Mineralogy and geochemistry of a Late Permian coal in the Dafang Coalfield, Guizhou, China: influence from siliceous and iron-rich calcic hydrothermal fluids

This paper describes the influence of siliceous and iron-rich calcic low-temperature hydrothermal fluids (LTHF) on the mineralogy and geochemistry of the Late Permian No. 11 Coal (anthracitic, R_r=2.85%) in the Dafang Coalfield in northwestern Guizhou Province, China. The No. 11 Coal has high contents of vein ankerite (10.2 vol.%) and vein quartz (11.4 vol.%), with formation temperatures of 85 and 180 °C, respectively, indicating that vein ankerite and vein quartz were derived from low-temperature calcic and siliceous hydrothermal fluids in two epigenetic episodes. The vein quartz appears to have formed earlier than vein ankerite did, and at least three distinct stages of ankerite formation with different Ca/Sr and Fe/Mn ratios were observed.The two types of mineral veins are sources of different suites of major and trace metals. Scanning electron microscope and sequential extraction studies show that, in addition to Fe, Mg, and Ca, vein ankerite is the dominant source of Mn, Cu, Ni, Pb, and Zn in the coal, and the contents of these five elements are as high as 0.09% and 74.0, 33.6, 185, and 289 μg/g, respectively. In contrast, vein quartz is the main carrier mineral for platinum-group elements (PGEs) Pd, Pt, and Ir in the coal, and the contents of Pd, Pt, and Ir are 1.57, 0.15, and 0.007 μg/g, respectively. Sequential extraction showed a high PGE content in the silicate fraction, up to 10.4 μg/g Pd, 1.23 μg/g Pt, and 0.05 μg/g Ir, respectively. It is concluded that the formation of ankerite and quartz and the anomalous enrichment of trace elements in the No. 11 Coal in the Dafang Coalfield, Guizhou, result from the influx of calcic and siliceous low-temperature hydrothermal fluids.     

湘西合仁坪金矿床硫、铅同位素地球化学

湘西柳林汊一带广泛分布钠长石_石英脉型金矿,合仁坪金矿床是其典型代表。文章对合仁坪金矿床的硫、铅同位素进行了研究,并与区域石英脉型金矿床进行对比,探讨了该矿的成矿物质来源,并初步确定了其矿床成因。研究表明,合仁坪金矿床硫化物的δ34S值范围较窄(-4.8‰~4.4‰),平均为-0.6‰,该矿床的硫为深源硫,由深部变质流体带入;铅的同位素组成较均一,并表现出明显的造山带铅的特点。结合区域成矿作用,进一步研究揭示,合仁坪金矿床为一典型的造山型金矿,其成矿可能与湘西雪峰山地区加里东期的造山作用有关。     

滇东北火德红铅锌矿床地球化学特征与成矿机制分析

文章通过研究滇东北火德红铅锌矿床岩石地球化学和S、Pb同位素地球化学特征,分析其成矿金属和成矿流体来源,进而对其成矿机制进行探讨。围岩主量与微量元素分析结果表明,火德红铅锌矿床为后生热液矿床,铅锌等成矿金属物质随热液进入赋矿围岩,结合围岩蚀变特征判断,其应属中_低温热液成因;闪锌矿与黄铁矿的δ34S主要分布在-17‰~-11.4‰,其S源极可能来自生物成因硫酸盐还原,与川滇黔地区铅锌矿的S同位素来源(总体来自海水硫酸盐热化学还原)有着明显的不同;矿石硫化物的Pb同位素比值变化范围较窄,均为正常Pb;Pb同位素主要来自于上地壳,有少量岩浆物质混入。上述特征表明火德红铅锌矿床为构造和岩性共同控制的后生热液型矿床,其成矿机制与典型MVT型铅锌矿相似。     

湖南宝山矿床花岗岩类硫-铅同位素和流体包裹体研究及其成因意义

宝山铜铅锌多金属矿床是湖南重要的铅锌生产基地。矿床内矽卡岩型铜(钼)矿化受侏罗纪花岗闪长斑岩的控制,而主要的铅锌矿体则产于远离岩体的碳酸盐地层中,且缺乏可靠的矿化年龄限制。为了查明宝山铅锌矿体与花岗闪长斑岩之间的成因关系,文章对宝山花岗岩类中浸染状黄铁矿的硫同位素和钾长石的铅同位素,以及铅锌矿石萤石脉石的流体包裹体进行了测试和研究,并与前人报道的铅锌硫化物矿石的硫、铅同位素进行了对比,尝试为宝山铅锌矿化的物质来源及成因提供依据。研究表明,花岗闪长斑岩中浸染状黄铁矿的δ34S值为+1.5‰~+3.5‰,与铅锌矿石硫化物(方铅矿、闪锌矿及黄铁矿)相一致;同时,花岗岩类中钾长石的铅同位素组成206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为18.4789~18.7668、15.6835~15.7220和38.7903~39.1035,具有壳源的特征,且与铅锌矿石硫化物的铅同位素分布范围相吻合。宝山矿床的硫、铅同位素特征表明,花岗闪长斑岩应是铅锌矿化的主要硫源及金属来源。宝山矿床铅锌矿石萤石中的流体包裹体具有低温(130~150℃)、低盐度(8%)的特征,可能是岩浆热液演化到晚期的产物。结合已有的有关资料加以对比和分析,研究认为,宝山铅锌矿床的成矿物质应来源于花岗闪长岩的岩浆期后热液,在热液演化晚期迁移到远端地层中沉淀,形成了宝山的主要铅锌矿体。     

河南老湾金矿床上上河矿段矿床地质和成矿流体地球化学

河南桐柏老湾金矿床是桐柏-大别山(北坡)金银成矿带内大型造山带型金矿床之一。文章对该矿床的上上河矿段进行了矿床地质和成矿流体地球化学研究,旨在查明该矿段的流体成矿过程。根据矿脉穿插关系、矿石结构构造、矿物共生组合以及黄铁矿的粒度和晶形,将老湾金矿上上河矿段成矿过程划分为:石英粗粒自形黄铁矿(Ⅰ)、石英细粒半自形-他形黄铁矿(Ⅱ)、石英多金属硫化物(Ⅲ)及石英碳酸盐(Ⅳ)4个阶段。镜下观察显示,矿床中的包裹体类型有含CO_2包裹体(LH_2O+LCO_2+VCO_2)、纯CO_2包裹体(LCO_2+VCO_2)、液相包裹体(LH_2O+VH_2O)及少量含子晶包裹体(LH_2O+VH_2O+S)。第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段均可见含CO_2包裹体、纯CO_2包裹体和液相包裹体,有时可见含CO_2包裹体与液相包裹体共存。流体包裹体显微测温结果表明,成矿流体可近似看做中温、低盐度、富CO_2的NaCl-H_2O-CO_2体系,纯CO_2包裹体和液相包裹体所代表的流体可能是由含CO_2包裹体所代表的Na Cl-H_2O-CO_2流体经不混溶形成的,三者在寄主矿物沉淀时,被同时捕获而共存。从第Ⅰ阶段到第Ⅳ阶段,成矿流体温度从303~379℃逐渐降低到138~195℃,盐度w(Na Cleq)从4.07%~9.59%逐渐降低到1.06%~2.74%。在成矿的第Ⅰ阶段成矿流体发生了不混溶作用,而在第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段流体中的CO_2起泡分离再次引发了不混溶作用。从第Ⅰ阶段到第Ⅲ阶段,成矿流体的δ18OH_2O从6.56‰~9.71‰经1.89‰~4.01‰变化到0.08‰,δDH_2O从-78.1‰~-64.2‰经-79.5‰~-76.3‰变化到-72.6‰,表明老湾金矿第Ⅰ阶段成矿流体主要为岩浆热液,第Ⅱ阶段成矿流体中有少量大气降水加入,第Ⅲ阶段成矿流体中大气降水的比例明显加大。     

川中地区茅口组两期流体叠合控制下的白云石化模式

岩相学特征、地化分析揭示:川中地区下二叠统茅口组白云岩存在三种白云石:①平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.06‰,δ18O_PDB=-6.81‰;Fe:1×10-6,Mn:未检出,Sr:150×10-6);②非平直晶面粗晶鞍状白云石(δ13C_PDB=3.22‰,δ18O_PDB=-7.82‰;Fe:149×10-6,Mn:185×10-6,Sr:85×10-6);③非平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.49‰,δ18O_PDB=-9.45‰;Th=123℃,S=133~139‰NaCl;Fe:58×10-6,Mn:59×10-6,Sr:76×10-6)。研究结果表明存在两期白云石化流体:①早期压实作用形成的埋藏白云石化流体(T=37.4℃;S=29.8‰NaCl);②晚期受构造控制的热液白云石化流体(Th=114.8℃;S=153~226‰NaCl)。明确了三种白云石的成因:平直晶面细晶白云石是由早期埋藏流体交代泥晶基质形成的;非平直晶面细晶白云石是平直晶面细晶白云石在受到热液流体改造后所形成的;而非平直晶面粗晶鞍状白云石则是由热液流体直接沉淀出的。基于研究结果建立了相应的白云化模式。     

东昆仑祁漫塔格矿带典型矿田构造背景与岩浆-热力构造特征

以矿田构造–岩相填图为主要方法,研究确定矿田构造和岩浆-热力构造类型及矿床类型,进行成矿富集中心的圈定及找矿预测,是矿田构造背景复杂地区的有效调研方法之一。东昆仑西段祁漫塔格矿带多期构造–岩浆活动强烈,断裂发育,以印支晚期岩浆侵入成矿与找矿进展较大。本次选择景忍–虎头崖、卡尔却卡B区、乌兰乌珠尔三个矿田区,进行1∶10000构造–岩相填图,填制了三个矿田区岩浆–热力构造类型分布图,认为晚三叠世岩浆侵入作用是该区多金属大规模成矿的主要内因,叠加其上的不同方向断裂控矿作用不同,近东西向和北西西向断裂控矿显著,明确了各矿田构造背景和印支期岩浆侵入形成的花岗斑岩+矽卡岩+断裂带热液成矿的模式,厘定了岩浆–热力构造的识别标志,即主要是印支晚期中酸性侵入岩、花岗斑岩、矽卡岩带、大理岩带、接触交代蚀变带、断裂破碎带叠加热液蚀变带等,圈定了成矿和找矿富集中心。     

湘西北寒武系沉积型镍钼矿成矿物质来源

湘西北寒武系含矿丰富,在寒武系下统牛蹄塘组黑色岩系中赋存有磷矿、石煤、钒矿、铀矿,并有有色金属钼、镍矿及铂族元素矿物聚集。通过分析总结前人成果资料,探究镍钼矿成矿地质环境条件是在低温环境、有微生物参与及强还原环境中同生沉积,对寒武系沉积型镍钼矿成矿物质来源提出了明确的看法,即成矿物质来源于海底喷流-热水。     

扬子西缘乡城-丽江结合带燕山期斑岩Mo多金属矿床成矿系统

位于扬子陆块西缘与西南三江造山带结合部位的乡城-丽江地区,北起四川乡城经云南格咱南至丽江地区,在印支期斑岩铜矿带上新发现叠加了燕山期斑岩Mo多金属成矿作用,形成乡城-丽江斑岩Mo矿带。受印支期古特提斯洋盆闭合后地壳缩短与加厚的影响,燕山晚期下地壳发生拆沉作用,导致后碰撞型花岗质岩浆侵位,发育了Mo多金属成矿作用,并构成斑岩成矿系统。岩石地球化学特征表明,燕山晚期含矿斑岩具高硅(SiO_2=66.29%~79.36%)、高碱(K_2O+Na_2O=5.07%~9.24%)、富钾(K_2O/Na_2O=0.71~2.13)的特点,属于高钾钙碱性岩石系列。岩石富集轻稀土元素(LREE),具有负δEu异常;微量元素具富集大离子亲石元素K、U、Th、Rb,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti的特征;大离子亲石元素的富集和Nb、Ta等高场强元素的亏损,表明形成这些岩体的岩浆主要来自地壳,具有造山带花岗岩的地球化学特征。区内代表性含矿斑岩相似的地球化学组成及分布特征表明,乡城-丽江结合带燕山晚期的成矿斑岩是由同源岩浆分异演化而来。成矿系统的分析表明,燕山晚期主要含矿斑岩成矿物质以壳源为主,但具有少量地幔物质的加入,成岩成矿物质来源具有相似或一致的源区特征。在成矿元素的组合上,由成矿斑岩体向外带表现出W、Mo→W、Mo、Cu→Pb、Zn、Ag的演化趋势。研究表明,本区燕山晚期花岗岩浆的侵入及Mo多金属成矿作用并不是独立或个别的成矿事件,而是纵跨义敦岛弧、甘孜-理塘结合带及扬子西缘的带状成矿活动,属于区内与燕山晚期岩浆侵入作用相关的统一斑岩成矿系统。     

深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。