纳米比亚达马拉造山带地质、构造演化特征与铀成矿作用

纳米比亚达马拉造山带是新元古代—早古生代泛非造山活动在西南非洲的体现,笔者系统梳理达马拉造山带内地质单元、岩浆作用、变质活动、构造动力学机制和铀矿成矿作用特征。该造山带主要由北部地体、北带边缘、北部带、中央带、南部带、南带边缘及南部前陆7个地质单元组成。依据板块运动特征,将其构造演化划分为板内裂谷期（750 Ma）、持续扩张期（730～600 Ma）、洋陆俯冲期（580～560 Ma）、俯冲碰撞期（550～540 Ma）及碰撞晚期（530～460 Ma）5个阶段。造山带内赋存大量的铀矿资源,主要形成于510～490 Ma,其成因与碰撞晚期构造及岩浆活动密切相关,成矿专属性特征明显。根据对现有资料的分析及总结,笔者认为富U的前达马拉基底是白岗岩型铀矿成矿物质的主要来源,成矿母岩浆是同化混染与分离结晶共同作用的结果,构造活动为富U岩浆的侵位及富集沉淀提供有利场所。     

纳米比亚罗辛铀矿床地质特征、地球化学特征及成矿模式

白岗岩型铀矿是一种非常重要的岩浆型矿床,主要产于纳米比亚。罗辛铀矿是白岗岩型铀矿的典型矿床,该矿床目前仍是全球铀资源的主要提供者之一。文章对前人研究成果进行分析总结,概括了罗辛铀矿的区域地质背景和岩石地层系统,分析了铀矿床地质特征及矿床成因。研究认为:罗辛铀矿床形成时间为(508±2)Ma;铀的赋存以独立铀矿物为主,少量以类质同像形式存在于钍矿物中;含铀白岗岩相对富集大离子亲石元素Rb,K,Th,U和Pb,而相对亏损Ba,Nb,Sr,P和Ti;穹窿构造为岩体侵位成矿提供了空间,而岩浆的重熔结晶作用使得铀进入岩浆,并在局部富集成矿。     

纳米比亚湖山铀矿地质特征、控矿因素及其成因探讨

湖山铀矿位于泛非期达马拉造山带的南部中央区带内,构造以NNE-SSW向穹窿和断裂为主。矿区内地层自老至新为艾杜西斯组、可汗组、罗辛组、楚斯组、阿兰蒂斯组、卡里比布组和卡塞布组,侵入岩为寒武纪至晚新元古代花岗岩类。晶质铀矿为主要原生矿石矿物。后期热液叠加导致了铀石、硅钙铀矿和黄硅钾铀矿等热液矿物的形成以及高岭土化、蛇纹石化、绢云母化和绿泥石化等蚀变作用。矿床的形成受矿区地层、岩浆岩和构造联合控制,矿化仅发生于D和E型花岗岩内。矿化岩体呈席状侵入于NNE-SSW向湖山背斜转折端和翼部高应力区域,赋存于罗辛组与可汗组不整合接触带及其上部的罗辛组,少量赋存于楚斯组内。矿区内构造-岩浆事件可划分为四个阶段,铀成矿作用与第四阶段构造-岩浆事件密切相关,含矿D和E型花岗岩为后造山伸展环境下富铀阿巴比斯基底重熔形成。     

青海东昆仑洪水河铁矿床新元古代含铁建造铁同位素特征及其成因意义

青海省东昆仑造山带洪水河铁矿床为一中型铁矿床,其含铁建造产于狼牙山组千枚岩中,矿石类型主要为块状磁铁石英岩型,少量为条带状磁铁石英岩型,前人一般认为其属于沉积变质型铁矿床。本文在前人研究基础上,对洪水河铁矿区含铁建造中块状铁矿石进行了铁同位素、主量元素、稀土元素和微量元素分析。结果显示：除1件样品外,其余含铁建造样品的铁同位素δ56FeIRMM014均介于0.97‰~1.97‰之间,和全球典型新元古代含铁建造的Fe同位素特征基本一致;铁矿石的SiO₂+Fe₂O₃质量分数高达78.56%~98.06%,具有极低的Al/(Al+Fe+Mn)值（0.00~0.06）,为典型的化学沉积岩;总稀土元素（w (∑REE)）变化范围为(16.49~80.89)×10^-6,没有明显的Ce异常(Ce/Ce*为0.93~1.05),轻稀土元素轻微亏损,显示出类似新元古代含铁建造型的特点。综合对比洪水河铁矿区含铁建造的Fe同位素组成、沉积时代和地球化学特征,推断洪水河铁矿区含铁建造的沉积环境为新元古代柴达木—东昆北陆块的被动大陆边缘构造环境,铁等成矿物质主要来源于海相热液流体;富含Fe²+的海相热液流体上涌并逐渐演变为低温热液后在亚氧化水体环境中与含氧海水混合,最后导致Fe²+被部分氧化并形成氢氧化铁,氢氧化铁逐渐沉积在大陆斜坡上最终形成含铁建造。洪水河铁矿的成因类型可划归为拉皮坦型新元古代含铁建造。     

国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状

条带状铁建造(BIFs)主要发育于早前寒武纪时期(3.8~1.8Ga),记录了早期地球演化的重要信息且蕴含丰富的铁矿石资源。本文梳理总结了国内外BIF相关领域的研究认识及存在问题:1统计对比显示,BIF沉积事件与地幔柱、地壳增生等重大地质事件相关;2稀土元素及Nd同位素示踪表明,Fe来源于海水与海底高温热液的混合溶液,其中高温热液与海水比例为1:1000;3 BIFs缺乏负Ce异常且富集重Fe同位素,暗示沉积时古海洋整体处于缺氧环境以避免Fe~(2+)发生氧化;4一些重要科学问题尚未解决,例如Si的主要来源、沉淀机制及条带成因等;5华北克拉通BIFs多形成于约2.54Ga,BIF类型、形成时代与富矿成因等问题有待深入研究。本文认为,加强国内外典型BIFs的对比研究并适当应用现代先进测试技术,有利于探索BIF沉积的精细过程及古老克拉通的早期演化。     

山西五台山地区太古宙条带状铁建造地球化学特征及成因

五台山地区是中国典型的太古宙条带状铁建造发育区。 系统的稀土、微量元素地球化学研究结果表明, 本区条带状铁建造稀土元素组成与北美页岩相比, 具明显的正铕异常, HREE相对富集, 而Zr、Ba、Sr、Pb等属酸性岩类强烈富集的不相容元素,相对于 上陆壳明显亏损, 结合现代海底热流沉积地球化学的研究成果,认为本区条带状铁建造为古海底热流化学沉积作用的产物, 其形成与五台山地区太古宙基性火山活动密切相关。     

加强前寒武纪条带状铁建造中伴生矿床的研究

在世界范围内,前寒武纪条带状铁建造中除产出大量贫铁矿和富铁矿外,常共生和伴生许多金属和非金属矿产,特别是金、锰、铅锌铜和镍以及硫铁矿等矿床,其中不少达到大型和超大型规模,其经济价值超过铁矿床本身,在一些国家的国民经济中占有重要位置。我国前寒武纪鞍山式条带状铁建造除主要产出贫铁矿和少量富铁矿外,少数地区也已发现伴生金矿床。但目前已知多属于中小型矿床,大型金矿床和其他金属矿床迄今为止尚未发现,从综合找矿角度,应重视和加强这些矿床的研究和进一步寻找,一旦有新发现,一矿变多矿,在找矿中必将有重大突破。本文主要介绍国内外目前对这些矿床的研究现状和基本地质特征,为目前我国的找矿工作提供借鉴,扩大找矿思路。     

镜铁山式含铜条带状铁建造的地质特征及成因讨论

通过时空展布规律，沉积建造特征，含铜性及地球化学参数的研究分析，认为北祁连西段含铜带状铁建造为元古宙大陆裂谷环境下，幔源岩浆活动间隙期的热水沉积作用产物，其内预富集的成矿元素Cu应主要来源于下伏的基性火山岩。     

鲁西杨庄条带状铁建造特征及锆石年代学研究

泰山群主要分布于鲁西地区中部,是鲁西花岗-绿岩带的一个重要组成部分。近年来,在沂水县杨庄发现了一定规模的沉积变质铁矿,铁矿层位赋存于柳杭岩组上段的斜长角闪岩段内。本文对杨庄铁矿BIF及侵入地层的岩浆岩进行锆石年代学测定,测定的含磁铁矿斜长角闪岩中锆石U-Pb年龄数据主要集中在2.6Ga附近,确定斜长角闪岩的形成年龄为2615±61Ma;铁矿顶板黑云母石英片岩的形成年龄小于2527±66Ma,该岩段又被晚期混合花岗岩穿插,其锆石年龄测定结果为2469±34Ma,所以推测黑云母石英片岩的形成年龄在2.5Ga附近。据此我们认为鲁西地区的"柳杭岩组"似可近一步解体为新太古的斜长角闪岩段(含磁铁矿建造)和古元古的表壳岩段(以片岩系为主)。混合花岗岩的形成年龄属于古元古代早期,似乎可以填补全球地质演化的静寂期 (2.3~2.5Ga)。以泰山群为代表的变质岩系在地下较深部位出现或者被中晚元古代盖层覆盖,为探讨华北克拉通早期演化和开展华北克拉通BIF型铁矿研究具有重要意义。     

条带状铁建造:特征、成因及其对地球环境的制约

条带状铁建造(BIF)是由硅质和铁质组成的化学沉积岩,通常具有典型的薄层或薄板状构造。BIF不仅记录了丰富的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈状态及演化的信息,而且与其相关的铁矿也是世界上最重要的铁矿资源类型。虽然对BIF的研究已取得了丰富的成果,近年来若干新颖的观点和重要的发现对进一步深入研究BIF成因提供了重要思考途径和研究线索。文章总结了BIF类型、矿物学和地球化学特征,分析了BIF形成条件及大规模缺失机理,阐述了BIF的形成和大气圈两次重大氧化事件(古元古代大氧化事件,2.4～2.1 Ga,新元古代氧化事件,0.8～0.55 Ga?)之间的关系,认为BIF与海底岩浆-热液活动具有密切的成因联系。最后,提出BIF的沉积和消亡与重大地质事件密切相关,这些重大地质事件也相互作用,共同制约着大气海洋环境演化、地球生物学和地球动力学过程。关于BIF精细成矿时代、条带/条纹形成的机制、重大地质事件对BIF形成的制约和BIF微生物成因等方面仍存在较多问题。随着大数据、精细成矿年代学、模拟实验、非传统稳定同位素(Fe、Cr、U、Mo和Cu同位素等)新技术方法的进步,及对现代洋底热液系统的深入认识,将有助于揭开BIF成因的神秘面纱。     

鞍本地区大孤山条带状铁建造含铁矿物和相分带特征及形成环境分析

鞍山-本溪条带状铁建造(Banded Iron Formation,简称BIF)位于华北克拉通东北缘,是世界上典型BIF之一,也是我国最重要的铁矿资源基地。大孤山位于鞍山地区南部矿带,为新太古代典型的Algoma型BIF,与华北克拉通其它大多数BIF相比,具有较低变质程度(绿片岩相-低角闪岩相)和较完整的沉积相分布特征。因此,通过大孤山BIF的研究有利于追踪Algoma型BIF的原生矿物组成及其后期成岩-变质过程,进而通过分析原生矿物形成的物理化学条件探讨古海洋环境。依据原生矿物共生组合及产出特征,可将大孤山BIF沉积相划分为氧化物相(30%)、硅酸盐相(50%)和碳酸盐相(20%)。氧化物相主要分布于主矿体南部,主要矿物组成为磁铁矿和石英;硅酸盐相分布于主矿体中部,主要矿物组成除了石英和磁铁矿之外,还有黑硬绿泥石、绿泥石、镁铁闪石等;碳酸盐相分布于矿体北部,主要矿物组成为菱铁矿、磁铁矿和石英等。本文通过大孤山BIF岩相学观察和含铁矿物化学成分研究,推测原生沉积物的组成为无定形硅胶、三价铁氢氧化物和富铝粘土碎屑,在经历了成岩和低级变质作用后转变为具不同相带的条带状铁建造。通过分析磁铁矿、菱铁矿和黑硬绿泥石等矿物在不同P_(O_2)-P_(CO_2)和pH-Eh条件下的共生相图可知,这些矿物均是在较低氧逸度、中到弱碱性环境下形成。综合考虑矿物成分、共生组合及受变质作用较弱等信息,本文推测制约原生矿物形成的控制因素主要是古海水氧化还原状态、酸碱度、CO_2含量和硫逸度。     

内蒙古拜仁达坝银多金属矿区矿石矿物特征及矿床成因

笔者对内蒙古克什克腾旗拜仁达坝矿区银多金属矿床的矿物组合、矿石的结构构造特征进行了研究．确认围岩蚀变主要为硅化、钾化、绢云母化、绢英岩化、绿泥石化、萤石化、碳酸盐化、粘土化;成矿作用分为4个阶段,即胶状黄铁矿－石英阶段、毒砂－铁闪锌矿－磁黄铁矿－石英阶段、多金属硫化物－石英阶段为银矿化主要阶段和萤石－碳酸盐－石英阶段。该矿床流体包裹体以气液两相、中低温、低盐度、含CO2为特征。该矿形成的大地构造背景、矿床地质及流体包裹体特征表明该矿床可能为浅成低温热液型银多金属矿床或造山型矿床,或是二者的叠加。     

鞍山-本溪地区条带状铁建造的铁同位素与稀土元素特征及其对成矿物质来源的指示

通过Fe同位素、稀土元素与主量元素相结合的方法,对辽宁省鞍山-本溪地区新太古代条带状铁建造(BIF)的成矿物质来源提出了有效制约.BIF的化学成分主要由TFe2O3和SiO2组成,并且具有较低的Al2O3和TiO2含量,表明该地区BIF型贫铁矿是由极少碎屑物质加入的化学沉积岩.稀土元素的总量较低,经页岩标准化后的稀土元素配分模式呈现轻稀土亏损、重稀土富集的特征,具有明显的Eu、Y、La正异常,这些特征表明该地区BIF是古海洋的化学沉积岩,同时具有明显的火山热液贡献特征.用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MCICP-MS)测定Fe同位素的结果表明,相对于标准IRMM-014,所测样品均显示Fe的重同位素富集,且Fe同位素组成与Eu异常存在明显的正相关关系,表明该地区BIF中铁的来源与海底火山热液活动密切相关,首次从成矿元素Fe本身为条带状铁建造的成矿物质来源提供了直接的证据.     

南非巴伯顿绿岩带条带状铁建造岩石磁学及磁性矿物的组成特征

条带状铁建造(BIFs)中含有大量的亚铁磁性矿物,其组成及来源是认识BIF成因的重要依据。本文研究了南非巴伯顿绿岩带无花果树群(距今约32亿年)恩圭尼亚组的BIFs样品的磁学和矿物学特征。通过测量富铁层与富硅层的磁滞回线、等温剩磁获得曲线与退磁曲线、矫顽力谱分析、一阶反转曲线(FORC)、低温(20～300K)有场/无场冷却曲线以及k-T曲线、Lowrie三轴热退磁曲线,结合扫描电镜观测,揭示出研究样品中磁性矿物主要为赤铁矿和磁铁矿。基于矫顽力谱分析,富铁层中磁铁矿主要是多畴及假单畴颗粒,相对含量平均为2. 1%;赤铁矿的相对含量平均为97. 9%。富硅层中磁铁矿主要为假单畴及超顺磁性颗粒,相对含量平均为4. 6%;赤铁矿相对含量平均为95. 4%。测试样品具有Morin转变特征,转变温度介于250～260K,说明BIFs中主要为赤铁矿(0. 5～6mm)。富硅层样品出现～107K、～125K两个Verwey转变温度,表明其中可能存在生物成因和非生物成因两种类型磁铁矿。     

伟晶质岩浆的同化混染与分离结晶(AFC)作用及铀成矿效应:以纳米比亚湖山铀矿为例

纳米比亚湖山铀矿位于达马拉造山带的中央南部地区,工业铀矿物为晶质铀矿,属于伟晶岩型铀矿床。关于不同矿石中铀元素的富集与沉淀机制还存在一定争议。为了揭示伟晶质岩浆演化与铀矿化作用的关系,本文对矿区内不同矿物组成的伟晶岩型矿石开展了岩石和矿物地球化学研究。野外及镜下鉴定结果显示,矿化伟晶岩可以分为“简单类型”矿体和“复杂类型”矿体。前者具有正常的花岗伟晶结构,晶质铀矿均匀分布于造岩矿物之间,矿化程度低到中等;后者表现出非均匀的结构特征,且矿化程度极高,晶质铀矿在成因上与大量黑云母团块有明显的空间联系。地球化学研究表明:在“简单类型”伟晶岩中,铀元素主要通过伟晶质岩浆的分离结晶作用富集;“复杂类型”伟晶质岩浆的演化则明显受控于同化混染作用,其铀矿化为岩浆同化混染与分离结晶(assimilation-fractional crystallization,AFC)作用产物。具体而言,外来基性组分(FeO,MgO,TiO₂,MnO)的混入导致“复杂类型”熔体中矿物的结晶顺序发生改变,长石类矿物的“延后”结晶为黑云母提供了更加有利的结晶空间和条件,促使黑云母以团块状聚集的形式产出。黑云母的大量析出会引发残余岩浆中UF_m^4-m络合物的水解,导致晶质铀矿在团块黑云母内部或周围沉淀。因此,本文有关“简单类型”和“复杂类型”产铀伟晶岩的研究,有效地揭示了岩浆演化过程与铀矿化机制,丰富了伟晶岩型铀矿床理论,为后期勘查开发提供了科学依据。     

华北克拉通条带状铁建造中富铁矿成因类型的研究进展、远景和存在的科学问题

本文在查阅前人大量资料的基础上,对华北克拉通条带状铁建造中富铁矿的研究历史进行了回顾和总结,将研究历史分为1949年以前,1950~1965年期间,1978~1986年期间,1987~1994年期间和2009年以来5个阶段。重点介绍了鞍本地区、冀东-吕梁地区和河南舞阳地区富铁矿的基本地质特征以及典型富铁矿的研究概况,针对鞍本地区弓长岭二矿区磁铁富矿成因的复杂性,对不同成因观点以及目前已取得的共识进行了详细阐述。目前大多数学者不支持接触交代假说和菱铁矿经变质转化为富铁矿成矿假说,近半数学者支持变质热液成矿假说,半数学者支持混合岩化热液成矿假说。作者在综合分析前人大量资料后,认为变质热液成矿说依据不足,理由有四点:(1)磁铁富矿中往往见有磁铁贫矿的残体;(2)磁铁富矿与蚀变岩紧密伴生,蚀变矿物石榴子石、部分角闪石(透闪石)和部分绿泥石均属非变质热液成因;(3)研究区遭受区域高绿片岩相至低角闪岩相变质作用的时间为2500~2450Ma,而与蚀变矿物石榴石紧密伴生的热液锆石SHRIMP U-Pb定年结果为1840±7Ma,明显小于区域变质作用年龄,据此可将热液作用时间限定于古元古代晚期,相当于大陆地壳伸展阶段;(4)部分热液成因富铁矿利用Re-Os方法定年,除一种属原生沉积成矿外,年龄范围也在古元古代晚期,可作为参考。此种热液是否为混合岩化热液尚缺乏足够证据,故本文暂将其作为古元古代晚期热液。此外,本文对华北克拉通条带状铁建造中富铁矿成因类型及其远景进行了初步总结,认为古元古代晚期形成的磁铁富矿规模属大型矿床,有较好远景;原生较富贫铁矿因褶皱构造产生磁铁矿流变而形成的富铁矿(可能尚有热液叠加)规模较大,具有一定远景;其他类型均为小型规模,不具工业意义。最后,本文指出富铁矿成因研究中尚存在的主要问题,包括早元古代晚期热液的来源;热液的形成是一期还是多期;铁建造遭受区域变质达高绿片岩相时,贫铁矿的围岩变质演化机理等,尚需进一步探讨。     

内蒙古朝不楞铁铜锌铋矿床的地质特征及矿床成因

内蒙古朝不楞铁铜锌铋矿床位于二连浩特-东乌旗多金属成矿带的东段,其矿化蚀变沿着花岗岩体与围岩的接触带分布。在外接触带,大理岩热液蚀变形成了进化矽卡岩,由石榴子石、辉石、硅灰石和方解石组成,泥质砂岩蚀变成角岩,由角闪石、黑云母、长石和石英组成。矽卡岩或角岩经退化蚀变形成了铁氧化物矿化,由磁铁矿、磁赤铁矿和镜铁矿组成,伴随有绿帘石、方解石、萤石和黑云母蚀变;晚期热液退化蚀变形成了硫化物,由黄铜矿、白铁矿、黄铁矿、辉钼矿、闪锌矿、辉铋矿和自然铋组成,伴随有透闪石、绿泥石、萤石、石英和方解石蚀变。在内接触带,花岗岩的热液蚀变形成了钾化,由钾长石、黑云母和少量石榴子石组成,随后被退化绿帘石、方解石和少量磁铁矿交代;晚期退化蚀变形成了硫化物脉,伴随有黑云母、方解石、石英和萤石蚀变。流体包裹体爆裂温度结果表明,该矿床形成于浅成（1.7~3.5 km）、高温环境,成矿热液具有从高温向低温多阶段演化的冷却史。矿床的地质、矿物组合特征及成矿物理化学条件显示出该矿床属于浅成、高温、近端的矽卡岩型矿床。     

五台地区雁门关早元古代镁铁-超镁铁岩体的岩石地球化学特征、成因及其大地构造意义

本文对五台地区侵入于原北金岗库组的雁门关镁铁-超镁铁岩体进行了详细的岩石学、矿物学和岩石地球化学分析研究.雁门关岩体在矿物成份上,特别是单斜辉石、尖晶石和角闪石,具有阿拉斯加型侵入岩体和俯冲带或弧相关的岩浆特征,其元素地球化学特征也可与阿拉斯加型侵入杂岩体类比,具有明显的Nd (Ta),Zr (Hf),Y和Ti负异常.从构造环境判别图来看,雁门关岩体主要为与俯冲相关的成因,具大陆边缘弧的性质.因此,雁门关岩体是侵入在大陆边缘弧环境的岩浆经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用的产物.它与恒山-五台-阜平地区广泛分布的同时代花岗岩和火山岩一起,构成了华北克拉通中部造山带内一期重要的古元古代大陆边缘岛弧岩浆活动.     

新疆北天山黄山东含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体地球化学特征及岩石成因

北天山地体位于中亚造山带南部,夹于准噶尔地块与中天山地体之间,带内至今发现的岩浆铜镍硫化物矿床有:黄山东、黄山西、香山、土墩、葫芦和图拉尔根,这些矿床沿康古尔断裂分布,构成了黄山-镜儿泉铜镍成矿带,镍总储量达到百万吨(刘德权等,2005;Qin et al.,2003)。目前,关于黄山-镜儿泉铜镍成矿带含矿岩体的岩浆