内蒙古自治区重要矿种成矿规律综述

2007~2013年开展的内蒙古矿产资源潜力评价项目,对铁、铜、铅锌、金、银、钨、钼、铬、镍等重要矿种进行了区域成矿规律总结,为矿产资源潜力评价提供了基础资料。文章即是对该项工作部分成果的概括总结。主要进展包括:在全国Ⅲ级成矿区带划分的基础上,首次进行了覆盖全自治区的Ⅳ级成矿亚带的划分,共划分出34个Ⅳ级成矿亚带;对内蒙古铁、铜等11个重要矿种的主要矿床类型及成矿特征进行了概述,对其时空分布规律做了归纳,认为全区70%以上的矿床数量和资源储量均集中在Ⅲ_5、Ⅲ_6、Ⅲ_8、Ⅲ_10和Ⅲ_11五个成矿区带。此外,不同矿种甚至同一矿种,由于成矿地质背景的差异,在不同的三级区带中的分布也不一样。主要成矿期为元古宙和中生代,次为太古宙和晚古生代,不同矿种的重要成矿期也不完全相同。从区域演化的角度探讨了构造与成矿的关系,认为不同的构造演化阶段形成不同的矿床类型和不同矿种的矿床,其中,古大陆边缘裂谷带以白云鄂博式铁_稀土元素矿床为代表,而大兴安岭岩浆岩带则以产出与燕山期中酸性火山侵入杂岩有关的多金属矿产为特点。     

国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状

条带状铁建造(BIFs)主要发育于早前寒武纪时期(3.8~1.8Ga),记录了早期地球演化的重要信息且蕴含丰富的铁矿石资源。本文梳理总结了国内外BIF相关领域的研究认识及存在问题:1统计对比显示,BIF沉积事件与地幔柱、地壳增生等重大地质事件相关;2稀土元素及Nd同位素示踪表明,Fe来源于海水与海底高温热液的混合溶液,其中高温热液与海水比例为1:1000;3 BIFs缺乏负Ce异常且富集重Fe同位素,暗示沉积时古海洋整体处于缺氧环境以避免Fe~(2+)发生氧化;4一些重要科学问题尚未解决,例如Si的主要来源、沉淀机制及条带成因等;5华北克拉通BIFs多形成于约2.54Ga,BIF类型、形成时代与富矿成因等问题有待深入研究。本文认为,加强国内外典型BIFs的对比研究并适当应用现代先进测试技术,有利于探索BIF沉积的精细过程及古老克拉通的早期演化。     

苏鲁超高压变质带超镁铁岩深部碳酸盐交代作用的证据

中国大陆科学钻探工程第三先导孔(PP3钻孔),位于秦岭-大别-苏鲁超高压造山带的东部,赣榆岗上超镁铁岩体中。钻孔中超镁铁岩的岩性包括纯橄岩和石榴超镁铁岩等,该超镁铁岩的SiO_2含量均值在43.68%,变化范围为41.9%~47.11%;MgO均值在44.71%,变化范围为47.12%~48.62%;Cr_2O_3均值在0.39%,变化范围为0.30%~0.47%;CaO均值0.12%(变化范围为0.006%~0.34%);Na2O均值在0.05%(变化范围为0.005%~0.32%)。超镁铁质岩的Mg#(Mg/(Mg+Fe)×100)稳定在91.9~93.0之间,Cr#(Cr/(Cr+Fe)×100)均值在38,较高;变化在30~45之间,变化小。其中闪石化金云母超镁铁岩具有最低的值(Cr#=19)。Ni含量在2100×10~(-6)~2500×10~(-6),CaO含量均值为0.13%,Al_2O_3含量均值为0.41%。岩体成分均一,表现为高镁,低钙和低铝的特征。超镁铁岩的不相容元素和稀土元素总量很低,稀土元素总量均值在0.60×10~(-6)。(La/Yb)N比值在6.9~51.2,均值在16.1,重稀土元素严重亏损,是中国东部最亏损的地幔岩之一。超镁铁岩中橄榄石成分(Fo在88.7~93.1之间,Fa在6.8~11.1之间),从早期到晚期,岩石Fo值从93→91~92.4→88.7~89.1。铬尖晶石Cr#值从51到89变化,TiO_2和MnO_2值分别低于0.26%和0.46%,晚期铬尖晶石Cr#值增大,Ti含量减小。单斜辉石由透辉石(Wo_(45.9)8En_(47.89)Fs_(2.73)Ac_(3.39))和顽透辉石(Wo_(27.61)En_(68.78)Fs_(2.27)Ac_(1.34))两种,透辉石(Cpx_Ⅰ)在顽透辉石(Cpx_Ⅱ)中呈被交代的残余粒状。角闪石和金云母呈明显的条带状和脉状,局部发育。岩石具有弱的Na和K交代作用,较高的Sr和Ba等元素,亏损高场强元素(HSFE),以及特征的稀土元素和微量元素配分曲线;岩石中主要组成矿物橄榄石从早期到晚期,矿物Mg#指数下降(Mg#从93→88);单斜辉石中可看到透辉石被顽透辉石交代现象;次生角闪石和金云母的形成等特征都显示超镁铁岩经历了碳酸盐交代作用。在超镁铁岩矿物橄榄石中发现细小白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物更有力证明了苏鲁超高压变质带超镁铁岩经历了深部碳酸盐交代作用。PP3钻孔超镁铁岩属于强烈亏损地幔岩区域,单斜辉石和角闪石等含水矿物在超镁铁岩中含量低,交代作用的范围和规模有限,且交代作用在动力学上是快速的和不平衡的过程。     

河南嵩县店房金矿区花岗斑岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及岩石地球化学

华北陆块南缘外方山店房金矿区内出露后沟、水漉塘和店房钾长花岗斑岩体(脉),其与隐爆角砾岩筒及金矿化有密切的空间关系。为查明钾长花岗斑岩体的侵位时代、岩石成因和源区性质,本次开展了锆石U-Pb定年、锆石Hf同位素及岩石地球化学分析等研究。结果表明岩体具有高硅、高钾、富铝、低镁的特征,属钾玄岩系列Ⅰ型花岗岩,轻重稀土元素分馏明显,具有弱的Eu负异常,岩石富集Rb、K、Ba等,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素。锆石具有核—边结构,其中锆石边SHRIMP U-Pb年龄142.6±2.1Ma(MSWD=1.4),_(εHf)(t)=-23.0~-13.8,两阶段模式年龄主要集中于2075~2652 Ma;锆石核LA-ICPMS U-Pb年龄可分为两组,即2169~2336Ma和1732~1881Ma,Hf同位素组成可分为两组,_(εHf)(t)分别集中于-13.1~-4.8和-4.5~3.7,模式年龄主要集中于2376~2805Ma。表明钾长花岗斑岩体形成于142.6±2.1Ma的早白垩世早期,岩浆可能由2169~2336Ma的古老下地壳新太古代太华群部分熔融而成,并有地幔组分参与,岩浆在上升或定位过程中捕获了1732~1881Ma熊耳群火山岩的锆石。结合区域构造背景认为,该岩体是早白垩世古太平洋板块向欧亚大陆俯冲致使华北陆块岩石圈减薄伸展而引起的岩浆活动的产物。     

内蒙古东乌旗早二叠世超镁铁岩的发现及其构造意义

为研究东乌旗晚古生代地幔性质和造山演化特征,对在东乌旗西部首次发现的超镁铁岩—辉闪橄榄岩进行系统的岩相学和元素地球化学研究。东乌旗辉闪橄榄岩主要由橄榄石、角闪石、斜方辉石及少量斜长石、单斜辉石组成,SiO_2含量介于42.84%~43.96%、MgO(24.10%~26.10%)、Na_2O+K_2O(1.52%~2.32%,小于3.5%),低m/f(3.03~3.54)比值和高FeO~T(12.67%~14.33%)的含量、高Mg~#(76.42~79.20),属铁质超镁铁岩和拉斑玄武岩系列。岩石稀土总量较高(∑REE=39.57×10~(-6)~83.32×10~(-6)),轻稀土(LREE)相对于重稀土(HREE)明显富集[(La/Yb)_N=4.04~7.66],Eu异常不明显(δEu=0.90~0.95),稀土元素球粒陨石标准化配分模式表现为轻稀土相对富集的右倾型。岩石富集大离子亲石元素(LILE)Cs、Rb、Ba、Sr、K等,相对亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta,具明显的Nb、Ta、Ti负异常,而又有别于强烈Nb、Ta亏损的岛弧岩浆岩;相容元素Cr(769×10~(-6)~2480×10~(-6))、Ni(454×10~(-6)~901×10~(-6))含量较高;低Th/U(2.54~3.03)、Nb/U(3.40~12.85)比值和高La/Nb(2.60~3.63)、Ba/Nb(43.11~72.52)、Zr/Y(5.45~7.83)比值。综上,结合区域最新研究成果,我们认为辉闪橄榄岩来源于受俯冲流体交代的尖晶石相地幔橄榄岩部分熔融,上升过程中受地壳物质不同程度的混染,形成于早二叠世板内伸展构造体制,与古亚洲洋闭合之后板内非造山作用有关。这一认识填补了早二叠世幔源岩浆事件和非造山阶段超镁铁质岩石记录的空白。     

内蒙古东升庙和炭窑口多金属硫化物矿床铁同位素地球化学特征及其成矿指示意义

本文报道了内蒙古狼山成矿带内两个最大的铅锌多金属硫化物矿床——东升庙矿床和炭窑口矿床中黄铁矿、黄铜矿单矿物的铁同位素研究结果。东升庙矿床绢云石墨片岩中不规则状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值在+0.04‰~+1.11‰之间,呈现铁的重同位素富集,指示了海水中的铁以氧化态沉淀并在成岩期转化成黄铁矿的矿化过程。东升庙和炭窑口矿床富硫化物矿石中黄铁矿和黄铜矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-1.33‰~+0.08‰,具有热液成矿特征,指示金属成矿物质来源于热液流体。另外,绢云石墨片岩中脉状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-0.39‰~-0.04‰,处于矿石黄铁矿和围岩不规则状黄铁矿之间,指示脉状黄铁矿是热液矿化的产物,并在成矿过程中混入了围岩中早先形成的富集铁的重同位素的黄铁矿。绢云石墨片岩中广泛发育的不规则状黄铁矿与赋存在绢云石墨片岩中的富硫化物矿体具有完全不同的铁同位素组成,指示热液活动对不规则状黄铁矿没有明显成矿物质贡献,因此同沉积热液活动成矿的可能性不大。结合赋存在白云石大理岩中硫化物矿体的顶、底部常见硅化的白云石大理岩角砾,本文提出后生矿化是东升庙多金属硫化物矿体的主要成矿方式。另外,东升庙矿床和炭窑口矿床的矿石硫化物具有相似的铁同位素组成特征,指示两者的成矿物质来源具有相似性。     

长江中下游庐枞火山岩盆地南侧钾质侵入岩带的成因

庐枞火山岩盆地南侧的钾质侵入岩带由正长岩-石英正长岩-正长花岗岩组成,以石英正长岩为主。它们的形成时间介于123"130 Ma之间,峰值约为126 Ma,其中正长岩和石英正长岩的形成时间稍早,而正长花岗岩的形成时间略晚。整个钾质侵入岩带的侵位时间晚于庐枞盆地内的橄榄玄粗质火山作用约4"7 Ma,也是长江中下游地区除最东段的宁镇地区外中生代最晚的岩浆活动产物之一。地球化学上,该钾质侵入岩带以高钾、富碱、富集Rb、Th、U、K等强不相容元素和轻稀土元素、亏损高场强元素Nb、Ta和Ti为特征。它们的母岩浆主要是由富集型上地幔部分熔融形成的,从正长岩经石英正长岩到正长花岗岩的演化主要受矿物的分离结晶作用控制,地壳物质同化所起的影响不大。但与同样来自富集型上地幔部分熔融的庐枞盆地内火山杂岩的母岩浆相比,前者的母岩浆来源深度可能更大些或其中包含了更多来自软流圈地幔的组分。两者的演化路径也完全不同,钾质侵入岩带的母岩浆除经历过高压下的分离结晶作用外,晚期在低压下还经历过长石为主,可能还有黑云母的分离结晶,甚至上地壳物质一定程度的混染作用;而盆地内火山杂岩的母岩浆低压下矿物的分离结晶作用及上地壳物质的混染都不明显。庐枞盆地南缘的富钾侵入岩与盆地内的火山杂岩一样,地球化学上都具有明显的大陆弧的特征,暗示它们的岩浆源区可能形成于俯冲带环境,意味着扬子地块北缘先前(推测为古元古代晚期)曾发生过俯冲作用,上地幔的交代富集可能就与这次的俯冲作用有关。     

浙江天目山超单元的地球化学特征及其成因机制探讨

通过详细的野外地质填图和岩石地球化学研究,发现分布在皖浙两省交界处的天目山一带的石英二长闪长岩、石英二长斑岩、石英正长(斑)岩体不仅在空间上相伴,且岩石化学、地球化学特征相近,又都与燕山期黄尖旋回的火山岩密切共生,亲缘关系较密切,将其归并为天目山超单元。该超单元为高钾钙碱性—钾玄岩系列,地球化学特点表明岩浆由造山带的山根或者加厚的双倍陆壳的下部熔融产生,为同源岩浆成分与结构演化序列,其侵位机制不仅受区域构造控制,而且还受火山机构制约,以被动式就位为主,少数可能兼有主动就位机制。     

中国陆块海相盆地成钾条件与预测研究进展综述

中国古代海相钾盐找矿是一个"久攻不破"的难题,古代海相及海陆交互相盆地能否成钾也是长期争议的问题,也就是中国小陆块能否成钾、成大钾矿的关键问题。为此,本文以板块构造运动为主线,对中国主要小陆块漂移历史、成盆构造、古气候、古地理及海相/海陆交互相蒸发岩沉积特征进行了系统梳理和总结;在此基础上,基于盆地"构造-物源-气候"三要素耦合成钾理论,分析中国小陆块海相盆地成钾条件、成矿机理;同时,总结和借鉴全球海相钾盐成矿标志,建立钾盐成矿评价指标体系。基于这些研究基础,借助对主要陆块的区域构造和古地理特征、物质来源、古气候面貌等恢复及分析,对主要陆块的海相成钾潜力进行评价,同时预测找钾战略靶区。钾盐成矿模式研究表明:兰坪—思茅盆地白垩系、上扬子陆块四川盆地中—下三叠统、华北陆块陕北盆地中奥陶统及塔里木陆块库车盆地古近系等盆地及其层位具有较大的成钾潜力。结合成钾指标对比分析,优选圈定了思茅盆地南部、四川盆地中东部及塔里木的库车盆地等战略靶区内较为明确的重点靶区,可以进一步开展钻探验证。这些研究成果为在中国继续开展海相钾盐成矿研究和找钾提供科学依据。