运用小岩体成矿理论指导勘查实践——以甘肃干沙鄂博和哈马尔达巴小岩体含矿性评价为例

“小岩体成大矿”是汤中立院士于20世纪90年代提出的成矿理论（汤中立等,1991;汤中立,1995,1996）,当时主要针对岩浆硫化物矿床,近年来汤院士又对中酸性岩浆矿床开展研究。本文在理解汤院士总结的小岩体成矿类型、成矿作用、成矿模式概念的基础上,对甘肃省部分与岩浆成矿有关的中大型矿床初步筛选并进行特征类比．旨在启发地质工作者和研究者,从就矿找矿角度,应用“小岩体成矿”理论,指导勘查实践。选择北祁连干沙鄂博碱性斑岩小岩体和中祁连哈马尔达巴小岩体,以勘查实践和初步找矿成果,为小岩体成矿理论提供新的素材和例证。     

小岩体成大矿的核心——岩浆通道系统成矿

"小岩体成大矿"是汤中立院士针对岩浆硫化物矿床提出的重要概念(汤中立,1990),并在许多矿床的找矿勘探过程中得到印证和应用,笔者认为这个概念对于理解其他岩浆矿床的成因也具有极其重要的意义.那么,岩浆通道系统上含矿岩体的主要特征是什么?为什么岩浆通道系统上的小岩体能够形成超大型矿床?主要的成矿标志有哪些?这些问题是运用"小岩体成大矿"概念进行找矿实践的关键.     

岩浆作用成矿与找矿学术研讨会在西安召开 ——兼论对小岩体成矿禀赋条件的理解

"小岩体成大矿"是汤中立院士针对岩浆硫化物矿床提出的重要概念,已广为国内外学术界认可,经过多年的发展,这一理论在地质找矿实践中发挥着越来越大的作用。目前,这一成矿理论体系框架、成矿机理、成矿禀赋条件等还在不断完善和丰富中。近期汤中立院士对小岩体成矿禀赋概括为"小、广、大、高、浅(潜)"的5字特征。本文在学习理解小岩体成矿禀赋条件的基础上,对甘肃省部分小岩体成矿特征进行对比,以期在小岩体成矿理论指导下,部署勘查工作,实现地质找矿新突破。     

对小岩体成矿的认识及其找矿意义

小岩体成大矿是汤中立院士通过对岩浆铜镍硫化物矿床的勘查研究提出的学术认识,在矿床勘查实践中,发现小岩体成矿是存在于与侵入岩浆作用有关的内生矿床的普遍特征,研究小岩体成矿有助于深入认识成矿作用的关键环节和指导找矿实践。在讨论小岩体成矿的概念和定义的基础上,对小岩体成矿作用进行了分类研究,将其划分为岩浆不混溶和岩浆热液两大类型。岩浆不混溶类型又进一步划分为硫化物熔离和氧化物分凝两个亚类;岩浆热液类型则进一步划分为气液交代、气液充填交代和接触交代三个亚类。并对小岩体成矿的机理进行了认识总结,初步提出4种机制:深部熔离-多次贯入成矿、岩浆通道成矿、脉冲成矿和脉动与复合叠加成矿。讨论了隐伏和半隐伏小岩体识别的找矿价值和小岩体含矿性判别及其关键因素。     

“小岩体成大矿”的核心——岩浆通道系统成矿原理、特征及找矿标志

"小岩体成大矿"是根据我国岩浆硫化物矿床找矿勘探实践提出的独创性的理论,其核心就是现今被广泛研究的"岩浆通道系统成矿"。结合典型的矿床实例,系统分析总结了产于岩浆通道系统上小型含矿岩体的主要特征、小岩体形成超大型矿床的关键因素以及岩浆通道系统型矿床的找矿方向和标志,以期促进对该类型矿床的进一步研究。     

岩浆成矿新探索——小岩体成矿与地质找矿突破

近年来,地质勘查工作取得的许多突破性进展多与小岩体岩浆矿床密切相关。因此,小岩体矿床作为主要的勘查研究方向之一已经越来越受到关注。在对"两类岩浆小岩体成大矿"(2006)、"小岩体成大矿的范畴及地质属性"(2008),以及"小岩体成矿体系"(2011)研究的基础上,进一步深入阐明小岩体成矿的内涵;完善了2类岩浆小岩体成矿的主要机制和10种成矿类型(基性-超基性岩深部熔离/结晶-贯入机制与中酸性岩头部气、液、矿质聚集成矿机制);指出了大型岩体成矿与小岩体成矿的本质区别及斑岩成矿与小岩体成矿的关系;总结了小岩体成大矿的优越禀赋(小、广、大、高、浅(潜))。同时,提出了在新一轮岩浆矿床勘查工作中应注意小岩体成大矿的典型特征、找矿方向及重点突破的远景区。     

甘肃金川Ⅱ号岩体辉石的地质意义

金川铜镍硫化物矿床是仅次于加拿大Sud-bury和俄罗斯Noril'sk-Talnkh的世界第三大在采镍矿,聚集了我国60%以上的可利用镍金属储量和约50%的PGE储量,并且仍有不小的找矿潜力(汤中立等,1995;宋谢炎等,2005).然而,赋存金川铜镍硫化物矿床的岩体只有1.34Km2,在如此小的岩体中聚集这样大量的铜镍硫化物,其成矿模式和成矿环境受到中外地质学家密切关注.汤中立院士(1990,1995)研究认为岩浆演化过程和硫化物熔离均发生在深部岩浆房,提出了"岩浆深部分异-熔离,依次贯入"的成岩成矿模式.Chai等(1992)则认为金川岩体是大型侵入岩墙的根部,为原地岩浆分异和硫化物熔离的产物,并且通过分析岩体中FeO和其他氧化物直接的关系,计算得到金川母体岩浆是高镁拉斑玄武质岩浆,橄榄石成分也证明金川岩体母岩浆为玄武质的(Chusi等,2004).     

两类岩浆的小岩体成大矿

小岩体岩浆矿床作为中国岩浆硫化物矿床的主要类型，越来越受到人们的关注。小岩体成大矿不仅在镁铁-超镁铁岩中如此，在中酸性岩中亦是如此。作者进一步定义了2类岩浆成大矿的小岩体规模即岩体的最大变化截面积可以大到n(n<10) km² ，小到0.00n km²，一般在1 km²左右或更小。提出了2类小岩体成大矿的主要机制和九种成矿类型，镁铁-超镁铁岩是深部熔离-贯入成矿机制（3种类型：深熔-复式贯入，深熔-脉冲式贯入，深熔-单式贯入），中酸性岩是头部气、液、矿质聚集成矿机制（6种类型：前锋式小岩体，斑岩小岩体，夕卡岩-斑岩小岩体，复式斑岩小岩体，单式小岩体，复式小岩体）。强调“小岩体成大矿”对新一轮岩浆矿床勘查具有重要意义，同时指出未涉及或未深入涉及的小岩体成大矿的空间还相当广阔，如铀矿、铁矿、金矿等等，还需要进一步研究和探索。     

关于“小岩体为什么有利于成矿”的探讨

2012年在西安召开了一次学术会议,系统地总结了小岩体成大矿的现象和理论。笔者从另一个方面探讨小岩体成矿的理论问题．但是仅涉及与花岗岩有关的小岩体成矿问题,不涉及镁铁和超镁铁质小岩体成矿的问题。关于岩体与成矿的关系,可以从3个层面上去探讨：第一个层面是小岩体成大矿。小岩体成大矿是事实,也是特殊的事实。绝大多数小岩体不成矿,少数小岩体成小矿,个别小岩体成大矿。第二个层面是小岩浆大流体成矿,基本思想是：小岩浆无流体不成矿,小岩浆有小流体成小矿,小岩浆有大流体成大矿。因此,笔者认为成矿的根本在于流体的大小。第三个层面是流体成矿。如果不考虑岩体的因素,只要有大流体即可成大矿。文中指出,从小岩体成大矿,到小岩浆大流体成矿,到流体成矿。表明成矿的本质在流体,无流体不成矿,有流体才可能成矿。流体是成矿的必要条件．温度是成矿的充分条件,二者缺一不可,只有满足了这两个条件才能成矿。     

中国岩浆硫化物矿床的主要类型

母岩浆侵入现存空间之前，在深部就已发生了熔离作用和部分结晶作用，致使母岩浆分离为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆，然后对现存空间一次或多次贯入成矿。这种成矿作用是小岩体成大矿的必备条件，这种深部熔离—贯入矿床，是中国最主要的岩浆硫化物矿床类型，也是世界主要的岩浆硫化物矿床类型之一     

利用熔浆热力学模型模拟金川岩体母岩浆成分和岩浆演化

岩体母岩浆成分是研究岩体形成的基础,而岩浆演化过程是岩体形成的关键,二者是岩石学家关注和研究的重点,也是一个难点.作为最具代表的"小岩体成大矿"的金川岩体,其成岩过程受到广大地质学家的密切关注.汤中立院士(1990;1995)经过长期的勘探和研究认为岩浆演化过程和硫化物熔离均发生在深部岩浆房,提出岩浆"深部分异-熔离,依次贯入"成岩成矿模式.Chai等(1992)则认为金川岩体是大型侵入岩墙的根部,为原地岩浆分异和硫化物熔离的产物,并提出金川岩体的母岩浆为高镁拉玄武岩.然而,进一步研究表明金川含矿岩体各主要岩相及矿体的产状和分布与原地结晶模式相矛盾,岩体硫化物熔离的深部岩浆房与岩浆侵位的浅部岩浆房在空间上是分离的(宋谢炎等,2005),岩体原生橄榄石Fo值表明橄榄石结晶于深部岩浆房(Chusi等,2004).     

小岩体成矿机制简述及找矿意义

<正>小岩体成矿理论是由汤中立院士结合众多矿床的特征研究,于20世纪90年代提出的一种新的成矿理论。近年来,随着小岩体成矿理论在实际找矿中的应用,新发现了许多大型或超大型矿床,该理论也被越     

中国小岩体镍铜(铂族)矿床的区域成矿规律

文章进一步提出中国小岩体镍铜(铂族)矿床产出于三种地质背景,即古大陆内的小侵入体、造山带内小侵入体和与大陆溢流玄武岩有关的小侵入体,分别介绍了金川、喀拉通克和白马寨三个典型矿床的地质情况。从成矿的三个必要条件(①岩浆应达到硫化物饱和;②硫化物与岩浆之间应有足够的质量比;③硫化物聚集到有限的空间成矿)出发,结合矿床实例,阐述了成矿的深部过程和深部熔离-贯入成矿模式。论述了不同尺度的区域成矿规律:①三种地质背景;②邻近深大断裂;③三种岩体-矿床的分布结构形式;④矿集区往往是由一个同源多期次上侵的岩体群组成;⑤矿床由含矿岩浆上侵的终端岩浆房组成;⑥含矿岩浆贯入成矿往往伴随一定的流动分异作用或重力分异作用。     

岩浆型Ni—Cu—PGE硫化物矿床研究现状及进展

岩浆型Ni—Cu—PGE(platinum group elements,铂族元素)硫化物矿床是重要的铜镍矿床类型,探讨该类型矿床产出环境,成矿作用,矿床成因机制具有重要意义。本文通过对该类型矿床时空分布规律,矿床成矿过程,成矿理论,勘查技术等方面入手,搜集大量资料,综述该类型矿床在成岩成矿年代学、地球化学特征、矿床形态、成矿理论和成矿判别标志等方面的研究现状,结果表明:岩浆型Ni—Cu—PGE硫化物矿床在容矿岩石、成矿作用方式或主要金属组份、成矿构造环境等特点具有不同分类方式,并且硫化物(矿层)的分布都具有重力分异的特点;在时空分布规律方面国外Ni—Cu—PGE硫化物矿床主要形成时间是在中元古代以前,而中国主要形成时间是在中元古代以后;其中早古生代晚期(390~430 Ma)的该类矿床目前仅发现于中国,以夏日哈木超大型矿床为代表;成矿模式存在"岩浆通道成矿"和"小岩体成大矿"之争,二者在成矿位置、岩浆上侵方式、外来地壳硫的加入存在差异;依据全岩m/f与Mg~#比值判定岩体含矿性,结合铂族比值、磁铁矿的(Ni+Cr)/(Si+Mg)比值、磁铁矿Ti含量等可作为该类型矿床勘查评价的重要参考指标。     

加拿大Voisey’s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床岩浆通道成矿系统——小岩体成矿典型实例

Voisey′s Bay岩体(VBI)位于加拿大拉布拉多岛北部中元古代Nain深层岩套(NPS)中,Voisey′s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床的成岩成矿时代为1.34Ga。岩体主要由Western Deeps岩体和Eastern Deeps岩体组成,它们由1条隐伏的岩浆通道所连接,矿体就位于岩浆通道中,形成典型岩浆通道成矿系统。在Voisey′sBay地区同时代岩体有很多,相对于相邻的其他岩体来说,Voisey′s Bay岩体体积最小,到目前为止,只有Voisey′s Bay岩体形成了大型Ni-Cu-Co硫化物矿床,是小岩体成大矿的典型实例。     

为什么中酸性小岩体成大矿?

"小岩体成大矿"是对岩浆-流体成矿规律的科学总结,是找矿勘查的重要依据。笔者认为,中酸性小岩体成大矿的原因是在岩浆形成、演化过程中,小岩体比大岩体更容易富集成矿元素,更有利于成矿流体和物质运移,是更有利的成矿物质沉淀储集空间。     

小岩浆大流体成大矿与透岩浆流体成矿作用——以东秦岭-大别山成矿带钼矿床为例

岩浆活动与内生金属成矿作用关系密切,备受国内外矿床学家的关注。表现为它们在时空上具有广泛的一致性,成矿与岩浆岩有关,成矿物质由同源岩浆分异演化而来。这便是著名的岩浆热液成矿理论,也称岩浆期后热液成矿理论,该理论把内生金属成矿系统看作是一个理想系统。东秦岭-大别山地区的钼矿-花岗岩关系研究表明,钼成矿与小岩体(小岩浆)关系密切,而大岩体/基与钼矿没有成生联系;地质事实表明,大型-超大型矿床往往广泛发育了大规模的热液(流体)蚀变(大流体),具有大的流体/岩浆比,其矿化蚀变范围是小岩体的几十甚至几百倍,表明成矿过程中必有外来流体的广泛参与。由于小岩体往往没有经过强烈的分异结晶作用,质量平衡计算表明,小岩浆体不可能产生足够数量的含矿流体和成矿物质;因此,成岩与成矿有本质的区别,成矿系统应是一个非线性的复杂性动力学系统。研究表明,东秦岭-大别山小斑岩体来源较深(下地壳),成矿流体来源于地幔,二者呈双层结构;岩浆实际上是沟通深部和浅部的通道,这种非岩浆分异的外来成矿流体我们称之为透岩浆流体。小岩体不是成矿的必备的条件,只有出现大流体时才能成大矿。东秦岭-大别山地区有200多个小岩体,但大型、超大型钼矿矿床仅有10余个,只有小岩浆(小岩体)大流体(强蚀变)成大矿,其余众多小岩体由于没有流体(蚀变)或流体少(弱蚀变)而不成矿或成小矿。由此可见,岩浆成矿系统实际上是一种流体(挥发分)过饱和系统或熔体-流体流及流体对熔体的强相互作用。当岩浆系统被加入大量源自地幔的高温高压含矿流体之后,系统将具有极大的活动能力,从而深部含矿流体沿裂隙快速上升到地壳浅部卸载成矿。为解释上述成矿特征,作者引入并厘定了透岩浆流体的概念。透岩浆流体被重新定义为透过岩浆活动并导致岩浆系统行为发生非线性变化的外来流体。据此,输入了含矿流体的岩浆可成矿,未输入含矿流体的岩浆不成矿。这种认识可以解释东秦岭-大别山地区大多数小岩体不成矿或只形成小矿的现象。     

金川铜镍硫化物矿床岩浆通道系统的成矿模式

金川矿床是目前世界第三大在采铜镍硫化物矿床,其成岩成矿过程及侵位机制一直存在争议。近年来,岩浆通道系统成矿被越来越多的人所接受,正是由于岩浆通道系统这样特殊的开放系统为＂小岩体成大矿＂提供了成矿条件。通过对岩体的形态,以及岩体与围岩接触处的宏观和地球化学特征的研究,指出在岩体侵入前存在一组由F1、F2等拆离断层所组成的正断层系统,为金川岩体的控矿构造,且是与上一级岩浆房贯通的岩浆通道。而对不同矿体Cu、Ni及铂族元素变化趋势的总结和Ⅰ6行富铜隐伏矿体、Ⅱ2号矿体33-41行特富矿的研究,发现Ⅰ24号、Ⅱ1号与Ⅱ2号矿体的矿浆分别由两个不同的岩浆通道形成,指出了岩浆通道的可能产出位置,探讨金川铜镍硫化物矿床的岩浆通道系统成矿模型。     

小岩体成矿体系

我们曾经依据17个矿例,提出过"两类岩浆小岩体成大矿"。后来,又发表了"小岩体成大矿的范畴及地质属性",获得同行们的认可。随着地质勘查与研究工作的快速发展,这一领域的硕果累累,这次我们列出了28个实例,进一步提出《小岩体成矿体系》的认识,供大家讨论。1小岩体成矿体系的概念     

前言

2012年是汤中立院士从事地质工作六十周年。汤中立院士数十年如一日,在矿床地质及岩浆铜镍硫化物矿床领域的勘查、科研和教学岗位上,辛勤耕耘,成果卓著,桃李满园。我们谨以此论文集表达对汤中立院士的敬爱之情。汤中立院士1934年10月出生于安徽省安庆市,1956年毕业于北京地质学院,同年4月赴地矿部甘肃省地质局祁连山地质队,从事地质矿产普查等技术