中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法

中国是世界上铝的最主要生产国和消费国,但资源储量和人均占有铝资源量严重不足。中国铝土矿具有成矿时代单一、空间分布广泛但局部相对集中的特点,成因类型以喀斯特型为主,区别于国际上以红土型为主的特点。文章在前人大量研究的基础上,对山西断隆、华北陆块南缘、黔中北-渝南和桂西南-滇东南4个最主要铝土矿成矿带的成矿规律进行了总结。并在成矿规律总结基础上,提出了当前铝土矿研究面临的关键科学问题：①地层层序与成矿物质的来源与组成问题;②深时古气候背景下重大地质事件与铝土矿成矿耦合关系问题;③铝土矿共生/伴生矿产资源的开发利用以及成矿过程问题。同时,文章还对解决上述科学问题可能采用的技术方法和研究手段予以展望。     

青岛大珠山高分异花岗岩地球化学特征与含矿性分析

青岛大珠山位于莱州湾南西,小珠山南西侧,属于中生代晚燕山期酸性侵入花岗岩体,岩性以中粗粒钾长花岗岩和花岗斑岩为主。前人对小珠山地球化学特征已有研究,但大珠山花岗岩地球化学研究尚处空白阶段。对所取的十件样品进行岩相学、全岩主微量及稀土元素、Li同位素、锆石U-Pb测年、斜长石电子探针原位分析。结果显示：岩相学表明研究区花岗岩含有锂辉石,有明显伟晶岩脉,岩石类型为I—S型花岗岩;样品为高硅花岗岩(SiO₂=66.97%～74.97%);全碱含量高(Na₂O+K₂O=8.70%～10.73%),属于过铝质高钾钙碱性系列;Eu负异常明显(δEu=0.25～0.56)。计算高分异花岗岩常见指数：铝饱和指数(A/CNK=0.91～1.01);分异指数(DI)为87.07～96.65;锆饱和温度为836.3～862.6℃;锆石Ti温度计反映岩浆结晶温度为698.5～738.9℃。年代学表明样品年龄为113.1±0.36 Ma,为早白垩世崂山期花岗岩。研究区花岗岩具有明显稀土元素四分组效应(TE_{1, 3}=1.04～...     

Late Cretaceous arc magma differentiation in southern Tibet: Evidence from zircon U-Pb chronology,mineralogy and geochemistrySCIEI北大核心CSCD

造山带岩浆作用记录了从大洋俯冲消减到陆陆碰撞的一系列地质过程,同时也蕴含了关于大陆地壳生成、生长的重要信息,其中,与俯冲相关的弧岩浆作用被认为是大陆地壳生长的主要机制。本文通过对西藏南部拉萨地体曲水县至贡嘎县一带出露的黑云母二长花岗岩、镁铁质微粒包体以及石英闪长岩开展同位素年代学、矿物学和岩石地球化学研究,探讨了该岩石组合的成因和弧岩浆的分异演化过程。锆石U-Pb定年结果表明,这些岩石的形成时代为91~88Ma。其中,黑云母二长花岗岩属中钾钙碱性偏铝质岩石系列(A/CNK=0.77~0.99),具高SiO 2(68.90%~69.18%)和Al_(2)O_(3)(15.21%~15.48%),低MgO(1.15%~1.16%)和Mg#值(~44),高Sr/Y比值(60~82),其地球化学特征与埃达克质岩石相似;镁铁质微粒包体的SiO 2含量为54.75%~54.96%,具有较高MgO含量(3.92%~5.40%)和Mg#值(52~61),并具弱的负Eu异常(δEu=0.79~0.82)。石英闪长岩为中钾钙碱性偏铝质岩石(A/CNK=0.84~0.88),其SiO 2含量为58.55%~63.32%,具有较高的Mg#值(44~48)和弱的负Eu异常(δEu=0.68~0.81)。另外,所有黑云母二长花岗岩、镁铁质微粒包体以及石英闪长岩样品的Sr-Nd同位素和锆石εHf(t)值相近((87 Sr/86 Sr)i=0.703594~0.703939,εNd(t)=+4.6~+4.8,εHf(t)=+10.9~+15.6)。矿物成分分析表明,黑云母二长花岗岩和镁铁质微粒包体中发育环带的斜长石An值由中心向边部逐渐下降,未发育反环带结构;石英闪长岩中的辉石为单斜辉石,所分析角闪石均为钙质角闪石,黑云母为镁质黑云母。综合上述特征,本文认为黑云母二长花岗岩、镁铁质微粒包体以及同生石英闪长岩分别代表了源自亏损地幔的母岩浆通过分离结晶作用所派生的不同阶段的产物:其中,石英闪长岩最先由基性岩浆发生以辉石、Ti-Fe氧化物和磷灰石为主的分离结晶作用形成,继而作为母岩浆进一步分异演化;镁铁质微粒包体是岩浆早期结晶的堆晶产物;而黑云母二长花岗岩代表了包体形成后残余熔体的组分。本文的研究表明,冈底斯岩浆岩带晚白垩世发生了富水条件下的岩浆分离结晶和堆晶作用,俯冲带弧岩浆分异对于大陆地壳的形成和演化发挥着重要的作用。     

我国钴镍矿床的成矿规律、科学问题、勘查技术瓶颈与研究展望

钴镍矿床主要有四类：岩浆型、红土型、沉积岩-变沉积岩容矿型和热液型。本文提出“纽带矿床”的概念,是指兼具多种不同类型或不同成矿元素组合的矿床,是不同矿床类型之间连接以及与成矿理论连接的结合点,也是成矿模型与找矿模型之间的纽带。从金属共生关系的角度看,镍矿普遍伴生钴,但钴矿未必有镍;从元素地球化学的角度看,钴和镍在深部岩浆过程多共生,而在浅表热液、风化和沉积等过程多分离。据此提出钴镍成矿的关键科学问题为钴镍共生、分离和富集机理,主要包括：(1)岩浆-热液过程中的钴镍分离与富集机理;(2)风化-沉积过程中的钴镍共生-分离-富集机理。通过对四种类型典型矿床和纽带矿床的解剖,结合实验岩石学及数值模拟计算与钴镍赋存状态及富集规律的研究,有助于建立完整的钴镍成矿理论体系。同时,从更大尺度上来看,钴镍成矿和重大地质事件具有一定的耦合关系,镁铁-超镁铁岩体的成矿差异与构造背景息息相关,而热液改造在钴超常富集方面可能起到至关重要的作用。钴镍矿床赋矿地质体产状复杂多变,含矿岩体与围岩之间物性相似,钴-镍赋存状态多样,迫切要求解决钴镍矿床勘查的关键技术问题为多元多尺度勘查技术体系与含矿性评价,主要包括：(1...     

Diagenetic conditions and geological significance of weakly fractionation I -type granodiorite closely related to W-Mo mineralization in Zhuxiling,southern Anhui Province,ChinaSCIEI北大核心CSCD

江南钨矿带是近年来中国新发现W矿床最多的成矿区带之一,是近年研究热点地区。该钨矿带的东部主要发育与弱分异Ⅰ型花岗质岩石密切相关的W-Mo矿床,其成岩成矿机制和条件还不清楚,成岩条件研究是该类型矿床成岩成矿模型研究的基础。因此本文以竹溪岭W-Mo多金属矿床为例,利用角闪石-斜长石温度计、角闪石全Al压力计,角闪石氧逸度计算和黑云母氧逸度投图结果,限定花岗闪长岩的成岩条件,在此基础上,探讨成岩模式。结果显示:早期结晶的角闪石结晶温度为849-881℃,压力为241-330MPa,对应结晶深度9.11-12.4km,logf_(02)=-12.8--12.2;角闪石主结晶阶段的温度为774-841℃,压力为123-209MPa,对应结晶深度为4.40-7.90km, logf_(02)=-13.9--12.7;黑云母结晶时的氧逸度logf_(02)≈-15.0--13.0;显示岩浆从早期到晚期,由深而浅,温度不断降低,氧逸度不断升高。角闪石、黑云母矿物化学特征显示,壳幔岩浆混合作用是竹溪岭花岗闪长岩的主要成岩机制,岩浆上侵过程中经历了两期角闪石结晶事件。江南钨矿带W-Mo多金属矿床的成岩成矿与晚侏罗世古太平洋板块(Izanagi板块)的俯冲作用密切相关。     

基于纹理的高寒地区人为扰动地表信息提取

高寒地区气候寒冷、生态环境脆弱。近年来,频繁的人类工程活动严重破坏地表植被,加剧了高寒地区的土壤侵蚀。为有效监管生产建设活动,遏制人为新增土壤侵蚀,开展及时、准确的监测分析迫在眉睫,探索符合高寒区域的人为扰动地表信息提取方法十分必要。目前仅靠单波段灰度图像纹理特征提取地表信息存在信息量不足等明显缺陷,改进的彩色图像灰度共生矩阵方法(Color gray-level co-occurrence matrix,简称CGLCM),可为人为扰动地表识别提供更为精确的纹理特征信息。本文以西藏自治区墨竹工卡县甲玛区为研究区,基于CGLCM提取出纹理特征并结合植被指数(NDVI)数据与光谱数据,运用面向对象分类方法实现人为扰动地表信息提取。结果表明,CGLCM方法相较于NDVI方法精度提高了5.12%,达到90.88%;Kappa系数提高了0.07,为0.87,结合纹理特征对影像分类可有效提高分类精度。据此,本文基于纹理特征的扰动地表信息提取方法为高寒地区提供了可靠的人为扰动信息提取途径,实现了基于遥感技术的高寒地区扰动地表信息快速自动监测。     

桂东北紫花坪岩体富Li淡色花岗岩岩石地球化学特征及其与铀成矿关系

锂、铀作为重要矿产资源,且在花岗岩中的富集部位存在交集,其成因问题长期备受关注。桂东北紫花坪岩体中的淡色花岗岩Li含量(质量分数)高达678.7×10~(-6)(中细粒二云母花岗岩和中细粒白云母花岗岩),具有富集Li元素的特征。通过对其岩石地球化学特征及与铀成矿关系研究表明:淡色花岗岩具有相对较高的Na__2O、Al__2O_3和F含量,以及较低的K__2O、FeO、MgO和CaO含量,属于过铝质花岗岩;以离子电位5.7为界,淡色花岗岩中的微量元素随Li含量的增加,呈现出高离子电位元素含量增加而低离子电位元素降低的趋势,相对富集Rb、Ta和Hf,具有低ΣREE及重稀土富集特征;岩体中元素富集分带从早到晚、自下而上依次为LREE→Y→HREE→U(Ⅳ)→Zr-Hf→Nb-Ta→Li,花岗岩中的晶质铀矿早于稀有金属形成;铀矿石中As、Ni等元素富集,见地开石及钾交代现象,表明铀成矿过程中经历了热流体作用;结合区域成矿资料及上述结论认为,紫花坪岩体中的淡色花岗岩为泥质源区重熔的产物,其形成与岩浆高程度的结晶分异作用有关,相对靠近重熔界面顶部;淡色中细粒二云母花岗岩为区内主要含铀花岗岩,经历了晚期热流体作用,深部存在铀成矿的可能。     

江西大湖塘矿集区茅公洞钨矿有关的高分异花岗岩成因研究

江西省大湖塘钨(铜、钼、锡)矿集区位于江南造山带中段九岭山脉,是世界级钨矿。茅公洞岩体位于大湖塘矿集区南部,由花岗斑岩和白云母花岗岩组成,后者有显著钨矿化。本文对此岩体进行详细的锆石U-Pb年代学、云母-长石矿物化学、全岩主微量元素及Nd同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明花岗斑岩的成岩年龄为133±2Ma,野外穿切关系表明含矿白云母花岗岩侵位稍晚。岩相学和岩石地球化学表明白云母花岗岩属于高分异花岗岩,与花岗斑岩相比,具有高硅,富碱,过铝质,较低的Ga/Al值,高Rb/Sr,Eu负异常明显,稀土四分组效应和异常的微量元素特征(non-CHARAC性质),以及较高的ε_(Nd)值。基于以上特征,我们提出高分异的白云母花岗岩的形成模式:双桥山群变质沉积岩经部分熔融形成花岗斑岩之后留下麻粒岩相残余体,后者在幔源高温玄武岩底侵交代作用下再次发生深熔作用而形成白云母花岗岩;玄武质岩浆的底侵不仅为麻粒岩相残余的部分熔融带来高温,同时也带来挥发份F、B等,以及少量幔源物质的添加(导致白云母花岗岩具有较高ε_(Nd)值)。F、B的加入改变了岩浆体系的物理化学性质,显著降低了岩浆的粘度、密度和固相线温度,这导致岩浆体系分离结晶过程的延长和高度的分离结晶;延长的岩浆演化过程活化了围岩中的水,导致强烈的熔-流体相互作用,形成白云母花岗岩的稀土四分组效应。同时,围岩流体的活化也萃取围岩中的成矿物质,加剧成矿物质的富集。而较还原的岩浆体系阻止了钨的分离结晶,为成矿提供了必要的条件。     

柴北缘西端盐场北山铜镍硫化物矿床镁铁-超镁铁质岩体岩浆演化过程及含矿性分析

盐场北山岩体位于柴北缘造山带西段,是区内近年来新发现的具有良好铜镍矿化的镁铁-超镁铁质岩体,由橄榄岩相、辉石岩相和辉长岩相岩石组成。锆石U-Pb年代学研究表明,岩体形成时代为258.5±1.6Ma,为晚二叠世岩浆作用的产物。岩石中橄榄石Fo分子为82.8~86.7,均为贵橄榄石,辉石由斜方辉石和单斜辉石组成,斜方辉石种属为古铜辉石,单斜辉石为透辉石、普通辉石和顽透辉石。岩石地球化学特征显示,岩石属于亚碱性岩系列,主要氧化物SiO_2、Al_2O_3、CaO、Ti O_2、Na_2O+K_2O等与MgO呈规律性变化趋势,显示不同岩相岩石为同源岩浆演化的产物;岩石相对富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr),而强烈亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti),具有岛弧岩浆岩特征;锆石Hf同位素显示εHf(t)均为正值,变化范围为0.1～6.7之间,具有幔源岩浆成因特征;岩石原生岩浆为MgO含量略大于13.21%的高镁拉斑玄武质岩浆,岩浆源区为受俯冲洋壳析出流体交代地幔楔而成的富集地幔。岩石结晶过程中发生了强烈的结晶分异作用和同化混染作用,结晶分异作用在岩浆演化的初期使岩浆中硫发生初步富集,地壳混染作用是岩浆中硫化物达到饱和并发生熔离的主要因素。     

二连盆地白音查干凹陷下白垩统湖相沸石成因:来自矿物学、微量元素特征的证据

二连盆地白音查干凹陷下白垩统暗色沉积物中发育由白色颗粒构成的同沉积纹层、条带,其矿物组合中包含大量成因不明的钠沸石和方沸石.在薄片鉴定和电子探针（EMPA）分析的基础上,通过场发射扫描电镜（FE-SEM）和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）法对两种沸石矿物的形貌、微结构、共生矿物组合和微量元素成分进行分析.实验结果表明,钠沸石和方沸石自形程度较高,其中钠沸石为半自形-自形的棱柱状,长轴方向长度最大可达600 μm,集合体为纤维状或块状;方沸石呈自形的四角三八面体,粒径变化较大,介于10~300 μm.钠沸石和方沸石既能独立生长,也能互相交代,与重晶石、含铁白云石、菱镁矿和菱铁矿以及立方体黄铁矿等矿物紧密共生.与地壳及同区和同层位湖相泥岩微量元素配分曲线比较,含沸石岩石的全岩微量元素富集Pb、Sb、Tl、W、Mo、Bi,亏损V、Cr、Co、Ni,暗示了中高温含深源物质的碱性热液流体的加入.在综合分析沸石矿物形态结构、共生矿物组合及微量元素特征的基础上,认为在异常热流驱动下,中高温热液流体沿着断裂等运移通道喷出或溢流至湖底沉积物表面,与冷的湖水混合直接结晶沉淀形成方沸石、钠沸石和其他共生矿物,属于热水沉积成因.