陡崖夕卡岩型铁铜多金属矿床位于保山—镇康铅锌多金属矿带北段。区内矿体产于寒武系上统核桃坪组和沙河厂组中,岩性主要为大理岩化灰岩和夹泥质灰岩。目前,矿区内尚未揭露中酸性岩体。为厘清该矿床的成矿时代、成矿的物理化学条件和成矿流体的性质,我们对该矿床的石榴子石开展了细致的岩相学工作、地球化学分析以及LA-SF-ICP-MS U-Pb定年测试。结合野外调查与岩相学工作,主量元素特征表明:保山陡崖矿床产出的石榴子石属于钙铝榴石-钙铁榴石固溶体系列,且该矿区的石榴子石可划分为两类(GrtⅠ和GrtⅡ)。微量元素特征表明:在陡崖矿床,随着温度、氧逸度的变化,流体体系的pH值经历了早期的中性—晚期的酸性的转变。通过应用石榴子石LA-SF-ICP-MS U-Pb定年方法,获得468~461 Ma的可靠年龄数据,表明滇西保山地块陡崖矿床成矿作用发生于中奥陶世。结合双脉地、清水河花岗岩与之相似的稀土配分曲线以及形成时代,推测该矿床可能与岩石圈地幔的拆沉作用有关,其源区主要为古老大陆地壳部分熔融,并有幔源物质的加入。

摘要:彭山锡多金属矿集区成矿区划位于长江中下游成矿带与江南钨多金属成矿带的过渡部位。以前研究认为与锡大规模成矿有关的花岗岩通常为高分异的过铝质岩浆,但是关于Sn在还原性岩浆中与矿物相的分配和迁移的氧逸度阈值犹未可知,锡与钨在赣北地区成矿的分带分区(解耦)究竟是受岩浆源区特征的控制还是为氧逸度所制约,目前尚不清楚。本文对区内花岗岩岩石成因、锡的来源、岩浆演化早期的氧化还原条件,及其对锡在岩浆中的分配、萃取和迁移的控制过程开展了研究,即对彭山岩体进行了精细的锆石原位微区分析测试。结果显示,锆石P含量普遍较高,结合P-(∑REE+Y)拟合的3条趋势线的斜率分别为0.91、0.85和0.81,与S型花岗岩(∑REE+Y)<1.15×P演变规律相符。在Eu/Eu^*-Yb_N/Gd_N关系图解中未显示出与Ti分离曲线的同步协变关系,相反,各组岩石均显示为负相关关系,说明3组锆石Eu/Eu^*的比值受榍石与斜长石的共结晶的影响较为有限。依据Hf-Ce⁴⁺/ {\mathrm{Ce}}_{\mathrm{z}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}}^{3+}和Ti-Ce⁴⁺/ {\mathrm{Ce}}_{\mathrm{z}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}}^{3+}关系图,白云母花岗岩数据区域均位于趋势线末端,与黑云母二长花岗岩和花岗斑岩相比,显示出更低的氧逸度特点。Eu/Eu^*与Ce⁴⁺/ {\mathrm{Ce}}_{\mathrm{z}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}}^{3+}比值在各岩石单元中所表现出的还原程度是相耦合的,即组成彭山岩体的3个岩石单元——成矿后花岗斑岩岩脉、黑云母二长花岗岩岩基和白云母花岗岩成矿岩株,其锆石Eu异常(Eu/Eu^*)和Ce⁴⁺与Ce³⁺比值(Ce⁴⁺/ {\mathrm{Ce}}_{\mathrm{z}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}}^{3+})呈逐渐递减趋势。双桥山群中1.5~1.3 Ga砂泥质沉积岩与细碧-角斑岩系组成的海相古火山喷发沉积建造,可能提供了本区Sn的初始来源。白云母花岗岩成矿岩株的氧逸度显著低于大湖塘石门寺矿床的花岗岩,锆石微量元素揭示了富锡岩浆演化比富钨岩浆具有更低的氧逸度。

为研究后碰撞埃达克质岩岩浆分异和热液过程中的钾镁同位素分馏行为及其对斑岩铜矿床岩石成因的指示意义,本文对藏南驱龙斑岩铜矿床的一套埃达克质岩石开展了钾镁同位素分析。该套岩石包括闪长质包体、花岗闪长岩和花岗斑岩,后者是超大型斑岩铜矿床的成矿母岩。已有研究结果证实,这3套岩石很可能是由同一来源的不同程度的部分熔融和分离结晶作用形成的。研究结果表明,闪长质包体、花岗闪长岩和花岗斑岩的δ⁴¹K组成分别为-0.38‰~-0.22‰、-0.43‰~-0.34‰和-0.59‰~-0.36‰。尽管3类岩石各自变化范围较小,但整体上δ⁴¹K与K₂O和SiO₂含量呈现明显负相关趋势,表明全岩钾元素迁移和钾同位素发生了解耦,钾同位素产生了分馏。在闪长质包体-花岗闪长岩演化期间,δ⁴¹K与Sc和Y含量呈明显正相关关系,这指示了在该演化期间可能主要是角闪石分离结晶导致了钾同位素分馏。相比之下,花岗斑岩中具有明显的钾同位素组成变化,在花岗斑岩演化期间,δ⁴¹K与Eu/Eu^*和Sr含量呈正相关关系,表明在岩石演化晚期钾同位素的分馏可能主要跟斜长石分离结晶有关。然而,通过瑞利分馏模拟表明仅矿物分离结晶难以实现如此大的钾同位素分馏,花岗斑岩中的钾同位素分馏是岩浆热液共同作用的结果。值得注意的是,闪长质包体具有比地幔更重的钾同位素组成,导致这种现象的原因可能是复杂多样的:一方面,下地壳可能具有比地幔更重的钾同位素组成,岩浆混合机制下导致源区具有重钾同位素组成;另一方面,驱龙斑岩铜矿床的岩浆源区受到俯冲板片来源的富重钾流体/熔体所交代,导致其源区的钾同位素组成偏重。相比之下,这3类岩石的镁同位素组成比较类似(闪长质包体:-0.36‰~-0.19‰;花岗闪长岩:-0.28‰~-0.13‰;花岗斑岩:-0.44‰~-0.13‰),并且落在了地幔和下地壳范围内。这3类岩石的δ²⁶Mg跟MgO和SiO₂含量之间不存在相关性,表明埃达克质岩浆分异过程中(角闪石和黑云母)也不产生镁同位素分馏,与前人对花岗岩中镁同位素分馏行为的结论相一致。作为典型的热液型矿床,藏南驱龙斑岩铜矿床和江西德兴斑岩铜矿床在热液蚀变过程中均产生了钾镁同位素分馏。德兴斑岩铜矿床大部分蚀变岩的钾镁同位素值都高于新鲜岩浆岩,具有显著的钾镁同位素组成变化;相比之下,驱龙斑岩铜矿床埃达克质岩岩石的钾镁同位素组成大部分位于岩浆岩基线值范围内,受热液蚀变作用影响不显著。此外,驱龙斑岩铜矿床花岗斑岩中铜大量富集,岩浆热液流体出溶是导致铜大量富集的主要原因,可能至少有两种不同性质(温度、盐度)的热液流体导致花岗斑岩中钾镁同位素组成局部波动变化,这些流体不仅改变了花岗岩斑岩的钾镁同位素组成,并且从高度演化的岩浆中提取金属元素,最终导致铜成矿。

多宝山矿田位于中亚造山带东段,是目前我国东北地区规模最大、成矿时代最老(477~470 Ma)的斑岩铜钼-浅成低温热液金成矿系统,已探明铜、钼、金储量分别可达5 Mt、0.16 Mt和130 t。从成矿系统角度,其成矿特征和矿床模型尚不清晰。本文系统分析了矿床的地质地球化学特征和成矿时代,发现该成矿系统存在两期成矿事件,以第一期为主,发生在早奥陶世;第二期为叠加成矿,发生在晚三叠世。成矿作用具有下部为隐爆角砾状铜矿化、中部为脉状铜矿化、上部为金矿化的空间结构特征,围岩蚀变从中心向两侧依次为钾化-黑云母化带、青磐岩化带、黏土化带、碳酸盐化带、绢英岩化带和硅化带。成矿流体主要来源于岩浆水,从多宝山斑岩铜矿到争光浅成热液金矿床呈现大气水加入比例增大的趋势。根据第一期成矿斑岩具有高Ce⁴⁺/Ce³⁺(174~461;均值约290)、高 f_{{\mathrm{O}}_2}埃达克质岩浆特征,进一步得出主成矿期与古生代古亚洲洋俯冲作用相关的壳幔混源岩浆作用有关。成矿受古火山机构所制约,其北西到南东成矿深度增大与剥蚀程度相关,受铜山逆断层作用效应,暗示铜山断层以南为较好的找矿靶区。最后,本文建立了该区古生代斑岩铜-浅成低温热液金成矿系统的矿床模型,以期为该区进一步矿产勘探提供借鉴。

冬瓜山铜(金)矿床和新桥硫铁铜金矿床是铜陵矿集区内两个大型夕卡岩型矿床,二者成矿地质背景相似,矿体产于同一地层层位,冬瓜山矿床以黄铜矿和磁黄铁矿为主,新桥矿床以黄铁矿和磁铁矿为主,二者矿物组合差异性非常明显,但造成二者矿物组合差异的关键控制因素还不清楚。针对这一科学问题,本文以二者成矿岩体中的角闪石和斜长石为研究对象,拟揭示岩浆因素对二者差异性矿化的控制作用。冬瓜山矿床青山脚石英二长闪长岩和新桥矿床矶头石英闪长岩角闪石和斜长石岩相学和电子探针(EPMA)主量元素和LA-ICP-MS微量元素分析结果显示,青山脚岩体中的角闪石大部分属于镁角闪石系列;矶头岩体中的角闪石大部分属于镁角闪石和浅闪石系列。青山脚岩体和矶头岩体的角闪石结晶压力、结晶温度、结晶深度、氧逸度和含水量分别为41~306 MPa和23~225 MPa,691~916 ℃和634~918 ℃,1.6~11.6 km和0.9~8.5 km,ΔNNO=0~2.3和ΔNNO=-0.4~2.4,3.7%~5.5%和3.1%~5.4%,青山脚和矶头岩体内角闪石以地壳型为主,少部分为壳幔混合型。两个岩体中斜长石多为中长石,根据斜长石结构和成分剖面特征,推测青山脚和矶头岩体晶体群分别来自5个和4个不同的岩浆子系统,都经历了镁铁质岩浆的注入和混合作用。我们认为镁铁质岩浆中氧逸度和元素含量的差异控制了冬瓜山和新桥的差异性矿化。

本文以中国矿产地质志项目规定的矿种为基本因素,厘定甘肃西秦岭矿床成矿系列及其各种归并形式,并通过量化评价结果反映其找矿意义。基于39种既有矿产的分布特征,按照矿床成矿系列厘定原则,在甘肃西秦岭厘定了21个矿床成矿系列和84个矿床式。根据矿床成矿系列对应的成矿作用、成矿地质环境和构造旋回,将该区域的矿床成矿系列归并为5个矿床成矿系列组合、12个矿床成矿系列类型和4个矿床成矿系列组;针对华力西—燕山期构造旋回中存在构造亚旋回的特点,在其中划分出了矿床成矿系列亚组;探讨了矿床成矿系列在构造旋回中的演化规律。提出了资源当量和当量密度概念,结合其他成矿广度指数和成矿强度指数,有效地进行了矿床成矿系列及其3种归并形式的量化评价。结果表明:矿床成矿系列的成矿多样性与中酸性岩浆活动强度正相关;优势矿床成矿系列是中秦岭华力西—印支期岩浆相关矿床成矿系列、中秦岭晚古生代沉积矿床成矿系列、中秦岭华力西—印支期含矿流体矿床成矿系列、南秦岭印支—燕山期岩浆相关矿床成矿系列、南秦岭古生代—三叠纪沉积矿床成矿系列和南秦岭华力西—印支期含矿流体矿床成矿系列;优势矿床成矿系列类型是前陆盆地叠加后碰撞矿床成矿系列类型和岩浆弧叠加后碰撞矿床成矿系列类型。

金矿是一种重要的贵金属矿产,也是东北地区优势矿产之一。东北地区金矿资源丰富,分布具有明显的区域性集中趋势,是我国岩金尤其是砂金的重要产区。本文系统收集和整理了已有东北地区金矿地质资料,全面总结了东北地区金矿资源禀赋、矿床类型、时空分布规律、成矿演化,指出了进一步的找矿方向。综合金矿床的工业类型和成因类型,将东北地区金矿床分为砂矿型、岩浆热液型、陆相火山岩型、变成型和受变质型、斑岩型、叠加型及成因暂时未查明的流体型等类型。岩金主要分布于华北成矿省辽东成矿带、华北陆块北缘东段成矿带,吉黑成矿省小兴安岭—张广才岭成矿带、吉中—延边成矿带,大兴安岭成矿省东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带等;而砂金主要分布于黑龙江省三江沿岸,大兴安岭成矿省东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带、吉黑成矿省佳木斯—兴凯成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带等。东北金矿具有多旋回、多期次成矿的特点,按其规律可划为太古宙、元古宙、加里东期、华力西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等7个成矿期。划分了13个成矿系列,22个成矿亚系列,22个三级预测区,显示出良好的成矿条件和找矿前景。

三维建模与成矿预测已成为当前国内外十分流行且较成熟的技术方法。通过研究银洞坡金矿和破山银矿成矿地质特征,对围山城矿集区开展三维可视化模型构建及深部成矿预测。利用82条地质剖面建立了地质体(地层、岩体、矿体)、构造模型,利用1:5万重磁数据和63条电测深数据建立了密度、磁化率、电阻率等地球物理模型,利用52条岩石剖面、614个钻孔、117个探槽、56个浅井及94个平硐数据建立了地球化学模型,实现了地、物、化数据的综合集成。以“三位一体”找矿预测理论为指导,建立了研究区岩浆热液型Au、Ag矿床三维定量预测模型,确定了Au、Ag矿床成矿有利信息变量;采用证据权法提取了预测变量的权重值和相关程度,选择合适的变量进行成矿预测,利用C-V分形确定阈值,圈定了6个找矿靶区,选择新庄预测靶区(A₁)进行钻孔验证,发现金矿体6条,充分证明了利用证据权法进行三维成矿预测具有可行性与科学性,圈定的靶区对矿山进行深边部隐伏矿体找矿具有重要的实践意义。

战略性矿产资源是国民经济发展的重要基础,也是国家安全的根本保障。柴达木盆地周缘战略性矿产资源丰富,成矿条件有利,提升成矿规律认识和明确勘查方向,对于实现找矿突破,为国家提供战略性矿产资源保障基地具有重要意义。笔者在全面收集区内已有资料的基础上,通过系统梳理柴达木盆地周缘战略性矿产种类,分析其成矿类型及成矿特点,结合地球物理及地球化学资料,提出进一步勘查方向。主要取得如下成果:①柴达木盆地周缘金、镍、钴是具有地域优势的战略性矿产,奥陶纪、志留纪末—泥盆纪和三叠纪是金、镍和钴矿最重要的3个成矿期。②镍矿床类型为与镁铁-超镁铁岩有关的同生岩浆矿床,主要形成于志留纪末—泥盆纪后碰撞-后造山环境,铁质超镁铁岩愈加发育,原生岩浆MgO含量和部分熔融程度高,Fo值和En值高且数值接近,橄榄石Ni含量较低有利于形成大矿。③钴矿分为岩浆型、(变)沉积岩容矿型及热液型三大类:岩浆型钴矿伴生在与镁铁-超镁铁岩有关的岩浆铜镍钴硫化物矿床中,Co与Ni品位及资源储量近乎成正比;(变)沉积岩容矿型包括奥陶纪锰钴矿和中元古代氧化铁钴矿,前者是东昆仑成矿带较为特色且具有较大找矿潜力的一种新类型钴矿;热液型以热水喷流沉积型和夕卡岩型较为重要,前者往往形成独立矿床或与铜矿共生,成矿时代以奥陶纪为主,其次是石炭纪,形成于奥陶纪增生造山作用和石炭纪古特提斯洋扩张环境,夕卡岩型钴矿多与铁或铜矿共(伴)生,主要产在三叠纪花岗岩与围岩接触带或远离接触带的夕卡岩中,矿石品位一般较高。④金矿有造山型、夕卡岩型、斑岩型、浅成低温热液或岩浆期后中低温热液型4个类型,存在425.5~401 Ma、383~349 Ma、284~263.21 Ma和242.2~202.7 Ma共4期成矿事件,以第一和第四期最为重要,分别响应原特提斯洋构造旋回后碰撞伸展及古特提斯洋构造旋回后碰撞-后造山伸展,志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世两次大规模壳-幔相互作用是控制金矿形成的深部因素。⑤志留纪末—泥盆纪岩浆铜镍钴硫化物矿床、奥陶纪沉积岩容矿型锰钴矿和热水喷流沉积型钴矿、志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世造山型金矿、中二叠世—三叠纪斑岩型铜钼钨锡矿、三叠纪伟晶岩型锂(铍铌钽铷铯)矿、三叠纪夕卡岩型铁-多种战略性金属复合矿及寒武纪岩浆型铬矿是今后勘查的重要类型,需关注区内中—低地磁异常区和地球化学综合异常区,加强矿床深边部和半隐伏矿床的勘查。