Study of late-Mesozoic magmatic rocks and their related copper-gold-polymetallic deposits in the Guichi ore-cluster district,Lower Yangtze River Metallogenic Belt,East China

ABSTRACT

The Guichi ore-cluster district in the Lower Yangtze River Metallogenic Belt hosts extensive Cu–Au–Mo polymetallic deposits including the Tongshan Cu–Mo, Paodaoling Au, Matou Cu–Mo, Anzishan Cu–Mo, Guilinzheng Mo and Zhaceqiao Au deposits, mostly associated with the late Mesozoic magmatic rocks, which has been drawn to attention of study and exploration. However, the metallogenic relationship between magmatic rocks and the Cu–Au-polymetallic deposits is not well constrained. In this study, we report new zircon U–Pb ages, Hf isotopic, and geochemical data for the ore-bearing intrusions of Guichi region. LA-ICP-MS U–Pb ages for the Anzishan quartz diorite porphyrite is 143.9 ± 1.0 Ma. Integrated with previous geochronological data, these late Mesozoic magmatic rocks can be subdivided into two stages of magmatic activities. The first stage (150–132 Ma) is characterized by high-K calc-alkaline intrusions closely associated with Cu–Au polymetallic ore deposits. Whereas, the second stage (130–125 Ma) produced granites and syenites and is mainly characterized by shoshonite series that are related to Mo–Cu mineralization. The first stage of magmatic rocks is considered to be formed by partial melting of subducted Palaeo-Pacific Plate, assimilated with Yangtze lower crust and remelting Meso-Neoproterozoic crust/sediments. The second stage of magmatism is originated from partial melting of Mesoproterozoic-Neoproterozoic crust, mixed with juvenile crustal materials. The depression cross to the uplift zone of the Jiangnan Ancient Continent forms a gradual transition relation, and the hydrothermal mineralization composite with two stages have certain characteristics along the regional fault (Gaotan Fault). Guichi region results from two episodes of magmatism probably related to tectonic transition from subduction of Palaeo-Pacific Plate to back-arc extensional setting between 150 and 125 Ma, which lead to the Mesozoic large-scale polymetallic mineralization events in southeast China.     

阿留申俯冲带几何学特征及运动学成因模式

阿留申俯冲带位于环太平洋俯冲带最北端,是东太平洋型俯冲和西太平洋俯冲的过渡区域。该俯冲带火山岛弧距离海沟的距离从东向西逐渐增大,而形成地球上独特的岛弧火山链与海沟V字型斜交的现象。这一现象的运动学成因目前并没有统一的认识。本文通过对阿留申俯冲带几何形态数据、运动学数据进行整理分析,尝试运用构造赤道理论探讨该现象形成的运动学背景。阿留申俯冲带的几何学数据表明:从俯冲带东段(175°E)至俯冲带西段(155°W),火山岛弧距俯冲海沟的距离从80 km增加至250 km。与此同时,俯冲板片的倾角由60°减小至30°。板块的运动学分析表明:相对北美板块,太平洋板块的东段的运动矢量为48 mm/a,向北运动;逐渐转变为西段的78mm/a,向西北方向运动。相对于软流圈,太平洋板块的运动方向没有改变,始终向西北方向运动,速率向西逐渐增加。因此,在俯冲带的东段太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向存在30°左右的夹角,而这个夹角在西段几乎不存在。太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向之间的夹角不同,会导致软流圈对俯冲板片的反作用力差异,从而形成不同的俯冲角度和俯冲带宽度。太平洋板块相对北美板块和相对地幔的速度方向夹角的变化被认为是引起阿留申火山弧与海沟"V"字型斜交的运动学成因。     

俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。     

阿尔金山两侧盐湖物质来源、成钾作用及其控制因素研究

塔里木盆地东部的罗布泊盐湖和柴达木盆地西部的盐湖分别位于阿尔金山两侧,均产出有大量富钾卤水,在油气藏开采中还伴随产出富钾油田水.为探讨阿尔金山两侧盐类资源富集机制及其控制因素,综合分析了罗布泊盐湖、柴达木盆地西部盐湖以及油田水的水化学和氢氧同位素地球化学特征,发现:富钾卤水的形成除依靠地表汇入水体的蒸发浓缩作用外,罗布泊晶间水、柴达木晶间水和油田水氢氧同位素均可演化至δD=-30‰,δ18 O=7.5‰左右,可能是深部流体上涌补给的结果.同时,根据87 Sr/86 Sr值并结合δ11 B、3 He/4 He同位素特征确认了盐湖成矿与深部流体有关,且指示罗布泊盐湖更具深源特征.深部流体对于两侧盆地成盐富钾有关键性作用,罗布泊盐湖可能接受深部流体补给,柴达木盆地西部富钾盐湖卤水多数可接受油田水的补给,而少部分可能接受深部流体补给.     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用:新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。     

水基钻井液防塌封堵材料封堵特性实验研究

提高钻井液封堵能力是有效解决硬脆性页岩、煤层等复杂地层井壁失稳的主要技术手段。本文以在一定温度、压力条件下30 min的滤失量为评价标准,对几种封堵材料的封堵特性进行了实验研究。结果表明：除超细碳酸钙外,其他材料随着加量的增加,封堵效果越来越好;乳化沥青、乳化石蜡和油溶性酚醛树脂随着温度的升高,封堵效果变差,而聚乙二醇和聚酯先变差然后又有一定程度的恢复;聚酯和超细碳酸钙能够快速封堵微裂缝;几种封堵剂均对钻井液的流变性能有较明显的影响。对各封堵材料的封堵机理分析表明：不同的封堵材料具有不同的封堵特性,分别适应不同的温度、压力条件。只有根据井下实际情况,有针对性地选择与之相适应的封堵材料,才能有效提高水基钻井液的封堵能力。     

四川省大地构造单元划分及其基本特征

四川省大地构造演化研究已有百余年的历史,不同时期、不同学派在不同的尺度上提出了不同的大地构造单元划分方案,其中仍存在诸多争议。本文结合近30年来四川省特别是造山带地区开展的蛇绿岩和洋板块地层等调查和研究成果,以李廷栋所提出的洋板块地质学理念为指导思想,以区域主构造事件形成的优势大地构造相的时空结构组合和存在状态为基本原则,划分出秦-祁-昆造山系、勉县-略阳对接带、北羌塘-三江造山系以及扬子克拉通4个一级构造单元,包括11个二级构造单元和24个三级构造单元。     

巴音戈壁盆地塔木素铀矿床含矿砂岩成岩作用类型、演化序列及其对铀成矿的约束

勘查和研究发现部分砂岩型铀矿床中不仅有表生氧化流体作用还存在深部流体的参与,这类砂岩型铀矿床蚀变类型多样且成因复杂.塔木素砂岩型铀矿表生流体和深部流体活动都很明显,砂岩普遍固结且后生蚀变类型独特,因此,恢复成岩成矿事件及其演化过程,对揭示铀沉淀富集机理至关重要.本文通过镜下鉴定、电子探针、扫描电镜分析等,系统研究了塔木素矿床含矿砂岩成岩作用特征与后生蚀变矿物生成序列,重塑了成岩成矿事件的演化过程.研究结果显示,塔木素矿床砂岩中压实作用较弱而胶结作用很强,重结晶作用普遍,是造成目的层致密的主要原因,赤铁矿、褐铁矿化、碳酸盐化、石膏化是该地区主要的胶结类型.将该地区的成岩演化划分为沉积-早成岩阶段、早期氧化流体作用阶段、热流体改造阶段和晚期氧化流体弱改造阶段.成岩环境由弱碱性向酸性环境转变的过程中的氧化还原过渡部位是造成铀沉淀的关键,大规模的氧化作用是矿床形成的基础,后期热流体活动对早期形成的低品位铀矿石进行叠加改造,是成矿的关键环节.     

Sensitivity assessment of strontium isotope as indicator of polluted groundwater for hydraulic fracturing flowback fluids produced in the Dameigou Shale of Qaidam Basin

Hydrogeochemical processes that would occur in polluted groundwater and aquifer system, may reduce the sensitivity of Sr isotope being the indicator of hydraulic fracturing flowback fluids(HFFF) in groundwater. In this paper, the Dameigou shale gas field in the northern Qaidam Basin was taken as the study area, where the hydrogeochemical processes affecting Sr isotope was analysed. Then, the model for Sr isotope in HFFF-polluted groundwater was constructed to assess the sensitivity of Sr isotope as HFFF indicator. The results show that the dissolution can release little Sr to polluted groundwater and cannot affect the εSr(the deviation of the 87 Sr/86 Sr ratio) of polluted groundwater. In the meantime, cation exchange can considerably affect Sr composition in the polluted groundwater. The Sr with low εSr is constantly released to groundwater from the solid phase of aquifer media by cation exchange with pollution of Quaternary groundwater by the HFFF and it accounts for 4.6% and 11.0% of Sr in polluted groundwater when the HFFF flux reaches 10% and 30% of the polluted groundwater, respectively. However, the Sr from cation exchange has limited impact on Sr isotope in polluted groundwater. Addition of Sr from cation exchange would only cause a 0.2% and 1.2% decrease in εSr of the polluted groundwater when the HFFF flux reaches 10% and 30% of the polluted groundwater, respectively. These results demonstrate that hydrogeochemical processes have little effect on the sensitivity of Sr isotope being the HFFF indicator in groundwater of the study area. For the scenario of groundwater pollution by HFFF, when the HFFF accounts for 5%(in volume percentage) of the polluted groundwater, the HFFF can result in detectable shifts of εSr(ΔεSr=0.86) in natural groundwater. Therefore, after consideration of hydrogeochemical processes occurred in aquifer with input of the HFFF, Sr isotope is still a sensitive indicator of the Quaternary groundwater pollution by the HFFF produced in the Dameigou shale of Qaidam Basin.     

中亚造山带西段俯冲起始时限及机制探讨

中亚造山带是世界上最大的显生宙增生型造山带,是研究增生造山过程和大陆地壳生长的绝佳场所,其形成记录了新元古代—早中生代古亚洲洋发展演化历程,主要由一系列微陆块、岛弧、海山/大洋高原、增生杂岩及蛇绿混杂岩构成.中亚造山带西段蛇绿混杂岩物质组成基本一致,除了典型的蛇绿岩组分外,大多发育典型的海山岩石组合,即枕状玄武岩、火山...