Evidence of mantle-rooted fluids and multi-level circulation ore-forming dynamics: A case study from the Xiadian gold deposit, Shandong Province, China

Metallogensis of the Xiadian gold deposit in Shandong Province has been a question under dispute for a long time. There are many points such as metamorphic hydrothermal, magamatic hydrothermal and meteoric water. Detailed study shows that mantle-rooted fluids were involved in the ore-forming processes. Evidence for this argumentation comes from: (1) discordogenic fault; (2) intersecting and accompanying of basic veins and lodes; (3) geochemistry of stable isotopes; (4) geochemistry of fluid inclusions; and (5) multi-level circulation and exchanging of mantle-rooted fluids. Based on the characteristics of the circulation system of mantle-rooted fluids and its close relation to magmatic hydrothermal fluids and meteoric water, ore-bearing fluids are divided into three subsystems: (1) C-H-O-rich fluid circulation subsystem in mantle, (2) Si-rich fluid circulation subsystem in the middle and lower crust; and (3) S-rich fluid circulation subsystem in shallow and surface crust. Ore-forming functions of these subsystems are controlled respectively by their different geodynamic settings.     

交代地幔源区与造山带铜镍成矿作用

造山带具有复杂的动力学环境、俯冲交代历史和热力学状态,其地幔源区物质组成、熔融机制和岩浆产物明显不同于地幔柱和大陆裂谷带,因此造山带环境中与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍成矿作用有别于板内环境。本文综述了交代地幔源区与造山带铜镍成矿关系的新进展,重点聚焦于：(1)岩石圈与软流圈的贡献。成矿岩浆来源于上涌的软流圈驱动交代岩石圈地幔不同程度的混合熔融,其中后俯冲阶段岩浆产物的成矿作用最为普遍、规模最大;岩石圈地幔经历不同比例俯冲板片沉积物熔体(富钙沉积物)和低温蚀变洋壳流体交代,具有显著的富挥发分和碳酸盐特征。(2)幔源岩浆氧化还原状态对成矿的约束。显生宙造山带成矿初始岩浆(硫化物未发生饱和)可能普遍为氧化性岩浆,岩浆体系硫化物饱和前后存在氧逸度骤降,导致岩浆体系硫化物饱和时硫的溶解度呈指数级下降,直接触发硫化物熔离,或者为达到熔离创造低的硫溶解度条件,其中岩浆还原作用由碳质物在岩浆期的有效混染造成。(3)挥发分对岩浆硫化物的运载汇聚。挥发分显著降低熔体粘度,从而减小粘滞阻力对岩浆超压的消耗;岩浆在上侵减压过程中挥发分能够发生出溶-成核作用,形成大量低密度气泡并与硫化物液滴形成复合液滴,促进...     

造山型金矿研究进展:兼论中国造山型金成矿作用

造山型金矿指与大洋板块俯冲和陆块拼贴有关、产在汇聚板块边界变质地体内部或者边缘受韧-脆性断裂构造控制的,成矿流体以低盐度H2O-CO2-CH4为主要特征的,成矿深度(2~20 km)和温度(200~650℃)及其相应的蚀变矿化组合有较大变化的系列金矿床.造山型金矿形成与超大陆聚合时限具有一致性.由于围岩类型和控矿构造多样性、地球化学特征具有多解性、金属源区和演化的不确定性以及成矿就位和物质起源的空间差距,造山型金矿成因模式有以下两个主要观点.第一种为大陆地壳变质流体成因模式,认为造山型金矿形成于造山作用同变质阶段,并随岩石圈演化矿床的物质来源发生变化;富金流体的释放由上地壳岩石绿片岩相到角闪岩相的进变质作用导致,该过程中的黄铁矿向磁黄铁矿转变释放了大量的金,这种模式被广泛运用于赋存在绿片岩相中的显生宙造山型金矿.然而越来越多的实例证实造山型金矿主要形成于峰期变质的退变质阶段或者与区域变质没有任何关系,变质流体成因模式受到了强烈质疑;与大陆地壳变质模式相对立的是幔源流体模式,其认为流体起源于俯冲洋壳脱水或富集地幔再活化,不同时代和地区的成矿流体具有一致性;尽管该模式不符合传统的平衡条件下的相变原理,但是基于幔源流体的存在及其浅部运移的大量观测,初步认为成矿流体是在超临界和非平衡条件下完成了金属的幔→壳迁移.中国造山型金矿分布于江南造山带志留纪、天山-阿尔泰二叠纪、华北克拉通北缘三叠-侏罗纪、特提斯造山带二叠-侏罗纪、华南板块晚三叠世-侏罗纪、华北克拉通东南缘白垩纪、青藏高原及周缘古近纪等七大成矿带,主要受到了显生宙不同时代造山作用的控制,成矿时代晚于变质峰期,重要成矿带大型矿集区(胶东、哀牢山、扬子西缘)的实例解剖均支持幔源流体成因模式.     

青藏高原碰撞造山背景造山型金矿床:构造背景、地质及地球化学特征

青藏高原碰撞造山背景下形成了雅鲁藏布江缝合带及哀牢山造山带两条造山型金矿带。雅鲁藏布江缝合带包含马攸木、念扎、邦布及折木朗金矿等;该矿带形成于拉萨地块及特提斯喜马拉雅地层序列地壳初始缩短加厚的背景(59~44Ma),与林子宗火山岩和高压变质岩同期形成。控矿构造主要以EW向展布。金以自然金形式赋存在石英硫化物脉及石英脉两侧以绿片岩相变质为主的千枚岩及板岩中。哀牢山造山带包含镇沅、金厂、大坪及长安金矿等,主要形成于35~26Ma,成矿背景为区域发生大规模走滑剪切,矿区内分布有成矿前期的煌斑岩及富碱斑岩。控矿构造主要以NW-SE向展布,围岩变质级低于雅鲁藏布江缝合带。C-S-H-O-Pb同位素变化较大,整体雅鲁藏布江缝合带及哀牢山造山带造山型金矿成矿流体主要来源于深部地幔流体、围岩地层的变质流体及岩浆流体,成矿围岩的差异性也会导致同位素的变化性。     

南澜沧江带勐满热泉型金矿床成矿作用:热液蚀变与元素地球化学制约

勐满金矿床是西南三江特提斯造山带迄今为止报导的为数不多的热泉型金矿床之一,也是南澜沧江带唯一发现的该成因类型的金矿床。然而目前对勐满金矿床热液蚀变特征的分析不足和地球化学数据的缺乏,一直制约着对其成矿过程的深入理解。勐满金矿床原生矿体产于早古生代澜沧群曼来组片岩和侏罗纪花开左组碎屑岩不整合面附近,断裂构造导流、控矿作用显著。矿区两类围岩均发生强烈蚀变,但蚀变类型简单,仅为硅化和高岭土化,与金成矿密切相关。热液高岭土化的大量发育,反映围岩中的长石等含铝矿物与呈酸性的流体发生作用。全岩微量元素组成对比研究表明,近矿围岩蚀变过程中未发生明显的微量元素迁移。镜下观察到Au与黄铜矿等金属硫化物共生,元素相关性分析显示Au与Ag、Cu、Pb、As、S、Sb等元素有正相关趋势,表明它们由统一热液系统携带并发生卸载。在弱酸性成矿流体中,Au主要以金硫络合物的形式进行迁移。当含Au流体运移至地层不整合面附近时,与围岩反应并发生强烈高岭土化,导致流体中的SiO_2和高岭石含量急剧增加,逐渐在矿区导流断裂中沉淀下来。断裂变窄甚至封闭,流体内压持续升高,最终发生爆破,成矿流体强烈减压沸腾,引发金硫络合物失稳,Au发生卸载并沉淀。该过程反复多次发生,形成了矿区含金硅质角砾岩及蚀变岩型矿石。     

幔源流体判别标志及多层循环成矿作用动力学——以山东夏甸金矿床为例

山东夏甸金矿床成因一直有变质热液、岩浆热液和天水之争,经研究表明:尚有幔源流体加入成矿,其主要判别标志有:(ⅰ)深大断裂标志;(ⅱ)基性脉岩与矿脉交切和相伴标志;(ⅲ)稳定同位素地球化学标志;(ⅳ)流体包裹体地球化学标志;(V)幔源流体多层循环沟通标志,针对幔源流体总体循环系统特征与岩浆热液和天水的有机联系,将含矿流体划分3个子循环系统:(ⅰ)地幔富C,H,O,CO_2流体循环子系统;(ⅱ)中-下部地壳富硅流体循环子系统;(ⅲ)浅-表部富硫流体循环子系统.各自成矿功能主要受制于构造动力背景.     

铜陵矿集区浅层隐伏岩体预测及其形态分析

作者通过分析不同地形．地质界面间的差值域分布特征,对浅层隐伏岩体进行了数值模拟和产状预测。模拟结果显示铜陵矿集区有可能存在着一个顶点朝下的圆锥状岩浆构造,从整体上看,该隐伏岩体在深处收缩为一个点源,从该点源往上分布范围逐渐扩大,岩体也开始发生分叉现象,使靠近或出露于地表的分支岩体在产状上更接近于小型岩枝。推断它有可能是连接深．浅部之间的岩浆“汇”,该岩浆“汇”将来自更深部岩浆源的含矿物质和热能转送到更浅部的各分叉岩枝内,并因此成为铜陵矿集区成矿物质的重要来源和能量来源。     

异极矿加热过程的研究

实验所用的两块异极矿标本采自云南金硕铅锌矿氧化带中。对样品进行了湿法化学全分析、差热分析和失重分析。实验结果表明,所研究的样品化学式与Zn4Si2O7(OH)2·H2O相符。根据以上分析结果,分别在600℃、700℃、800℃、 900℃和1300℃进行恒温三小时热处理,并对热处理过的样品进行X光粉晶衍射和红外吸收光谱分析。异极矿大约在500℃失去结晶水,在700℃失去氢氧根。在600℃时,X光粉晶衍射数据表明它的结构与异极矿没有本质差别,仅仅是晶胞微微缩小,此时红外光谱分析表明样品中有结构水存在,因此说明这种结构水是一种“沸石水”。这时的样品是Zn4Si2O7(OH)2,即脱水异极矿,而非γ-Zn2SiO4。700℃处理样品与Taylor实验中的β-Zn2SiO4有完全一致的X光粉晶衍射数据,但它不是单一物相,而是以锌橄榄石为主,并含有部分脱水异极矿和硅锌矿,β-Zn2SiO4的结构是橄榄石型的。800℃、900℃和1300℃热处理异极矿保持硅锌矿物相。总体来看,γ-Zn2SiO4并不存在,也不会分解成为ZnO和SiO2。     

鄂尔多斯盆地奥陶纪“L”状边缘隆起演化过程及其构造背景

将鄂尔多斯盆地简化为近似直角梯形的等厚各向同性弹性薄板模型进行应力—应变场数值模拟,力图揭示鄂尔多斯地区奥陶纪发育的“L”状边缘隆起的形成背景及演化过程。模拟中Z轴方向应变(zε)正值区对应于盆地内部的隆起区,故zε正等值线形态对应于隆起形态。设定的多种不同的边界条件中,只有在南、西边界分别施以大小相同的边界应力时,εz正等值线形态才出现与实际地质情况相类似的“L”状,该边界条件下的模拟再现了盆地奥陶纪“L”状隆起的形成过程:在盆地南、西边界首先产生两个月牙状隆起,随着应力传递,南、西边界处的两个隆起扩展而连接,形成一个“L”状隆起,随后该隆起不断向盆地内部延伸。模拟结果证实由于奥陶纪鄂尔多斯盆地南缘秦岭海槽的向北俯冲及西缘贺兰海槽和秦祁海槽的东西向扩张,鄂尔多斯盆地南、西边界同时受到挤压作用,正是因为两边界所受挤压力大小相似,“L”状隆起才于盆地南西边界发育。     

成矿多过程耦合模型数值模拟研究态势

成矿作用是构造变形-热量传递-流体流动-质量转移等四种性质完全不同过程的耦合.数值模拟是通过建立多过程耦合模型来刻画其物理和化学规律.由于这些耦合模型过于复杂而难以得到其解析解,因而数值模拟被用来讨论这些复杂动力学过程.针对成矿预测领域主要的耦合模型:形变-流动模型、形变-热-流动模型、热-流动-质模型、变形-热-流动-质模型,通过这些耦合模型应用实例分析得出,印证了高差和温度变化是流体对流、矿物沉淀发生的重要机制;详释了构造控制流体输运的方式及过程,高渗透率断裂是流体汇聚的有利场所,从而渗透率等控制成矿的关键参数成为成矿预测的主要指标.