陆内碰撞体制的流体作用模式及与成矿的关系—理论推导和东秦岭金矿床的研究结果

陆内碰撞和流体作用都是当前地球科学的前沿领域,但陆内碰撞体制流体作用以及有关成矿作用的研究仍很薄弱。文章以陆内碰撞成岩成矿模式为基础,通过理论分析,建立了陆内碰撞体制流体作用的模式,即在陆内俯冲体制中,随板片俯冲深度的增加,依次产生改造流体、变质流体和岩浆流体,所产生的流体在空间上具有分带性,并造成岩石、元素、矿化蚀变的成带规律分布;陆内俯冲的早期挤压阶段的流体作用以深部物质分泌的上升流体（改造、变质和部分熔融）为主,晚期伸展阶段以浅层下渗流体（来自大气降水）循环为主,中期由挤压向伸展的转变阶段为深分泌上升流体与浅层下渗流体的混合作用。为检验模式的科学性,选择典型的陆内碰撞带——东秦岭作为实例解剖,发现该区的陆内碰撞作用与金矿床等的成矿作用在时间、空间、地质地球化学特征等方面都十分吻合,且与理论推导的陆内俯冲体制的流体作用规律一致。对若干典型矿床成矿流体的氢同位素研究表明,成矿流体的性质、来源和演变特征等与理论推导的陆内碰撞体制流体作用规律完全符合。     

地质流体与流体地质填图

地质流体是地质作用过程不可缺少的介质,以不同产状和表现形式广泛发育在造山带和沉积盆地的不同演化阶段,是油气和成矿物质形成、运移和定位成矿(藏)的直接载体。流体地质填图作为一种专题地质填图,是在基础地质研究程度较高的地区,为解决与流体形成、运移、聚集过程有关的地质和成矿(藏)问题而进行的地质调查和填图工作。通过对流体地质特征和表现形式的论述,认为流体填图单位应以流体活动类型(同源)和期次(同期)为划分依据,以流体野外宏观地质要素和流体地球化学要素为主要调查内容,填图范围和比例尺灵活多样,成果图应为以反映流体宏观分布特征、流体地球化学性质变化、流体动力学、流体成矿(藏)作用及其分布规律等为内容的一系列图件。流体地质填图为地质科学研究和找矿提供了创新性的地质工作方法和思路。     

地质流体自然类型与成矿流体类型

水是地球上特征的地质流体 ,大部分矿床是在水热流体参与下形成的 ,但并不是所有流体都参与成矿。根据水的主要存在环境把水分为地质流体和成矿流体类型。各种环境广泛存在的水所构成的地质流体 ,又可细分为大气降水、盆地建造水、海水、岩浆水和变质水各种类型。研究认为成矿流体的形成主要与地质作用有关 ,是地质流体在特定环境特定演化阶段形成的特征产物。成矿流体则可划分为高温硅钾卤水、中温碳酸盐卤水及低温硫酸盐卤水。高温硅钾卤水中硅钾组分含量与温度、盐度成正相关关系 ,并且其中富含F-、B2 O3组分。这些特征与成矿作用中的高温钾化、硅化、萤石化及电气石化蚀变及热水沉积特征是一致的 ,高温成矿流体在演化过程中依次可以演变为中温或低温成矿流体。中温成矿流体以碳酸盐型流体为主 ,以富含Mn2 +,Fe2 +,Mg2 +的碳酸盐化合物为特征。低温成矿流体一般为硫酸盐型卤水 ,主要是Ba2 +,Sr2 +,Ca2 +的硫酸盐化合物 ,在海陆相各环境中广泛存在。大洋底部成矿流体是特殊环境下的地质流体类型 ,具有更广泛的温度区间 ,可以是从高温到中低温的系列流体类型 ,并且具有特殊地球化学组成。一般形成高温硅钾卤水与岩浆作用或变质作用有关 ,由于充分的水岩交代作用 ,可以获得较高的温度及足够的溶质组分 ;     

新疆阿尔泰造山带南缘金矿构造-流体-成矿作用

新疆阿尔泰造山带南缘包括额尔齐斯构造带,为重要金矿床成矿带之一.文章以研究区成矿地质背景及成矿特征为基础,应用金矿成矿过程中构造-流体-成矿作用理论,对阿尔泰造山带南缘金矿成矿规律进行分析和探讨,提出了阿尔泰造山带南缘山-盆转换系统内金的构造-流体-成矿作用体系中构造主导作用、流体直接作用及构造和流体耦合作用与金矿成矿机理和时空分布特征间的关系.     

区域成矿流体的形成与演化

成矿流体是富含挥发份、碱金属的含矿卤水 ,其中碱金属来源于岩浆热液、变质热液、海水及通过水岩作用从岩石中萃取等 ;而挥发份来源于地幔、水岩作用与有机质分解作用。成矿流体中的硫也是多来源的 ,硫的活度与氧逸度有关 ,高温还原环境H2 S的活度降低 ;成矿流体的同位素分馏与水岩作用强度有关 ,控制同位素分馏的基本因素是温度及水岩比值。根据成矿流体的成分及物理化学性质 ,可以分类为高温硅钾卤水、中温碳酸盐卤水及低温硫酸盐型卤水。成矿流体没有固定的来源 ,在一定地质条件下 ,任何来源的热水流体都可以形成成矿流体。控制成矿流体形成的主要地质作用是岩浆作用、变质作用、地热增温作用及构造作用等。文中根据地质作用类型对区域地质流体进行划分 ,可分为岩浆作用区域成矿流体 (以高温硅钾卤水为主 ,可以有高温到中低温的流体分带 ) ,沉积作用区域成矿流体 (以中低温碳酸盐及硫酸盐型卤水为特征 ) ,大洋盆地区域成矿流体 (与岩浆岩区域成矿流体类似 ,有高温到低温的流体分带 )和变质作用区域成矿流体 (变质程度不同而有不同的流体类型混合 )。     

云南武定迤纳厂岩浆热液型铁-铜-金-稀土矿床流体特征研究

武定迤纳厂铁-铜-金-稀土矿位于我国云南省中部,大地位置上处于扬子板块西缘、康滇地轴云南段。其铁-稀土矿体主要以似层状、浸染状产出,铜金矿体以脉状、块状产于角砾岩内部和铁-稀土矿体内。根据围岩蚀变、矿物组合和矿化特征的差异,将其矿化作用划分为岩浆气液期、交代成矿期、热液成矿期和成矿后热液期4个期次。根据流体包裹体岩相学特征、成分特征、同位素特征等研究表明,岩浆气液期流体为富含碱质和挥发分的高氧化性岩浆,具有高温(500～600℃)、高压(150～200MPa)的特点并发生了流体不混熔,从而分离出交代成矿期岩浆流体。交代成矿期流体温度为中高温(170～550℃),压力为75～155MPa,与围岩碳酸岩发生交代反应,导致铁质和稀土沉淀,并使碳酸岩脱水而演化为变质热液。热液成矿期流体由岩浆流体变为变质流体,并与大气降水发生混合作用(均一温度为120～360℃,压力为31～112MPa),导致物理化学条件发生变化,流体中的Cu、Au不再以络合物的形式稳定于流体中,而是发生沉淀。至成矿期后,主要流体转化为单一低温(95～270℃)、低盐度(1.0%～17.9%)的低温大气降水。     

流体的运动,涡旋及其与矿床形成的关系讨论

热液矿床形成过程中,携带成矿元素的成矿流体运动的动力是流体的压力差,流体压力差有垂直方向和水平方向两种。由于热体（如侵入体）的存在,流体得到加热即产生的垂直压力差而向上流动（浮力）;在水平方向上,因被加热流体与周围流体的压力差,周围流体向热体方向流动。由此,即形成以热体为中心的流体对流系统。因为流体的水平运动是发生在转动着的地球上的运动,流体运动必然受到地转偏向力的作用,很可能发生流体涡旋。在地球上赤道以北发生的流体涡旋,流体呈螺旋切线状以逆时针方向往内圈辐合。流体涡旋内圈的流体因惯性离心力的作用呈环状流动而不进入中心。热液矿床中,环状矿脉和帚状矿脉极为常见。我国大量热液矿床中所见的帚状矿脉分布特征表明,它们的收敛端指向往往呈逆时针旋转方向,这种矿脉展布特征与流体涡旋特征完全吻合。由此,作者提出了热液矿床涡旋成矿的思想,成矿流体的涡旋可能是热液矿床形成的重要机理。     

西秦岭寨上金矿床地球化学特征 及成因机制研究

寨上金矿床共发现金矿脉22条,金矿体19条.通过氢、氧同位素分析得出:该区成矿流体水具有多来源特征.δ34S的组成特点可能反映了硫源为岩浆硫和地层硫的混合.碳的来源主要由海相沉积碳酸盐岩经溶解作用和花岗岩岩浆热液提供.矿石稀土元素并没有完全继承围岩的特征.成矿流体具有以下特征:成矿流体为中低温、低盐度、低密度、多期次活动的流体.金矿成矿是在300Ma之后燕山晚期形成的.成矿热液中,金主要以硫化物配合物的形式迁移.成矿流体与围岩发生充分的物质交换后.运移到裂隙发育部位,并因为流体的混合和围压突然降低,成矿流体产生强烈的沸腾作用,使成矿物质沉淀富集成矿.     

关家川沟泥石流流体性质研究

泥石流流体性质不仅决定了泥石流的类型,而且是研究泥石流动力学特征、泥石流治理、泥石流危险性评价等方面的基础。通过分析泥石流堆积物颗粒粒度特征和一系列的定量指标可以分析泥石流流体性质。由于后期洪水作用下泥石流堆积物颗粒粒度特征发生了变化,再加上颗粒粒度分析中取样等因素影响使泥石流堆积物颗粒粒度分析结果难以反映泥石流流体性质。因此,泥石流流体性质不能仅仅依据泥石流堆积物颗粒粒度特征来确定,而应采用综合分析研究方法来确定泥石流流体性质。本文以关家川沟为例,采用堆积物颗粒粒度分析与相关定量指标相结合的方法,综合分析研究了关家川沟泥石流流体的性质。该分析研究方法对研究泥石流流体性质具有实际的工程意义。     

元坝地区长兴组储层溶蚀作用期次与机制研究

溶蚀作用是元坝地区长兴组碳酸盐岩储层形成的关键,本文通过区内长兴组岩芯及岩石薄片观察,岩石学特征与地球化学特征研究充分结合,认为元坝地区长兴组储层存在着三期溶蚀作用,不同期次溶蚀作用产物的岩石学特征和地球化学特征明显有别。第Ⅰ期溶蚀作用发生于同生期-成岩早期,成岩流体为海岸带大气降水,遵循高频层序界面、层序不整合界面、礁滩控制的大气水溶蚀作用机制;第Ⅱ期溶蚀作用发生于晚三叠世-中侏罗世的埋藏过程中,相当于中成岩早期阶段,成岩流体为上二叠统地层内部流体,溶蚀作用与烃源岩系有机质热演化释放的有机酸进入成岩流体有关;第Ⅲ期溶蚀作用发生于晚白垩世-古近纪的埋藏过程中,相当于成岩晚期阶段,成岩流体为长兴组地层内部来源或中下三叠统来源流体,或为深部热液流体,溶蚀作用遵循深埋藏条件下构造作用驱动的多类型溶蚀作用机制。第Ⅰ期、第Ⅱ期溶蚀作用形成的储渗空间对于液态原油运移进入长兴组聚集成藏(古油藏)具有重要意义,第Ⅲ期溶蚀作用形成的储渗空间对于现今天然气成藏具有重要意义。     

湖南西部钨锑金矿床成矿规律及找矿应用

湖南西部钨锑金矿床赋存于雪峰弧形构造带之前寒武系浅变质岩系中,受到韧-脆性剪切构造控制,具有明显的地层层位效应。区域变质和动力变形过程中,大规模深层次的韧性剪切变形促使矿源层中的Au活化迁移,连同SiO2,K等活性组分和岩石中的H2O一起形成含金动力变质热液,当其进入伸展型脆韧性剪切带及其剥离构造带、张扭性断裂带时,形成充填交代型含金石英脉型和破碎带蚀变岩型金矿。研究表明,矿床具有特定的元素共生组合,矿脉(体)沿倾向延伸大且普遍具有侧伏成矿现象,沿控矿构造方向侵入的长英质脉岩带与成矿有一定的联系;载金的硫(砷)化物以富集轻硫同位素为特点,氧化-还原反应是金成矿的主要化学机制等特征性成矿标志。矿床广泛发育中低温热液蚀变,黄铁矿、毒砂矿物和As元素是找金的标型矿物和指示元素。矿床成因主要属于受韧-脆性脆剪切带控制的变质热液型金矿。     

斑岩-浅成低温热液型Cu-Au矿H2O-Cl-S流体性质和演化方式对成矿的制约

斑岩—浅成低温热液型Cu—Au成矿流体最具代表性的是H2O—Cl—S流体。流体的性质强烈控制着Cu、Au的成矿行为,包括溶解性、迁移形式和气—液分配。流体的氧逸度和流体中Cl、S物种相对含量决定金属在流体中的溶解形式,高氧逸度的高温高盐度流体中Cu、Au主要和Cl络合,S-3也可能是促进Au溶解的重要S物种形式。而过量的S有利于Cu、Au等元素以含S离子络合物进入液相流体,与含S中性络合物配分进入气相流体并迁移Au至浅成低温热液环境形成矿床。岩浆需要经历充分的分异,出溶成分和性质有利于金属迁移的流体,形成高品位的斑岩型Cu、Au矿体;上覆叠加浅成低温热液型Au矿体可能需要初始的成矿流体状态进入NaCl—H2O的超临界区、有效的演化方式、良好的流体缓冲环境和有利的Au沉淀场所。相分离和流体—流体反应是沉淀斑岩—浅成低温热液型Cu—Au矿体最重要的流体演化方式。气相流体具有独特的流体性质和演化方式,可能成为十分重要的成矿流体。     

巍山扎村金矿黄铁矿标形特征与含金性研究

扎村金矿为中-低温热液型金矿床。黄铁矿是最主要的载金矿物,其含金性与成矿期次有着密切连系。分粗粒、中细、细粒、微细粒四种类型,其含金性随着黄铁矿的粒径变细而降低。粗粒黄铁矿含金性最好（10～25．5）g／t;其次中细粒为（3—7．35）g／t;微细粒基本不含金。     

安徽铜陵天马山矿床与大团山矿床流体成矿作用对比研究

对安徽铜陵天马山矿床和大团山矿床的成矿地质背景和成矿流体特征, 特别是流体成矿作用进行了较系统的对比研究, 在此基础上探讨了在铜陵天马山和大团山矿区分别形成层控矽卡岩型金硫矿床和层控矽卡岩型铜矿床的主要原因.研究结果表明, 在天马山矿区之所以形成金硫矿床, 主要与岩浆岩岩体本身含金高而含铜低, 围岩地层中有含有机质的赋金黄铁矿层存在, 并且主成矿阶段的成矿流体以岩浆流体为主有关; 而在大团山矿区之所以形成铜矿床, 主要原因是岩浆岩岩体本身含铜高, 成矿流体富铜, 且主成矿阶段的成矿流体以地下水流体为主.当然, 流体成分演化和物理化学条件改变方面的差异导致铜或金在流体成矿过程晚期逐步分散也是这两个矿区分别形成不同类型矿床的重要原因.      

新疆西准噶尔金矿类型及找矿方向

新疆西准噶尔金矿属岩浆期后热液石英脉型金矿。从有利于找矿角度出发,根据含金石英脉所产出的条件不同,可划分为六种类型。其中以产于玄武岩中及产于中酸性侵入岩接触带附近的含金石英脉意义较大。中酸性侵入岩接触带附近及断裂破碎带是成矿最有利部位,因此是今后找矿的主要地段。而已知矿床的深部及其外围找矿的潜力极大,重要矿带上发现新矿床、寻找新类型的可能性也是极大的。     

流体—岩石相互作用—流体包裹体及蚀变岩某些成分变异的特征

以五龙金矿为例，在同一剖面上采集了不同成矿阶段的含金石英脉和近矿蚀变岩样品，．根据矿物流体包裹体和蚀变岩成分地的测定结果，系统地讨论了不同成矿阶段流体包裹体成（K^ 、Na^ 、Ca^＋、CO2等）和不同蚀变岩成分（K2O、Na2O、CaO1、MgO、CO2等）的变化规律，结果表明，从第二成矿阶段到第四成矿阶段，流体中的Na^ 、Ca^ 、Mg^ 含量有明显的升高的趋势，K^ 含量降低，蚀变岩中，K2O由远离矿体的原岩到靠近矿体的蚀变岩其含量增加，而Na2O、CaO、MgO逐渐降低，这种流体包裹体和蚀变岩中的某些相应成分的变化特征，应该是流体－岩石相互作用的结果。     

吉林东部地区与火山岩-斑岩有关的金(铜银)矿成矿地质特征及其成矿模式

吉林东部地区与火山岩-斑岩有关的金(铜银)矿床可分为浅成低温热液型金(银)矿和浅成中温斑岩。热液型金(铜)矿两个亚类。浅成低温热液型矿床的特征矿物组合为黄铁矿、石英、方解石、冰长石和重晶石,成因上与高钾的钙碱性火山岩。斑岩(137～177Ma)有关,成矿流体属浅成低温氧化流体,在成矿过程中大气降水混入的程度大。浅成中温斑岩,热液型矿床的特征矿物组合为黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和石英,成因上与钙碱性火山岩。斑岩(130～140Ma)有关,成矿流体属浅成中温还原流体,在成矿过程中大气降水混入的程度相对较小。由于火山岩,斑岩的来源深度不同,斑岩体在矿床的形成中所起的作用不同,成矿流体的性质不同,造成金矿床的类型不尽相同。     

含金夕卡岩矿床产出构造环境和地质地球化学评价标志

近十几年来,含金夕卡岩矿床的勘查与研究在国内外取得了很大的进展,发现了一批大型矿床,从而引人注目。含金夕卡岩矿床主要集中分布于环太平洋成矿带,按其产出构造环境可分为三类,即中（新）生代褶皱带、古生代褶皱带和地盾（台）区。控矿地层主要为石炭—二叠系和三叠系碳酸盐岩,次为第三系和寒武系等。有关岩浆岩大多为浅成钙碱性中酸性侵入岩,属Ⅰ型;时代以燕山期和喜山期为主,少数为华力西期、加里东期和印支期。含金夕卡岩绝大多数为钙夕卡岩,只有少数属镁夕卡岩,又可进一步划分为还原型和氧化型。金属矿物组合的特征是常有砷化物、铋化物和碲化物存在,Ｃｕ,Ａｕ,Ａｇ,Ａｓ,Ｂｉ,Ｔｅ,Ｃｏ和Ｓｅ等元素组合是含金夕卡岩特征性的地球化学标志。矿床（田）常具明显的交代矿化分带,并可构成一定成矿系列,其综合交代矿化分带模式,自岩体向碳酸盐围岩方向依次为：Ｃｕ（Ｍｏ）→Ｃｕ（Ｆｅ）→Ｃｕ（Ａｕ）→Ａｕ→Ａｕ（Ｐｂ,Ｚｎ,Ａｇ）。矿物共生组合和流体包裹体研究表明,夕卡岩矿物形成于６８０～３２０℃,盐度为ｗ（ＮａＣｌ）＝５９５％～１８６％,金的沉淀发生在夕卡岩期后的退化热液交代阶段,大致相当于温度为３５０～１５３℃,盐度ｗ（ＮａＣｌ）＝２４％～?     

含金流体层次性循环系统探讨—以吉林和山东地区金矿为例

根据成矿流体组成和形成条件,提出含金流体层次性循环系统,并划分三个亚类;地幔富Ｃ－Ｈ－Ｏ流体循环系统;中－下部地壳富硅流体循环系统;浅－表部地壳富硫流体循环系统。板块构造作用使富硅流体与地幔和浅－表部地壳流体得以沟通,流体循环系统规模变大。该系统强调金质来源不具有岩石专属性,而是多层次流体循环的结果,这将为金矿化富集机制和建模增补新的内容。     

滇中小水井金矿成矿阶段

小水井金矿床形成,经历金元素初始富集形成矿源层、成岩期后剪切-逆冲推覆构造活动中的构造-热液作用富集成矿、中酸性岩浆沿剪切构造带及裂隙系统侵入活动形成含矿热液叠加富集成矿、表生氧化-淋滤再富集成矿等四个成矿期。将构造-热液期进一步划分为四个成矿阶段：石英阶段、黄铁矿-石英阶段、多金属硫化物阶段、石英-萤石-重晶石-碳酸盐化阶段。