“重大地质事件与成矿”主题专辑目次

地球作为太阳系或银河系的行星之一,以其独特的富氧水气系统和海陆格局为人类提供了生存条件,是人类的唯一家园。与太阳系其他行星相比,其形成演化历史具有特殊性,始终是人类探索的焦点。地球演化史是一部渐变和突变的交响曲,是地球内部物质和能量与表层系统（大气圈水圈生物圈岩石圈表层）相互作用、交换的结果。人类对地球演化历史的认知,突出地表现在由国际地质科学联合会（IUGS）每四年修订颁布一次的地质年代表（Geologic Time Scale,GTS）上。GTS的重要分界都是地球演化史上的重大地质事件,是国际地学领域长期研究的焦点。GTS是开展区域性研究的权威性标尺,各国科学家都竞相将自己的研究成果体现于GTS中。 由地球内部能量诱发的重大地质事件主要表现为超大陆聚合和裂解,超级地幔柱活动,陆壳大规模形成或增生,全球尺度的造山带隆起形成,等等;发生于地球表层系统的重大地质事件主要表现为生物大爆发或大灭绝,全球性冰川事件或气候变暖事件,大气圈水圈快速充氧或缺氧事件,等等。前一类事件的发生时间在全球各地不尽相同,后一类事件则相反,具有显著的全球一致性和等时性,这缘于大气对流和海洋环流的速度远远大于软流圈对流速度或板块漂移速度。此两类事件可以各自独立发生,也可以并往往相伴发生,甚至两种事件表现为因果关系,加大了溯源研究的难度和认识的不确定性,是地球科学研究的前缘性难题。 两类地质事件均可导致大规模成矿作用,促成巨量成矿物质快速堆积。例如,全球>90%富铁矿床来自古元古代条带状铁建造（BIF）,缘于大氧化事件;世界黄金储量和历史产量的40%以上来自南非威特瓦特斯兰德群（>23亿年）砂砾岩中的兰德金矿,兰德式金矿只出现在大氧化事件之前的砾岩中。我国金川超大型镍矿形成时间与罗丁超大陆裂解相当,此次裂解事件还造成了白云鄂博矿区的热液活动和稀土元素富集;世界绝大多数千万吨级斑岩铜矿床和世界第三大金矿床(阿尔马雷克铜金矿床)都形成于大陆边缘的陆壳增生造山过程;陆壳增生造山之后的碰撞造山作用则形成了世界第二大金矿穆龙套金矿和世界最大的秦岭大别斑岩钼矿省。造山纪末期肖德贝利陨石撞击事件造就了世界最大的铜镍硫化物矿床,镍产量占世界50％以上。可见,重大地质事件中的成矿规律是高效实施找矿勘查的重要支撑。 华北克拉通具有>38亿年的岩石,是中国境内最古老的陆块(核),较完整地记录了38亿年以来的重大地质事件。重大事件之一,就是23亿年环境突变事件或大氧化事件,伴随着全球冰川事件及条带状铁建造、碳酸盐的大量形成等。重要的是,大氧化事件正是基于华北克拉通研究而最早揭示和提出的,本专辑刊登了两篇专门研究该事件的论文。华北克拉通经历了多期多阶段的大陆裂解、陆壳增生和大陆碰撞,在其北缘形成了世界著名的中亚增生造山带,蕴含了大量富有特色的金属矿床。针对这类地质事件,本专辑有11篇论文专门讨论。此外,作为研究重大地质事件与成矿的基础,本专辑还收集了4篇论文专门探讨成矿新类型和新理论及地质成矿研究的新方法、新手段。 感谢所有作者（包括论文没有在本期刊登的论文作者）、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力。     

热液矿床金的赋存状态及研究方法

综述了热液矿床金的赋存状态以及研究方法的最新进展。金的赋存状态按照不同的分类原则可以进行不同的分类,但是本质上都可分为可见金与不可见金两类。金赋存状态的研究方法主要有传统的物理鉴定法和化学物相分析法、微束分析技术研究法、波谱学研究法。其中尤以微束分析技术应用最为广泛,包括扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)、二次离子质谱(SIMS)、质子探针(SPM)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)等,而在实际研究中通常是多种分析技术的综合应用。目前对于晶格金的赋存状态以及载金矿物中金存在的化学价态尚无定论,微束分析技术的分辨率有待提高,波谱法的解谱相对困难。随着微束分析技术、波谱技术等的提高,对金的赋存状态会有更深入的研究。     

河南灵宝樊岔金矿床成矿流体和同位素地球化学研究

樊岔金矿床位于小秦岭金矿田的娘娘山岩体西南侧,受观音堂剪切带控制,赋矿围岩为太华超群变质岩。根据矿物组合特征和脉体穿插关系,成矿可分为早、中、晚3个阶段,分别以石英+钾长石±黄铁矿、石英+多金属硫化物、石英+方解石±黄铁矿为标志,以中阶段矿化最为重要。热液石英发育纯CO2包裹体(PC型)、CO2-H2O包裹体(C型)、水溶液包裹体(W型)和含子晶多相包裹体(S型)。早阶段流体包裹体主要为C型,次为PC型及少量的W型和S型包裹体,均一温度的峰值为340～360℃,盐度w(NaCleq)峰值为14.0%～16.0%。与早阶段相比,中阶段PC型、C型包裹体数量减少,W型、S型包裹体数量增多,均一温度峰值为320～340℃,盐度w(NaCleq)峰值为12.0%～14.0%。晚阶段只发育W型包裹体,均一温度峰值为180～200℃,盐度w(NaCleq)峰值为2.0%～4.0%。激光拉曼探针显示早阶段流体包裹体富含CO2和CH4,中阶段包裹体中仅富含CO2,而晚阶段包裹体中不含CO2或CH4。结合氢、氧同位素研究,认为樊岔金矿床成矿流体由早阶段中温、中低盐度、富含CO2和CH4的变质热液逐渐向晚阶段低温、低盐度、贫CO2的大气降水热液演化,沸腾作用和混合作用是其主要演化机制。根据沸腾包裹体计算得出早阶段和中阶段包裹体的捕获压力分别介于108～295 MPa和97～261 MPa之间,对应的成矿深度分别约为10.8 km和9.7 km。矿石硫、铅同位素研究表明,成矿物质主要来自太华超群围岩而非燕山期岩浆。综合上述区域地质、矿床地质、包裹体和同位素地球化学资料,樊岔金矿床应是形成于侏罗纪—早白垩世华北与扬子大陆碰撞造山过程挤压向伸展转变体制的造山型金矿床。     

五大连池和宽甸地幔包体的惰性气体同位素特征——MORB型地幔和交代型地幔

黑龙江五大连池科洛和辽宁宽甸的碱性玄武岩中地幔包体的惰性气体同位素的地球化学特征研究表明,东北地区表现了地幔的不均匀性。五大连池地区的地幔包体中的~3He/~4He 比为4.5～5.3R_4,明显低于 MORB 的值,具有被交代的大陆富集地幔特征。氩同位素~(40)Ar/~(36)Ar 比的变化在557～4005。结合玄武岩和地幔包体的矿物学特征和微量元素地球化学特征,显示五大连池地区的岩浆源区可能遭受过来自壳源物质或和古俯冲事件有关的富 H_2O-CO_2流体的交代作用,辽宁宽甸黄椅山的样品~3He/~4He 比为7.30～7.52R_A,氩同位素~(40)Ar/~(36)Ar 比的范围在1496～7677。宽甸黄椅山地区的则显示了具亏损地幔 MORB 的特点,反映了未经地壳组分改造的大陆地幔的特征。本文通过对两种不同类型的地幔岩的研究,认为东北地区大陆地幔存在 MORB 型亏损地幔和交代型地慢两种类型,反映了各自不同的演化机理。     

新疆萨瓦亚尔顿金矿流体包裹体成分、矿床成因和成矿预测

新疆萨瓦亚尔顿金矿区发育含矿和无矿石英脉,无矿石英、含矿石英及主要载金矿物黄铁矿所含包裹体捕获的流体成分有明显差异,分别代表了成矿前、成矿早阶段和主成矿阶段的流体特征。早阶段成矿物质沉淀的主要机制为流体不混溶作用,形成含矿石英、含钠矿物和部分黄铁矿等;主成矿阶段则以流体浓缩及流体混合为主要机制,形成大量黄铁矿等载金矿物。萨瓦亚尔顿金矿的成矿流体成分特征与世界造山型的中温热液脉状金矿类似,尤其是与乌兹别克南天山造山带的穆龙套金矿类似,表明其为较典型的穆龙套式的造山型金矿床。Ⅺ、Ⅱ矿化带流体成分特征与矿化最好的Ⅳ带类似,勘探前景较好;相反,Ⅰ矿化带与Ⅳ带差异明显,不宜作为勘探重点。     

哈萨克斯坦北东天山浅成低温热液型金矿床成矿时代及构造背景

哈萨克斯坦北东天山地区是中亚造山带重要的浅成低温热液型金矿床产出地区,但其成矿年代学研究非常薄弱。为确定成矿时代,作者运用高精度激光40Ar/39Ar定年法对阿尔哈尔雷金矿床和乌仁科布拉克金矿床的赋矿围岩进行了年龄测定。获得阿尔哈尔雷金矿床安山岩样品20个点40Ar/39Ar等时线年龄为304±7Ma(MSWD=6),乌仁科布拉克金矿床安山玄武岩样品21个点40Ar/39Ar等时线年龄为280±6Ma(MSWD=2.4),表明哈萨克斯坦北东天山地区浅成低温热液型金矿床主要形成于晚石炭世末期-早二叠世。初步的岩石学、地球化学研究表明,哈萨克斯坦北东天山地区晚石炭世末期-二叠纪火山岩主要为流纹岩、粗安岩、玄武粗安岩、玄武安山岩、粗面玄武岩和玄武岩,具双峰式特征,主体属于高钾钙碱性和橄榄玄粗岩系列。哈萨克斯坦北东天山地区晚石炭世末期浅成低温热液型金矿床形成于碰撞晚期向裂谷的转换阶段,而二叠纪浅成低温热液型金矿床产出于陆内裂谷环境。     

秦岭印支期构造背景、岩浆活动及成矿作用

秦岭造山带以其独特的大地构造位置、复杂的地质演化和丰富的矿产资源而成为地质科学研究的焦点,科学家已经基本清楚了其大地构造格局和地质演化轮廓,共识其在印支期(三叠纪:251～199.6Ma)彻底实现了由海盆向大陆造山带的转变。但是,盆山转变的过程细节、洋盆闭合的时间、三叠纪大地构造属性以及相关的岩浆作用和成矿作用研究薄弱,认识分歧较多。笔者通过综合分析地质、地球物理、地球化学、矿产资源等方面的研究成果,认为三叠纪的秦岭恰似现今地中海,并存着洋陆俯冲和陆陆碰撞,并逐渐由洋陆俯冲转变为陆陆碰撞体制;秦岭古特提斯洋于230～200Ma期间自东向西拉链式缝合,扬子陆块与华北-秦岭联合大陆之间的碰撞造山作用接踵而至;三叠纪的秦岭构造背景并非单一的陆陆碰撞,更非过去认为的造山后或碰撞后。秦岭印支期岩浆作用强烈,形成了埃达克岩、钙碱性花岗岩、高钾钙碱性花岗岩、碱性岩、疑似奥长环斑花岗岩、碳酸岩等多种岩浆岩;它们自勉略缝合带向北显示分带性,依次是:阳山—胭脂坝过铝质S型或改造型花岗岩带、南秦岭高镁埃达克质的钙碱性花岗岩带、北秦岭高钾钙碱性花岗岩带、华北克拉通南缘碱性岩-碳酸岩带;印支期岩浆作用的复杂性、多样性、空间分带性和成分极性等特点无法用陆陆碰撞或碰撞后构造体制来解释,而应是勉略洋板块向北俯冲的结果。秦岭印支期成矿作用长期被忽视,但最近已发现有重要经济价值的印支期矿床类型有碳酸岩脉型、造山型和斑岩型钼矿床,卡林型-类卡林型、造山型和斑岩-爆破角砾岩型金矿床,造山型银多金属矿床,表明在洋陆俯冲向陆陆碰撞转变体制的成矿作用强烈、成矿类型多样,印支期矿床的找矿潜力较大。     

甘肃阳山金矿独居石Th—U—Pb化学年龄及其地质和成矿意义

阳山金矿是西秦岭地区新发现的超大型金矿,作者运用电子探针测定了含矿花岗斑岩脉的独居石 Y-Th-U-Pb含量,采用 ChemAge 软件计算了各测点的表面年龄,各测点表面年龄落入3个组。第一组包括9个数据,来自独居石的核心部位,表面年龄变化于297-251 Ma,等时线年龄为268±4Ma(MWSD=0.24),记录了勉略洋俯冲引发的晚古生代弧岩浆活动。第二组包括12个数据,表面年龄变化于237～207Ma,等时线年龄为220±3Ma(MWSD=0.20),属花岗斑岩侵入结晶年龄,与西秦岭碰撞型花岗岩开始大规模发育的时间一致。第三组包括7件位于独居石边缘的测点,表面年龄变化于200～179Ma,等时线年龄为190±3Ma(MSWD=0.15),属阳山金矿的成矿时间。因此,阳山金矿成矿时间与西秦岭中生代陆陆碰撞体制的大规模流体成矿事件一致,是陆陆碰撞体制流体成矿作用的典型代表     

新疆北部金矿化与碰撞造山作用的耦合及金等矿床的分布规律

北疆是世界第二大碰撞造山带－乌拉尔－蒙古造山带的重要组成部分，是全球最典型的碰撞造山地区之一。该区的碰撞造山作用发生在石炭纪和二叠纪，呈先挤压后伸展的特征。北疆地区金等矿床的成矿作用主要发生在二叠纪，少数发生在晚石炭世，与碰撞造山作用的时间一致；金等矿床主要分布在碰撞造山作用较强烈的地带，金矿化与碰撞作用的空间吻合；金等矿床的成矿地球动力学背景是碰撞造山作用的挤压－伸展转变期。成矿时间、空间、地球     

西秦岭阳山金矿带花岗斑岩元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学

甘肃阳山金矿带的花岗斑岩脉中含有石榴子石,A/CNK=1.65～3.65,属于强过铝质花岗岩类.花岗斑岩相对富集LILE和LREE,亏损Ba、Sr、Nb、Ta、P、Ti等,配分模式类似于典型同碰撞型花岗岩类;花岗斑岩ΣREE=54.35～124.01×10-6,(La/Yb)N=9.72-27.80,δEu=0.70～0.89,表明其岩浆形成时部分斜长石进入熔体,而非完全残留.花岗斑岩Isr值为0.70806～0.71756,平均0.71107;εNd(t)值变化于-2.9～-5.0,平均-3.4;Nd模式年龄(T2DM)为1.24～1.41Ga,平均1.34(Ga).以上同位素特征表明花岗斑岩岩浆应源自成熟度较低的中元古代基底地壳物质.花岗斑岩的(206pb/204Pb)220Ma、(207pb/204Pb)220Ma和(206pb/204Pb)220Ma的平均值分别为17.875、15.604和38.296,与秦岭微陆块的中元古代基底和碧口地体碧口群的Pb同位素组成一致.考虑到前人获得碧口群的年龄为1.235～1.367Ga,而秦岭微陆块沿勉略缝合带向南仰冲到碧口地体之上.我们认为由碧口群等组成的俯冲板片的变质脱水熔融作用导致了阳山金矿带花岗斑岩的形成.因此,阳山金矿带的花岗斑岩是扬子与华北大陆中生代碰撞造山过程中形成的同碰撞花岗岩类.