磁铁矿元素地球化学大数据构建及其在矿床成因分类中的应用

磁铁矿广泛分布在岩浆、热液及沉积等各类矿床中,其地球化学元素组成往往受温度、氧逸度等物理化学条件的影响,能反映矿床形成环境并指示矿床成因类型,是一种重要的勘查指示矿物.自20世纪60年代以来,磁铁矿的主微量元素数据被用来构建不同的判别图,试图来区分矿床的成因类型.然而,由于矿床成因类型的多样性以及同一类型矿床的磁铁矿的...     

磁铁矿LA-ICP-MS分析在矿床成因研究中的应用

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS),由于其原位、实时、低检测限、高空间分辨率等优点,在矿物原位微量元素分析方面具有独特的优势。磁铁矿作为多种矿床和岩石中的常见矿物,其化学组成一直是国内外学者关注的焦点。而大量的研究表明,在磁铁矿LA-ICP-MS分析过程中,基体效应不明显,一般采用富铁硅酸盐玻璃作为标样,就能够取得较为准确的结果。因此近年来磁铁矿原位微量元素研究进展迅速,并在反演成岩成矿条件、辅助判别矿床类型和间接指导找矿勘探等方面显示出广泛的应用前景。通过总结25个不同类型岩浆和热液矿床中磁铁矿微量元素数据,与前人在矿床类型判别上的研究进行了一定的对比,发现常用的磁铁矿判别图解可以用来区分多种不同类型的矿床,但是已经划分出的分类边界可能需要进一步细化和严格验证,并且事先仔细的岩相学观察是数据解释的重要基础。另外,通过磁铁矿微量元素分配对岩浆和热液过程一系列复杂物理化学条件(熔/流体成分、温度、冷却速率、压力、氧逸度、硫逸度和二氧化硅活度等)的响应进行了一定探讨。在岩浆阶段,磁铁矿成分与熔体组成及分异演化密切相关;而热液阶段,流体性质的变化也会显著改变磁铁矿的化学成分。并且后期流体的改造或者磁铁矿的亚固相再平衡作用会对磁铁矿的成因鉴别产生严重干扰。综述了近年来LA-ICP-MS在磁铁矿微量元素分析方面的发展以及在矿床学领域的重要应用,以期对成矿作用和成矿过程研究提供新的思路和方向。     

福建梅仙铅锌矿田磁铁矿成因类型与指示意义

梅仙铅锌矿田为闽中地区的大型铅锌矿集区,矿床成矿年代与成因类型尚有争议。梅仙铅锌矿石中普遍发育磁铁矿,通过电子探针分析磁铁矿成分特征,判别其成因类型,对矿床成矿过程进行约束。研究表明,铅锌矿石中磁铁矿成矿可分为3个阶段,不同阶段磁铁矿主量与微量元素含量差异明显;微量元素地球化学特征指示第一阶段磁铁矿属于喷流沉积成因,第二、三阶段磁铁矿为矽卡岩型;不同阶段磁铁矿的成因类型反映了梅仙矿田多期次岩浆活动与成矿作用的特征。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

LA-(MC)-ICPMS和(Nano)SIMS硫化物微量元素和硫同位素原位分析与矿床形成的精细过程

硫化物微区原位分析技术包括LA-ICPMS定点微量元素分析、LA-ICPMS和(Nano) SIMS微量元素面扫描分析,以及SIMS、Nano SIMS和LA-MC-ICPMS原位硫同位素点分析和面扫描。这些分析方法可以有效地获取不同期次硫化物微量元素含量、丰度分布图像、硫同位素比值和分布特征,结合微区时间分辨信号谱图、微量元素相关性分析等,在矿床学的成矿元素行为与赋存状态、成矿元素置换反应、成矿流体与硫的来源、矿石矿物的化学分带性、矿床成因模型等研究中有着重要的应用前景,以探讨矿床的精细成矿过程。硫化物原位微量元素和同位素LA-(MC)-ICPMS和(Nano) SIMS分析,需要降低仪器和分析方法的系统误差,克服严重的基体效应和同位素分馏效应。     

河北金厂峪金矿床黄铁矿微量元素分析

<正>金厂峪金矿位于河北省迁西县境内,是我国冀东金矿成矿带中规模最大的金矿床,也是全国知名的大型金矿床之一。前人对本矿床做了大量的地质工作,矿床成因仍存分歧。原位分析技术的不断提高,矿物原位LA-ICP-MS微量元素分析成为近几年解决矿床疑难问题最流行的手段之一。文本通过对金厂峪金矿床主成矿期黄铁矿微量元素开展微区原位实验分析工作,试图从矿物地球化学特征研究方     

黄铁矿微量元素LA-ICP-MS原位微区分析方法及其在金矿床研究中的应用

LA-ICP-MS原位微区分析技术具有空间分辨率高、检出限低等突出优点,可以有效地获得矿床不同成矿阶段矿物的微量元素组成信息。黄铁矿广泛分布在不同类型的金矿床中,是认识矿床成因的一个重要载体矿物。文章总结了近些年来LA-ICP-MS分析技术的发展趋势和其在分析黄铁矿微量元素指示金矿床成因方面的研究进展。研究提出了在详细的岩相学工作基础之上,利用LA-ICP-MS原位微区分析技术准确测定黄铁矿微量元素并结合元素面扫描可以有效限定微量元素在黄铁矿中的分布赋存状态,探讨了元素进入黄铁矿机理和富集过程;利用典型元素含量（组合或比值）可以有效地反演成矿流体性质、指示成矿物质来源,进而约束金矿床的成因。此外,文章还总结了近些年来黄铁矿微量元素在找矿勘查领域取得的系列成果,认为其在成矿潜力评价以及指导选矿加工等领域具有巨大的应用前景。总之,LA-ICP-MS分析技术是建立矿床学从宏观到微观研究的重要桥梁,与BSE、SEM、TEM以及同位素分析等技术结合,可以有效刻画金矿床形成的精细过程,对于约束成矿金属来源以及金富集沉淀机制等方面研究具有重要意义。     

LA-ICPMS原位微区面扫描分析技术及其矿床学应用实例

LA-ICPMS原位微区面扫描技术的发展对解析具有包裹体、环带结构的矿物或受多期岩浆/热液活动影响形成的溶蚀再结晶的矿物具有重要的地质意义。黄铁矿作为最普遍的硫化物种类之一,可形成于各种类型矿床中,其微量元素组份记录了矿床形成过程的重要信息。通过LA-ICPMS原位微区面扫描技术获得的黄铁矿晶体内部结构组份信息可用来限定成矿流体的性质、厘定成矿流体的演化规律、示踪成矿物质来源、约束变形变质作用过程中元素的活化和迁移行为,以及约束矿床成因等。本次研究选取了内蒙古二连盆地中巴彦乌拉大型铀矿床、辽宁青城子地区榛子沟铅锌矿、加拿大Pardo砂金矿中的黄铁矿作为研究对象,运用原位微区LA-ICPMS元素面扫描技术揭示其内部组份及结构信息,探索该技术在不同类型矿床中的应用价值。巴彦乌拉大型砂岩型铀矿床中的黄铁矿的内部组构信息显示成矿体系的p H和Eh对硫酸盐还原细菌活动均有影响,并控制与之相关的铀矿化;且成矿体系的p H和Eh受到外界不断供给的地下水的影响,呈振荡性变化。辽宁榛子沟铅锌矿中的黄铁矿的内部组构信息显示矿化过程受到了至少两期流体活动的叠加影响,包括早期同沉积时期的流体以及晚期与燕山期岩浆活动有关的热液流体。加拿大Pardo金矿中黄铁矿的内部组构信息显示矿床中半自形-自形的黄铁矿实际包含碎屑成因的磨圆状核部及后期热液活动形成的增生边;金主要呈浸染状分布在碎屑成因的黄铁矿核部,后期热液活动对金矿化影响微弱。     

浅谈花岗岩浆热液的形成及成矿作用

与花岗岩类有关的矿床主要是与其具有时—空及成因联系的岩浆—热液矿床,岩浆能否出溶热液且出溶相当数量热液是花岗岩类成矿的必要前提,直接制约岩浆岩的成矿潜力。基于前人和作者的研究成果得出,与成矿有关的花岗岩中发育的单向固结结构(UST结构)、石英眼、晶洞以及雪球结构等是岩浆挥发分相饱和出溶的标志,岩浆岩组成对于成矿潜力判别的贡献基于元素的地球化学行为以及物理化学条件,挥发组分中卤化物含量的高低和岩石中主量元素的丰度不能作为成矿潜力的判别标志,而微量元素是识别花岗岩类成矿潜力的地球化学指纹。高场强元素以及现出系统地球化学行为变化的稀土元素特征有望成为成矿潜力的最佳判别标志。花岗岩类含矿潜力的评价研究为岩浆热液多金属矿床的成矿预测和勘查评价提供理论指导,本文也指出在研究花岗岩含矿潜力中存在的一些问题及未来的研究方向。     

鄂东程潮铁矿床磁铁矿的微量元素组成及其矿床成因意义

程潮铁矿床是长江中下游成矿带最大的矽卡岩型铁矿床,位于鄂东南矿集区北缘,矿体主要产于鄂城杂岩体与下三叠统大冶组碳酸盐岩的接触带。本文报道程潮铁矿床不同产状磁铁矿的LA-ICPMS(激光剥蚀等离子体质谱)微量元素分析结果,以讨论磁铁矿的微量元素组成和变化规律及其与成矿环境的关系,为深入认识程潮铁矿床的矿床成因及成矿演化提供重要制约。研究结果显示,程潮铁矿床与成矿有关岩体(花岗岩)中的岩浆磁铁矿(副矿物)与内矽卡岩和外矽卡岩中的热液磁铁矿在显微结构和微量元素组成上具有显著差异。花岗岩中的磁铁矿不发育环带,也没有遭受后期热液的交代。内矽卡岩以发育具有振荡环带的富Si磁铁矿为特征,而外矽卡岩中的磁铁矿则以无明显环带的富Mg磁铁矿为主。内矽卡岩和外矽卡岩中的原生磁铁矿都遭受了广泛的热液交代作用而形成次生磁铁矿,即具有明显的磁铁矿溶解-再沉淀作用。与矽卡岩矿石中的热液磁铁矿相比,岩体中的副矿物磁铁矿具有高得多的V、Ti、Ni、Cr、Co及Ga等亲铁元素(相容元素)和较低的Si、Al、Mg、Sr及Ba等亲石元素(不相容元素)。这种岩浆副矿物磁铁矿和矿石矿物磁铁矿微量元素组成的系统差异表明,程潮铁矿床属于典型的矽卡岩型矿床,而非矿浆型铁矿。另一方面,内矽卡岩和外矽卡岩矿石中的原生磁铁矿也具有明显不同的微量元素组成:前者具有较高的V、Ti、Ni、Cr、Ga、Sr和Ba等,而后者具有较高的Sn、Zn、U和Sn/Ga、Zn/V及Co/Ni比值,表明外矽卡岩中的磁铁矿受地层围岩成分的影响较大,而内矽卡岩中的磁铁矿则更多地受岩浆流体组分的控制。对原生磁铁矿和次生磁铁矿微量元素的系统分析结果表明,在磁铁矿的溶解-再沉淀过程中,内矽卡岩中的次生磁铁矿相对原生磁铁矿具有显著不同的微量元素组成,前者的Si、Al、Mg、Ti、Sr及Ga等元素含量大大降低,而Zn、V、Mn、Pb、Th及U等元素含量则升高,Co、Ni、Sn及Ba等元素基本不变。外矽卡岩中的原生磁铁矿被交代形成次生磁铁矿时,Mg、Mn、Al、Zn及Co等元素发生丢失,Pb、U、Nb及Sr等元素发生富集,而Sn和Ga的含量基本不变。根据不同产状、不同结构和不同成因磁铁矿的微量元素分析可以得出以下认识:(1)程潮铁矿床属于典型的热液成因,矿区不存在矿浆型铁矿;(2)磁铁矿的溶解-再沉淀作用使大部分微量元素发生明显亏损,少部分元素发生富集,表明流体交代对磁铁矿的微量元素组成具有显著影响;(3)对磁铁矿微量元素组成的研究可为磁铁矿及矽卡岩型铁矿床的矿床成因和成矿演化提供重要信息;对磁铁矿的原位微量元素分析必须建立在详细的显微结构研究基础上,对发生过溶解-再沉淀作用的磁铁矿,需要分别对原生和次生磁铁矿区域进行高精度、高分辨率的微量元素分析,只有这样才能对磁铁矿及含磁铁矿矿床的成因进行正确的分析和认识。     

吉林放牛沟硫铁多金属矿床矿物地球化学及矿床成因

本文总结了黄铁矿、闪锌矿的成因地球化学标志;阐明了黄铁矿中元素在空间上的分带规律和在成矿过程中时间上的演化规律;建立了反映上述分带规律的回归方程组;论证了本矿床矿石中黄铁矿与磁黄铁矿间、矿石矿物与花岗岩副矿物磁铁矿间的成因联系;类比了国内外铅锌矿床上述矿物的地球化学特征。由此得出结论:放牛沟硫铁多金属矿床系岩浆热液成因,其成矿物质主要来自后庙岭花岗岩深部岩浆源。铅锌矿主要在中温条件下形成,接触带矿体与外接触带矿体属同一成矿系列。放牛沟矿床与后庙岭花岗岩系同一岩浆—热液系统的产物。     

新疆琼河坝地区铁矿床类型及其成矿特征

新疆琼河坝位于准噶尔成矿带东段,是一个潜在的以铁、铜、金为主的矿集区。区内铁矿床(点)众多,以往的找矿和研究工作大多聚焦于矽卡岩型富铁矿,对其他类型的铁矿床缺乏足够的重视。为了拓宽琼河坝地区铁矿床勘查思路,需要对区内铁矿床的类型和成矿特征进行系统归纳。文章在野外调查和室内测试分析的基础上,依据矿床(点)的产出地质环境、矿体及矿石矿物成分特征,结合铁矿石主要矿物的主量、微量及稀土元素特征,将琼河坝地区铁矿床划分为矽卡岩型、火山岩型、岩浆分异型、火山间歇期沉积型和湖相沉积型5种类型。矽卡岩型、火山岩型、岩浆分异型和火山间歇期沉积型铁矿赋存在晚古生代泥盆纪—石炭纪火山岩中,湖相沉积型铁矿床赋存于中侏罗统湖沼相含煤碎屑沉积岩中。火山间歇期沉积型铁矿床是在琼河坝地区首次发现的新类型,矿体赋存部位、矿石颗粒磨圆度及胶结成分特征均显示了该类铁矿成矿作用的特殊性。从找矿角度分析,目前主攻方向为矽卡岩型铁矿,而火山岩型铁矿是下一步找矿研究的重点。     

重砂找矿中的地球化学方法

重矿物除了作矿物鉴定以外,还可进行单矿物的微量元素测定,给地球化学勘查提供有用的信息,使化探采样的对象扩大到重矿物领域。重砂矿物中除了主要元素外,还含有多种杂质元素,这些杂质元素的种类、含量高低及元素间的比值变化,是受矿物生成时的地质环境制约的。据此可以知道矿物生成时的温度、岩石和矿床的类型以及岩体的含矿性。本文综述了十几种重砂矿物中微量元素的变化与地质,岩石和矿床的关系,及用于地球化学找矿的可能性。     

Partial least squares-discriminant analysis of trace element compositions of magnetite from various VMS deposit subtypes: Application to mineral exploration

The petrography and mineral chemistry of magnetite from fifteen volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits in Canada, and the Lasail VMS deposit in Oman, as well as from two VMS-associated banded iron formations (BIF), Austin Brook (New Brunswick, Canada) and Izok Lake (Nunavut, Canada), were investigated using optical microscopy, electron probe micro-analyzer (EPMA), and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS). The method of robust estimation for compositional data (robCompositions) was applied to investigate geochemical censored data. Among thirty-seven elements analyzed by EPMA and/or LA-ICP-MS in magnetite from the studied deposits/bedrock lithologies, only the results for Si, Ca, Zr, Al, Mg, Ti, Zn, Co and Ni contain < 40% censored values, and thus could be imputed using robCompositions. Imputed censored data were transformed using centered log-ratios to overcome the closure effect on compositional data. Transformed data were classified by partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA) to identify different compositional characteristics of magnetite from VMS deposits and BIFs. The integration of petrography and mineral chemistry identifies three types of magnetite in VMS settings: magmatic, hydrothermal, and metamorphic. Magmatic magnetite in VMS deposit host bedrocks is characterized by ilmenite exsolution and may be overprinted by metamorphism. Some VMS deposits contain hydrothermal magnetite, which is intergrown with sulfides, and shows a metamorphic overprint as it is partly replaced by common metamorphic minerals including chlorite, sericite, anthophyllite, and/or actinolite, whereas the majority of the deposits are characterized by metamorphic magnetite formed by replacing pre-existing sulfides and/or silicates, and is intergrown with metamorphic minerals. Among VMS deposits of the Noranda mining district, the West Ansil deposit is characterized by hydrothermal-metamorphic magnetite zoned by inclusion-free cores and Si- and Mg-rich rims. Magnetite from the studied VMS-associated BIFs is also metamorphic in origin. Aluminum, Ti and Zn contents of magnetite can separate BIF from the other mineralized and un-mineralized bedrock lithologies in the studied VMS settings.PLS-DA shows that variable compositions of magnetite slightly discriminate different studied deposits/bedrock lithologies. The geochemical observations suggest that the variation in magnetite chemistry from different VMS settings might be sourced from differences in: 1) the composition and temperature of parental magmas or hydrothermal fluids, 2) the composition of host bedrocks, 3) the composition of co-forming minerals, and 4) oxygen fugacity. PLS-DA distinguishes magnetite compositions from the studied VMS deposits and BIFs from that of the other ore deposit types including Ni–Cu, porphyry Cu-Mo-Au, iron oxide-copper- gold, iron oxide-apatite, and the Bayan Obo REE-Fe-Nb deposit. Magnetite from the VMS settings on average contains lower concentrations of Si, Zr, Al, Mg, Ti, Zn, Co and Ni relative to that from the other mineral deposit types. PLS-DA of magnetite data from VMS deposits and BIFs of the Bathurst mining camp as well as PLS-DA of magnetite compositions from various mineral deposit types yield discrimination models for application to mineral exploration for VMS deposits using indicator minerals in Quaternary lithified sedimentary rocks.     

A magnetite-rich Cyprus-type VMS deposit in Ortaklar: A unique VMS style in the Tethyan metallogenic belt,Gaziantep, Turkey

The Ortaklar VMS deposit is hosted in the Koçali Complex consisting of basalts and deep sea pelagic sediments, which formed by rifting and continental break-up of the southern Neotethyan in Late Triassic. The basalts are of NMORB-type without notable crustal contamination. From the surface to depth, the Ortaklar deposit consists of a gossan zone, a thick massive ore zone and a poorly developed stockwork zone. Primary mineralisation is characterised by distinctive facies including sulphide breccias (proximal), graded beds (distal), stockworks and chimney fragments. Ore mineral abundances decrease in the order of pyrite, magnetite, chalcopyrite, and sphalerite. Two distinct phases of mineralisation, massive magnetite and massive sulphide, are present in the Ortaklar deposit. Textural evidence (e.g., magnetite replacing sulphides) and the spatial relationships with the host rocks indicate that magnetite and sulphide minerals were generated in different stages. The transition from sulphide to magnetite mineralisation is interpreted to relate to variation in H₂S content of ore fluids. The 1st stage massive sulphide ore might have formed by early hydrothermal fluids rich in Fe and H₂S. The 2nd stage massive magnetite might have formed by later neutral hydrothermal fluids rich in Fe but poor in H₂S, replacing the pre-existing sulphide ore.The alteration patterns, mineral paragenesis, lithological features (massive ore-stockwork ore-gossan) of the Ortaklar deposit together with its trace elements, Cu-Pb-Zn-Au-Ag and REE signatures are all consistent with a Cyprus-type VMS system. The δ³⁴S values in pyrite and chalcopyrite samples range from 2.6 to 5.7‰, indicating that the hydrothermal fluids were associated with sub-seafloor igneous activity, typical of Cyprus-type VMS deposits. However, magnetite formed later than sulphide minerals in the Ortaklar deposit, contrasting with typical Cyprus-type VMS deposits where magnetite generally occurs in lower sections. Consequently, although the Ortaklar deposit generally conforms to Cyprus-type deposits, it is distinguished from them by its late stage and high magnetite concentration. Thus, the Ortaklar deposit is thought to be an exceptional and perhaps unique Cyprus-type VMS deposit.     

中国已查明的铁矿资源的结构特征

以中国2005年的铁储量库为基础,总结了中国铁矿查明资源的矿床类型、矿石类型、矿石品级、矿产组合、勘查程度、矿体埋深等的结构特征。结果表明：中国铁矿床类型以沉积变质型、岩浆型、接触交代-热液型及火山岩型为主,查明铁矿资源绝大多数为单一矿产和主要矿产,虽然品位低,但以易选的磁铁矿石和钒钛磁铁矿石为主;勘查程度高,开发利用的风险较小;勘查深度浅,开采技术和经济条件有利,深部找矿潜力大。