宁芜盆地凹山铁矿床辉长闪长玢岩和花岗闪长斑岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义

宁芜盆地是长江中下游多金属成矿带的重要矿集区之一,是玢岩型铁矿成矿模式建模的基地.玢岩型铁矿床成矿时代的约束对区域成岩成矿作用及成矿动力学背景研究具有重要的意义.凹山铁矿床是宁芜盆地玢岩型铁矿床的典型代表之一,本文选择矿区发育的两种与成矿作用关系密切的岩浆岩为研究对象,进行锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学研...     

陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿成矿作用及矿床模型——以长江中下游为例

在长江中下游地区,与白垩纪陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿床在空间上绝大多数发育于白垩纪火山盆地,仅程潮和金山店出现于隆起区;成矿时间上分为两个时代,即133~130Ma和127~125Ma。按照成矿物质来源和成矿过程,鉴别出4个成矿系统:即在隆起区与石英闪长岩有关的矽卡岩铁矿(系统1);在火山盆地内,与大王山(或砖桥)旋回火山-次火山活动有关的铁多金属矿床(包括,磷灰石-磁铁矿型铁矿、类矽卡岩型铁矿、矿浆型铁矿、热液型硫铜金矿、热液型铅锌矿)(系统2)和与二长-正长岩有关的矽卡岩型铁矿(系统3);与娘娘山(或浮山)旋回火山-次火山活动有关的铜(金)矿和金铀矿(系统4)。盆地内和隆起区的矽卡岩型铁矿形成时间基本一致,略晚于与辉石闪长玢岩有关的铁多金属矿床(系统2), 但早于铜金铀为主的成矿系统4。前人以系统2中的磷灰石-磁铁矿型铁矿、类矽卡岩型铁矿和矿浆型铁矿为主,结合其他一些少见或不具工业意义的铁矿类型,提出一个具有广泛影响的玢岩铁矿成矿模式。此文以玢岩铁矿成矿模式为基础,结合4个成矿系统的基本特点,提出了白垩纪陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿床模型。以上这些具有成因联系的矿床系统和类型及其分带互为找矿标志。     

膏盐层在矽卡岩型铁矿成矿中的作用

矽卡岩型铁矿是我国富铁矿的重要类型,约占全国富铁矿总储量的60%。虽然膏盐层与矽卡岩型铁矿的关系已引起部分矿床学家的关注,但膏盐层的控矿机制尚不清楚。本文以我国最重要的大冶式和邯邢式矽卡岩型铁矿为例,探讨了膏盐层在矽卡岩型铁矿成矿中的作用。膏盐层富含碳酸盐、石膏和石盐等,不仅可以为成矿提供大量Na⁺、Cl^-、CO3²⁺等矿化剂,使围岩发生钠长石化、方柱石化（氯化）和矽卡岩化等蚀变,使Fe²⁺以NaFe-Cl等络合物形式搬运,膏盐层还是地壳深处最重要的氧化障,能够将硅酸盐熔体和成矿溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺,富集形成铁矿床,是矽卡岩型铁矿成矿的关键因素。大冶地区的膏盐层属于中三叠统下部的嘉陵江组,邯邢地区的膏盐层属于中奥陶统马家沟组—峰峰组。大冶和邯邢式矽卡岩型铁矿中硫化物的δ³⁴S_V-CDT值异常高,计算结果表明矿床中约80%的硫来自膏盐层硫酸盐的还原,还原温度多在500℃以上,但硫化物的沉淀温度相对较低,就位时间稍晚;硫酸盐的δ³⁴S_V-CDT值和还原温度越高,硫化物的δ³⁴S_V-CDT值越高,原始岩浆硫所占比例越高,硫化物的δ³⁴S_V-CDT值越低。当炽热的岩浆与膏盐层（CaSO₄）发生同化混染时,SO₄^2-将硅酸盐熔体中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺,Fe³⁺无法进入硅酸盐矿物晶格,而形成Fe₃O₄/Fe₂O₃进入熔体,铁氧化物在磷、氯化钠、水等挥发分和盐类物质的作用下在岩浆房中与硅酸盐熔体发生不混熔,形成铁矿浆,沿构造有利部位贯入,形成矿浆型铁矿床。在矽卡岩型铁矿床中,矿浆充填型和热液交代型矿体同时存在,二者在空间上具有一定的分带性,有时渐变过渡,矿浆充填型铁矿体通常位于深部靠近成矿岩体的部位,而热液交代型铁矿体位于成矿流体运移的前方。在SO₄^2-氧化Fe²⁺的同时自身被还原为S^2-,与Fe²⁺结合形成硫铁矿,分布在铁矿的上部或边部。     

太行山北段木吉村髫髻山组安山岩锆石U Pb年龄和Hf同位素特征及其对区域成岩成矿规律的指示

太行山北段是中国东部中生代重要的成矿区带,髫髻山组火山岩记录了该地区中生代大规模成岩成矿事件发生的时代和有关岩浆作用源区的信息。髫髻山组安山岩中锆石大多具有明显的核幔结构,LA-MCICP-MS测试得出,锆石幔部年龄为144~145Ma左右,核部年龄为2.08~2.65Ga。两组锆石年龄中,前者代表了髫髻山组火山岩的形成时代,两件样品加权平均年龄分别为145.28±0.44Ma和144.61±0.76Ma;后者年龄与华北克拉通在前寒武纪增生变质等演化时代一致,揭示出火山岩形成过程中华北克拉通古老地壳的参与。对应两组年龄,锆石Hf同位素特征也明显的分为两组,中生代εHf_(l)值集中于-25~-10之间,表现为壳幔混合源区特征;新太古代—古元古代εHf_(1)值集中于0~10之间,表现为地壳增生的特征,与华北克拉通前寒武纪的演化时代相一致。结合已有岩石地球化学研究,髫髻山组火山岩的形成源于富集地幔部分熔融,在岩浆上侵过程中同化混染(或混合)了华北克拉通的古老地壳,在经历了分离结晶作用后侵位产出。髫髻山组火山岩是晚中生代华北克拉通构造背景转换的代表,在其形成后发育有大量与之相关的斑岩型铜钼矿床,通过总结对比中生代中国东部成岩成矿规律,我们推测太行山地区在中生代可能形成有两期重要的成矿事件,一期以斑岩型铜—钼矿床的形成为特征,另一期由金矿床的产出为代表。     

氧化还原障在热液铀矿成矿中的作用

铀是变价元素,氧化还原条件控制铀的迁移和沉淀。铀在氧化环境中呈U~(6+)形式存在,在还原条件下则以U~(4+)形式存在。氧化态六价铀主要以可溶的碳酸铀酰/氟化铀酰络合物形式在水溶液中迁移,还原态四价铀主要以沥青铀矿和铀石等形式富集沉淀成矿。热液铀矿的形成需要一对空间上密切共生的氧化障/氧化剂和还原障/还原剂,二者缺一不可。首先,氧化障中氧化剂将富铀岩石中的铀大量氧化形成U~(6+),溶解进入水溶液迁移;第二,高氧化性富铀溶液遇到还原障,U~(6+)还原成U~(4+)沉淀下来,富集形成铀矿。前人虽然对铀的地球化学性质及氧化还原反应在铀成矿中作用已比较了解,但如何在实际铀矿成矿系统中准确识别氧化还原障,有效利用氧化还原障的控矿机理指导找矿,还存在一些模糊认识,制约了铀成矿理论的发展和找矿方法的提升。本文以我国最重要的砂岩型铀矿、火山岩型铀矿、花岗岩型铀矿和变质型铀矿为例,总结了与铀矿化有关的氧化还原障的主要类型,探讨了红层等蒸发盐地层(氧化障),有机质、煌斑岩等中基性岩脉(还原障)与铀矿之间的关系及控矿机制,揭示了成矿盆地中铀-煤、铀-气(油)共生的机制,阐明了翁泉沟硼、铁、铀矿共生原因,建立了不同类型铀矿成矿模型。     

辽宁鞍本地区沉积变质型富铁矿的成因：Fe、Si、O、S同位素证据

辽宁鞍本地区是我国最重要的鞍山式沉积变质型(BIF)铁矿矿集区,弓长岭铁矿是我国唯一的由鞍山式贫铁矿经后期热液改造形成的大型磁铁富矿.本文在前人工作基础上,对比研究了鞍本地区贫铁矿、富铁矿和蚀变围岩的铁、硅、氧、硫同位素组成特征和空间变化规律,结合磁铁富矿的地质特征,对成矿流体的性质、来源、成矿作用和富矿成矿机制提出了新的认识.指出鞍本地区富铁矿的成矿作用与辽东地区古元古代造山运动结束后(1.85 Ga)地壳抬升引发的非造山岩浆侵入和热液活动有关,成矿溶液由大气降水演化形成,而非变质热液或混合岩化热液;成矿溶液淋滤了辽河群蒸发盐地层中富13C碳酸盐、富34S石膏、CH4等成矿物质,成矿溶液具偏酸性弱还原特征;铁质活化再富集是鞍本地区富铁矿形成的重要机制,成矿溶液与贫铁矿及围岩反应使铁质以Fe2+形式活化迁移.温度降低、氧逸度升高或与大气降水混合是溶液中Fe2+氧化形成磁铁矿沉淀的主要原因;在Fe2+被氧化形成磁铁矿的同时,成矿溶液中的CH4被氧化形成石墨,与磁铁矿一起沉淀下来,形成含石墨磁铁富矿;溶液中SO42-被还原形成富34S黄铁矿.     

矿浆型铁矿的氧同位素判别标志:以宁芜玢岩铁矿为例

自然界是否存在矿浆型铁矿以及如何判别矿浆型铁矿是地质学家争论探索了几十年的问题。大量地质现象和实验研究证实,中酸性岩浆在高氧逸度、富磷等挥发分和助熔剂的条件下,硅酸盐熔体与铁氧化物熔体之间可以发生液态不混熔,熔离出富铁氧化物熔体或富铁岩浆。但有些学者认为实验无法直接一次性熔离出高品位铁矿浆,因此不存在矿浆型铁矿。实际上,高品位富铁矿浆可能是经过多次熔离富集形成的,而非一次简单熔离完成;磁铁矿中钛含量偏低,可能与矿浆型铁矿遭受后期热液改造、钛大量丢失有关,最典型的例子莫过于智利拉科铁矿。长江中下游玢岩铁矿是我国重要铁矿资源类型,其中是否发育矿浆型铁矿也一直存在激烈争论。为了避免不必要的争议,本文将铁矿浆限定为由岩浆熔离形成的铁氧化物浓度30%的富铁熔体,由铁矿浆演化形成的铁矿床称为矿浆型铁矿。根据宁芜成矿岩体中锆石的钛温度计确定了岩浆的温度,根据锆石的氧同位素组成及磁铁矿与锆石之间的氧同位素分馏方程,计算出岩浆温度下直接从熔体中熔离出来的磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)值为4.2‰。据此建立了宁芜玢岩铁矿中矿浆型铁矿的氧同位素判别标志,如果矿体中磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)≥4.0‰,则为矿浆型铁矿,否则为热液型或浆-液过渡型铁矿。判别结果表明,钟姑山矿田矿浆型和热液型矿体同时存在,梅山铁矿介于矿浆型-热液型之间,而凹山矿田铁矿则为热液型,与野外观测及前人研究结果一致。     

膏盐层在Ni-Cu-PGE硫化物矿床成矿中的作用 ——以俄罗斯诺里尔斯克矿床为例

与基性-超基性侵入体有关的Ni-Cu-PGE硫化物矿床是镍-铜-铂族元素矿床的最重要类型。传统观点认为,Ni-Cu-PGE硫化物矿床是由成矿岩浆分异演化、熔离形成的,与围岩性质关系不大。实际上,大部分基性-超基性岩浆是硫化物不饱和的,在岩浆自身演化过程中难以聚集大量硫化物而形成有经济价值的大型高品位NiCu-PGE硫化物矿床。因此,壳源硫的加入是基性-超基性岩浆中硫化物浓度达到过饱和,熔离形成Ni-Cu-PGE硫化物矿床的关键。膏盐层是富含石膏等硫酸盐(SO24-)的蒸发沉积建造,除SO24-外,还富含Cl-、CO23-、Na+、K+等盐类物质,在自然界分布广、面积大,是地壳中重要的硫源层和氧化障。但膏盐层在Ni-Cu-PGE硫化物矿床中的作用长期被忽视,制约了Ni-Cu-PGE硫化物矿床成矿找矿理论的发展。文章以世界最大的俄罗斯诺里尔斯克Ni-CuPGE硫化物矿床为例,介绍了膏盐层与矿床分布的空间关系、石膏等硫酸盐矿物在矿床和蚀变围岩中的分布、成矿元素和硫同位素组成特征及变化规律,阐明了膏盐层在成矿中的作用和控矿机理。膏盐(SO24-)的加入,可以大幅度提高成矿系统的氧逸度,将成矿岩浆中Fe2+氧化成Fe3+,形成铁氧化物,SO24-自身被还原,向成矿系统提供还原硫S2-,与Cu2+、Ni2+等结合,形成铜镍硫化物等,使基性-超基性成矿岩浆由硫化物不饱和变为过饱和,形成硫化物小液滴,在岩浆房经聚集-熔离-富集,形成岩浆型Ni-Cu-PGE硫化物矿床。除膏盐层外,富含硫化物的地层也是形成Ni-Cu-PGE硫化物矿床的重要硫源层。     

江西下鲍Ag-Pb-Zn矿床中铁锰碳酸盐特征及银的富集作用研究

下鲍Ag-Pb-Zn矿床位于冷水坑矿田西南部。铁锰碳酸盐与矿体在空间上重叠,曾被认为是冷水坑矿田隐伏矿床的找矿标志,但在随后发现的隐伏矿床中并未显示这一特征。本文就下鲍矿床铁锰碳酸盐的特征及与成矿作用的联系展开研究,发现铁锰碳酸盐对银矿物的沉淀有着积极作用,是重要的富银矿石,为矿山采选工作提供依据,并对深入研究冷水坑矿田隐伏矿体的