黑龙江黑河地区早侏罗世岩浆弧的火成岩记录及其成因

黑河地区广泛发育中生代火成岩类，但是其形成时代、不同阶段的火成岩组合、岩石成因以及形成的大地构造背景还有争议.对黑河卧牛湖一带的侵入岩开展详细的野外地质学、岩石学、地球化学、年代学等研究，以揭示岩石的时代、成因等.对卧牛湖附近产出的闪长岩及二长花岗岩开展的LA-ICP-MS锆石测年结果表明其形成于175.53±0.53 Ma和177.25±0.45 Ma，即早侏罗世.该区这一时期火成岩主要为深成相侵入岩、少量脉岩，岩石类型主要为（二长）花岗岩、花岗闪长岩及少量的二长岩类，脉岩主要为花岗质、闪长质岩脉等，是含有英云闪长岩（T₁）-奥长花岗岩（T₂）-花岗闪长岩（G₁）的T₁T₂G₁G₂岩石组合，上述岩石在TAS图上主要是亚碱性系列，硅钾图上主要为高钾钙碱系列，Peacock指数为钙碱性或碱钙性，准铝质-过铝质，硅镁图中多为MA系列，微量元素蛛网图一般富集Rb、K、Pb等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、La、Ce、Ti等元素，稀土元素配分曲线为右倾型，轻稀土较陡，重稀土较平缓.上述岩石组合及其特征均指示岛弧岩浆岩的特征.结合构造环境判别认为该花岗岩类形成于与洋俯冲有关的环境，岩浆可能形成于俯冲玄武质洋壳的局部熔融并与上覆地幔楔发生过反应以及兴安弧下地壳的局部熔融，认为与北部蒙古-鄂霍次克洋的演化有关.      

岩浆成矿系统演化的时空结构与成矿预测体制

尽管以往的找矿成果被归功于地物化遥综合找矿法,地质学方法主要起着指导作用,但并没有提供具体的找矿路径。其主要原因在于流行的成矿理论是归纳总结的产物,尚存在许多结构性的缺陷。因此,成矿系统向勘查系统的转换往往不成功。     

透岩浆流体作用与矿田构造

从透岩浆流体成矿理论的角度对矿田构造进行了重新认识,提出矿田构造系统是一种复杂性动力系统的观点。根据这个模型,矿田构造是近场应力场与远场应力场强烈相互作用的产物。近场应力场由岩浆成矿系统而不是远场应力场派生,因而不能由矿田构造反演区域构造,但可以从区域构造限定矿田构造。矿田构造常有岩脉和热液脉充填,因而是可识别的。利用构造统计学方法,可以根据岩脉和/或热液脉的分布密度图(或等值线图)预测找矿靶区。     

宽成分谱系岩墙群的岩石成因及其构造与成矿意义

在综述国际上为数不多的宽谱系岩墙群（WSDS）研究实例的基础上,以太行山板内造山带中的岩基后岩墙群为例,详细论证了WSDS的形成机制,并简要讨论其构造与成矿意义。研究认为,①WSDS是一类非常特殊的岩石组合,其岩石组成的多样性主要取决于岩浆起源,因而不同于已知的其他火成岩组合;②WSDS直接的构造指向是造山带岩石圈拆沉作用;③WSDS的产生必须有大规模流体活动的参与,因而是成矿作用的指示器;④岩浆系统是一种复杂性动力系统。在理想系统的框架下,由WSDS识别出的许多成因信息是相矛盾的。但是,在复杂系统的框架下,这些信息可以得到整合解释;⑤板内造山作用是一种特殊类型的造山作用,与板缘构造力没有直接的联系。WSDS同样适用于板内与板缘2种造山类型,具有普适性,都与岩石圈加厚拆沉有关。     

河北大庙铁矿床黑云母40Ar/39Ar年龄及其地质意义

文章以野外观察为基础确定了致矿侵入体,以岩相学特征确立了测年样品的代表性。在此基础上,选取大庙铁矿大乌素沟矿区浸染状铁矿石中的黑云母进行了40Ar/39Ar年龄测定,坪年龄为(395.8±3.7) Ma,反等时线年龄为(395.6±4.0) Ma(2σ; MSWD=0.9; n=8)。因此,大庙铁矿及其致矿苏长岩的形成年龄约为396 Ma,相当于中泥盆世,而不是前人所认为的元古宙。新的测年结果与区域上近年来陆续识别出来的泥盆纪侵入岩类形成年龄一致,不仅表明华北克拉通的改造过程至少从泥盆纪就已经开始,而且暗示华北克拉通北缘仍有寻找其他“大庙式铁矿”的潜力。同时,文章提出,用成岩年龄作为成矿年龄时,需要有可靠的地质学和岩相学证据。 关键词：大庙式铁矿;斜长岩;苏长岩;40Ar/39Ar定年;成矿年代;华北克拉通     

岩墙厚度对成矿作用的约束:以石湖金矿为例

根据透岩浆流体成矿理论,岩浆体是含矿流体的通道而不是来源,因而估算含矿流体注入岩浆体的能力是评价高位侵入体成矿潜力的有效方法。文中利用一维传热模型计算了石湖金矿区三类代表性岩墙(花岗斑岩、石英闪长玢岩和辉绿岩)不同厚度条件下的冷却时间尺度,同时估算了岩浆冷却过程中的粘度变化速率。假定岩浆侵位于约6 km,且完全固结时含矿流体才不能有效注入,石湖金矿区三类代表性岩墙的最小临界成矿厚度分别为3345 m(花岗斑岩)、822 m(石英闪长玢岩)和102 m(辉绿岩)。模拟结果与石湖金矿区矿体的产状一致,暗示模拟结果具有较强的实用价值。结合岩墙长度/宽度比值,进一步估算致矿侵入体的最小临界出露面积分别约为312～1 561 m2(玄武质岩体)、0014～0068 km2(石英闪长玢岩)和0011～0034 km2(花岗斑岩)。估算结果为野外地质找矿提供了一个定性的标准,对快速资源勘查具有参考价值。     

流体晶、流体晶矿物组合、流体岩及其研究意义

流体是地球各圈层之间相互作用的纽带,在成岩、成矿过程中起着十分重要的作用。目前,流体的研究主要集中在流体对先存矿物岩石进行的交代作用方面,而对流体直接结晶形成的矿物领域研究较少。文中根据作者近几年的研究成果对从流体直接结晶而成的矿物——流体晶以及流体晶矿物组合、流体岩等的定义、特征进行了归纳总结。最新的研究结果显示：岩浆中可以含有大量的流体,这些流体来源既可以是岩浆演化富集、岩浆与围岩相互作用产生,亦可以是外部来源。因此,流体晶矿物、流体岩在自然界应该是普遍存在的。流体晶矿物的提出将深化人们对地质过程的理解,发展岩石学及矿床学的研究新领域,有利于矿床勘探和成矿预测。     

河北武安坦岭多斑斜长斑岩中基质矿物特征及其研究意义

河北武安坦岭斜长斑岩具有多斑斑状结构,基质为显微晶质结构。岩相学观察表明,斜长石斑晶有一个宽广的核部和一个宽度可变的条纹长石反应边,个别核部包含有角闪石、黑云母等矿物。基质矿物主要由蓝透闪石、条纹长石(An0Ab8.4Or91.5～An0.1Ab57.3Or42.6)、石英、钾长石(An0.3Ab5.9Or93.7～An0.3Ab4.7Or95.2)、钠长石(An0.2Ab98.3Or1.5～An0.1Ab99.2Or0.7)、磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、磷灰石、榍石和锆石等11种矿物组成。角闪石温压计计算结果得出,基质角闪石核部的结晶压力高于边部,核部为34.05 MPa,对应的结晶温度为660.35℃,结晶深度为1.29km;边部的结晶压力为24.32MPa,结晶温度为598.32℃,结晶深度为0.92km;而斜长石斑晶中的角闪石形成时压力为159.51～178.19MPa,温度为817.68～819.79℃,对应的形成深度为6.03～6.73km。基质角闪石在Al2O3-TiO2图上落在壳源区,而斑晶中的角闪石和黑云母都落在壳幔混合区。斜长石、条纹长石、磁铁矿和磷灰石的微量和稀土元素测试数据显示,其都具有相对富集LILE、亏损HFSE的特点,暗示了基质矿物的形成有流体参与。ICT三维扫描结果显示,斜长斑岩基质中的孔隙体积含量约为3.428%,铁质体积含量为4.371%,且铁氧化物和孔隙具弱连通性。通过讨论分析,笔者得出:(1)坦岭斜长斑岩中斜长石斑晶具有明显的交代结构,且晶体本身没有明显熔蚀现象,这些特征表明大量的斜长石斑晶快速上升,即"冻结岩浆房"的活化机制与流体密切相关;(2)斜长斑岩中基质矿物有十一种,且矿物类型复杂,不符合平衡系统矿物相律,应属于流体晶矿物组合;(3)坦岭斜长斑岩的基质"岩浆"可能是一种富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流;(4)多斑斜长斑岩的形成经历了(1)深度6～7km的深部岩浆房形成斜长石堆晶→(2)富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流加入深部岩浆房,冻结岩浆房活化→(3)由于流体超压,含大量斜长石斑晶的熔体-流体在地壳浅部(0.9～1.2km)呈小岩株状或岩脉状就位。多斑斜长斑岩为深部找矿提供了有力的线索。     

超级喷发(超级侵入)后成矿作用

本文仿照超级喷发的概念定义了超级侵入,并将超级火山对应于大型岩基.文章聚焦于这样一个科学问题:为什么大规模成矿作用发生在紧接着超级喷发和超级侵入之后？为此,首先探讨了峨嵋山地幔柱系统的活动规律.尽管少数学者对玄武质岩浆大规模喷出之前的千米级地壳隆升提出了质疑,峨嵋山火山岩系第一旋回底部玄武岩直接覆盖在喀斯特之上的新观察支持千米级隆升的认识.这表明,峨嵋山地幔柱快速上涌之初期,岩石圈子系统在相当长一段时间没有作出伸展响应,尽管局部已经发生了地壳岩石的部分熔融.因此,岩浆通道形成之后,首先喷出了巨厚层玄武岩,并且后者裹挟了部分长英质岩浆.此后,岩浆喷发的规模振荡性减小,直至消失和地表沉降.斜长石巨斑玄武岩和苦橄岩中橄榄石斑晶与基质间的不平衡表明这些晶体属于循环晶,暗示岩浆曾经在深部岩浆房滞留了相当长的时间,这将导致岩石圈受热膨胀和再次隆升以及岩浆的冻结.因此,下一阶段岩浆活动的开始要求有一个冻结岩浆房的活化机制.依据野外地质学和岩相学观察,文章详细描述了流体活化机制,并强调了提出这种机制的必要性.虽然多数作者偏好升温活化机制,流体活化机制对长英质和镁铁质岩浆成矿系统都是必需的.进而,结合地幔名义无水矿物的H₂O丰度及其对岩浆产生过程的贡献,提出岩浆产量与减压速率正相关而与流体产量反相关的观点.尽管水流体可以有效降低地幔橄榄岩的固相线温度从而有可能提高岩浆产量,新生代玄武岩中橄榄岩包体依然含有未分解的角闪石和云母且名义无水矿物依然含有较多的H₂O,表明快速减压条件下含水暗色矿物的分解反应和名义无水矿物的脱水作用都是低效的.将这种认识与峨嵋山地幔柱系统的振荡性运动结合在一起,结合成矿作用的基本解是成矿金属从流体中析出的认识,可以得出超大型矿床必然形成于超级喷发和超级侵入之后.攀枝花式铁矿的观察表明,两类代表性矿床都具有铁矿浆侵位发生在成矿系统演化最后阶段的特点.因此得出结论:超大型矿床的形成取决于岩浆通道向流体通道的转换.如果岩浆通道在尚未完全封闭之前被含矿流体所利用,大规模流体快速上升将产生超大型矿床.含矿流体透过残留于通道中的熔体上升,不仅冲刷通道中的残留熔体并使其聚集在火山岩系之下或侵位于其下部形成含矿小岩体,而且持续注入于小岩浆体中的含矿流体可以导致岩浆强烈分异形成层状岩体.当通道中残留熔体被消耗殆尽,沿着通道上升的只有含矿流体.这些含矿流体充填在自生长裂隙中并强烈排气,最终可形成矿浆型富矿体.考虑到通道的规模与关闭速率的关系,推测超级喷发/侵入发生时的岩浆主通道更容易转换为含矿流体通道,因而是圈定找矿靶区的首选目标.该模型似乎与观察结果相吻合,并可与岩浆成矿系统的复杂性、小岩体成大矿理论、透岩浆流体成矿理论和通道成矿假说有机地结合在一起,较合理解释了超级喷发/侵入后成矿作用的地球动力学背景和成矿过程.由于长英质和镁铁质岩浆系统中均可见岩基,我们建议将这类成矿作用统称为岩基后成矿作用.