中国不同时代主要类型铜矿床硫同位素特征及其成因意义

硫同位素是示踪矿床成矿物质来源的重要手段,对于揭示硫的物质循环也具有参考意义。本文选择我国不同类型、不同时间、不同空间的8个大型、超大型铜矿床,系统搜集和整理了1415个硫同位素数据资料,结果发现：① 空间上,矽卡岩型、斑岩型和海相火山沉积型三类铜矿硫同位素组成显示“上重下轻”、“中轻边重”的规律。② 时间上,矿床尺度从成矿早期到成矿晚期,不同类型矿石的δ34S值逐渐增大;全国尺度不同类型铜矿中黄铜矿的硫同位素组成,从老到新,δ34S值由正变负,与矿床尺度的变化规律相反。③ 对找矿的指示,甲玛和大宝山矿床中富矿体中硫化δ34S值偏高,在阿舍勒矿床靠近矿化中心的黄铁矿δ34S值偏低,胡篦型铜矿早期富钴黄铁矿δ34S值高于晚期贫钴黄铁矿δ34S值。总体上,除新太古代红透山铜矿之外,其他时代不同类型铜矿中黄铜矿δ34S值从元古宙到古生代到中生代再到新生代,明显降低,与地球演化有关。     

勉略宁矿集区铜厂铜-铁矿床成因:黄铜矿Re-Os定年和硫化物原位硫同位素制约

铜厂铜-铁矿床在成矿时代、成矿物质来源及矿床成因等方面存在较大争议,限制了其成矿模式的建立以及进一步的找矿实践. 利用黄铜矿Re-Os同位素对该矿床进行定年,并利用LA-MC-ICP-MS技术对黄铜矿、黄铁矿及磁黄铁矿等硫化物开展原位硫同位素研究. 分析结果显示,5件黄铜矿Re-Os同位素等时线年龄为484±34 Ma（MSWD=8.7）,表明铜厂铜-铁矿床形成于早古生代加里东期. 铜厂铜-铁矿床上部铜矿床中黄铜矿（+9.75‰~+13.1‰）和黄铁矿（+9.22‰~+13.9‰）的δ34S值略高于下部铁矿床中黄铜矿（+8.66‰~+10.9‰）、黄铁矿（+8.85‰~+11.0‰）和磁黄铁矿（+7.93‰~+9.28‰）. 计算得到早期成矿热液的δ34S_∑S值约为+10.6‰,晚期成矿热液的δ34S_∑S值约为+12.3‰,说明矿床硫是地幔硫混染海水硫形成的,热化学还原在海水硫酸盐还原过程中起到关键作用. 铜厂铜-铁矿床的形成可分为两期:新元古代晋宁期,Rodinia超大陆裂解导致勉略宁地区发生海底火山喷发形成富含Fe、Cu的初始矿源层;早古生代加里东期,大陆边缘持续的裂解和裂陷形成勉略海槽并导致强烈的岩浆活动,富含挥发分及硫的岩浆热液混合海水硫,并从细碧岩中萃取Fe、Cu等成矿物质,早期成矿热液在铜厂地区深部形成铁矿床,随着磁铁矿和硫化物的沉淀,成矿热液演化到晚期阶段并沿断裂构造带向上运移,在铜厂地区浅部形成铜矿床.      

黑龙江多宝山铜(钼)矿床叠加成矿:辉钼矿Re-Os年龄和硫化物原位硫同位素证据SCIEI北大核心CSCD

斑岩型矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形。后期的热事件不仅可以将原有矿体再活化,还能够带来新的成矿物质,进而发生新一期成矿作用。不同地质时期的成矿作用在同一空间互相叠加,会形成与斑岩矿床矿化特征截然不同的矿床,称为叠加改造型斑岩矿床。多宝山铜(钼)矿床位于中亚造山带东段,兴蒙造山带内。该矿床在成矿构造地质、矿石组构和成矿期次等方面表现出多期改造与叠加成矿的特征。本次根据野外观察和成矿年代学研究,推测多宝山铜矿至少存在两期成矿作用。对采自矿坑340平台10件叠加矿化类型的辉钼矿样品进行Re-Os同位素分析,获得辉钼矿的模式年龄介于435.6±10.5Ma~446.1±7.1Ma之间,等时线年龄为440.1±4.5Ma (MSWD=0.56)。结合前人获得的年龄资料,确认多宝山叠加成矿与晚奥陶世玄武安山岩应形成于统一的成岩成矿地质事件。不同矿化期次的黄铜矿和黄铁矿原位硫同位素结果显示:典型斑岩型矿脉中黄铜矿δ^(34)S平均值为-2.12‰;叠加矿化黄铜矿δ^(34)S平均值为-1.78‰,黄铁矿δ^(34)S平均值为-1.03‰,均落入幔源硫范围,表明硫主要来自岩浆。而前人在叠加期形成的黄铜矿中,测试到较低的δ^(34)S值(-12.9‰~-5.6‰),这是后期流体易携带轻硫^(32)S发生迁移并在应力较低的区域内重新沉淀的结果。同位素组成指示叠加成矿期的矿化元素即来源于新的岩浆活动,又继承了先前存在的岩(矿)体。     

铜同位素组成在铜矿床中的变化规律

多接收杯电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)实现了对Cu同位素组成(δ65Cu)的精确测定,推动了Cu同位素在矿床研究中的发展和应用。在收集铜同位素近年来研究进展的基础上,系统归纳了不同铜矿床类型(岩浆熔离铜镍硫化物型矿床、接触交代型铜矿床、斑岩型铜矿床、热液型铜矿床、火山气液型铜矿床、沉积型铜矿床等)以及主要矿物(黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿等)的Cu同位素组成特征及变化规律。研究表明,不同类型铜矿床和矿物Cu同位素组成差异较大,岩浆熔离铜镍硫化物型矿床、热液型铜矿床、沉积型铜矿床相对富集轻铜同位素,接触交代型铜矿床、斑岩型铜矿床、火山气液型铜矿床相对富集重铜同位素;黄铜矿、斑铜矿、铜蓝、硫砷铜矿、硅孔雀石等矿物相对富集重铜同位素,辉铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、孔雀石等矿物相对富集轻铜同位素;接触交代型铜矿床、火山气液型铜矿床中的黄铜矿相对富集重铜同位素,岩浆熔离铜镍硫化物矿床、斑岩型铜矿床、热液型铜矿床、沉积型铜矿床中的黄铜矿相对富集轻铜同位素;斑岩型铜矿床中的辉铜矿相对富集重铜同位素,热液型铜矿床、沉积型铜矿床中的辉铜矿相对富集轻铜同位素;接触交代型铜矿床中的黄铁矿相对富集重铜同位素;铜的硫化物和氧化物均相对富集轻铜同位素。     

滇西北羊拉铜矿床低δ~(34)S黄铁矿的成因与地质意义

滇西北羊拉铜矿床是"三江"成矿带金沙江成矿亚带内目前探明规模最大的铜矿床。前人分析该矿床硫化物的δ34S集中在-4.20‰~+2.60‰之间,塔式效应明显,指示成矿流体中的硫来自地幔或深部地壳。本文在成矿晚期的石英-方解石-硫化物脉型矿石中,获得一批黄铁矿的硫同位素组成,其δ34S明显低于前人的分析结果,在-40.38‰~-7.25‰之间,非塔式分布。笔者认为这种低δ34S黄铁矿的形成与成矿作用密切相关,为成矿晚期生物还原硫酸盐作用形成的富32S流体加入成矿流体,流体混合作用促使产物硫化物沉淀。本区低δ34S黄铁矿指示成矿作用晚期有有机流体加入,流体混合作用是成矿晚期石英-方解石-硫化物脉型矿石形成的重要机制。     

北祁连山石居里铜矿硅、铅、硫同位素组成特征

石居里铜矿是北祁连山典型的塞浦路斯型铜矿。通过对矿石和围岩的硅、铅和硫同位素研究,作者认为,硅同位素组成δ^30Si(-0．9‰～-0．2‰)与火山岩的δ^30Si范围一致(落在火山岩范围内),由此可知是火山成因的产物。矿石中黄铁矿、黄铜矿的铅同位素组成同各矿区范围玄武岩的铅同位素组成相近,以此为线索结合Rona(1983)的试验规律,推断本区成矿金属主要来源于蚀变玄武岩。硫同位素δ^34S值变化于1．5‰～8．88‰。矿化剂硫来源于火山岩源与海水源的不同比例混合。     

新疆西天山喇嘛萨依铜矿床地质和C、O、S、Pb同位素地球化学

喇嘛萨依铜矿是新疆西天山赛里木微地块内的一处典型铜矿床,关于其成因类型尚存争议。总结了该铜矿床的地质特征,测试围岩、脉石碳酸盐的C、O同位素和硫化物的S、Pb同位素组成,探讨其成因类型。研究表明,喇嘛萨依铜矿床具有后生矿床特征,发育矽卡岩化蚀变,脉石方解石的δ13C值变化范围为-1.04‰~-0.87‰,低于围岩灰岩的δ13C值(变化范围为3.51‰~5.47‰),δ18O值变化范围为9.33‰~9.61‰,明显低于正常的海相碳酸盐岩的O同位素(δ18O=20‰~26‰),C、O同位素组成反映喇嘛萨依铜矿成矿晚阶段流体来自岩浆水和地下水的混合水;硫化物的δ34S值主要变化范围为3.75‰~8.64‰,与区域上海西期斑岩的硫同位素组成(如达巴特斑岩铜钼矿床硫化物的δ34S变化范围为4.9‰~7.9‰)接近,反映硫来源于斑岩;黄铜矿的铅同位素为206Pb/204Pb=18.264~19.544,207Pb/204Pb=15.575~15.656,208Pb/204Pb=38.103~38.705,具有富含放射成因铅、两阶段异常铅特征,与区域上海西期斑岩(达巴特流纹斑岩)的铅同位素组成特征相似,反映成矿金属物质部分来源于斑岩。通过综合分析认为,喇嘛萨依铜矿是与斑岩有关的矽卡岩型矿床。     

北祁连桦树沟铜矿床矿物学和硫同位素特征及其成矿意义

桦树沟铜矿床位于北祁连加里东造山带西段。铜矿体赋存于镜铁山BIF型铁矿床桦树沟矿区FeⅤ矿体下盘,矿体受断裂构造控制,矿化岩石主要为铁碧玉岩、石英绢云母千枚岩和碳质千枚岩,围岩蚀变可见硅化、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化。文章对块状铜矿石(富铜矿体)和脉状铜矿石(千枚岩型铜矿体)进行了野外地质特征、矿物学和硫同位素对比研究。富铜矿体与地层产状基本一致,块状矿石矿物组合为黄铜矿+少量黄铁矿+石英+碳酸盐矿物+重晶石,黄铜矿低S、Cu,高Fe。脉状矿石主要表现为石英-碳酸盐-硫化物脉沿千枚理或裂隙产出,矿石矿物组合为黄铜矿+黄铁矿+黝铜矿+镜铁矿+石英+碳酸盐矿物+绢云母+绿泥石,黄铜矿低S高Fe。块状铜矿石中黄铜矿的δ34S变化范围为15.6‰~17.4‰,暗示硫主要来自同期海水。脉状矿石中硫化物的δ34S值低于块状矿石中黄铜矿的δ34S值,黄铜矿、黄铁矿的δ34S值变化范围分别为13.2‰~16.2‰和9.3‰~13.4‰,暗示硫可能主要来自受还原的硫化物和硫酸盐矿物。以上研究表明块状铜矿石和脉状铜矿石可能为不同热事件的产物,结合前人研究成果,笔者认为桦树沟铜矿床为海底喷流沉积叠加后期热液改造成因。绿泥石温度计指示后期热液成矿温度为222℃左右。     

新疆小热泉子铜矿床成因

新疆小热泉子铜矿床位于古板块缝合带上,在石炭纪为火山喷流沉积环境.矿体具明显的沉积和后期热液改造特征,硫同位素δ(34S)值为-0.11‰～11.10‰,平均为5.73‰,接近大气降水的δ(34S)值.δ(DH2O)为-78.1‰～-77.0‰,明显低于变质水区域值,而接近于岩浆水区域值(-80‰～-40‰),在δ(18O)-δ(D)相关图上,数据点落在近岩浆水区域,表明成矿流体可能为次火山热液与地下水的混合流体.小热泉子铜矿床中黄铁矿的w(Se)高(0.009 5%～0.37%),w(S)/w(Se)值为143～2 137,反映成矿与岩浆热液作用关系密切.矿石中石英的流体包裹体均一温度反映出两阶段热液成矿的特征.矿床硫化物K-Ar同位素年龄显示,矿床的模式年龄有2个年龄段:斑点状闪锌矿与结核状闪锌矿的模式年龄分别为387.2,444.9 Ma,二者组成的等时线年龄为339.1 Ma,与地层年龄早石炭世较接近,可作为火山喷流沉积成矿阶段的起始时间;浸染状黄铜矿的模式年龄为230.2 Ma,可作为热液期中后期的成矿年龄.综合分析矿床成矿特征和地球化学数据认为,该矿床为火山喷流沉积-热液叠加改造型矿床.     

江苏观山高硫型铜铅金矿床稳定同位素地球化学和成因意义

江苏观山铜铅金矿是典型的高硫型浅成低温热液矿床。本文通过对观山铜铅金矿床氢、氧、碳、硫同位素组成的研究,探讨成矿溶液中水、碳、硫的来源以及成矿溶液的演化。同位素测定显示石英流体包裹体水的δD=-90‰～-70‰,δ18O水=-8.9‰～-1.1‰;热液方解石流体包裹体水的δD=-90‰～-81‰,δ18O水=0.1‰～2.3‰。氢氧同位素组成说明成矿流体主要为与围岩进行过水岩反应的循环大气降水,不排除有少量岩浆水的加入。黄铁矿与黄铜矿矿石的δ34SV-CDT=5.8‰～9.9‰,平均值为7.6‰,表明该矿成矿过程中的S很可能是沉积岩来源的硫与岩浆岩来源硫的混合。矿床中可见较多的重晶石等硫酸盐矿物,这种高价态硫的矿物的存在显示其成矿溶液具有富集34S的特征,加上成矿过程中流体的沸腾导致H2S等气体大量逸出和残余岩浆流体富集34S,使得沉淀的黄铁矿、黄铜矿等硫化物同样具有富集34S的特征;热液方解石碳同位素δ13C方解石=-4.1‰～6.1‰,平均为δ13C方解石=1.3‰,显示其中的C主要来源于流体对流循环过程中对基底岩石中碳酸盐地层的溶解。     

变质矿床的成因分类

本文溯本求源,讨论了变质成矿作用学说的建立、变质作用及变质成矿作用研究的几个历史阶段和现状,对以往的变质矿床分类做了分析,论证了本分类的理论前提,在该分类中划分出前变质、流变质(peo-)①和正变质矿床。     

我国钴矿矿产资源及其成矿作用

钴广泛应用于军事、钢铁、电器、机械等方面，它具有亲铁亲硫的双重性，在各类岩浆岩中的分布不均匀，由超基性岩向酸性岩，钴的含量迅速降低。我国钻矿资源呈现富矿少、贫矿多的特点，并且铬矿主要分布在甘肃、青海、新疆、吉林、陕西、云南、四川等地。按照矿床形成的成矿环境、矿床岩石组合，矿床类型划分为：与镁铁质-超镁铁质岩有关的硫化物钻矿、与海相火山喷发有关的钻多金属矿、与斑岩有关的铜钻矿、与砂岩有关的钻矿、与中酸性侵入岩有关的矽卡岩铁钻矿、与风化作用有关的钴矿等六类。     

美国矿床环境研究动态及建议

通过收集美国地质调查局近几年公开出版物及其网站上发布的资料,总结了美国在环境矿床学研究方面的最新成果,内容涉及32种矿床的地质—环境模型、矿床的环境地球化学背景或基准值、流域性矿床—环境综合研究和特殊矿床的环境效应等方面。结合美国的研究成果和我国国情,建议我国地质调查局现阶段在该领域研究首先集中在矿床的地质—环境模型和用于战略性资源评价中的矿床环境评价指标等战略性研究上。     

贵州贞丰烂泥沟金矿床地质特征及找矿条件

本文以烂泥沟金矿床１０余年的勘查成果资料为依据,在前人研究的基础上,对矿床赋金地层、控矿构造、矿体特征、矿物组成以及矿化蚀变等地质特征进行了系统研究。在此基础上总结了矿条件和找矿标志,并指出了找矿方向。     

海底金属矿产资源的开发--回顾与未来展望

占地球面积70％的海洋蕴藏着巨量的矿产资源。文章简要回顾了铁锰结核、富钴结壳及热液硫化物等海底金属矿产资源开发研究的进展、经验和挫折,并通过综合分析指出,海洋矿产资源的开发是新世纪的必然趋势,而新近在西南太平洋发现的浅成低温热液金矿可能成为海洋金属矿产开发研究的热点。     

论地球系统四维成矿及矿床学研究趋向 ——七论矿床的成矿系列

矿床的成矿系列（简称“成矿系列”）概念是地球系统四维成矿的学术思想。成矿系列亦是矿床的一种新的分类——矿床自然分类。成矿系列概念的创新点：突出成矿在特定的时间域和特定的空间域（地质构造环境）,作为四维时空域整体进行成矿作用的成矿过程及其形成矿床的研究;厘定地球系统演化各个时空域中的成矿实体——矿床成矿系列,给每个矿床在地球演化的时空域中定位;开展各时空域成矿体之间的内在联系、组成的各层次成矿体系及地球成矿体系的研究;确定5类成矿作用（岩浆、变质、沉积、表生及非岩浆非变质含矿流体成矿作用）;建立成矿系列的5个序次,同时构成新的矿床自然分类体系。提出矿床学研究趋势与内容：深化矿床成因及其形成过程研究、地球系统四维时空域中区域成矿研究、急需战略性矿产研究、矿产预测、勘查与发展矿业的研究、配合找矿技术方法研发与应用。     

全国矿产地数据库

全国矿产地数据库是新一轮国土资源大调查数字国土工程的重要项目之一,是地质调查信息化工作中的基础性数据库。数据库包含了全国29个省（市、区）,232类矿种达27 569个矿产地的矿产资源信息。工作范围覆盖了全国,较全面地反映了中国地矿部系统建国以来矿产资源勘查工作的成果。全国矿产地数据库全程包含质量监控,全国汇总过程中又进行了全面的复核、纠错,基本上达到了资料收集齐全、内容准确、数据录入完整准确,数据结构、数据精度都符合有关技术标准,总体质量可靠。全国矿产地数据库是一个矿种齐全、覆盖面广,内容丰富、数据量大且时间跨度大的大型数据库,为矿产资源调查评价、科研教学、矿业开发、规划管理提供了十分重要的基础信息。     

显微激光拉曼光谱在矿床学中的应用

介绍了显微激光拉曼光谱在矿床学研究中的应用原理、应用领域及研究现状，同时对其发展前景作了简要分析。     

八论矿床的成矿系列

矿床的成矿系列(简称成矿系列)是区域成矿研究的一种学术思想,亦是地球系统四维成矿论.认为地球的矿床世界是由特定的时空域内,各类地质成矿作用形成的矿床类型组合的矿床自然体矿床成矿系列及其联合体成矿体系所组成.矿床形成决定于时间、空间、成矿作用三要素.矿床世界的基本单元是矿床成矿系列.矿床成矿系列组成成矿体系,成矿体系组成...