从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究-热液矿床成因的若干新概念概述

热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。     

云南都龙多金属露天矿山不同类型矿体开采方法

云南省马关县都龙锡锌多金属矿床是一座特大型山坡露天矿山,年均采矿能力达到210万吨。矿床中成矿元素种类复杂,多种元素组合矿体共生,产状复杂,且大小不一,目前在采区内共揭露出工业矿体近400余条,致使矿山采矿工作面临极大难度和挑战。本文通过在生产过程中采矿方法的不断改进和总结,针对开采台阶上不同类型矿体采取不同的开采方法,极大降低了资源浪费,并增加了企业经济效益,这些开采方法对露天矿山不同类型矿体的开采有着重要参考价值。     

吉林白山刘家堡子狼洞沟金银矿床地球化学特征及成因探讨

通过对刘家堡子-狼洞沟金银矿床地质、成矿元素和同位素地球化学特征的分析和研究,发现矿区内近EW向和NE向断裂构造是主要容矿构造;最佳找矿元素前缘晕组合为As-Sb-Zn,矿上晕元素组合为Au-Ag-Pb-Hg,尾晕元素组合为Ni-Cu-Co;成矿作用中,古老基底中元古宙老岭群变质岩系为成矿提供了丰富的物质来源,而燕山期构造岩浆活动在提供成矿物质的同时还提供了热动力。刘家堡子-狼洞沟金银矿床应划属为与燕山晚期超浅成中酸性岩浆岩有关的中低温热液构造裂隙充填型金银矿床。     

张家口崇礼小西湾侵入岩成矿条件及矿化机制研究

张家口市崇礼区北部完成了1∶5万地球化学测量,小西湾侵入岩位置恰与化探工作圈定的AS33,即小西湾综合异常高度套合。利用区域资料及异常查证所获得的大比例尺地质、物化探数据,对该区成矿条件进行了综合分析,并推测了矿化蚀变的形成机制及其矿化蚀变体主要赋存位置。通过推断该区矿化机制并建立模型,认为该区具有寻找中高温热液型多金属矿床的潜力,并对下一步的勘查方向提出了建议。     

陕西凤太矿集区多金属成矿作用的构造控制

陕西凤县-太白(简称凤太)矿集区铅、锌、金、银、铜多金属资源丰富,已发现二十余个大中小型矿床。在大地构造位置上,凤太矿集区位于南秦岭造山带北缘,紧邻商丹缝合带。以往的工作缺乏对矿集区整体的构造研究,本次工作通过比较系统的构造测量和解析,提出在南秦岭晚三叠世碰撞造山过程中,凤太矿集区南北两条边界断裂带的左行走滑运动导致在区内衍生了NNE向主压应力场,从而形成了NWW向复式褶皱、脆韧性剪切带、断裂和节理(纵向破裂)、B型线理,以及NNE向断裂和节理(横向破裂)、劈理、张裂隙等一系列构造组合,所有构造形迹都是在统一构造应力场下随着构造层次不断抬升,脆韧性和脆性递进变形叠加的产物,共同构成了一个大型压扭性走滑双重构造变形系统。在构造几何学上,凤太矿集区整体上表现为一个隔档式复式褶皱,由一组NWW向紧闭复背斜和一组相对宽缓复向斜组成。区内的多金属成矿作用、岩浆活动、动力变质变形作用的同位素年龄数据集中于230~190Ma。综合地质演化和成矿作用的研究成果,提出在南秦岭碰撞造山过程中引发的动力变质变形作用和岩浆活动提供了成矿元素和成矿流体,在温压梯度以及浮力效应的驱动下向上运移至走滑双重构造变形系统中的有利扩容空间中发生充填型和交代型矿化,即凤太矿集区多金属矿床是区域大规模变形变质-岩浆活动-流体作用的产物,是在构造作用这一主导因素控制下形成的一个多金属后生热液成矿系统。     

金川铜镍硫化物矿床中铂族矿物的主要类型和产出特征:热液蚀变过程中铂族元素的富集机理

金川铜镍硫化物矿床是我国最主要的铂族元素(PGE)资源产地,其矿石受热液蚀变作用影响明显,并产出多种铂族矿物(PGM)。岩浆演化和热液蚀变过程中PGE的迁移富集机制和PGM的成因,一直是研究PGE地球化学行为非常关注的问题。本文对金川铜镍硫化物矿床中PGM的研究发现,其主要类型包括含PGE的硫砷化物(硫砷铱矿)和砷化物(砷铂矿),Pd的铋化物、碲化物和硒化物,以及少量其他铂族矿物。其中,硫砷铱矿可包裹于各种贱金属硫化物(镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿)中,表明硫砷铱矿可能结晶于早期的含As硫化物熔体,随后被包裹于硫化物熔体冷凝分异产生的单硫化物固溶体(MSS)和中间硫化物固溶体(ISS)中。硫化物熔体中的As可能主要通过地壳混染作用加入幔源岩浆。大量铋钯矿(PdBi)呈微细乳滴状包裹于黄铜矿中,为晚期ISS冷凝形成黄铜矿过程中出溶的产物。少量铋钯矿(PdBi_2)呈不规则状充填于矿物裂隙,与次生磁铁矿脉紧密共生,并随矿石的蚀变程度增加,铋钯矿的化学成分由PdBi逐渐向PdBi_2转变,表明这部分铋钯矿为后期热液蚀变产物。铋碲钯矿和钯的硒化物则主要产出于镍黄铁矿裂隙且与次生磁铁矿紧密共生,指示明显的热液成因。钯的硒化物的出现表明,岩浆期后酸性、高盐度、高氧逸度的富Cl~-流体对金川铜镍硫化物矿床中Pd的迁移和富集起到了关键控制作用。     

全球现代海底块状硫化物战略性金属富集机理及资源前景初探

海底块状硫化物(SMS)蕴藏有丰富的Cu、Cd、Au、Fe、Ag、Co等战略性金属,是未来可供人类开发利用的战略资源.本文搜集了全球3 946组SMS化学成分数据,根据构造环境可将其分成4类(快速、中速、慢速、超慢速扩张)洋中脊型和2类(弧后扩张中心和弧火山)岛弧型SMS矿床.利用多元统计方法分析了SMS战略性金属的分布特征和主控因素,探讨了其资源前景.结果表明:洋中脊型SMS矿床富集Cu+Fe+Co±Mo,而岛弧型普遍富集Zn+Pb+Cd+Sb+Ag±Au等关键元素.分析表明,成矿温度、成矿物质来源、酸碱度和氧化还原条件是战略性金属富集的主要影响因素,其中流体温度主要受水深条件控制,成矿物质来源主要受控于构造地质环境,酸碱度和氧化还原性主要受控于围岩类型.Cu+Au+Fe+Co在水深超过约2 650 m的慢速—超慢速扩张脊非转换不连续带和拆离断层带等区域具较好的勘查前景;而Cu+Au+Cd+Ag在水深约1 080~2 160 m的弧后扩张中心区域具较好的勘查前景.      

汞的稳定同位素分馏机理

汞是唯一能够以气态单质形式进行长距离传输的有毒重金属元素,其环境行为和健康危害受到广泛关注.近十多年来发展起来的汞稳定同位素技术为研究环境中汞的来源、迁移转化过程以及相应的生态环境效应提供了新的视野.汞同位素是自然界中唯一表现出多种显著非质量分馏(MIF)的独特金属同位素体系,对汞同位素的研究一直偏重应用,而对其分馏机理的认识十分有限.本文从汞稳定同位素分馏理论、分馏实验研究和实际环境过程的汞同位素分馏三方面系统阐述了近十多年来关于汞同位素分馏机理的研究成果、最新进展和未来发展方向.尽管目前的研究普遍认为无机汞的光化学氧化还原和甲基汞的光化学降解是环境中汞同位素MIF的主要产生机制,然而MIF程度和方向的影响因素还不完全清楚,其量化理论还未完全建立,实际环境过程中的分馏机理研究还相对缺乏.未来需要结合理论和实验研究进一步明确大气、陆地、海洋、极地、古环境等实际环境体系中的汞同位素分馏机理,进而拓展汞同位素的应用.     

新闻速递

几乎不含重元素的球状星团球状星团是由成千上万甚至数十万颗恒星组成的恒星群体,外形通常大致呈球形,外围恒星比较疏散,越往中心,恒星越密集。通常球状星团当中的恒星诞生于银河系形成早期,这时候宇宙当中金属元素还不多,因此其中恒星的金属丰度也通常比较低。     

地球化学勘查成为找金属矿重要手段

从2005年12月-10日召开的全国金属矿产勘查地球化学学术研讨会上获悉,地球化学勘查已成为我国金属矿产勘查的重要战术手段。冶金、有色地勘单位利用地球化学方法找矿,已发现大型、特大型有色金属及贵金属矿12处,中型有色金属及贵金属矿床21处,超大型或特大型矿床（田）和具有特大型矿床（田）成矿背景条件的3～5处。该方法已成功打进澳大利亚勘查市场。