初论地幔热柱与铀成矿的关系
流体地球化学 报告
《流体地球化学》 题目：地幔流体及其成矿作用 读书报告 教师：张成江教授 指导老师：何明有教授 姓名: 张建军 学号： 2011050169 学院：核自学院 专业：核能与核技术工程 2011年12月15日
地幔流体及其成矿作用 1 地幔流体组成和特点 地幔流体是指赋存于地球内部由原始气体元素(He3、A r36等)、挥发分(幔 源CO 2、S、H2O等) 所组成的气体、稀溶液及具挥发分的富碱的硅酸盐熔体。 现代火山喷气、玄武岩圈闭气体、地幔镁铁质和超镁铁质包体成分分析及金刚石 包裹体分析表明, 地幔流体是以C2H2O 为主的体系, 并且含有一定的金属氧化 物〔6〕, 其流体种类受地幔氧逸度f O 2 及深度的制约〔7〕, 当f O 2 在Q FW —MW (氧缓冲反应限定的范围) 时, 流体种类以CO 22H2O 为主; 接近IW 时以CH42H2O为主。W yllie〔8〕用微量CO 2、H2O 和橄榄岩(假定地幔中CO 2?(CO 2+ H2O ) = 018) 进行的成岩试验表明, H2O、CO 2 含量在深度上是分层的, 以地 盾区地热曲线、固相线位置、矿物稳定组合区间三者之间关系, 推测120 km 深 度以下时金云母、白云石、橄榄石与富H2O 气相共存; 较浅处(约90 km ) 时, 随 着角闪石等含水矿物形成, 大量的H2O 被消耗, 气相中CO 2 与H2O 含量比值 随之增大, 形成上地幔中相对富CO 2 的区域; 在260～120 km 之间则为碳酸盐、金云母、C2H2O 挥发分溶解于熔体中, 无独立的H2O 和CO 2 相存在。Sh iano 等〔9〕在研究Kerguelen 地区超镁铁质捕虏体时发现了富硅质熔体、富碳酸盐 的熔体和富CO 2 流体包裹体共生, 显示是地幔深部均一的熔融相在到达上地幔 温压条件时形成不混溶的三相, 并充填于橄榄岩形成的裂隙中。这同样证明了 C2H2O 随深度变化的推断。包裹体一直被作为了解深部流体的重要窗口, 然而 已有的资料表明地幔流体包裹体在随寄主岩上升过程中已发生了次生变化, 并 且显示出几乎所有的捕虏体中多为纯CO 2 包裹体,缺少甚至没有H2O 的成分。 对此认为主要由4 种原因引起: ①在硅酸盐熔体中H2O 的溶解度比CO 2 更大, 熔融时H2O 比CO 2 优先进入熔体中, 形成相对富集的CO 2 相; ②氢的扩散作 用引起在低f O 2 时流体主要成分是CH4, 在达到一定温度和压力时H 发生迁移, 留下相对较富的CO 2; ③与围岩发生水岩反应再平衡的结果,H2O 比CO 2 更易 与含氧的硅酸盐发生反应, 剩下相对较富的CO 2; ④变形过程中H2O 比CO 2 更 易进入位错而被泄漏掉。因此, 多数地幔包体中的流体包裹体在被寄主岩从深 部带到地表过程中已发生了次生变化, 其成分已有所改变。由于我们对地幔流 体还缺乏详细研究和了解, 大多数地幔流体性质仍是有待研究的前沿课题。 2 地幔流体的来源及成矿作用 按照目前的了解, 地幔流体主要以两种方式形成: 一种由地核及下地幔脱 气作用; 另一种为洋壳俯冲作用带入大量富含挥发分物质的再循环〔1, 3, 4〕。 稀有气体的He2A r 同位素体系研究表明地幔流体主要有3 种源区〔10〕: ①地 幔柱型源区; ②洋中脊玄武岩型源区; ③岛弧型源区。其中最值得一提的是地 幔柱源区, 推测地幔柱构造起源于地幔深部热边界层, 具有800～ 1 200km 直 径的头部和100～200 km 的尾部〔11, 12〕, 由地幔深部穿越不同的上覆圈层 直抵地表, 且因直接来自富集地幔, 含有大量挥发分和不相容元素, 其成矿意 义值得重视。流体在上地幔的富集是地幔流体成矿的基础, 前已述及流体是由 深部地幔或地核脱气作用和再循环物质脱水作用形成, 形成的流体可能在上地 幔顶部附近富集, 特别是在软流圈上隆引起减压变薄时, 溶解于地幔橄榄岩高 压围岩矿物相中的挥发分出溶, 形成细小的早期流体包裹体, 并在地幔蠕变过 程中往有利的部位运移〔13〕, 从而促进流体的更进一步富集。聚集的挥发分
某铀矿成矿因素及找矿远景浅谈
某铀矿成矿因素及找矿远景浅谈 王 * （********任公司，浙江 ** ******） 摘要：根据《核工业十一五规划》提出的建设要求，为了促进我国铀矿采矿事业的可持续发展，某铀矿床列入持续开发计划项目当中。矿床位于**地区某山I类远景区内，有着优越的成矿地质背景和较丰富的铀资源。而且在该远景区内还发现了某3矿床和某2矿点以及其他一系列的异常点，所以，摸清某矿床的成矿条件及找矿远景对该矿床的开发利用和在同一远景区其他矿床、矿点的进一步找矿勘查都有着深远的意义。 关键词：铀矿；成矿因素；找矿远景；深远意义 A Uranium Mineralization Factors And Prospecting Vision Discussion Abstract: According to the construction requirement proposed by “The nuclear industry 11 planning”, in order to promote our country uranium mining enterprise's sustainable development, a uranium deposits has included in the sustainable development of the project. Deposit is located in one class vision region of the Luzong Kunshan area ,it has superior geological background and rich uranium resources. And a three deposits and a two mine sites and a host of other outliers have been found from the vision in the area, therefore, finding out the conditions of a deposit mineralization and mine Vision to the developmental use of a deposit ,and further prospecting of the same vision of other deposits and mining point, have far-reaching significance. Keywords: Uranium; Forming factors; Prospecting; Far-reaching significance 一、区域地质背景 庐枞地区位于扬子准地台、秦岭地槽褶皱系和中朝准地台三大构造单元的交汇部位，属于扬子准地台下扬子台拗中的次级构造单元。郯庐断裂和长江构造带在本区相交。某铀矿床产于庐枞火山岩盆地东南缘黄梅尖岩体外带中侏罗统罗岭组砂岩中（见图1）。 本区地层以中新生界为主。上三迭统、中下侏罗统为一套巨厚的海陆交互相和陆相含煤碎屑岩沉积建造。上侏罗统和下白垩统发育一套巨厚的中偏碱性火山岩系,使得区域内岩浆岩极为发
地幔流体的稳定同位素地球化学综述
地幔流体的稳定同位素地球化学综述 王先彬 吴茂炳张铭杰 (中国科学院兰州地质研究所,兰州,730000) 摘 要 总结了20年来国内外学者对地幔流体研究的成果和认识。主要包括地幔流体的性质和组成; 地幔 流体中同位素的含量、组成和赋存形式;同位素分馏和地幔脱气等作用对地幔组分的影响等。在不同地区和不同构造环境条件的地幔流体中,各种组分含量和同位素组成变化可以很大,从一个侧面指示地幔组分的不均一性,反映了不同地幔物质的形成历程不同或来自不同的地幔源区。此外,还讨论了目前存在的几个疑点。 关键词 地幔流体 稳定同位素地球化学 同位素分馏 地幔脱气作用 地幔源 第一作者简介 王先彬 男 1941年出生 研究员 主要从事稀有气体地球化学、非生物成因天然气及同位素地球化学等领域的研究工作 随着高精度探测技术的出现和地球科学知识的积累,人们对地球的认识进入到更深的层次。从传统的地壳到壳-幔作用,近几年来又深入到核-幔边界以至对地核的认识[1],使得对地球深部物质的研究与深部地球物理和地球化学进一步结合成为可能,并为提出全面统一的地球演化动力理论和模式准备了条件。地幔流体的研究是了解地球深部的重要手段之一。本文就地幔流体中稳定同位素方面的近期研究进展作一综述。 1 地幔流体的性质 作为地球内部的一种重要介质流体,是研究地球深部地质作用、了解深部物质的物理化学环境乃至地球发展演化的重要组分,其重要性愈来愈被更多的人所认识,是近20年来地学研究的热点。 流体,在地球科学研究中,常常是挥发组分的液相、气相及其超临界相以及硅酸盐熔体的统称,但在许多情况下不包括硅酸盐熔体。因此,地幔流体是指在地幔条件下(物相、温度、压力和氧逸度等)处于平衡并稳定共存的挥发组分[2],其形成温度大约在900℃至1400℃之间,其化学组成不均一,受多种因素控制,一般地以C、H、O、N和S(CHONS)为主要化学组分并以含较高的氢为特征,且含微量的稀有气体、F、P、Cl等。地幔挥发 1999年11月2日收稿,12月8日改回。份具有与地幔高p-t条件相适应的物理化学特性(如高的气体密度等),其地球化学性质以易溶于硅酸盐熔体(特别是富碱硅酸盐熔体)为特征,促进低熔点并且饱和挥发份的高钾原始岩浆和地幔交代熔体的形成,同时对于微量元素有高的溶解度(如大离子半径亲石元素、高价阳离子和稀土元素等),并且具有使溶质及各种微量元素产生再沉淀作用(如地幔交代作用导致地幔富集事件)。地幔流体的性质决定了它是地球内部能量和质量传输最活跃的组分,它控制着地幔岩浆作用、交代作用以及地幔变质变形等地质、地球化学作用的发生和发展,是对地球形成、发展和演化起重要作用的组分,具有重要的研究意义。 2 地幔流体的稳定同位素地球化学研究进展 自R oedder(1965)观察到全球碱性玄武岩的超镁铁质捕虏体中均找到CO2包裹体以来,地幔流体的研究工作陆续展开。许多学者采用各种测试方法(如电子探针、离子探针、激光拉曼探针、质谱计等)对认为是来自地幔的岩石矿物样品(如金刚石、金伯利岩、碳酸岩、大洋玄武岩、地幔包体等)进行了包裹体挥发组分及熔体主要元素的测定,发现不同地区、不同环境条件的地幔流体中各组分的含量变化很大,从一个侧面指示了地幔组分的不均一性。 96 2000年第28卷第3期Vol.28,No.3,2000 地 质 地 球 化 学 GEOLO GY2GEOCHEMISTR Y
中国的十六个成矿带介绍
中国的十六个成矿带介绍 中国的十六个成矿带介绍 1.西南三江成矿带 西南三江南段：本区东接滇西地区，北至藏滇、川滇省界，西、南分别与缅甸、老挝、越南毗邻，面积约１８．６万平方公里。区内交通便利，矿产资源和水电资源丰富。本区地质构造属于特提斯构造带的一部分。已有工作发现德钦羊拉铜矿、维西白秧坪银铅锌矿、思茅大平掌铜矿、中甸普朗铜矿、金平长安金矿等大型、超大型矿床。发现铜、铅、锌、银等矿床（点）数百处，其中部分探明了储量，奠定了该区作为中国有色金属重要成矿带之一的地位。 本区主攻铜、铅锌，兼顾银、金等大型矿床的综合评价，以斑岩（玢岩）—矽卡岩型铜多金属矿、喷流—沉积型铜多金属矿、沉积改造型铅锌矿、热液（火山热液）型银铅锌矿为主攻矿床类型。滇西北地区，重点加强普朗斑岩
铜矿及其外围、德钦羊拉铜矿外围、红山—雪鸡坪地区外围的铜多金属矿勘查，进一步扩大找矿成果，率先发展成为我国西部地区最大的铜业基地。目前滇西北 地区已控制铜资源量５００万吨，远景有望突破１０００万吨。 澜沧江南段地区，重点加强腾冲—梁河地区铜多金属矿、大平掌外围以及大红山地区铜多金属矿、核桃坪铅锌矿等勘查。 西南三江中段：工作区包括川西和藏东两部分，面积约２２万平方公里。水利、森林、矿产资源丰富。已发现一大批银、铅、锌、铜、锡、金、汞、钨等矿产地。本区位于东西向特提斯构造域东段向南转折的板块结合碰撞造 山带东侧。 主攻铜、铅锌、银，以斑岩型、海底喷流型以及热液型为主攻矿床类型。加强川西地区义敦岛弧带斑岩铜矿和海底喷流型铜铅锌多金属矿的找 矿工作，优先加强新发现的竹鸡顶铜矿的勘查，带动区域斑岩铜矿勘查。加快推 进对玉龙铜矿带已有的和新发现的矿产地勘查，争取找矿突破。 西南三江北段：位于青海南部，总面积约１０万平方公里。本区工作程度较低。发现各类矿产地或矿（化）点百余处，涉及矿种有金、汞、铁、铜、铅、锌、锑等。本区大地构造位置属于青藏北特提斯华力西—印支造山系，主体为唐古拉陆块。 本区主攻铜、铅锌多金属矿，以寻找大型、超大型矿床为目标，加快推进区域矿产远景调查，评价区域矿产资源潜力，重点对然者涌、东莫扎抓、众根涌、宗陇巴、赵卡龙等一批具有较大找矿远景的矿产地择优勘查。 西南三江成矿带预期新增资源储量铜１０００万吨、银５０００吨，铅锌１０００万吨、富锰矿石１０００万吨；新发现矿产地３０～４０处； 可提供详查的大、中型矿产基地１５处。 2.雅鲁藏布江成矿带
中国成矿带最新划分
成矿区带详细划分 成矿省——属成矿域范围内的次级成矿区（带），它的范围受大地构造旋回的控制，成矿作用形成于一个或几个成矿旋回；发育有特定的矿化类型；成矿物质的富集主要与地球层圈间的相互作用有关；成矿作用明显受区域岩浆活动、沉积地层、变质作用的控制，如我国华南成矿省受花岗岩浆的侵入和岩浆喷发作用的控制，形成与燕山成矿旋回（或火山岩）有关的有色、稀有、稀土及非金属“成矿系列组”，其中每个系列受成矿地质环境的控制。成矿省内成矿地质环境形成某一或几个矿床成矿系列，出现成矿地质环境与矿床成矿系列大致对应关系，应用成矿年代学对矿床的测年资料，地质构造发展过程中的成矿旋回，各个成矿旋回在不同成矿区带内出现的成矿地质环境及对应的矿床成矿系列，构成了成矿省内区域成矿作用的演化历史，应用“区域矿床成矿谱系”剖析每个成矿省的区域成矿作用的演化过程和总结区域成矿规律。据此编制了每个成矿省的区域矿床成矿谱系图。区域矿床成矿谱系深化对矿床成矿规律的认识，为中国大陆成矿体系的建立提供了区域成矿作用的科学依据。有关“矿床成矿系列组”和区域矿床成矿谱系的内容和含义在第四篇中将做详细论述。全国划分的16个成矿省，80个成矿区（带）将中国大陆各个成矿旋回形成的各类矿床和相应的矿床成矿系列在空间分布上做了定位。应用矿床成矿系列的理论，按成矿省及其所属成矿区（带）阐明了成矿省的范围、区域构造概要、区域成矿特征；成矿省内成矿区（带）的划分、矿床成矿系列的形成和区域矿床成矿谱系，用每个成矿省的矿床成矿系列特征表和“区域矿床成矿谱系、矿床成矿系列图”作了矿床成矿系列的空间定位。提出在成矿省（或成矿区带）限定的空间范围内区域成矿作用的演化规律及区域成矿作用的高峰期，区域构造演化的继承性和成矿物质间的内在联系密切、矿床成矿系列间存在一定的“亲缘”关系和演化趋势，构成了“中国大陆成矿体系”的区域成矿作用框架。 一、成矿区(带)的划分 1．成矿域（Ⅰ级成矿区带） Ⅰ1-古亚洲成矿域 Ⅰ2-秦祁－昆成矿域 Ⅰ3-特提斯－喜马拉雅成矿域 Ⅰ4-滨西太平洋成矿域 Ⅰ5-前寒武纪地块成矿域 成矿域属洲际性的成矿单元，受全球性地质构造带（区）所控制，受控于特定的构造旋回及相应的成矿旋回。在每个成矿域内，由于地区性的地质构造环境及演化的差异而有成矿省及成矿区（带）的形成。后期新形成的成矿域通常叠加在前期已形成的古成矿域之上，存在后期成矿作用整体叠加在前期构造单元或部分构造单元之上，成矿域界线有可能穿过已存在的一些成矿省或成矿区（带），他是地球演化过程中的某一地区历史时段内发生的成矿作用结果，如滨西太平洋成矿域穿过华北陆块和秦岭－大别等成矿省。 2．成矿省（Ⅱ级成矿区（带）） Ⅱ-1 吉黑成矿省； Ⅱ-2 内蒙－大兴安岭成矿省； Ⅱ-3 华北陆块北缘成矿省； Ⅱ-4 华北陆块成矿省； Ⅱ-5 阿尔泰－准噶尔成矿省； Ⅱ-6 天山－北山成矿省； Ⅱ-7 塔里木陆块成矿省； Ⅱ-8 秦岭－大别成矿省； Ⅱ-9 祁连成矿省；
古陆块及其边缘与铀成矿的关系
第27卷2011年 第1期1月 铀 矿 地 质U ranium Geolog y V o l 27Jan No 12011 古陆块及其边缘与铀成矿的关系 宋继叶,蔡煜琦,姚春玲,朱鹏飞,赵永安,张文明 (核工业北京地质研究院,北京 100029) [摘要]古陆块及其边缘是重要的铀成矿区域,统计资料表明,中国有约47%的铀矿床分布于古陆块及其边缘。针对上述现象,笔者进行了一系列资料调研,初步总结了古陆块及其边缘与铀成矿的关系。一方面,古陆块是最古老的成熟地壳,其岩石铀含量高,可以为铀成矿提供物质来源;另一方面,古陆块边缘壳幔物质循环显著,岩浆及热液活动频繁。这些有利因素使古陆块及其边缘成了铀矿集中区,并且在一定程度上控制着铀矿床的时空分布。 [关键词]古陆块及其边缘;铀成矿;时空控制作用[文章编号]1000 0658(2011)01 0008 05 [中图分类号]P 598 [文献标识码]A [收稿日期]2010 05 28 [改回日期]2010 06 22 [作者简介]宋继叶(1982 ),女,硕士,2009年毕业于中国地质大学(北京)。E mail:jessica _0@163 com 1 引言 古陆块(中间地块)或古陆块边缘是金属成矿的有利区域,世界上很多重要矿集区都产在古陆块及其边缘。古陆块是最古老的成熟地壳,其边缘在经历了漫长的地质作用后成为壳幔作用活跃、构造运动复杂、成矿作用显著的大地构造单元,在提供矿业基地和深入研究成矿学方面均有重要意义。 关于古陆块对铀矿的时空控制,或铀矿对古陆块的趋附性前人已有不少论述。前苏联的 !?#?%&B A Z (1975)曾估算并断言,在资本主义国家和发展中国家,98 9%的可靠铀储量分布在古地台和中间地块,亦即成熟的古老地块上[1] 。Bow ie S H U 也多次(1975,1979,1985)指出,世界低成本铀储量都赋存在前寒武纪岩石或直接覆盖在前寒武纪基底的显生宙沉积物中[2] 。同样,指的是成熟古陆块与铀矿空间上的依存联系。 他进而强调,地球上铀元素在太古代至元古 代壳幔分异过程中趋向于集中在当时形成的几大古陆块(壳)中,随后的铀成矿作用只是这些铀丰度增高(相当于较晚时期形成的陆壳而言)的陆块再分配富集的结果。这些古陆块也就成为地球最重要的铀成矿省。关于铀成矿的时限性,Gabelman J (1977)通过壳幔分异过程解释了U 、T h 、K 和不相容元素在地球物质重熔和分熔过程迁移到地壳中的机理[3] 。澳大利亚Fer guson J (1988)则明确指出,只有在2800~2400M a 期间表征成熟陆壳的 富钾花岗岩 出现之后,才有可能出现铀矿床[4] 。 在古陆块边缘成矿方面,自20世纪80年代以来,包括涂光炽(1989)、孙启帧(1994)、胡受溪(1988)、白瑾(1993)等著名地质学家针对此问题进行了研究,并发表了一系列论著,内容涉及 边缘成矿 现象、华北陆台北缘前寒武纪地质及铅锌成矿作用
华东成矿亚带划分
华东地区成矿规律研究及Ⅳ级成矿单元划分 南京地质调查中心 二〇〇九年九月 `
华东地区成矿规律研究及 Ⅳ级成矿单元划分方案 一、中国东南部成矿构造背景演化 —Pt1 ：华南古大陆（华夏、扬子联合体）。 Pt2—Pt3：扬子与华夏地块之间发生夹子式开合。东北部赣北、皖南和浙西地区地层显示岛弧型火山-沉积或弧后盆地沉积特征，表明古元古代时期的赣皖浙古海槽发生了闭合碰撞，形成江-绍缝合带（钦杭接合带）。 Nh—Pz1：被动陆缘海，沉积了南华系至奥陶系的复理石建造，加里东运动造山，海槽大部闭合，扬子与华夏全面对接，形成华南大陆。 Pz2—T2：华南陆表海，陆内造山。 T3—Q：滨太平洋构造域阶段。发生强烈构造活动、大陆边缘裂解、火山喷发、花岗岩侵入、成矿作用大爆发。构造环境演化如下： 1）晚印支—燕山早期（T3—J2，约230—145Ma）：总体挤压，局部拉张环境。 2）燕山中期（J3—K11，145—110Ma）：强烈的NNE向左行剪切挤压。最主要成矿时期。 3）燕山晚期（K12—K2，110—80 Ma）：由剪切转为拉张环境。发育以酸性岩为主的双峰式火山岩。 4）喜玛拉雅期（K3—Q，80 Ma以来）：转入滨太平洋沟-弧-盆体系。 二、华东片区成矿单元的划分 成矿单元划分实际上是对地壳一定范围进行区域划分，是在构造共性的基础上，依据沉积作用、岩浆作用和变质作用及其矿化作用特征，结合有用元素、矿物或矿床的某些组合特征，把地壳表层划分为一些独立的成矿单元。 （一）成矿单元级别与序次 按照全国二轮区划对单元的级别和序次划分，我国成矿单元划分采取五分法。即： Ⅰ级—成矿域； Ⅱ级—成矿省；
甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分
甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分 (2007-12-23 15:16:31) 分类：能源矿产与环保 标签： 知识/探索 基金工程:国家重大自然科学基金资助工程(90102003)。中国科学院知识创新工程重大工程基金资助工程(KZCX210203) 作者简介:苏建平(19702),男,甘肃甘谷人,甘肃省地勘局第三地质矿产勘查院高级工程师,博士研究生,从事区域地 质及环境地质研究. 第9卷第3期 2003年9月 甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分 苏建平1 ,2,张翔2 ,3 (11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000 。21甘肃省地勘局第三地质矿产勘查院, 摘要:甘肃地域广阔,北山,祁连,秦岭造山带都经历了长期而复杂的地
质构造演化,形成了众多不同背景,不同类型,不同特征,不同规模的金矿床.甘肃金矿受特定的地层,岩性及岩浆,构造,变质作用的控制,可划分为北山(北山北带和南带成矿带),祁连(带),西秦岭(北秦岭,中秦岭,南秦岭成矿带)和摩天岭4个成矿区7个岩金成矿带. 控矿因素 111 矿源层 甘肃已发现的岩金矿床(点),在元古—早古生代,晚古生代,中生代等地层中均 有分布,按其规模和拥有资源量首推南秦岭微细粒浸染型金矿和热水溶滤热泉型金矿,赋矿地层分别为早三叠世晚期局限碳酸盐岩台地相高水位体系域及早,中三叠世台地斜坡相低水位体系域类复理石建造与早古生代海槽型含C泥质硅质岩建造和火山沉积建造.前者如南秦岭寒武—志留纪黑色岩系Au2U组合的微细粒金矿,后者如北祁连变质火山岩型,火山沉积变质型铜2金矿点(石居里沟,青羊沟)及火山沉积再造型金 矿(北祁连寒山,鹰咀山,肮脏沟,青分岭和北山地区南金山,马庄山等金矿).其他 如西秦岭地区印支—燕山期深—浅成中酸性岩浆岩外接触带热晕型金矿及北山南带以小西弓金矿为代表的古元古代与韧性剪切带有关的构造蚀变岩型金矿等也具一定规模.大陆边缘尤其是活动大陆边缘,火山活动强烈而广泛,上地幔及中下地壳中的Au及有用组分随火山活动被带到地表(近地表)并富集形成火山沉积型矿床,或分散在火山
地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义
本文由国家重点基础发展规划973项目(编号:G1999043203课题)、国土资源部百名优秀青年科技人才计划项目、地质调查项目(工作内容 编号200310200002)和国家科技攻关项目资助。改回日期:200422220;责任编辑:宫月萱。 第一作者:王登红,男,1967年生,研究员,博士,主要从事成矿学、地幔柱及相关研究。 地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义 王登红 李建康 刘 峰 陈振宇 中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037 摘 要 本文在简要回顾地幔柱研究历史的基础上,针对近年来研究中提出的一些科学问题进行初步的探讨,提出了识别古老地幔柱的地质2环境2地球化学综合判别原则,提出了存在地幔柱的第3种类型,而埃达克岩很可能是第3类地幔柱的典型产物之一,指出了地幔柱对于成矿作用影响的双重性,也指出了地幔柱研究将对成矿学研究产生深刻的影响及其对于地质找矿的意义。中国西南部地区以二叠纪峨眉山玄武岩为标志的峨眉地幔柱最终喷发于海陆过渡相环境,具有与俄罗斯西伯利亚地幔柱类似的成矿条件和含矿性,有着良好的找矿前景。关键词 地幔柱 判别原则 埃达克岩 成矿作用 峨眉地幔柱 Some Problems R elated to Mantle Plume and Their Signif icance in Ore Prospecting WAN G Denghong L I Jiankang L IU Feng CHEN Zhenyu Instit ute of Mi neral Resources ,CA GS ,Beiji ng ,100037 Abstract Following a review on the history of mantle plume research and a discussion on some problems related to mantle plume ,this paper puts forward a comprehensive geological 2environmental 2geochemical principle for discrimination ofancient mantle plume.It is also pointed out that geological evidence is more important than geochemical evidence ,especially for the plumes located in a com 2plexsetting of slab subduction.The plumes located beneath the subduction area of aplate can have other features besides those of the plumes located beneath the continental crust or ocean crust.They are characterized by some special geological records like adakites ,because they have been affected by different materialand energy sources from both continental and oceanic crusts.Mantle plume can play an important role in large 2scale mineralization ,but can also destroy ancientdeposits formed before the eruption of flood basalts.The Emei mantle plume ,which erupted in a transitional environment with marine in the west and continentin theeast ,has features similar to those of the Siberian plume ,suggesting a good potential in search for mineral deposits.K ey w ords mantle plume discrimination principle adakite mineralization Emei plume 近年来国内外对于地幔柱的研究日新月异,新 的资料不断积累,新的看法不断提出,新的问题也不断涌现。比如,在板块构造研究过程中总结出来的类似于Pearce 图解这些被广泛采用的地球化学图解是否适用于对地幔柱的研究?地幔柱产出于什么样的环境,如何去识别?峨眉山玄武岩分布区是否可以找到诺里尔斯克这样的铜镍铂族元素矿床?本文将通过对这些相关问题的探讨,提出一些初步看法。 1 历史的回顾 自从1963年Wilson 对夏威夷群岛的成因进行 探索以来,关于热点和地幔柱的研究已经积累了众 多的资料,国内在邓晋福(1992)之前尚未见到专门的论文,但在李春昱(1986)主编的《板块构造基本问题》和王润民(1988)主编的《内生成矿作用———成矿区及矿床系列》等文献中进行过详细的介绍,如王润民教授提出热点深熔作用可以产生两类矿床系列,即大陆边缘海系列(岩浆、伟晶岩和热液矿床)和大陆2大陆裂谷矿床系列(金刚石、碳酸岩、富碱基性杂岩Cr 2Ni 2P GE 及层状2脉状Cu 2Pb 2Zn 等)。 在地幔柱的研究历史中,20世纪60～70年代是地幔柱的萌芽时期,70～80年代是板块构造的全盛时期(对于地幔柱本身的关注不多),热点只是作 2004年10月 25卷5期:4892494 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TICA SIN ICA Oct.2004 25(5) :4892494
地质流体类型及其特征
地质流体类型及其特征 一地质流体 地质流体（geofluid）是指在一定地质条件下、通过一定地质作用（包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地表作用等）而形成的天然流体。从地质流体的概念可以看出，地质流体是在一定的地质环境中地质作用的产物，因此，不同特征的地质流体记录了其形成地质环境条件，并代表了特定的地质作用事件和过程。所以，地质流体在研究地质历史时期地质作用中都起到重要的媒介作用。 实际上，地质流体是地质作用中不可缺少的介质，它几乎参与所有的地质作用。地质流体的成因与来源十分复杂，其运移和聚集与特定的地质构造环境条件和地质构造演化过程有着密切的联系（肖荣阁等，2001；陶于祥等，1994）。通过研究地质流体特征，可以反演地质历史时期地质作用事件及其地质环境特征。 二地质流体分类及其特征 前人从不同角度对地质流体进行了分类研究，包括根据来源、成因、成分和分布等对地质流体进行分类（J. Parnel，1994；肖荣阁等，2001；陶于祥等，1994）。综合前人对地质流体的各种分类可以看出，主要从两个大的方面进行分析，即依据地质流体来源和天然产出特征分类和地质流体构造分类。 1. 地质流体来源和天然产出特征分类： 一般地，根据流体来源和其天然产出地质特征，将地质流体分为以下几种类型： （1）大气降水：地表水蒸发再降落于地面的水，它直接参与了表层岩石的风化剥蚀、搬运及元素的分散、富集成矿等作用。 （2）海水：咸化度较高的卤水体系，聚集了自然界所有的元素； （3）成岩流体：沉积物在沉积成岩作用过程中产生的流体，包括地层水、沉积岩中有机质热演化形成的石油和天然气等。地层水包括渗入地层的地表水和建造水及其混合水，建造水是在封闭于沉积物中的沉积水并与沉积物发生反应。由于沉积盆地所处地理环境不同，建造水的成分类型有较大的差异。内陆盆地环境建造水是地表大气降水集中封闭于沉积物中并经过一定的水岩反应，滨海盆地环境建造水是封闭在沉积物中的海水。 （4）岩浆流体：来源于地球内部不同部位的岩浆流体以及岩浆上升过程中因分异或结晶释放的流体，前者地质表现形式为各种岩浆岩和火山岩，后者地质表现形式为各种脉岩和脉体等；根据来源深度不同，岩浆流体又可以分为地壳流体和地幔流体等类型。 （5）变质流体：变质过程中脱水-脱挥发份产生的流体。 （6）成矿流体：在成矿作用过程中形成的地质流体，是在特定地质环境中经过特定地质演化形成的具有特殊成分的地质流体，一般富含挥发份、卤索及不相容碱金属、碱上金属元索。 （7）热液流体：来自于特殊构造环境、温度较高的地质流体，热液流体温度一般介于180-400℃，热流体来源有其特殊的构造背景，正常沉积盆地中的成岩热液流体温度一般低于180℃，大洋中脊裂谷构造环境中的热液沉积物温度在200℃以上，陆缘海槽，弧后盆地裂谷环境中的热液沉积物多为中低温组合，温度在200℃以下。 热液流体是近年来成矿作用中非常受重视的一种地质流体，根据不同地质作用中形成的流体溶质成分及温度特征，成矿热液流体分为：高温硅钾卤水（卤水指盐度超过5%的液态流体）、中温碳酸盐型卤水及低温硫酸盐型卤水，不同温度热液流体对应地富有特殊的化学成分特征。 ①高温硅钾卤水：由于中高温型热液交代或热水沉积矿化和硅钾元素的特殊性质，使高温卤水中SiO2和K2O丰度较高。因此热水沉积成矿呈现富硅钾岩建造。 ②中温碳酸盐卤水：以碳酸盐型流体为主，富含Fe2+、Mn2+、Mg2+的碳酸盐化合物为特征，起源于建造水系统、天水淋滤及海源流体系统。因此在中低温或热水沉积中常伴有铁白云石、菱铁矿和石膏。 ③硫酸盐卤水：主要是Ba2+、Sr2+、Ca2+的硫酸盐化合物，在海陆相各环境中广泛存在。主要沉积物是硬石膏、石膏、天青石和重晶石。
地幔柱的概念分类演化与大规模成矿
地幔柱的概念、分类、演化与大规模成矿 ———对中国西南部的探讨 王登红 (中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037) 摘 要:自核幔边界上升的物质,当其汇聚成圆柱状的结合体,并因其相对于周围地幔环境来说具有温度更高、活动性更强、粘度更低等特点而能够上升到壳幔边界时,一般可以演化成为具有宽厚的冠状构造和细长的尾部构造的地幔柱。地幔柱进一步与地壳发生作用,可以在地表记录下一系列的热点或形成巨大的火成岩省。根据地幔柱最后出露的位置,可以将其分为洋壳和陆壳环境下产出的两种基本类型,也可以根据其演化历史分出不同的阶段,如初始阶段、上升阶段、成熟阶段和衰退阶段。中国西南部地区可能经历了两次以上的地幔柱冲击,二叠纪的峨眉山玄武岩是一个古生代晚期演化比较彻底的地幔柱留下的记录,而新生代以来的地幔柱活动可能正在发育,深部物质的大规模上隆可能是青藏高原隆升的一个原因,大量的散布的幔源岩浆活动和流体作用可能是中国西南部大规模成矿作用的重要原因。 关键词:地幔柱;热点;地幔柱分类;地幔柱演化;大规模成矿作用;中国西南 中图分类号:P51;P611 文献标识码:A 文章编号:10052321(2001)03006706 收稿日期:20010105;修订日期:20010625 基金项目:国家重点基础研究规划973资助项目(G 1999043203) 作者简介:王登红(1967— ),男,博士,研究员,主要从事矿床及地幔柱方面的研究。 1 一些基本概念与认识 地幔柱的概念目前在国际上还没有一个统一的 定义,一般趋向于认为自核幔边界上升、在地幔中演化、到近地表与地壳发生壳幔相互作用的圆柱状地质体。这一地质体在物质、能量和物理化学性质等方面与其成生的环境(主要是正常地幔)之间具有一 定的明显或比较明显的差别,因而可以被人类用不同的方法———目前来说主要是地球物理的方法识别出来。但是,地球物理方法只能识别现代的正在形 成或演化之中的地幔柱,对于古代已经消亡的地幔 柱则只有通过研究其在地表留下的地质记录(包括 物质的岩石学记录、构造的形态学记录和能量的热 演化记录等)来推断地幔柱的存在。要用地球物理 的方法去寻找古代地幔柱,如峨眉地幔柱的“柱子” 在哪里,在目前看来难度很大,但并不能因为找不到而否定其曾经存在。无疑,对于年代越古老的地幔柱,越难研究[1,2]。目前人们比较熟悉的也就是250Ma 以来的地幔柱,但研究古代地幔柱是极为重 要的,如Isley 等人(1999)编制了38～16亿年间地幔柱活动的时间表[3];R 1A 1Sproule (2000)研究了太古宙绿岩带中的地幔柱成因岩浆岩[4];加拿大地质调查局还将35亿年以来全球200多个属于地幔柱头部产物的大型火成岩省按地质年代进行了排 队,并在2000年巴西31届国际地质大会上进行了展示。关于地幔柱及热点概念的形成与发展,笔者已在不同的文献中作过介绍[5,6],此不赘述。 古代的地幔柱当它停留在岩石圈下部,没有完 全通过火山喷发等形式上升到地表的话,可以称为 “固化地幔柱”,Lee 和Halliday 等(1994)提出固化 的地幔柱头部的概念来解释喀麦隆线状分布的火 山[7];地幔柱喷发到地表的部分当其面积很大时一般称为大型火成岩省(L IP ),面积较小并且是在海 洋中喷发的话则一般称为洋岛玄武岩(O IB )。实际上,O IB 只是地幔柱留下的部分记录,当地幔柱刚到达洋壳的底部,地幔柱自身的能量也可以导致地壳 第8卷第3期2001年9月 地学前缘(中国地质大学,北京) Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing ) Vol.8No.3Sep.2001
大规模成矿作用与大型矿集区预测研究
大规模成矿作用与大型 矿集区预测研究 中国地质科学院矿产资源研究所?毛景文中国科学院地球化学研究所?胡瑞忠 摘 要 《大规模成矿作用与大型矿集区预测》是国家重点基础研究发展计划(973计划)实施以来第一个以固体矿产资源为目标的研究项目。通过5年(1999年10月—2004年9月)研究,在多项基础地质和矿产资源成矿理论研究方面取得了重要进展:初步提出了中国中新生代大陆成矿理论体系,为预测大矿和大型矿集区奠定了理论基础;研制和发展了4项找矿新技术方法,以及提出了两种找矿新思路;并在实验阶段圈定了5个矿集区尺度的找矿靶区,发现了一批矿化异常区。此外,在研究过程中还形成了3个国家级优秀科研群体和3个部门级优秀科研群体,培养出9名优秀中青年人才以及大批博士后工作人员、博士研究生和硕士研究生,其中有不少中青年科学家已在国际学术组织任职。研究期间共发表科学论文772篇,其中S CI检索论文227篇(国外论文125篇)。 一、在基础地质研究方面取得的进展 成矿理论的创新依赖于对基础地质的深入研究。与相对稳定的欧美、澳大利亚以及非洲大陆不同,位于欧亚板块东南部的我国大陆在地质历史中经过了多次活动与改造。因此,不能完全照搬对上述区域已经形成的成矿理论,而必须形成符合我国地质特点的新的大陆成矿理论。这需要开展有关的基础地质研究,理清地质演化过程和地球运动的规律性。项目通过几年的努力,取得了一系列重要进展,这些新进展构成了新的成矿理论的支撑体系。 1.高精度同位素测年及其理论与方法研究 项目对主要成矿区带进行了放射性同位素年龄研究。整体上以SHRIMP锆石U2Pb、辉钼矿Re2 Os、含钾矿物和岩石的Ar2Ar和Rb2Sr方法为主,还有部分是矿物流体包裹体的Rb2Sr和Sm2Nd等时线方法。同时,还成功地开拓出锡石和白云石的U2Pb 和Pb2Pb测年方法以及研制出石榴石的L u2Hf定年理论和方法。所获得的测年资料对于厘定不同地区的成矿地球动力学演化规律、成矿作用幕次的划分以及成矿体系的构筑,起到了关键作用。 项目并以精确成矿年龄为依据,结合区域地球动力学历史演化轨迹研究,提出了区域成矿谱系的新概念。 2.峨眉山大火成岩省及其地幔柱成因研究 通过使用SHRIMP锆石U2Pb法和全岩Ar2Ar 法对峨眉山大陆溢流玄武岩及其相关侵入岩的精确定年,将峨眉山大火成岩省的形成时间分成3个岩浆活动阶段:260Ma的起始阶段,256—254Ma的岩浆大规模喷发阶段,以及253—251Ma的晚期阶段,这些不同时代的岩浆活动对应于地幔柱冲击作用的不同阶段。 研究证明了扬子地块西北部(保兴、木里、三江口)二叠纪大石包组海相火山岩及冈达盖组海相火山岩与典型的陆相峨眉山玄武岩具有地球化学成分上的相似性,它们都为高钛玄武岩类型,皆是峨眉山地幔柱的产物。重新厘定的峨眉山大火成岩省的分布范围约500000km2而不是过去提出的300000 km2。 提出了峨眉山大火成岩省是地幔柱活动产物的确切证据:(1)首次在滇西丽江地区发现了层状苦橄 973计划项目———大规模成矿作用与大型矿集区预测(G1999043200)
构造与成矿
大陆碰撞成矿理论的研究进展 摘要：经典的板块构造理论而建立的成矿理论已日臻完善, 完好地解释了增生造山成矿作 用及汇聚边缘成矿系统发育机制, 但却无法解释碰撞造山成矿作用及大陆碰撞带成矿系统。本文在阅读大量前人有关大陆碰撞成矿理论文献的基础上，特别是阅读有关侯增谦的“大陆碰撞成矿理论”以及陈衍景的“大陆碰撞成矿与流体作用模式”的前提下，简要介绍板块构造理论、大陆碰撞成矿理论的研究进展，重点阐述大陆碰撞成矿理论的要点、与区域成矿理论的区别、大陆碰撞流体作用模式、最后作简要总结。 关键字：大陆碰撞成矿理论板块构造理论流体作用模式研究进展 经典区域成矿理论，是指建立于经典的板块构造理论基础上的区域成矿理论。虽然不少矿床学家曾尝试借用基于大洋俯冲环境的斑岩铜矿模式,解释大陆内部古老碰撞造山带的成矿作用和矿床分布，特别是很多矿床学家依此解释华南造山带、秦岭-祁连-阿尔金-昆仑造山带以及天山-蒙古-兴安岭造山带的成矿作用和有关花岗岩类的形成,这些尝试都未能获得令人满意的结果。 由于经典的板块构造成矿理论难以很好地解释大陆碰撞带及其大陆内部的成矿作用，地质学家普遍认识到,适合于大洋和大陆边缘环境的理论或模式不可照搬到大陆内部，碰撞造山带也成为热点，通过一系列的地质工作，地质学家们对碰撞造山带的几何结构、造山机制和造山动力学过程等有了深入认识，最后导致了一系列找矿的突破和理论的提出。 一、板块构造成矿理论 矿床的形成与分布归根结底是与地球动力学演化过程(从太古宙地幔柱构造到显生宙板块构造)有关,不同的地球动力学背景必然造就不同的成矿系统和矿床类型。板块构造成矿理论已建立了三大成矿系统，包括离散边缘成矿系统、汇聚边缘成矿系统以及克拉通成矿系统[1]，并且日臻完善,很好地解释了增生造山成矿作用及汇聚边缘成矿系统发育机制。 离散边缘成矿系统:通常发育于超大陆裂解时期,产于被动大陆边缘乃至大洋扩张环境,分别形成沉积岩容矿的同生-后生矿床和火山成因块状硫化物(VMS) 矿床(图1.1)。同生沉积矿床主要是BIF 和SEDEX 型Pb-Zn矿。BIF矿床形成于部分缺氧的海底陆坡环境是海底热水系统中Fe大量堆积的产物;SEDEX型矿床形成于被动陆缘裂谷-裂陷环境。VMS矿床主要发育于弧后盆地或弧间裂谷,主要受岩浆热机驱动的海底热水对流循环控制。
973项目、国家自然科学基金项目申请书_二叠纪地幔柱构造与地表系统演变
973项目、国家自然科学基金项目申请书_二叠纪地幔柱构 造与地表系统演变 项目名称: 二叠纪地幔柱构造与地表系统演变 首席科学家: 徐义刚中国科学院广州地球化学研究 所 起止年限: 2011.1 至 2015.8 依托部门: 中国科学院 二、预期目标 本项目的总体目标: 通过对二叠纪大规模岩浆作用、环境记录和生物演化的研究，揭示地球深部过程、重大 地质事件与地表环境和生命演变之间的内在联系，提出地幔柱和地表系统之间相互作用的理 论体系,为地球系统科学研究的提供范例。 五年预期目标: 1、通过扬子地块西缘和塔里木地块及其周边火山喷发前后地层和岩相古地理对比，石炭- 二叠纪重大地质事件的年代学、几何学和运动学研究，为该区大规模岩浆作用的地质- 构造背景提供制约; 2、揭示二叠纪大规模岩浆作用的时空分布特征和深部动力学，对塔里木二叠纪玄武岩是否 是我国另一个大火山岩省给予明确的答案;
3、通过扬子地块西缘被动源远震观测及层析成象分析工作，查明研究区的深 部结构和地幔 柱活动遗迹，揭示深部结构与溢流玄武岩空间展布之间的关系; 4、完成攀西裂谷带人工源地震观测，获得横穿地幔柱活动区的地壳精细结 构，计算岩浆产 出量; 5、分析侵入岩与喷出岩之间的时空和成因关系，研究地幔柱岩浆上升过程中 壳幔相互作用 及对岩浆分异演化和成矿作用的影响; 6、研究地幔柱与岩石圈的动力相互作用，阐明其对大火成岩省多样性的控制; 7、揭示二叠纪环境变化的生命和地质记录，阐明地表环境变化与大规模火山作用之间的耦 合和相互作用机理; 8、综合对比全球二叠纪三个火成岩省(峨眉山、塔里木和西伯利亚)，揭示三 者之间的时 空联系并建立晚二叠纪全球地幔柱活动模式; 9、阐明地幔柱影响地表系统的主要方式和作用机理，初步建立二叠纪地幔柱 活动和地表系 统演变之间相互作用的理论框架。 以上预计的研究成果将以 70~80 篇论文发表在 SCI 刊物上，同时造就一批活 跃于国际地学舞台的中青年学术带头人和若干创新研究群体，培养研究生和博士 后 20~30 人。 三、研究方案 1、学术思路