伟晶岩中不同副矿物U-Pb同位素定年和示踪的问题与应用

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U- Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟晶岩中常用的适合于U- Pb同位素定年的副矿物有锆石、铌钽铁矿、独居石、锡石、榍石、褐帘石、磷钇矿和磷灰石等。由于封闭温度、矿物学特性和不同性质流体中元素行为的差异,伟晶岩中不同副矿物的U- Pb系统常表现出复杂的年龄谱系,可能记录了伟晶岩中潜在的后期地质过程,如：自交代、后期变质与流体改造等。因此,基于前期光学显微镜、扫描电镜、冷阴极发光、激光拉曼光谱分析等矿物微观结构研究,对不同期次或世代的副矿物进行原位微区U- Pb定年及主微量元素和同位素地球化学分析,对于全面认知多期地质事件和伟晶岩成岩成矿过程演化历史,进而更准确地构建其构造- 岩浆- 热液- 成矿作用时空框架具有重要的科学意义。     

伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态（超临界态）可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体- 流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分（如挥发分）直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。     

安徽铜陵大团山石英闪长岩岩石化学特征及成因探讨

大团山石英闪长岩体位于安徽铜陵狮子山矿田内,属于燕山期侵入岩.岩石的主量元素分析结果表明:w(SiO2)=57.5%～64.1%,w(Na2O K2O)=6.94%～7.71%,K2O/Na2O=0.57～0.97,属于高钾碱钙性岩系;微量元素分析结果显示具有高Ba,Sr,低Y,亏损Nb,Ta和Ti的特点;稀土元素球粒陨石标准化曲线显示轻稀土富集而重稀土亏损,Eu负异常不明显.研究成果表明,大团山石英闪长岩的形成环境类似于火山弧型花岗岩,可能与富Ba,Sr的基性岩浆的底侵作用有关,成岩物质主要来自于富集地幔,在上升过程中受到了地壳物质混染.     

宁芜地区玢岩铁矿Pb同位素研究

本文对宁芜地区铁矿床中磷灰石和矿石进行了Pb同位素测定。磷灰石的208Pb-232Th等时线年龄为124Ma,与辉长闪长(玢)岩和钠长石岩的形成年龄均相吻合,为成矿时代与成岩时代相近提供了佐证。岩体长石Pb同位素显示,宁芜地区中生代火成岩的原始岩浆受到了大陆壳深部3.3Ga的古老岩系的混染。矿床中矿石铅主要来自赋矿母岩浆。成矿流体具有异常高的Th/U值,表明Th相对U的明显富集,这可能反映了流体中卤素为主要的矿物质迁移载体。     

江西会昌密坑山岩体的地球化学及其成因类型的新认识

密坑山岩体是南岭地区与锡成矿密切相关的典型岩体,侵入于上侏罗统鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩及火山碎屑岩中,为一破火山中央岩株侵入体,其主体岩性为钾长花岗岩, Rb Sr全岩等时线年龄为 (124.5± 0.7) Ma.地球化学方面,该岩体具有富 Si、偏碱性、富 K、 Al弱过饱和、 Rb/Sr及 Rb/Ba比值高、 Eu负异常显著、富 Ga、 Ga/Al比值大 (4.14～ 6.77)、富高场强元素 (如 Nb和 Zr)等特点.地质地球化学特征及产出构造背景的综合分析表明,该岩体不是典型的 S型花岗岩,而应属铝质 A型花岗岩.岩体的ε Nd(t)值偏高 (- 3.56～- 5.13),二阶段 Nd模式年龄偏低 (1 207～ 1 326 Ma),反映成岩过程中有地幔组分的参与,属壳幔混源花岗岩.二元混合模拟计算显示成岩过程中地幔物质的混入比例为 53.1%～ 60.0% ,较高含量地幔组分参与成岩过程无疑指示幔源组分对成矿具有重要贡献,这一认识对于进一步揭示南岭地区稀有多金属矿床的成矿机理具有重要意义.     

胶东和小秦岭:两类不同构造环境中的造山型金矿省

胶东和小秦岭是我国排名前两位的金矿产地,根据对这两个地区的实地野外考察、室内研究及对已有大量研究成果的总结,我们认为胶东与小秦岭地区的金矿床均可归入造山型金矿的范畴,它们分别形成于增生型造山体制和碰撞型造山体制.胶东金矿床形成于早白垩世(130～120Ma左右)与洋壳俯冲(增生)造山相关的活动大陆边缘环境,矿床主要产于中生代花岗岩岩体中,严格受断裂带(NNE向或NE向为主)控制,成矿流体具有低盐度高CO_2含量的特征,He-Ar同位素研究显示成矿过程有幔源物质的加入.综合金矿床及中生代岩浆岩(特别是与成矿近同时的早白垩世郭家岭花岗岩及基性岩脉)的地质地球化学特征与成岩成矿动力学,我们提出在俯冲的太平洋板块后退的背景下,胶东地区增厚地壳中的榴辉岩相下地壳及下伏岩石圈地幔发生两阶段拆沉,强烈的壳幔相互作用最终导致了早白垩世普遍的岩浆活动及金的爆发成矿的模式.小秦岭地区金矿床主要以大型含金石英脉的形式产出于太华群变质基底的脆性-韧性剪切带(EW向为主)中,而与区域内燕山期大型花岗岩岩基没有直接联系,矿床地质特征(如低盐度高CO_2,以变质流体为主的成矿热液)与造山型金矿吻合,He-Ar同位素特征表明金矿床形成时有幔源物质的加入.小秦岭地区脉状Au-Mo矿床印支期成矿年龄(215～256Ma,辉钼矿Re-Os)表明印支期是小秦岭地区金成矿的主要时期,小秦岭金矿属于陆陆(华北与扬子)碰撞造山过程中形成的造山型金矿.     

密坑山锡矿同位素年代学研究的启示

密坑山锡矿田位于江西省会昌县西南约40km处。该区为一晚中生代破火山,火山岩为上侏罗统鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩及火山碎屑岩,火山口周围环状及放射状断裂发育,火山口中心为浅成相的密坑山似斑状钾长花岗岩中央岩株侵入体所充填。上世纪80年代以来,在该岩体与流纹质凝灰熔岩的内外接触带相继发现了岩背、淘锡坝、苦竹岽、矿背、上湾等一批大、中型锡多金属矿床或矿点,表明这一岩体对成矿具有重要的制约作用。本文运用LA-ICP-MS锆石U-Pb、全岩Rb-Sr和辉钼矿Re-Os同位素定年技术,对密坑山岩体及相关锡矿床的成岩和成矿年龄进行了精确测…     

海洋沉积物孔隙水硫酸盐浓度和碳同位素对天然气水合物的指示

硫酸根离子（SO42－）是海洋沉积物孔隙水中的重要组分之一。硫酸盐还原菌利用孔隙水中SO42－作为氧化剂氧化沉积物中有机质或甲烷，造成孔隙水中SO42－离子浓度降代，同时使溶解在孔隙水中CO2的碳同位素组成降低。研究表明，在有天然气水合物出现的地区，强烈的甲烷缺氧氧化作用使孔隙水SO42－浓度急剧下降，表现为海底沉积物中硫酸盐－甲烷界面（SMI）较浅。如布莱克海台区，SMI界面为5.1～23.9m，界面附近深解于孔隙水中CO2的δ13C值低达－39％。笔者发现南海北京海区几个站位具有类似于布莱克海台区的较浅的SMI界面（7.5～17.2m）和极低的δ13C值（－29‰），结合其他地质、地球物理和地球化学证据，推测这些站位处可能赋存有天然气水合物，值得开展进一步详查工作。     

九瑞矿集区山上湾矿区石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩的年代学、地球化学及成矿意义

山上湾矿区位于九瑞矿集区西南部的大浪水库附近,区内地表出露有数条近东西向的岩脉,发现有较强的蚀变作用及铜矿化,有可能成为九瑞矿集区的一个新的成矿远景区.因此,我们对这些岩脉开展了详细的岩相学和矿物化学研究及锆石U-Pb定年、主微量元素及Sr-Nd-Hf同位素研究工作,对岩石成因及成矿意义进行了初步探讨.山上湾矿区出露的岩脉分别为石英闪长玢岩及花岗闪长斑岩,对岩石中黑云母和斜长石斑晶进行电子探针分析后发现,黑云母均属富镁黑云母,由黑云母化学成分所反映的岩浆岩氧逸度位于赤铁矿-磁铁矿缓冲线之下,低于武山花岗闪长斑岩体.斜长石斑晶均为中长石,并具有韵律环带.北面两条岩脉(Ⅱ,Ⅲ)锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为149.2±2.7Ma和148.5±1.4Ma,最南面一条岩脉(Ⅰ)年龄稍小,为139.0±1.3Ma.该区岩浆岩地球化学特征如下:SiO2为58.8％ ～63.0％,Al2O3为14.9％ ～ 16.2％.岩石样品在K2O-SiO2图中落于高钾及中钾钙碱性岩范围内.样品A/CNK值为0.86 ～ 1.15,A/NK值为1.72～1.85,在A/CNK-A/NK图解中落于准铝质和过铝质范围.岩石富集大离子亲石元素(Sr=380 × 10-6 ～555×10-6,平均463×10-6),富集相容元素( Cr、Co、Ni、V),亏损高场强元素(Y=8.91×10-6 ～11.22×10-6,Nb =4.87×10-6 ～5.73×10-6,Ta =0.36×10-6～0.43×10-6),无Sr负异常.轻稀土富集,重稀土亏损,(La/Yb)N=14.31 ～ 18.96,稀土总量为89.36×10-6～118.8×10-6,Eu/Eu*=0.98 ～ 1.13,平均1.05,无Eu负异常.岩石的初始87Sr/86 Sr值变化在0.7060 ～0.7092之间,平均0.7074,εNd(t)值在-2.9～ -2.0之间,平均-2.3.利用两阶段模式计算出的Nd同位素模式年龄tCDM为1.1～1.2Ga.锆石初始176Hf/177 Hf值在0.282359 ～0.282758之间,εHf(t)值在-11.8 ～2.3之间,平均-1.1.计算的tCDM值为1.0～1.9Ga.根据上述岩石地球化学和同位素数据,初步认为山上湾地区的岩浆岩很可能是由加厚的下地壳拆沉入软流圈地幔后,发生部分熔融,熔体在上升过程中又与地幔发生了强烈相互作用,最终形成了具有明显壳幔混源特征的石英闪长玢岩及花岗闪长斑岩.目前我们已经在山上湾矿区北面两条岩脉( Ⅱ,Ⅲ)的地表露头上发现了多种蚀变现象以及铜的矿化,加之它们的成岩年龄及岩石成因与九瑞其他成矿花岗闪长斑岩相同,我们推测,在该区深部岩体中,岩体与奥陶系灰岩的内外接触带上,以及岩体附近的奥陶系与志留系地层接触界线部位,均存在成矿的可能性,值得投入更大力量,争取该区找矿新突破.     

长江中下游成矿带九瑞矿集区叠合断裂系统和叠加成矿作用

通过矿坑和地表勘察并结合区域构造分析,初步阐述九瑞矿集区叠合断裂系统和叠加成矿作用及其相互匹配关系。与矿有关的断裂梳理成海西期陆缘同生断裂,印支期褶皱断裂和燕山晚期负反转断裂三个系统,并以武山铜矿的F1断层对其在三期断裂系统中的交接复合和成矿作用进行了个例描述,综合三个时期的地质勘探和野外及室内观测资料提出一个三阶段的成因模式。即:第一阶段为海西期,此时陆缘伸展、掀斜和裂陷活动引发张性同生断裂,顺层-切层(阶梯状)生长断裂发育。此阶段晚期通过与深构造位的隐伏断裂交接复合可形成海底火山和热液通道,喷流沉积形成层(块)状含铜黄铁矿。第二阶段为印支期,此阶段发育背驼式或叠瓦式构造类型,且逆掩-逆冲构造很可能将第一阶段形成的层状矿体逆向移位上推。第三阶段为燕山晚期,此时发生高角度冲断和区域应力场变更,有利于断裂由压性转为张性,形成负反转构造,断裂扩张,与燕山期岩浆热液有关的成矿溶液上升,再次叠加成矿。