中国铜矿床成矿系列研究进展

矿床成矿系列理论在中国经过三十多年的发展,已被广泛应用于找矿勘查实践。文章在以往矿床成矿系列研究的基础上,对中国铜矿床的成矿系列进行了补充与完善,厘定出30个以铜为特色的矿床成矿系列。结合全国地质与成矿演化,分析铜矿床成矿系列在主要地质历史时期的特点与时空分布规律,其中,前寒武纪7个铜矿床成矿系列,矿床类型以变质型和岩浆型为主;古生代8个铜矿床成矿系列,矿床类型以海相火山岩型为主;中生代13个铜矿床成矿系列和新生代2个铜矿床成矿系列,矿床类型均以斑岩型和矽卡岩型为主。西藏地区铜矿找矿突破显著,新增2个全国范围的铜矿床成矿系列。矿床成矿系列的复合,是中国铜矿床成矿系列研究的重要成果和特色。     

克拉通边缘岩石圈金属再富集与金-钼-稀土元素成矿作用

克拉通是大规模成矿的重要构造环境,其边缘产出了众多世界级规模的金、钼、稀土元素矿床。然而,克拉通如何控制巨型矿床的形成与分布尚不十分清楚。文章基于作者和前人的研究成果,探讨了扬子和华北克拉通岩石圈早期金属富集与后期金属活化问题。在全球范围,多数克拉通在其形成之后长期保持稳定,但部分克拉通(如华北、扬子)在克拉通化之后又经历了早期(元古代)增生与晚期(中生代—新生代)改造。在克拉通化及其之后,处于克拉通边缘的大洋岩石圈或克拉通块体间的有限洋盆发生板片俯冲,释放出含金属组分(REE、Cu、Au)的富CO2流体,交代亏损的大陆岩石圈地幔(SCLM),并使之发生交代和金属再富集。俯冲诱发的弧岩浆在大陆下地壳底侵可形成新生下地壳,伴随着少量硫化物的堆积而发生金属(Au、Cu)再富集。由于克拉通相对稳定,新生下地壳在进变质脱水过程中仍能保存部分金属,释放的(含Au)变质流体很可能被封存或固结在地壳的某个部位。在克拉通破坏改造期,软流圈上涌改变克拉通SCLM热结构并诱发其部分熔融,产生富REE的碳酸岩熔体和富水的基性岩浆(如煌斑岩)。前者在浅部地壳侵位并出溶成矿流体,形成碳酸岩型REE矿床;后者在深部地壳脱挥发分(H2O+CO2),诱发新生下地壳重熔和含Au硫化物(和/或含Au流体囊)活化,形成富Au岩浆系统或流体系统。这些深地壳熔/流体沿克拉通边界或岩石圈不连续运移至上部地壳,岩浆系统直接出溶成矿流体,形成以斑岩体为中心的斑岩型Au矿,含Au富CO2流体流沿断裂网络系统活动并沉淀金属,形成石英脉型和蚀变岩型Au矿。伴随克拉通破坏改造,克拉通边界断裂或基底断裂重新活化,并诱发古老下地壳熔融,产生含Mo岩浆系统。这个理论框架不同于已有的造山带成矿理论模式,它解释了克拉通边缘异常富集Au、Mo、REE矿床及其成矿规律,可用于类似克拉通地区的成矿预测。     

自动电位滴定技术精确测定铜矿石中高含量铜的方法研究

铜矿石中百分含量铜的分析通常采用手动目视滴定法,该方法借助化学指示剂判定终点,存在终点判断和人为操作等误差,精密度、可靠性相对较差。基于此,本文建立了精确测定铜矿石中高含量铜的分析方法,采用智能型自动电位滴定仪自动判定终点,高分辨加液器精确控制硫代硫酸钠标准溶液加入量至0.001 m L,并且通过加大碘化钾用量使得滴定中产生的碘化亚铜被高浓度的I-溶解,消除对碘的吸附影响。本法应用于铜含量为24.2%~59.09%的铜精矿、黄铜矿、铅黄铜国家标准物质分析,相对标准偏差(RSD,n=10)0.3%,极差仅为0.13%、0.21%、0.29%,优于手动目视滴定法。本法提高了铜矿石分析的自动化程度,适用于精确测定铜含量大于0.5%尤其是10%以上的铜矿石。     

“三江”北段沱沱河地区的成矿规律与找矿方向

"三江"成矿带的北段沱沱河地区是中国首批整装勘查区之一,区域成矿规律和找矿方向亟待了解。研究表明,区内主要发育3期成矿事件,形成5种主要矿床类型。早期成矿发生在晚二叠世至早三叠世,为龙木错-双湖洋向北俯冲下的弧间或弧后盆地环境,形成开心岭火山岩容矿块状Fe(-Cu-Zn)矿床(VMS型);第二期成矿作用发生于新生代40~25 Ma期间,对应印-亚大陆晚碰撞环境,形成那日尼亚与钾质火山岩岩浆活动有关的脉状PbZn矿床、扎日根玢岩型铁矿床及扎拉夏格涌与碱性斑岩有关的热液脉状Pb-Zn矿床;第三期矿化出现在新生代23Ma以来,对应印-亚大陆后碰撞环境,形成以茶曲帕查为代表的密西西比河谷型(MVT)Pb-Zn矿床。综合分析表明,区内应优先寻找MVT型矿床,在区域逆冲带的前锋带中,老于新生代的碳酸盐岩内、碳酸盐岩与碎屑岩地层界面附近是找矿的主要方向;晚二叠世至早三叠世及晚三叠世地层中双峰式火山岩建造是寻找VMS矿床的有利部位;新生代闪长玢岩分布区的正磁异常、Cu化探异常、发育绿帘石和绿泥石化的地区有利于寻找玢岩型铁矿床;而热液脉状Pb-Zn矿床的成矿潜力有限。     

内蒙古林西县北三段银铅多金属矿床碳、氧、硫、铅同位素特征及成矿物质来源

本文对内蒙古林西县北三段银铅多金属矿床矿体的碳、氧、硫、铅同位素进行了测定,并对其成矿物质来源及演化进行了探讨。矿区样品的δ34S‰变化范围为-0.24‰~2.37‰,平均值为1.29‰,初步认为矿石中的硫主要来源于深部岩浆,并有少量生物还原硫的加入。样品的δ13CPDB变化范围为-4.57‰~-7.33‰,平均值为-5.96‰,δ18O为-3.4‰~-4.8‰,平均值为-4.06‰;δ13CPDB-δ18OSMOW关系表明,矿体中的碳可能主要由基性-超基性岩浆提供,并有部分来源于地层,且受大气水影响明显。铅同位素表明北三段矿床的成矿物质可能由造山带物质和地幔物质两部分提供。     

贵州五指山铅锌矿田深部找矿远景分析

贵州五指山铅锌矿田发育北东向、北东东向和北西向断层,分别平行于区域性安顺-贵阳、纳雍-息烽及水城-紫云深大断裂,控制了寒武纪-泥盆纪时期的沉积相和石炭纪前的地层剥蚀程度,以及沉积盆地中成矿流体活动。矿田中的那雍枝矿床的矿体产状、矿石结构构造、围岩蚀变及元素地球化学特征,反映其具有海底喷流沉积矿床成因。矿田深部地球物理场显示,矿田及附近存在北东向、北西向和东西向深大断裂,在几组断裂交汇处及附近的深部存在岩浆岩体及大型岩基,具备深部流体上升的条件。推测那润断层北盘那雍枝矿床深部灯影组内,F9、F10与F1断层相交,灯影组和清虚洞组层位及对应的物化探异常变异区的深部应存在大型层状铅锌矿体,具有超大型铅锌矿床的找矿前景。     

江西九瑞地区东雷湾矽卡岩型铜多金属矿床流体包裹体特征及稳定同位素地球化学研究

对位于江西九瑞地区的东雷湾矽卡岩型铜钼金多金属矿床主成矿阶段(石英金属硫化物阶段)石英中的流体包裹体进行了岩相学和显微测温研究。结果表明,与成矿有关的包裹体类型主要有4类,成矿流体的均一温度和盐度主要集中于210~350℃和1%~9%,总体属于高中温、中低盐度流体体系。包裹体的气相成分以H2O和CO2为主,其次有N2、CO、O2,有少量CH4、C2H2;液相成分中,阳离子以Ca2+、K+、Na+为主,含少量Mg2+,阴离子以Cl-、SO2-4为主,含少量NO-3、NO-2,流体属于CO2-H2O-Na Cl-Ca Cl2(KCl)体系,计算所得离子浓度为3.1%~34.5%。氢、氧同位素特征显示,主成矿阶段成矿流体δ18OH2O值为0.93‰~5.20‰,δDV-SMOW值为-81‰~-64‰,表明成矿流体主要为岩浆水,有极少量大气降水混入。矿石硫化物的δ34SV-CDT‰值为-2.2‰~3.4‰,结合铅、铼同位素特征表明,东雷湾矿床的成矿物质主要来源于上地幔,同时有一定量的壳源物质混入。东雷湾矿床为热液交代矽卡岩型矿床,区域褶皱和断裂为成矿岩浆提供运移通道,岩浆侵位发育矽卡岩型岩浆流体系统,并伴随有Cu(Mo、Au等)矿化,最终形成矿床。     

红格铁矿三维反演与地质建模

四川红格钒钛磁铁矿是我国重要的岩浆岩型铁矿石产出基地。在过去几十年中,对红格地区进行了不同程度的勘探,积累了大量地质、物化探资料。但是,这些工作比较分散,不同单位不同时期用多种方法开展了多种比例尺的地质、物化探工作,资料零散的分布于不同单位,没有进行过系统的梳理及研究。本文对红格矿区进行有地质约束的三维磁异常反演,建立了三维地质模型,并实现了三维可视化。分析所建三维地质模型,从宏观上推测了红格铁矿的成矿控矿规律及岩浆运移通道,微观上预测了红格矿区矿体空间位置、形态及控矿、容矿、含矿地质体的分布规律。另外,结合地质模型还进行了找矿潜力评价,分析了矿区外围和深部的找矿前景。     

海南戈枕成矿带峨麻岭矿区以钻代槽勘查技术

针对槽探施工面临的环境破坏及深度局限性问题,本文提出了以钻代槽技术新方法,并在海南峨麻岭矿区进行试验。通过在槽探拟施工区域,根据产状或覆盖层情况,布置间距小于10m的钻孔,获取基岩,来完成对矿体的评价。结果表明,获取的岩石样品资料可以很好地与槽探实物资料相吻合,证实了以钻代槽勘查技术方法是可行的,有效的。     

海南石碌铁矿独居石的成因类型、化学定年及地质意义

海南石碌铁矿是我国最大的富赤铁矿矿床,同时伴生有钴、铜等多金属矿产。轴向北西-南东向的复式向斜是石碌铁、钴铜矿体的主要控矿构造,富铁矿和钴铜矿的形成与该褶皱变形及伴随的韧性剪切和高温塑性流动有着密切的关系。为获得该构造变形的年代学信息和证实构造变形对成矿物质的富集影响,本文开展了石碌铁矿近矿围岩—石碌群第六层透辉石透闪石岩中独居石的显微结构观察和电子探针化学Th-U-Pb定年(CHIME法)。显微结构观察发现独居石往往沿岩石面理定向分布,且具典型的球冠结构,表现为围绕独居石核部向外依次出现磷灰石、褐帘石、绿帘石同心环。电子探针分析结果表明这些独居石为Ce-La-Nd磷酸盐[(Ce,La,Nd,Th)PO4],具富钍独居石端元组分。ThO 2含量范围(0.78%~4.61%)、稀土特征以及独居石的产出特征均暗示了其为同构造变质成因。电子探针CHIME化学定年结果表明独居石的年龄变化范围为614~397Ma,并具有两个峰值年龄:即主峰值ca.455Ma和次峰值ca.564Ma。低的ThO 2(0.78%~1.65%),PbO(0.02%~0.04%)和CaO(0.50%~0.97%)含量,以及高的Th/U比值(23.06~53.11)暗示了构成ca.564Ma的独居石是早期剪切变形事件的产物。而在随后剪切变形过程中独居石在低角闪岩相变质条件下以及碱性变质流体诱导下发生了溶解-再沉淀,形成了具ca.455Ma年龄的补丁状成分区。该过程引起了U-Pb体系的局部重置,形成的独居石具有变化较大的ThO 2(0.92%~4.61%)、PbO(0.01%~0.08%)和CaO(0.28%~1.58%)含量范围以及Th/U值(24.83~52.86)。在剪切变形之后,早期变质成因的独居石在绿片岩相退变质作用过程中及富Ca、Fe、Si、Al流体参与的条件下,经不平衡反应形成了磷灰石-褐帘石-绿帘石球冠物,反应机制以独居石和球冠矿物间的元素扩散动力学为主。该反应暗示了REE、Y、Th等元素发生了迁移,并可能引起边部独居石的部分Pb丢失。结合华南的构造演化,年龄谱主峰值455Ma代表了与华南加里东造山运动有关的区域变质和动力变质作用事件年龄,是加里东运动在海南岛的响应;次峰值年龄564Ma对应着冈瓦纳泛非事件,暗示了华南在晚新元古代-早古生代与冈瓦纳大陆具有亲缘性,华南加里东运动引起陆内造山过程可能与冈瓦纳大陆的聚合碰撞事件有关。因此,晚新元古代-早古生代造山事件对海南岛构造演化历史具重要影响。此外,该构造运动使石碌群发生褶皱变形,伴随产生的变质流体使铁、钴铜成矿元素进一步活化和富集,对石碌铁、钴铜矿的富集有着重要影响。