云南荒田大型铅锌矿床的成因:流体包裹体和C- H- O- S- Pb同位素地球化学约束

荒田铅锌矿位于扬子板块西南缘,与华夏地块和三江地块相接,属峨眉山大火成岩省的南延部分,川-滇-黔铅锌银多金属成矿域的南部。矿体赋存于上二叠统峨眉山玄武岩底部与下二叠统茅口组接触面上及其附近的玄武质-灰质角砾岩层中。本文应用流体包裹体和C-H-O-S-Pb同位素地球化学研究手段,来探讨荒田铅锌矿的成因。流体包裹体分析表明,成矿流体性质具有阶段性演化特征,早期硫化物阶段(阶段Ⅰ)出现含子矿物包裹体、CO_2包裹体和H_2O包裹体的组合发育特征,均一温度介于245～320℃,平均为270℃;到中期硫化物阶段(阶段Ⅱ)和晚期硫化物阶段(阶段Ⅲ)则逐渐变为以H_2O包裹体为主要类型,均一温度分别介于180～250℃和100～210℃,平均为224℃和174℃。随着成矿作用的进行,成矿流体的均一温度和盐度均表现出从早阶段到晚阶段逐渐降低的趋势。显微激光拉曼光谱分析显示流体包裹体的液相成分主要为H_2O,气相成分为H_2O、CO_2、CH_4以及N_2。碳、氧同位素组成(δ~(13)C_(PDB)值介于-8.54‰～3.76‰,δ~(18)O_(SMOW)值介于8.57‰～24.22‰)在δ~(18)O-δ~(13)C图上分布于原生碳酸岩和海相碳酸盐岩之间,指示CO_2可能来自地幔、海相沉积碳酸盐岩溶解和沉积物中有机质的脱羟基作用。氢氧同位素组成(δD值介于-97.4‰～-71.4‰,δ~(18)O_水值介于-4.6‰～8.0‰)在δD-δ~(18)O图上落在岩浆水和大气降水的过渡带上,推测热液流体运移过程中与顺层下渗的大气降水流体混合,期间可能有海水的加入。矿石硫化物的δ~(34)S值介于-5.5‰～10.3‰,指示矿化剂硫具有多种来源,除了直接来自玄武岩外,还来自古海水硫酸盐和碳酸盐岩地层,硫酸盐通过热化学还原(TSR)过程发生还原作用。矿石硫化物铅的~(208)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb和~(206)Pb/~(204)Pb比值分别为38.320～39.365、15.603～15.860和18.136～18.786,数据分布呈线性趋势,几乎所有点均落在地壳铅平均演化线以上,且位于峨眉山组玄武岩、碳酸盐岩地层和基底岩石的Pb同位素组成范围之内,说明成矿物质具有多源性,铅同位素在成矿之前存在均一化过程。结合成矿物质和成矿流体来源,以及区域成矿地球动力学背景,认为荒田铅锌矿属于密西西比河谷型(MVT)叠加岩浆热液改造型矿床。     

北大别造山后伸展期中-下地壳流动形式数值模拟研究

造山后伸展过程中,深部地壳的变形形式反映深部岩石圈的构造活动方式,是造山后伸展深部动力学研究的主要内容。本次工作以大别造山带造山后伸展变形构造为研究对象,在详细的构造观察和组构分析基础上,以实际变形组构为约束开展数值模拟,系统地研究伸展变形构造在垂向剖面上岩石变形机制的空间分布,进而揭示大别造山带造山后伸展过程中深部地壳的变形形式。野外观察表明,北大别穹隆边缘区域拉伸线理优选方位显著,而到穹隆中部拉伸线理定向性减弱,再到穹隆核部线理定向性有所增强。运动学上,北大别穹隆内呈现了一致的上盘向NW的剪切指向。以此为约束的数值模拟研究表明,大别造山带造山后伸展期中-下地壳流动方式总体上是介于透入性简单剪切形式与纯剪切形式之间的组合形式;垂直剖面上呈现为由上、下边界向中心简单剪切分量显著降低,中-下地壳流变带中部以纯剪切变形为主。我们用造山带加厚地壳的韧性垮塌和深俯冲的太平洋板块"后撤"来解释其动力学来源。     

白云凹陷第三系储层中铁白云石的成因机理及与CO2活动的关系

白云凹陷第三系储层中发育大量的铁白云石,受研究区热流背景的影响,铁白云石主要见于高地温梯度地区埋深1000～3000m、地层温度60～130℃的浅—中部地层中及CO_2热流体活动区域。铁白云石的δ~(13)C值(-2.83‰～-1.83‰)具有无机成因的特征,与研究区气藏中幔源岩浆成因CO_2的δ~(13)C值较为一致,铁白云石的δ~(18)O值(-9.45‰～-5.37‰)和~(87)Sr/~(86)Sr值(0.7101～0.7161)也反映了其沉淀受到深部热流体活动的影响。以两口典型CO_2气井为例,储层中流体包裹体均一温度及蒙脱石向伊利石的演化特征证明储层经历了热流体侵入;CO_2热流体活动区域不仅是铁白云石集中分布地带,并出现片钠铝石+铁白云石+菱铁矿等示踪CO_2运移、聚集的自生矿物组合。地层中铁白云石、高岭石含量与气藏中CO_2的含量呈正相关关系,绿泥石含量与CO_2、铁白云石含量呈反消长关系。高地温梯度地区丰富的CO_2热流体活动是该地区储层中铁白云石沉淀与含量高的重要原因,无机岩浆成因CO_2是铁白云石沉淀的主要碳源,CO_2热流体充注造成绿泥石等黏土矿物异常转化,为铁白云石沉淀提供了所需的Fe~(2+)、Mg~(2+)离子。     

对福建李坊重晶石矿床成因的新认识——来自矿石构造、矿物学和流体包裹体的证据

福建李坊重晶石矿床是东南沿海地区发现的一个大型独立重晶石矿床,已有30余年的开采历史,在沉积重晶石矿床中占有重要地位,然而对该矿床的成因和成矿时代仍众说纷纭。本文通过对福建李坊重晶石矿床中矿石组构的野外调查、电子探针分析和重晶石的流体包裹体测温,取得如下发现和认识:①首次在重晶石矿石中发现了管孔状构造、角砾状构造、蜂窝状构造等热水喷流通道相沉积构造;②首次在重晶石矿石中发现具有热水成因指示意义的同生钡冰长石矿物;③140个重晶石的流体包裹体均一温度值为89.3～208.5℃,均值为162.7℃,表明李坊重晶石矿床属于低温热水沉积矿床;综合矿石构造、矿物学和流体包裹体测温等证据,提出李坊重晶石矿床为"白烟囱型"热水沉积矿床的新认识,为华南地区早古生代热水沉积矿床的研究和找矿勘探提供了重要新资料。     

相山牛头山地区铀矿床深部多金属成矿流体特征与成矿物质来源探讨

最新的研究与钻探结果揭示,相山铀矿田深部蕴藏丰富的铜铅锌多金属矿产资源,矿田具有"上铀、下多金属"的资源空间展布样式,对这种新型矿床的形成机制迄今尚未得到阐明。文章在野外地质调查基础上,研究铀多金属矿石中矿物共生组合和流体包裹体特征,初步揭示了含矿流体的性质及其成矿机制。新的资料表明,铀矿化下部的多金属成矿作用可以划分为3期:第1期形成粒状石英-黄铁矿组合;第2期形成石英-闪锌矿-黄铜矿-方铅矿-毒砂-菱铁矿组合;第3期形成方铅矿-辉银矿-黝锡矿-方解石组合。对不同矿化期次脉石矿物中的流体包裹体进行观察鉴定、温度测试、激光拉曼成分分析及硫化物S同位素分析研究。结果表明,相山矿田多金属成矿流体早期为深部岩浆来源的富CO2流体,晚期为深部流体与大气降水混合物。成矿流体总体为中低温(120～300℃)、低盐度(w(NaCleq)=4%～8%)的热液流体。从早到晚,多金属成矿流体从中温、低盐度向低温、低盐度演化,浅部流体的混入造成的流体物理化学条件改变可能是Cu、Pb和Zn等成矿元素沉淀的主要机制。     

陕西大西沟喷流沉积型菱铁矿矿床地质特征及矿床成因

陕西大西沟铁矿床位于秦岭造山带山-柞盆地西北部,与银洞子大型银铅矿床毗邻。矿体主要赋存在泥盆系青石垭组中上段,容矿岩石为一套海相复理石碎屑岩和碳酸盐岩建造。矿床的金属矿物主要有菱铁矿、磁铁矿、黄铁矿,其次为黄铜矿、磁黄铁矿等;非金属矿物主要是重晶石、石英、铁白云石,其次为方解石、绢云母、绿泥石、黑云母、斜长石、钠长石、堇青石等,局部地段由于表生氧化和次生富集作用而形成针铁矿、赤铁矿、蓝辉铜矿等。与矿化有关的围岩蚀变较弱,主要有硅化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化。基于野外地质观察、矿物共生组合和矿石结构构造的系统研究,将大西沟铁矿床的形成划分为3期6阶段,分别是:①喷流沉积期:硅质岩-黄铁矿-菱铁矿阶段(Ⅰ)、重晶石-磁铁矿阶段(Ⅱ);②热液改造期:堇青石-黄铁矿-磁铁矿阶段(Ⅲ)、石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)、碳酸盐-硫化物-磁铁矿阶段(Ⅴ);③表生氧化期(Ⅵ)。流体包裹体显微测温结果表明,喷流沉积期Ⅰ阶段菱铁矿完全均一温度和盐度w(NaCl_(eq))峰值区间分别为230～270℃和13%～14.5%,Ⅱ阶段重晶石中流体包裹体的完全均一温度和盐度w(NaCl_(eq))峰值区间分别为220～290℃和9%～13%;热液改造期Ⅳ阶段菱铁矿和石英中气液两相包裹体均一温度峰值区间为240～300℃,盐度w(NaCl_(eq))为2.6%～15.7%;热液改造期Ⅴ阶段菱铁矿与石英中流体包裹体,除大量气液两相包裹体外,还发育有含子矿物多相包裹体,其中,气液两相包裹体均一温度峰值区间为290～340℃,盐度w(NaCl_(eq))为5.1%～13.4%,含子矿物多相包裹体均一温度峰值区间为380～440℃,盐度w(NaCl_(eq))为40.6%～59.7%。含子晶流体包裹体可能是流体不混溶或/和高盐度流体加入的反映。矿区内不同产状碳酸盐矿物的C、O同位素组成比较均一,δ~(13)C_(PDB)值集中在-3.58‰～-1.15‰之间,δ~(18)O_(SMOW)值为21.22‰～21.82‰,均表现出海相碳酸盐或海底喷流热液溶解海相碳酸盐的特征。大西沟矿床的地质、矿化和流体特征与海底热液喷流沉积型矿床一致,可能属于典型的喷流沉积型菱铁矿床,但后期受到秦岭造山作用的影响及热液叠加改造并形成磁铁矿和少量硫化物。大西沟菱铁矿矿床与邻近的银洞子铅锌矿组成一个较完整的喷流沉积成矿系统,两者可能分别代表了喷流沉积的边缘相和中心相。     

松辽盆地长岭断陷龙凤山次凹营城组油气成藏期次 与差异性研究

通过流体包裹体岩相学特征、盐度特征、均一温度分析,结合地层埋藏史与热史分析,综合研究松辽盆地长岭断陷龙凤山次凹营城组油气成藏期次与地质时间。结果表明,研究区主要存在两期油气成藏过程,第1期包裹体均一温度显示分布于90～100℃,第2期包裹体均一温度则显示分布于130～140℃。结合埋藏史与热演化史分析结果,表明登娄库中期与泉头组—嫩江组中期是主要的油气成藏地质时间,埋深变浅,油气成藏时间变晚;斜坡带油气成藏时间比深洼区晚。     

有限空间中三维壁面紊动射流流动特性试验研究

为了研究三维壁面紊动射流前方布置的垂直挡板对时均流动特性的影响,采用粒子图像测速技术对不同雷诺数和淹没水深条件下的流速场进行了测量,统计分析了U速度剖面分布、速度半宽值变化和最大速度衰减规律。结果表明:沿射流方向具有3个明显不同的衰减区,依次划分为自由边界下的三维壁面射流区（Ⅰ区）、垂直挡板影响区（Ⅱ区）和近壁区（Ⅲ区）。在重点分析的Ⅱ区内,3个特征物理量的分布规律均与雷诺数无关;在垂直挡板影响下,速度半宽值扩展率明显加快,发展更为充分;在水深H~1.75H范围内,射孔中垂面内速度半宽值扩展率为0.043,同时0.5H的递增对射孔中心水平面内速度半宽值的分布较为敏感,其扩展率由0.205增至0.270;最大速度衰减对水深的改变并不敏感,且在Ⅱ区加速衰减,衰减指数为1.095。通过与半无限空间中三维壁面射流径向型衰减区的流动特征比较,Ⅱ区与之相似,将Ⅱ区视为提前进入径向型衰减区。     

江西相山铀矿田深部多金属矿化成矿流体来源:流体包裹体He-Ar同位素证据

江西相山铀矿田西部地区实施的铀矿科学深钻3号孔在深部–700 m发现大量铅锌银多金属矿化脉,垂向上呈"上铀下多金属"的分布特征。本文对深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿、方铅矿进行了流体包裹体He和Ar同位素组成测定,结果表明,相山深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿具有较一致的He、Ar同位素组成,矿物内流体包裹体的~3He含量范围为4.55×10^–14～1560×10^–14 cm^3·STP/g,~4He含量范围为1.05×10^–7～525×10^–7 cm^3·STP/g,~3 He/~4He为2.98×10^–7～4.96×10^–7,即0.21～0.35 Ra,介于地壳(0.01～0.05 Ra)和饱和大气水(1 Ra)之间,明显低于地幔的~3 He/~4He值(6～9 Ra),⁴⁰Ar浓度为0.969×10^–7～157×10^–7 cm^3·STP/g,⁴⁰Ar/³⁶Ar值为303.7～573.9,略高于饱和大气水的Ar同位素组成,结合矿石和蚀变岩石中Li元素富集特征,本文认为相山西部地区深部多金属成矿流体以地壳流体和大气降水为主,成矿流体富Li元素是He同位素明显高于地壳的原因,可能存在少量幔源流体的加入。另外,通过对比前人研究的该地区铀矿化矿石中黄铁矿He-Ar同位素组成,并结合前人对该地区幔源组分明显参与铀成矿的认识,本文认为多金属矿化和铀矿化成矿流体可能并非同一来源。     

安徽金寨银水寺铅锌矿床流体包裹体和同位素地球化学特征

银水寺铅锌矿床位于大别造山带北缘,是该区最大的矽卡岩型矿床。矿体主要发育在中元古界庐镇关岩群仙人冲组大理岩与郑堂子组千枚岩之间的层间破碎带以及正长花岗斑岩与大理岩的接触带中。矿床先后经历了四个成矿阶段,矽卡岩阶段(Ⅰ)、石英.白钨矿阶段(Ⅱ)、石英.硫化物阶段(Ⅲ)、碳酸盐阶段(Ⅳ)。矽卡岩阶段(Ⅰ)主要发育绿帘石、阳起石、石英、绿泥石、磁铁矿及少量金属硫化物等;石英.白钨矿阶段(Ⅱ)主要发育石英、方解石、萤石及少量白钨矿和金属硫化物;石英.硫化物阶段(Ⅲ)广泛发育闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等金属硫化物及石英、方解石、萤石、绿泥石等;碳酸盐阶段(Ⅳ)主要发育方解石、石英及少量黄铁矿。矿床中发育三种类型流体包裹体,包括富CO2水溶液包裹体(AC类)、气液两相水溶液包裹体(L类)和含子晶多相包裹体(S型)。根据流体包裹体岩相学、显微测温、激光拉曼研究结果,矽卡岩阶段主要有富CO2包裹体和气液两相水溶液包裹体,均一温度为314~400℃、盐度变化范围较大(1.1%~19.3%NaCleqv);石英.白钨矿阶段发育气液两相水溶液包裹体、含子晶多相包裹体和富CO2包裹体,后两者均一温度相近(263~349℃)、盐度差异较大(32.8%~41%NaCleqv和0.8%~6.1%NaCleqv),表明流体发生了沸腾作用;石英.硫化物阶段主要发育气液两相水溶液包裹体,均一温度为230~332℃,盐度为0.2%~8.9%NaCleqv;碳酸盐阶段只发育气液两相水溶液包裹体,显示低温(162~245℃)、低盐度(0.2%~5.6%NaCleqv)的特征。矿床不同成矿阶段石英、绿帘石中流体包裹体中水H-O同位素研究结果表明,δ18Ofluid值从早到晚逐渐减小,其中矽卡岩阶段为–1.3‰~4.7‰、石英.硫化物阶段为–5.1‰~–3.1‰,表明银水寺矿床早期成矿流体主要为岩浆来源,并在成矿过程中不断有大气降水的加入。石英流体包裹体中CO2的C同位素测试结果表明,矽卡岩阶段δ13CV-PDB值为–9.2‰,石英.硫化物阶段为–25.8‰~–15.4‰,表明早期成矿流体中碳质主要来自岩浆,石英-硫化物阶段有大量有机碳加入,其可能与流体和富含有机质的地层反应有关。矿石中主要金属硫化物的δ34S值(1.7‰~4.4‰)显示了深源硫的特征。Pb同位素变化范围集中(206Pb/204Pb=16.55~16.705,207Pb/204Pb=15.369~15.459,208Pb/204Pb=37.463~37.767),显示壳幔混源的特点。随着成矿作用的进行,岩浆流体与碳酸盐围岩地层发生水岩交代反应形成矽卡岩,该过程造成了成矿矽卡岩阶段磁铁矿和少量闪锌矿的沉淀;断裂活动造成热液体系压力下降,流体发生沸腾,CO2、HF进入气相并逃逸促使矿床中钨的沉淀;同时大气降水沿裂隙灌入,混合作用导致流体的温度、盐度降低,Cl–浓度下降,造成矿床中铅锌的大面积沉淀。