江西武山铜矿床海底喷流与岩浆热液叠加成矿作用: 控矿地质条件、矿石结构构造与矿床地球化学制约

长江中下游成矿带存在一套产于泥盆系五通组砂岩和石炭系黄龙组白云质灰岩层间的层状含铜硫化物矿体,对其成因存在很大争议。本文以产出典型层状矿体的武山铜矿为解剖重点,结合区域控矿地质要素、矿石结构构造特征及矿石中黄铁矿的稀土元素地球化学,提出层状矿体是海底喷流同生沉积与岩浆热液叠加成矿作用的产物。对武山铜矿层状矿体中的胶黄铁矿和黄铁矿、矽卡岩矿体中黄铁矿和脉状矿体中黄铁矿进行的稀土元素含量分析发现,从层状矿体胶黄铁矿、层状矿体黄铁矿、到矽卡岩和脉状矿体黄铁矿,稀土总量和稀土配分曲线显示递变规律,即层状矿体胶黄铁矿具有较低的稀土总量和轻重稀土分异不明显的较平坦型配分曲线;而矽卡岩和脉状矿体黄铁矿具有较高的稀土总量和轻重稀土分异较明显的右倾型配分曲线。层状矿体黄铁矿的稀土特征则介于两者之间,反映了岩浆热液的叠加作用。根据矿物组合共生关系及矿石结构构造的研究,可将武山铜矿黄铁矿分为3个期次:I期为微球粒、草莓状、条带状、纹层状沉积型黄铁矿; II期为半自形、自形粒状和港湾状黄铁矿,可见与长英质斑晶、岩屑或晶屑凝灰岩伴生或共生, 说明黄铁矿形成与同沉积期火山凝灰岩的密切关系。III期为块状、粗晶状、碎裂状黄铁矿。黄铜矿的形成晚于I、II期黄铁矿,成微粒状、脉状交错穿插或包裹早期球粒状、粒状黄铁矿及长英质矿物。对新发现的灰泥丘构造的详细研究表明,武山铜矿中含矿的灰泥丘与武山外围乌石街出露的不含矿的灰泥丘具有不同的特征,其中前者具有封闭的孔洞系统,而后者为开放的孔洞系统。总之,武山铜矿控矿地质条件、矿石结构构造及不同类型矿石黄铁矿的稀土元素证据表明矿床存在两期成矿事件,即海西期海底喷流同生沉积成矿期和燕山期岩浆热液叠加成矿期。     

九瑞矿集区山上湾矿区石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩的年代学、地球化学及成矿意义

山上湾矿区位于九瑞矿集区西南部的大浪水库附近,区内地表出露有数条近东西向的岩脉,发现有较强的蚀变作用及铜矿化,有可能成为九瑞矿集区的一个新的成矿远景区.因此,我们对这些岩脉开展了详细的岩相学和矿物化学研究及锆石U-Pb定年、主微量元素及Sr-Nd-Hf同位素研究工作,对岩石成因及成矿意义进行了初步探讨.山上湾矿区出露的岩脉分别为石英闪长玢岩及花岗闪长斑岩,对岩石中黑云母和斜长石斑晶进行电子探针分析后发现,黑云母均属富镁黑云母,由黑云母化学成分所反映的岩浆岩氧逸度位于赤铁矿-磁铁矿缓冲线之下,低于武山花岗闪长斑岩体.斜长石斑晶均为中长石,并具有韵律环带.北面两条岩脉(Ⅱ,Ⅲ)锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为149.2±2.7Ma和148.5±1.4Ma,最南面一条岩脉(Ⅰ)年龄稍小,为139.0±1.3Ma.该区岩浆岩地球化学特征如下:SiO2为58.8％ ～63.0％,Al2O3为14.9％ ～ 16.2％.岩石样品在K2O-SiO2图中落于高钾及中钾钙碱性岩范围内.样品A/CNK值为0.86 ～ 1.15,A/NK值为1.72～1.85,在A/CNK-A/NK图解中落于准铝质和过铝质范围.岩石富集大离子亲石元素(Sr=380 × 10-6 ～555×10-6,平均463×10-6),富集相容元素( Cr、Co、Ni、V),亏损高场强元素(Y=8.91×10-6 ～11.22×10-6,Nb =4.87×10-6 ～5.73×10-6,Ta =0.36×10-6～0.43×10-6),无Sr负异常.轻稀土富集,重稀土亏损,(La/Yb)N=14.31 ～ 18.96,稀土总量为89.36×10-6～118.8×10-6,Eu/Eu*=0.98 ～ 1.13,平均1.05,无Eu负异常.岩石的初始87Sr/86 Sr值变化在0.7060 ～0.7092之间,平均0.7074,εNd(t)值在-2.9～ -2.0之间,平均-2.3.利用两阶段模式计算出的Nd同位素模式年龄tCDM为1.1～1.2Ga.锆石初始176Hf/177 Hf值在0.282359 ～0.282758之间,εHf(t)值在-11.8 ～2.3之间,平均-1.1.计算的tCDM值为1.0～1.9Ga.根据上述岩石地球化学和同位素数据,初步认为山上湾地区的岩浆岩很可能是由加厚的下地壳拆沉入软流圈地幔后,发生部分熔融,熔体在上升过程中又与地幔发生了强烈相互作用,最终形成了具有明显壳幔混源特征的石英闪长玢岩及花岗闪长斑岩.目前我们已经在山上湾矿区北面两条岩脉( Ⅱ,Ⅲ)的地表露头上发现了多种蚀变现象以及铜的矿化,加之它们的成岩年龄及岩石成因与九瑞其他成矿花岗闪长斑岩相同,我们推测,在该区深部岩体中,岩体与奥陶系灰岩的内外接触带上,以及岩体附近的奥陶系与志留系地层接触界线部位,均存在成矿的可能性,值得投入更大力量,争取该区找矿新突破.     

Iolite软件处理LA-ICP-MS线扫描数据适用性研究

LA-ICP-MS分析技术是获取矿物/岩石内部的元素和同位素成分变化的重要手段。在利用该技术对地质样品进行线/面扫描时,仪器输出的初始数据量远远大于点分析,数据的处理和计算是一个关键问题。本文以磷质结核样品为例,阐述了利用Iolite软件进行元素线扫描数据计算的主要过程,包括背景信号的扣除、标准物质信号的拟合、线分析数据的导出等。借助软件自带的分段导出功能,对不同时间和空间分辨率下采集数据得到的结果进行了比较。研究表明Iolite能有效处理线分析数据,分析结果与前人用传统化学全岩法测定得到的元素含量范围相当。对比不同空间分辨率下(10μm、50μm、100μm)获取的数据发现:相对于选用的束斑直径(40μm),在分辨率过小(10μm)或过大(100μm)的条件下获得的数据存在数据波动大以及细节不足等缺陷;而当分辨率(50μm)与选用的束斑直径接近时,数据质量得到最大优化。本研究展示了Iolite软件在处理线扫描数据方面具有很好的应用前景,通过分辨率的选取可实现数据的优化。     

自动分离提纯系统的研制及其在同位素分析测试中的应用

传统自然流速层析柱法存在离子容易扩散、流速不可控等问题,而元素的自动分离提纯技术可以提高同位素分析效率,压缩在室内提纯化学元素所需的时间。为了降低这种扩散效应、缩短淋洗时间,本文研制了一种自动分离提纯系统,用于元素的自动分离、提纯。该系统由流体切换阀、柱塞泵、自动进样器等部件构成,所有部件与计算机联接,每个部件可单独控制。该系统装配了两根层析柱,通过控制切换阀,可使两者组合使用,甚至能进行逆向淋洗,这与传统自然流速法完全不同。将海水样品分别通过传统自然流速法和本系统进行淋洗提纯,使用加压自动分离提纯系统后,元素(尤其是阴离子)的扩散效应得到明显改善。上样量均为1.0mL时,采用传统自然流速法,硼元素的淋洗峰宽为2.5～3.0mL,而采用本系统淋洗峰宽仅为1.0mL。自然流速法下,不同酸度淋洗液的淋洗速度不同,而本系统的流速精确可控,可确保流速稳定。本文研制的自动分离提纯系统在分离效果和分离能力上均比传统重力法表现优异,在分离元素进行同位素分析方面具有较大的应用前景。     

九瑞矿集区志留纪西坑组疑源类化石和碎屑锆石年代学研究及其地层意义

九瑞矿集区是长江中下游成矿带中一个最重要的铜金多金属矿集区,区内发育了城门山铜矿、武山铜矿、洋鸡山金矿等重要的多金属矿床。本文对该区域的城门山和望夫山两个剖面的疑源类化石及碎屑锆石开展了详细研究,在城门山剖面原来被认为是志留纪西坑组的地层中发现了化石面貌为新元古代或早寒武世的化石,结合碎屑锆石U-Pb定年工作,推测其时代为早寒武世,该地层与上覆地层泥盆系五通组之间存在一个明显的角度不整合。望夫山剖面仍旧为正常志留纪西坑组地层,疑源类化石和碎屑锆石U-Pb年代学研究表明九瑞西坑组沉积时代应该晚于特列奇阶。九瑞矿集区“扬子抬升”的开始时间应该晚于特列奇阶,结束时间应该晚于中泥盆世早期。     

黄铁矿LA-ICP-MS微量元素特征:对青海锡铁山矿床成因的启示

锡铁山铅锌矿床位于柴达木盆地北缘,主要呈层状、脉状及不规则状三类矿体产于绿片岩相的片岩、大理岩及其过渡带中。赋矿围岩的原岩主要为晚奥陶世滩间山群的浅海相基性—酸性火山-沉积岩。前人对该矿床的成因类型存在SEDEX、VMS 和变质叠加的喷流沉积矿床等诸多争议。根据矿石宏观特征和显微组构,文章将锡铁山矿床中层状矿体中的黄铁矿分为胶黄铁矿（Py-I）、他形黄铁矿（Py-II） 和半自形—自形黄铁矿（Py-III） 3 种类型,分别代表了原始沉积型黄铁矿、低程度重结晶黄铁矿和高度重结晶的黄铁矿。使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS） 分别对这三种类型黄铁矿进行了微量元素的测试,结果表明三者间具有明显的差异。Py-I 中富含Cu、Pb、Zn、Co、Ni 等成矿元素,Co/Ni比值大于1,并具有相对平滑的时间-空间信号曲线。这表明Ni、Co、As 可能以固溶体形式赋存于Py-I 晶格之中,Cu、Pb、Zn 等元素可能以纳米级矿物微粒存在于Py-I 晶格缺陷中。Py-II 中微量元素含量变化较大,明显低于Py-I,LA-ICP-MS 时间-空间信号曲线表现为多个“尖峰”,暗示着这些元素以微米级矿物包裹体形成存在。Py-III 中微量元素含量极低,甚至低于检测限,除了个别测试点以外。根据上述元素的赋存状态和组构特征,笔者认为Py-I 是火山活动海底喷流沉积过程中形成的,Py-II 和Py-III 则是由Py-I 经后期不同程度的成岩和变质重结晶作用而形成的产物。结合近年来锡铁山矿床赋矿围岩岩相学、锆石U-Pb 年代学、地球化学和构造背景的研究结果,此次研究认为锡铁山矿床应属于VMS 型块状硫化物矿床,在成矿后的造山运动过程中经历了显著的矿体变质和成矿元素再活化作用。     

藏北草地资源及其演化趋势——以申扎地区为例

申扎地区属青藏高原南羌塘高寒草原区,具有典型的高原植被。根据水体条件、植被组成和地貌特征等,划分了7种草地植被类型和2个木本植物分布区。藏北地区生态系统十分脆弱,高原植被面临严峻的破坏、退化和沙漠化环境,生物链严重失调,高原鼠兔由于几乎没有天敌而大量繁殖。对高原草地的破坏因素进行分析认为:高寒、冻融作用、地下水位下降、雪线上升和冰川萎缩、猖獗的鼠害、超载过牧是高原植被(草地)退化的主要因素,其中高寒、缺水、鼠害和超载过牧是最重要的原因。藏北申扎地区年降水量与年蒸发量比例为约1∶9,湿地和植被供水系统受到严重损害,造成大面积草场萎缩,形成了环状草地退化带。藏北草地向恶化方向发展是不可逆的,根治鼠害,改良牲畜品种,提高经济效益,可以减缓草场退化速度。     

西藏班戈节浪垭地区念青唐古拉群变质作用特征

西藏念青唐古拉山的西端出露一套中、低级变质岩,主要有:斜长角闪岩、云母片岩、斜长片麻岩和大理岩等。研究表明,该变质岩经历了两期变形作用的改造,第一期变形稍滞后于变晶作用,形成岩石片理;第二期变形是在片理之上叠加了折劈理。经电子探针分析,岩石中的角闪石、透辉石、石榴石、黑云母和斜长石等单矿物均为变质成因的矿物。利用矿物对该变质岩的变质作用温、压条件进行了计算,分别为:T=540～695 ℃,P=0.4～0.67 Gpa。研究区角闪石Ar-Ar同位素年龄测定,其年龄为(845±1)Ma,表明其变质时代为新元古代。     

高温高压法合成金刚石微区原位碳同位素及阴极发光特征

当前大量的研究集中在天然产出的金刚石上, 而人工合成金刚石的研究往往容易被忽视。对人工合成金刚石进行详细的研究, 结合已有天然金刚石的认知有利于揭示天然金刚石形成过程, 有利于天然金刚石的鉴定。本研究综合利用显微镜、纳米离子探针、拉曼光谱、阴极发光等分析技术, 对人工合成金刚石的晶体结构、包裹体、微区碳同位素、以及阴极发光图像等特征进行了详细的研究。研究揭示其阴极发光图像与天然宝石级金刚石有明显的区别, 二次离子探针数据进一步表明其阴极发光图像的明暗差异与金刚石中微量元素氮的含量高低有关。     

长江中下游成矿带铜多金属矿床中灰泥丘的发现及其意义——以武山和冬瓜山铜矿为例

通过对长江中下游成矿带中武山铜矿和冬瓜山铜矿层状矿体的详细研究,发现了大量具有层圈状构造、层纹状构造或不规则同心环状构造的矿石。在前人研究基础上,经光薄片鉴定、扫描电镜观察和碳氧同位素分析等,认为这类矿石在宏观构造上显示出类似于灰泥丘的孔洞系统,微观上又发现了细菌等微生物结构,判断其属于一种矿化的灰泥丘。资料显示,灰泥丘和热水喷流沉积成矿作用关系密切,灰泥丘可视为热水喷流沉积成矿的证据之一。本文所研究的两个矿床中灰泥丘构造矿石保存状况略有不同,冬瓜山铜矿灰泥丘构造矿石保留了大量显示原生热水喷流沉积成因的组构、并发现细菌等微生物结构,碳氧同位素组成也显示原始沉积特征;而武山铜矿灰泥丘构造矿石则显示出强烈受热液改造的矿石组构和碳氧同位素组成特征,暂未发现细菌等微生物结构。冬瓜山和武山铜矿灰泥丘构造矿石的发现,有力地佐证了长江中下游成矿带在海西期曾发生过热水喷流沉积成矿作用。