从克拉克值到元素的地球化学性质或行为再到成矿作用

克拉克值→第一类反作用→元素丰度→第二类反作用→…→进一步富集成矿的机制构成了一个完整的化学成矿过程链。克拉克值的影响通过质量作用定律可以深入到成矿作用的各个方面,但仍然只是一种必要非充分的成矿条件,因元素而异的地球化学性质或行为将产生两种"反作用":①成矿作用是元素在地球不同圈层和不同相以及不同集合体之间多次分配的结果,一旦分配完成,各级元素丰度有望重新成为最主要成矿约束因素之一,丰度比值则体现了元素分配(异)行为的量化特征;②诸如离子电位、赋存状态等元素本身固有的性质或行为亦产生反作用,可通过固定"性质"谈"丰度"认识其成矿学意义。对于最终将工作于远离平衡态条件下的成矿系统,进一步富集的机制另将成为决定性控矿因素。     

巨型矿床形成的元素分异机制

基于"大多数矿石形成过程源于壳幔分异作用扩大"之认识,探讨了从地幔到地壳、从(上)地壳再到矿石堆积过程中的元素比值变化,发现元素在这两个过程中的分异趋势并不同步。壳幔分异使(上)地壳成为大部分矿石和矿胎的储库,即大多数不相容元素强烈分配进入地壳,相应的元素比值(相容性)与巨型矿床堆积吨位指数(TAI)之间表现出一定的线性相关程度。岩浆-热液矿床在地壳中的形成则依赖于浓集系数(矿石品位与克拉克值之比),后者与元素相容性之间的差异显著,反映成矿作用较之于成岩作用(即壳幔分异)更为复杂,浓集系数与TAI之间亦为线性相关。总之,元素形成巨型矿床的能力不仅与其克拉克值有关,还会受到元素地球化学行为、尤其是其在地球演化各个阶段的分异行为的制约。     

金顶超大型铅锌矿床的成矿金属来源——来自铅同位素组成的制约

金顶矿床是世界著名的超大型铅锌矿床,其巨量的金属堆积引起许多学者对成矿金属来源的关注。前人通过铅同位素示踪研究,提出了成矿金属来自地幔、上地壳、下地壳及不同端员混合等不同认识。理论分析表明,这些观点认识的差异可能源于不同作者分析铅同位素数据存在测试误差。基于此,笔者在金顶矿床选择了7个代表性硫化物样品,再次进行了铅同位素分析。结果显示,矿床铅同位素组成为~(206)Pb/~(204)Pb=18.3945~18.4429、~(207)Pb/~(204)Pb=15.6412~15.6583、~(208)Pb/~(204)Pb=38.6266~38.6772,在铅同位素演化模式图解(Zartman et al.,1979)中数据点分布集中,处于"造山带"和"上地壳"演化曲线之间,未显示出明显的线性分布特点,表明金顶矿床成矿金属来源主要为壳源;区域对比表明,金顶矿床明显比白秧坪矿带铅锌矿床贫放射性成因铅,而与区域VMS型矿床铅同位素组成更为接近,这表明金顶矿床与白秧坪矿带矿床有着不同的金属物源区,其金属可能来自盆地底部晚三叠世火山岩或其内早期的VMS矿化。     

滇东北茂租热液型铅锌矿床矿物组合共生分异的热力学Eh—pH相图

滇东北地区广泛分布的热液型铅锌矿床具有普遍的矿物组合分带特征,研究矿床矿物组合的共生分异特征,是了解该类型矿床的成矿流体在演化过程中,成矿元素迁移和沉淀的核心问题之一,通过共生矿物的热力学Eh—pH相图可以有效的诠释成矿流体中成矿元素在迁移、沉淀过程中的物理化学条件。本文以滇东北茂租铅锌矿床为例,对滇东北热液型铅锌矿床的金属矿物共生组合在时间、空间分带特征进行热力学相图分析,选取373K、423K、473K、523K四个温度截面对金属矿物共生组合稳定存在的Eh—pH范围进行计算,相图显示成矿流体中矿物迁移、沉淀机制主要是由于成矿流体的Eh、p H值双重制约:Eh值的变化控制着硫化物沉淀的时间分带,成矿流体从深部向浅部运移,Eh值将会逐渐增大,主要矿物从黄铁矿→方铅矿→闪锌矿依次开始析出;p H值控制硫化物的空间分带,随着p H值的增大,成矿元素从离子的形式转变为硫酸盐矿物进行迁移。研究表明,控制成矿流体中硫化物迁移、沉淀的物理化学条件除了温度、压力、金属离子浓度及流体的氧硫逸度之外,流体的酸碱度及氧化还原电位同样是控制矿物组合共生分异的重要影响因素,此研究对该类型矿床的成矿流体的演化和成矿机制提供了一定的理论依据。     

西藏中冈底斯成矿带查个勒铅锌矿床含矿斑岩年代学及其地质意义

查个勒铅锌矿床是西藏中冈底斯成矿带中段新发现的一个大型斑岩-矽卡岩型矿床,但其成岩成矿时代一直缺乏年代学约束。本文对该矿床含矿斑岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、辉钼矿Re-Os定年、主量和微量元素分析及Sr-Nd-Hf同位素组成研究,获得中冈底斯成矿带中段铜钼铅锌银矿化时代。含矿斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为64.6~62.9 Ma,代表岩浆的结晶年龄;辉钼矿Re-Os等时线年龄为(62.3±1.4)Ma,代表查个勒主成矿年龄,与其构造岩浆事件一致;结合区域林子宗群大规模火山活动(65~45 Ma)以及以亚贵拉铅锌矿床(68.6~ 65.0 Ma)为代表的成矿作用,表明在印度与欧亚大陆主碰撞过程中均可产生不同规模的成矿作用。查个勒含矿斑岩具富硅、富钾,贫钛、贫磷特征,铝饱和指数(A/CNK)为1.12 ~ 1.60,富集大离子亲石元素Rb、Th、U,亏损高场强元素Nb、Zr等,与冈底斯成熟大陆地壳物质相比具相对高的ε_Nd(t)值(-6.64 ~ -5.79)和相对低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值(0.711 813~0.717 307),并具不均一的锆石ε_Hf(t)值(-7.02~-1.27)以及古老的锆石Hf同位素地壳模式年龄(T^C_DM=1 093~1 419 Ma),属于过铝质S型花岗岩类。本文认为中冈底斯成矿带中段古新世岩浆活动和成矿作用,很可能与雅鲁藏布江洋盆闭合之后的印-亚大陆碰撞诱发幔源岩浆底侵导致的冈底斯地体古老地壳物质部分熔融有关,岩浆在上升过程中有不同程度的分离结晶。     

吉林四方甸子钼矿床成岩成矿时代及岩石地球化学特征

吉林四方甸子钼矿床是一新发现的石英脉型钼矿床,矿床产于二长花岗岩中。矿床成矿包括无矿石英脉阶段、石英-辉钼矿-黄铁矿阶段和石英-碳酸盐化阶段。通过对矿区内花岗质岩石进行LA-ICP-MS同位素测年,获得花岗闪长岩成岩年龄为（170.0±1.0） Ma,二长花岗岩成岩年龄为（179.0±1.0） Ma。对含矿石英脉中辉钼矿Re-Os同位素测年分析,获得辉钼矿模式年龄值为（175.0 ± 2.6）～（176.5 ± 2.6）  Ma,加权平均值为（176.1 ± 1.1） Ma,等时线年龄为（176.6 ± 4.2）  Ma,表明四方甸子钼矿床形成于早侏罗世晚期。岩体w(SiO₂)为66.17%～76.60%,w(Na₂O)和w(K₂O)分别为3.15%～5.40%和2.42%～5.42%,里特曼指数σ为2.17～2.93。稀土元素分布形式呈右倾型,轻、重稀土元素分馏明显。微量元素总体显示相对富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素（LILE）,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素（HFSE）。综合分析表明,岩石为弱过铝质I型花岗岩。成岩成矿动力学背景为燕山早期古太平洋板块向欧亚大陆俯冲作用的大陆边缘环境。     

湘中基底-盖层W-Au-Sb热液系统的金属分异机制综述

湘中盆地锑矿床闻名于世,成矿元素在垂直空间上呈现出上锑(泥盆系)、中金锑(震旦系)、下金钨或金锑钨(板溪群),盆地中锑、边缘锑(金/钨)的成矿分布特征。通过系统的成矿地质条件、成矿元素地球化学研究,以及矿物流包裹体地球化学数据分析表明,湘中盆地及其基底的成矿元素分带是成矿流体性质和元素地球化学行为差异等因素相互耦合的结果。湘中地区基底-盖层成矿系统:构造-岩浆岩+盆地-流体作用,基底成矿元素在流体的作用下被萃取迁移到不同部位(基底→盖层不断演化);成矿元素锑的沉淀主要受流体的温度和pH值影响,金的沉淀主要受硫逸度或总硫溶度的控制,钨的沉淀主要受流体的盐度控制,且因物化条件的变化和元素地球化学行为的控制而呈现不同元素组合沉淀成矿。     

赣南左拔钨矿床含矿石英脉中富云母包体蚀变特征指示成矿流体性质

<正>矿床的成因问题实际上就是成矿物质的"源""运""储"问题,而成矿流体是沟通"源"和"储"的桥梁,是"运"的载体。成矿作用实际上就是成矿流体的成矿作用(蒋少涌等,2005)。成矿流体的性质包括成矿流体的成分和物理化学条件,是成矿作用的核心因素,决定着成矿的元素种类、成矿方式和成矿机制。因此,成矿流体的性质问题是矿床研究的最基本问题,对其认识的正确与否直接影响到对矿床成因的认识和对成矿     

湖南沃溪金锑钨矿床的金矿化作用研究:基于元素地球化学特征和自然金的热力学模拟分析

湖南沃溪金锑钨矿床是江南造山带中金、锑、钨、均达到大型规模的典型矿床,其自然金的金成色值极高(＞998)。本文聚焦湖南沃溪金锑钨矿床中金矿化作用,通过ICP- MS测试和包裹体显微测温实验查明不同矿物与围岩的元素地球化学特征和成矿流体特征,并通过热力学模拟分析自然金的成矿条件,探讨金成色值及金银比值对金矿化的指示作用和研究价值。ICP- MS测试结果显示,金银比值在白钨矿(103~520)和黄铁矿(69~673)中相对较高,在辉锑矿(6~65)和围岩(0. 3~35)中相对较低,在石英(6~199)中则变化较大。基于包裹体显微测温结果(200~350℃),本文建立了自然金成矿流体的热力学模型,分析并查明在黄铁矿与绢云母共生的自然金成矿流体中,硫离子浓度比温度更容易影响金溶解度,且金成色值主要与温度呈正相关,与硫离子浓度呈负相关。通过对比研究和讨论,认为沃溪矿床大量金矿化可能形成于温度较高和硫离子浓度较低的白钨矿成矿流体中,而极高成色值的自然金可能与高金银比值的白钨矿和黄铁矿共生。上述方法和结论可为其他金矿床的研究提供新思路。     

矿床地球化学近十年若干研究进展

矿床地球化学的主要任务是研究各种地质作用过程中矿床形成的地球化学问题,重点包括成矿元素的地球化学行为、成矿元素的源-运-储过程和矿床形成的驱动机制等。矿产资源勘查已越来越依赖于成矿新理论的指导和找矿新技术新方法的应用。因此,近10多年来,探索成矿新理论一直是地质学家们的不懈追求,矿床地球化学研究取得明显进展。本文扼要论述了其中的几个方面,包括大陆动力学与成矿关系、成矿流体地球化学、矿床同位素地球化学、成矿年代学和分散元素成矿作用等方面的某些研究进展。     

中条山铜成矿带地球化学特征及成矿预测

运用套合地球化学模式谱系和成矿可利用元素的理论, 利用中条山区1: 5万区域化探资料, 对成矿带内化探原始数据分绛县群和中条群进行了分区处理, 重新圈定了异常。将大于异常下限的那部分金属量作为成矿可利用金属量, 用异常内探明的资源储量与预测资源量之比作为可成矿金属量, 计算出了成矿带内可成矿金属量为32%, 预测了总资源量和潜在的资源量。通过分析异常特征和成矿地质条件以及资源量预测情况, 提出了铜矿峪矿区外围和北峪短轴背斜一带仍是今后找矿的主要地区。     

甘肃合作早子沟金矿原生叠加晕特征及深部预测

早子沟金矿位于西秦岭西段,大地构造位置为西秦岭褶皱带北部断褶带与中部裂陷槽之间的过渡部位,位于合作—岷县区域断裂带上。对矿区原生晕样品元素分析得到的数据进行R型聚类谱系分析、因子分析及元素分带指数计算。聚类谱系分析反映出矿化元素Au、Sb与前缘晕元素As、Hg关系密切;因子分析显示第一主因子与第四主因子具有正相关关系,而与二、三主因子无相关性,说明四个因子代表了三个不同的成矿阶段;依据元素分带指数计算建立的矿区原生叠加晕轴向(垂直)分带序列为As-Au-Sb-Hg-Ag-W-Co-Pb-Zn-Bi-Cu。对矿区原生晕找矿地球化学信息进行了提取,并对矿区深部第二富集带靶区及资源量进行了预测,预测资源量5 t,表明矿区深部扩大资源量的潜力巨大。     

元素共生分异机制的研究现状和趋势

元素共生分异现象在矿床中是普遍存在的。认识和查明元素的共生分异特征和形成机制，对丰富成矿理论和指导找矿勘探均具有重要意义。以黔西南微细浸染型金矿区为例，对元素共生分异机制的研究现状和存在问题进行了评述。在此基础上，肯定了成矿流体地球化学在元素共生分异机制研究中的地位和作用。从成矿流体地球化学研究入手，在查明成矿流体来源及时空演化规律的基础上，结合矿床地球化学、成矿实验及成矿过程的计算机模拟研究，深入研究成矿流体中成矿元素的来源、活化迁移条件及沉淀富集过程的共性及差异，是揭示元素共生分异机制的关键所在。     

基于盲源分离理论的地球化学矿致异常识别研究

尝试将盲源分离技术用于地球化学领域中,应用盲源分离理论中的FastICA算法对西藏洞嘎普铜矿勘查区1∶10 000土壤地球化学测量数据进行了矿致异常识别研究。首先根据盲源分离算法建立反演化探数据元素组合模型,以此确定地球化学成矿元素组合;然后,利用分形方法确定地球化学单元素及元素组合的异常下限,圈定异常浓集中心,进而确定异常分带性;最后,将元素分带特性研究与研究区地质特征相结合,对比单元素异常图及组合异常图,对研究区的地球化学元素作出异常分类和异常评价解释,划分的4个异常区域在后期的工程验证中取得了很好的效果。     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿地球化学研究进展

叙述了元素地球化学、同位素地球化学和有机地球化学等方面在鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿的研究新进展。该区的研究成果丰硕。从元素地球化学的研究明确了矿石及其围岩的岩石地球化学特征,讨论了铀成矿的地质环境,围岩与铀成矿的关系。利用同位素地球化学的方法厘定了铀的成矿时代,利用裂变径迹的研究构建了该区的地质热力学演化历史,推测了成矿时代与构造演化历史之间的联系。综合同位素地球化学,有机地球化学和地质热力学演化等多方面的观点讨论了铀源和成矿流体的来源及有机质在铀成矿中发挥的作用。     

东昆仑东段都兰地区地球化学特征及其成矿意义 ——基于大比例尺微沟系（土壤）测量工作

在提取东昆仑东段都兰地区11个1:2.5万地球化学测量项目16种共同测试元素原始数据的基础上,进行了数理指标及多元统计分析,以期从整体角度为该区寻找原生矿床及后期研究提供表生地球化学依据。分析显示：Au元素以强丰度背景拟合值、高剔除比率、高离散分布特征、强叠加值为特征,为区内主要的成矿元素,其次As、Sb、Cu、Ni、Cr、Co、Ag、Pb、Zn等元素丰度背景拟合值与剔除比率高,高强数据多,可作为第二类成矿元素;高温热液元素为背景的稀有稀土元素组合,浓集系数、丰度背景拟合值均表现为富集曲线,但变异系数与叠加作用较弱,可作为第三类成矿元素。通过多元统计分析,将全区元素划分为Ag-Zn-Pb、Cr-Co-Ni-Cu、Y-La-Sn、As-Mo-Sb、Au、W-Bi等六类,并且由各元素的因子得分极值绘制了地球化学分区图,从表生地球化学角度阐明了有利的成矿区段。     

河南省桐柏银洞岭银矿床地质地球化学特征

银洞岭银矿床属变质碎屑岩型银(金)矿床, 其成矿元素含量变化与歪头山岩组地层层序、岩石类型密切相关, 歪头山岩组下部变粒岩、云母石英片岩Ag含量相对较高, 成为银矿体的直接赋矿围岩;蚀变作用导致成矿元素显著带入, 而对稀土元素的迁移影响不大;成矿热液的运移以渗流作用为主、渗透作用为辅;通过对银洞岭银矿床地质地球化学评价标志的建立, 为该类型矿床的普查评价起到借鉴作用。     

南黄海盆地北凹泰州组烃源岩形成条件及资源潜力分析

综合应用钻井、地震等地质资料,以"环境控源"为切入点,利用沉积环境与烃源岩发育之间的关系,结合沉积相、微量元素特征和生物标志化合物特征,论述北凹优质烃源岩形成的条件;针对泰州组这套烃源岩层,阐述其分布和地球化学特征;在此基础上,探讨了北凹泰州组烃源岩的资源潜力。研究结果表明,泰州组二段烃源岩发育于咸水背景下的深湖-半深湖沉积,有利于富氢有机质的保存,是烃源岩形成的有利环境;北凹泰州组烃源岩分布广、厚度大,有机质丰度高、类型好、成熟度高,生烃潜力巨大;根据盆地模拟,北凹生烃量112.18亿t,按照聚集系数1%~5%计算,北凹资源量为1.12~5.60亿t,资源量大。