华北克拉通南缘太华群铁山庙铁矿床沉积时代的约束——锆石U-Pb定年及Hf同位素证据

华北克拉通南缘舞阳地区分布有大型铁矿床,赋存于早前寒武纪的太华群变质岩系中。铁山庙铁矿床在舞阳铁矿区分布广泛,大小矿体包括经山寺、冷岗、铁山庙、铁古坑以及岗庙刘等,产出层位为铁山庙组。近年来对铁山庙铁矿床的研究程度较高,不少学者认为其为Superior BIF型铁矿床,但是对于铁山庙铁矿床原始沉积年龄显见报道。本文通过选取穿切铁古坑铁矿体的混合岩化钾长花岗岩以及矿体顶板围岩辉石黑云斜长片麻岩为研究对象,利用SHRIMP锆石U-Pb定年以及原位Hf同位素测试分析技术,以此来约束铁山庙铁矿床沉积时代的上限和下限。结果显示,两个样品中的锆石均记录了两组年龄数据,且在误差范围内明显具有一致性。较老一组~(207)Pb/~(206)Pb年龄为2463~2478Ma,较新一组为1918~1961Ma。此外,混合岩化花岗岩中较老锆石的ε_(Hf)(t)变化范围为-6.96~-12.83,较新锆石的ε_(Hf)(t)为-7.19~-15.75,两类锆石的ε_(Hf)(t)值变化范围相似,说明较老锆石为继承锆石,其年龄可能代表源区岩石的形成时代,而较新锆石为变质锆石,代表深熔作用锆石发生重结晶作用的时间,即混合岩化花岗岩的形成时代;辉石黑云斜长片麻岩中较老一组锆石的ε_(Hf)(t)值为-0.55~2.75,较新一组锆石的ε_(Hf)(t)为-5~-10.06,两类锆石的ε_(Hf)(t)值差别很明显,较老一组锆石是碎屑锆石,其年龄可以约束原岩沉积的最大年龄,而较新一组锆石为变质增生成因,其年龄代表了岩石经历的一期变质事件。综合分析,铁山庙铁矿床的沉积时代可以约束在2.46~1.96Ga之间,很可能在2.3Ga左右,之后于~1.96Ga经历了强烈的区域变质作用。     

八庙-青山金红石矿床锆石年代学和地球化学研究

八庙-青山金红石矿床位于豫、陕两省交界处的西峡县与商南县之间,大地构造位置处于南秦岭地块的北缘。矿体呈层状、透镜状赋存于一套低角闪岩相变质的基性火山岩内,矿化层与大理岩互层产出。目前对于其含矿岩系的时代归属问题尚有中新元古代与中晚古生代之争。锆石年代学分析结果显示八庙矿区含矿岩系的底板围岩含石榴子石二云石英片岩主要包含3个阶段的年龄,即2664～1373 Ma、1003～874 Ma和468～411 Ma,青山矿区的含金红石斜长角闪片岩主要包含4个阶段的年龄,即1860～1441 Ma、1103～969 Ma、832～780 Ma和433～418 Ma。2个样品的最小锆石年龄数据一致,且与前人在含矿岩系大理岩中发现的古生物化石指示的时代相近。因此,八庙-青山金红石矿床的赋矿地层时代应归属于早泥盆世。全岩地球化学分析结果表明含矿岩石具洋岛玄武岩特征,源区可能为石榴橄榄岩,指示高钛的岩浆物质来自深部地幔。     

中国铁矿资源特点和科学研究问题

铁矿是一定地质历史演化时期和特定地质环境的产物,其形成与某些重大地质事件密切相关。沉积变质型铁矿一般形成于太古宙至古元古代,与海底火山-热液活动以及大氧化事件密切相关;新元古代"雪球地球"(snowball earth)事件也形成少量该类型铁矿。海相火山岩型铁矿赋存于从元古宙到古生代的海相火山岩建造中,形成于大洋盆地、大陆裂谷或火山岛弧等环境,常与铜(金)矿共生并多经历了后期改造作用。     

辽宁弓长岭铁矿床二矿区矿石及类矽卡岩的地球化学特征及其找矿意义

辽宁弓长岭铁矿床二矿区的矿石可分为较富和较贫两种类型,其中富矿的边部分布有大量的类矽卡岩,包括石榴石岩、绿泥石岩、含石榴石绿泥石岩、含磁铁矿阳起石岩等,说明富矿的形成与热液活动有关。类矽卡岩及两类矿石的微量元素相对原始地幔富集大离子亲石元素和高场强元素,但Sr、Hf相对亏损;稀土元素特征表现为总量较低,具有相似的PAAS稀土配分模式,为轻稀土元素相对亏损的左倾型,具有明显的Eu正异常和弱Ce负异常。从较贫铁矿石、较富铁矿石到类矽卡岩稀土元素总量呈逐渐上升趋势,结合野外地质特征,说明较富铁矿石和类矽卡岩在继承了较贫铁矿石的稀土配分模式的基础上可能又叠加了热液中的稀土元素地球化学特征,因此弓长岭铁矿床出露的类矽卡岩、较富铁矿石可能是由热液交代改造原始沉积的较贫铁矿石形成的。     

四川盆地富硫天然气与盆地周缘铅锌铜矿的成因联系

金属元素的搬运和沉淀是热液矿床成矿机理研究的重要方面。目前人们普遍认为热液矿床中金属元素主要呈硫的络合物和卤素络合物形式搬运。MVT铅锌矿床等硫化物矿床盐度较高,包裹体成分中阳离子以Na+、K+、Ca2+、Mg2+为主,阴离子以Cl-、F-、CO2-3为主,很少有HS-、S2-,表明金属元素主要以氯的络合物形式搬运,外来硫的加入是导致铅锌成矿物质以硫化物形式沉淀成矿的关键。四川盆地天然气中富含H2S,其与周缘MVT铅锌矿床具有密切的时空关系,据此推测天然气中的H2S可能是导致铅锌硫化物沉淀形成MVT铅锌矿床的主要硫源,天然气中的H2S与铅锌成矿流体在古油藏中作用形成含沥青的铅锌矿床;当含硫化氢的天然气运移离开古油藏后与含矿流体混合时,形成不含沥青的铅锌矿床。另外,石油热裂解产生的不含H2S的天然气使得含铜热液中的铜还原,以自然铜形式沉淀形成含沥青的玄武岩铜矿;石油热化学硫酸盐还原(TSR)过程中,还会发生溶蚀作用,扩大碳酸盐岩孔隙,为成矿提供空间。     

辽宁弓长岭铁矿区大理岩地质地球化学特征及其成矿意义

弓长岭铁矿床二矿区西北部发现的含磁铁矿白云质大理岩为与条带状硅铁建造整合产出的原始沉积成因碳酸盐岩.本文对该大理岩及其蚀变岩的主量元素、微量元素、稀土元素及碳氧同位素进行了初步研究.大理岩主要化学组成CaO为30.15％～ 34.32％,MgO为9.86％～11.95％,FeOT为6.76％～15.82％;与平均显生宙石灰岩相比,弓长岭大理岩除Pb、Mn富集外,大离子亲石元素和高场强元素明显亏损;与后太古代平均澳大利亚沉积岩(PAAS)相比,弓长岭大理岩稀土元素总量低,明显正铕异常,铈负异常不明显;弓长岭大理岩δ13CV-PDB为-7.0‰～-6.0‰,Y/Ho比值既不同于海水也不同于陆源碎屑.这些特征显示大理岩形成于缺氧的海洋环境,物质来源与海底喷气热液活动有关.大理岩的沉积表明当时海水的酸碱条件已达中性-弱碱性,有利于铁胶体沉淀成矿.大理岩层不仅易于发生构造变形,而且贫铁矿形成富铁矿时迁出的硅质交代大理岩形成了阳起石岩,同时大理岩还为热液交代形成石榴石岩、绿泥石岩和镁铁闪石岩等蚀变岩提供了镁质.     

新疆巴楚小海子岩体铁钛成矿特征及资源利用前景

新疆巴楚小海子是近年来在塔里木大火成岩省探获的一个低品位-大吨位岩浆型钒钛磁铁矿床,其成岩成矿机制以及资源利用前景尚不清楚。文章针对小海子岩体2种含矿岩相橄榄辉长岩和橄榄辉石岩开展了地质地球化学研究。橄榄辉长岩相和橄榄辉石岩相虽然在空间上关系不明,但岩相学观察表明它们矿物组成的差异与矿物堆晶作用有关,且二者具有相似的稀土元素球粒陨石标准化和微量元素原始地幔标准化配分曲线,说明是同源岩浆演化的产物,橄榄石较低的Fo值（67.9~72.5）指示幔源母岩浆在深部岩浆房中发生了分异。小海子岩体和与相距约45 km的瓦吉里塔格相比,岩石组成和地球化学组成相似,表明为同源岩浆成因,但后者矿物组成变化范围更大,指示瓦吉里塔格岩体在形成过程中经历了更高程度的分离结晶作用,这可能是造成瓦吉里塔格岩体比小海子岩体的w（TiO₂）更高的原因。小海子岩体虽然w（TiO₂）较低（3%~4%）,但铁钛氧化物固溶体分离结构不发育,且矿物颗粒粗大,使得铁和钛选矿解离比中国其他地区的钒钛磁铁矿更为容易,因此钛资源利用前景巨大,笔者建议出台地方性的勘查技术规范,为这类铁钛资源的开发利用提供技术标准。     

新疆雅满苏铁矿区碳酸盐岩地质地球化学特征及其对矿床成因的制约

新疆雅满苏铁矿床赋存于下石炭统雅满苏组中,矿区发育火山岩、碳酸盐岩及矽卡岩,因此,研究碳酸盐岩与矽卡岩及成矿的关系对厘定矿床成因类型和指导找矿勘查具有重要的理论和实际意义。文章在野外地质剖面测制和调查研究的基础上,对矿区及外围碳酸盐岩进行了岩相学、主量元素、稀土元素及微量元素分析,探讨了矿区碳酸盐岩的地质、地球化学特征。研究结果表明,雅满苏铁矿区的碳酸盐岩含有浅海相生物化石、鲕粒结构及内碎屑构造,与火山岩互层产出,指示沉积作用及火山喷发活动发生于浅海环境;矿区碳酸盐岩岩石类型包括微晶灰岩、细晶灰岩、大理岩、含凝灰质大理岩、糜棱岩化碳酸盐岩和方解石构造片岩,它们的主量元素含量差别不大,说明在变质变形和成矿作用过程中没有主量元素组分的明显带入带出;稀土、微量元素含量除方解石构造片岩稍有降低外,其余岩性均变化不大,也表明变质变形和成矿作用过程中没有外来物质的明显加入,包括成矿物质;与矿体毗邻的碳酸盐岩为方解石构造片岩,没有发生矽卡岩化,表明该碳酸盐岩在构造及成矿作用过程中只发生了构造片理化和热液重结晶,没有发生接触交代。因此,雅满苏铁矿床不是狭义的矽卡岩(接触交代)型铁矿床,而是海相火山岩型铁矿床。研究区的矽卡岩并非是接触交代的产物,而应是火山热液交代含碳酸盐的火山岩而成。是否有下部地层中的碳酸盐岩提供成岩成矿物质还需要进一步研究。     

辽宁鞍本地区铁质活化再富集成因富铁矿的成矿时代——齐大山铁矿床辉钼矿Re-Os年龄证据

中国与早前寒武纪条带状铁建造有关的磁铁富矿集中分布在辽宁鞍本地区,主要由条带状铁建造经过后期热液改造而成,有去硅富铁和铁质活化再富集2种成因,前者以弓长岭铁矿床二矿区的富铁矿为代表,富铁矿的成矿时代为1.84 Ga左右;后者以齐大山铁矿床樱桃园矿区的富铁矿(樱桃园富铁矿)为代表,但是该富铁矿的成矿时代还不清楚。为了探讨铁质活化再富集型富铁矿的成矿时代,笔者对齐大山铁矿区的辉钼矿进行Re-Os同位素测年。该矿区的辉钼矿有3种产出方式:第一种产于花岗伟晶岩中,呈巨晶辉钼矿集合体;第二种为蚀变岩中石英透镜体边部薄膜状辉钼矿;第三种产于混合花岗岩中的石英脉中,呈浸染状产出。第一种辉钼矿的年龄(2503±33)Ma~(2538±36)Ma,代表了条带状铁建造铁质活化再富集形成富铁矿的主要时期,形成于2.5 Ga左右的华北克拉通发生岩浆、变质作用与克拉通化时期,钼来自地壳,佐证了新太古代末华北克拉通的第一次克拉通化主要是壳内物质的重组;第二种辉钼矿的年龄为(2088±28)Ma,其成矿物质来自地壳,佐证了华北克拉通2.3~1.95 Ga的裂谷-俯冲-增生-碰撞的陆内造山事件也主要是壳内物质的重组;第三种辉钼矿的年龄为(1834±28)Ma~(1853±29)Ma,与弓长岭二矿区"去硅富铁"型富铁矿的成矿时代一致,其成矿物质来自地壳,但混有地幔组分,佐证了1.85~1.65 Ga的华北克拉通基底抬升、镁铁质岩墙群侵入、裂陷槽和裂谷形成有地幔物质的参与。     

石英黄铁矿中群体包裹体微量元素研究--以胶东焦家式金矿床为例

采用ICP-MS测定了胶东焦家、马塘、东季和红布金矿床黄铁矿、石英及其群体包裹体的微量元素组成。结果表明,黄铁矿包裹体与石英包裹体均富集Cu、Pb和Zn等成矿元素,反映了成矿流体的特征;不同成矿阶段成矿流体特征有差异,石英黄铁矿化阶段、黄铁绢英岩化阶段、石英多金属矿化阶段石英及其包裹体微量元素含量均高于成矿较差的钾长石化阶段的石英及其包裹体;与陆壳微量元素丰度相比,黄铁矿及石英中Cu、Pb、Zn、Ag和Au等成矿元素富集;与地热卤水及斑岩铜矿卤水微量元素含量相比,黄铁矿及石英包裹体中以Cu为代表的成矿元素均较其它元素相对富集,反映了成矿流体中富集成矿元素的特征。上述结果表明,可以采用ICP-MS测定黄铁矿及石英包裹体微量元素来研究成矿流体的特征。