Pressure fluctuations and the formation of the PGE-rich Merensky and chromitite reefs, Bushveld Complex

The Merensky Reef and the underlying Upper Group 2 chromitite layer, in the Critical Zone of the Bushveld Complex, host much of the world’s platinum-group element (PGE) mineralization. The genesis is still debated. A number of features of the Merensky Reef are not consistent with the hypotheses involving mixing of magmas. Uniform mixing between two magmas over an area of 150 by 300 km and a thickness of 3–30 km seems implausible. The Merensky Reef occurs at the interval where Main Zone magma is added, but the relative proportions of the PGE in the Merensky Reef are comparable to those of the Critical Zone magma. Mineral and isotopic evidence in certain profiles through the Merensky Unit suggest either mixing of minerals, not magmas, and in one case, the lack of any chemical evidence for the presence of the second magma. The absence of cumulus sulphides immediately above the Merensky Reef is not predicted by this model. An alternative model is proposed here that depends upon pressure changes, not chemical processes, to produce the mineralization in chromite-rich and sulphide-rich reefs. Magma was added at these levels, but did not mix. This addition caused a temporary increase in the pressure in the extant Critical Zone magma. Immiscible sulphide liquid and/or chromite formed. Sinking sulphide liquid and/or chromite scavenged PGE (as clusters, nanoparticles or platinum-group minerals) from the magma and accumulated at the floor. Rupturing of the roof resulted in a pressure decrease and a return to sulphur-undersaturation of the magma.     

西藏驱龙超大型斑岩铜矿床:地质、蚀变与成矿

驱龙超大型矿床是一个产于后碰撞伸展环境下、与大洋俯冲无关的新型斑岩铜矿。文章通过对驱龙铜矿床地质、蚀变与矿化的详细研究,建立了驱龙中新世岩浆演化序列,初步查明了岩浆浅成侵位的构造控制要素,厘定了主要的围岩蚀变类型及空间展布规律,查明了引起各期蚀变事件的地质记录及矿化的空间分布规律,并探讨了成矿物质沉淀的机制,初步建立了该矿床的成矿模型。研究表明,驱龙铜矿中新世斑岩是闪长质深部岩浆房不断演化的产物,花岗闪长岩中新发现的、结晶时间为22.2Ma左右的闪长质包体可近似代表深部岩浆房组分,依次产出的花岗闪长岩、呈岩株或岩枝产出的P斑岩、X斑岩及最晚期的闪长玢岩(15.7±0.2)Ma,均为深部岩浆房连续演化的产物,岩浆持续6Ma左右。岩浆演化过程中角闪石、斜长石不断的结晶分异,导致了岩石常量元素、稀土元素及微量元素组成的规律性变化,斑岩埃达克质的特征也因岩浆演化过程中角闪石等矿物的不断结晶分异而引起。X斑岩中锆石的Hf同位素特征表明,岩石可能形成于新生下地壳的部分熔融。大面积产出的花岗闪长岩为驱龙铜矿最主要的含矿围岩,容纳了驱龙矿床70%以上的矿体,主要由斜长石、钾长石和石英组成,具花岗结构-似斑状结构,近EW向产出,其浅成就位可能受背斜控制,其后的各期斑岩均沿该侵位中心上侵,而冈底斯地壳中新世的快速抬升与剥蚀是导致含矿斑岩浅成侵位的根本原因;矿区内的SN向裂隙带既不控岩,也不控矿。浅成侵位的斑岩及深部岩浆房均发生了流体出溶。发生了大量流体出溶的深部岩浆房,是矿区早期蚀变流体的主要来源,显微晶洞构造及单向固结结构(UST)是流体出溶的地质记录。蚀变主要有3种类型,分别为早期的钾硅酸盐化、青磐岩化以及晚期的长石分解。钾硅酸盐化可分为2个阶段,即蚀变矿物以次生钾长石为主的早期钾硅酸盐化和以次生黑云母为主的晚期钾硅酸盐化。青磐岩化因产出的岩石类型不同,蚀变矿物组合具有明显差异性:产于叶巴组地层中的青磐岩化相对较强,蚀变矿物以绿帘石为主;产于花岗闪长岩中的青磐岩化相对较弱,蚀变矿物以绿泥石为主。晚期长石分解蚀变以破坏长石类矿物为特征,蚀变矿物主要为绢云母-绿泥石-粘土等。石英和硬石膏贯穿于上述各种蚀变中。空间上,钾硅酸盐化位于斑岩体及其周围地区,青磐岩化位于钾硅酸岩化外侧。后期形成的长石分解蚀变强烈叠加了早期钾硅酸盐化,介于钾硅酸盐化带与青磐岩化带之间。与早期钾长石化有关的脉体主要为不规则石英-钾长石脉,与晚期黑云母化有关的脉体主要为不规则至板状的石英-硬石膏脉、黑云母脉,与青磐岩化有关的脉体主要为板状的绿帘石-石英脉,与晚期长石分解蚀变有关的脉体主要为板状黄铜矿-黄铁矿脉及黄铁矿脉;在早期钾硅酸盐蚀变与晚期长石分解蚀变转换阶段,发育一组板状的石英-硫化物脉。早期不规则的脉体形成于斑岩结晶早期、矿区裂隙小规模发育阶段;晚期的板状脉体形成于斑岩弱固结或固结之后、矿区大规模连通裂隙发育阶段。驱龙矿区的铜矿化分布较为均一,主体产于花岗闪长岩中,其中,铜矿化主体形成于黑云母化蚀变阶段,转变阶段及长石分解阶段也有大量铜的形成;钼主要形成于转换阶段,长石分解蚀变阶段也有产出。黑云母化阶段,铜的沉淀与角闪石黑云母化、斜长石钾长石化过程中Ca2 的大量释放有关;转换阶段,铜钼矿化可能与压力和(或)温度骤降有关;晚期铜矿化与长石矿化蚀变阶段,斜长石绿泥石化、黑云母绿帘石化过程中Ca2 及Fe2 的释放有关。     

秦岭造山带的印支运动及印支期成矿作用

秦岭碰撞造山经历了长期的板块构造的俯冲-碰撞的构造演化,于印支期最终完成对接拼合,形成了统一的中国大陆,并由此转入陆内变形。众多Au、Mo多金属矿床的同位素年龄资料表明,印支期是秦岭的重要成矿期,其成矿作用明显受到构造演化的控制,反映特定的地球动力学背景和作用过程。秦岭印支期成矿作用不仅是中国东部中生代成矿作用的先导和开始,奠定了中国东部中生代成矿大爆发的基础,而且为碰撞期和碰撞期后构造体制快速转换的研究提供了依据。重视秦岭以及中国印支期成矿作用的研究,对正确认识秦岭成矿带的区域成矿规律、造山带演化的深部动力学过程,建立符合中国和东亚实际的印支期成矿理论体系具有重要科学意义。     

太平洋板块俯冲与中国东部中生代地质事件

中国东部至少自侏罗纪开始就一直处于俯冲大洋板块之上,但是有关俯冲板块对其影响程度一直有不同的认识。最近的研究表明,太平洋海山岛链的时空分布显示太平洋板块的漂移方向曾发生多次转折,这些转折与白垩纪中国东部的构造演化和岩浆事件有着密切的时空耦合关系。从时代和力学性质上看,太平洋板块俯冲方向的改变在很大程度上控制着中国东部中生代的盆地演化和郯庐断裂活动等重要地质事件。这些认识为理解中国东部构造演化提供了新的视角,包括岩石圈减薄的机制、郯庐断裂的演化,以及燕山期大规模岩浆活动等。本文重点分析了太平洋板块俯冲与中国东部中生代岩浆活动的对应关系。在125～140Ma太平洋板块向南西方向俯冲,造成中国东部岩石圈减薄,软流圈卸载上涌,发生减压部分熔融;约125Ma,太平洋板块漂移方向发生了大幅度转折,形成安第斯式的俯冲挤压,岩石圈停止减薄和减压部分熔融,出现岩浆宁静期。随着俯冲的深入,到110Ma前后俯冲板块后撤,形成弧后拉张,岩浆活动又重新开始。     

湖南禾库地区水系沉积物地球化学特征及找矿预测

依据1∶5万水系沉积物测量资料,分析研究了湖南禾库地区水系沉积物地球化学特征。对元素分布、单元素异常、元素相关性、异常元素组合等特征的研究表明水系沉积物地球化学测量方法在高山峻岭、地形复杂的禾库地区有良好的找矿效果,并优选了嗅脑和杉木冲2处铅锌找矿远景区。     

湘黔汞矿带相关成矿问题的讨论

湘黔汞矿带的含汞建造与生油层系的特征相似,汞矿床的形成和油气的聚集一样具有“生、储、盖”的成矿地质条件。中寒武统敖溪组及下寒武统清虚洞组既是汞矿的容矿层,也是汞矿的矿源层。汞的成矿流体是一种以地下水为主、包括油气在内的混合热液,成矿作用是在低温低压高盐度的还原环境中进行的,属于沉积成岩－地下水热液的成因类型。     

地洼盆地砂岩铜矿床成矿作用的化学动力学和热力学研究

对我国南方中新生代地洼盆地中的砂岩铜矿床进行了化学动力学与热力学的理论与实验研究。矿源岩中以辉铜矿和黄铜矿最有利于溶解和迁移，ＮａＣｌ对Ｃｕ的溶解和含矿流体的形成起了催化作用。溶液中Ｃｕ以络合物的形式迁移，其中以一价铜氯络合物为主；温度的降低和溶液中性化导致了络合物的失稳、分解和铜矿物的沉淀。铜矿物的化学动力学和热力学制约了砂岩铜矿中以辉铜矿为主及矿床分带的形成。     

金矿床定年方法进展及中国金矿床成矿时代

本文汇集和讨论了夹皮沟、辽宁、冀东、张家口、小秦岭、胶东、湘西、粤西－海南、滇西、北疆和台湾等我国主要金矿化集中区某些典型矿床的成矿年龄．在此基础上讨论了金矿床蚀变矿物、流体包裹体、石英、水热锆石、裂变径迹和矿石矿物同位素年龄测定新方法及热释发光技术在金矿床定年中的进展。普通铅模式年龄的定年意义是很有限的，但异常铅模式研究可用来示踪金矿化历史。＂成矿物质来源年龄老，矿床定位年龄新＂，即成矿作用具有明显继承性是中国金矿床最突出的特征。     

金寨县沙坪沟钼矿的隐爆特征及成矿意义

北淮阳构造东段多金属矿床的成因上多与岩浆的隐爆作用有关,沙坪沟特大斑岩型钼矿的形成与岩浆的隐爆作用也有着密切关系,岩浆多期次的隐爆为矿质的运移、富集成矿提供了动力来源和容矿空间。本文从构造、岩浆岩、矿体等基本特征入手,从时间上、空间上、成矿过程上探讨矿床的隐爆特征,分析沙坪沟钼矿成矿过程：隐伏斑岩岩浆侵位（多期次）-隐爆（多期次）-含矿流体活动-成矿。     

中国近海天然气水合物找矿前景

天然气水合物是一种新型能源，在海底沉积物和陆上永远冻土带中均有广泛分布。西太平洋是全球三大天然气水合物成矿带之一，在其中已发现许多水合物矿床或矿点。中国近海，包括南海、东海和台湾东部海域，具备良好的天然气水合物成矿条件和找矿前景，并已在这些海域中发现了一系列的找矿标志。南海的西沙海槽、台湾西南陆坡和台西南盆地、笔架南盆地及其东缘增生楔、东沙群岛东南坡、南部陆坡区，东海的冲绳海槽和台湾东北部海域是中国近海最有利的天然气水合物找矿远景区。