还原性围岩在斑岩钼矿成矿中的作用

斑岩钼(铜)矿是重要的钼矿资源类型,高氧逸度岩浆是公认的评价斑岩成矿的有效指标。但前人关注的焦点是成矿母岩浆的起源与演化,还原性围岩在斑岩成矿中的作用长期被忽视,是什么触发了高氧化性含矿岩浆热液的还原与成矿还存在不同的认识。文章在前人工作基础上,以中国秦岭-大别、华北克拉通北缘的南泥湖-三道庄-上房沟、沙坪沟、曹四夭等斑岩型钼矿和美国Climax-Henderson巨型斑岩钼矿带中Mt. Emmons等斑岩钼矿为例,重点研究了斑岩钼矿的区域分布与还原性围岩之间的空间关系及成因联系,探讨了斑岩成矿系统氧化还原状态在成矿过程中的变化及触发机制。笔者发现斑岩钼矿的区域分布明显受黑色含碳质地层和中基性火山岩控制,在成矿过程中黑色含碳质围岩普遍发生褪色蚀变;主成矿期矿物流体包裹体中普遍含有甲烷,蚀变围岩和矿床中热液方解石的δ¹³C值普遍较低。因此,笔者提出含碳质地层和中基性火山岩等围岩中还原性组分的加入是引发斑岩钼(铜)矿成矿系统氧化-还原状态转变和成矿金属沉淀的关键。碳质围岩中有机质热解/碳-水反应产生的甲烷是重要还原剂,CH₄沿构造裂隙扩散进入斑岩...     

中国还原性斑岩矿床研究进展及判别标志

世界上大多数斑岩矿床的成矿流体为氧化流体(CO_2 CH_4)。然而,Rowins(2000)提出一些斑岩Cu-Au矿床的成矿流体为富含CH_4的还原流体,矿床缺乏磁铁矿、赤铁矿和硬石膏等表征高氧逸度的矿物,而发育大量的磁黄铁矿,矿床规模小,矿床形成与含钛铁矿的还原性的Ⅰ型花岗岩类有关,并将其称之为还原性斑岩Cu-Au矿床。我国学者研究发现,中国不但发育还原性斑岩铜矿床,还发育还原性斑岩-矽卡岩铜矿床和还原性斑岩钼矿床,我们建议将这三种矿床统称为还原性斑岩矿床。本文基于课题组近十年来的研究工作,并结合前人的研究成果,综合分析了中国发育的大中型还原性斑岩矿床的典型实例,在此基础上,重点阐明中国大型还原性斑岩矿床的特点、流体中CH_4来源及其有关的成矿作用、容矿围岩特点、成矿岩浆氧化还原状态及其成因、矿床形成的构造背景等。与Rowins(2000)提出的还原性斑岩铜矿床规模小的特点不同,中国发育的一些还原性斑岩矿床规模大;我们研究还识别出该类矿床发育独特的热液矿物和矿石矿物,比如,还原性斑岩铜矿发育热液钛铁矿,矿石矿物以黄铜矿为主,罕见斑铜矿、辉铜矿等矿物;还原性斑岩钼矿床出现热液钛铁矿,矿石矿物以辉钼矿为主,罕见黑钨矿和锡石等矿物;还原性斑岩-矽卡岩铜矿床的矽卡岩期发育钙铝榴石、钙铁辉石等还原性矽卡岩矿物和大量的磁黄铁矿,热液期以发育黄铜矿而非斑铜矿和辉铜矿等矿石矿物为特征。因此,还原性斑岩矿床除了Rowins(2000)提出的发育富CH_4还原流体和磁黄铁矿等识别标志之外,还可辅以独特的脉石矿物(如钛铁矿、钙铝榴石、钙铁辉石等)和简单的矿石矿物(如黄铜矿、辉钼矿等)这两个标志进行识别。中国还原性斑岩矿床含矿岩体的围岩中普遍发育还原性岩石(如含碳质沉积岩或火山沉积岩、含亚铁的火山岩或火山沉积岩等);对于成矿流体中CH_4、C_2H_6等还原性气体的来源,多数学者认为CH_4、C_2H_6等还原性气体主要源于还原性围岩,部分源于岩浆。关于还原性斑岩矿床的成矿岩体是否为含钛铁矿的、还原性的花岗岩类,目前研究较少且存在争议,多数学者认为成矿原始岩浆为氧化性岩浆,但其氧逸度偏低,少数学者认为成矿岩浆始终为还原岩浆。还原性斑岩矿床与经典的斑岩矿床的成矿构造背景类似,二者没有明显区别。还原性斑岩矿床显示的还原性热液蚀变和成矿特点均与成矿流体富含CH_4还原气体密切相关,因此,富含CH_4还原流体是还原性斑岩矿床形成的关键。     

中甸普朗还原性斑岩型铜矿床：矿物组合与流体组成约束

成矿流体高氧逸度是斑岩铜矿床模式的一个基本原则。虽然亚洲单个矿体储量最大的普朗铜矿床的成矿母岩——普朗复式岩体具氧化性岩浆特点,但其矿物组合及流体成分却与还原性斑岩型铜金矿床一致:矿石中以发育大量磁黄铁矿为特征,构成黄铜矿-磁黄铁矿-黄铁矿为主的矿物组合,不发育表征高氧逸度的原生磁铁矿和硫酸盐(硬石膏等)矿物;成矿流体中含较多CO₂、CO和CH₄等还原性组分,氧逸度低于铁橄榄石-磁铁矿-石英缓冲剂。成矿流体中还原性组分可能来源于普朗复式岩体周围的含碳质千枚岩或深部铁镁质岩浆。还原性流体中铜元素的溶解度比氧化性流体中的低,但金元素的溶解度不受氧化还原条件的影响;而CH₄可使SO₂还原形成S^2-,为辉钼矿的形成提供物质基础;可能是导致普朗铜矿床Cu品位偏低而伴生大量Au、Mo矿化的主要原因之一。普朗铜矿床还原性特征的厘定有益于深入研究其矿床成因、乃至区域斑岩型铜矿床成矿机制。     

安徽桂花冲铜矿床成矿流体演化特征研究

桂花冲铜矿床是铜陵矿集区沙滩脚矿田内新发现的一个以斑岩型矿化为主的矽卡岩-斑岩复合型铜矿床。文章对该矿床的矿床地质和斑岩型矿化成矿流体进行了初步研究,旨在查明该矿床成矿流体的演化过程。根据脉体的穿切关系及矿物共生组合,桂花冲铜矿斑岩型矿化成矿过程可划分为钾化、硅化、石英黄铁矿、石英多金属硫化物和碳酸盐5个阶段。硅化阶段主要发育纯气体、含子矿物及富气相包裹体,石英黄铁矿阶段主要发育纯气体、富液相、富气相及含子矿物包裹体,石英多金属硫化物阶段及碳酸盐阶段主要发育富液相包裹体。从硅化阶段至碳酸盐阶段,成矿流体由高温(472.9℃)、高盐度(47.7%~74.0%)的岩浆热液逐渐向中低温(140.2~280.3℃)、低盐度(1.6%~7.7%)的岩浆热液和大气降水的混合流体演化,成矿过程中流体经历了沸腾及混合作用,混合作用是导致铜沉淀的主要机制。     

斑岩型铜矿成矿流体特征及研究进展

斑岩型铜矿是世界上铜资源最主要来源。目前广泛的认为典型斑岩型铜矿是由高氧逸度、高盐度的成矿流体形成的,称为氧化性斑岩型铜矿,成矿流体属于NaCl-H_2O-CO_2体系。但随着人们不断深入研究发现,斑岩型铜矿的成矿流体也可以是具有还原性质的,如含CH_4、H_2和CO,属于H_2O-NaCl-CH_4-CO_2体系。该文分别分析了两种矿床成矿流体的性质,说明了氧化性成矿流体的来源、演化以及早期阶段磁铁矿的沉淀引起还原S的形成机制。对于还原性成矿流体,重点探讨了成矿流体中CH_4的来源,以及CH_4的存在对矿化机制的影响。     

山西中条山铜矿峪斑岩型铜矿床成矿流体特征

铜矿峪铜矿床位于中条山铜多金属成矿带,是目前中国最古老的斑岩型铜矿床之一。基于详尽的野外地质调查,结合流体包裹体岩相学、显微测温、群包裹体成分和碳、氢、氧、硫同位素分析等研究,探讨铜矿峪铜矿床成矿流体来源、性质及其演化和成矿物质来源。铜矿峪铜矿床的成矿阶段可划分为红钠化(石英-钠长石)阶段,钾长石-石英阶段,石英-硫化物阶段,石英-碳酸盐阶段(石英-方解石-硫化物阶段和石英-铁白云石-硫化物阶段)和碳酸盐阶段。流体包裹体类型主要有富液相气液两相包裹体(Ⅰ型)、含子晶包裹体(Ⅱ型)和CO2包裹体(Ⅲ型),还有少量的富气相包裹体(Ⅳ型)和液相包裹体(Ⅴ型),成矿流体系统早期为中高温、高氧逸度、富CO2的岩浆热液,中阶段经过流体沸腾、温度降低、氧逸度降低、CO2逸失等过程演化为还原性流体,使得大量金属硫化物沉淀,最后由于大气降水的不断加入和降温等过程,形成晚期的低温、中低氧逸度、低盐度、贫CO2的大气降水热液。氢、氧同位素组成(δ18OH2O值变化范围为6.5‰～-1.10‰,δD值变化范围为-99‰～-58‰)显示,从早阶段到晚阶段,成矿流体从以原生岩浆水为主,到晚期大气降水为主。9件硫化物样品δ34S值变化于1.1‰～4.8‰,平均值为2.44‰。表明成矿物质具有深源的特征。     

还原性斑岩型Cu与Mo-Cu矿特征与形成机制

还原性斑岩型Cu矿是近年新识别的一类斑岩型矿床,以岩浆阶段发育大量磁黄铁矿和成矿流体富CH4为主要特征。成因上,还原性斑岩型Cu矿与钛铁矿系列I型花岗岩伴生,形成于俯冲环境或者后碰撞环境。成矿流体为岩浆流体。岩浆阶段磁黄铁矿的结晶沉淀将导致岩浆中成矿元素Cu进入硫化物相而贫化,不利于成矿元素在流体中富集,结果导致还原性斑岩型Cu矿的矿化和蚀变规模较小。对比研究发现西准噶尔宏远Mo-Cu矿也具有还原性斑岩型矿床的特征,可能为还原性斑岩型矿床的新类型。     

碰撞型斑岩铜矿中氯的来源及演化研究展望

斑岩铜矿作为一种岩浆热液型矿床,其形成过程与Cu在熔体与流体间的迁移密切相关。而大量研究表明Cl在这一过程中起到了至关重要的作用,因此岩浆中Cl含量的高低或直接决定了岩浆的成矿潜力。俯冲型斑岩铜矿成矿所需的Cl主要来自于俯冲大洋板片,而碰撞型斑岩铜矿形成时则缺乏洋片俯冲,因此其Cl的来源尚不确定。为了进一步推进对上述科学问题的探究,文章总结了常见含Cl岩浆矿物的富Cl特性及岩浆Cl逸度计的使用方法,并利用磷灰石估算了碰撞型斑岩铜矿成矿岩浆中的Cl含量;计算了新生下地壳角闪石与熔体间Cl和OH的交换系数,以此对冈底斯碰撞型斑岩铜Cl的来源进行讨论。研究显示：(1)成矿岩浆演化过程中结晶的磷灰石、角闪石和黑云母中的Cl含量可以指示岩浆或流体中的Cl逸度;(2)碰撞型斑岩铜矿的成矿岩浆Cl含量明显低于俯冲型斑岩铜矿;(3)冈底斯出露的新生下地壳作为弧岩浆固结的产物,其中的角闪石可能继承了弧岩浆的高Cl含量特征;(4)印度陆壳俯冲过程中诱发地幔楔部分熔融所形成的超钾质岩浆可能含有较高的Cl含量。同时,幔源超钾质岩浆的加入将促进成矿岩浆中角闪石的大量结晶分异,有利于Cl在残余熔体中富集。     

西藏多不杂超大型富金斑岩铜矿的蚀变-矿化特征及高氧化成矿流体初步研究

多不杂富金斑岩铜矿位于斑公湖-怒江缝合带北侧的铁格山岩浆弧中。具O型埃达克岩特征的闪长玢岩、花岗闪长斑岩侵位于中侏罗统雁石坪群中。岩体内及其围岩中蚀变强烈，分带明显，各种细脉、细网脉特别发育，矿化为细脉-浸染状，含矿斑岩全岩矿化，少量矿化产于围岩中，矿化为铜-金组合。发育丰富的热液磁铁矿、赤铁矿、金红石等，铜、金沉淀与热液磁铁矿的形成关系密切；矿石矿物总体上为黄铜矿>斑铜矿>黄铁矿，黄铁矿很少，矿区内还发育丰富的石膏脉，说明母岩浆是高氧化性的。流体包裹体岩相学和显微测温结果显示高温阶段气相和含子矿物包裹体普遍共存，中高温阶段液相和气相包裹体共存，暗示流体沸腾可能是主要的成矿机制，成矿流体是直接从岩浆熔体中出溶（600~900°C）的具高氧化性、（超）高盐度的富含Cu、Au、S元素的岩浆流体。成岩成矿时代为早白垩世，系古特提斯洋闭合俯冲增生阶段的产物。     

富金斑岩铜矿床研究进展

富金斑岩型铜矿床作为斑岩型矿床的一类,自20世纪70年代起逐渐引起了人们的重视.近年来又取得了很多重要进展,主要体现在以下5个方面:①富金斑岩型铜矿不仅在全世界范围内大量发现,而且部分矿床规模巨大;②绝大多数富金斑岩型矿床集中在新生代和中生代产出,尤以第三纪最为普遍;③富金斑岩型铜矿床不仅仅发育于汇聚板块边缘的岩浆弧环境,在大陆碰撞带甚至是陆内环境也发现了大量此类矿床;④含矿斑岩绝大多数为钙碱性岩浆系列,但部分矿床与高钾钙碱性(甚至钾玄质)岩浆密切相关;⑤富金斑岩型矿床金的富集,与大地构造背景、成矿时代、含矿斑岩性质、围岩性质、蚀变与矿化类型等因素关系不大,而主要受地幔岩浆过程、岩浆-热液过程及热液过程控制.     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。