Metallogenic age and fluid evolution of the Kangshan Au-polymetallic deposit in the southern margin of the North China Craton: Constraints from monazite U-Pb age,and in-situ trace elements and S isotopes of pyriteSCIEI北大核心CSCD

小秦岭-熊耳山金矿集区位于华北克拉通南缘,发育众多伴生铅锌银等金属的金矿,成为揭示克拉通破坏型金矿成因的天然实验室。产于小秦岭-熊耳山金矿集区内的康山金多金属矿床受控于北东向的中生代脆性断裂,赋存于新太古代变质岩和中元古代火山岩中。成矿过程可分为4个热液阶段:石英±黄铁矿阶段、石英-黄铁矿-黄铜矿-自然金阶段、多金属硫化物-自然金-石英-铁白云石阶段、石英-方解石±萤石阶段。本文获得康山金多金属矿床金成矿阶段热液独居石LA-ICP-MS U-Pb年龄为131.7±4.6Ma,与晚中生代华北克拉通破坏有关的岩浆热液成矿作用时代一致。本次研究开展的各阶段黄铁矿原位微量元素单点和扫面分析,发现第2阶段Au与Co、Ni、As呈正相关关系,且有明显的振荡环带,Cu、Ag、Sb、Pb、Bi这几种元素从黄铁矿颗粒的核部向边缘含量逐渐降低,且黄铁矿颗粒中出现富含这些元素的矿物包裹体,说明该阶段发生流体沸腾作用;而第3阶段黄铁矿中各微量元素含量为所有阶段中最低,黄铁矿无振荡环带且裂隙中有富含各微量元素的硫化物充填,说明各种元素在该阶段均得到充分卸载,且成矿流体的化学性质较稳定。结合前人关于该矿床各阶段流体包裹体分析结果,表明流体沸腾是Au的主要沉淀机制,而流体混合是Pb、Zn、Ag的主要沉淀机制。黄铁矿中微量元素含量指示,从第1阶段到第3阶段流体温度依次降低;第2和第3阶段流体fO2比第1阶段高且后两者相差不大。根据黄铁矿Co、Ni含量及比值的计算,认为第1和第2阶段黄铁矿为岩浆热液成因,第3阶段黄铁矿受围岩物质影响。黄铁矿原位S同位素分析得到第1至第3阶段黄铁矿δ34S分别为+6.6‰-+8.9‰、+5.0‰-+7.2‰和+6.0‰-+8.7‰,均与区域花岗岩类的S同位素值类似。综上所述,本文得出康山金多金属矿床形成于早白垩世与华北克拉通破坏有关的岩浆热液成矿作用。     

胶东乳山金矿蚀变岩中绢云母40Ar/39Ar年龄及其对金成矿事件的制约

胶东乳山金矿是我国单脉金储量最大的矿床,金的成矿具有多期多阶段的特点。为了研究早期矿化的时代,利用绢云母40Ar/39Ar法测定了乳山金矿含矿脉体旁围岩蚀变带中的绢英岩年龄。结果表明,围岩花岗岩的强烈绢英岩化蚀变年龄为129 Ma,比金发生大规模沉淀的成矿时间早约10 Ma,表明乳山金矿是多期热液成矿事件的产物,但这一事件也发生于120±10 Ma,从而证明乳山金矿与胶东其他地区金矿一样都是在中生代构造机制转折、岩石圈强烈减薄的构造背景下集中成矿的,这为进一步认识乳山金矿的成因机制和成矿动力学背景提供了新的证据。     

胶东中生代构造体制转折过程中流体演化和金的大规模成矿

胶东是我国最大的金矿产出集中区,依据矿床和矿点的密集程度,可分为招远-莱州-平度、蓬莱-栖霞、牟平-乳山三个成矿带,区域内金矿类型可主要分为石英脉型和蚀变岩型。高精度的单矿物 Ar-Ar、Rb-Sr 同位素及热液锆石离子探针测年研究业已证买,金成矿的时代为120±10Ma,金矿床载金矿物-黄铁矿、矿石-黄铁矿石英脉、控矿围岩-花岗岩和变质岩等及伴生脉岩的 Sr-Nd 放射性同位素研究也证明,金成矿物质具有多源性,既来自于控矿围岩-花岗岩和变质岩,又来自于幔源的岩浆岩,流体包裹体研究表明,各类金矿具有一致的成矿流体介质条件,为低盐度 H_2O-CO_2-NaCl±CH_4流体,金成矿温度、压力条件近似,主成矿温度为170～335℃,成矿压力为70～250MPa。氢氧等稳定同位素结果表明,成矿流体可能来源于与金矿床伴生的基性幔源岩浆脱水形成的岩浆水,但在地壳浅部遭受到大气降水的混合。因此,胶东各类型金矿是在同一成矿背景下形成的矿床,与区域内中生代构造体制转折作用有关,也是中生代构造体制转折的表现形式之一。     

化学地球动力学研究进展

化学地球动力学是地球化学与地球动力学之间的交叉学科,是20世纪末期地幔地球化学研究的热点和前沿。随着人们对板片-地幔相互作用机制及其地球化学效应的认识,化学地球动力学研究已经从地幔不均一性本身拓展到具体俯冲板片对地幔成分的影响。这个拓展为我们认识地球内部的运作机制、俯冲带壳幔相互作用和地幔不均一性的尺度等重要科学问题做出了重大贡献。本文系统回顾了大洋玄武岩成因与地壳物质再循环、大洋玄武岩源区的岩石学性质、板块俯冲与大洋玄武岩成因、大陆镁铁质超镁铁质岩成因和板片-地幔相互作用以及花岗岩成因与大陆动力学等方面的突出进展,对化学地球动力学领域存在的重要科学问题和今后的研究方向也提出了建议。     

原位微区同位素分析在花岗岩成因研究中的应用

花岗岩及其伴生的镁铁质岩石是构成大陆地壳的重要组成部分,是大陆形成演化的标志物。花岗岩的成因研究,包括花岗岩的岩浆源区及成岩过程,蕴含着大陆地壳生长、岩石圈演化等重要信息。随着二次离子质谱仪(SIMS)和激光多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)的问世,原位微区(in-situ)元素和同位素分析方法开发以及应用使花岗岩成因研究,尤其是花岗岩的岩浆源区和成岩过程等方面得到长足的进展。在仔细阅读相关文献的基础上,结合笔者近年来相关研究工作,综述花岗岩成因研究中原位微区同位素源区示踪和成岩过程的最新进展,以期推动我国花岗岩及原位微区同位素分析方法等相关研究。     

佛冈高分异I型花岗岩的成因:来自Nb-Ta-Zr-Hf等元素的制约

华南南岭地区发育有大面积的与钨锡成矿相关的侏罗纪花岗岩,然而其中有些花岗岩的成因类型却难以确定。本文以佛冈岩体为例,结合前人已发表数据,对佛冈花岗岩体中Nb、Ta、Zr和Hf等元素的迁移特征及其原理进行探讨,并对佛冈花岗岩的成因类型进行了厘定。随着分异程度增加,佛冈花岗岩Nb和Ta含量增加,Nb/Ta(3.6~15.3)和Zr/Hf(17.3~38.9)比值降低并发生分异。随着Zr含量的降低,佛冈花岗岩的Zr/Hf比值降低,这一特征表明锆石的分离结晶作用使得佛冈花岗岩的Zr/Hf比值分异。Nb/Ta比值分异可能与角闪石和黑云母的分离结晶作用有关。随着Nb/Ta比值降低,Y/Ho比值增加,这一特征表明佛冈花岗岩Nb/Ta比值的分异也和岩浆演化后期的流体有关。佛冈花岗岩不含原生的富铝矿物,为准铝质到弱过铝质岩石。随着分异程度增加,佛冈花岗岩P2O5含量降低,表明它不是S型花岗岩。随着Y/Ho比值增加和Nb/Ta和Zr/Hf比值降低,佛岗花岗岩Ga/Al和Fe OT/Mg O比值增加,从典型I型花岗岩特征演化到类似A型花岗岩的地球化学特征。因此,我们认为佛冈花岗岩不是A型花岗岩而是高分异的I型花岗岩。区域上与成矿相关的流体和花岗质岩浆的相互作用和分离结晶作用,使得华南南岭地区的花岗岩地球化学特征复杂,所以其成因类型也变的难以确定。     

云母Rb-Sr等时线年龄原位微区LA-ICP-MS/MS测定

云母具有较高Rb/Sr比值,且Rb-Sr同位素体系在该矿物中的封闭温度高于中、低温矿产的成矿温度,因此对其进行激光原位微区Rb-Sr等时线定年是解决中、低温热液矿床成矿时代的一个重要途径.本文利用三重四极杆等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)与193nm激光剥蚀系统(LA)联用,以SF6为反应气体,实现了同质异位素⁸⁷Rb⁺对⁸⁷Sr⁺的干扰去除,建立了激光原位微区云母Rb-Sr等时线定年方法,并分析了影响其分析准确度的因素.随后,采用该方法对K-Ar法地质年龄国家一级标准物质ZBH-25黑云母(GBW04439)进行了激光原位微区Rb-Sr等时线年龄测定.结果显示,采用NIST SRM 610为外部标准物质对样品数据进行校正时,获得的ZBH-25黑云母Rb-Sr等时线年龄相对于K-Ar年龄推荐值偏年轻约12%(RSD).由此表明,在LA-ICP-MS/MS测定云母Rb-Sr等时线年龄的过程中, NIST SRM 610标准玻璃与样品间存在明显的基体效应,导致年龄结果偏离样品推荐值.针对这一问题,本...     

矿物微区Lu-Hf同位素分析技术研究进展

矿物微区Lu-Hf同位素分析技术为了解岩浆活动和变质反应的微观过程以及示踪沉积物源信息提供了重要手段,极大地促进了岩石地球化学等领域学科发展。本文评价了176Yb和176Lu同质异位素、稀土元素氧化物以及富Ta基体等对微区Hf同位素测量精度和准确度的影响方式、校正策略和应对方案,总结了针对锆石、斜锆石、钙钛锆石、钛锆钍矿、异性石、金红石、锡石和铌铁矿等富铪矿物的微区Lu-Hf同位素分析方法、适用对象以及相关标样特征。富镥矿物的微钻/微锯Lu-Hf同位素等时线定年具有高精度的特点,可精确限定多期造山作用和矿物生长持续时间等。利用激光剥蚀电感耦合等离子体三重四极杆串级质谱(LA-ICP-Q-MS/MS)可以实现对石榴石等富镥矿物微米尺度高空间分辨率的微区Lu-Hf单点/等时线定年。该方法依赖Hf与NH3的碰撞反应实现Lu和Hf的在线分离,达到同步测量176Lu/177Hf和176Hf/177Hf比值的目的。新一代带碰撞/反应池的多接收串级磁式质谱具有高稳定性和高灵敏度特性,可在消除多离子(团)干扰的同时实现高精度Hf同位素分析,是未来微区Lu-Hf同位素分析发展的重要方向。     

黑龙江省东部饶河杂岩的就位时代与东北东部中生代构造演化

黑龙江省东部饶河杂岩由含放射虫深海沉积岩以及镁铁质的熔岩和侵入岩组成,并被视为大洋壳的残片。该杂岩被晚期蛤蚂河和太平村花岗岩侵入。锆石U-Pb年龄结果表明,上述两花岗岩岩体均形成于早白垩世,其中蛤蚂河岩体形成于131、124和～115Ma三个阶段,太平村岩体形成于111～114Ma左右。饶河杂岩中辉长岩的锆石U-Pb年龄为166±1Ma,深海沉积岩中最晚出现的放射虫的时代为160～150Ma,显示饶河杂岩的就位应发生在150～131Ma的晚侏罗世—早白垩世,古地磁资料显示本区自晚三叠世—侏罗纪有明显的从低纬度向高纬度的北移现象：从而表明在晚侏罗世—早白垩世及以前该区存在太平洋板块的俯冲-走滑作用。岩石学研究显示,两花岗岩岩体中均存在岩浆结晶成因的堇青石,并具有过铝质花岗岩的特点,为典型的来源于沉积岩部分熔融形成的S型花岗岩。Hf同位素测定发现,这些花岗岩中的锆石具有较高的~(176) Hf/~(177)Hf同位素比值和较正的ε_(Hf)(t)值,以长英质地壳为源岩的Hf同位素模式年龄为500～780Ma,说明其源岩应为新元古代—显生宙新增生的地壳物质,从而反映在晚侏罗世—早白垩世以前本区曾发生过显著的地壳抬升与风化剥蚀。     

房山岩体的岩浆混合成因:矿物的原位微区Hf、Nd同位素证据

房山岩体位于华北克拉通东部,从大地构造背景上来说,位于燕山板内造山带与太行山重力梯度带的交汇部位,它的侵位可能与燕山造山带的隆起或太行山重力梯度带的形成有关.房山岩体作为华北克拉通东部大面积晚中生代花岗岩的一个典型岩体,为典型的岩浆底劈、上涌形成的穹窿(Doming).