成矿效率和矿床的规模。     

内蒙古八大关斑岩型铜钼矿床形成时代与成因分析

八大关铜钼矿床是内蒙古德尔布干成矿带中段的一个典型斑岩型矿床,绢英岩化、青磐岩化等蚀变分带明显,矿体呈条带状赋存于印支期石英闪长岩中。笔者通过运用Re-Os同位素年代学、元素地球化学以及硫同位素等测试手段,初步分析了该矿床的成矿过程。辉钼矿Re-Os同位素加权平均模式年龄为(226.7±2.4)Ma,表明该矿床形成于晚三叠世早期;元素地球化学分析显示含矿岩体属于中钾含量的钙碱性岩石系列,为I型花岗岩,产于火山弧构造环境,具有活动板块边缘的特征,矿化过程中,成矿母岩的稀土元素总量逐渐降低,轻重稀土发生明显分异;金属硫化物的δ~(34)S值介于+0.5‰~+4.8‰,具有幔源硫的特征。综合分析认为八大关铜钼矿床形成于晚三叠世,蒙古一鄂霍茨克洋向南俯冲过程中,深部岩浆活动带来了大量成矿物质,洋壳部分熔融侵位到额尔古纳地块之上,随热液流体迁移的Cu、Mo等元素与源自地幔的硫相结合,最终富集成矿。     

西藏斯弄多银多金属矿床岩石地球化学特征及找矿前景

西藏斯弄多银多金属矿床是在林子宗群陆相火山岩中发现的首例低硫型浅成低温热液型矿床,其独特的成因及成矿地质背景预示着在冈底斯南缘具有巨大找矿潜力。对矿区开展大比例尺岩石地球化学测量,研究该矿床成矿元素分带特征,结果显示:Pb、Zn、Cd、Ag、Au含量的变异系数和标准偏差均较大,表明该系列元素整体的富集强度和富集能力比较高;聚类分析显示Pb、Zn、Cd、Ag、Au具有极高的相关性,表明该组元素与成矿具有密切关系;单元素异常按累积频率达75%、95%和98.5%进行分级,最终圈定2个具有找矿潜力的异常区。基于上述岩石地球化学特征研究,以期为冈底斯成矿带找矿工作提供地球化学找矿方法指导。     

四川底苏沉积改造层控型铅锌矿床地球化学初步研究

本文对底苏铅锌矿床微量元素地球化学、稀土元素地球化学、成矿热液地球化学性质及稳定同位素地球化学等进行了研究，并提供了首批研究数据，同时首次对该类型矿床的成因提出了一定认识。     

青海卡尔却卡铜多金属矿床地球化学特征与成矿物质来源

为了解卡尔却卡铜多金属矿床的物质来源, 探讨其成岩、成矿机制, 通过现场调查, 结合矿床地质成矿条件, 对矿区典型的岩浆岩、围岩及矿石进行了主量元素、微量元素分析及S、Pb同位素分析.结果表明: 矿区岩体属中酸性岩, 为高钾钙碱性系列岩石, 源于深部, 上侵时受地壳混染, 具同源特征.不同地质体稀土配分曲线均为右倾轻稀土富集型, 岩浆岩、矽卡岩和矿石为同一成矿系统.微量元素地球化学显示矿区花岗岩产于火山弧环境.矿石硫同位素δ34S_CDT值为4.4×10-3~11.0×10-3, 处于岩浆硫跟围岩混合硫范围内, 成矿物质具多源性.矿石铅同位素Th/U值范围为3.46~3.69, μ值为9.46~9.52, 均低于9.58, 介于地壳与原始地幔值之间, 反应矿石铅具深源铅和壳源铅特征.铅同位素特征参数示踪、构造模式示踪和Δβ-Δγ图解示踪的结果表明: 铅来源与岩浆作用有关, 以壳源铅为主并混合少量深源地幔铅.总结矿床地球化学特征表明成矿物质主要来源于岩浆, 少量来源于周围地层.矿区岩体成矿演化过程复杂, 在岩体中形成斑岩型铜、钼矿化, 在与碳酸盐岩接触带形成矽卡岩型铅、锌矿化, 及至后期热液作用形成中低温热液脉型金矿化, 是一个多因复成矿床.      

元素共生分异机制的研究现状和趋势

元素共生分异现象在矿床中是普遍存在的。认识和查明元素的共生分异特征和形成机制，对丰富成矿理论和指导找矿勘探均具有重要意义。以黔西南微细浸染型金矿区为例，对元素共生分异机制的研究现状和存在问题进行了评述。在此基础上，肯定了成矿流体地球化学在元素共生分异机制研究中的地位和作用。从成矿流体地球化学研究入手，在查明成矿流体来源及时空演化规律的基础上，结合矿床地球化学、成矿实验及成矿过程的计算机模拟研究，深入研究成矿流体中成矿元素的来源、活化迁移条件及沉淀富集过程的共性及差异，是揭示元素共生分异机制的关键所在。