运用定量化结构分析方法揭示蚀变花岗斑岩的形成过程——以新疆莫阿特茂金岩体为例

地球化学分析方法已广泛运用于火成岩成因的研究中,但对于一些蚀变较严重的岩石,有时仅通过地球化学分析难以还原岩浆固结的过程。火成岩定量化结构分析方法是通过对岩石中矿物的定量分析(诸如晶体粒度分布分析,晶体空间分布分析,以及晶体定向程度分析等),从而反演岩浆固结过程中发生的动力学过程。这种方法很好地避免了蚀变作用对还原岩体形成过程所产生的诸多影响。本文运用火成岩定量化结构分析方法,对新疆莫阿特茂金花岗斑岩体钻孔中10个样品的钾长石斑晶和石英斑晶分别进行分析。尽管这些样品普遍发生了碳酸盐化蚀变作用,定性观察中结构特征也比较均一,但是钾长石和石英斑晶的定量化结构数据及其在钻孔深度(约170 m)范围内的变化趋势显示,茂金花岗斑岩体可能至少由4次脉冲岩浆叠加形成,每股岩浆中心的CSD曲线小晶体缺乏,发生了粗化现象。由于脉冲式岩浆多次注入,导致的温度振荡加剧了矿物粗化。脉冲岩浆中心处斑晶体积含量的增加,可能与岩浆流动过程中对大晶体的影响有关,80 m深度以下脉冲岩浆接触带的斑晶体积含量明显增加,是由于机械压缩导致的。     

四川米易青皮村镁铁质侵入体的固结过程

含矿与无矿侵入体的区分是阐明岩浆型矿床成因的基础,也是深部找矿预测的依据。本文选择四川米易青皮村岩体为例,通过岩相学及矿物成分剖面和定量化结构分析,试图阐明无矿岩浆侵入体的固结过程,并与攀枝花含矿岩体对比,进一步揭示含矿与无矿侵入体形成过程的区别。岩相学分析表明,青皮村岩体中粒辉长岩的造岩矿物可以划分为四个世代：①粗粒斜长石→②中粒斜长石+单斜辉石→③黑云母+铁钛氧化物→④伟晶状斜长石,展示了封闭系统的固结过程。加上粗晶辉长岩脉的矿物组合钠长石+单斜辉石+角闪石+磷灰石,可以将青皮村岩体的组成矿物划分为5个世代,进而划分成四个晶体群：通道晶体群、岩浆房晶体群、基质晶体群和流体晶体群。晶体成分剖面分析表明,通道晶和岩浆房晶显示正环带,具有封闭系统降温结晶的特点,其中通道晶的生长伴随着减压作用;基质晶初始为正环带,末期显示反环带,反映了残余流体的聚集与逃逸;而流体晶体群的产出则反映了超临界流体的相分离和排气作用。定量化结构分析揭示了岩浆固结晚期的粗化过程,是封闭岩浆系统固结过程的重要证据,与岩相学和晶体成分剖面分析结果一致。此外,青皮村岩体中Fe Ti氧化物含量甚低,其体积分数仅为4%,暗示它们不可能聚集成矿。与攀枝花岩体相比,青皮村岩体固结过程中缺失先存晶体的溶蚀结构,后者被认为是高温含矿流体输入的结果。据此,本文提出,外来含矿流体(透岩浆流体)输入与否决定了镁铁质岩浆侵入体的产矿能力;进而认为,是流体输入导致了岩浆分异,而不是岩浆分异产生了含矿流体。     

造山后脉岩组合与内生成矿作用

造山带大规模花岗质岩浆活动之后往往有一期区域性脉岩产出,被称为岩基后岩墙群。这类脉岩具有近同时形成、宽成分谱系和小体积的特点。根据太行山、燕山、东昆仑山、天山等造山带的观察,这类脉岩可以划分成煌斑岩质、玄武质、闪长质(安山质)、花岗闪长质(英安质)和花岗质(流纹质)等5组。前人大多偏重于研究其中基性部分,因而常常将其与大陆裂解相关基性岩墙群混为一谈。岩石地球化学分析表明,虽然同组脉岩不同样品之间可能存在演化关系,不同脉岩组之间很难相互演化。结合近年来有关岩浆过程速率的研究成果,推测这些脉岩是原生或近原生岩浆固结的产物。这意味着区域地温曲线在不同深度同时穿过所有相应原岩的固相线。基于岩浆起源热体制和区域岩石圈岩石学结构分析,笔者曾经指出,这样的岩浆产生条件要求造山带岩石圈拆沉作用。因此,这类岩墙群的形成是区域构造应力场由挤压向伸展转换阶段的产物,可以用来标定造山过程的结束,因而称其为造山后脉岩组合。进一步对比分析表明,这类脉岩组合分布非常普遍,是地球上业已发现的三类区域性岩墙群之一。尽管如此,基于热传递速率的分析,造山后脉岩组合的形成还应当伴随大规模流体活动。由于深部流体中成矿元素的浓度强烈依赖于压力,新的岩石成因模型意味着造山后脉岩组合与成矿作用相伴生。野外检验表明,可以基于露头观察识别成矿流体的通道和成矿元素大规模堆积的场所。因此,造山后脉岩组合不仅可以用来标定区域造山过程结束的时间,也是区域找矿预测的有效标志。     

岩浆热液成矿理论的失败:原因和出路

流行的岩浆热液成矿理论假定含矿流体由岩浆分异作用、特别是分离结晶作用产生。由于大型、超大型矿床往往与小岩体有关,而小体积岩浆不能满足质量平衡的要求,其支持者进一步假定含矿岩体的深部存在一个大岩浆体。这种解释与矿区观察到的地质现象和理论推导结果相悖:(1)含矿斑岩中常见暗色微粒包体和大量具有较高密度的矿物,表明岩浆没有发生分离结晶作用;(2)流体的活动性远大于硅酸盐熔浆,没有证据表明岩浆分异产生的流体要在熔浆固结之后才开始活动;(3)矿区普遍见有同成矿的宽谱系岩墙群,暗示成矿期不存在大的深部岩浆房。因此,岩浆热液成矿理论遭遇的困境不仅仅是质量平衡问题,有必要重新思考岩浆相关矿床的形成机制。岩浆热液成矿理论失败的深层原因则是它将成矿作用看作是理想系统中的平衡线性过程,而成矿系统实际上是一种复杂性动力系统,成矿作用是一种非平衡、非线性过程;换句话说,在流行的岩浆热液成矿理论中,对成矿系统和成矿作用的基本属性缺乏正确的理解。在当今科学发展水平上,其失败是必然的,因而有必要构筑新的成矿理论。依据复杂性科学的基本原理,罗照华等(2007,2009)将熔浆和含矿流体看作是成矿系统中2个独立的子系统,认为它们的强相互作用及其环境约束主导了成矿系统的戏剧性变化;进而构筑了一个新的框架性模型,称为透岩浆流体成矿理论。该理论不仅可以解释比流行岩浆热液成矿理论更多的地质现象,还可以推导潜在的具体找矿标志,可能成为岩浆相关矿床成因研究的新起点。     

关于辉钼矿中Re含量示踪来源的讨论

对近年来国内已发表的744个辉钼矿Re-Os同位素测年数据进行了汇总,发现所有样品辉钼矿中的Re含量具有混合分布的特征.按照岩性和共生矿物种类对所有数据进行了分类统计分析,结果显示辉钼矿中Re含量(质量分数,下同)与岩性和共生矿物种类存在密切的关系:长英质脉和花岗岩中辉钼矿的Re含量最低,几何平均值分别为7.41×10...     

火成岩的晶体群与成因矿物学展望

岩浆系统物理过程的研究进展导致了岩浆系统成熟度的概念,因而认识到火成岩中的晶体并非全部由寄主熔体晶出。本文将火成岩中的矿物晶体按其加入岩浆系统的方式划分为3种晶体群:固体晶体群、熔体晶体群和流体晶体群。固体晶体群系指呈固态加入岩浆的晶体群,包括残留晶亚群和捕虏晶亚群;熔体晶体群系指从熔体中晶出的晶体群,包括从不同深度水平岩浆房中晶出的晶体亚群(岩浆房晶体亚群)、岩浆上升途中晶出的晶体亚群(通道晶体亚群)、在岩浆系统中长期循环的晶体亚群(循环晶亚群)和岩浆侵位后晶出的晶体亚群(基质晶亚群)。流体晶体群系指从流体相晶出的晶体群,包括从超临界流体晶出的晶体亚群(超临界晶体亚群)、从气体晶出的晶体亚群(凝聚晶体亚群)和从热液晶出的晶体亚群(热液晶体亚群)。这种划分方案为火成岩成因矿物学研究打开了新的窗口,阐明不同晶体群的标型特征和形成条件是成因矿物学研究的重要任务。理论上,残留晶与原生岩浆保持热力学平衡,捕虏晶一般与岩浆不平衡,熔体晶体群在岩浆系统演化的特定阶段上与岩浆保持热力学平衡,而流体晶体群则一般不与岩浆平衡,但超临界晶体亚群可部分与岩浆平衡。各种晶体群在火成岩中的保存程度与岩浆系统的存续时间尺度和晶体吸收速率紧密相关。在快速上升和固结的岩浆系统中,所有的晶体群都有可能得到保存。相反,在缓慢上升和固结的岩浆系统中,有可能仅保留有基质晶亚群。因此,晶体群的数量和颗粒大小可以用来定性评价岩浆系统存活的时间尺度,定量化结构分析将成为成因矿物学的重要研究内容。     

安妥岭钼矿的快速空间定位方法

国民经济的持续高速发展对矿产资源提出了迫切的需求,因而快速勘查和评价资源潜力成为勘查界面临的艰巨任务.另一方面,地表找矿阶段即将成为过去,"攻深找盲"正在成为一种趋势.为了应对经济发展和找矿工作提出的挑战,国际学术界出现了两个热点:①重新认识成矿系统和成矿作用的基本属性,真实反映自然成矿过程.②将成矿系统转换为勘查系统(McCuaig et al.,2010),或者说将成矿理论转换为找矿理论和找矿方法.     

东沟含钼斑岩由太山庙岩基派生?

河南汝阳东沟斑岩型钼矿是近年来发现的超大型钼矿床,含钼斑岩被认为是太山庙岩基的岩枝或晚期分异产物.据此,东沟钼矿的形成似乎与太山庙岩基的岩浆分异作用有关.文章依据地质学、岩石学、岩石地球化学和温度场分析,认为东沟花岗斑岩是独立于太山庙岩基的另一次岩浆活动的产物.其依据为:①根据前人发表的测年结果,太山庙岩基和东沟斑岩体的形成时间相差约3 Ma,不应当认为形成时间一致;②太山庙岩基厚约3.5km,其出露高度大于东沟斑岩体,且东沟斑岩体距太山庙岩基约7 km,其问不存在大断裂,两者的空间分布关系不符合深部岩浆房分异模型;③东沟斑岩体含有高温石英斑晶,是高温岩浆固结的产物,而太山庙岩基是相对低温岩浆的深成侵入体;④以东沟斑岩体为中心分布有相对完整的同心环状Pb-Zn矿点,表明成矿时期存在由内向外逐渐降低的温度场.因此,东沟斑岩不应当是太山庙岩基的岩枝或晚期分异产物.此外,根据花岗质岩石钼平均丰度和含矿流体中钼溶解度的最新实验资料进行质量平衡计算,结果表明东沟斑岩不能提供足够的成矿物质,东沟钼矿的形成必须有额外的成矿物质来源.因此,东沟钼矿的成因与透岩浆流体成矿作用有关,岩浆体系和成矿体系是两个独立的地质体系.综合分析表明,岩浆来自大于30 km的下地壳,而成矿物质及流体具有多来源的特点.     

大兴安岭太平沟钼矿床成矿年代学研究

太平沟钼矿床为大兴安岭地区新发现的斑岩型钼矿床.本文的同位素地质年代学研究获得获得含矿的蚀变二长花岗斑岩的钾长石~(40)Ar-~(39)Ar等时线年龄为127.5±4Ma,花岗斑岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为131.5±1.1Ma,矿体辉钼矿Re-Os等时线年龄为129.4±3.9Ma,表明斑岩成矿系统形成于131.5～127.5Ma,与早白垩世区域性燕山期大规模构造-岩浆事件一致.