矿床地质杂志

矿床地质杂志2021年第6期

• 青藏高原甲玛斑岩成矿系统首例3000 m科学深钻的初步认识

  林彬,唐菊兴,唐攀,周敖日格勒,孙渺,祁婧,陈国良,张忠坤,张泽斌,吴纯能,田志超,代晶晶,杨征坤,姚晓峰

  青藏高原碰撞造山带中复杂的地质结构、深部矿产资源潜力和高效的勘查评价技术体系一直是地质学家关注的焦点,也是亟需攻克的重要科学难题。受国家重点研发计划-深地专项资助,在冈底斯成矿带甲玛斑岩成矿系统实施首个3000 m科学深钻。通过多次研讨和反复论证,确定科学施工位置、角度以及施工工艺。历时488天的施工,完成了科学深钻,总进尺3003.33 m。该科学深钻直接揭示甲玛超大型斑岩成矿系统3000 m以浅的地质信息:浅部为角岩型铜钼矿体、中部为矽卡岩型铜多金属矿体、深部为斑岩型钼铜矿体以及核部蚀变与矿化均不发育的无矿核。角岩中主要为细脉浸染状的黄铜矿、辉钼矿化,并发育黑云母化和弱绿泥石化蚀变。矽卡岩中从上到下具有清晰的分带结构,即石榴子石绿泥石角岩、绿泥石石榴子石角岩、透辉石石榴子石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、石榴子石硅灰石矽卡岩、硅灰石矽卡岩、矽卡岩化大理岩。矿化主要为浸染状的斑铜矿、黄铜矿、辉钼矿。深部斑岩为复式岩体,主要为二长花岗斑岩,侵位较早,后被花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩等以岩脉的形式穿切侵位。花岗闪长斑岩与矽卡岩关系最为密切。多相的复式斑岩体也揭示了甲玛斑岩成矿系统的无矿核。根据现有工业指标,科学深钻共计探获21层矿体,累计厚度583.46 m,以铜、钼矿化为主,局部发育钨矿化,同时伴生金、银矿化。甲玛科学深钻首次直接揭示青藏高原3000 m以浅的地质信息和斑岩成矿系统结构,为青藏高原地质结构研究提了科学样品,也为深部资源探测和勘查技术体系研究提供了关键支撑。后续将针对其开展详细的地球化学分析、地球物理测井、高光谱测量以及指针矿物分析等研究,并结合地表勘查评价成果,建立3000 m以浅的多元信息综合勘查评价模型,进而定位预测深部矿产资源,实现增储示范。

• 构造转换背景下应力与流体相互作用控制华南朱溪超大型W-Cu矿床成矿作用

  贺晓龙,张达,吴淦国,狄永军,张志辉,李芳,胡擘捷,霍海龙,李宁,张鑫明,蔡梦颖,欧阳永棚,魏锦

  朱溪W-Cu矿床是近年来在江南斑岩-矽卡岩W矿带发现的一个超大型矿床,其成矿作用特点在国内外众多研究者的关注下逐渐明朗,但构造对成矿作用的控制机制尚未明确。文章基于矿床地质特征的观察,对与蚀变和矿化有关的构造进行解析,依据矿脉(体)的穿切关系,主要厘定出5种具先后次序的控矿构造类型:早期挤压背景下形成的近水平贫矿热液脉(H脉),挤压向伸展转换背景下形成的陡倾波状张剪性含矿脉(R脉),水压致裂主导的流体逃逸构造和近直立平直白钨矿-石英-白云母脉(F脉),以及晚期伸展拆离背景下形成的角砾构造。其中,R脉为矽卡岩型W-Cu矿体的主要赋存形式,F脉为白钨矿-石英-白云母脉型矿体的主要赋存形式。结合前人同位素年代学资料,提出研究区经历了161 Ma以前的挤压,153~145 Ma期间挤压向伸展转换,145 Ma以后的伸展构造背景。其中,挤压向伸展转换时期的断层阀行为控制了朱溪W-Cu成矿作用。据此,文章将朱溪W-Cu矿床的断层阀模型划分为破裂前、断层阀(地震破裂)、流体充填(地震泵吸)、自愈合和再循环等5个阶段。矿化主要发生在断层阀模型的流体充填阶段,表现为压力骤降和流体沸腾,对应矽卡岩成矿期的退蚀变作用和浸染状W-Cu矿化,白钨矿-石英-白云母脉成矿期与白云母密切共生的细脉浸染状W-Cu矿化。朱溪W-Cu矿床的形成与燕山中晚期古太平洋俯冲板片沿扬子和华夏板块间的结合部位撕裂(156~135 Ma)导致岩石圈挤压向伸展转换并形成壳源过铝质-偏铝质花岗岩浆作用相关。

• 中国沉积型钒矿成矿规律与找矿方向

  付雪瑞,徐林刚,丁建华,叶会寿,李雷,崔玉宝,门文辉,宁江超

  钒矿是重要的战略性矿产资源,广泛应用于冶金化工、航空航天及新能源电池等领域。中国钒矿床的类型主要为岩浆型和沉积型。其中,沉积型钒矿占中国钒矿总储量的87%,多赋存于海相碳质页岩中,空间分布规模巨大,且多伴生Mo、U、Co、Se等金属元素,是一种具有良好资源潜力的矿床类型。然而,由于大型钒矿床少,矿石品位低且开采成本高,导致中国目前对沉积型钒矿的利用率不高。文章在系统收集前人工作成果的基础上,总结了中国沉积型钒矿的时空分布规律,并划分了塔里木地台北缘、扬子地台北缘和扬子地台东南缘3个成矿带。综合分析表明,沉积型钒矿受特定时代地层、岩性组合和岩相古地理的共同控制,丰富的物质来源、适宜的古地理环境和古海洋化学结构、以及强烈的生物作用是形成沉积型钒矿的关键。扬子地台周缘寒武纪扬子裂谷地带碳-硅-泥质页岩的岩石组合广泛发育,具备良好的沉积型钒矿的找矿潜力。

• 云南个旧西凹蚀变花岗岩型铜-锡多金属矿床萤石地球化学特征及其地质意义

  彭强,江小均,李超,范柱国,魏超,陈耀坤,谢小明,禹华

  关键金属锡作为全球高科技产业的重要战略性资源,其成矿作用及找矿勘查均是目前国际矿床学领域研究的热点。位于滇东南有色金属成矿带西端的个旧具有全球规模最大的锡矿储量,因其具有独特的成矿条件而备受关注。近年来,在个旧老厂矿田西部凹陷带花岗岩体内部发现中型-大型铜-锡多金属矿体,但对其尚缺乏系统的研究。文章对个旧老厂矿田重点坑道和钻孔开展构造-岩相蚀变特征解析,观察到锡铜矿化主要以石英-电气石-萤石-硫化物-锡石脉的形式产于似斑状蚀变花岗岩中,少量以萤石硫化物形式产于花岗岩与碳酸盐接触带的矽卡岩中。文章对与2种成矿作用相关的萤石开展LA-ICP-MS及ICP-MS微量元素和Sr-Nd同位素分析。结果显示:蚀变花岗岩型脉状萤石∑REE为(7~749)×10-6(LA-ICP-MS)、(45.5~77.4)×10-6(ICP-MS),具有强烈的Eu负异常(δEu=0.01~0.08)和弱Ce负异常(δCe=0.56~0.92),(87Sr/86Sr)i变化于0.709 53~0.711 47;矽卡岩型萤石∑REE为(27.2~1277.0)×10-6(LA-ICP-MS)、(29.8~161.0)×10-6(ICP-MS),具有显著的Eu负异常(δEu=0.01~0.19)和弱的Ce负异常(δCe=0.44~1.05),(87Sr/86Sr)i变化于0.708 70~0.715 53。通过综合分析这2类萤石的地球化学特征,认为蚀变花岗岩型脉状萤石与矽卡岩型萤石均形成于氧化向还原过渡的环境,且均为岩浆热液活动的产物。2类萤石为近同期形成,其中矽卡岩型萤石中Ca来源于老卡等粒花岗岩和碳酸盐岩地层,蚀变花岗岩型萤石中Ca主要来源于老卡等粒花岗岩。综上,个旧老厂矿田西部凹陷带的似斑状花岗岩为老卡等粒花岗岩体边部的早阶段岩体,其未提供成矿物质,但提供了流体运移通道和就位空间,晚阶段流体上升侵位在老厂西部凹陷带似斑状花岗岩体内部形成岩浆热液脉型铜-锡多金属矿体。该研究可以为个旧锡矿深部及外围增储和滇东南锡矿带下一步找矿方向提供重要的理论指导。

• 江西永平Cu-W矿床成矿岩体的锆石U-Pb年龄、Hf同位素、微量元素特征及其意义

  苏蔷薇,毛景文,宋世伟,王训军

  江西永平矿床位于钦杭成矿带东段,是该成矿带内矽卡岩型Cu-W共生成矿的典型代表。为查明永平似斑状黑云母花岗岩的源区特征及其与Cu-W矿化的关系,文章对该花岗岩进行了岩石学、锆石U-Pb年代学、微量元素地球化学及Hf同位素研究。结果表明,似斑状黑云母花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为160 Ma,与空间上密切相关的矽卡岩Cu-W矿床(辉钼矿Re-Os年龄为156 Ma)具有密切的时间联系,表明永平Cu-W矿床成岩成矿作用均发生于中晚侏罗世。锆石的Ce4+/Ce3+平均值为283,表明其具有高的氧逸度,指示出很好的Cu成矿潜力。锆石的εHf(t)值为-9.60~-2.27,并且有高w(MgO)(0.84%~1.33%)和Mg#(44~49)值,表明该区花岗质岩浆来源于古老地壳物质的部分熔融,并有地幔物质的加入。通过与区内同期Cu矿化和W-Sn矿化花岗岩对比,成Cu和成Cu-W矿花岗岩的氧逸度高于成W-Sn花岗岩,成Cu-W花岗岩εHf(t)值介于成Cu和成W-Sn花岗岩之间。因此,岩浆高氧逸度和一定比例的壳幔混合可能是形成Cu-W矿的重要条件。

• 河北涞源大湾锌钼矿床锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义

  田林,张志远,王志敏,丁照月,李天琦,卢鸿鹏,安跃辉,胡华斌,谢桂青

  大湾斑岩-矽卡岩型锌钼矿床地处太行山北段成矿带中,是该段重要的金属矿床之一。五台群板峪口组和长城系高于庄组为主要赋矿围岩,锌钼矿体主要赋存在流纹斑岩体内及斑岩与围岩接触部位。文章对大湾矿床内2件赋矿流纹斑岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代测定,获得206Pb/238U年龄加权平均值分别为(137.1±0.9)Ma(MSWD=0.56,n=24)和(136.8±1.2)Ma(MSWD=0.40,n=22);对矿区4件辉钼矿样品进行Re-Os定年,得到加权平均年龄为(136.5±1.0)Ma,等时线年龄为(136.1±2.3)Ma,在误差范围内成岩成矿时代一致,显示大湾锌钼矿床形成于早白垩世。大湾矿床中辉钼矿的w(Re)为5.816~16.484μg/g,反映了矿床成矿物质来源具有壳幔混合特征。区内流纹斑岩和蚀变体系为进一步找矿勘查的有利标志。

• 东昆仑夏日哈木超大型岩浆镍钴硫化物矿床成矿特征

  张照伟,王亚磊,邵继,李文渊

  超大型岩浆镍钴硫化物矿床的形成多与大陆裂谷或地幔柱活动密切相关,是何种机制促使深部幔源金属元素超常富集于东昆仑造山带而形成超大型岩浆镍钴硫化物矿床呢?文章通过剖析夏日哈木岩体及矿体基本特征,发现赋矿岩体整体呈东宽西窄的楔状体,以富集轻稀土元素、贫重稀土元素以及Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素的亏损为特征,镍钴矿体主要富集于辉石岩和橄榄岩中,西段矿石富,东段矿石贫,矿石品位与橄榄石含量呈正相关关系。精细矿物学研究发现,寄主矿物“巨型”斜方辉石所包裹的橄榄石Fo值及Ni含量从核部到边部均增高,揭示含矿岩相侵入过程中可能存在至少2次岩浆活动。由橄榄石和铬尖晶石成分分析,推测夏日哈木母岩浆为低Ti、高Mg的拉斑玄武质岩浆,可能起源于软流圈地幔。结合区域构造演化和岩体形成时代,认为东昆仑夏日哈木镁铁-超镁铁质岩体形成于伸展环境,深部部分熔融形成的岩浆多次脉冲上涌叠加,地壳混染对硫化物达到饱和具有关键作用,于柴达木盆地南缘东昆仑造山带中构造薄弱部位成岩成矿,可能是伴随古特提斯洋演化开始大陆裂解岩浆镍钴成矿响应的表现。该认识对丰富造山带中的岩浆镍钴硫化物矿床成矿理论研究、拓宽岩浆镍钴矿床找矿空间与潜力、支撑并指导区域找矿新突破,具有重要作用。

• 湖南仁里稀有金属矿田36号伟晶岩地球化学特征、成矿时代及其意义

  黄小强,李鹏,张立平,刘翔,黄志飚,柳清琦,李建康,周芳春,苏俊男,曾乐,万海辉,陈虎

  位于幕阜山岩体西南缘的仁里稀有金属矿田是近年来华南地区新发现的一处重要花岗伟晶岩型稀有金属矿产地,铌钽矿体赋存于岩体内外接触带伟晶岩中,具有明显成矿分带性。文章选取仁里矿床岩体内接触带36号伟晶岩脉为研究对象,开展伟晶岩的地球化学及云母Ar-Ar年代学研究,探讨其与花岗岩围岩成因关系及岩体内接触带伟晶岩的成岩成矿时代,以丰富仁里矿田稀有金属成矿作用研究。研究表明,36号伟晶岩具高硅(w(SiO2)为72.87%~76.21%)、高铝(w(Al2O3)为13.69%~15.14%)、低钙镁铁、相对富碱(w(Na2O+K2O)为6.59%~8.33%)、(高钾)钙碱性及过铝质特征;微量元素总体富集Nb、Ta、Hf、U等高场强元素(HFSE),相对亏损Ba、Sr等离子亲石元素(LILE);稀土元素总量(ΣREE)13.95×10-6~71.63×10-6,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,具壳源特征。白云母Ar-Ar坪年龄为早白垩世(136.6±1.4)Ma,成矿作用发生于仁里矿田稀有金属大规模成矿的早阶段。地球化学及矿物学特征显示,36号伟晶岩与花岗岩围岩具有良好的演化关系,结合野外观察现象及成岩年龄,认为36号伟晶岩为花岗质岩浆侵位后残余岩浆结晶分异的产物,母岩为中粗粒片麻状黑云母二长花岗岩。

• 湖南仁里稀有金属矿田206号锂辉石伟晶岩脉地球化学特征及成矿时代

  张立平,李鹏,黄志飚,刘翔,李建康,黄小强,苏俊男,周芳春,曾乐,陈虎,姜鹏飞

  湖南仁里稀有金属矿田是中国近年来新发现的一处重要的花岗伟晶岩型铌、钽、锂等稀有金属矿产地,文章针对矿田含锂伟晶岩地球化学特征、成矿时代及其与花岗岩的关系,选取传梓源锂铌钽矿床内规模最大的206号锂辉石伟晶岩脉开展地球化学和白云母Ar-Ar定年工作,并与区内其他伟晶岩、花岗岩的地球化学特征、成岩时代对比分析。传梓源206号锂辉石伟晶岩属高分异稀有金属伟晶岩,形成时代为(135.4±1.4)Ma,岩石地球化学表现为高硅、高铝、低钙、相对富碱、钙碱性及过铝质特征;稀土元素总量很低,以轻稀土元素为主;微量元素富集Cs、Rb、U、Ta、Nb、Zr、Hf,相对亏损Ba、Ti,Zr/Hf、Nb/Ta比值低且集中。幕阜山地区稀有金属成矿可分为2期:第1期稀有金属成矿时代约145 Ma,与燕山早期岩浆活动有关;第2期稀有金属成矿时代135~125 Ma,为主成矿期,该期稀有金属伟晶岩与燕山晚期的二云母二长花岗岩存在成因联系,两者为同源岩浆连续结晶分异过程中不同阶段的产物。稀有金属富集成矿经历了岩浆-热液两阶段作用,Be、Nb、Ta、Li、Rb、Cs等稀有元素的富集多发生于岩浆结晶分异晚期,热液作用使Ta、Li、Rb、Cs再次富集。

• 朱溪矿集区黑云母石英二长斑岩年代学、地球化学特征及其地质意义

  李艳红,唐炜,陈祺,邹静,饶建锋,欧阳永棚,武彬

  朱溪矿集区内新发现高Sr/Y型枣林黑云母石英二长斑岩,对其开展系统的地球化学和年代学研究,表明岩石具有高w(SiO2)(68.67%~69.27%)、高w(Al2O3)(15.78%~16.54%)、高w(K2O)(3.69%~3.88%),为高钾钙碱性、过铝质石英二长斑岩;∑REE为205.21×10-6~213.13×10-6,∑LREE/∑HREE=19.10~20.93,轻重稀土元素分馏明显,具弱Eu负异常;Ba、U、K、Pb、Sr正异常,Nb、Ta、P、Ti负异常,具岛弧岩浆特点;较高的w(Sr)(366.05×10-6~474.16×10-6)、较低的w(Y)(7.26×10-6~8.89×10-6)、w(Yb)(0.62×10-6~0.73×10-6)显示出埃达克质岩特征。锆石U-Pb年龄为(157±1)Ma。文章认为枣林黑云母石英二长斑岩受古太平洋板块向大陆斜低角度俯冲的影响,形成于弧岩浆构造环境,源区残留相以角闪岩相为主,次为石榴子石,来源深度较深。朱溪矿集区在160 Ma具备形成含Cu成矿岩浆的构造环境及岩浆岩条件,具有找寻斑岩型铜矿的潜力。

• 新疆萨热克砂砾岩型铜矿床成矿流体碳、氢-氧同位素组成及其意义

  贾润幸,方维萱,王寿成,杨自安

  新疆萨热克铜矿为砂砾岩型铜矿床,赋矿地层为上侏罗统库孜贡苏组砂砾岩。矿体以层状为主,并有裂隙、碎裂构造岩相伴生,常见辉铜矿等金属硫化物与石英、方解石和白云石等胶结物沿砾石间隙或岩石裂隙充填分布。为了揭示成矿流体的性质、来源,文章对矿体中呈脉状产出的石英和碳酸盐矿物(方解石和白云石)中的流体包裹体和碳、氢-氧同位素进行了测定。研究表明:石英和方解石中流体包裹体的气相分数通常为5%~15%,均一温度变化范围88~249℃,平均为172℃;盐度变化范围为6.30%~12.51%,平均为9.46%,为中低温、中低盐度成矿流体。脉状方解石中的δD变化范围为-72‰~-62‰,平均-67.3‰;δ18O变化范围为3.9‰~8.0‰,平均5.3‰,脉状石英中δD变化范围为-101.7‰~-87.1‰,平均-93.3‰;δ18O变化范围5.1‰~7.5‰,平均6.6‰,氢-氧同位素组成主要落在岩浆水和变质水重叠区及其附近。方解石(白云石)中的δ18O变化范围为-15.1‰~-9.5‰,平均为-12.9‰;δ13C变化范围为-2.5‰~-2.0‰,平均为-0.8‰。同位素组成显示其位于海相碳酸盐岩区左侧附近,与研究区石炭系等碳酸盐岩的碳、氧同位素相似,表明铜矿石中的脉状方解石脉(无机碳)主要与海相碳酸盐岩的溶解作用有关。综合考虑上述结果,文章推测在萨热克铜矿的北矿段深部可能存在隐伏岩体,成矿流体为变质流体与岩浆热液叠加形成的具中、低温,中、低盐度特征的混合流体,该研究区深部存在具有进一步找矿的潜力。

• 全球铬铁矿床成因类型、地质特征及时空分布规律初探

  赵宏军,陈玉明,陈秀法,张潮,何学洲,张福祥,于永善

  全球铬铁矿资源丰富,但分布极不均衡。铬铁矿的成因类型主要有层状和豆荚状2种,这2种类型的铬铁矿床地质特征、成因模式差异显著。在全球范围内铬铁矿矿床的成矿时代和空间分布具有明显的时空规律性,古元古代是铬铁矿最重要成矿期,该期形成的铬铁矿占总资源量的58.5%,以形成大型-超大型层状铬铁矿为主,中-新生代是全球铬铁矿床形成数量最多、分布范围最广的重要成矿期,该期形成的铬铁矿占总资源量的24.9%,以形成中小型豆荚状铬铁矿为主。铬铁矿在全球的分布可划分为5个重要层状铬铁矿矿田(南非布什维尔德-津巴布韦大岩墙、北美斯蒂尔沃特、南美坎坡福莫索、印度苏金达、芬兰凯米-俄罗斯普拉科夫斯科)和7个豆荚状铬铁矿带(津巴布韦舒鲁圭、东北非、乌拉尔、特提斯、西太平洋岛弧、加勒比岛弧和马达加斯加),并对各重要成矿区带的资源潜力进行了探讨。通过对全球铬铁矿成因类型、地质特征和时空分布规律的探讨,对深入了解地幔的物质组成、物理化学环境、地幔物质的运移、深部地质作用及板块运动的动力学机制、深俯冲和地球深部再循环轨迹有重要的理论意义。

• 吉林省铁矿成矿地质条件及时空分布规律

  姜福平,李德洪,赵华伟,冯德臣,刘东伟

  铁矿是吉林省的重要矿产,已发现249处矿产地。根据《中国矿产地质志》研编技术要求,吉林省的铁矿床被划分为岩浆型、接触交代型、岩浆热液型、受变质型、化学沉积型和风化型6个成因类型。文章系统总结了铁矿的成矿地质条件,并对不同地质时代产出的铁矿床类型、特征及其空间分布规律进行了初步研究;系统分析了主要含矿建造、成矿构造条件、岩浆作用及变质作用对铁矿成矿的制约,并以地质事件为主线,阐述了地壳演化与成铁作用的内在联系,系统论述了吉林省各种类型铁矿床的时空分布特征。本研究对了解吉林省铁矿成矿规律和找矿具有重要意义。

• 湘南地区芙蓉锡矿床中硼矿化的发现及意义

  李小赛,李厚民,李立兴,沈宏飞

  硼矿是中国重要的紧缺矿产,长期依赖进口,找寻新的硼矿资源迫在眉睫。笔者在湘南地区芙蓉锡矿床新发现了矽卡岩型硼矿化,硼矿物包括硼镁铁矿、遂安石和氟硼镁石,1件典型样品的X射线粉晶衍射分析结果表明硼矿物总含量达到47.4%,换算成w(B)(以B2O3计)约为9.5%,高于5%的硼矿最低工业品位。该发现预示着湘南地区,乃至华南与高分异花岗岩有关的钨锡多金属矿集区有良好的硼成矿潜力,在今后的找矿过程中,需加强与钨锡多金属共伴生的硼矿化评价工作。

• 湘西发现镓超常富集铅锌矿床

  吴涛,黄智龙,叶霖,周家喜,韦晨,胡宇思,向震中

  分布于扬子地块东南缘的湘西铅锌成矿区是中国重要的铅锌生产基地,累计探明铅锌资源量超过2000万t。近年来,随着区内多个大型-超大型铅锌矿床相继被发现,其成矿特征和找矿工作也受到地质工作者的关注。唐家寨矿床是分布于湘西洛塔矿田中的一个大型铅锌矿床,文章通过电子探针(EPMA)和激光剥蚀等离子质谱(LA-ICPMS)发现唐家寨矿床闪锌矿中显著富集关键金属元素镓(Ga),2种方法获得平均w(Ga)分别为1320×10-6和928×10-6,其富集程度之高全球罕见。另外,结合LA-ICPMS Mapping分析发现,唐家寨矿床中的Ga元素主要与Cu元素一起耦合替代Zn元素进入闪锌矿晶格之中。上述这些发现表明,唐家寨铅锌矿床及其外围具有巨大的镓等战略性关键金属资源的找矿潜力。