金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深层动力过程

世界上任何一个国家或地区,在科学与技术的进步,社会与经济的发展进程中,无一例外的必须以大量的,各种类型的金属矿产资源为后盾.当今我国正处在快速工业化和经济腾飞的前夜,国内矿产资源供给不足,且紧缺,故对外的依存度日益增大.为此,在多元化共享世界资源的同时,必须以本土资源为本,并迅速建立起安全、可靠与稳定供给的重要金属矿产战略后备基地.本文基于金属矿产资源形成和聚集的深部介质和构造环境,深层过程和动力学响应的新认识,并分析和讨论了国内、外已发现的深部金属矿床实例.据此提出:必须迅速强化进行地壳内部第二深度空间(500～2000 m)高精度地球物理找矿、勘探和深入研究深部物质与能量的交换与矿产资源形成的深层动力过程.     

大陆冲磁效应对成矿作用的控制

物体受到冲击或两种地质体界面发生快速磨擦引发地磁异常或岩石剩磁的变化称之为冲磁。本文以陨石成矿和走滑构造控矿为例,通过瞬间附加磁力的产生和能量守恒的原理探求大陆冲磁效应对成矿作用的控制。1)根据陨石的平衡和运动规律,运用冲磁强度值可初步估算矿体的总量;通过冲磁的矢量,可确定陨石成因的矿体侧伏产状。2)大陆冲磁和矿物成份两者相互印证可共同确定成矿时代。3)大陆冲磁的连续介质力学和总量守恒(陨石体的质量、动量和能量与矿体的质量、动量和能量守恒)对成矿元素富集的控制,巨大的冲磁强度值与高温岩浆矿床Fe、Co和N i等铁磁性元素富集相对应。4)大陆冲磁引发多元流体对组合元素富集的控制,冲磁在陨石体内形成高温成矿元素组合,在围岩内则形成低温成矿元素组合。5)大陆冲磁时的剪切效应对成矿元素富集的控制。与冲磁垂直的方向有利于成矿元素的富集;冲磁—应变速率—元素自身磁化率值的共同效应控制多种元素呈侧向分带展布。冲磁效应对成矿作用的控制将拓宽和加大大陆动力学与成矿作用间的研究内容和深度。     

成矿过程水岩反应研究态势

水岩反应是矿床学的重要研究内容,亦是地球科学领域的前沿问题。复杂性理论、渗流力学等的引入和测试技术的提高,促使水岩反应研究向系统化和定量化的方向发展,并取得了诸多相关进展。通过水岩反应中元素迁移过程和机制的探索,可以进行流体示踪及推测相关水岩反应过程;定量计算、物理实验和数值模拟是水岩反应研究的主要手段;对复杂的水岩反应体系,应综合运用各种方法,以更加真实地重塑水岩反应的过程。     

云南大坪超大型金多金属矿床地质地球化学特征

大坪金矿床是哀牢山金矿带上的超大型金多金属共生矿床.矿体为赋存于闪长岩体内部近平行的多金属硫化物-石英薄脉.矿床地质、流体包襄体地球化学和同位素地球化学研究表明:成矿作用与中、新生代的区域构造-岩浆活动密切相关,至少可分为燕山期石英-黄铁矿和喜山早期石英-方铅矿两期;早期形成金矿化,晚期形成铅和银矿化并伴生金矿化;二者叠加于同一容矿空间,形成多期叠加的复式铅、锌、银、金共生矿床.成矿物质与成矿流体的来源一致,各成矿期流体均是以深源流体为主的壳-幔混合流体,但具有不同的地球化学特征,是相对独立的成矿流体体系.矿床成因属中-高温热液硫化物-石英脉型.     

鄂尔多斯盆地基底演化及其对盖层控制作用

基底演化过程与其上覆沉积盖层的发展密切相关,因而可以通过盖层与基底的构造格局对比分析来推断基底演化的主要阶段,并进一步讨论盆地基底演化与盖层变形之间的相互作用。研究发现,鄂尔多斯盆地基底演化与自身结构和受力方式均有密切关系,同时对盖层变形有重要控制作用。早古生代在南北向洋-陆碰撞背景下,基底受自身组成结构制约在盆地内部发育了北东向隆坳相间的构造格局,晚古生代受南北向陆-陆碰撞的影响而在早期北东向展布的隆坳构造基础上叠加了南北向的中央古隆起,由于此时厚度较小,盖层的整体格局与局部形态都受控于基底的构造格局。至中生代燕山期,盆地受到了东西向挤压作用,基底内部形态基本保持不变,盆地基底边缘有明显的垂向活动,具体表现为东升西降;此时盖层发育已较为完整,因此更多地体现了相对孤立演化的特征,但其“跷跷板”式的运动总体上仍受到基底边缘升降活动的控制。     

河南前河金矿床成矿流体特征与来源:流体包裹体地球化学与同位素约束

河南前河金矿床是小秦岭-熊耳山金矿集中区的构造蚀变岩型金矿之一(袁鹤皋和裴玉华,1997),前人对该地区矿床地质、地球化学、矿物学方面做了大量研究(胡受奚,1997;袁鹤皋和裴玉华,1997;卢欣祥等,2004;巴安民等,2006).     

三江特提斯复合造山与成矿作用

三江特提斯构造带作为全球特提斯构造在中国大陆最典型的发育地区,经历了复杂而完整的演化历史:从晚前寒武纪—早古生代泛大陆解体与原特提斯洋形成,经古特提斯多岛弧盆系发育与古生代—中生代增生造山/盆山转换,到新生代印度-亚洲大陆碰撞与叠加改造,完好地记录了超级大陆裂解→增生→碰撞的完整演化历史和大陆动力学过程,可谓是中国大陆构造演化的典型缩影。复合造山和叠加转换导致了三江特提斯域复杂的成矿演化,主要表现为:①在构造转换阶段,于元古代刚性基底基础上发育大量叠加改造型矿床,具有独特的金属组合(Sn-Cu,Sn-Pb-Zn,Fe-Cu等);②火山成因块状硫化物(VMS)矿床伴随特提斯岩石圈演化,连续发育于陆缘裂谷(Cu)→初始洋盆(Cu-Zn)→大洋岛弧(Cu-Zn-Pb)→弧间裂谷或弧后盆地(Pb-Zn-Ag)→弧-陆碰撞裂陷盆地(Cu-Pb-Zn)等阶段及诸环境;③特提斯阶段的岛弧型斑岩Cu矿被碰撞造山阶段的大陆型斑岩Cu矿所取代;④世界级规模的金属成矿带和巨型矿床,在新生代碰撞造山期爆发式产生。尽管已有的研究从整体上勾画出了三江特提斯域的基本构造特征和成矿面貌,但仍有许多重要问题尚未解决:①三江复合造山带构造叠加、...     

胶东中生代金成矿系统

胶东是我国最重要的金矿集区,其内已发现金矿床150余处,探明金资源储量4000余吨。虽然其金矿床数量众多、资源储量巨大、分布地域广泛、产出空间各异、矿化类型多样,但它们的成矿地球动力学背景、赋矿围岩环境与产出条件及其成矿作用特征总体一致:(1)胶东是一个主要由前寒武纪基底岩石和超高压变质岩块组成、中生代构造-岩浆作用发育的内生热液金矿集区,约130~110Ma的金成矿事件比区域变质作用晚约2000Myr;(2)区域金成矿系统形成于早白垩世的陆缘伸展构造背景,大规模金成矿事件发生在区域NW向伸展转换为NE向伸展后的NEE向挤压变形作用过程中,对应于中国东部岩石圈大规模减薄、华北克拉通破坏和大陆裂谷作用的高峰;(3)金矿床群聚于NNE向玲珑、鹊山和昆嵛山变质核杂岩周边,主要沿前寒武纪变质岩与中生代花岗岩体接触带形成的区域NE-NNE向拆离断层带分布;(4)控矿断裂带经历了早期的韧-脆性变形和晚期的脆性变形构造叠加,在三维空间上呈舒缓波状延展,控制了金矿体的侧伏和分段富集;(5)矿化样式以破碎带蚀变(砾)岩型、(硫化物-)石英脉型和复合脉带型为主,矿石普遍发育压碎、晶粒状和填隙结构,浸染状、细脉浸染状、网脉状、脉状、团块状和块状构造,反映其形成于韧-脆性→脆性变形环境;(6)矿石中金属矿物以黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿为主,非金属矿物以石英、绢云母、钾长石、斜长石和方解石为主;金矿物以银金矿和自然金为主、含少量金银矿,主要以可见金的形式赋存于黄铁矿和石英裂隙中、含少量晶隙金和包体金;热液蚀变主要为黄铁矿化、硅化、钾长石化、绢云母化和碳酸盐化;成矿元素为Au-Ag(-Cu-Pb-Zn);呈现出中-低温蚀变矿化组合特征;(7)成矿流体为壳-幔混合来源,以壳源变质流体为主;成矿物质总体来源于中生代活化再造的前寒武纪变质基底岩石,并混入了少量浅部地壳和地幔组分。这种区域成矿特征的一致性,表明胶东金矿集区早白垩世大规模金成矿作用受控于统一的地质事件,属于后生的中-低温热液脉金成矿系统。这些金矿床具有明显的时空群聚分布特征,主要沿三个变质核杂岩周边的岩相接触带产出,且自西向东,金成矿作用年龄由老变新。据此,可划分为胶北隆起蚀变岩-石英脉型、苏鲁超高压变质带硫化物-石英脉型和胶莱盆地北缘蚀变砾岩型三个金成矿子系统。其矿化样式由浸染-细脉、细脉-网脉型和石英脉型→硫化物-石英脉型→蚀变(角)砾岩型变化,矿石结构、构造以细脉浸染状构造为主→环带结构与梳状构造→角砾状构造为特色,反映其成矿作用分别发生于脆-韧性转换带(约15km)→脆性张剪性断裂带→脆性角砾岩带(约5km)环境;矿化、蚀变规模和强度逐渐减弱,成矿物质中浅部壳源组分逐渐增多,可能与其矿床定位空间越来越远离源区有关;成矿温度和压力依次降低、成矿流体中大气降水和/或盆地卤水贡献逐渐增大,与其成矿深度越来越浅、成矿构造环境越来越偏张性的变化趋势一致。这种成矿特征的区域规律性变化反映至少在拆离断层韧-脆性转换带附近→脆性角砾岩带之间的地壳剖面中、在不同的垂向深度上连续成矿。胶东中生代金成矿系统的上述特征明显区别于典型的"与侵入岩有关的金矿"和"造山型金矿",也不同于全球其它已知的金矿床类型,不能被已有成矿模式所涵盖。为合理解释胶东中生代金成矿系统独特的地质与成矿特征,我们提出新的"胶东型金矿"成矿模式,指出古太平洋Izanagi俯冲板片的回转作用可能是引起区域前寒武纪变质基底岩石中成矿物质大规模活化再造的主要驱动机制,成矿流体主体来源于俯冲板片变质脱水,金可能主要以Au(HS)2-络合物的形式在流体中沿拆离断层系输运,在韧-脆性转换带附近→脆性角砾岩带,由于构造空间急剧增大、成矿流体的温度和压力突然降低,CO2、H2S逸出和硫化作用导致Au(HS)2-等金络合物失稳分解,金大规模沉淀富集成矿。     

义敦岛弧晚白垩世斑岩成矿系统

义敦岛弧晚白垩世花岗(斑)岩及其相关成矿系统发育,呈南北向展布,且由北向南呈规律性变化,形成北段昌台弧、中段乡城弧和南段中甸弧3个子系统:(1)北段昌台弧发育97~93Ma的斑状二长花岗岩岩基和矽卡岩型锡矿床,岩体侵位于乡城-格咱断裂与甘孜-理塘断裂的交汇地带,表现了较宽的主量元素变化范围,属于高钾钙碱性-钾玄质的过铝质系列,稀土配分模式较平坦、具有负Eu异常,锡矿化多发育于岩体与上三叠统图姆沟组碳酸盐岩的接触带上;(2)中段乡城弧乡城-格咱断裂两侧发育大量85~77Ma的花岗(斑)岩及斑岩-矽卡岩型Sn-Pb-Zn-Ag多金属矿床,主体岩相为斑状黑云二长花岗岩,是碱性、分异程度高的酸性岩,具典型钾质演化系列,多金属矿化主要发生在岩体与上三叠统图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩接触带中,从花岗岩向外为Sn→Pb-Zn,垂向上由深部到浅部依次为含Sn磁铁矿→Sn→Sn-Pb-Zn-Ag;(3)南段中甸弧发育呈岩株出露的88~78Ma的二长花岗斑岩及斑岩-矽卡岩型Cu-Mo-W多金属矿床,休瓦促和热林花岗斑岩体侵入上三叠统喇嘛亚组、拉纳山组砂板岩中,主要发育蚀变花岗岩型和热液石英脉型矿体;红山花岗斑岩体侵入上三叠统图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩中,主要发育矽卡岩型矿体。斑岩体中发育角闪石斑晶,铝饱和指数小于1.1,Zr、P与SiO 2呈显著负相关,具有I型花岗岩特征。与晚三叠世同俯冲的弧花岗岩相比,晚白垩世花岗(斑)岩明显偏酸性(SiO 2含量范围为65.06%~76.30%)、富碱质(K2O+Na2O含量范围为6.55%~10.77%)和铝饱和(A/CNK=0.72~1.13);岩浆源区深度变浅,且花岗(斑)岩源区从昌台弧(Eu/Eu*=0.20~0.66,εNd(t)=-6.90~-5.30,εHf(t)=-0.6~1.9)→乡城弧(Eu/Eu*=0.04~0.18,(87Sr/86Sr)i=0.7110~0.7250,εNd(t)=-8.40~-5.54)→中甸弧(Eu/Eu*=0.14~0.88,(87Sr/86Sr)i=0.7075~0.7092,εNd(t)=-8.50~-5.76,εHf(t)=-9.5~-2.2)呈现由中-酸性变沉积地壳到中-基性地壳的变化趋势。这表明义敦岛弧由北向南成矿系统多样性的变化可能与晚白垩世花岗质岩浆的源区有关,即控制花岗岩氧逸度的主要因素是源区性质,岩浆型地壳通常形成氧化型花岗岩及相关的Cu、Mo成矿系统;而沉积型地壳形成还原型花岗岩及相关的Sn、W、Pb、Zn成矿系统。     

胶东地区壳-幔作用与金成矿效应

胶东矿集区的形成、演化受地幔剪切带和深部流体控制,壳-幔作用和地球动力体制转换是成矿物质活化→运移→聚集→成矿的基本动力学保障,构造应力场转换是其重要表现形式。郯庐断裂是深切地幔的成熟岩石圈断裂,是富含地幔流体的幔内剪切带,其内发生流体-热-化学-物理耦合,决定了胶东矿集区的形成与分布规律,其剪切深熔作用是成矿物质活化、运移的重要驱动力,是成岩成矿作用发生的根本原因之一。地幔流体通过壳-幔相互作用,形成碱交代热液,沿郯庐断裂带向上发散、运移,将含矿流体系统输运到更高的层位,为流体成矿作用提供了矿源。胶东金矿集中区为相对于周边的地幔隆起区,金矿床产于莫霍面的梯度变化处或变形部位,凹陷区局部隆起部位金的成矿强度明显小于其它地段。超大型矿床决定于超大型碱交代岩规模和深部流体活动强度及成矿元素的高效富集效应,在早期剪压体制下,流体组分、成岩组分和成矿组分大量交换运移;晚期剪张体制下,热液析出、交代作用和成矿作用易于发生。