数字矿床模型研究与系统实现

数字矿床模型(DDM)是传统矿床模型的数字化.本文论述了数字矿床模型的概念,提出了其主要组成结构和建模关键技术.在吸收国内外地质领域专家系统建立的经验基础上,将人工智能技术与地理信息技术(WebGIS)相结合,通过构建矿床模型知识库,建立数字矿床模型推理网络结构,并以斑岩型铜矿为例论述了建立数字矿床模型的系统过程.本文是"十一五"期间国家高技术研究发展(863)计划的阶段成果.     

内蒙古苏莫查干敖包特大型萤石矿床地质特征及成因

苏莫查干敖包矿床是迄今为正在全球范围内找到的最大规模单一萤石矿床.萤石矿体大多呈层状、似层状和透镜状沿下二叠统碳泥质板岩(夹灰岩透镜体)与流纹质火山岩接触带分布,并且与中生代花岗岩类侵入岩体具有密切的空间分布关系.流纹质火山岩和花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄值分别为(276±10)Ma和(138±4)Ma,它们分别是海西晚期和燕山中期酸性岩浆活动的产物.萤石矿体主要由4种类型矿石所构成,即石英-萤石型、石英-硫化物-萤石型、萤石-石英型和方解石-石英-萤石型.矿物组分有萤石、石英(蛋白石、玉髓)、方解石、绢云母和绿泥石,个别样品中有磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、毒砂和锡石.围岩蚀变自矿体中心向外分别为绢云母化、硅化、碳酸盐化和高岭石化.钕、锶和铅同位素分析结果表明,萤石矿床是多期次和多阶段岩浆热液活动的产物,成矿作用分别发生在海西晚期和燕山中期,并以后者为主.海西晚期富碱质酸性岩浆喷发活动为层纹状和条带状矿体以及矿源层的形成创造了有利条件.相比之下,燕山中期花岗质岩浆侵入活动不仅为细晶质、伟晶质和角砾状矿体的形成提供了物质、动力和热力来源,而且是成矿流体对流循环的"发动机".苏莫查干敖包矿床属于与花岗岩类深成侵入岩体有关的热液型萤石矿床,成岩(矿)物质来自壳、幔混合源,其中壳源组分占有绝对优势.     

滇西北保山核桃坪铅锌矿床成矿流体来源的同位素地球化学证据

滇西北核桃坪铅锌矿是保山地块内沿澜沧江断裂带发育的一个大型铅锌多金属矿床,矿体严格受近SN向的断裂带及层间破碎带控制,赋存于上寒武统核桃坪组和沙河厂组大理岩化灰岩及矽卡岩中。文章在分析矿床地质特征的基础上,通过对V1矿体的氢、氧、碳、硫、硅和铅同位素地球化学的示踪研究,探讨了成矿溶液中水、碳、硅、硫和铅的来源以及成矿流体的演化问题。研究表明,V1矿体中矿石的石英δ18O水值变化范围为6·1‰~7·6‰,平均为6·7‰,其δDV-SMOW值变化范围为-100‰~-108‰,平均为-104‰,说明成矿流体主要来自深部岩浆分异水,并在后期成矿作用过程中有地层建造水和大气降水的加入;矿石中方解石的δ13CV-PDB和δ18O水值分别为-6·6‰~-5·9‰和5·0‰~5·2‰,反映成矿流体的碳、氧具有深部流体与围岩发生交代反应的特征。硅、硫和铅同位素具深部岩浆或地幔来源的特点,但遭受后期壳源物质的混染。据此提出该矿床是与深部岩浆热液或幔源流体贯入有关的构造热液脉型矿床,其成矿作用受控于深部过程的驱动和控制,可为指导地质找矿提供依据。     

青海南部熔积岩的发现:对寻找VMS型矿床的重要启示

熔积岩指的是侵入、混合到未固结或弱固结的湿沉积物中的熔浆分解、原位形成的一类特殊岩石。正确地认识该类岩石,有利于增进人们对岩浆-水(沉积物)相互作用过程的理解,恢复古环境。在青海南部沱沱河地区发现了一套角砾为撕片状、锯齿状及浑圆状的安山岩,胶结物为铁硅质组合的特殊熔积岩。研究表明,该熔积岩的角砾为岩浆遇水后快速淬火、裂解的产物,铁硅质组合为海底喷气沉积形成的含铁建造;且安山岩与含铁建造发生混合时,含铁建造尚未固结。该套熔积岩的发现,改变了长期以来对开心岭铁矿为火山热液交代安山岩而形成的认识,对于在矿区寻找VMS型矿床、区域内寻找海底热水喷流沉积型矿床具有重要的启示意义。     

柴达木盆地北缘侏罗系不同沉积环境烃源岩生物标志物特征及其应用

柴达木盆地北缘地区侏罗系(中下侏罗统)的优质烃源岩主要发育于湖相与三角洲相环境。研究了不同时代、不同沉积环境中烃源岩的生物标志物组成特征,结果发现,有3类化合物的分布与组成差异显著,包括三环萜烷(C19、C20、C21)的分布型式、重排藿烷的丰度以及规则甾烷的相对组成。其中,不同时代的差异主要体现在规则甾烷组成上;而不同沉积环境的差异主要体现为三环萜烷(C19、C20、C21)的分布型式及重排藿烷的丰度。分析认为,这些差异与烃源岩的沉积环境及其生源组成有密切关系。据此,初步将这些参数应用于两方面研究,一是为划分地层沉积环境提供“生物标志物相标志”,二是研究油源对比,取得良好效果。因此,本文研究结果具有重要实用价值与参考意义。     

华北克拉通北缘隆化地区S型花岗岩的独居石年龄图谱

位于华北克拉通北缘中段的隆化S型花岗岩由石榴石黑云母花岗岩、石榴石花岗岩以及片麻理化的黑云母花岗岩组成。其主体岩性石榴石黑云母花岗岩SiO_2和Al_2O_3含量分别为64.09%～69.6%以及14.6%～16.13%,K_2O/Na_2O>1.0,A/CNK>1,0,Mg~#在20.76～34.89之间变化,具有明显的Nb、Ta、P、Ti和Sr亏损以及Rb、K和Th富集。石榴石黑云母花岗岩(样品JB6031-1)采用独居石电子探针U-Th-Pb化学法进行测年,获得了2553±120Ma、2180±42Ma和1854±24Ma三个年龄峰值。一颗独居石内部成分分带上6个分析点定年结果构成2553±120Ma的峰值年龄,这一年龄与我们最新获得的2506±7Ma和2541±8Ma(继承锆石年龄)LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄相似,我们将这一独居石年龄解释为继承独居石的年龄,表明在赤城-隆化断裂以北存在太古宙陆块,并且在后期构造-热事件中发生部分熔融形成S型花岗岩。该独居石颗粒幔部成分分带上10个分析点的测年结果揭示的峰值年龄为2181±42Ma,该年龄也是出现频率最高的年龄值,我们建议2181±42Ma为S型花岗岩的结晶年龄,反映了S型花岗岩的侵位时代。独居石颗粒外部成分分带上8个分析点的测年结果构成1854±24Ma的峰值年龄,该年龄与华北克拉通中部带的变质年龄接近,我们将其解释为S型花岗岩的变质年龄,表明华北克拉通北缘的构造演化与中部带的构造演化密切相关。     

青藏高原西部赛利普中新世火山岩源区:地球化学及Sr-Nd同位素制约

青藏高原拉萨地块西部赛利普地区新生代火山岩依据主量元素可划分为超钾质、钾质和钙碱性系列,主要的岩石类型为粗面安山岩、粗面岩,一个超钾质岩石的40Ar-39Ar年龄为17.58Ma,指示出火山活动为中新世.超钾质、钾质和钙碱性火山岩都显示出富集LREE及LILE(Th、U)、亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)的特征.超钾质火山岩具有较高的K2O(6.31%～8.55%)、MgO(6.75%～8.96%)、Cr(270.7×10-6～460.4×10-6)、Ni(142.3×10-6～233.9×10-6)含量,较高的(87Sr/86Sr)i(0.71883～0.72732)和较低的εNd(-14.78～-15.37),指示可能起源于一个前期亏损并经后期俯冲作用改造的富钾的方辉橄榄岩富集地幔源区.钾质火山岩具有比超钾质火山岩低的K2O、MgO、Cr、Ni含量以及高的Ba、Sr含量,初始87Sr/86Sr为0.71553～0.71628,初始143Nd/144Nd为0.51197～0.51198,在空间上与超钾质火山岩共生,可能是前者母岩浆的演化产物.钙碱性火山岩具有较高的Sr(881.7×10-6～1309.2×10-6)、Sr/Y比值(50～108)和较低的Y(12.05×10-6～18.02×10-6),明显亏损重稀土Yb(0.93×10-6～1.30×10-6),类似于典型的埃达克质岩成分特征但相对高钾,并具有相对低的(87Sr/86Sr);(0.70928～0.71374)以及高的εNd(-7.90～-10.91),指示起源于富钾增厚下地壳物质的部分熔融.区域上拉萨地块超钾质岩、钾质岩与N-S向地堑系在空间上共存、时间上相吻合,由此本文认为拉萨地块中新世钾质.超钾质岩和南北向地堑系的形成可能与中新世早期北向俯冲的印度大陆岩石圈断离有关.     

冈底斯新近纪钾质火山作用:消减沉积物折返的地球化学与Sr-Nd-Pb同位素证据

在冈底斯岩浆岩带的羊八井地区,林子宗火山岩系上部出现小规模的粗面质火山岩.岩石学与地球化学研究表明粗面岩与时空密切相关的大体积安山质-英安质-流纹质火山岩属于不同的火山岩系:碱性钾质系列与钙碱性系列.详细的地球化学研究证明林子宗晚期小体积钾质岩具有独立的岩浆源区,而非早期钙碱性系统低压岩浆过程演化的产物.粗面质熔岩SiO2含量为62.91%～64.63%,具有高K2O(7.52%～8.05%)、Al2O3(16.64%-17.35%)、低TiO2(0.59%～0.68%)与MsO(0.15%～0.77%).钾质熔岩富集LILE与LREE,亏损HFSE,具有高Rb/Sr(1.1～2.3)、Th/La(0.59～0.80)、Th/U(6.3～10.9)和低Ce/Pb(4.1～6.2)与Ba/Th(4.3～14.5)比值,其同位素组成变化范围分别是87Sr/86Sr(I)=0.7068～0.7075、143Nd/144Nd(I)=0.51241～0.51252、206Pb/204Pb=18.87～18.95、207Pb/204Pb=15.63～15.70和208Pb/204Pb=39.24～39.68.粗面岩的地球化学与同位素特征表明冈底斯新近纪钾质火山岩来源于角闪岩相的消减沉积物熔融.因此,羊八井新近纪钾质火山熔岩提供了印度-亚洲大陆碰撞早期消减沉积物折返的证据.     

柴达木盆地北缘侏罗系两类不同有机质丰度泥岩的 生物标志物特征对比研究

在柴达木盆地北缘地区,分别选取有机碳含量很低和较高的侏罗系泥岩样品,对比分析了它们在生物标志物组成上的差异。结果发现,高有机质丰度泥岩的生标组成与我国西北地区侏罗纪煤系有机质的特征差异不大,相比而言,低有机质丰度泥岩的正烷烃以前主峰为特征,Pr/Ph比值在1.0左右,三环萜烷和伽马蜡烷丰度较高,并在部分样品中检出了25 降藿烷系列。结合泥岩的有机岩石学特征,认为这些差异可能反映了泥岩沉积环境和生烃母质的不同:高有机质丰度泥岩的有机显微组分以相对弱还原条件下的形态有机质为主,包括藻类体、孢子体和角质体等,而低有机质丰度泥岩的有机显微组分以相对强还原条件下的矿物沥青基质为主,其母质可能来源于低等显微菌藻类。进一步通过对比不同有机质丰度泥岩,以及区内原油生标组成之间的相互关系,讨论了研究区的油源问题。     

东天山黄山-镜儿泉过铝花岗岩矿物学、地球化学及年代学研究

对东天山黄山-镜儿泉一带黄山南、镜儿泉、图拉尔根沟三个过铝花岗岩作了岩相学、矿物学、地球化学、sr-Nd同位素和锆石U-Pb年代学研究.锆石U-Pb LA-ICP-MS原位定年测得黄山南岩体结晶年龄为259.9±1.4Ma(MSWD=0.86),图拉尔根沟岩体结晶年龄为275.4±8.3Ma(MSWD=29),均侵位于二叠纪碰撞后伸展环境.三个过铝花岗岩均具有低锶同位素初始比值(Isr=0.6969～0.70396)、高εNd(t)值( 5.5～ 7.2)以及年轻的亏损地幔单阶段模式年龄(tDM=0.48～0.56Ga),表明其岩浆源区均为来源于亏损地幔的新生地壳岩石.这种新生地壳岩石可能为偏酸性的火山岩.三个岩体的矿物学和地球化学可分为两类:一类以黄山南白云母花岗岩为代表,为强过铝花岗岩(A/CNK>1.1),强烈亏损Ba、sr和Ti而富集Cs、Rb和K,具有高的Rb/sr(2.03～14.5)和Al2O3/TiO2(110～1592),低的Nb/Ta(3.24～6.76)比值,其稀土元素配分曲线呈"V"字形,显示强烈铕亏损(Eu/Eu*=0.04～0.55),表明这类岩体的直接源岩以泥质岩为主.另一类以图拉尔根沟二云母花岗岩为代表,为弱过铝(1