铊矿物晶体化学和地球化学

对世界上已经发现报道的56个铊矿物种类、晶体化学和地球化学特征以及铊矿物产出的地质条件进行了系统总结。将铊矿物分为硫化物、氧化物和含氧盐等六大类,其中铊硫化物矿物占绝大多数。在低温还原环境下,铊表现出强烈的亲硫性,可以与As、Sb、Pb、Hg、Cu和Au等元素结合形成两种形式的铊硫化物矿物：①Tl_wB_yS_z（铊作为唯一的金属元素）,②Tl_wA_xB_yS_z（除了铊以外还有其他的金属元素）。低温成矿域中贱金属矿床是铊矿物的主要产出场所。对目前铊矿物学研究的现状、最新进展和存在的问题进行了综述和探讨。     

长江中下游成矿带庐枞矿集区首例钨矿床成岩成矿时代及其意义

庐枞矿集区是长江中下游成矿带中重要的铁铜多金属成矿区之一。2014年在矿集区北部首次勘探发现了东顾山钨多金属矿床,其成矿与隐伏黑云母花岗岩体关系密切。东顾山矿床的矿床地质特征和成矿岩浆岩明显不同于该矿集区内已知的斑岩型铜金矿床和玢岩型铁矿床有关的岩浆岩。本次工作在详细野外地质工作的基础上,开展了东顾山钨多金属矿床地质特征、成矿岩体的岩石学和成岩成矿时代研究。研究表明,东顾山矿床为矽卡岩型钨多金属矿床,其锆石LA ICP-MS U-Pb定年结果为99.7±1.5Ma~99.9±1.7Ma,与钨矿化形成于同一期岩浆热液活动的辉钼矿的Re-Os定年结果为97.22±0.77Ma,成岩成矿时代相近,表明东顾山钨多金属矿床的成矿作用与东顾山岩体几乎同时形成,二者具有密切的成因联系。通过与区域成岩成矿时代的对比,本文首次提出庐枞矿集区内存在100Ma左右的成岩成矿事件,在成矿时代和矿床类型上明显区别于成矿带先存的140Ma的斑岩-矽卡岩型铜矿床和130Ma的玢岩型铁矿床,是长江中下游成矿带新的一期成矿作用产物,据此将成矿带的燕山期成矿时代范围重新确定在145~97Ma之间,说明长江中下游成矿带存在与华南中生代第三次大规模成矿作用对应的伸展地球动力背景下的成矿事件。东顾山钨多金属矿床为下一步在庐枞矿集区及区域上开展100Ma左右的钨多金属矿床找矿勘探提供了重要的线索,也为区域成岩成矿作用的动力学背景进一步深入研究提出了新的课题。     

安徽铜陵新桥铜硫金矿床的成因:来自两类黄铁矿微形貌学、地球化学特征的证据

新桥矿床是长江中下游成矿带铜陵矿集区内大型铜金硫矿床。本文以矿床中的黄铁矿为研究对象,在详细的野外观察和室内鉴定的基础上,将矿床中的黄铁矿分为胶状黄铁矿(Py I)和半自形-自形黄铁矿(Py II)两种类型。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)和等离子激光质谱(LA ICP-MS)对两类黄铁矿的矿物相、形貌、微结构和微量元素成分进行研究。FE-SEM分析结果表明,Py I基本由极细粒黄铁矿组成,以自形-半自形立方体晶形为主,粒径大约100~500nm,而Py II主要为粒度为50~100μm,以八面体和五角十二面体晶形态为主,两类黄铁矿的形貌和微结构特征明显不同。LA-ICP-MS分析测试显示,Py I中相对富含As、Se、Te等元素,而Py II中成矿元素Cu、Pb、Zn、Au、Ag的含量则比Py I型黄铁矿明显偏高,分别为792.0×10-6、2125×10-6、1.67×10-6、0.29×10-6和190.7×10-6,且Bi、Co、Ni、V、Ti、Mg、Cr、Cd、Al、Mn等微量元素含量较Py I均明显偏高1~2个数量级。在综合分析黄铁矿的结构形态和微量元素组成特征的基础上,本文认为Py I可能形成于晚古生代海底热水沉积环境,Py II形成于中生代岩浆热液环境。新桥铜金硫多金属矿床的成矿作用包括了海西期同生沉积成矿作用和燕山期与岩浆活动有关的热液成矿作用。晚侏罗世-早白垩世广泛发育的强烈岩浆侵入及与之有关的热液活动,对矿床的最终形成起了主导作用,提供了Cu、Au等主要成矿物质。     

安徽庐枞盆地泥河铁矿床成矿流体性质:来自He-Ar-H-O同位素的证据

安徽庐江泥河铁矿床位于长江中下游成矿带庐枞中生代火山岩盆地,受控于切穿至Moho面的罗河-缺口断裂,矿床具有典型玢岩型铁矿的特征。泥河铁矿床硬石膏-透辉石-磁铁矿阶段流体3He/4He=0.14~0.76Ra(平均0.3548Ra),40Ar/36Ar=262.2~364.9(平均299.3),δ18OSMOW=-2.16‰~5.04‰,δDSMOW=-40.7‰~-34.8‰;硬石膏-黄铁矿-磁铁矿阶段流体3He/4He=0.0108~0.1301Ra(平均0.0697Ra),40Ar/36Ar=221.4~401.4(平均315.1),δDSMOW=-31.8‰~-15.4‰,δ18OSMOW=-2.72‰~1.88‰;高岭石-硬石膏-石英-黄铁矿阶段流体3He/4He=0.0162~0.0223Ra(平均0.0193Ra),40Ar/36Ar=312.5~367.6(平均340.05),δDSMOW=-25‰~-8‰,δ18OSMOW=-6.59‰~-4.89‰。成矿流体的同位素特征显示,幔源流体可能参与了泥河铁矿床早期的成矿作用,后期改造型饱和大气降水逐步加入并占据成矿作用的主导地位。研究结果表明,长江中下游地区中生代强烈的壳幔相互作用,是形成区域巨量金属矿床的重要机制,区域的深大断裂构成了幔源岩浆、幔源物质参与浅部成矿的通道。     

矿精粉中关键金属元素赋存状态研究方法流程的建立:以长江中下游成矿带富钴硫矿精粉为例

长江中下游成矿带作为我国矿床学研究程度和矿产利用技术水平最高的成矿带之一,大部分矿床中除了主要成矿元素铜、金、铁和硫等,还伴生潜在可利用的关键金属资源镉、钴、硒、碲和铼等。由于目前矿山主要选矿回收铜、铁、硫、铅、锌、金和银等主要矿种,在不改变选矿工艺的条件下,矿山产品矿精粉中关键金属的分布特征和可利用性是当前关键金属资源利用的核心问题之一。本文对成矿带内玢岩型铁矿床、矽卡岩型铁矿床、矽卡岩型铁铜矿床、矽卡岩型铜金矿床、斑岩型铜金矿床和角砾岩筒型铜金矿床等六类矿床的矿山产品(铜金粉、硫精粉、铁精粉和金精粉)进行了系统化学成分分析,发现目前的矿山产品中关键金属元素含量普遍不高,但矽卡岩型铁矿床中的龙桥铁矿床硫精粉中富集钴,具有综合回收利用钴资源的潜力。在此基础上,本次工作利用综合矿物分析技术(TIMA),扫描电镜(SEM)和激光剥蚀-等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)三种测试方法,系统开展了富钴硫精粉中钴的赋存状态研究。结果表明,龙桥硫精粉中钴矿物为辉砷钴矿、铁硫砷钴矿和硫铜钴矿,分别占硫精粉中总钴含量的9.93%、0.64%和0.01%。黄铁矿晶格中类质同象形式产出的钴占总量的81.97%,此外还有7.46%的钴赋存在其他矿物中。通过对比研究,初步建立了矿精粉中关键金属元素赋存状态的研究方法流程,为矿精粉中钴的回收利用提供了依据。     

关键金属的富集机制、矿产勘查和综合利用:前言

正关键金属(critical metals)和关键矿产资源(critical minerals)是国际上近年来提出的新概念,是指对战略性新兴产业的发展至关重要的一类金属元素及其矿床的总称,其成矿特点和成矿机制研究已成为国际矿床学研究的热点(翟明国等,2019;陈骏等,2019;毛景文等,2019;蒋少涌等,2019)。     

塔里木柯坪地区库普库兹曼组玄武岩锆石LA-ICPMS年代学、Hf同位素特征及其意义

塔里木盆地广泛发育有二叠纪玄武岩,产于库普库兹曼组和开派兹雷克组中。本文对库普库兹曼组玄武岩进行锆石LA-ICPMSU-Pb精确定年,并首次进行该区玄武岩锆石的铪(Hf)同位素分析。库普库兹曼组底部玄武岩的锆石LA-ICPMSU-Pb加权平均年龄为291.9±2.2Ma(MSWD=0.30,n=17),说明玄武岩为早二叠世岩浆活动产物,该年龄值指示了塔里木大火成岩省二叠纪基性岩浆活动的下限年龄;库普库兹曼组顶部玄武岩获得了293.9±4.6Ma的锆石年龄,与底部锆石年龄在误差范围内基本一致,指示了库普库兹曼组玄武质岩浆活动的时间较为短暂,291.9±2.2Ma可以代表塔里木盆地二叠纪普库兹曼组玄武岩的成岩时代。库普库兹曼组玄武岩中存在大量继承性或捕获的老年龄锆石,指示玄武岩浆在上升过程中与地壳物质发生了混染作用。锆石原位微量、稀土元素分析显示,库普库兹曼组玄武岩锆石具有典型岩浆结晶的基性岩锆石特征,且没有发生明显的后期改造作用。库普库兹曼组玄武岩锆石εHf(t)同位素值在-4.84～-0.65之间,具富集岩石圈地幔源区特征,指示了塔里木大火成岩省二叠纪基性岩浆岩源于富集岩石圈地幔,其地幔源区性质明显不同于新疆北部准噶尔地区同时代A型花岗岩的地幔源区。     

庐枞盆地侵入岩的时空格架及其对成矿的制约

庐枞中生代火山盆地位于长江中下游断陷带内,地处扬子板块的北缘。庐枞盆地内火山岩和侵入岩分布广泛,包括龙门院、砖桥、双庙和浮山四组火山岩以及34个侵入岩体。本次工作在详细野外地质调查的基础上,结合作者已有的5个岩体(巴家滩岩体、城山岩体、花山岩体、黄梅尖岩体和枞阳岩体)年代学的研究工作,系统开展了盆地侵入岩体的年代学和时空分布特征研究。通过侵入岩锆石LA-ICP-MSU-Pb定年方法,本次研究确定庐枞盆地内15个主要侵入岩体的成岩时代分别为:黄屯岩体134.4±2.2Ma、岳山岩体132.7±1.5Ma、拔茅山岩体132.7±1.9Ma、尖山岩体132.0±1.3Ma、谢瓦泥岩体131.6±1.1Ma、龙桥岩体131.1±1.5Ma、焦冲岩体129.6±1.3Ma、土地山岩体127.4±2.8Ma、凤凰山岩体128.4±0.9Ma、罗岭岩体126.3±2.0Ma、龙王尖岩体126.5±1.5Ma、小岭岩体126.2±1.8Ma、大缸窑岩体125.9±1.3Ma、巴坛岩体125.1±1.1Ma、毛王庙岩体123.9±1.9Ma。从而得出庐枞盆地内侵入岩的成岩时代界于134～123Ma之间,属于早白垩世,并进一步将庐枞盆地内侵入岩划分成2期,其中早期侵入岩主要为二长岩和闪长岩类,主要分布在盆地北部,与龙门院旋回和砖桥旋回火山活动关系密切,岩体侵位受火山机构和北东向构造联合控制,成岩时代为134～130Ma;晚期侵入岩还可分为两类,第一类主要为正长岩类,分布在盆地南部,主要受盆地内火山机构和北北东向断裂控制,侵入活动与双庙旋回和浮山旋回火山岩浆活动相对应,成岩时代为129～123Ma;第二类主要为A型花岗岩,分布于盆地东南缘,成岩时代为126～123Ma,主要受区域北北东向大断裂控制,而与盆地火山机构无关。庐枞盆地内与岩浆岩有关的铁、铜、金、铅、锌、铀矿床可划分为3个成矿系列,其中砖桥旋回形成的二长岩类与罗河、泥河和龙桥等铁矿床、岳山铅锌矿床及井边和拔茅山铜矿床关系密切,双庙旋回形成的正长岩类与马口等铁矿床关系密切,而晚期的A型花岗岩与3440矿床等金、铀矿化关系密切。长江中下游地区燕山期存在145～136Ma、135～127Ma、126～123Ma等三期成岩(成矿)作用,庐枞盆地内侵入岩对应于该区域第二和第三期岩浆活动的产物,其形成时代明显晚于长江中下游成矿带断隆区内与斑岩型-矽卡岩型铜(铁)、金矿床有关的高钾钙碱性岩体(第一期)。庐枞盆地内侵入岩形成于区域岩石圈伸展的构造环境。