稀散金属超常富集的主要科学问题

稀散金属对国民经济、国家安全和科技革新具有重要的意义,特别是对高、精、尖科技和未来能源的发展具有举足轻重的地位。稀散金属的储量相对稀少且地域分布高度不均,供需矛盾日益突出,存在较高供应风险;另一方面,其"稀"、"伴"、"细"的特点决定了对其地球化学性质和行为认识的薄弱,元素超常富集机理的问题仍存在较大争议。近20年以来关于稀散金属的研究主要集中在矿床类型和成矿专属性、资源储量评估、超常富集机制等方面,突破了"稀散金属不能形成独立矿床"的认识,初步建立了稀散金属成矿理论体系。稀散元素的超常富集往往需要十分苛刻的条件和特殊的地球化学过程:铼的超常富集受制于地幔熔融过程和洋壳沉积物的再循环,以及岩浆氧逸度、去气过程;铟与锡的关系紧密,岩浆中镁铁质矿物结晶过程及挥发组分控制成矿热液中铟的金属量;碱性岩的幔源性、高氧逸度、高挥发性促进碲的迁移和富集,铁锰结壳中δ-Mn O2或Fe OOH可以吸附大量的碲;镉的超常富集行为主要与锌相关,不同类型铅锌矿床中镉的富集程度具有明显的差别;锗在铅锌矿床中主要以类质同象替代锌进入闪锌矿中,煤层中倾向于和有机质结合形成锗的络合物及有机化合物。基于已有认识,今后应当重点加强元素地球化学行为对稀散金属富集控制的研究,壳幔相互作用、热液过程、表生风化沉积以及多期多阶段地质事件耦合机制的研究,以及非常规类型稀散金属矿床的成矿潜力研究。本专辑报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括13篇文章,主要涉及岩浆热液型矿床、低温热液型铅锌矿床、表生风化-沉积过程中稀散金属的富集成矿,以及稀散金属矿床的探测技术与预测方法研究等。     

扬子板块西缘北段新元古代花岗岩类的地球化学特征和成因

扬子板块西缘北段新元古代花岗岩类分布较广。它们具有准铝质化学成分（Ａ／ＭＫＣ〈１．０３）;贫Ｂｂ、Ｕ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｈｆ,相对富Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ;稀土总量较低,（〈０．７０５０）,δ＾１８Ｏ（〈７．６‰）。这些特征与华南同熔型花岗岩类的值十分相似,反映其源区具有壳－幔混合特点。新元古代花岗岩类的Ｎｄ模式年龄（１．８１～１．１４Ｇａ）介于我初生地壳（１．０Ｇａ）之间,推测这些花岗岩类主要是由上述两端元     

扬子板块北部古被动大陆边缘的地球化学特征

本文初次提出扬子板块北部古被动大陆边缘的地球化学特征是:a、裂陷早期阶段,发育碱性双峰式火山岩,但在裂陷的晚期和移离的早期阶段,发育碱性而不具双峰特征的火山岩、岩脉群;b、发育具两类不同地球化学特征的砂页岩,裂陷阶段形成的砂页岩与活动大陆边缘形成的砂页岩具相似的地球化学特征,移离阶段所形成的砂页岩才真正具被动大陆边缘砂页岩的地球化学特征。     

扬子板块西缘泸定桥头基性杂岩体的地球化学特征和成因

扬子板块西缘的四川泸定桥头基性杂岩体主要由辉长岩组成。辉长岩中锆石的结晶年龄为 85 3± 4 2Ma ,表明它形成于新元古代早期。该岩体的主量元素显示钙碱性分异趋势 ;微量元素呈现典型的岛弧环境地球化学特征 ,即相对富集大离子不相容元素 (Sr ,Rb ,Ba) ,亏损高场强元素 (Nb ,Ta ,P ,Ti)和LREE轻微富集 ((La/Yb) N=2 .0 7～ 6 .77) ,配分型式略呈右倾型 ;εNd,ISr和δ18O值分别为 2 .5～ 3.1,0 .70 2 6 2～ 0 .70 5 12和 1.94‰～ 6 .32‰ ;在微量元素构造环境判别图上 ,它们都投影于岛弧拉斑玄武岩区域内。上述特征表明 ,泸定桥头杂岩体可能是在一个相对原始的岛弧环境中形成的 ,岩浆源区已受到俯冲组分影响而产生不同程度富集。     

北秦岭新元古代前属于扬子板块的地球化学证据

秦岭是扬子板块和华北陆块间的复合造山带,其中存在两个古缝合带,北面的新元古代到早古生代商－丹缝合带介于北秦岭和南秦岭之间,南面的晚古生代勉－略缝合带形成于南秦岭与扬子陆块北缘之间,属于确知的扬子陆块内部打开形成的类型。北秦岭在地壳增生历史,元古宙上地慢性质,以及元古宙以来地幔相对富Nb、Ta、Cu,高Rb／Sr、Ba／Sr、Ba／La、Th／La、Nb／Ta比值和相对贫Fe、Mo方面均与南秦岭和扬子陆块北段一致。而与华北板块南段明显不同。变玄武岩类的Pb同位素三维空间拓扑图和铀εNd（t）－206Pb／204Pb图显示,区域一级地球化学界面位于北秦岭与华北陆块的分界处,二级界面才是商丹－缝合带。构造侵位于该带中的松树沟蛇绿岩<1000 Ma士)中已发现并存着N—MORB和E—MORB型变拉斑玄武岩。表明它们的岩浆分别来自亏损地幔和深部地幔热柱源区。松树沟蛇绿岩与勉,略蛇绿岩中的N—MORB型岩石具有与此相似的同位素组成和特征元素对比值,暗示松树沟蛇绿岩所代表的古洋壳也应属于扬子板块内部型。加之,新元古代之前秦岭只存在裂谷系而无板块结合带,故可确定北秦岭原来应属于扬子板块的组成部分。对秦岭群和宽坪群变拉斑玄武岩及松树沟E—MORB和N—MIORB进行地球化学对比的结果,既能够支持北秦岭是在扬子板块的洋壳洋岛基础上发展形成的微陆块的推断,又可解释北秦岭幔源岩石具有特高Th／La、Yb／Hf、Sc／Th比值和壳幔更富于放射成因钳的原因。此外。对本研究结果在秦岭造山带发展动力学方面的意义也进行了初步讨论。     

扬子地块西缘灯影组层控铅锌矿床成因的地球化学论证

扬子地块西缘灯影组层控铅锌矿床成因的地球化学论证邵世才（有色总公司北京矿产地质研究所，北京１０００１２）李朝阳（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词层控铅锌矿床地球化学矿床成因扬子地块西缘１矿床地质特征扬子地块西缘灯影组铅锌矿床呈南北向...     

晚古生代—早中生代扬子板块西缘的构造-岩浆活动

根据晚古生代—早中生代扬子板块西缘基性岩浆活动的时空分布特点,尤其是峨眉山玄武岩的时空分布特点和古地磁研究资料,结合板块构造及地幔柱学说笔者认为形成于早二叠世的盐源—丽江陆缘海裂谷、晚二叠世的攀西裂谷以及二叠纪末至早中三叠世的甘孜—理塘洋均为峨眉地幔热柱与扬子板块在这一时期顺时针旋转的共同作用所致,同时峨眉地幔热柱的活动构成了完整的威尔逊旋回。     

扬子板块东南大陆边缘上震旦统热水成因硅质岩的地球化学标志

晚震旦世时,在扬子板块东南大陆边缘地带发育一套层状硅质岩建造,岩石化学成分纯净,ＳｉＯ２含量在９０％以上,其它化学成分含量均很低。但Ｆｅ和Ｍｎ相对富集,而Ａｌ,Ｔｉ,Ｍｇ相对贫乏。微量元素含量变化大,大部分微量元素含量相对地壳克拉克值偏低,仅Ｕ,Ａｓ,Ｓｂ,Ａｇ,Ｂａ等富集。岩石的δ＾３０Ｓｉ为０．０‰～０．７‰,δ＾１８Ｏ为２０．２‰～２３．６‰,δ＾３０Ｓｉ和δ＾１８Ｏ值及岩石的形成温度清楚地     

四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿

铼（Re）是一种在地壳中的丰度极低的分散元素,却是国防和航空航天领域不可或缺的关键原材料。由于其丰度很低,其超常富集成矿作用机理及过程是备受关注的重要科学问题。四川盆地西南部乐山地区的犍为-沐川-马边一带,在侏罗系地层中分布有砂岩型铼钼矿床（点）。本文以该区犍为县古匡岩矿床（点）为研究对象,对中侏罗统沙溪庙组中的含矿地层、矿化特征等进行了详细的研究,并对与铼钼富集密切相关的沥青进行了扫描电子显微镜、能谱和有机碳同位素分析。结果表明,含矿砂岩为三角洲前缘分流河道沉积环境下的产物,而非相对低能、还原的分流间湾沉积环境,并不是表生条件下氧化-还原作用富集成矿。矿床中的沥青是由来自下伏三叠系须家河组古油藏发生热裂解形成的,铼钼元素超常富集成矿与古油藏有机质具有密切的空间和成因关系。该类型矿床为铼等稀散元素超常富集成矿机理研究提供了新的研究思路和对象。     

扬子板块西缘同德鳞片状石墨矿地球化学特征及成因探讨

同德鳞片石墨矿床位于扬子板块西缘,拥有超过500×104 t鳞片石墨资源储量,是攀西地区石墨成矿带中最大、最具代表性的鳞片石墨矿床之一.研究表明：矿石中SiO2含量为55.65%~61.68%,SiO2/Al2O3比值4.59~5.42,Ni/Co比值6.23~12.88,富集Ba、Rb、Sr等大离子亲石元素和Nb、Zr、Hf、Th、U等高场强元素,ΣREE为149.13×10-6~195.37×10-6,具有弱的Ce负异常和Eu负异常,代表了缺氧的海相沉积环境.通过镜下片度测定与统计,石墨片径0.08~0.9 mm,主要分布于0.15~0.4 mm（大于100目）,占比53%,属于中-大鳞片石墨.碳同位素δ13CV-PDB值介于-25.0‰~-23.5‰,表明碳质来源于有机物.碳质经过沉积并通过区域变质作用形成石墨后,岩浆岩的侵入带来的热量将使石墨进一步富集并形成大的石墨鳞片.基于前人的研究和新取得的数据,针对同德石墨矿床提出并建立了一个三阶段成因模型,即碳源沉积、区域变质作用、后期岩浆-热液改造作用.     

扬子地台北缘檬子地区侵入岩年代格架和岩石成因研究

对扬子地台北缘檬子地区发育的辉长苏长岩、角闪辉长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩和钾长花岗岩体进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素、全岩主量和微量元素分析。结果表明,该区基性和中酸性岩体均形成于新元古代中晚期。其中基性侵入体辉长苏长岩形成于764±38Ma,角闪辉长岩形成于757±32Ma,均属钙碱性系列,轻稀土富集,微量元素原始地幔蛛网图中显示富集大离子亲石元素(LILE,如Ba、La、Ce、Sr等)、具有明显的Nb、Ta负异常和弱的P、Ti具负异常,形成于地幔原始石榴石二辉橄榄岩源区,部分熔融的程度大于10%。锆石Lu-Hf同位素研究揭示辉长苏长岩ε_Hf(t)值变化于+6.92~+13.99,t_DM变化于736~1058Ma,当ε_Hf(t)为最大正值时,对应的t_DM与岩石的形成年龄基本一致;角闪辉长岩ε_Hf(t)变化于+4.74~+14.97,t_DM主体范围变化于707~1214Ma,当ε_Hf(t)具有最大的正值时,t_DM接近于岩石形成年龄。反映出辉长苏长岩和角闪辉长岩在形成过程中,经历了地壳混染作用,最有可能是中元古代地壳的混染。对石英闪长岩年代学测试表明其形成于774±34Ma。花岗闪长岩、石英闪长岩属钙碱性系列,具有相似的稀土和微量元素分布特点,表现为大离子亲石元素富集,亏损高场强元素(Ta、Nb、Y、Yb等)的特点。钾长花岗岩样品属高钾钙碱系列,岩石稀土元素丰度较低,∑REE=105.9×10^-6~133.1×10^-6,轻稀土富集,具有强烈的Eu负异常(δEu=0.03~0.09),微量元素原始地幔标准化表现为大离子亲石元素富集,Ba、Nb、Sr、P、Ti具有明显负异常。石英闪长岩ε_Hf(t)变化于-4.46~+13.10之间,大部分为正值,平均值为+4.80,t_2DM变化于820~1726Ma,平均值为1256Ma,显示其主要为新元古代新生地壳部分熔融的产物,在形成过程中有中元古代地壳物质的参与;钾长花岗岩ε_Hf(t)主体为负值,变化于-16.49~+8.33,平均值为-5.26,t_2DM为943~2080Ma,平均值为1458Ma,显示其主体为古老地壳物质部分熔融的产物,新元古代新生地壳参与较少。结合区域地质特征分析,檬子地区基性和中酸性侵入体形成于活动大陆边缘弧环境,是新元古代勉略洋盆向南俯冲的地质记录。     

扬子地台西缘志留系牙形刺研究新进展

笔者详细研究了扬子地台西缘宁蒗-盐边地区志留系岩石地层和牙形刺生物地层的特征,该岩系自下而上可建立3个牙形刺组合带:①Panderodus gracilis-Panderodus simplex组合带;② Pterospathodus celloni Walliser组合带;③Pterospathodus amorphognathoides Walliser组合带;从生物地层学、沉积学和区域对比的角度对地层进行了重新划分,分析了Pterospathodus celloni Walliser带和Pterospathodus amorphognathoides Walliser带之间的相互重叠关系,并认为其相互关系为渐变演化关系,而不是突变关系;并对部分重要属种进行了描述。     

哥伦比亚超大陆在扬子陆块西缘的探秘

在扬子陆块西缘的拉拉、小关河-东川、大红山等地区出露了3套古元古代Statherian期(1.6~1.8Ga)的浅变质岩系,被分别命名为河口群、通安组-汤丹群-东川群、大红山群。从2.0Ga至1.4Ga期间,其地质历史演化经历:(1)约2.2~1.8Ga的造山运动;(2)约1.7~1.5Ga发生的非造山裂解事件群;(3)约1.7~1.5Ga侵入到古元古代地层的基性岩墙群、层状侵入体事件;(4)因民、落雪地区,约1.5~1.2Ga发生的陆架裂陷事件;(5)上扬子古陆块西缘,约1.0Ga发生的碰撞造山事件。本文重点阐述了扬子陆块西缘1.8~1.6Ga时期大规模裂解事件群的性质、特点和同位素年龄数据,认为上扬子陆块裂解事件群的性质、特点和时代等特征与华北、北美、西伯利亚和西北欧有很大的相似性,并提出了古元古代扬子陆块与其它陆块曾经联合的证据。     

扬子地台西缘海相火山岩建造及其控矿特征

扬子地台西缘海相火山岩主要分布在海域裂陷构造,碰撞诱发的裂谷盆地－撞击槽及晋宁－澄江期增生的各类地体中,并以中元古代、二叠－三叠纪最为发育。划分了均一玄武岩组合、玄武岩－安山岩－英安岩－流纹岩组合、玄武岩－流纹岩双峰组合、玄武岩－曲安岩－流纹岩－粗面岩组合、细碧角斑岩组合等５种火山岩构造－岩石类型。     

扬子北缘复合构造带的结构、演化和动力学

扬子北缘复合构造带位于秦岭—大别造山带南缘与扬子板块北缘之间,由桐柏—大别造山带、武汉—怀宁断褶带、九岭—江南隆起带、瑞昌—铜陵断褶带和大冶—宿松对接带等构造单元组成,是中生代不同时期构造体制叠加,不同方向构造复合、联合的结果。该复合构造带北侧的桐柏—大别山南缘构造带和武汉—怀宁前陆断褶带由北向南逆冲,主要形成于晚印支期,是特提斯构造体制作用的产物; 而南侧的九岭—江南隆起带和瑞昌—铜陵断褶带,则由南向北逆冲,主要形成于早燕山期,是太平洋构造体制作用的产物,同时北侧的大别山南缘构造带和前陆断褶带受到影响,再次活动; 位于该复合构造带中部的大冶—宿松对接带是上述不同构造体制下,不同方向应力叠加,多期构造形迹复合最终形成的复杂构造带。所以,扬子北缘复合构造带是特提斯构造体制与太平洋构造体制转换的产物,是中下扬子两大构造体系转换的经典记录。     

扬子北缘复合构造带的结构、演化和动力学

扬子北缘复合构造带位于秦岭—大别造山带南缘与扬子板块北缘之间,由桐柏—大别造山带、武汉—怀宁断褶带、九岭—江南隆起带、瑞昌—铜陵断褶带和大冶—宿松对接带等构造单元组成,是中生代不同时期构造体制叠加,不同方向构造复合、联合的结果。该复合构造带北侧的桐柏—大别山南缘构造带和武汉—怀宁前陆断褶带由北向南逆冲,主要形成于晚印支期,是特提斯构造体制作用的产物; 而南侧的九岭—江南隆起带和瑞昌—铜陵断褶带,则由南向北逆冲,主要形成于早燕山期,是太平洋构造体制作用的产物,同时北侧的大别山南缘构造带和前陆断褶带受到影响,再次活动; 位于该复合构造带中部的大冶—宿松对接带是上述不同构造体制下,不同方向应力叠加,多期构造形迹复合最终形成的复杂构造带。所以,扬子北缘复合构造带是特提斯构造体制与太平洋构造体制转换的产物,是中下扬子两大构造体系转换的经典记录。     

扬子地台西缘淌塘花岗岩的地球化学特征及锆石U-Pb定年

淌塘花岗岩岩体位于扬子地台西缘,岩石类型为钾长花岗岩.为了揭示其成因意义,本文对淌塘花岗岩体进行了SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学研究.地球化学及岩石学研究的结果显示淌塘花岗岩具有高硅(SiO2=72.70％～77.95％)、高碱(ALK=5.68％ ～7.32％)、过铝质(ASI =1.41～ 1.78)的特征,K2O/Na2O平均值为1.18,CaO、MgO含量偏低,其岩石系列为高钾钙碱性系列,属于强过铝质S型花岗岩,其稀土元素含量偏低且轻重稀土元素差异较大(LREE/HREE=2.71 ～4.09),部分微量元素的含量显著区别于地壳平均值.锆石SHRIMP U-Pb定年结果获得其成岩年龄为1 063.2±6.9 Ma,属于格林威尔造山期运动产物.地球化学研究表明该花岗岩是由地壳中的泥质岩经过部分熔融形成的,其双峰式的岩浆岩组合模式和Al2O3 - SiO2构造环境判别图的投图结果均显示该花岗岩的形成与裂谷环境密切相关,这与1.0Ga时扬子地台西缘的大地构造背景相呼应,其形成也对应了Rodinia超大陆的汇聚事件.     

扬子板块西缘黄草坝A型复式花岗岩体的成因及其地质意义

扬子板块西缘分布有一系列中元古代晚期—新元古代中期的岩浆岩体,是探究Rodinia超大陆聚合和裂解的重要窗口。黄草坝复式花岗岩体出露于扬子西南缘的云南牟定戌街地区,岩性包括有片麻状花岗岩、二长花岗岩和黑云母花岗岩。这些花岗岩在主量元素组成上均具有高SiO2（70. 77% ~ 78. 79%）、高碱（Na2O + K2O = 7. 15% ~ 8. 73%）、高FeOT/（FeOT + MgO）（0. 70 ~ 0. 98）值和高10000 × Ga/Al（2. 68 ~ 6. 84）值,以及低P2O5（0. 01% ~ 0. 06%）、低CaO（0. 07% ~ 0. 90%）、低MgO（0. 02% ~ 0. 88%）的地球化学特点。在稀土元素组成上均表现为轻稀土相对富集、具明显的负Eu异常特征。在微量元素组成上表现为Rb、Th、U、K、Nd、Sm等元素相对富集,Nb、Zr、Hf等元素相对亏损,Ba、Sr、P、Ti等元素强烈亏损。主微量元素特征表明黄草坝复式花岗岩体属于典型的A型花岗岩。锆石原位微区U- Pb定年结果显示片麻状花岗岩（1090 ± 24 Ma）和二长花岗岩（1063 ± 5 Ma）均形成于中元古代时期,εHf(t) = + 4. 3 ~ + 10. 3,TDM2年龄介于1. 33 ~ 1. 62 Ga,表明成岩物质来自新生地壳的部分熔融。黑云母花岗岩的结晶年龄为782. 4 ± 8. 2 Ma（ICP- MS U- Pb法）,属于新元古代,其εHf(t) = -7. 3 ~ -2. 1,TDM2年龄介于1. 80 ~ 2. 14 Ga,表明成岩物质可能来源于古老地壳。结合前人研究资料分析,本文认为黄草坝A型复式花岗岩体形成于中元古代—新元古代时期多阶段造山旋回中的碰撞造山后伸展环境中。     

扬子克拉通西缘康定杂岩中花岗质岩石的成因及其构造意义

扬子克拉通西缘康定杂岩中的片麻状花岗岩主要由英云闪长岩、花岗闪长岩、灰白色细粒二长花岗岩和少量的粉红色粗粒二长花岗岩组成.其中英云闪长岩和花岗闪长岩形成于797～795Ma,灰白色细粒二长花岗岩SHRIMP锆石定年产生一个206Pb/238U权重平均767±24Ma,被解释为该期花岗质岩浆的结晶年龄.英云闪长岩、花岗闪长岩和灰白色细粒二长花岗岩和其中的闪长岩包体表现为右斜式稀土配分模式,具有很高的(La/Yb)N比值,无Eu异常,在原始地幔标准化的多元素蜘蛛网状图上表现了明显的Nh、Ta、P和Ti负异常.而粉红色粗粒二长花岗岩却表现了平坦的稀土配分模式,具有强烈的负Eu异常和强烈的Nh、Ta、sr、P和Ti负异常,但是富集大离子亲石元素.所有这些片麻状花岗岩具有εNd(t)=-0.57～+5.67,绝大部分样品εNd(t)>0.结合地质学、岩石学、地球化学和Sm-Nd同位素特征,康定杂岩中英云闪长岩、花岗闪长岩和灰白色细粒二长花岗岩形成于来自亏损地幔的初生地壳玄武质岩石和相关的杂砂岩在高压条件下的部分熔融,而粉红色粗粒二长花岗岩的岩浆导源于表壳岩低压条件下的部分熔融.结合这些片麻状花岗岩的岩石成因和构造鉴别,表明扬子克拉通西缘康定杂岩中新元古代片麻状花岗岩形成于安第斯型活动大陆边缘.     

扬子地台西北缘泥盆纪层序地层研究

笔者在1:5万堡子坝幅、临江幅区域地质调查中,对扬子地台西北缘文县地区的泥盆纪地层进行了重新研究,共识别出个三级层序,层序均发育有TST和HST,前3阶层序缺乏LST和SMST,第四个层序发育SMST。通过对区内沉积层序的对比,初步建立了扬子西北缘泥盆纪地层格架,并对泥盆系区域地层格架作了探讨。