豫西骆驼山硫多金属矿床的成因——来自纹层状矿石中硫化物LA-ICP-MS微量元素证据

骆驼山硫多金属矿床位于豫西栾川钼多金属矿集区,矿体主要呈似层状和透镜状产于新元古界栾川群三川组和南泥湖组的层间断裂带内的矽卡岩中,受NWW向层间断裂带的控制。该矿床在成因方面的争论的焦点在于:是否存在元古代的喷流沉积成矿作用?具有纹层状构造的硫化物矿石以往被认为是喷流沉积成因矿床的关键证据,但这种矿石结构也可能为热液交代成因。通过详细的野外地质观察,纹层状矿石在空间上主要产于矽卡岩与致密块状硫化物矿石之间,在透辉石长英角岩、矽卡岩及大理岩等围岩中也有分布,纹层状矿石交代了矽卡岩。针对纹层状矿石中的金属硫化物开展LA-ICP-MS原位微区分析,结果表明:(1)闪锌矿形成于中高温环境,其微量元素以富Fe、Mn、In、Co(均值分别为8.5%、6144×10~(-6)、321×10~(-6)和28.54×10~(-6)),贫Ga、Ge、Tl(均值分别为4.31×10~(-6)、0.98×10~(-6)和0.0476×10~(-6))等元素为特征;(2)磁黄铁矿和黄铁矿的微量元素组成均具有富Co(均值分别为57.75×10~(-6)和2787.68×10~(-6))、贫Ni(均值分别为19.24×10~(-6)和11.29×10~(-6))的特征,二者的Ni-Co关系图指示其与岩浆热液密切相关。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析数据,笔者认为骆驼山硫多金属矿床中的纹层状矿石属于岩浆热液成因。     

豫西栾川鱼库锌多金属矿床地质及S、Pb同位素地球化学特征

鱼库锌多金属矿床位于豫西栾川钼钨铅锌银矿集区内的鱼库—赤土店铅锌矿带的北西端。矿床赋存于新元古界栾川群三川组碳酸盐岩夹碎屑岩地层中,矿体呈似层状、透镜状产于透辉石-石榴石矽卡岩中,受矽卡岩带控制。硫化物的硫同位素组成比较稳定,δ~(34)S变化范围为2.3‰~3.9‰,平均3.2‰。硫同位素组成与区域内斑岩-矽卡岩型矿床的硫同位素组成一致,反映硫的主要来源为深部岩浆;金属硫化物样品的~(206)Pb/~(204)Pb变化范围为17.781~18.455,平均值18.043;~(207)Pb/~(204)Pb变化范围为15.502~15.590,平均值15.545;~(208)Pb/~(204)Pb变化范围为38.232~38.624,平均值38.438,矿石铅同位素组成稳定,矿石铅主要来源于地幔,成矿作用与构造岩浆作用相关的热液过程关系密切。综合分析认为矿床成因应属于岩浆热液接触交代矽卡岩型矿床。     

安徽铜陵冬瓜山铜(金)矿床成矿模式

长江中、下游断裂坳陷带是我国重要的铜、金、铁、硫成矿带,存在一系列块状硫化物矿床及与其伴生的矽卡岩型和斑岩型矿床.本文以铜陵矿集区冬瓜山铜、金矿床为例,探讨了这类矿床的成矿模式.冬瓜山矿床主要由层状硫化物矿体组成,伴有矽卡岩型和斑岩型矿体.层状硫化物矿体产于晚泥盆世砂岩和晚石炭世碳酸盐岩之间,具明显的层控特征,矿体下盘发育细脉-网脉状硫化物矿化以及硅化和绢云母化,矿体中伴有热水沉积岩,矿石具典型的沉积构造.燕山期岩浆热液对层状矿体进行了叠加和改造,改变了矿石的结构构造和矿石成分.黄铜矿交代黄铁矿变斑晶呈环斑结构或脉状交代结构,交代磁黄铁矿呈交代假象结构或交代残留结构.矽卡岩型矿体中黄铜矿的δ65Cu值为0.09‰～0.83‰,集中在0.23‰～0.83‰.层状矿体中黄铜矿的δ65Cu值为0.45‰～0.78‰,与矽卡岩矿体中黄铜矿的65Cu值大致相当,这说明两类矿体中的铜具有相同的来源.铜、氢和氧同位素研究表明,冬瓜山矿床铜来自岩浆岩,叠加的成矿流体主要为岩浆流体.提出了冬瓜山矿床属喷流沉积-岩浆热液叠生成因的成矿模式:在晚石炭世,海底喷流成矿作用形成了块状硫化物矿床,矿石成分以硫、铁为主;燕山期岩浆热液一方面对块状硫化物矿床进行改造,致使其富集铜等成矿物质,另一方面与围岩相互作用形成矽卡岩型和斑岩型矿体.     

粤西庙山铜多金属矿床硫化物原位微区分析及S同位素对矿床成因的制约

庙山铜多金属矿床是在粤西阳春盆地内新近发现的一处铜多金属矿床。矿体主要呈似层状和透镜状产于泥盆系的陆源碎屑岩和含泥质的碳酸盐岩中。本文以矿石矿物黄铁矿和闪锌矿为研究对象,采用LA-ICPMS原位微区分析新技术对其微量元素特征进行研究。结果表明,庙山铜多金属矿床中黄铁矿以富Se、Te和As,贫Ni元素为特征,其Co/Ni和S/Se比值特征指示其成因与岩浆热液型矿床密切相关;闪锌矿的微量元素组成指示其主要形成于中高温环境,以富Mn、In、Se,贫Ga、Ge、Tl等元素为特征,总体与国外一些典型的矽卡岩型矿床(如Baita Bihor、Majdanpek、Ocna de Fier和Valea Seaca)相似。同时,闪锌矿的部分微量元素比值(如Zn/Cd、Ga/In等)以及相关的微量元素图解(如Ge-In,Ge-Se等)均表明庙山矿床的成因类型与矽卡岩型矿床一致。硫同位素测试结果表明,矿石的δ~(34)S值较为集中(-0.4‰~+2‰),平均0.69‰,具有较为明显的塔式分布特征,反映成矿物质具有岩浆来源的特征。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析和硫同位素数据,我们认为庙山铜多金属矿床属于与岩浆热液有关的矽卡岩型矿床。     

粤西庙山铜多金属矿床硫化物微量元素LA-ICP-MS原位测定及S同位素对矿床成因的制约

庙山铜多金属矿床是在粤西阳春盆地内新近发现的一处铜多金属矿床。矿体主要呈似层状和透镜状产于泥盆系的陆源碎屑岩和含泥质的碳酸盐岩中。本文以矿石矿物黄铁矿和闪锌矿为研究对象,采用LA-ICP-MS原位微区分析新技术对其微量元素特征进行研究。结果表明,庙山铜多金属矿床中黄铁矿以富Se、Te和As,贫Ni元素为特征,其Co/Ni和S/Se比值特征指示其成因与岩浆热液型矿床密切相关;闪锌矿的微量元素组成指示其主要形成于中高温环境,以富Mn、In、Se,贫Ga、Ge、Tl等元素为特征,总体与国外一些典型的矽卡岩型矿床（如Baita Bihor、Majdanpek、Ocna de Fier和Valea Seaca）相似。同时,闪锌矿的部分微量元素比值（如Zn/Cd、Ga/In等）以及相关的微量元素图解（如Ge-In, Ge-Se等）均表明庙山矿床的成因类型与矽卡岩型矿床一致。硫同位素测试结果表明,矿石的δ34S值较为集中（-0.4‰ ~ +2‰）,平均0.69‰,具有较为明显的塔式分布特征,反映成矿物质具有岩浆来源的特征。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析和硫同位素数据,我们认为庙山铜多金属矿床属于与岩浆热液有关的矽卡岩型矿床。     

安徽新桥矿床矿相学与Fe同位素特征及其对矿床成因的制约

对安徽新桥矿床进行系统的野外地质调查和矿相学研究发现,层状矿体中的胶状黄铁矿交代矽卡岩磁铁矿矿体,为探讨层状硫化物矿床是早期沉积成因还是岩浆热液成因提供了新的地质约束。对铜陵矿集区内的新桥矿床层状菱铁矿矿体和凤凰山矽卡岩型矿体中的菱铁矿开展了Fe同位素组成的对比研究,结果显示：新桥矿床菱铁矿与典型低温热液脉型矿床和沉积铁矿中的菱铁矿在Fe同位素组成特征上有所不同,而与凤凰山矽卡岩型矿床中的菱铁矿更为接近;新桥矿床中胶状黄铁矿和菱铁矿相对于磁铁矿富集Fe的轻同位素,表明磁铁矿不是过去认为的由胶状黄铁矿和菱铁矿矿胚层经热液改造形成,而是与典型的岩浆热液有关。新桥矿区层状硫化物矿体和矽卡岩型矿体中,近岩体矽卡岩和最早形成的金属矿物磁铁矿比岩体更为富集Fe的轻同位素,而赋矿围岩比岩体更为富集Fe的重同位素。同时,不同矿化阶段形成的含铁矿物和不同空间位置的硫化物中的Fe同位素组成呈现出时空分带现象,Fe同位素组成的时空演化特征与流体出溶、流体演化非常一致,并且符合同位素分馏的基本理论,表明层状硫化物矿体和矽卡岩型矿体具有相同的成矿物质来源,为同一流体体系演化的产物。新桥矿区岩相学的研究结果和Fe同位素组成特征均表明,新桥层状硫化物矿床不是海西期喷流沉积成矿作用的产物,而是燕山期热液成矿作用的产物,为一个典型的热液成因矿床。     

阿尔泰南缘塔拉特铅锌铁多金属矿床硫化物Re-Os和Rb-Sr年龄及其地质意义

新疆塔拉特铅锌铁多金属矿床产于阿尔泰南缘克兰火山-沉积盆地中。矿床赋存于上志留统—下泥盆统康布铁堡组的一套变质酸性火山碎屑岩中,铁、铅锌的资源量均已达到中型规模以上。矿床中发育显著层状、纹层状矿化,具有喷流沉积成矿特征,同时以铅锌为主的透镜状、脉状矿化,及相关的矽卡岩化、硅化等热液蚀变也非常普遍。在脉状矿体边部角闪石化热液蚀变中采集少量热液成因细脉浸染状辉钼矿,及同期脉状矿体中的黄铁矿和闪锌矿,对脉状铅锌矿体中黄铁矿、闪锌矿样品开展Rb-Sr测年,对辉钼矿样品开展Re-Os测年研究。同位素测年结果表明,5件硫化物的Rb-Sr等时线年龄为(246.2±3.7)Ma,4件辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为(266±14)Ma,加权平均年龄为(250.8±3.1)Ma。综合考虑测年结果一致性以及精度可靠性,认为热液蚀变及脉状矿化可能发生在246~251 Ma,暗示塔拉特多金属矿床的形成很可能经历了二叠纪晚期的一期成矿热事件,同时也限定了该矿床最终形成早于晚二叠世。辉钼矿样品中w(Re)为216.7×10~(-6)~277.5×10~(-6),黄铁矿和闪锌矿中初始~(87)Sr/~(86)Sr值介于0.710 19~0.710 31之间,平均值为0.710 25,指示辉钼矿、黄铁矿及闪锌矿成矿物质来源具有幔源特征。17件硫化物样品δ~(34)SV-CDT值范围变化于-11.7‰~2.4‰,分为2组,一组为峰值在-10‰附近的负值,一组为0值附近的正值,说明成矿物质硫可能与海水中的生物作用及深源岩浆硫有关。以上研究表明,塔拉特铅锌铁矿床为晚志留世—早泥盆世的喷流沉积与后期二叠纪的岩浆热液蚀变叠加成矿作用的产物。     

青海尕林格地区铁多金属矿床的地质特征与地球化学特征

尕林格地区铁多金属矿床的围岩为富钙铁矽卡岩类,矿石类型为磁铁矿和硫化物磁铁矿矿石.矿石与围岩具相似的稀土元素地球化学特征,显示其可能来自于同一源区.矿床形成于中高温条件,形成过程中遭受了多次地质作用的改造.矿石矿物的硫、氧同位素组成表明,成矿物质中硫主要为岩浆来源,成矿流体中水则主要源于喷流热液.本研究认为尕林格铁-钴-铋金多金属矿为热水喷流沉积-矽卡岩化改造型矿床.     

青海尕龙格玛铜多金属矿床矿物学特征对成因的指示意义

为了探究尕龙格玛铜多金属矿床成因,选取金属硫化物为研究对象,通过电子探针进行矿物学分析研究。结合矿床地质特征,为该矿床成因提供依据。结果表明:该矿床成矿阶段可划分为火山沉积热液期和中温热液硫化物期,并进一步细分为热水沉积-黄铁矿阶段、石英-黄铁矿阶段、碳酸盐阶段、铜铅锌-硫化物阶段和闪锌矿-碳酸盐阶段等五阶段。不同成矿阶段的黄铁矿标型特征表明其分别具有火山喷流沉积、火山热液改造和岩浆热液等不同成因。该矿床经历了早期火山喷流沉积,形成火山沉积(热液)矿化;中期受较大范围的火山热液充填交代;后期中酸性岩浆侵入引起的中温岩浆热液矿化,沿着断裂构造上侵,在前期矿化体中叠加成矿。     

冀东高板河矿床硫同位素特征及其对高于庄组硫化物及锰矿石成矿机制的约束

河北兴隆县高板河矿床是我国典型的中元古代喷流-沉积(SEDEX)型多金属硫化物矿床,其矿石及赋存围岩类型多样,目前不同类型矿石的主导成矿机制及其成因关系尚存争议。本文聚焦该矿床代表性矿石的硫同位素特征,发现与富锰黑色页岩密切相关的条带状/纹层状黄铁矿矿石和含锰白云岩赋矿的块状、浸染状及脉状硫化物矿石的硫同位素组成呈明显的两端元分布特征：前者主要由自形程度较好的黄铁矿微晶组成,相对富集重的硫同位素(δ³⁴S值在+6.7‰~+27.1‰之间);而后者以粗粒他形黄铁矿为主,硫同位素组成明显偏轻(δ³⁴S值总体在-10.0‰~+5.0‰之间)。不同于传统SEDEX模型强调局限盆地硫化水体环境,本文结合前人对该时期海平面及沉积相变化的认识,提出高板河矿化是海侵向海退转化过程中局部热液喷流活动加强的产物。底板黑色页岩上覆于浅水台地相碳酸盐岩地层以及其下部赋存白云质结核等地质证据指示该套富锰黑色页岩属于海侵成因。海侵过程使得潮下带深水区域形成局部硫化水体环境,低浓度海水硫酸盐几乎完全被还原,使得具有明显沉积特征的条带状/纹层状黄铁矿矿石富集重的硫同位素,其δ³⁴S平均值与前人报道的同时期海水硫酸盐硫同位素组成基本一致。相比之下,含锰碳酸盐岩中大量叠层石出现、硫化物矿层的下伏围岩由黑色页岩横向上过渡为碳酸盐岩的“穿时”特征共同指示层状矿体形成于海侵向海退转换过程中的沉积相突变带。同时,广泛发育的热液交代等地质特征指示碳酸盐岩中硫化物成矿过程中热液活动加强,由于潮间带碳酸盐岩沉积-早期成岩环境中硫酸盐浓度较高,水岩界面附近发生硫酸盐热化学还原作用产生较大的硫同位素分馏,因此碳酸盐岩赋矿的块状、浸染状及脉状矿石的硫同位素相比海水硫酸盐明显偏轻。综上所述,高板河矿床是喷流沉积和热液交代两种方式成矿的产物,成矿过程伴随着海侵向海退转换中发生的沉积相变,不同类型矿石硫同位素组成差异是由于不同水深条件下海水硫酸盐浓度差异导致的硫酸盐还原过程产生不同程度分馏的结果。本次研究为研究高于庄组二段所赋存的硫化物及锰矿石成矿过程提供了有效约束。

     

硫化物及硫酸盐中硫同位素制样装置及其反应器研制

研制了一种新型硫化物及硫酸盐中硫同位素制样装置及其反应器。实验证明,采用该装置及其反应器制样具有真空度好、使用方便、无污染、制样效率高和成本低等优点。所生成的二氧化硫具有纯度高,分析结果准确、可靠等特点,完全能满足硫化物和硫酸盐中硫同位素分析测试的制样要求。     

湘南宝山铅锌银矿床硫同位素的地球化学特征及地质意义

成矿热液的总硫同位素组成(ΣS)可以更加准确地反映成矿流体中硫的来源。本文通过对湖南宝山矿床硫同位素以及总硫同位素的研究发现,金属硫化物样品的δ~(34)S值绝大多数为正值,变化区间为6.40‰~6.91‰,一般为-6.40‰~5.29‰,均值为2.22‰,其中黄铁矿δ~(34)S变化范围为-1‰~4.61‰,均值为2.92‰;方铅矿δ~(34)S变化范围为-0.80‰~1.70‰,均值为0.53‰;闪锌矿δ~(34)S变化范围为1.80‰~4.31‰,均值为2.69‰。具有集中的δ~(34)S值分布以及单一的峰值,表明硫的来源比较单一,具有岩浆硫特点,同位素组成具有δ~(34)S_(黄铁矿)δ~(34)S_(闪锌矿)δ~(34)S方铅矿的特征,证明成矿物质沉淀时基本达到了硫同位素分馏平衡。通过总硫同位素的分析,得出高温与低温两组数据,通过Pinckney图解计算获得中低温阶段的δ~(34)S_(ΣS)为1.28‰,高温阶段的δ~(34)S_(ΣS)为1.68‰。表明成矿流体的硫同位素组成变化很小,仅有0.4‰,且其总硫同位素组成为1.78‰,均显示矿床成矿流体具有地幔硫的特点,表明矿床中的硫可能来自地幔。     

中国硫矿床品位－吨位模型

矿床品位－吨位模型是矿产资源潜力评价的重要组成部分。以1999年全国矿产储量数据库的资料为依据,在对全国285个硫矿床进行频率直方图、正态及对数正态统计检验的基础上,建立了不同类型硫矿床的品位－吨位模型。不同类型的模型分布特征表明,中国硫矿资源的找矿前景良好、潜力巨大,其中热液黄铁矿型硫矿床和黄铁矿沉积型硫矿床是今后主要的找矿类型和方向。     

硫含量对煤直接液化性能的影响

利用实验室高压反应釜,研究了榆林横山樊河长焰煤中硫含量对煤直接加氢液化反应的影响。结果表明:随着煤中硫含量的增加,油产率和总转化率均先增加再减小;当硫的质量分数为6.65%和4.37%时,油产率和总转化率分别达到最大值49.79%和86.38%;水产率无明显变化规律;除1号煤样,气产率和氢耗量随硫含量的增加而增加;煤中硫、矿物质及体系中氢共同作用催化了煤的加氢液化反应。     

Patterns of organic and inorganic sulfur transformations in sediments

Two new methods for analysis of sedimentary sulfur employing sensitive flame photometric detection have been developed and applied to a study of marine, estuarine and freshwater sediments. Volatile organosulfur compounds generated from freeze-dried sediments upon heating in a H₂ atmosphere reflect the distribution and extent of degradation of detrital organic matter. Regions of biogeochemical sulfur transformations, as characterized by the presence of SO₂ progenitors, sulfite and thiosulfate, are also depicted. Scrubbing of sediment slurries treated with the reducing agent, acidic Cr(II) solution, releases H₂S and CH₂SH from their metal-complexed forms. CH₃SH is a common constituent of marine and estuarine sediments at sub-ppm concentrations.     

典型有机硫化合物热演化的加水热解实验研究

14种典型含硫化合物在 200～ 330 ℃温度区间、在有低硫褐煤和硫抑制剂存在条件下的加水热模拟实验结果表明,大多数结构类型的含硫化合物是结构不稳定的化合物,它们的热稳定性差异很大,不同结构类型的含硫化合物所对应的热解温度不同, 它们在不同温度段产物的分布也不尽相同,这表明单个硫化合物的地球化学行为差异很大,而单个有机硫化合物在有机质热成熟过程中的转换特征基本上可以依据其生成硫化氢、二次含硫化合物以及大分子含硫化合物的量来描述.另一方面,硫化氢作为主要热解产物表明硫化合物分解生成硫化氢是有机硫化合物成熟转化的主要机理性过程.在所调查的化合物中,苯并噻吩、二苯并噻吩、二苯硫和噻蒽等在最高热解温度下也不发生任何化学反应,表明这些化合物代表了稳定型结构的硫化合物,这与这些化合物广泛存在于成熟原油和沉积有机质中的状况是一致的.上述结果还显示含硫化合物的种类和结构类型是受有机质的成熟度或演化阶段控制的.     

中国煤中有机硫的分布及其成因

对来自全国26个省、市、自治区的290个煤样中有机硫的质量分数测试及研究,发现煤中有机硫质量分数基本分布在0%¹.0%范围内。在低硫煤中硫分以有机硫为主,在高硫煤中以无机硫为主。中、高硫煤中,广西、湖南等地区很大一部分煤中硫分以有机硫为主。在所采集的样品中,高有机硫煤(有机硫>1%)均分布在华南、华北两大聚煤区,属于石炭、二叠纪煤。高有机硫煤中有机硫质量分数的变化与变质程度无明显关系。煤炭形成过程中海水作用的影响,是导致煤中有机硫含量偏高的最主要原因。     

Sulfur Isotopic Characteristics of Coal in China and Sulfur Isotopic Fractionation during Coal—burning Process

The determined results of the sulfur contents and isotopic composition of coal samples from major coal mines in 15 provinces and regions of China show that the coal mined in the north of China is characterized by higher ^34S and lower sulfur content, but that in the south of China has lower ^34S and higher sulfur content.During the coal-burning process in both indrstrial and daily use of coal as fuel the released sulfur dioxide is always enriched in lighter sulfur isotope relative to the corresponding coal;the particles are always enriched in heavier sulfur isotope.The discussion on the environmental geochemical significance of the above-mentioned results also has been made.     

柴达木盆地西部古近系石膏及其硫同位素分布特征

石膏是柴达木盆地油气圈闭的盖层之一。根据石膏层含量统计和石膏³⁴S_V-CDT分析,发现柴达木盆地古近系石膏主要分布于靠近阿尔金山的狮子沟凹陷和小梁山凹陷,石膏含量在垂向上具有旋回性。石膏的³⁴S_V-CDT值分布范围很大,为-23.3~71.4%,属国内外罕见。其原因是来自阿尔金山的硫酸盐³⁴S值很低,而由盆缘向盆内随着还原环境的强化,细菌的分馏作用逐渐强烈,导致³⁴S_V-CDT值的巨大差异。石膏³⁴S_V-CDT值的主控因素为硫酸盐³⁴S_V-CDT初始值、硫酸盐补给速率和还原菌分馏作用的强度。形成石膏的硫酸盐来自阿尔金山,经由狮子沟凹陷进入盆地,然后向盆地其它方向扩散。     

利用黄钾铁矾类矿物形成过程预处理高浓度含硫废水

利用黄钾铁矾类矿物形成过程对某高浓度工业含硫废水进行预处理,除去一定量的SO42-,使溶液中低价态的硫继续转化成SO42-,再进行氧化处理。采取二次沉淀除去溶液中更多的SO42-,大大降低了该水样的COD值。通过实验得出沉淀的最佳工艺条件为pH值为2.50～3.20,氯化铁晶体(FeCl3.6H2O)最佳投入量为50g/L。经过两次黄钾铁矾类矿物沉淀过程,该废水COD的去除率达到85.29%,结合H2O2的氧化处理,COD去除率可达96%。为高浓度含硫废水进入生化处理前的预处理提供了实验依据。