东昆仑志留纪辉长岩地球化学特征及与铜镍成矿关系探讨

东昆仑造山带新发现的夏日哈木超大型岩浆铜镍矿床、石头坑德大型岩浆铜镍矿床及冰沟南小型岩浆铜镍矿床,其矿体均赋存于橄榄辉石岩内,而辉长岩又是该含矿橄榄辉石岩的直接围岩,并且辉长岩的形成时代相近(夏日哈木辉长岩431Ma、石头坑德辉长岩425Ma、冰沟南辉长岩427Ma),产出位置属于同一大的构造单元,均邻近昆北及昆中断裂。通过对辉长岩的地球化学特征研究,发现明显富集轻稀土元素和明显的Nb-Ta负异常,亏损高场强元素。Sr-Nd同位素研究,表明东昆仑夏日哈木和石头坑德辉长岩岩体的母岩浆来自一个曾经被交代富集的地幔源区,可能揭示了由于从洋壳释放出的流体交代地幔楔的岩石成因。结合区域构造演化和辉长岩形成时代,认为东昆仑夏日哈木和石头坑德辉长岩形成于碰撞后伸展环境。辉长岩岩浆源区性质与赋矿辉石岩存在明显不同,并非同一岩浆活动的产物。辉长岩在东昆仑造山带地区直接充当了含矿辉石岩的直接围岩,与岩浆铜镍硫化物矿体的形成没有关系,富含橄榄石的超镁铁质岩石更有利于形成具有较大经济价值的铜镍矿体。这为指导东昆仑找矿实践和岩浆铜镍矿床成矿理论研究提供了基础。     

中国岩浆铜镍钴硫化物矿床成矿理论创新和找矿突破

中国岩浆铜镍钴硫化物矿床是国家镍、钴、铂族元素等战略性关键金属资源的主要来源,是需要特别关注的具有未来价值的重要矿床类型。该类矿床来源于上地幔,特别是软流圈的部分熔融形成的镁铁质、超镁铁质岩浆,硫化物液相?硅酸盐熔体的不混溶（熔离）作用是成矿的主要机制。它们主要形成于两种背景:大陆裂谷和造山带中的伸展环境。中国是岩浆铜镍钴硫化物矿床的产出大国,但与国外相比,形成背景和成矿动力学机制比较独特。世界上绝大多数岩浆铜镍钴硫化物矿床都形成于古老的克拉通,是地幔柱地球动力作用的结果,太古代—早元古代的科马提岩镍钴硫化物矿床是鲜明的产出特点。中国缺少古老的科马提岩有关的镍钴硫化物矿床,成矿时代相对较晚,主要形成于新元古代、晚古生代早期和晚期三个时期,新元古代以镍金属资源量居世界第三的金川超大型矿床为代表,晚古生代早期以近年来找矿突破发现的夏日哈木超大型矿床为代表。夏日哈木矿床也是迄今世界上特提斯造山带中发现的唯一一例超大型岩浆铜镍钴硫化物矿床。中国学者基于中国找矿实际提出的“大岩浆?深部熔离?贯入”表现为“小岩体成大矿”的成矿理论,广泛为野外地质勘查工作者接受并应用,取得了重要的找矿突破性成果,同时为国外同行认可,改变了岩浆铜镍钴硫化物矿床传统的成矿认识。造山带中岩浆铜镍钴硫化物矿床的广泛分布是中国该类矿床的一个重要特色,按形成造山带演化和成矿历史的不同,可分为特提斯型和中亚型两种重要的类型。特提斯型以夏日哈木矿床为代表,它是特提斯构造转换,原特提斯造山后,古特提斯裂解的产物;中亚型以中亚造山带中东天山?北山、阿尔泰分布的大批晚古生代晚期早二叠世岩浆铜镍钴硫化物矿床为代表,是板块构造和地幔柱双重地球动力学机制作用的结果。中国岩浆铜镍钴硫化物矿床找矿潜力巨大,金川矿床作为水平的“岩床”被推覆至地表呈倾斜的“岩墙”产出的结果,深边部仍具有重要找矿潜力,目前已在含矿岩体两端发现了重要的新矿体;夏日哈木矿床所在的东昆仑及其邻区已发现十余处新的矿床（点）。区域上,塔里木陆块东南缘、塔里木陆块北缘、扬子陆块西缘和华北陆块东北缘是亟待加强勘查的找矿远景区,而扬子陆块北缘、华北陆块北缘是急需调查的找矿新区。      

中国西北地区岩浆铜镍矿床地质特点与找矿潜力

西北地区是中国岩浆铜镍硫化物矿床最为发育的地区,主要有3个重要成矿期,其地质特点、成矿条件、形成标志等存在明显不同。笔者梳理了目前诸多学者对岩浆铜镍硫化物矿床的研究工作,并结合野外实际,发现大陆裂谷是形成巨型-超大型岩浆铜镍硫化物矿床的构造背景条件,铁质系列的镁铁-超镁铁质岩体才可能形成有经济价值的岩浆铜镍硫化物矿体。超壳深大断裂为地幔岩浆上涌提供了有利条件。分异良好的超基性岩体更具有成铜镍矿的潜力。结晶分异促进了硫化物饱和,地壳混染是成矿的关键。橄榄石和单斜辉石具有低的CaO和FeO含量的岩体,更有利于形成规模较大的岩浆铜镍硫化物矿体。这些研究认识与发现为理解西北地区镁铁-超镁铁质岩浆成矿作用过程、找矿潜力预测及找矿方向和找矿空间提供了技术支撑与资料基础。     

中国西北部成矿地质特征及找矿新发现

西北地区地处中亚构造域和特提斯构造域的交汇处,中间夹有塔里木克拉通和华北克拉通的西段。地质历史上,两个克拉通及其裂解的微陆块的形成和运动史,基本约束了中国西北部的构造发展历程。围绕克拉通及微陆块的显生宙造山带基本是其周缘增生的结果,由于大陆运移,其他大陆边缘增生的产物,在早三叠世(210 Ma)大陆汇聚中也添加了进来,这些造山带及其陆块边缘的增生是西北各种内生金属矿床的重要形成背景。同时,新元古代、晚古生代陆内与地幔柱有关的大火成岩省的发育,为铜镍等重要矿床的形成提供了条件。此外,在克拉通及其微陆块形成和后期的叠生盆地中,形成了重要的沉积和沉积变质矿床。西北地区近年来重要找矿发现,不断印证了西北克拉通边缘板块构造增生和板内幔源构造岩浆作用成矿的特点,并对传统的地质背景构造认识提出了挑战。这其中,最具经济价值和地质意义的是3个超大型金属矿床的发现:西天山早石炭世阿吾拉勒火山-次火山岩浆喷溢型磁铁矿矿床、东昆仑早泥盆世夏日哈木岩浆深部熔离-贯入型铜镍矿床和西昆仑侏罗—白垩纪火烧云构造热液型铅锌矿床。阿吾拉勒磁铁矿矿床是中国首例火山-次火山岩浆喷溢型磁铁矿矿床,可与智利的拉科超大型典型磁铁矿矿床对比,且更具有经济价值,该矿床的勘查和研究为深入理解中亚造山带天山及其邻区石炭纪裂谷型火山岩浆作用与成矿提供了研究的范例;夏日哈木铜镍矿是中国近年来最重要的铜镍矿发现,探明镍资源量已达百万吨以上,该矿床的发现为查明中国早古生代末期新的岩浆铜镍成矿事件及其找矿潜力提供了研究新区;火烧云铅锌矿床是新近发现的具有超大型资源潜力的铅锌矿床,也是喀喇昆仑—三江造山带中蕴藏的中新生代巨型铅锌成矿带上最重要的成矿发现,为深化研究青藏高原东北缘巨型铅锌成矿带的成矿物质来源和构造控矿机制提供了新的基地。     

现代海底热液成矿作用

从现代块状硫化物矿床成矿特征对比角度,总结分析了世界现代海底喷流的块状硫化物成矿堆积,综述了现代海底块状硫化物成矿主要形成于洋壳和岛弧环境的实际观察结果,突出强调了洋壳环境和岛弧或陆壳环境两种成矿环境对成矿类型分类的意义。对上地幔部分熔融岩浆来源与地壳物质可能带入、火山喷发岩浆系列的演化和对热液成矿作用的控制进行了讨论,对比分析了岩浆流体对成矿的重要贡献和控制作用,以及成矿热液循环体系形成的条件和模式。     

矿产资源的最适耗竭与可持续发展

为了能使矿产资源可持续利用与发展,解决矿产资源市场需求与资源节约利用需求的矛盾,从矿产资源可持续发展实质研究入手,利用利导因子和限制因子互为制约的关系以及矿产资源发展的阶段特性,确定矿产资源发展曲线,建立矿产资源可持续发展机制。通过对最佳开采速度静态模型和动态模型的研究,认为最佳开采速度是影响矿产资源最适耗竭能否实现的关键因素,以此确定系统函数关系和系统变量。运用最适耗竭理论中的最佳开采速度和福利函数,建立矿产资源最适耗竭模型,以实现矿产资源可持续利用与发展。     

龙首山震旦纪砾状白云岩成因探讨

众所周知,碳酸盐质碎屑流是一种含有大量粗碎屑物的重力流。其物质来源于碳酸盐台地,沉积岩石表现为无分选,不具层理的特征。甘肃龙首山地区广布的一套砾状白云岩,作者认为是碎屑流成因的岩石,其碳酸盐质碎屑流形成于震旦纪早期,是华北地台西南缘大陆边缘裂谷的产物。沉积于裂谷盆地。从侧面反映了龙首山地区震旦纪早期非稳定的区域构造演化背景。     

岩浆Cu-Ni-PGE矿床研究现状及发展趋势

从全球视野分析研究了世界岩浆铜镍硫化物矿床的大地构造分布和成岩成矿类型,特别是通过上世纪末新发现的加拿大Voisey′s Bay矿床与俄罗斯Noril′sk等世界级矿床特征的对比研究,突出强调了大火成岩省(LIPs)对大规模岩浆硫化物矿床形成的意义,从更加宏观的角度审视了世界级岩浆硫化物矿床形成的地质背景和岩浆作用条件,为中国金川等岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的深入研究提供了参照背景。评述分析了当代岩浆硫化物矿床成矿研究中,幔源岩浆中硫化物液相不混溶(熔离)的演化轨迹,对岩浆萃取地壳中的硫改变硫化物饱和度促成不混溶作用发生的可能性和条件进行了探讨,进一步讨论了岩浆演化过程中,亲铜元素(Ni、Cu、Co、Pt和Pd等)进入硫化物液相成为金属硫化物或先期进入先结晶的橄榄石、辉石矿物成为氧化物的物理化学行为,并通过加拿大Sudbury陨石撞击构造成因矿床复合热液对硫化物矿体形成贡献的讨论,提出了热液作用对岩浆硫化物矿床成矿的可能贡献。分析判断了中国岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的成矿特点和金川超大型岩浆Cu-Ni-PGE矿床外围的找矿潜力。     

吉尔吉斯斯坦中天山地质特征及研究进展

文章通过对近年来有关吉尔吉斯中天山研究进展的梳理,结合在吉尔吉斯斯坦的实地考察,系统论述了中天山基础地质情况,并简述与岩浆活动有关的成矿作用。吉尔吉斯斯坦境内的天山由"尼古拉耶夫线"和阿特巴什—伊内尔切克断裂划分为北、中、南3部分。中天山两侧的缝合带限定了早古生代古吉尔吉斯洋和晚古生代南天山洋的发展和消亡过程。组成中天山的不同块体大多具有古元古界的基底,古生代总体处于大陆坡-边缘海沉积环境。晚古生代产出与俯冲相关的岩浆作用和后碰撞岩浆作用,前者与斑岩型铜矿、接触交代型铜-金矿相关,后者与造山型金矿相关。