地学前缘

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“矿床学”主题专辑目次

2020, 27(2): 0-0.

摘要 ( 105 )

PDF(293KB) ( 289 )

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矿床学思维方法探讨

翟裕生

2020, 27(2): 1-12.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.6

摘要 ( 394 )

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PDF(1006KB) ( 915 )

矿床学是地球科学的一个分支,以其研究对象的复杂性(地质属性+经济属性+环境属性)而著称,也因此而有它特定的研究思维方法。笔者根据研究矿床的实践经验和理性思考,将矿床学研究思维方法概括为8个观点,即:(1)实践思维——实践出真知,实际调查矿床特征;(2)系统思维——成矿系统分析,把握全盘;(3)历史思维——矿床的形成、变化和保存;(4)经济思维——矿产资源、经济建设与社会发展;(5)环境思维——发展绿色矿业,改善生态环境;(6)全球思维——地球系统-成矿系统-勘查系统三结合;(7)战略思维——矿产资源是关系国家安全的战略资源;(8)辩证思维——唯物辩证法是指导矿床研究的基本哲学思想。运用上述思维方法,有助于提高矿床研究水平,为指导找矿发现和创新成矿理论做出新的贡献。

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大型-超大型矿床成矿地球动力学背景

莫宣学

2020, 27(2): 13-19.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.7

摘要 ( 281 )

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PDF(1770KB) ( 959 )

大型-超大型矿床是地球成矿元素超常富集的产物,发现新的大型-超大型矿床是满足国家对矿产需求的关键。实践证明,将成矿地球动力学背景和成矿过程研究与定量勘查评价“三位一体”有机结合,是卓有成效的。大型-超大型矿床的成矿地球动力学条件从宏观层次影响和控制着成矿,主要包括大地构造环境、壳幔结构与深部过程、成矿的岩石系统、区域热-流体条件等4个基本方面。要从根本上探明我国矿产的分布格局与资源潜力,从深层次上揭示区域成矿规律和金属巨量堆积过程,开辟新的找矿空间和深度,预测找矿战略新区,尤其要深入揭示地球深部物质、结构和各圈层间物质-能量交换的地球动力学过程。

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再论中国大陆斑岩Cu-Mo-Au矿床成矿作用

侯增谦, 杨志明, 王瑞, 郑远川

2020, 27(2): 20-44.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.8

摘要 ( 681 )

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PDF(8991KB) ( 1319 )

本文在综述斑岩铜矿(PCDs)最新研究进展基础上,结合最新资料,重点阐释了中国大陆非弧环境PCDs的地球动力学背景、成矿岩浆起源、岩浆-流体系统演化、成矿金属(Cu,Au,Mo)和H₂O来源及富集过程。中国大型PCDs除少量产于岩浆弧外,主要产于碰撞造山环境的构造转换和地壳伸展阶段、陆内造山环境的岩石圈伸展和崩塌阶段以及活化克拉通的边缘及内部。这些非弧环境成矿斑岩多呈彼此孤立的近等间距分布的岩株或岩瘤产出,以高钾为特征,显示埃达克岩地球化学亲和性。成矿岩浆主要起源于加厚的镁铁质新生下地壳或拆沉的古老下地壳,少数起源于遭受早期俯冲板片流体/熔体交代改造过的富集地幔。大陆碰撞和陆内俯冲引起的地壳大规模增厚和紧随其后的板片撕裂、断离、岩石圈拆沉和软流圈上涌,是形成这些成矿岩浆的主要动力机制。与岩浆弧环境斑岩类似,非弧环境斑岩也相对富水(>4%H₂O)和高f(O₂)值(ΔFMQ≥+2),但H₂O不是来自俯冲板片,而是主要来自新生下地壳的角闪石分解或/和幔源富水超钾质岩浆水注入;金属Cu(Au)主要来自新生的镁铁质下地壳中含Cu硫化物的熔融分解,或者来自拆沉下地壳熔体与金属再富集的地幔岩反应,而金属Mo则主要来自具有高Mo丰度的大陆地壳。不论在岩浆弧还是非弧环境,成矿岩浆通常相对富集成矿金属(Cu,Au,Mo),但PCDs的形成并不要求成矿岩浆在初始阶段就异常富集金属组分,但要求金属硫化物相在岩浆流体出溶前没有从岩浆中饱和分离。浅成侵位的斑岩体(1~6 km)虽然可以出溶成矿流体,但大型PCDs通常要求成矿流体出溶自深部(侵位深度≥6 km)、有镁铁质岩浆持续补给的稳定大体积岩浆房。斑岩体可以分凝出不混溶的低盐度的气相和高盐度的液相,岩浆房则直接出溶出高温低盐度的富金属超临界流体。高盐度液相和低密度的超临界气相流体均可以迁移金属,伴随大规模热液蚀变,形成PCDs。

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中国三叠纪大陆成矿体系

王登红, 陈毓川, 江彪, 黄凡, 王岩, 李华芹, 侯可军

2020, 27(2): 45-59.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.11

摘要 ( 438 )

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中国三叠纪大陆成矿体系是指在三叠纪(250~205 Ma)时期发生于大陆环境(包括大陆边缘)的成矿作用及其成矿地质要素构成的整体。分布在阿尔泰、北山、华北地块北缘和南缘、辽吉、鄂尔多斯、西南三江、羌塘、上扬子、湘鄂赣、云开-雷琼等矿集区的10多个主要矿床成矿系列(亚系列)可大致构筑起中国三叠纪的大陆成矿体系。相对于燕山期而言,印支期的成矿作用较弱,即使是印支运动强烈的西南三江-松潘甘孜地区已知三叠纪矿产资源尚少,找矿潜力仍然很大,而以往被认为形成于海西期的一些矿床(如阿尔泰的大喀拉苏、小喀拉苏等伟晶岩型稀有金属矿床)或被认为形成于燕山期的一些矿床(如辽吉裂谷带的小佟家堡子金矿和高家堡子银矿),经近年来同位素年代学的研究证明实际上形成于印支期,或者经历了印支旋回的成矿过程。在三叠纪的整个演化历程中,华北与华南两大块体拼合在一起,华北陆块南缘和北缘的拼合带及各类古构造再度活化,成为内生矿产的主要成矿带;华北的鄂尔多斯等大陆盆地及华南的山间小盆地为煤炭、油气、膏盐等沉积矿产的形成创造了条件;西南特提斯构造域的演化经历了从海洋到陆地的构造大变局,尤其是印支运动为中国中生代以来大陆格局的形成起到了重要作用,也为四川盆地等盆山格局的形成及其矿产资源的富集奠定了基础。因此,三叠纪成矿系统不仅可以为构造改造提供综合依据,也可以为成矿预测提供理依据。

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斑岩型和浅成低温热液型矿床成矿流体与找矿预测研究:以华南若干典型矿床为例

倪培, 迟哲, 潘君屹

2020, 27(2): 60-78.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.12

摘要 ( 562 )

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PDF(14519KB) ( 1037 )

斑岩型和浅成低温热液型矿床是全球铜、钼、金、银的主要来源之一,具有重要经济价值。这两类矿床之间通常存在紧密的时空关系,对其成矿流体性质和演化的解剖不仅有利于探究金属沉淀机制,也有助于揭示两者之间的内在成因联系。本文在综述国内外重要研究前沿基础上,以中国华南富家坞斑岩型铜钼(金)矿、桐村斑岩钼矿,以及邱村和安村浅成低温热液金矿为例,系统总结了斑岩型和浅成低温热液型矿床流体特征、演化规律和金属沉淀机制、探讨了从斑岩型到浅成低温热液型流体演化的“气相迁移”模型,并以福建紫金山铜金矿床为例,介绍了应用流体填图进行找矿预测的实例。

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Au-(Ag)-Te-Se成矿系统与成矿作用

刘家军, 翟德高, 王大钊, 高燊, 尹超, 柳振江, 王建平, 王银宏, 张方方

2020, 27(2): 79-98.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.13

摘要 ( 415 )

HTML ( 22 )

PDF(8483KB) ( 876 )

根据金矿床中碲、硒赋存特点与富集程度,可将Au-(Ag)-Te-Se成矿系统的矿床成因类型划分为:(1) 浅成低温热液型金-银矿床;(2) 造山型金矿床;(3) 卡林-类卡林型金矿床;(4) 碱性-偏碱性侵入岩型金矿床;(5)斑岩型(铜)金矿床;(6) 夕卡岩型(铜)金矿床;(7) VMS型金多金属矿床。碲、硒都是亲地幔的元素,侵入岩与火山岩是Au-(Ag)-Te-Se成矿系统中碲、硒的重要来源,黑色岩系也是硒的重要来源。温度、pH、氧逸度等是控制Te、Se的迁移与富集的重要因素。Au-(Ag)-Te-Se成矿系统的成矿机制与岩浆脱气、流体-熔体分离、水-岩反应、流体沸腾与混合、有机作用密切相关。其中岩浆脱气、流体-熔体分离、流体沸腾与流体混合是碲化物型金矿床的重要成矿机制,而水-岩反应、流体混合、有机作用是硒化物型金矿床的重要成矿机制。在成矿过程中,先期形成一些亚稳定或不稳定的过渡态矿物易发生固溶体分离作用,或是不饱和流体与已形成的矿物发生溶解-再沉淀作用,导致矿石具有丰富的物质组成和结构特点。

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对我国矿床学未来发展方向的思考

陈华勇

2020, 27(2): 99-105.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.10

摘要 ( 565 )

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PDF(553KB) ( 857 )

进入21世纪,特别是最近10年以来,社会发展和科技进步对矿床学研究提出了严峻的挑战和新的要求,具体表现在3个方面:学科发展前沿的挑战、国家战略布局需求和社会重大需求。其中学科发展前沿的挑战主要包括成矿模式创新研究不足、学科交叉融合程度不够、应用基础研究相对薄弱;国家战略布局需求则主要体现在“一带一路”、海洋强国和关键金属等方面;社会发展重大需求主要包括深部勘查、智能高效勘查和绿色生态勘查等方面。为了更好地应对挑战、满足需求,在未来30年为建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴做出重要贡献,矿床学研究在未来发展中应注重以下几个方面:(1)成矿模式多维度综合研究;(2)勘查标识体系应用基础研究;(3)关键金属超常富集机制研究;(4)“一带一路”与海洋矿产研究;(5)深地勘查理论与方法集成研究;(6)智能高效绿色勘查体系研究。

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再论三江特提斯复合成矿系统

邓军, 王庆飞, 陈福川, 李龚健, 杨立强, 王长明, 张静, 孙祥, 舒启海, 和文言, 高雪, 高亮, 刘学飞, 郑远川, 邱昆峰, 薛胜超, 徐佳豪

2020, 27(2): 106-136.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.9

摘要 ( 471 )

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PDF(29440KB) ( 918 )

复合造山与复合成矿是中国区域构造演化与成矿的典型特色,其复杂的成矿物质来源、多变的构造驱动机制、丰富的成矿作用类型以及多期的活化改造过程一直是区域成矿理论研究的热点。西南三江特提斯造山带是中国复合造山的典型缩影,其经历了古生代与中生代原—古—中—新特提斯增生造山和新生代印度-欧亚大陆碰撞造山演化过程,具有复杂的复合造山演化时空格架。为系统阐释复合造山背景下的复合成矿作用,更科学地指导区域找矿勘查工作,本文在详细解析三江特提斯复合造山的基础上,依据成矿系统理论划分出与增生造山相关的原特提斯、古特提斯、中特提斯、新特提斯和与碰撞造山作用相关的挤压褶皱、拆沉伸展、挤压走滑、伸展旋扭等成矿系统;发现复合成矿作用显著,并识别出四类5个主要复合成矿系统,包括昌宁—孟连带增生-碰撞造山海底喷流(VMS)型Pb-Zn-Cu+岩浆热液型 Mo-Cu、义敦岛弧和腾冲—保山地块增生+碰撞造山岩浆热液型 Cu-Mo-Sn-W、兰坪盆地碰撞造山盆地卤水(MVT)型Pb-Zn+岩浆热液型 Cu-Pb-Zn-Ag 和扬子西缘碰撞造山富碱斑岩Au-Cu-Mo+造山型Au;详细解剖各复合成矿系统组成要素和形成机理,据此凝练出复合成矿系统理论,即指复合造山构造转换时空域中不同时期多种成矿作用或者同一时期不同成矿作用复合形成的地质系统;提出构造转换复合于早期岛弧带或者裂谷带是形成复合成矿系统的主要机制。

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扬子克拉通前寒武纪基底对中生代大面积低温成矿的制约

胡瑞忠, 陈伟, 毕献武, 付山岭, 尹润生, 肖加飞

2020, 27(2): 137-150.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.15

摘要 ( 274 )

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大面积低温成矿主要见于扬子克拉通和美国中西部,且扬子克拉通比美国中西部具有更多的矿床类型,在全球极具特色,是建立大面积低温成矿理论的理想区域。前人对扬子克拉通中生代大面积低温矿作用进行了较系统的研究,在矿床地质特征、矿床物质组成、成矿流体特征、成矿时代和成矿动力学背景等方面,已取得重要进展。进一步的研究表明,扬子低温成矿域不同矿种的矿床组合(Pb-Zn、Au-Hg-Sb-As、Au-Sb等)在地理位置上是分区产出的,而这种不同矿床组合的分区对应着不同类型的前寒武纪基底。初步证据显示,扬子克拉通前寒武纪基底(含寒武纪)富含低温成矿元素,深循环流体浸取基底岩石中的成矿元素发生了大面积低温成矿,而基底岩石成矿元素组成的空间不均一分布则控制了不同区域矿床组合的差异。应指出的是,由于成矿金属元素来源示踪的复杂性,大面积低温成矿的物质基础尚需更系统的研究进一步证实。

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扬子西缘陆内构造转换系统与构造-岩浆-成矿效应

李文昌, 江小均

2020, 27(2): 151-164.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.16

摘要 ( 257 )

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横跨欧亚呈东西延伸的特提斯构造域是全球最重要的有色贵金属成矿带之一,该带向东到达扬子陆块后转向东南,位于转折部位的扬子西缘近年发现系列大型-超大型Cu-Au矿床。以往认为,扬子西缘金沙江—红河大型走滑断裂切穿岩石圈,诱发岩浆上侵,形成富碱斑岩带。本文通过对扬子西缘剑川老君山、鹤庆北衙、姚安老街子—干沟、大姚吁支拉和永仁直苴等多个富碱岩体进行调查和构造应力分析,表明富碱斑岩在沿金沙江—红河断裂两侧分布的同时,也有大量岩体(脉)进入扬子板块内部,沿EW向断裂展布,其成岩成矿年龄为36.87~30.70 Ma,与富碱斑岩带一致,同时岩浆活动表现出由西向东时代变新,碱质增加等自西向东运移的特征;对近EW向岩体(脉)及节理的野外观测和统计分析表明,控岩构造具有东西挤压南北伸展的应力特征,与北西向大型走滑构造配套。由此提出,扬子陆块西缘新生代发育大规模陆内构造转化系统,陆块内部系列富碱岩浆,其形成与深切的NW向大型走滑构造有关,自西而东就位于派生的SN向、EW向次级构造,发育斑岩Cu-Au等成矿作用,成岩成矿与陆内构造转化系统耦合。

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皖赣沿江地区中生代壳幔相互作用与多成因夕卡岩成矿过程研究综述

杜杨松, 曹毅, 秦新龙, 庞振山, 杜轶伦, 王功文

2020, 27(2): 165-181.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.17

摘要 ( 219 )

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在皖赣沿江地区分布着大量中生代侵入岩体及其岩石包体和相关的夕卡岩矿床。本文在综合整理作者研究团队近30年来所获得的区内大部分侵入岩体及其岩石包体和夕卡岩矿床研究资料的基础上,聚焦区域中生代壳幔相互作用与多成因夕卡岩成矿过程分析,为发展壳幔成矿学打下一定基础。基性侵入岩和镁铁质岩石包体的同位素年代学和岩石地球化学资料表明,皖赣沿江地区在中生代发生了碰撞后(145~135 Ma)富铜金和造山后(130~120 Ma)富铁金幔源岩浆底侵作用和相应的壳幔混源岩浆作用。壳幔混源岩浆作用主要包括结晶分异作用、同化混染作用、岩浆混合作用和岩浆熔离作用。夕卡岩矿床地质调研和镜下观察结果显示,两期壳幔混源岩浆侵入晚古生代到早中生代围岩地层后引发了多成因夕卡岩成矿作用,形成了接触交代、层控、岩浆和复合叠加等多成因夕卡岩矿床。接触交代、层控、岩浆和复合叠加夕卡岩矿床分别以热液交代、沉积+热液交代、岩浆结晶+热液交代和沉积+岩浆结晶+热液交代矿物组合和结构构造为特征。在碰撞后酸性-中酸性侵入岩体中产有富Cu和Zn等成矿物质的元古宙变质岩包体,表明碰撞后富铜金的底侵玄武岩浆或其演化岩浆在浅位岩浆房中同化了元古宙变质基底成矿物质(铜锌等)储库导致铜进一步富集,从而形成更富铜的酸性-中酸性岩浆。在碰撞后中基性-基性侵入岩体中产有含大量Cu-Fe硫化物(黄铜矿和磁黄铁矿)和氧化物包裹体的深位和浅位堆积岩,表明碰撞后富铜金的底侵玄武岩浆在深位岩浆房中和其演化岩浆在浅位岩浆房中发生了强烈的结晶分异作用导致铜铁亏损,形成更富金的中基性-基性岩浆。酸性-中酸性侵入岩体中夕卡岩包体和夕卡岩中辉长岩-夕卡岩过渡包体的存在表明,碰撞后富铜金的底侵玄武岩浆在侵位处同化晚古生代含铜铁矿源层的碳酸盐地层导致铜进一步富集,形成更富铜的夕卡岩岩浆。更富铜的酸性-中酸性岩浆、更富金的中基性-基性岩浆和更富铜的夕卡岩岩浆是形成碰撞后时期接触交代和层控夕卡岩铜矿、接触交代夕卡岩金矿和岩浆夕卡岩铜矿的最重要控制因素。在造山后中基性-基性侵入岩体中产有含大量Cu-Fe硫化物(黄铜矿和磁黄铁矿)和氧化物包裹体的堆积岩,表明造山后富铁金的底侵玄武岩浆在深位岩浆房中发生了强烈的结晶分异作用导致铜铁亏损,从而形成更富金的中基性-基性岩浆。造山后富铁金的底侵玄武岩浆在侵位处同化晚古生代含铜铁矿源层的碳酸盐地层、早中生代铁矿源层或者早中生代铁硅矿源层,导致铁、铁和铁硅的进一步富集,分别形成更富铁的夕卡岩岩浆、基性岩浆和中基性岩浆。更富金的中基性-基性岩浆及更富铁的夕卡岩岩浆、基性岩浆和中基性岩浆是形成造山后时期接触交代夕卡岩金矿、岩浆夕卡岩铁矿、矿浆型铁矿和接触交代夕卡岩铁矿的关键控制因素。

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中国东部燕山期斑岩钼-热液型铅锌(银)成矿系统的成矿物质来源

谢玉玲, 崔凯, 夏加明, 王莹, 曲云伟, 于超, 单小瑀

2020, 27(2): 182-196.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.14

摘要 ( 209 )

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中国是世界第一大钼生产国和资源国,同时也是铅、锌的重要资源国。中国东部燕山期斑岩型钼矿床及热液脉型、夕卡岩型铅锌(银)矿床是中国钼、铅、锌的主要来源。前人基于斑岩钼和热液型铅锌(银)矿床的地质、地球化学研究,提出了中国东部燕山期斑岩型钼-热液型铅锌(银)成矿系统的新认识,但对该成矿系统的岩浆起源、成矿物质来源等仍存在认识上的分歧。近年来,越来越多的地质、地球化学证据表明,斑岩钼矿的成矿可能与幔源岩浆活动有关,成矿斑岩的Sr、Nd、Pb同位素组成也显示有幔源物质的贡献。碳酸岩作为典型的幔源岩浆岩,是研究地幔物质组成的探针岩石,源自俯冲交代富集地幔的碳酸岩是已知Mo含量最高的岩浆岩,同时其Pb、Zn、Ag含量也很高,并具有富水、富F、富S、富CO₂的特征。中国东部与斑岩钼矿同期的碳酸岩、基性岩的地球化学研究表明,中国东部中生代地幔为经历了俯冲交代的富集地幔,富集地幔的部分熔融可能为斑岩钼-热液型铅锌(银)成矿系统提供了成矿岩浆、成矿金属,同时还可能提供了S、F和成矿流体。

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长江中下游成矿带玢岩铁矿研究新进展及对矿床成因的启示

赵新福, 曾丽平, 廖旺, 李婉婷, 胡浩, 李建威

2020, 27(2): 197-217.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.20

摘要 ( 540 )

HTML ( 10 )

PDF(10227KB) ( 690 )

长江中下游成矿带的宁芜和庐枞火山岩盆地中发育了大量与早白垩世(约130 Ma)陆相火山-侵入岩有关的玢岩铁矿。这类矿床的特征为具有磁铁矿-磷灰石-阳起石(透辉石)矿物组合,在国际上一般被称为铁氧化物-磷灰石型(Iron Oxide-Apatite, IOA)或基鲁纳型(Kiruna-type)矿床。玢岩铁矿的概念自20世纪70年代提出以来,其成因就一直存在争议,主要有矿浆、岩浆热液及矿浆-热液过渡的观点。近年来的高精度年代学揭示出宁芜和庐枞盆地内玢岩铁矿在约130 Ma集中爆发成矿。矿物学、岩石学及地球化学的综合研究表明成矿物质主要来源于次火山岩体,且成矿早期流体具有高温(550~780 ℃)和超高盐度(可达90% NaCl_eq)的特点。这些特点与成矿岩体及周围火山岩在成矿早阶段发育大规模钠质蚀变相吻合;但同时S-Sr等同位素和流体包裹体成分分析表明在铁成矿过程中还有外来壳源(如膏盐层物质)流体的加入。一些研究工作还表明玢岩铁矿与夕卡岩型铁矿具有相似的热液蚀变演化过程,暗示两者或许存在某些成因联系,很可能是相似流体与不同性质围岩及在不同温度下水岩交代产物。这些新的证据为探讨玢岩铁矿的成矿作用过程和成因机制提供了新的制约,也带来了新问题。本文从成岩成矿年代学、成矿物质来源、成矿早期流体性质、玢岩铁矿与夕卡岩铁矿及其外围新发现的金铜矿化的成因联系等角度,对近年来长江中下游成矿带玢岩铁矿研究的主要新进展进行初步总结。当前IOA型矿床的成因研究成为国际上矿床学研究的一个热点,除了长期争论的矿浆成因和岩浆热液成因,最近提出多个了岩浆-热液复合成矿模型,如岩浆磁铁矿-气泡悬浮模型及富水铁熔体的上升、脱气和侵位成因模型。将IOA型矿床成因争论的焦点逐渐聚焦在岩浆到岩浆后(岩浆热液)阶段,铁质究竟是以含铁岩浆热液、铁矿浆 (Fe-O或P-Ca-Fe-O),还是岩浆磁铁矿微晶或其他未知的形式来富集成矿的,还有待进一步研究,文章对以上的新模型进行简要介绍和评述,并与长江中下游的矿床进行对比。

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中上扬子地块周缘主要金属成矿系统及成矿谱系

姚书振, 宫勇军, 胡新露, 周宗桂, 沈传波, 皮道会, 熊索菲, 谭满堂

2020, 27(2): 218-231.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.19

摘要 ( 244 )

HTML ( 3 )

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中上扬子地块周缘巨型成矿带是多旋回多阶段构造演化背景下成矿作用的产物。主要的成矿系统包括沉积-热水沉积成矿系统类、后生盆地流体成矿系统类、岩浆热液成矿系统类三大类。南华纪沉积-热水沉积锰成矿系统、震旦纪沉积-热水沉积铅锌成矿系统、震旦纪—寒武纪沉积-热水沉积银钒多金属成矿系统、二叠纪沉积-热水沉积锰成矿系统主要发育在古大陆边缘且形成于大地构造挤压向拉张的转换期,大型、超大型矿床定位受大陆边缘构造网络系统的制约,成矿的有利环境是拉张断裂控制的裂陷槽,同生断裂系统和深部含矿流体的持续补给是关键的控矿要素。印支—燕山早期后生盆地流体Pb-Zn成矿系统是本区主要的成矿系统且发育在盆山结合带,大型、超大型矿床定位主要受断裂、层位与岩性联合控制。燕山期岩浆热液型Pb-Zn多金属成矿系统受侵入接触构造体系控制,Pb-Zn矿体主要发育在外带;燕山期岩浆热液型Au多金属成矿系统主要发育在盆山结合带,大型、超大型矿床定位受断裂、褶皱构造和隐伏花岗岩的联合控制。本文初步构建了中上扬子地块周缘主要金属矿床成矿谱系。

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长江中下游成矿带铁-铜成矿系统结构的地球物理探测: 综合分析

吕庆田, 孟贵祥, 严加永, 张昆, 龚雪婧, 高凤霞

2020, 27(2): 232-253.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.18

摘要 ( 284 )

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成矿系统是在深部过程驱动下形成的、具有自组织的能量及物质迁移-汇聚系统。系统在形成和演化过程中,在岩石圈不同尺度上留下“痕迹”,这种“痕迹”可以通过地球物理、地球化学和遥感等方法进行探测或观测。文章尝试在成矿系统理论框架下,对近10多年来在长江中下游成矿带进行的多尺度地球物理、地球化学探测结果进行分析,识别典型陆内成矿系统“源区”“通道”“场所”的地球物理、地球化学“痕迹”,尝试构建陆内成矿系统的空间结构模型。主要结论有:(1)长江中下游晚中生代的大规模铁、铜多金属成矿作用是一个完整的成矿系统。该系统包括3个子系统,分别为与高钾钙碱性岩浆岩有关的夕卡岩-斑岩成矿子系统、与橄榄安粗岩有关的陆相火山岩铁(硫)成矿子系统和与碱性岩有关的铜-金(铀)成矿子系统。(2)成矿系统的“源区”来自富集地幔的熔融、底侵,并在壳/幔边界与下地壳物质的混合,具有多级分布特点。幔源岩浆与地壳物质混合的比例决定了成矿金属的类型。(3)成矿带发育的“鳄鱼嘴”构造是铁铜成矿系统的主干“通道”。成矿系统“末端”矿质沉淀的“场所”主要受近地表褶皱、断裂、层间滑脱断层,以及由它们形成的断裂(裂隙)网络控制。(4)区域磁异常、放射性和地球化学异常是成矿系统残留“痕迹”的响应和“标识”。通过分析不同尺度的“标识”特征,可以深入认识成矿系统的空间结构,并可用于深部成矿预测。

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新疆东准噶尔卡拉麦里造山型金成矿系统与区域构造演化

顾雪祥, 章永梅, 葛战林, 陈伟志, 徐劲驰, 黄岗, 陶威

2020, 27(2): 254-275.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.21

摘要 ( 243 )

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新疆东准噶尔卡拉麦里地区以金水泉、双泉、南明水、苏吉泉东等为代表的金矿床,构成了一套与晚古生代碰撞造山有关的金成矿系统。矿床夹持于区域性的卡拉麦里深大断裂和清水—苏吉泉大断裂之间,矿化受次级脆-韧性断层控制,以中等至陡倾斜的含金石英脉和破碎蚀变岩的形式产于晚古生代浅变质火山沉积岩中。流体包裹体、H-O-S-Pb同位素和热液锆石U-Pb年代学研究表明,成矿流体具中高温(集中于240~330 ℃)、低盐度(<6% NaCl_eq)、富CO₂的变质流体特征,成矿物质来自赋矿的火山沉积岩系,流体不混溶(相分离)和水-岩反应(围岩硫化作用)是导致金沉淀的主要机制,成矿深度变化于7~15 km之间,成矿时代约为314 Ma。晚石炭世至早二叠世,研究区的构造体制由挤压向走滑或走滑伸展转换,构造应力的释放导致深部变质脱水形成的低盐度CO₂-H₂O-NaCl±CH₄含金流体,沿走向NW至近EW向的走滑剪切断裂向地壳浅部流动,并在脆-韧性过渡带或脆性变形带的次级断裂中形成含金石英脉及蚀变岩型金矿石。

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塔里木陆块周缘岩浆Cu-Ni-Co硫化物矿床形成的探讨

李文渊, 王亚磊, 钱兵, 刘月高, 韩一筱

2020, 27(2): 276-293.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.22

摘要 ( 367 )

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PDF(4634KB) ( 472 )

因新发现的夏日哈木超大型岩浆铜镍钴硫化物矿床成岩成矿研究存在争议,对岩浆铜镍钴硫化物矿床的成因机制又引发新一轮的关注。中国造山带中铜镍钴硫化物矿床具有鲜明的分布特点,20世纪80年代东天山黄山东等一批岩浆铜镍钴硫化物矿床的发现,曾经提出蛇绿岩形成铜镍钴硫化物矿床的观点,而后出现了洋壳削减闭合陆-陆碰撞后新生陆壳裂陷槽环境形成铜镍钴矿的主流认识;进入21世纪后,随着塔里木早二叠世大火成岩省的提出,开始将东天山和新疆北山的岩浆铜镍钴硫化物矿床与塔里木大火成岩省的形成关联起来,并认为是地幔柱作用的结果。但随着研究的深入,由于含铜镍钴镁铁-超镁铁岩地球化学具有典型的岛弧特征,又将东天山铜镍钴矿床的形成与俯冲削减的板片再次联系了起来,导致岩浆型铜镍钴硫化物矿床形成背景还存在较大争议。我们认为岩石微量元素显示岛弧信息,是俯冲交代及地壳混染引起的地球化学屏蔽效应;铬尖晶石成分及所反映的氧逸度环境指示为张性环境,而非岛弧。塔里木陆块周缘3期岩浆铜镍钴硫化物矿床成矿代表了中国最重要的3期成镍事件,实际反映了塔里木陆块在全球大陆聚散演化中与超大陆之间关键的聚散事件:(1)新元古代金川Cu-Ni-PGE矿成矿代表了由于地幔柱作用以塔里木、扬子和西澳大利亚陆块之间的裂解为起点的罗迪尼亚超大陆裂解事件,直至早古生代形成原特提斯洋-古亚洲洋;(2)早古生代末夏日哈木Ni-Co矿则是代表冈瓦纳大陆南部裂解从而形成古特提斯洋的标志性事件;(3)晚古生代早二叠世坡一Cu-Ni矿应是地幔柱作用潘吉亚超大陆生长大火成岩省的深成相组成。本文系统总结了3个矿床的成矿特征,并对比了3个矿床的区别。尽管坡一在3个矿床中有基性程度最高的母岩浆,但坡一相对于夏日哈木、金川显示出低的地壳混染程度,特别是地壳硫混染程度,这可能是坡一成矿相对差的主要原因。此外坡一不仅地壳混染程度低,且其混染了较多的钙质,抑制了硫化物饱和。

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中-哈-吉-乌天山变形带容矿金矿床:成矿环境和控矿要素与找矿标志

薛春纪, 赵晓波, 赵伟策, 赵云, 张国震, Bakhtiar NURTAEV, Nikolay PAK, 莫宣学

2020, 27(2): 294-319.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.23

摘要 ( 324 )

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天山是全球第二大金矿富集区,世界级和大型-超大型金矿床东西成带横贯中国新疆中部—哈萨克斯坦东南部—吉尔吉斯斯坦—乌兹别克斯坦,构成巨型跨境金成矿带。天山巨型跨境金成矿带和重要金矿床形成的地质环境、成矿的控制要素、找矿勘查的标志都是学术界和工业界高度关注的重大地质和找矿问题。通过广泛、深入地文献调研和境内外天山较全面野外地质矿产调查与研究,本文认为中-哈-吉-乌天山大规模金成矿主体形成于晚石炭世—早二叠世古亚洲洋闭合后的陆块拼贴变形过程,部分形成于中—晚二叠世陆内走滑变形过程。中天山南、北缘古缝合带及其附近的大型脆性/韧-脆性变形带是巨量金成矿的关键控制因素,多期叠加复合成矿是天山变形带容矿金矿床的显著特征。地壳初始富集、构造变形活化、岩浆热液叠加是天山变形带容矿金矿床的主控因素。“碳质细碎屑岩+脆韧性变形带+海西末期岩体”是中-哈-吉-乌天山变形带容矿大型-超大型金矿的找矿标志组合。

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金顶超大型铅锌矿床角砾岩分形研究及地质意义

庄天明, 宋玉财, 侯增谦, 张翀

2020, 27(2): 320-331.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.24

摘要 ( 197 )

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前人研究提出金顶超大型铅锌矿床发育出了多种角砾岩,其成因与盐底辟作用有关。文章对这些角砾岩进行了分形分析,确定了不同角砾岩的角砾形态分维值D_r和粒径大小分维值D_s,来进一步探讨角砾岩的形成过程。其中,D_r表征形态复杂性,可指示角砾迁移距离长短或后化学作用改造情况,D_s表征角砾破碎情况,指示形成角砾的能量大小。研究表明,金顶矿床中一部分角砾岩为蒸发盐或膏砂近原位底辟、破碎灰岩围岩形成,它们具有较小的D_r和D_s值。与这些角砾岩空间过渡的层状砂质胶结灰岩砾角砾岩(或称层状含灰岩角砾砂岩),为蒸发盐而非水流体携带灰岩角砾流出地表,并进入含水沉积系统后形成,角砾未经历水流体搬运、磨圆,具有较小的D_r和较大的D_s值。另外一部分角砾岩为蒸发盐和砂泥质底辟破碎围岩,并共同迁移了一定距离而形成,但总体未发生长距离的迁移,随后进入地表沉积系统中。上述部分角砾岩还经历了形成后的流体交代溶蚀作用,导致D_r值变大。本研究显示,在盐底辟有关铅锌矿床内,赋矿围岩包含多种由不同底辟过程形成的角砾岩。

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湖南水口山铅锌多金属矿田成矿岩体花岗闪长岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及地质意义

李永胜, 甄世民, 于晓飞, 公凡影, 杜泽忠

2020, 27(2): 332-352.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.25

摘要 ( 313 )

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水口山铅锌多金属矿田是我国南岭地区重要的有色金属和贵金属生产基地之一。矿田内中酸性岩体发育,研究这些岩体的地质地球化学特征对理清区内成岩成矿演化谱系和指导找矿勘探均具有重要意义。该矿田内,老鸦巢4号和鸭公塘3号花岗闪长岩岩体的主微量元素组成相似,都具有高钾钙碱-钾玄及准铝质的特点。岩石微量元素配分呈平滑的右倾,轻稀土元素富集,重稀土元素分布平滑,具有弱的负铕异常。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,老鸦巢花岗闪长岩的年龄为(162.9±0.7) Ma,鸭公塘花岗闪长岩的年龄为(156.3±0.6) Ma。年龄结果表明水口山矿田花岗闪长岩岩体主要形成于燕山早期,经历了多期多阶段侵位过程。锆石原位Lu-Hf同位素分析结果显示,老鸦巢花岗闪长岩ε_Hf(t)值为-11.2~-8.24,二阶段模式年龄(T_DM2)为1 920~1 734 Ma;鸭公塘花岗闪长岩ε_Hf(t)值为-13.51~-6.23,二阶段模式年龄为2 063~1 601 Ma,显示鸭公塘岩体壳幔混合作用强于老鸦巢岩体。结合岩石地球化学特征及前人对矿田内仙人岩二长岩等岩体的研究结果,文章认为形成老鸦巢和鸭公塘岩体的岩浆主要起源于古老下地壳玄武岩-火成岩的部分熔融。该矿田在165~155 Ma处于中晚侏罗世地壳拉张减薄的构造背景中,岩浆岩锆石的ε_Hf(t)值急剧增加,幔源岩浆底侵作用增强。水口山铅锌多金属矿田与鸭公塘及仙人岩的岩体形成时代一致,三者具有成因联系,壳幔岩浆混合为成矿提供了大量金属物质,是区内形成众多铜铅锌金矿床的重要因素。

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安徽大别山地区沙坪沟超大型斑岩钼矿床成矿系统特征

任志, 周涛发, 袁峰, 张怀东

2020, 27(2): 353-372.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.26

摘要 ( 267 )

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东秦岭—大别钼成矿带斑岩钼矿床的成矿地球动力学、地球化学背景和成岩成矿机制等备受研究学者的重视,但仍有许多成矿学问题需要加强研究,特别是超大型钼矿床成矿系统的组成特征、形成与演化等还需要加以系统总结。本文以翟裕生院士的成矿系统理论为指导,选取具有代表性的沙坪沟斑岩钼矿床作为研究对象,在总结前人研究成果和作者前期工作的基础上,归纳沙坪沟钼矿床地质特征,分析成矿系统的构成,通过综合对比研究,提取系统成矿特色。沙坪沟钼矿床形成于陆内伸展环境,是中国东部中生代大规模岩浆-成矿事件的产物,其含矿斑岩起源于古老下地壳+大别杂岩+岩石圈地幔,钼主要源自古老下地壳+大别杂岩,岩浆演化与热液活动持续了约24 Ma,形成了一个直径约为3 km左右的球状巨型斑岩钼成矿系统。成矿流体经历了由早期的高温、中盐度、较高氧逸度、低碱度、低pH值、低密度,中期的中高温-中温、低盐度与高盐度共存、低密度与高密度共存、低氧逸度、富CO₂,向晚期的低温、低盐度、贫CO₂、较高氧逸度、较高碱度、较高pH值、较高密度进行演化的过程,含Cl络合物由于温度、氧逸度下降和流体沸腾产生的相分离导致Mo的沉淀,形成了巨量钼金属的聚集。与国内外主要的斑岩钼成矿系统相比,沙坪沟钼矿床的成矿系统具有单矿体、巨系统、先天富、长孕育、多来源、高演化、多期次、超富集等鲜明的成矿特色。应用成矿系统理论,不断深入研究这一世界级超大型高品位斑岩型钼矿床的成矿作用和成矿过程,对于全面揭示斑岩型钼矿床的成因以及同类矿床的找寻都具有十分重要的意义。

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山西梨园金矿黄铁矿微量元素及S-Pb-He-Ar同位素地球化学特征及其地质意义

甄世民, 庞振山, 朱晓强, 薛建玲, 方永财, 贾宏翔, 石光耀, 王大钊, 查钟健, 宋晓航

2020, 27(2): 373-390.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.27

摘要 ( 273 )

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山西梨园金矿是近年华北克拉通内部金矿找矿的新进展,其矿化样式多,具有较高的研究价值。梨园金矿赋存于太古宙阜平群片麻岩和混合岩化花岗岩中,受区内北北东向断裂控制,主要由爆破角砾岩型的1号矿体和石英脉型的2号矿体组成。矿石矿物主要为黄铁矿、方铅矿和闪锌矿等,脉石矿物主要为石英、绢云母、钾长石等,蚀变类型主要为硅化、钾长石化、绢云母化、绿泥石化等。黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿δ³⁴S值为0.9‰~4.3‰,平均值为3.0‰,说明硫源主要来自岩浆;方铅矿δ³⁴S值为-12.8‰~1.4‰,平均值为-4.2‰,pH值升高可能是造成方铅矿高负δ³⁴S值的原因。金属硫化物Pb同位素变化范围较小,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为16.697~16.890,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.239~15.267,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为42.186~45.334,均落入下地壳演化线附近,表明成矿流体运移过程中可能淋滤了富Th的下地壳物质。黄铁矿的³He/⁴He为0.27~1.04 R_a,⁴⁰Ar/³⁶Ar为1 194.61~5 488.80,³⁸Ar/³⁶Ar为0.204~0.218,表明成矿流体主要来源于地壳,部分来源于地幔流体,具有壳幔混合的岩浆流体特点。微量元素特征显示黄铁矿具有岩浆热液型黄铁矿的特点,辉绿岩脉和石英斑岩的部分物质可能加入了成矿过程。文章认为梨园金矿为与浅成岩浆侵入作用相关的岩浆热液型金矿床,爆破角砾岩型和石英脉型矿体不同的沉淀机制和矿物结晶过程是导致二者REE含量、S-Pb-He-Ar同位素等方面存在差异的主要原因。梨园金矿深部具有寻找细脉浸染型矿体的可能,其成矿作用是太行山中部地区燕山期构造岩浆活动的又一具体表现。

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内蒙古阿扎哈达铜铋矿床流体包裹体和碳-氧-硫-铅同位素地球化学研究

王银宏, 刘家军, 张梅, 张方方, 王康, 咸雪辰, 郭灵俊

2020, 27(2): 391-404.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.28

摘要 ( 205 )

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阿扎哈达石英脉型铜铋矿床位于二连—东乌旗多金属成矿带中段。铜铋热液矿化过程从早到晚可以分为3个阶段,分别为石英-黄铁矿-黄铜矿阶段(Ⅰ)、石英-黄铁矿-黄铜矿-辉铜矿-辉铋矿-自然铋-萤石阶段(Ⅱ)和晚期石英-方解石阶段(Ⅲ)。铜铋矿化主要产于Ⅱ阶段石英脉中。流体包裹体类型主要为气液两相包裹体。测温结果显示Ⅰ阶段富气相包裹体均一温度变化范围为224~427 ℃,盐度(w(NaCl_eq)为16.0%~22.4%;富液相包裹体均一温度为229~410 ℃,盐度为9.2%~22.2%。Ⅱ阶段富气相包裹体均一温度为245~343 ℃,盐度为17.8%~20.5%;富液相包裹体均一温度为180~361 ℃,盐度为10.5%~21.3%。Ⅲ阶段富液相包裹体均一温度为132~262 ℃,盐度为3.4%~19.4%。成矿热液整体上属于中温、中等盐度流体。单个包裹体激光拉曼分析表明气液相成分主要是H₂O,含少量CH₄,指示成矿流体属于NaCl-H₂O±CH₄体系。C-O同位素数据(δ¹³C_V-PDB值范围为-6.7‰~-1.4‰,δ¹⁸O_V-SMOW值为-2.4‰~+11.5‰)表明成矿流体主要来源于岩浆水,晚阶段有大气降水的混入。黄铁矿S同位素组成(1.3‰~9.5‰)指示成矿物质主要来源于岩浆热液,并有部分地层物质加入。黄铁矿Pb同位素组成²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值变化范围分别为38.081~38.229、15.561~15.602和18.270~18.383,所有数据点均落在造山带铅范围内,表明成矿物质主要来源于侵位的花岗岩,同时地层提供了部分成矿物质。结合流体包裹体和同位素地球化学研究,文章认为温度下降及水岩反应是导致矿质沉淀的重要机制。

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河北东坪碲金矿床辉钼矿Re-Os及锆石U-Pb年龄研究

王大钊, 刘家军, 翟德高, 甄世民, 王江

2020, 27(2): 405-419.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.29

摘要 ( 214 )

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东坪碲金矿床是与碱性侵入岩有关的国内规模最大的碲金矿床。虽然前人已对该矿床做过大量研究,但其成矿年龄仍存在较大争议。文章通过对矿床中辉钼矿Re-Os和锆石U-Pb年龄进行研究,对成矿年龄和矿床成因进行限定。矿床中的辉钼矿存在浸染状和细脉状两种产状。浸染状辉钼矿通常产于正长岩,与硫化物共生,Re-Os模式年龄为(401.1±2.1)和(402.8±2.1) Ma。细脉状辉钼矿主要产在石英-硫化物脉中,其内部及裂隙中产出大量自然金,Re-Os模式年龄为(380.3±2.0)和(376.9±2.9) Ma。含金石英脉中的岩浆锆石U-Pb年龄为(394±1.7) Ma,热液锆石U-Pb年龄为(382±4.7) Ma。辉钼矿与锆石年龄一致,且与水泉沟碱性杂岩体侵位年龄相吻合,因此认为东坪碲金矿床存在泥盆纪成矿,可能与水泉沟岩体岩浆活动有关。矿床经历了晚侏罗世—早白垩世岩浆流体的交代、活化、富集过程,最终形成大型碲金矿床。矿床中的碲主要来自上地幔或洋壳物质的部分熔融,水泉沟碱性岩浆出溶的高氧逸度、中偏碱性的流体和脱气作用为碲的迁移和富集提供了重要条件。

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华北克拉通北缘西段新元古代裂谷的确认与成矿

彭润民, 王建平

2020, 27(2): 420-441.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.3.30

摘要 ( 251 )

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狼山-渣尔泰山是华北克拉通北缘西段元古宙伸展构造体制下被动陆缘的重要热水喷流成矿带,内产东升庙、炭窑口、霍各乞、甲生盘等大型-超大型矿床,其含矿建造是元古宇渣尔泰山群。该成矿带的主体在狼山山脉主峰地区,产有东升庙、炭窑口、霍各乞三大矿床。自2010年在狼山西南原渣尔泰山群阿古鲁沟组地层中发现新元古代酸性火山岩(锆石年龄816~805 Ma)以来,其东部狼山主峰地区的渣尔泰山群及产在其中的炭窑口、东升庙、霍各乞矿床是否也都可以归于新元古代形成是需要进一步研究的重要科学问题。本文依据的事实有:(1)狼山西南新元古界的碎屑锆石最小年龄为1 155 Ma与碳酸盐岩是方解石大理岩;(2)炭窑口矿区渣尔泰山群顶部刘鸿湾组地层的碎屑锆石年龄的两个年龄峰值分别为1 862~1 762 Ma(最小年龄为1 732 Ma)和2 448 Ma,所含碳酸盐岩全部是白云石大理岩类;(3)狼山北侧狼山群含矿岩组中发现年龄为887 Ma±的新元古代基性火山岩; (4)霍各乞矿床含重晶石与微晶长石的硅质层发育,多与黄铁矿层互层状产出,也有与闪锌矿+磁黄铁矿及方铅矿层互层,激光原位分析得到的黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和磁黄铁矿的δ³⁴S为17.60‰~21.97‰,显示喷流成矿的硫同位素组成特征。根据以上事实可以确认:(1)狼山西南含酸性火山岩与方解石大理岩的前寒武纪地层是与狼山南侧炭窑口矿区含白云石大理岩的渣尔泰山群在不同盆地中沉积而成;(2)狼山南侧是中元古代裂谷带,产有以炭窑口、东升庙矿床为代表的中元古代喷流-沉积成矿系统;(3)狼山北侧是新元古代裂谷带,产有以霍各乞矿田为代表的新元古代热水喷流成矿系统。产在新元古代狼山群中的霍各乞矿是介于SEDEX型与VMS型之间、但靠近SEDEX型一侧的热水喷流-沉积矿床。

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