中国北方中生代大规模成矿作用的期次及其地球动力学背景

本论述了中国北方(包括华北、东北及长江中下游地区)金属矿床的空间分布特点,分析和讨论了主要成矿区带(长江中下游、小秦岭-熊耳山、西秦岭、华北克拉通北缘和大兴安岭南段)及一些大型矿集区(胶东、鲁西和乌奴格吐-甲乌拉)中矿化组合和成矿期次以及地球动力学背景。提出中国北方大规模成矿作用出现在200～160Ma,140Ma左右和120Ma左右三个峰期。通过对中生代地球动力学演化的分析研究,认为三大成矿事件所对应的地球动力学背景分别为后碰撞造山过程、构造体制大转折晚期和岩石圈大规模快速减薄。在200～160Ma时期主要表现为大厚度岩石圈局部伸展有关的岩浆一热成矿,在140Ma左右时期成矿表现为与深源花岗质岩石有关的斑岩一夕卡岩矿床,而120Ma左右时期的成矿是在岩石圈快速减薄过程有大量地幔流体参与成矿作用。     

新疆西天山阿克萨依铁矿床地质及地球化学特征

近年新疆阿吾拉勒铁铜成矿带内铁矿找矿勘查取得了突破性进展,阿克萨依铁矿是其中一个新发现并评价的中型规模铁矿床。该矿床的地质特征与带内其他铁矿明显不同,成因不明。矿体主要赋存于下石炭统阿克沙克组的粗安岩、玄武岩、安山岩、安山质凝灰岩,少量赋存于下石炭统大哈拉军山组上段的凝灰岩中。阿克沙克组玄武岩和安山岩富集LREE和LILE（如Rb、Th、K）,亏损HREE和HSFE（Nb、Ta、Ti）,稀土元素呈右倾的配分模式,结合Th-Ta-Hf/3、Zr/4-Y-Nb*2和Th-Nb构造环境判别图解,认为这些火山岩可能形成于岛弧环境。阿克萨依铁矿的形成与岛弧内发育的火山机构有关,矿体受火山机构的次级断裂控制,呈脉状、透镜状,围岩蚀变发育,以绿泥石化、碳酸盐化为主,硅化、绿帘石化为次。矿石主要为浸染状和脉状构造,局部发育块状和角砾状构造。成矿过程可划分为3个阶段：磁铁矿阶段、石英-硫化物阶段和绿泥石-碳酸盐阶段。阿克萨依铁矿区磁铁矿低w（TiO₂）（变化范围0~1.7%、平均0.2%）、w（Cr₂O₃）（0~0.2%、平均0.06%）和w（NiO）（平均值接近0）,明显不同于岩浆分异型钒钛磁铁矿床磁铁矿的w（TiO₂）（≥5.4%）,而与热液型和接触交代型铁矿磁铁矿的w（TiO₂）相似（平均0.18%~0.33%）;黄铁矿Co/Ni比值都较高（>1）,具火山成因、热液成因黄铁矿的特征;硫同位素δ³⁴S值介于-0.6‰~0.4‰,成矿流体具岩浆硫的特征。初步认为阿克萨依铁矿床可能是与火山活动紧密相关的火山-次火山热液交代型铁矿床。     

新疆阿吾拉勒成矿带西段铜矿床碳、氧、硫、铅同位素研究——成矿物质来源及成矿环境探讨

新疆阿吾拉勒成矿带西段的众多铜矿床可分为2种类型,即中、南部的次火山岩型和北部的中-低温热液脉型。文章对从南到北的2种类型的5个铜矿床(穷布拉克、奴拉赛、群吉、群吉萨依、109)进行了系统的碳、氧、硫、铅同位素研究,探讨了成矿物质来源及成矿环境。测试结果表明:次火山岩型矿床内硫化物的δ34S值变化很小,南部和中部的矿床分别为3.4‰~4.4‰和-1.6‰~0.2‰,反映出其来源单一,以岩浆源或地幔源为主;中-低温热液脉型矿床内硫化物的δ34S值变化较大,为-18‰~8.9‰,具有多源性。次火山岩型矿床内方解石的δ13C值为-1.44‰~0.8‰,δ18O值为11.87‰~16.99‰,可能为深源流体与碳酸盐岩地层发生一定反应的结果;中-低温热液脉型矿床内方解石的δ13C值为-10.1‰~-3.2‰,δ18O值为9.63‰~16.27‰,整体以幔源为主。中-低温热液脉型铜矿床内矿石铅为正常铅,以地幔铅占主导地位;赋存于酸性次火山岩中的次火山岩型铜矿床的矿石铅为富含放射性成因铅的异常铅,来源于前寒武系基底岩石;赋存于基性次火山岩中的次火山岩型铜矿床的矿石铅为壳幔混合铅,受到了地壳物质的强烈混染。这2种类型铜矿床的成矿物质来源表现出从南到北的明显差异,这种差异与各矿床赋矿地层和岩性组合的不同有很好的对应关系,反映了铜矿带南北成矿环境的不同。由于该区与铜矿有关的陆相(次)火山岩为晚石炭世-二叠纪伊犁古裂谷演化的产物,这可能揭示了区域成矿与二叠纪的裂谷演化紧密相关。在裂谷演化的不同阶段,该铜矿带南部和北部的构造体系具有不同的开放程度,从而形成了不同的火山岩组合和沉积地层,即矿源层。矿源层的差异和火山活动的强弱决定了在裂谷带南北不同部位形成了不同类型特征的铜矿床。     

新疆西天山备战基性-超基性岩年代学和岩石地球化学研究及其对铁成矿背景的制约

对新疆西天山备战铁矿区附近的基性-超基性岩体———金云母辉石橄榄岩与侵入其中的闪长岩脉进行了年代学和岩石地球化学研究。金云母辉石橄榄岩中金云母~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄为298.1±1.9 Ma,该岩石的锆石U-Pb年龄为302.5±1.3 Ma,与备战铁矿的成矿年龄相近。备战金云母辉石橄榄岩具有低Si O_2(42.51%~50.82%)、Al_2O_3(4.87%~7.38%)、Ti O_2(0.25%~0.77%)和全碱(Na_2O+K_2O=0.87%~1.87%)含量,而高Mg O(26.36%~30.17%)、TFe O(12.33%~15.99%)含量的特征,过渡元素丰度(Cr=523×10~(-6)~7 026×10~(-6),Ni=906×10~(-6)~1 088×10~(-6),Co=109×10~(-6)~132×10~(-6))和Mg~#值(0.76~0.79)均较高,表明岩浆经历了橄榄石堆晶作用。由橄榄石最高Fo值(0.79)和岩石的TFe O含量计算得其母岩浆为玄武质岩浆。所有的岩石具有相似的稀土、微量元素配分模式,均呈轻稀土元素富集的右倾型,且重稀土元素较平坦[(Gd/Lu)_N=0.70~2.00],明显富集大离子亲石元素Rb、Ba、U、K,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf和Ti。总体上Sr、Nd同位素较均一,金云母辉石橄榄岩的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.704 4~0.704 7,εNd(t)=2.23~3.90,闪长岩(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.704 4,εNd(t)=3.79~4.07,表明金云母辉石橄榄岩和闪长岩为同源演化的岩石。微量元素特征表明金云母辉石橄榄岩起源于尖晶石相,源区为受俯冲流体或熔体交代的软流圈地幔。结合区域构造背景,推测金云母辉石橄榄岩的形成与西天山造山带在晚古生代的山根拆沉引起的软流圈上涌有关,而备战铁矿晚期成矿事件很可能形成于相同的深部动力学背景下。     

东天山天宇铜镍硫化物矿床磁黄铁矿Re-Os同位素物质来源示踪

天宇岩浆铜镍硫化物矿床的矿体由浸染状矿体和块状矿体组成。采用同位素稀释Triton-plus测定了浸染状矿石和块状矿石的磁黄铁矿Re-Os同位素比值。结果表明:浸染状矿石w(Re)为11.82×10~(-9)~45.28×10~(-9),w(Os)为0.944×10~(-9)~8.528×10~(-9),187Os/188Os初始比值为0.885~2.332,γOs为607~1763;块状矿石w(Re)为49.38×10~(-9)~315.10×10~(-9),w(Os)为0.191×10~(-9)~42.420×10~(-9),187Os/188Os初始比值为0.654~3.322,γOs为423~2555。Re、Os含量、同位素组成和特征值表明,该矿床物质为壳-幔混合来源,块状矿石可能比浸染状矿石经历了更强的地壳物质混染。浸染状矿体发育透闪石化、蛇纹石化、绿泥石化蚀变,表明存在岩浆期后热液活动,但块状矿体热液蚀变不明显,块状矿石的Re-Os同位素特征可能是与地壳岩石直接作用的结果。地壳混染作用发生在深部岩浆房,同时也发生在岩浆侵位及再次迁移过程中,这些过程造成块状矿体与浸染状矿体不同的同位素特征。     

北祁连山西段剪切带型金矿床成矿流体特征

北祁连山西段金矿床以剪切带型为主,控矿的主导因素是剪切构造和成矿流体。对寒山、鹰嘴册和珠龙等代表性矿床的流体包裹体的研究表明,产于剪切带中金矿床的成矿流体具有中低温、低密度和低盐度等特点,包裹体中气候和液体ＣＯ２／Ｈ２Ｏ比值较高。稳定同位素研究结果表明,不同矿床的成矿流体来源不尽相同,鹰嘴山浚矿床和寒山矿床成矿流体来源以深部流体为主,珠龙矿床的成矿流体主要为大气降水。     

西天山查岗诺尔和智博铁矿区火山岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义

西天山东段的查岗诺尔铁矿和智博铁矿赋存于以玄武岩、玄武安山岩、粗面岩以及安山质凝灰岩为主的晚石炭世火山岩中, 对火山岩的形成时代以及构造地质背景的研究是重建成矿过程的关键。本文通过对两个矿区的火山岩进行岩石地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析来探讨火山岩形成的构造环境与时代。地球化学分析表明大多数火山岩化学成分从钙碱性、高钾钙碱性变化到钾玄岩系列,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE; 如Rb、Th、K),重稀土元素(HREE)配分平坦,同时具有Nb、Ta、Ti的强烈亏损,类似于岛弧火山岩的地球化学特征。大多数玄武质火山岩在构造环境判别图中位于火山弧环境。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示流纹岩和英安岩的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄分别为301.8±0.9Ma和300.3±1.1Ma。此外,对两件闪长岩样品测年获得²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄介于303.8～305Ma之间。火山岩与闪长岩样品具有类似的地球化学特征以及形成时代,表明它们可能来源于同一母岩浆,形成于相同的构造背景下。结合区域地质资料,本文认为矿区内出露的高钾钙碱性到钾玄岩系列火山岩可能属于俯冲过程末期阶段大陆岛弧岩浆作用的产物。     

新疆西天山查岗诺尔铁矿床磁铁矿和石榴石微量元素特征及其对矿床成因的制约

查岗诺尔大型磁铁矿床位于西天山阿吾拉勒东段,赋存于下石炭统大哈拉军山组安山岩及安山质火山碎屑岩之中,主体矿底板夹透镜状的大理岩,矿体主要为层状、似层状、透镜状。根据矿石组构和矿物共生特征,可以划分为岩浆期和热液期两个成矿期,后者包括矽卡岩和石英-硫化物两个亚成矿期,进一步可以细分为6个成矿阶段。岩浆期的磁铁矿∑REE很低,稀土配分模式大致呈轻稀土、重稀土较富集而中稀土亏损的U型,富Ti、V、Cr,表明铁质可能来自安山质岩浆的结晶分异作用; 矽卡岩亚成矿期的磁铁矿∑REE极低,略微富集LREE,其它稀土元素亏损强烈,贫Ti、V,略富集Ni、Co和Cu。矽卡岩亚期的含矿和无矿矽卡岩中的石榴石的稀土配分模式类似,∑REE含量相对较高,呈HREE富集、LREE亏损、弱正Eu异常的分布型式,显示了交代成因石榴石的特征,暗示与其共生的磁铁矿也是通过热液流体与围岩地层的交代反应生成的,铁质来自围岩。结合矿床地质与微量元素地球化学,认为查岗诺尔铁矿可能是岩浆型和矽卡岩型(主要)的复合叠加矿床。     

甘肃鹰嘴山金矿床地质和成矿地球化学

鹰嘴山金矿床是北祁连山西段新发现的剪切带型金矿床。赋矿围岩为粉砂质板岩、英安质碎裂岩和安山质角砾凝灰岩等,蚀变以硅化和绢云母化为特征。成矿作用分为原生成矿期和表生氧化－次生富集成矿期。原生成矿期又可以分为微晶石英岩矿化阶段和脉状石英硫化物阶段,后者为主成矿阶段,表生成矿期硫化物氧化为硫酸盐类,金除了包含在硫化物中外,还以自然金充填石英颗粒之间或石英裂隙。在原生矿化蚀变过程中,硅质、碱质、ＣＯ２和ＲＥＥ带入了成矿体系。均一法测温表明成矿主要温度为３２０～２００℃,成矿流体含有大量ＣＯ２,其氧同位素显示为岩浆水或深部流体为主。     

中国东部中生代浅成热液金矿的类型、特征及其地球动力学背景

中国东部中生代浅成热液金矿可以划分为与花岗岩和与碱性岩有关的两种类型；也可以分为高硫型和低硫型两大类，而且以后一种为主。这些金矿的形成和分布受区域构造制约，具体地说是受破火山口、火山角砾岩筒以及与火山机构有关的断裂控制。成矿围岩为火山岩类及同源花岗质岩石和周围地层。主要的蚀变组合为冰长石一玉髓一绢云母或明矾石一高岭石一石英(玉髓)。成矿年龄分布在180～188Ma，135～144Ma，127～115Ma和94～105Ma四个区间，前三组年龄分别响应于中生代华北板块与扬子克拉通的造山碰撞后陆内造山的伸展过程、构造体制大转折以及岩石圈大减薄，后一组为华南地区岩石圈再一次强烈伸展期间的产物。虽然这些矿床的形成时间有差异，但都是发育于大陆伸展环境中。