中国钨锡矿床时空分布规律、地质特征与成矿机制研究进展

当前西方各国纷纷制定关键矿产保障供应安全战略,钨锡作为重要的战略性关键矿产,是我国传统的优势矿产资源,但近年来找矿形势不容乐观.本文通过收集整理我国钨锡矿床己有数据和文献资料,对我国钨锡矿床的时空分布及地质成矿规律进行系统归纳总结,指出燕山期是我国钨锡成矿最重要的时期,我国原生钨锡矿床有5种主要类型:斑岩型(W+Sn)、云英岩型(W+Sn)、矽卡岩型(W+Sn)、石英脉型(W为主)和锡石硫化物型(Sn); 3种次要类型:蚀变花岗岩型(Sn+W)、热液角砾岩型(W)和低温热液脉型(W).钨锡成岩成矿过程中,壳幔相互作用十分重要;复式岩体与钨锡矿床的产出关系也十分密切;含钨锡花岗岩的高度分异演化对成矿至关重要.岩浆热液演化过程中温度降低、流体不混溶作用及流体沸腾、多端元-多组分-多来源流体混合和水岩反应是钨锡矿石沉淀的重要机制.     

内生金属矿床成矿作用年代学研究——以西华山钨矿床为例

众所周知,前人在研究钨矿成矿时代时,基本上都是采用与成矿有关的岩石,或与矿脉共生的蚀变矿物作为测年对象,它们的同位素年龄多半只能提供围岩(母岩)或矿物结晶时代间接推断成矿年龄。Shepherd等人曾先后对英国南部和西南部某些钨锡矿床中与成矿有关的石英矿物流体包裹体和脉石矿物——萤石,测定了Rb-Sr和Sm-Nd等时线年龄,并获得成功。作者首次对西华山钨矿床中同一成矿期不同成矿阶段石英中的流体包裹体、黑钨矿和萤     

内蒙古大井锡多金属矿床流体成矿作用研究: 单个流体包裹体组分LA-ICP-MS分析证据

应用LA-ICP-MS分析方法进行大井矿床中心部位的锡铜矿体及黄岗梁矿床锡矿体萤石及石英中单个包裹体流体组分分析, 以包裹体流体中微量元素Rb/Sr, Sn/Cu等比值追踪大井矿床富铜及富锡流体的来源与演化. 研究结果表明大井矿床富铜流体Cu > Sn, Sr > Rb几至几十倍, 相对富集Na, 主要产出于萤石中, 流体可能来源于深源较基性岩浆. 富锡流体Sn > Cu, Rb > Sr几至几十倍, 相对富集K, 产出于石英及萤石中, 流体可能来源于浅源的花岗岩浆. 富锡与富铜两种流体在中低温-低盐度阶段强烈叠加富集成矿, 形成大井矿床中心部位锡铜富矿体, 解决了前人研究中难于解决的富锡、富铜流体成矿机理问题.     

锡石40Ar/39Ar 法直接定年探讨

赣南漂塘钨矿共生白云母和锡石⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年对比研究, 前者采用激光阶段加热分析,后者采用真空击碎法提取流体包裹体. 白云母形成平坦的年龄谱, 坪年龄为159.3±1.5 Ma(2σ). 锡石形成下降型年龄谱, 最初6 个阶段表观年龄明显偏老且迅速下降, 从3954 Ma 降至196 Ma, 表明锡石中次生包裹体含有过剩氩; 第7~18 阶段形成了年龄坪, 坪年龄为159.1±1.8Ma, 对应的数据点构成高度线性相关的等时线, 等时年龄为158.6±2.9 Ma, 代表了原生包裹体的年龄. 锡石原生包裹体年龄与白云母年龄一致, 代表了漂塘钨矿的形成年龄. 研究结果表明锡石是⁴⁰Ar/³⁹Ar 真空击碎分析理想的定年对象, 其原生包裹体年龄代表了成矿年龄. 继闪锌矿之后, 再次拓展了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 法应用于矿石矿物直接定年测试对象.     

西秦岭甘肃温泉钼矿床成矿地质事件及其成矿构造背景

温泉钼矿床是一个与三叠纪花岗岩有关的斑岩型钼矿床. 温泉岩体地球化学特征上富集LILE和LREE, 贫化HFSE, 较岛弧火山岩有明显高的碱(K₂O+Na₂O)和Sr, Ba含量, 与高钾钙碱性系列的后碰撞花岗岩相似. 温泉岩体的常量元素、微量元素、稀土元素及年代学资料显示, 它们是在陆-陆挤压碰撞向伸展转化地球动力学条件下, 由富集的岩石圈地幔发生部分熔融产生的基性岩浆和其所诱发的加厚下地壳部分熔融形成的酸性岩浆混合的产物. 5件辉钼矿的Re-Os同位素定年结果显示, 辉钼矿Re-Os模式年龄在(212.7 ± 2.6)?(215.1 ± 2.6) Ma之间, 其加权平均值(214.1 ± 1.1) Ma, 由ISOPLOT程序获得的等时线年龄为(214.4 ± 7.1) Ma. 该年龄与前人报道的温泉岩体的K-Ar年龄(223~226 Ma)和SHRIMP U-Pb锆石年龄((223 ± 7) Ma)在误差范围内相近但偏晚, 反映Mo矿化主要发生在岩浆侵入-成岩的晚期阶段, 成岩成矿发生于华北与华南板块全面对接后秦岭造山带构造体制由碰撞到后碰撞的转折阶段, 并与南秦岭的变质变形、勉-略洋盆闭合及大别-苏鲁超高压岩石板片折返这一统一地质事件相对应. 中三叠世华北和华南发生大规模陆-陆碰撞并导致地壳明显增厚或俯冲板片折返, 印支晚期构造体制进入由碰撞到碰撞造山后伸展的转折阶段, 地幔软流圈物质上涌并底侵于下地壳底部而诱发的下地壳物质的部分熔融形成富Mo的花岗质岩浆, 岩浆冷凝分异出的成矿流体使成矿元素Mo富集成矿. 秦岭造山带的斑岩钼矿床主要形成于2个时期, 即220 Ma 左右和140 Ma 左右, 这两个成矿作用均发生于从挤压到伸展转变的构造环境, 但是它们发生在秦岭造山带不同的构造演化阶段. 温泉钼矿床的发现, 表明西秦岭三叠纪构造岩浆岩带是秦岭造山带又一重要的Mo矿化有利地带, 对西秦岭三叠纪花岗岩的含矿性评价研究应当引起今后重视.     

四川雪宝顶白钨矿稀土地球化学与Sm-Nd同位素定年

产于四川雪宝顶的白钨矿晶体大、晶形好, 是研究非金矿中的白钨矿中稀土配分型式及Sm-Nd同位素体系的理想研究对象. 该区白钨矿为橙红色单晶体, 与绿柱石、锡石和白云母共生, 粒径为1~10 cm. 研究结果显示, 雪宝顶矿床中白钨矿稀土总量较高(275~534 μg·g^-1), 其稀土配分型式为无MREE富集的平坦型, 与Ghaderi等人划分的白钨矿Ⅱ型稀土配分型式总体类似, 但具负铕异常, 并且有与A型花岗岩较为相似的四分组效应. 结合已报道过的包裹体测温资料, 雪宝顶白钨矿成矿流体主要为低钠流体, 其稀土配分型式推测取决于热液中稀土的分配系数, 而非晶体化学因素控制, 其成矿热液很可能源自其矿区附近的研究程度较低的碱性花岗岩. 在白钨矿的¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd-¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd图解中, 对应的等时线年龄为(182.0 ± 9.2) Ma, MSWD = 0.52, 是白钨矿的形成年龄, 代表了雪宝顶W-Sn-Be矿的主成矿年龄, 属于燕山早期. 本次白钨矿Sm-Nd同位素等时线年龄研究结果进一步明确了雪宝顶W-Sn-Be矿成矿年龄, 为研究川西稀有金属矿床成矿年龄及松潘-甘孜造山带的成矿时空特征提供了可靠和有用的数据.     

粤北瑶岭-梅子窝钨矿He-Ar同位素地球化学:对华南燕山期壳幔作用过程与成矿的制约

粤北瑶岭-梅子窝钨矿成矿阶段形成的黄铁矿等矿物流体包裹体的He和Ar同位素丰度及比值分析表明,其4He的含量变化大,为(1.54～2609)×107cm3STP/g,3He的含量为(0.759～3.463)×1012cm3STP/g,3He/4He的比值为0.0043～4.362Ra,介于幔源与壳源He之间;40Ar含量为(0.624～8.89)×107cm3STP/g,40Ar/36Ar比值变化大,在330～2952之间,介于大气氩与壳源或幔源放射性成因氩之间.成矿流体中有幔源He的加入,幔源He的平均含量为22%,最高可达67%,显示幔源流体在成矿过程中起了重要的作用;He和Ar同位素分异说明除幔源流体参与成矿外,富含4He的壳源改造型饱和大气水参与了成矿,成矿流体为幔源流体、壳源岩浆流体和改造型饱和大气水以不同比例混合的流体.幔源流体参与成矿表明,华南燕山中期(约150～160Ma)包括瑶岭-梅子窝钨矿在内的大规模的W,Sn成矿作用是壳幔相互作用的结果.     

安徽铜陵新桥矿床下盘矿化中黄铁矿Re-Os同位素定年:海底喷流沉积成矿的年代学证据

安徽铜陵新桥矿床主要由层状硫化物矿体组成,产于晚石炭世黄龙组底部由碎屑岩向碳酸盐岩过渡的部位.在层状矿体下盘围岩中发育细脉状、网脉状矿化.整合的层状硫化物矿体与下盘细脉-网脉状矿化共生是海底喷流沉积块状硫化物矿床的一个标志性特征.本文利用Re-Os同位素体系对新桥矿床下盘矿化中黄铁矿进行定年,得到的等时线年龄为319±13Ma(MSWD=16).该年龄与层状硫化物矿体的赋存层位基本吻合,为该矿床存在石炭纪喷流沉积成矿作用提供了新的年代学证据.     

汉诺坝橄榄辉石岩包体锆石U-Pb年龄: 97~158 Ma岩浆底侵作用和麻粒岩相变质作用之间的成因联系

对大麻坪橄榄辉石岩包体利用LA-ICP-MS和SHRIMP进行的锆石U-Pb同位素年代学研究发现, 橄榄辉石岩包体中的锆石年龄极其复杂, 包括中太古代(3123±4.4 Ma)、晚太古代(2541±54 Ma)、早元古代(1844±13 Ma)、古生代(418~427 Ma)和两组中生代年龄(223~244, 97~158 Ma). 中生代锆石具有典型的岩浆成因特征(如内部韵律环带结构和高Th含量), 反映该地区存在两次中生代隐性岩浆活动. 其中97~158 Ma年龄与汉诺坝麻粒岩包体的年龄分布一致, 反映麻粒岩相变质作用是由岩浆底侵作用带来的大量热引起的, 底侵作用和麻粒岩相变质作用同步发生, 两种作用至少从158 Ma持续至97 Ma. 418~427 Ma年龄则可能反映了加里东期蒙古板块向华北板块俯冲的影响. 1.84, 2.54和3.12 Ga年龄与华北克拉通的3次重要壳幔演化事件一致. 这些年龄表明目前该地区深部地壳仍存在古老下地壳物质.     

西秦岭勉略带北部黄渚关和厂坝花岗岩锆石U-Pb年龄及源区性质

秦岭-大别-苏鲁造山带出露大量中生代岩浆岩,对这些岩浆岩进行精确的锆石U-Pb年代学研究可以为揭示大陆碰撞过程、追溯岩浆源区物质来源提供线索.对出露在西秦岭地区的黄渚关和厂坝花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究和全岩地球化学研究.结果表明,黄渚关花岗岩中心相和边缘相锆石的加权平均年龄分别为(214±1)和(213±3)Ma;厂坝花岗岩的锆石的加权平均年龄为(213±2)Ma.这些年龄年轻于华南陆块与华北陆块碰撞引起超高压变质的年龄225~240Ma,对应于同折返岩浆活动.厂坝花岗岩中存在若干新元古代继承锆石((757±14)Ma),说明其岩浆源区为华南陆块.地球化学上,这两个岩体都富集LILE和LREE、亏损HFSE和HREE,表现出典型的弧岩浆岩的特点.但是,黄渚关花岗岩的主要氧化物之间呈现良好的线性关系,暗示同源岩浆演化的特点;中心相含有大量闪长质微粒包体,暗示岩浆混合的存在.厂坝花岗岩相对高Si和K,低Fe和Mg,且具有较高的Fe*,说明其为岩浆高度演化产物,它的出现预示着秦岭造山带已进入碰撞晚期的伸展拉张演化阶段.因此,黄渚关和厂坝花岗岩是秦岭造山带在碰撞晚期晚三叠世期间华南陆块不同成分地壳物质分别发生部分熔融的产物.     

胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿年龄: 热液锆石SHRIMP法U-Pb测定

胶东乳山金矿含金石英脉中的锆石具有较高的普通铅(²⁰⁶Pb_c＝2.00%~15.88%)和Th/U比值(0.31~1.35), 其壳-幔部捕获的流体包裹体与含金脉石英中的流体包裹体类型相同, 表明锆石形成于高Th/U比值的成矿热液环境. SHRIMP法 U-Pb测定结果表明, 含金脉石英中热液锆石的形成年龄为117±3 Ma, 与前人在胶东其他地区金矿床获得的成矿年龄相接近, 代表了乳山金矿的热液成矿时间; 围岩昆嵛山二长花岗岩中锆石的形成年龄为160±3 Ma, 表明金矿床形成与二长花岗质岩浆侵位事件无直接关系. 采用SHRIMP法直接测定含金石英脉中热液锆石的U-Pb年龄, 可用来限定热液成因金矿床的成矿时代.     

东昆仑变闪长岩体的40Ar-39Ar 和U-Pb年龄:角闪石过剩Ar和东昆仑早古生代岩浆岩带证据

对青海省都兰县香日德南部东昆仑山区一带侵入于元古界苦海岩群的变形变质闪长岩体同时进行了锆石U-Pb和角闪石40Ar-39Ar年代学研究. 单颗粒锆石U-Pb年龄为(446.5±9.1) Ma; 角闪石Ar坪年龄为(488.0 ± 1.2) Ma, 等时线年龄为(488.9 ± 5.6) Ma, K-Ar年龄为(462.8 ± 8.8) Ma. 角闪石的K-Ar年龄和良好的40Ar-39Ar坪年龄及等时线年龄显著高于锆石的U-Pb年龄, 可能为含过剩Ar的结果, 不代表岩石的变形变质年代. 锆石的U-Pb年龄可代表岩体的侵入年代, 表明从格尔木经诺木洪到本区香日德以南的东昆仑构造带存在一条早古生代岩浆岩带.     

氟氯共存体系锡在流/熔体相间分配的实验研究

为深入了解与含氟花岗岩有关锡矿床的成矿机制, 在温度为850℃, 压力为100 MPa, 氧逸度接近NNO的条件下开展了氟氯共存体系锡在花岗质熔体相和共存流体相间分配行为的实验研究. 实验通过改变液相中HCl浓度和熔体的铝饱和指数ASI及F含量来观察锡的分配行为. 研究结果显示, 在氟氯共存的花岗质岩浆体系中: (1) 熔体ASI值越高相应锡在流/熔体相间的分配系数D_Sn越大, 过铝质熔体有利于锡分配进入流体相; (2) 流体相中HCl浓度越大越有利于锡分配进入流体相中; (3) 实验固相产物熔体相中氯含量随体系氟氯含量的增大而升高, 且熔体相中氟氯含量具有正相关关系; (4) 含F高的熔体(F含量约大于1 wt%)有利于锡在熔体相中富集从而可为锡矿的形成提供物质来源, 当熔体相中氟含量从约1 wt%左右逐渐减小后锡的分配系数明显增大, 流体相中HCl浓度越高D_Sn增涨幅度越大越明显, 即氟含量减小后有利于锡分配进入富氯液相中, 从而有助于热液型锡矿床的形成.     

豫西祁雨沟金矿单颗粒和碎裂状黄铁矿Rb-Sr等时线定年

对黄铁矿开展Rb-Sr同位素测年可以获得直接的成矿年龄, 但目前成功率较低. 找出影响黄铁矿Rb-Sr同位素体系的地质因素是改进和应用该方法的关键之一. 采用超低本底Rb-Sr同位素测定方法, 对取自豫西祁雨沟金矿4号角砾岩筒中的黄铁矿开展测年研究. 结果表明，结晶好、裂隙不发育的单颗粒黄铁矿给出了Rb-Sr等时线年龄(126±11) Ma, 代表了主成矿期的时代. 碎裂的或含细粒集合体的黄铁矿未能给出合理的等时线年龄. 晶体形貌及包裹体研究揭示Rb和Sr可能主要赋存于黄铁矿中的黑云母、钾长石和绢云母包裹体中, 碎裂状黄铁矿在后期流体作用下容易使Rb-Sr同位素体系受到扰动, 不利于开展Rb-Sr定年研究.     

桂东北苗儿山-越城岭南西部岩体和矿床同位素年龄及华南印支期成矿分析

桂东北苗儿山-越城岭岩体是南岭成矿带西段出露面积最大的复式岩体,出露面积超过3000km2,由早期岩基及晚期小岩体组成.早期岩基主要为中粒斑状黑云母花岗岩,晚期岩体主要为白云母花岗斑岩及白云母二长花岗岩.岩基内外接触带发育一系列W-Sn-Mo-Pb-Zn-Cu矿床,形成矿集区.本文分析了苗儿山-越城岭南西部早期岩基、产于岩基中云头界晚期赋矿岩体及云头界W-Mo矿床同位素年龄.苗儿山-越城岭岩基锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄:228.7±4.1Ma,MSWD=2.49,可能发育一期锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为243.0±5.8Ma,MSWD=2.62的岩浆活动.云头界晚期赋矿岩体锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄216.8±4.9Ma,MSWD=1.44;云头界W-Mo矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄216.8±7.5Ma,MSWD=11.3.苗儿山-越城岭南西部岩基、晚期赋矿岩体及矿床同位素年龄表明南西部岩基、晚期岩体及相关矿床都是印支期形成的,苗儿山-越城岭岩基内外接触带矿床主要和晚期岩浆活动有关;实验获得的同位素年龄及前人华南印支期花岗岩及矿床同位素年龄表明,华南不但经历了燕山期大规模岩浆成矿事件,也经历了印支期成岩成矿事件,有很好的找矿前景,今后应注意华南印支期矿床的找矿工作.     

新疆喀拉通克和黄山东含铜镍矿镁铁-超镁铁杂岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

用SHRIMP锆石U-Pb定年方法确定喀拉通克1号岩体和黄山东岩体分别形成于287 ± 5 Ma (MSWD = 0.34)和274 ± 3 Ma (MSWD = 1.35), 精度明显优于全岩和矿石Rb-Sr, Sm-Nd和Re-Os等时线年龄, 对岩体形成时代提供了更严格的制约, 也限定了赋存在镁铁质-超镁铁质杂岩体之中岩浆型铜镍硫化物矿床的成矿时代, 同时表明非常有必要重新评价以前获得的某些同位素年代学资料. 含铜镍矿镁铁质-超镁铁质杂岩与邻近的后碰撞A型花岗岩的形成时代相近, 在中亚造山带显生宙地壳生长过程中可能具有普遍意义, 与后碰撞伸展背景下岩石圈地幔拆沉和软流圈地幔上涌、熔融作用可能密切相 关, 可作为幔源岩浆侵入地壳导致地壳垂向生长的最直接的标志.     

西大别超高压榴辉岩中石英脉锆石年龄和Hf同位素组成

对西大别红安地区超高压榴辉岩中石英脉的锆石进行了U-Pb年代学和Hf同位素组成的研究. 结果提供了超高压变质岩石折返阶段流体活动的时间、条件和流体来源等方面的信息. 石英脉中的锆石具有非常完好的晶型, 振荡环带或弱分带结构, 表明它们是从石英脉形成过程中的流体中结晶出来的. 它们的206Pb/238U加权平均年龄为(224.7 ± 1.3) Ma, 是石英脉形成时间的最佳估计值, 记录了超高压岩石早期榴辉岩相折返阶段流体的活动. 热液锆石具有非常低的Lu/Hf同位素比值, 与它们形成于榴辉岩相变质作用阶段相一致. 这些锆石的Hf同位素组成与寄主榴辉岩中的锆石一致, 指示石英脉形成过程中只有小规模的流体活动, 流体为内部来源. 因此, 热液锆石的Lu-Hf同位素体系可以为流体的形成条件、性质以及来源提供有效的制约.     

长江三角洲晚新生代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及其对长江贯通的指示

对长江三角洲DY03孔3.6Ma以来的沉积物碎屑锆石样品利用LA-ICP-MS进行了U-Pb年龄测定.结果表明,DY03孔189.8～215.8m之间(磁性地层年龄3.2～3.5Ma)沉积物碎屑锆石年龄以100～150Ma占优势,沉积物主要来自长江下游地区的白垩纪岩体,物源区比较局限;189.8m(~3.2Ma)以上沉积物碎屑锆石年龄呈现多峰态分布的特征,主要分布于100～300,350～550,600～1000,1400～2000和2200～2800Ma,表明沉积物源区显著扩大.从DY03孔3.2Ma以来沉积物碎屑锆石中识别出大量来自长江上游的年龄信息,表明当时长江沉积物已开始影响到三角洲地区.考虑到古长江在上新世以前有可能没有流经现在的长江三角洲,而是流向苏北盆地,长江贯通的时限应不晚于3.2Ma.     

长江三角洲晚新生代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及其对长江贯通的指示

对长江三角洲DY03孔3.6 Ma以来的沉积物碎屑锆石样品利用LA-ICP-MS进行了U-Pb年龄测定. 结果表明, DY03孔189.8～215.8 m 之间(磁性地层年龄3.2～3.5 Ma)沉积物碎屑锆石年龄以100～150 Ma占优势, 沉积物主要来自长江下游地区的白垩纪岩体, 物源区比较局限; 189.8 m(~3.2 Ma)以上沉积物碎屑锆石年龄呈现多峰态分布的特征, 主要分布于100～300, 350～550, 600～1000, 1400～2000和2200～2800 Ma, 表明沉积物源区显著扩大. 从DY03孔3.2 Ma以来沉积物碎屑锆石中识别出大量来自长江上游的年龄信息, 表明当时长江沉积物已开始影响到三角洲地区. 考虑到古长江在上新世以前有可能没有流经现在的长江三角洲,而是流向苏北盆地, 长江贯通的时限应不晚于3.2 Ma.     

海底热水流体对海相碳酸盐岩有机质丰度影响初探：以华北北部中、上元古界为例

通过对华北北部中、上元古界海相碳酸盐岩有机质丰度与海底热水流体富集元素P, Cu, Zn, Ni和Ba等元素含量及其组合的相关性的探讨, 结果表明, 热水流体富集元素明显在相关层段不仅与TOC呈正相关关系, 而且还和海底热水流体输入的SiO₂含量呈明显的正相关关系; 相应层段海底热水流体输入的SiO₂含量也与TOC呈明显的正相关关系. 部分高于庄组、雾迷山组、铁岭组以及绝大部分下马岭组有薄层状硅质岩出现, 随之TOC和与热水流体活动有关的微量元素也逐渐增大, 暗示部分层位碳酸盐岩中有机质的富集与海底热水流体活动有关. 另外, Al/(Al+Fe+Mn)值常常随着海底热水流体活动对沉积物形成的贡献的增大, 比值随之减小, 而Fe/Ti比值的变化正好相反.