湘西黑色岩系沉积演化与含矿序列

研究了湘西晚震旦世-早寒武世形成黑色页岩的沉积环境和含矿性.黑色岩系形成于沉积盆地斜坡或以下地带,与海平面上升有关.晚震旦世到早寒武世早中期的沉积层序可划分为三个II级层序.海平面上升的结果使下层海水成为还原环境,有机质得以保存,沉积了大面积的黑色岩系.湘西上震旦统、下寒武统分别构成了黑色页岩 磷块岩 硅质岩组合和磷结核 重晶石 石煤 多金属富集层两个成矿系列,含矿层段集中发育于海平面上升期和凝缩层沉积中,在受海底火山、喷泉活动提供丰富物源的背景条件下,有机质参与元素的迁移、富集作用,经成岩期的转化富集成黑色岩系型矿床.     

黔北下寒武统黑色岩系的沉积环境与地球化学响应

下寒武统黑色岩系在我国华北、华南及塔里木盆地等广泛发育,但富有机质泥页岩的分布特征及其控制因素未有定论。本文对黔北地区下寒武统牛蹄塘组(及同时期地层)不同沉积相带典型剖面中的富有机质泥页岩及其上下层位进行了地球化学分析,识别出寒武纪早期不同沉积相带氧化还原环境的明显差异。台内凹陷相主要岩性为黑色页岩,底部为不等厚的薄层磷块岩和硅质岩或硅磷质结核,沉积的黑色页岩厚度大,有机质丰度高,V、Ni、Mo、U等微量元素显著富集,反映了贫氧-缺氧环境,以及短暂动态的硫化环境,Mo/TOC反映了其为局限盆地特征;上斜坡相为贫氧到氧化的沉积环境,但更多地是表现为氧化的沉积环境,其中牛蹄塘期存在局部的硫化环境,沉积的黑色页岩厚度小,但有机质丰度最高,V、Ni、Mo、U等微量元素的富集程度较低;盆地相为黑色硅质岩与富有机质的黑色硅质页岩间互沉积,同期沉积厚度较小,有机质丰度相对较低,V和U的富集程度大于台内凹陷相,而Ni和Mo的富集程度则低于台内凹陷相,指示了缺氧环境,期间伴随有贫氧和短暂的氧化环境存在,且可能存在局部的硫化环境,Mo/TOC反映了中等的局限程度。总的来说,黔北下寒武统黑色岩系的有机质丰度、厚度以及微量元素富集程度等特征主要受控于不同的氧化还原环境。     

塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组黑色岩系沉积环境演化及其对有机质富集的控制作用

通过对塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组沉积地层特征及地球化学分析，研究了玉尔吐斯组沉积时期水体氧化-还原环境及初级生产力的变化特征，探讨了玉尔吐斯组黑色岩系有机质富集机制及烃源岩分布的主要控制因素。塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组可分为5段：底部黑色含磷硅质岩段，下部黑色泥岩段，中部灰色白云岩段，上部黑色页岩与灰色微晶灰岩互层段，顶部浅灰色粉晶白云岩段。它们构成一个完整的海侵-海退沉积旋回。氧化-还原指标及热液示踪参数显示玉尔吐斯组黑色岩系不同层段的形成环境存在差异：底部硅质岩形成于缺氧环境，热液活动显著；下部黑色泥岩形成于强缺氧硫化环境，热液活动较强；上部黑色页岩形成于贫氧-氧化环境，热液活动较弱。综合研究表明：玉尔吐斯组黑色岩系沉积时期，水体先变深后变浅，氧逸度先降低后升高，古生产力逐渐减弱，在缺氧的水体条件和热液作用主导的高生产力综合控制下形成了以玉尔吐斯组下部黑色泥岩为代表的优质烃源岩。     

湘西黑色岩系沉积演化与含矿序列①

研究了湘西晚震旦世—早寒武世形成黑色 页 岩的沉积环境和含矿性。黑色岩系形成于沉积盆地斜坡或以下地带,与海平面上升有关。晚 震旦世到早寒武世早中期的沉积层序可划分为三个III级层序。海平面上升的结果使下层海 水成为还原环境,有机质得以保存,沉积了大面积的黑色岩系。湘西上震旦统、下寒武统分 别构成了黑色页岩-磷块岩-硅质岩组合和磷结核-重晶石-石煤-多金属富集层两个成矿 系列,含矿层段集中发育于海平面上升期和凝缩层沉积中,在受海底火山、喷泉活动提供丰 富物源的背景条件下,有机质参与元素的迁移、富集作用,经成岩期的转化富集成黑色岩系 型矿床。     

稀散金属超常富集的主要科学问题

稀散金属对国民经济、国家安全和科技革新具有重要的意义,特别是对高、精、尖科技和未来能源的发展具有举足轻重的地位。稀散金属的储量相对稀少且地域分布高度不均,供需矛盾日益突出,存在较高供应风险;另一方面,其"稀"、"伴"、"细"的特点决定了对其地球化学性质和行为认识的薄弱,元素超常富集机理的问题仍存在较大争议。近20年以来关于稀散金属的研究主要集中在矿床类型和成矿专属性、资源储量评估、超常富集机制等方面,突破了"稀散金属不能形成独立矿床"的认识,初步建立了稀散金属成矿理论体系。稀散元素的超常富集往往需要十分苛刻的条件和特殊的地球化学过程:铼的超常富集受制于地幔熔融过程和洋壳沉积物的再循环,以及岩浆氧逸度、去气过程;铟与锡的关系紧密,岩浆中镁铁质矿物结晶过程及挥发组分控制成矿热液中铟的金属量;碱性岩的幔源性、高氧逸度、高挥发性促进碲的迁移和富集,铁锰结壳中δ-Mn O2或Fe OOH可以吸附大量的碲;镉的超常富集行为主要与锌相关,不同类型铅锌矿床中镉的富集程度具有明显的差别;锗在铅锌矿床中主要以类质同象替代锌进入闪锌矿中,煤层中倾向于和有机质结合形成锗的络合物及有机化合物。基于已有认识,今后应当重点加强元素地球化学行为对稀散金属富集控制的研究,壳幔相互作用、热液过程、表生风化沉积以及多期多阶段地质事件耦合机制的研究,以及非常规类型稀散金属矿床的成矿潜力研究。本专辑报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括13篇文章,主要涉及岩浆热液型矿床、低温热液型铅锌矿床、表生风化-沉积过程中稀散金属的富集成矿,以及稀散金属矿床的探测技术与预测方法研究等。     

黔北下寒武统黑色岩系元素赋存状态及富集模式

通过对黔北下寒武统黑色岩系的地质和地球化学分析,结合前人研究成果,探讨了黑色岩系元素赋存状态及富集模式。黑色岩系富含有机质,粘土矿物成分高,Ni-Mo矿层以硫化物矿物为主,表明元素赋存状态主要为硫化物态、有机质结合态和粘土矿物吸附态等,但各个元素的赋存状态有所不同。黑色岩系多元素富集层是贵金属元素、稀土元素和其他微量元素的富集体,富集系数高。黑色岩系多元素的异常富集是古地理环境、构造运动、热液活动和缺氧事件的综合作用结果。     

战略性关键矿产勘查现状与对策：以青海省为例

关键矿产是指当前和未来相当长时间内现代社会可持续发展所必需、但在稳定供给方面存在高风险的战略性资源,主要包括稀土、稀有、稀散金属等“三稀矿产”,铬、锰、钛、钴、镍、钒等其他战略性金属矿产,以及晶质石墨、萤石、滑石、硼等战略性非金属矿产.青海省的关键矿产种类丰富,矿床成因类型多样,资源潜力大.未来要聚焦关键金属元素超常富集基础地质理论研究和找矿勘查实践,加强青海省关键矿产成矿条件、成矿规律、关键金属元素的地球化学行为和元素超常富集机制等方面的研究,查明关键金属元素赋存状态,提高关键矿产资源利用率,减少环境污染,提升矿产资源勘查开发利用水平.立足国际国内关键矿产资源形势,以青海省为例提出了全面提升对战略性矿产的管理、勘查、开发和综合利用水平及保障矿产资源安全的思考和建议.     

黔北黑色岩系的岩石地球化学特征和成因

黔北下寒武统黑色岩系主要由硅质岩、磷块岩、多元素富集层、黑色页岩等组成。采用X射线粉末衍射分析和扫描电镜分析研究了各岩类的矿物成分特征,重点进行了微量元素地球化学研究,黑色岩系微量元素总量在金属富集层之钼矿层达到峰值,显示出在剖面上从下到上先渐次增加后又有所回落的趋势。黑色岩系中Ba、As、Sb等元素的浓集系数普遍较高,高于有关热水沉积物的统计数据,反映出较强的热水沉积作用的特征。各岩类U/Th比值均大于1,钼矿层甚至达119,表明受到较强的热液活动的影响。δU=1 73～1 99>1,表现为缺氧沉积环境。在Zn Ni Co三元图中,也显示了热水沉积的特点。可见,黑色岩系形成于缺氧滞流海盆,热液活动提供了丰富的物质来源。     

中条山古元古代沉积岩容矿型铜钴矿床钴来源及富集过程

赋存在石墨片岩和大理岩内的山西中条山沉积岩容矿型铜钴矿床,其矿化类型为细脉浸染状和热液脉状,与中非铜矿带的钴矿床非常相似。本文以关键金属钴作为主要研究对象,综述了中条山矿集区钴矿成因研究近年来取得的重要进展。获得以下主要认识：(1)钴富集形成热液脉状矿化发生在造山抬升阶段,时间为～1.82Ga,而不是在沉积成岩阶段直接富集成矿;(2)黄铁矿原位Fe-S同位素揭示硫化有机质页岩是钴成矿的重要矿源层;(3)蒸发岩在造山作用过程中形成的高温、高盐、强氧化性流体是钴释放-迁移的关键介质;(4)热液白云石化导致流体pH升高和石墨片岩“褪色”反应导致流体氧逸度降低促进含钴硫化物的沉淀。基于上述认识,建立沉积-变质两阶段钴富集过程模型解释赋存在变沉积岩内的钴矿成因,它不同于经典的沉积岩容矿型层状铜钴矿床成矿模型。     

湘西北黑色岩系中的镍钼矿床及其贵金属矿化特征

湖南西北部下寒武统黑色岩系蕴藏着丰富的镍钼钒多金属矿床及其伴生的Au,Ag,Pt,Pd等贵金属矿化。它是我国新类型的镍钼矿床及贵金属矿化极具找矿潜力的地区。富含有机质和黄铁矿的黑色岩系既是镍钼矿的富集层,也是贵金属矿化的主要富集层。矿床的成矿作用是伴随热水的加入而开始,热水沉积与正常沉积交替期是成矿的高峰期,至正常沉积期结束。生物及生物地球化学作用在黑色岩系的成岩成矿过程中起了重要作用。矿床以同生沉积为主,兼有热水性质沉积特点。其成因应归属于生物地球化学沉积矿床范畴。     

白竹峪铀多金属磷块岩矿床地球化学特征

湘西北下寒武统铀多金属磷块岩由于富含多种矿产元素,受到国内外地质学者的越来越多的关注,但成因认识仍然众说纷纭。文章在对湘西北黑色岩系非常规铀资源开展地质和放射性调查的基础上,选取下寒武统牛蹄塘组铀多金属磷块岩露头较好的白竹峪矿床开展地质调查、岩石地球化学测量、系统的采样和分析测试,结果表明铀多金属磷块岩主量元素与上地壳所含的对应元素相比,只有CaO和P₂O₅富集,富集系数分别为9和204。此外,铀多金属磷块岩微量元素U(平均含量为1 350×10^-6)、Ni(平均含量为6 822×10^-6)和Mo(平均含量为2 104×10^-6)均达到相应矿床的工业品位,且Re、Tl和V达到铀矿床综合利用指标。上震旦统灯影组白云岩、下寒武统牛蹄塘组铀多金属磷块岩和黑色碳质泥质页岩及板岩的δU、V/Cr、Ni/Co和δCe值均指示这3种地层形成于缺氧沉积环境,铀多金属磷块岩北美页岩配分曲线显示热水沉积特征,δEu大于1,结合主量元素和微量元素R型聚类分析结果推测铀多金属磷块岩在正常海相沉积的基础...     

贵州“三稀”元素矿床特征及找矿前景分析

＂三稀＂元素是现代高精尖科学技术重要的战略资源。本文总结和分析了贵州典型＂三稀＂元素矿床的基本特征,将＂三稀＂元素矿床划分为沉积、热液和岩浆作用3种成因和9个类型,并对不同类型矿床的资源潜力进行了探讨。分析认为,沉积、热液成因＂三稀＂元素矿床是地质找矿重点,黑色岩系型、含煤岩系型、铝铁岩系型、磷块岩系型＂三稀＂元素矿床具有重大资源潜力,铅锌矿型、汞锑金矿型＂三稀＂元素矿床具有富集度高和独立成矿优势。对现有优势矿床及其含矿岩系开展＂三稀＂元素资源潜力的再评价是发现共（伴）生＂三稀＂矿产的有效途径,也是构建资源节约型、环境保护型社会的时代要求。     

湘西下寒武统牛蹄塘组黑色岩系的微量元素地球化学特征

为探讨下寒武统黑色岩系在深水区域的沉积环境及其伴生的Ni-Mo多金属富集层的金属元素来源,对湘西寒武纪初期盆地相区龙鼻嘴剖面进行系统采样,分析了样品中干酪根的微量元素含量和全岩V、U、Mo与TOC含量并就微量元素比值与TOC关系进行了探讨。结果显示,干酪根中的Th/U、V/Sc和V/Cr值在剖面上均具有相似的变化规律,V、U和Mo与TOC的相关性可知剖面沉积过程中存在硫化环境,Ni-Co-Zn三角图解中多数样品分布于热水沉积区域。初步推断剖面下部的NiMo多金属富集层,其具有微量元素明显富集和碳同位素较大负值的特征,可作为地层对比的标志;寒武纪初始阶段深水区域可能处于短暂的硫化环境,伴随着沉积环境的充氧之后变为广泛的厌氧环境;黑色岩系沉积过程中有热液活动参与,Ni-Mo多金属富集层中部分元素的极度富集可能是还原的海水和海底热液共同作用的结果。     

湘西北下寒武统黑色岩系中的沉积型钒矿

湖南西部寒武系下统牛蹄塘组底部的含碳硅磷质黑色岩系主要由黑色碳质页岩组成,富集了多种有色金属、贵金属、稀有金属和稀土元素,是我国新类型的有色金属、贵金属的矿产资源和后备矿产资源,其中尤以钒的资源量最丰富,是湘西地区继锰和汞铅锌矿之后,又一最具优势和开发前景的矿产资源。研究表明,黑色岩系形成于扬子准地台东南缘之深水斜坡的缺氧环境,有机质含量高是其重要特点,钒在有机质中优先被结合。沉积环境的改变导致成矿作用的发生,生物地球化学作用是钒矿成矿的主导作用。矿床属于化学和生物地球化学沉积型钒矿。     

分散元素地球化学特征及在西昆仑成矿带研究中的启示

分散元素在地壳中常以分散和稀痕状态存在,对轻微地质作用并不敏感;一旦出现分散元素异常时则多具超常富集,其异常衬度均可达到几个数量级。然而分散元素超常富集背后常常蕴含着重大和复杂的大陆动力学作用过程。分析表明:1伴生元素富集区往往是造山带、板块缝合带、地壳重熔及地幔柱活动区;2不同时代和构造环境下形成的热水-沉积改造型铅锌矿具有相似分散元素组合(Pb-Zn-Tl-Cd-Ag-Sr-Ba);3分散元素以亲硫性为主,伴与卤化而具长距离迁移,且Te是硫化矿床的矿头晕标志,Re是高温热液钨钼矿、斑岩型铜钼矿的远程晕指示元素;4Se与火山岩关系密切,In与Sn形影不离,Cd重复着Zn的地球化学历史,Se、Te伴随S而活动,Ge的富集与有机质关系密切;5分散元素组合、w(Ba)/w(Tl)、w(Ga)/w(Al)、w(Zn)/w(Cd)、w(Ge)/w(Si)值和同位素体系等,可进行岩浆演化阶段识别、成矿物质来源和核幔互相作用过程示踪;6分散元素的富集程度与矿床吨位、品位间可能存在正相关。在地处塔里木地块西南缘的西昆仑成矿带,具有大陆裂解—增生—碰撞的完整演化历史、不同构造-成矿域汇聚过程的大陆动力学过程,分散元素以伴生或独立矿床类型产出;通过引入分散元素研究,有望揭示西昆仑地区分散元素大规模和超常富集背后蕴含的复杂地质作用。     

中、下扬子地区下寒武统黑色页岩微量元素富集特征

中国南方扬子地区下寒武统黑色页岩分布广泛,主要由黑色页岩、黑色白云质页岩,黑色粉砂质页岩和黑色硅质页岩等组成;并伴生有较厚的磷块岩矿床、钒矿床和镍、钼多元素硫化物矿床。对黑色页岩岩石学特征、元素地球化学特征进行系统研究,并详细分析微量元素的富集成因,结果表明：黑色页岩主要形成于静水还原的浅海-半深海缓坡环境,层状元素富集带为沉积成因,海底热流体提供了丰富物质来源。总体上,Co、Be、Mn、Ga等元素含量较低;Cu、V、Ni、Mo等元素的含量较高,多数超过北美页岩平均值;以Ni、Mo为主的多元素富集层通常位于磷块岩之上,以黑色页岩、黑色白云质页岩中的硫化物和硫酸盐矿物为主要载体,其中有机碳（TOC）含量可达12.2%以上,远高于其他元素富集层,随着页岩内硅质成分增加,Ni、Mo、Fe、Co等元素含量明显降低;以V为主的多元素主要赋存于黑色硅质页岩中的水云母,与页岩内硅质成分具有较好的正相关关系;黑色页岩中稀土元素含量为(76.22~290.67)×10-6,轻重稀土比值LREE/HREE介于1.21~4.22,说明轻稀土更为富集,Sr/Ba值为0.04~0.34,δEu正异常,且北美页岩标准化配分曲线呈现平缓左倾,为沉积过程中存在海底热水流体提供了进一步证据。     

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征,分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明,牛蹄塘组下段以硅质页岩为主,TOC含量4. 96%~10. 10%;上段以富泥硅质页岩为主,TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境,沉积古水体为贫氧的还原状态;上段富泥硅质页岩沉积时期,仍为贫氧的还原环境,但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素,热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。     

中国非常规铀资源

中国非常规铀资源主要包含黑色岩系型和盐湖型。其中与黑色岩系有关的含铀黑色岩系型、含铀磷块岩型、铀多金属磷块岩型是对中远期保障我国铀资源可持续供给有重要意义的类型。陆缘裂谷、陆缘裂陷环境是中国黑色岩系非常规铀资源最重要、最有利的成矿环境,形成U-Cd型、U-V-Mo型、U-V-Re型、U-V-Ni-Mo型和U-V-Ni-Mo-Re-Tl型等地球化学组合。中国黑色岩系非常规铀资源铀成矿作用受控于陆缘裂谷、陆缘裂陷环境下伴随海底喷流作用和海底火山喷发而沉积的由热水沉积硅质岩、硅质磷块岩和碳硅泥岩组成的富铀海相黑色岩系,热水沉积作用或喷气-沉积是形成中国黑色岩系非常规铀资源或发生大规模铀成矿作用的成矿机制。     

塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩形成的次氧化条件

富有机质黑色页岩的形成长期以来被认为是缺氧沉积环境的证据,并被作为全球缺氧事件的标志。塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩的岩石学特征说明其沉积在受陆源有一定影响的陆棚环境中。矿物学研究表明,硫均以硫酸盐状态存在,没有见到黄铁矿,说明其形成在硫酸盐还原带以上。黑色页岩中结核状氟磷灰石的存在以及剖面底部结核状磷块岩的出现,表明了一种与现代热带太平洋东海岸和阿拉伯海相类似的广泛发育上升洋流的大陆边缘沉积环境。黑色页岩的地球化学特征中,Re和Mo的高度富集、高的Re/Mo比以及含有一定量的Mn,Cd和U的相对富集以及低的Cd/U比等,这些特点均支持了黑色页岩沉积于次氧化条件的认识。     

遵义黄家湾镍钼多金属矿成矿特征与成因

贵州遵义地区黄家湾镍钼多金属矿是寒武系底部的黑色页岩型矿床。黑色岩系中微量元素特征显示镍钼多金属矿层的Ni,Mo,Cd,V,Cu,Zn明显富集,而高场强元素Nb,Th,Hf,Zr,Ti亏损。稀土元素显示多金属矿层的艿（Eu）呈正异常,中稀土富集,重稀土亏损。结合镜下观察发现的有机质、红藻囊果与金属硫化物之间密切的共生关系和前人研究结果,分析了黑色岩系镍钼多金属矿的成因,认为镍、钼、铜、锌等金属元素的来源与热液有关,通过生物作用聚集并在缺氧的还原沉积环境下大量堆积,富集形成Ni—Mo金属硫化物矿床。