科洛金矿床位于黑龙江省嫩江—黑河构造混杂岩带中,为一正在勘查的中型金矿床。前人研究认为该矿床为一中温、富水、低盐度的韧性剪切带型金矿床。但随着勘查工作的持续开展,新发现了大量含多金属硫化物的石英脉型矿石。为进一步明确该矿床成因,对科洛金矿床内韧性变形和浸染状-团块状两种不同产状黄铁矿进行了系统的成分标型及稳定同位素特征研究。结果表明:韧性变形黄铁矿较浸染-团块状黄铁矿的S/Fe值低,Au、Ag、Co含量高,As含量低,总体显示韧性变形黄铁矿相对贫硫;黄铁矿微量元素显示两类黄铁矿REE具有相似的地球化学特征,整体呈轻稀土富集、重稀土亏损的“右倾”式稀土配分模式。稀土元素总量为17.00×10^-6~66.95×10^-6,韧性变形黄铁矿含量明显偏低,LREE/HREE值为5.25~12.50,相对较稳定。Y/Ho值与地幔和地壳重合范围较多,Zr/Hf值、Nb/Ta值变化范围较大,显示成矿环境不稳定;黄铁矿³He含量为2.405×10^-13~10.811×10^-13,⁴He含量为3.35×10^-7~4.99×10^-7,³He-⁴He图和R/R_a-⁴⁰Ar/³⁶Ar图显示成矿流体有以地幔为主的壳幔混源特征,成矿过程应有大气降水的参与;黄铁矿δ³⁴S变化范围小,集中在+2.3‰~+7.6‰(韧性变形黄铁矿δ³⁴S平均值偏低),稍正向偏离陨石硫特征;黄铁矿的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.157~18.211;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.542~15.594;²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.032~38.218(韧性变形黄铁矿的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb平均值偏低),均显示与造山作用关系密切。利用黄铁矿化学成分特征元素Co/Ni值及Co-Ni成因判别图解认为科洛金矿有热液成因矿床特征;利用w(Fe+S)-w(As)图解和Co-Ni-As含量图解显示石英脉型矿石反映浅成低温热液型金矿特征。综合区域变质变形事件、典型矿床特征及矿区内已取得的年龄、流体包裹体等相关数据认为,科洛金矿床应存在两期矿化:三叠纪形成的韧性剪切带型金矿床和白垩纪形成的浅成低温热液型金矿床。建议在今后的矿产勘查中注意寻找真正的韧性剪切带型金矿。

矿物环带结构是岩浆过程的良好记录,而矿物温压计可以定量计算岩浆的物理化学条件。该次研究对邯邢地区中生代侵入岩中两个浅成侵入体中典型的斜长石斑晶进行了电子探针和LA-ICP-MS元素面扫描,同时对其中不同成因的角闪石晶体进行了电子探针分析和物理化学条件计算。通过研究发现这两个样品中的斜长石斑晶属于循环晶。辉石闪长玢岩中的斜长石斑晶主要成分为更长石,而斑状石英二长岩中斜长石斑晶主要成分为中长石和拉长石。两者具有明显不同的环带结构,分别记录了不同的岩浆混合过程:前者记录了基性岩浆多次注入酸性岩浆房,并最终获得体积优势;后者记录了少量基性岩浆注入酸性岩浆房内,两者不断混合,形成均质化岩浆的过程。Fe元素从斜长石中心到边部有富集的趋势,表明岩浆最终向富铁的方向演化。角闪石温压计的计算结果表明,辉石闪长玢岩的岩浆房深度在5.5 km左右,温度大约为850 ℃,氧逸度大约为ΔNNO+1,熔体中的含水量大约为4.0%,其最终侵位于2.1 km的地壳深度。而斑状石英二长岩最终定位于2.0 km的地壳深度,角闪石结晶的平均温度为737 ℃,相对氧逸度为ΔNNO+1.2,熔体含水量为3.9%。

火成岩中可以包含多种晶体群这一发现具有重要意义,使得成因矿物学重新成为揭示岩浆系统演化的基本指导思想。但是,这种重要性在许多文献中都没有得到反映,其典型实例就是镁铁质层状侵入体中堆晶岩的成因。争论在于堆晶矿物是循环晶还是母岩浆的液相线相。因此,本文致力于探讨四川攀西地区镁铁质层状侵入体中堆晶岩的形成过程,重申成因矿物学的重要意义。显微镜观察表明,堆晶单斜辉石富含Fe-Ti氧化物出溶叶片(含叶片辉石),表明其形成环境明显不同于与斜长石呈共结关系的单斜辉石(无叶片辉石);无叶片辉石和斜长石中的橄榄石包裹体呈浑圆状,表明了橄榄石与结晶环境间的热力学不平衡。橄榄石与熔体间Fe-Mg分配关系分析表明,根据母岩浆成分推测的橄榄石Fo值远低于岩体中观测橄榄石化学成分变化范围(Fo₆₁-Fo₈₁)的高限,表明至少部分橄榄石不是寄主侵入体的液相线相。橄榄石的Mg^#值(100×Mg/(Mg+Fe))与微量元素(特别是Ni)的相关关系表明存在多种橄榄石晶体群,它们形成于不同的热力学环境中。晶体沉降过程分析表明,寄主岩浆析出的晶体几乎不可能发生快速重力沉降来形成堆晶岩。所有这些证据都表明,形成堆晶岩的矿物主要来自岩浆系统深部不同的岩浆房中,是被岩浆携带输运到终端岩浆房的循环晶。

吉林蛟河地幔岩碎块是被碱性橄榄玄武岩岩浆喷发携带至地壳浅部或地表的。碱性橄榄玄武岩中地幔岩碎块含量40%~55%,局部达60%以上;碎块大小不等,一般直径以5~10 cm居多,大者达20~35 cm,故定名为地幔岩集块熔岩(岩流)。地幔岩碎块以尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石斜辉橄榄岩碎块为主,纯橄榄岩次之,未发现石榴石橄榄岩;胶结物为碱性橄榄玄武岩岩浆。本次研究发现地幔岩内存在丰富的、不同成分和形态的熔融微区。熔融微区类型以其形状可分为滴状、扇状、球状、不规则状、短脉状和环边状,以其特征新生矿物分为OL型、K型、Na+Chl型、PL型、OL+SP型、C+SP型和SP+Chl+Ser型。熔融微区结构为玻基间隐结构或放射状结构;矿物呈骸晶状、中空为玻璃质;残余玻璃脱玻化,产生少量针状和不透明黑色雏晶。熔融微区的形状、结构、物质组成及矿物结晶等特征具有标型性,表征这些熔融体是在上地幔深度保存的幔源岩熔融交代的产物,幔源结晶岩是固相残留。该幔源岩经历强火山喷发使其发生爆炸的地质事件,导致K、Na、Al、Ca易熔组分和H₂O、CO₂等挥发分开始熔融和气体释放,营造快速固化结晶和淬火的环境。这些少量的熔融物择优占据矿物间隙、裂隙、位错或晶体缺陷处汇聚并熔融交代相邻矿物,不断扩展空间,遂形成滴状等特征形状的“微区”。由于熔融程度不同,产生的熔融物的化学成分和结晶程度也有差异,所代表的初始岩浆性质也不一样,可以是超基性或碱性橄榄玄武质,抑或碧玄岩质岩浆。从检测出的这些信息证实,蛟河地幔岩是被不一致熔融抽取后的地幔残留,即岩石圈地幔。

Baranevskoy金-银矿床产于巴尔喀什火山的火山口,该火山坐落在堪察加中部矿区东南部。本文基于矿物学原理和流体包裹体数据分析探讨了Baranevskoy金-银矿床的成矿环境及其物理化学条件。Baranevskoy金-银矿床的围岩为中新世—上新世的安山岩和玄武岩。热液蚀变活动随深度逐渐变化,从而可以进一步划分出最深部的石英带、中部的石英-绢云母(明矾石)-黄铁矿-铁钛氧化物带及其伴生的石英-绢云母-伊利石-黄铁矿矿物组合和浅部的石英-冰长石-水云母-黏土矿物-碳酸盐岩带。成矿早期存在密集浸染的铜矿化,主要矿石矿物有黄铜矿、斑铜矿、砷黝铜矿-黝铜矿,并在Rhzavaya矿脉中存在少量的自然金。其中砷黝铜矿-黝铜矿系列以砷黝铜矿和黝铜矿两个端员作为代表,且以黝铜矿为主。成矿后期产出代表晚期金-银矿化的自然金、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、碲化物和硫酸盐等标志性矿物。早期铜矿化(第一期)被认为是中硫阶段,紧随其后的为低硫型金-银矿化(第二期和第三期)。金从第一期到第三期都有沉淀。经研究发现,自然金也赋存于变质围岩的岩石裂隙内。早期的自然金相对富银,其中金的摩尔分数为59%~65%,低于后期(第二、第三期)自然金中金的摩尔分数(64%~72%)。流体包裹体显微测温结果显示,位于中部(Central)矿脉的包裹体均一温度为190~280 ℃,Rzhavaya矿脉的包裹体为190~240 ℃,产出自然金的蚀变围岩中石英的包裹体温度为230~310 ℃。包裹体总体表现出低盐度(0.9%~2.4% NaCl_eq)特征,推测存在大气水的混入。

俯冲带是壳-幔物质循环的重要场所,硬玉岩可以记录这一循环过程。文中总结了俄罗斯极地乌拉尔硬玉岩的研究进展。硬玉岩呈脉状或透镜状产在蛇纹石化的方辉橄榄岩中,主要由硬玉和绿辉石组成。根据结构和颜色,硬玉可识别出两个世代。硬玉韵律环带发育,含有H₂O和CH₄流体包裹体,显示从流体中结晶的特征。硬玉岩中的锆石为热液锆石,锆石稀土元素中La_N/Yb_N=0.001~0.01,Lu_N/Gd_N=10~83,Ce/Ce^*=2.8~72,显示正异常,δEu=0.53~1.02,类似于岩浆锆石。锆石的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.282 708~0.283 017,ε_Hf(t)=+6~+17,类似于N-MORB的Hf同位素组成,锆石δ¹⁸O组成为5.03‰~6.04‰,平均δ¹⁸O为(5.45±0.11)‰,类似于岩浆热液和地幔的氧同位素组成。这可能反映了锆石是被俯冲带流体从途经火成岩中捕获的或者形成锆石的流体与寄主岩(方辉橄榄岩)达到了平衡。硬玉岩稀土元素配分模式近平坦或轻稀土元素略显富集,La_N/Yb_N比值为0.82~2.42,δEu为1.2~1.6,显示正异常,这与寄主岩稀土元素配分模式相似。富集Sr、Ba、Zr、Hf,Nb为负异常,与岛弧岩浆特征类似。(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_t为0.703 400~0.703 519(t=368 Ma),变化较小,与古海水差别明显;ε_Nd(t)值为+0.77~+5.61,变化较大,与寄主岩(方辉橄榄岩)的Nd同位素组成类似,但不同于海水及沉积物的Nd同位素组成,表明硬玉岩的物质来源与寄主岩有明显继承关系,海水与沉积物的贡献不是主要的。矿物学和岩石学证据支持极地乌拉尔的硬玉岩主要是俯冲带流体与橄榄岩相互作用后并在其中结晶的产物。

云南大丫口祖母绿常出现颜色环带,且伴随明显成分变化,而目前颜色环带的成因仍存争议,相关的多阶段成矿假说尚缺少明确证据。文章通过电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪对大丫口祖母绿的颜色环带及黑色矿物包裹体进行主微量元素成分分析,并对不同类型岩脉祖母绿中流体包裹体进行显微测温分析,进而探讨祖母绿颜色环带成因与多阶段成矿的联系。成分测试结果表明,从浅绿白核部至绿色边部,V(970×10^-6→10 077×10^-6)、Rb(9.6×10^-6→27.4×10^-6)、Cs(535×10^-6→3 108×10^-6)、Fe(1 376×10^-6→2 199×10^-6)和Ga(4×10^-6→14.7×10^-6)等微量元素的含量急剧增加。结合绿色晶体边部中同生黑色富钒电气石包裹体的分布,有力证明了大丫口祖母绿颜色分带的形成与晶体的多阶段成矿有关。流体包裹体测试结果表明,含矿长石-方解石脉、含矿石英脉和伟晶岩-变粒岩接触带中矿物的流体包裹体盐度范围分别为3.39%~10.36%(NaCl_eq)、5.71%~12.29%(NaCl_eq)和8%~18.72%(NaCl_eq),指示了伟晶岩脉中祖母绿的多阶段结晶,且表明随结晶阶段演变,成矿流体的盐度逐渐升高。同时,成矿流体盐度升高也是晚期云英岩化阶段致色元素含量剧增的原因。

山西五台县北约15 km的白云村一带出露有叶蜡石矿及金矿化点,其形成特点与关系对区域深部找矿具有重要启示意义。该叶蜡石矿体产于经历古元古代绿片岩相变质的新太古代酸性火山岩之中(绢英片岩),切割区域片理并被晚期的辉绿玢岩截切。矿体总体呈透镜状产出,倾向北西,近东-西向延伸大于5 km,最厚处约1 km,未见底。该叶蜡石矿形成于中生代早白垩世。矿石矿物以叶蜡石和石英为主,含少量绢云母、伊利石、硬水铝石和赤铁矿等,反映出蚀变流体酸性及氧化的特征。叶蜡石矿体外围发育黄铁绢英岩化带,强度由近及远逐渐减弱。在靠近叶蜡石矿的黄铁绢英岩中,硫化物颗粒边缘常见赤铁矿化现象,应与叶蜡石化流体叠加有关。以上蚀变特征与叶蜡石化细脉灌入黄铁绢英岩相吻合。叶蜡石矿体上盘的黄铁绢英岩化带宽约0.4 km,其内发育一小型石英脉型金矿(岭底金矿),下盘的黄铁绢英岩化带最宽约1.5 km,局部发育金矿化现象((1~18)×10^-6)。黄铁绢英岩中硫化物以黄铁矿为主,可见少量黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿。金矿化黄铁绢英岩以发育大量浸染型黄铁矿为特征,该类黄铁矿无韧性变形,未见其他共生硫化物,SEM-EDS分析结果显示其内发育有明显的不可见金。黄铁绢英岩化可依据矿物变形与否分为两期。早期的蚀变分布局限,见于新太古代糜棱岩化奥长花岗岩与酸性火山岩(绢英片岩)接触带,其中的黄铁矿、绢云母和石英等矿物发育韧性变形特征;晚期的蚀变带内硫化物、绢云母和石英均无韧性变形特征。依据样品的岩相学及全岩Au、As含量特征,可以确认金矿化与晚期黄铁绢英岩化有关,与早期蚀变无关。叶蜡石矿石的H-O同位素组成(δ¹⁸O_V-SMOW=11.2‰~13.9‰;δD_V-SMOW=-34‰~-20‰)显示流体以气相为主,且缺乏大气水的混合。上述特征说明白云叶蜡石矿是深部岩浆侵位固结后出溶的以气相为主的热液与浅部新太古代变质火山岩反应的结果,类似于斑岩成矿系统中普遍发育的高级泥化带(岩帽)的底部蚀变特征。

华北克拉通于中生代遭受严重破坏的观点已被地学界广泛接受。其北缘的辽西地区赤峰—朝阳金成矿带之岩浆作用和成矿作用被认为是克拉通破坏事件的典型响应。在区域地质和矿床地质调查的基础上,选择该矿带的金厂沟梁金矿区和排山楼金矿区,分别针对与成矿时间一致的西对面沟岩体(成岩时间128 Ma)和大石头沟岩体(成岩时间128~126 Ma)进行了矿物组合、结晶温度、氧逸度和侵位深度研究。采用黑云母全铝压力计获得两个岩体结晶压力平均值分别为97 MPa和145 MPa,按照地壳密度2.7 g/cm³估算了两个岩体的侵位深度分别为3.67 km和5.48 km。根据以上估算结果并结合前人研究成果,认为早白垩世以来赤峰—朝阳金成矿带剥蚀深度应该在3.67~7.70 km范围,平均值5.27 km。此外,在收集和综合对比分析华北地区隆升剥蚀资料的基础上,认为自早白垩世以来华北地区总体剥蚀深度范围为2.0~10.0 km,主要集中在2.0~6.0 km,平均值约5.60 km。这一认识对于华北地区进一步找矿具有重要参考意义。

自然重砂是地质体经自然风化、剥蚀、搬运、沉积等地质作用而分离出的单矿物(或矿物组合)。自然重砂矿物晶体由于仍然保留有许多矿物成因信息,包括颜色、形态、化学成分、物理性质和矿物组合等特征,因此常用于追溯源区地质体或者找矿勘查。这种方法被认为是一种经济实用的找矿方法——自然重砂测量。本文基于全国自然重砂找矿的数据资料,系统梳理了自然重砂的矿物类型、出现频率及其分布等特点,分析了自然重砂的矿物组合和成因矿物学特征,研究了自然重砂矿物的源区烙印、搬运距离及标型指示矿物组合特征,探讨了自然重砂成因矿物学研究意义及其找矿应用前景。自然重砂矿物的颜色、形态及内部结构依然保留着明确的成因矿物学信息:其颜色和晶体形态具有继承性而与其源区母体联系起来,体现源区母体的特性;其矿物组成可分出残余原生重矿物(包括造岩矿物、副矿物、矿石矿物等)和新生重砂矿物两个部分,如赤铜矿、孔雀石等反映着源区岩性体的成分或者赋存状态特征,其矿物组合也在很大程度上继承原生共生矿物而体现诸如有无矿化等意义;重砂颗粒的磨圆度、边界光滑性等表面特征反映搬运距离,有利于明确响应源区母体或者物源,而具有良好的找矿指示意义。