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.     

ECONOMIC GEOLOGY

正20140805Fan Baocheng(Xi’an Center of Geological Survey,China Geology Survey,Xi’an710054,China);Meng Guanglu The Geological Evolution and Metallization of TalasKalatawu Block in Northern Tianshan,Kyrgyzstan(Northwestern Geology,ISSN1009-6248,CN61-1149/P,46(2),2013,p.54-     

GEOCHEMICAL EXPLORATION

正20142366Bi Yuanqing(Institute of Geophysical and Geochemical Survey Technology of Anhui Province,Hefei 230022,China);Fang Junhua Analysis of Ore-Prospecting Potential in the Taojiaxiang Mining Site,Zongyang County(Geology of Anhui,ISSN1005-6157,CN34-1111/P,23(4),2013,p.256-260,5illus.,10refs.)     

电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究

晶质铀矿被认为是花岗岩型铀矿成矿的主要矿源提供者,在评价岩体的含矿性和确定成岩成矿年龄方面有重要意义。长江岩体属于诸广山复式岩体的一部分,是粤北地区重要的产铀花岗岩体,本文利用电子探针对该岩体中的铀矿物进行研究。结果表明:长江岩体中的铀矿物多以充填或被黄铁矿包围的形式存在,或者分布于石英、黑云母、绿泥石等矿物中;铀矿物类型主要有晶质铀矿、沥青铀矿、铀石、铀钍石四种。晶质铀矿/沥青油矿的化学年龄值可分为三组:~155 Ma、~106 Ma和~74 Ma。第一组年龄代表岩体的形成时代,后两组年龄代表铀矿的多期次成矿作用年龄。铀矿物从成岩后到~106 Ma,成分没有发生明显变化,直到~74 Ma后才发生明显的U元素活化、迁移。因此,可以推测长江岩体地区主要的铀矿成矿期应发生在~74 Ma及之后。     

内蒙古自治区重要矿种成矿规律综述

2007~2013年开展的内蒙古矿产资源潜力评价项目,对铁、铜、铅锌、金、银、钨、钼、铬、镍等重要矿种进行了区域成矿规律总结,为矿产资源潜力评价提供了基础资料。文章即是对该项工作部分成果的概括总结。主要进展包括:在全国Ⅲ级成矿区带划分的基础上,首次进行了覆盖全自治区的Ⅳ级成矿亚带的划分,共划分出34个Ⅳ级成矿亚带;对内蒙古铁、铜等11个重要矿种的主要矿床类型及成矿特征进行了概述,对其时空分布规律做了归纳,认为全区70%以上的矿床数量和资源储量均集中在Ⅲ_5、Ⅲ_6、Ⅲ_8、Ⅲ_10和Ⅲ_11五个成矿区带。此外,不同矿种甚至同一矿种,由于成矿地质背景的差异,在不同的三级区带中的分布也不一样。主要成矿期为元古宙和中生代,次为太古宙和晚古生代,不同矿种的重要成矿期也不完全相同。从区域演化的角度探讨了构造与成矿的关系,认为不同的构造演化阶段形成不同的矿床类型和不同矿种的矿床,其中,古大陆边缘裂谷带以白云鄂博式铁_稀土元素矿床为代表,而大兴安岭岩浆岩带则以产出与燕山期中酸性火山侵入杂岩有关的多金属矿产为特点。     

典型小陆块海相成钾机理——以西西里微陆块钾盐矿床为例

中国大陆是由多个小陆块经多期次离散碰撞拼合而成,而"小陆块是否能成大钾"一直是国内钾盐研究领域关注的科学问题。文章剖析了意大利西西里微陆块的典型海相钾盐矿床形成条件与机理,为中国小陆块成钾研究提供借鉴。在晚中新世墨西拿盐度危机(Messinian Salinity Crisis)最盛期(5.60~5.55 Ma),西西里岛的卡尔塔尼塞塔盆地聚集了高达2亿t的钾盐镁矾矿。通过对卡尔塔尼塞塔盆地钾盐矿的赋存地层格架、矿体特征、成矿模式和机理进行梳理和总结,指出该矿床呈层状赋存于地中海"再沉积下石膏组"的原生石盐岩中,形成于深水、分层的常年性盐湖环境;晚中新世中地中海碰撞挤压的构造活动导致卡尔塔尼塞塔盆地强烈挠曲下凹,形成多个次级成矿凹陷;次级凹陷接受海水的周期性补给;在墨西拿盐度危机最盛期,由于气候变冷变干、直布罗陀海峡关闭、海平面急剧下降,远离补给源的次级凹陷变得更加封闭,从而在5万年的极短时间内经强烈蒸发,聚集为大规模钾盐矿。西西里微陆块尽管陆块小、盆地小,但在满足封闭构造_干旱气候_充足物源三要素耦合的特定时期内,同样形成了大型钾盐矿床。因此,西西里微陆块的钾盐成矿实例证明海相小陆块同样具有形成大型钾矿床的潜力,这对中国海相小陆块汇聚区的找钾工作具有重要的借鉴意义。     

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。     

广东大降坪硫(铅锌)矿床岩浆热液叠加作用——来自闪锌矿Rb-Sr年龄及硫同位素的证据

广东大降坪硫(铅锌)矿床位于与岩浆作用有关的大绀山多金属矿田的中部,主矿体为赋存在震旦纪变质岩中的层状、透镜状黄铁矿矿体,最近在两个不同产状的黄铁矿矿体下部又新发现了脉状及层状铅锌矿体。文章通过对铅锌矿体的年龄及硫同位素研究,探讨其与主矿体的成因关系,获得了脉状铅锌矿体中闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为(88.5±3.9)Ma,即晚白垩世,与上部黄铁矿矿体的年龄(约630 Ma)相差较大,而与整个大绀山多金属矿田的成矿作用时限一致。三种不同产状的矿体硫同位素组成差异明显:层状黄铁矿矿体富集硫的轻同位素(δ34S=-10.90‰~-25.55‰),且与围岩的硫同位素范围一致,说明硫来自生物的细菌还原硫;透镜状黄铁矿矿体δ34S组成范围较宽(-9.38‰~22.69‰),具多源性硫的特征;铅锌矿体的δ34S在-7.1‰~6.4‰之间变化,硫可能来自深源岩浆,并受围岩成分混染。多方面的证据表明,大降坪黄铁矿矿体下部的铅锌矿体形成于晚白垩世的岩浆热液成矿作用,透镜状黄铁矿矿体受到岩浆热液的叠加。     

新疆东天山地区土屋和延东铜矿床斑岩叠加改造成矿作用

土屋和延东铜矿床位于东天山大南湖-头苏泉岛弧带南部,是中亚成矿带的重要组成部分。文章根据脉次穿插关系、蚀变矿物组合及矿物共生关系,将土屋和延东铜矿床均划分为斑岩成矿期、叠加改造期和表生期3个期次。土屋铜矿床的铜矿化形成于斑岩成矿期和叠加改造期,而延东铜矿床的铜矿化主要形成于叠加改造期;土屋和延东铜矿床伴生的钼矿化主要形成于叠加改造期。因此,笔者认为前人获得的辉钼矿Re-Os年龄(326.2~322.7 Ma)代表叠加改造期的成矿年龄,该期矿化与石英钠长斑岩((323.6±2.5)Ma)的侵入相关,而斑岩成矿期的矿化与斜长花岗斑岩(339~332 Ma)相关,成矿年龄为341.2~333.9 Ma。叠加改造期的存在,使得斑岩成矿期的蚀变分带可能受到了叠加和破坏。     

中国叠生型铁矿床成矿特征探讨

叠生成矿作用主要是指早期成矿作用被晚期成矿作用叠加、复合和改造。晚期成矿作用的性质常与早期成矿作用不同,也就是说,在早先己有矿床(或矿体、矿源层)的基础上,叠加复合了晚期成矿作用,即成矿时间上有先后、空间产出上有重叠、并对早先形成的矿床进行复杂的复合、叠加和改造,使成矿作用具有多样性、复杂性,并可形成大矿、富矿。铁矿床中叠生成矿作用广泛发育。按矿床或矿体产出和形成的地质特征,中国叠生型铁矿床可分为风化淋滤型、热液叠加改造型和热液叠加复合型3个亚类。风化淋滤型铁矿床在中国分布有限,规模不大,工业利用价值不大,因而中国的叠生型铁矿床主要是指热液叠加改造型和热液叠加复合型两个亚类。热液叠加改造型主要是指早期的铁矿床(或矿体、矿源层)经后期热液叠加改造,使早期的较贫铁矿床(或矿体、矿源层)成为较富铁矿床(或矿体),这是中国BIF型铁矿床中最重要的富铁矿类型,以鞍本地区弓长岭二矿区为典型代表。弓长岭二矿区铁矿,早期在新太古代形成条带状磁铁石英岩(2528 Ma,贫矿石),后期在古元古代,含矿热液交代改造贫铁矿形成富铁矿(1840 Ma)。热液叠加复合型主要是指后期脉型铁(或稀土元素等)矿床叠加在早期(沉积或其他成因)铁等矿床上而形成的矿床,如白云鄂博铁-铌-稀土元素矿床和黔西菱铁矿矿床。白云鄂博铁-铌-稀土元素矿床的形成与火成碳酸岩有关,在中元古代(1.3 Ga)左右,区内火成碳酸岩的侵位,在早期主要形成以岩浆熔离作用为主的铁-铌-稀土元素矿,晚期叠加了加里东期稀土-铌矿化热液脉。古陆边缘构造带或陆内活化带是形成叠生型铁矿床的有利构造空间,较大的地球化学块体,为形成多期、多成因的矿床提供物质来源,叠生型铁矿床的形成明显受构造的控制。叠生成矿是复杂地质过程的一种具体表现。热液叠加改造型和热液叠加复合型的叠生型铁矿床的形成是因中国独特的大地构造环境决定的。叠生成矿作用的研究,尚处在初步阶段。加强对叠生成矿作用的研究,了解其形成的地质背景、成矿机制、作用过程、控矿因素等,对发展矿床学研究,认识区域成矿特征和指导地质找矿具有重要的理论和实际意义。