Trace- and rare-earth element geochemistry and Pb–Pb dating of black shales and intercalated Ni–Mo–PGE–Au sulfide ores in Lower Cambrian strata, Yangtze Platform, South China

The Lower Cambrian black shale sequence of the Niutitang Formation in the Yangtze Platform, South China, hosts an extreme metal-enriched sulfide ore bed that shows >10,000 times enrichment in Mo, Ni, Se, Re, Os, As, Hg, and Sb and >1,000 times enrichment in Ag, Au, Pt, and Pd, when compared to average upper continental crust. We report in this paper trace- and rare-earth-element concentrations and Pb–Pb isotope dating for the Ni–Mo–PGE–Au sulfide ores and their host black shales. Both the sulfide ores and their host black shales show similar trace-element distribution patterns with pronounced depletion in Th, Nb, Hf, Zr, and Ti, and extreme enrichment in U, Ni, Mo, and V compared to average upper crust. The high-field-strength elements, such as Zr, Hf, Nb, Ta, Sc, Th, rare-earth elements, Rb, and Ga, show significant inter-element correlations and may have been derived mainly from terrigenous sources. The redox sensitive elements, such as V, Ni, Mo, U, and Mn; base metals, such as Cu, Zn, and Pb; and Sr and Ba may have been derived from mixing of seawater and venting hydrothermal sources. The chondrite-normalized REE patterns, positive Eu and Y anomalies, and high Y/Ho ratios for the Ni–Mo–PGE–Au sulfide ores are also suggestive for their submarine hydrothermal-exhalative origin. A stepwise acid-leaching Pb–Pb isotope analytical technique has been employed for the Niutitang black shales and the Ni–Mo–PGE–Au sulfide ores, and two Pb–Pb isochron ages have been obtained for the black shales (531±24 Ma) and for the Ni–Mo–PGE–Au sulfide ores (521±54 Ma), respectively, which are identical and overlap within uncertainty, and are in good agreement with previously obtained ages for presumed age-equivalent strata.Editorial handling: R. Coveney Jr.     

甘肃怪石山铜镍矿化基性超基性岩成矿潜力研究

为了研究甘肃北山怪石山含铜镍硫化物基性、超基性岩的成矿潜力,通过野外调查和室内综合对比研究,取得如下认识及成果:(1)怪石山岩体是由橄榄二辉岩、橄榄方辉岩、辉石岩、辉长岩等组成的复式岩体,岩相分异较复杂明显,橄榄二辉岩全岩铜镍矿化(Cu含量0.1%~0.24%,Ni含量0.12%~0.47%);(2)岩体常量和微量元素具岛弧基性超基性岩浆特征(例如岩体亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Hf及Y和P,富集大离子亲石元素Ba、Rb、Th、U、K及La等);(3)磁法异常与岩体地表矿化一致,电法结果显示岩体深部矿化更好(最大磁场强度值1210.9nT,南西侧视极化率(ηs)显示最大值可达9.55%,异常范围500m×200m);(4)岩体岩石地球化学特征与金川、哈拉通克、红旗岭等相似,与甘肃黑山一致。因此,怪石山有望成为储量规模不亚于甘肃黑山的铜镍硫化物矿床。此外,本文还提出了有关北山地区基性、超基性岩铜镍硫化物矿床的几点找矿标志。     

北祁连山构造－火山岩浆演化动力学

笔者以区域构造－火山岩浆演化动力学为主线，从研究区域火山岩岩石学的角度探索北祁连山古板块构造体制与火山岩浆作用的关系，主要强调区域上不同特点火山岩的成因，其形成应直接与构造环境有关。作者的研究查明，从元古代末至泥盆纪，北祁连山经历了一个由大陆裂开→大洋化→洋盆扩张并俯冲消减→沟、弧、盆体系形成和完善→洋盆收缩闭合→碰撞造山的全过程，每一阶段均发育有相应岩石地球化学特征的海相火山活动。经确定有如下５种特定的火山岩浆产生环境：（１）元古代末－寒武纪大陆裂谷型火山作用，（２）寒武纪末－早奥陶世洋脊－洋岛型火山作用，（３）奥陶纪岛弧火山作用，（４）中－晚奥陶世弧后盆地火山作用，（５）晚奥陶世－志留纪海盆闭合期火山作用。作者的研究揭示，海底块状硫化物矿床的形成与拉张环境下火山岩浆的产生密切相关。因为海底循环的热卤水在此类矿床的形成中起着决定作用，而这种循环作用受与拉张环境相伴的局部高热流和海底火山活动所驱动。     

四川盆地H2S的硫同位素组成及其成因探讨

四川盆地天然气绝大部分含有硫化氢,部分含量高达15%以上。其中高含硫化氢天然气主要分布在三叠系飞仙关组、雷口坡组和嘉陵江组;震旦系、石炭系、二叠系属于低含硫化氢,上三叠统须家河组和侏罗系属于微含硫化氢或不含硫化氢天然气藏。研究表明,三叠系飞仙关组、雷口坡组和嘉陵江组、震旦系、石炭系储层中发育的膏质岩类为TSR形成硫化氢提供了物质基础;富含有机硫源岩的高温裂解是二叠系低含硫化氢天然气的主要成因。硫同位素组成表明,高含硫化氢天然气的硫同位素比储层硫酸盐硫同位素δ34S亏损7‰～11‰;而低含硫化氢天然气硫同位素分布区间较宽,在0‰～20‰之间,大部分比同期硫酸盐的硫同位素轻15‰左右。四川盆地三叠系膏岩的硫同位素值分布较宽,并呈现阶梯状变化,而硫化氢的硫同位素则呈现出相似的分布规律,表明各气层硫化氢中的硫来自于本层系的硫酸盐,即TSR发生在各自的储集层中;另外四川盆地三叠系TSR发生时各气藏的温度条件相近,即各气藏的硫化氢在大致相同的温度条件下发生;同时也说明TSR过程中硫同位素的分馏过程与硫酸盐本身硫同位素数值的高低无关,而与TSR反应的温度条件和反应程度有关。还建立了运用硫化氢的硫同位素和含量判识硫化氢成因类型的模式。     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床Re-Os同位素测年及成矿物质来源示踪

通过对喀拉通克矿区1号和2号岩体中铜镍硫化物矿石的Re_Os同位素测年,获得两个等时线年龄数据分别为282.5±4.8Ma和290.2±6.9Ma,187Os/188Os初始比值分别为0.2563±0.0037和0.2721±0.0053,γOs值分别为202.23～1061.59和195.07～473.24,平均值分别为495.05和289.83。上述结果表明成岩成矿年龄极为接近,均介于石炭纪末至早二叠世之间,并且在成矿和岩浆侵位过程中有大量地壳物质混入成岩成矿系统。喀拉通克镁铁质超镁铁质岩带形成于后碰撞的伸展构造环境。     

红旗岭―茶尖岭矿带部分含矿岩体时代认识——从陆壳、岩石圈角度认识含矿镁铁-超镁铁质岩体时代

红旗岭―茶尖岭矿带发育镁铁-超镁铁岩体(岩墙群)及铜镍硫化物矿床。关于该矿带含矿岩体时代的观点包括华力西期和印支期。含铜镍硫化物矿床的镁铁-超镁铁岩体(岩墙群)发育要件:初始成熟陆壳、较薄的岩石圈、拉张应力背景,三者缺一不可。只有符合地质事实、符合矿带含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体(岩墙群)发育要件的同位素定年数据,才能代表含矿岩体的成岩成矿时代。红旗岭—茶尖岭矿带印支期不具备含矿镁铁-超镁铁岩体(岩墙群)产出的要件。华力西期350Ma,矿带具备红旗岭1号、7号含中、大型铜镍硫化物矿床的镁铁-超镁铁岩体产出的要件,理应代表1号、7号岩体时代;华力西期258Ma,矿带具备茶尖岭包括1号、6号、新6号等含小型铜镍硫化物矿床的镁铁-超镁铁质岩体产出的要件,均代表茶尖岭矿区的镁铁-超镁铁岩体的时代。     

白银厂块状硫化物矿床成矿地球化学环境

根据稳定同位素地球化学和包裹体测试结果等资料阐述了成矿溶液的性质、成矿物理化学条件及成矿金属组分迁移、沉淀机制,用大本模式图解模拟了成矿过程中物化条件演化趋势,重溯了成矿时的地球化学环境,并在此基础上解释了白银厂矿床为Cu-Zn型矿床的原因。     

Behavior Mechanism on Sulfide Solid-Liquid Interface and Its Application

Ｓｕｒｆａｃｅｍｉｎｅｒａｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｄｅｒｎｂｒａｎｃｈｅｓｏｆｍｉｎ－ｅｒａｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｍｉｎｅｒａｌ－ｌｉｑｕｉｄ,ｎａｍｅｌｙｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏ...     

云南朱布镁铁-超镁铁岩体地球化学特征及成因机理探讨

云南朱布镁铁-超镁铁岩体赋存中型铜镍铂族元素矿床,侵位于元谋群片岩和花岗片麻岩中,岩体垂直分异明显,自下而上为橄榄岩、橄辉岩、辉石岩、辉长岩等相带.矿体以底部“边缘矿”为主,上部有呈透镜状产出的少量“上悬矿”.本文报道了朱布岩体主元素、微量元素、铂族元素(PGE)和 Sr-Nd 同位素组成新的测试结果.分析表明朱布岩体具有拉斑玄武质岩浆分异演化趋势,富集 LREE 的分布模式,弱的Nb 异常和较明显的 Sr 负异常,并与峨眉山大火成岩省(ELIP)苦橄岩相类似,暗示两者可能存在成因上的联系.朱布岩体的铂族元素相对分布模式为“Pt-Pd”富集型,原始地幔标准化曲线向左陡倾.较高的(87Sr/86Sr)i (0.7096~0.7107)和较低的εNd(t)(-3.1~-2.3),表明朱布岩浆受到了地壳物质不同程度的混染.通过岩浆演化过程反演,得出其母岩浆性质为苦橄质,并估算地壳混染程度在3%~20%之间,发现在 R (岩浆与熔离硫化物的比例)值为1000~5000时比较吻合朱布样品中硫化物的实际测定值,证实了朱布岩体可能为开放系统的岩浆房,经过多级富集过程,先熔出的硫化物从后续多期次岩浆中吸收了大量 PGE,岩浆房中同时存在堆晶和岩浆演化,分别形成了底层橄榄岩和上部的辉长岩,中间过渡为橄辉岩和辉石岩     

金川铜镍矿床龙首矿区半金属元素与铂族元素地球化学特征及成因意义

岩浆硫化物矿床中的铂族元素矿物主要是与半金属元素的化合物,但有关这些半金属元素在岩浆系统中的行为的研究却甚少。对金川龙首矿区不同类型矿石的Cu、Ni、铂族元素和半金属元素的分析研究发现,在熔离过程中这些半金属元素会与铂族元素一起进入硫化物熔浆中,在硫化物熔浆分离结晶过程中倾向于在残余熔体中富集,在单硫化物固溶体分离过程中部分半金属元素趋于进入镍黄铁矿中。由于半金属元素与铂族元素(PGE),特别是Pt和Pd,具有很强的亲和力,所以在半金属元素达到铂族矿物结晶所需要的饱和浓度前,其存在会阻碍PGE进入金属硫化物(BMS)中。此外,金川矿床S/Se值的变化不仅受同化混染作用及硫化物熔离强度的影响,还受后期热液蚀变作用的影响。