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造山带岩浆铜镍硫化物矿床的混染模式——以天山-北山二叠纪铜镍矿为例

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矿床地质 2022年第1期41卷 1-20页

作者：薛胜超王庆飞唐冬梅毛亚晶姚卓森中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

造山带铜镍矿床的地幔源区均经历过不同程度的俯冲交代作用和复杂的源区混染历史,造山带铜镍矿带内大量个体差异的矿床为源区和壳内混染的多样性提供了研究实例。中亚造山带天山-北山地区是中国众多造山带内铜镍矿数量最多、分布最广、... 详细信息

造山带铜镍矿床的地幔源区均经历过不同程度的俯冲交代作用和复杂的源区混染历史,造山带铜镍矿带内大量个体差异的矿床为源区和壳内混染的多样性提供了研究实例。中亚造山带天山-北山地区是中国众多造山带内铜镍矿数量最多、分布最广、总体储量最大的地域,这些矿化岩体普遍体现Nb-Ta亏损、高;O和锆石O-Hf同位素离散的特征,该宏大现象主要源自地幔源区不同比例的俯冲沉积物熔体和低温蚀变洋壳流体的交代改造;造山带铜镍矿床的初始岩浆在地壳尺度内上侵过程中,发生的分离结晶和硅铝质物质混染(AFC过程),可以造成母岩浆发生硫化物饱和,然而AFC过程触发的硫化物饱和在时间上通常较晚,外源硫加入对岩浆早阶段大规模硫化物熔离是必要的;岩浆演化至晚阶段时,低比例的残余熔体可能经历壳源熔体加入,导致晚阶段矿物(如锆石)同位素组成与全岩成分明显不同。更为重要的是,造山带铜镍矿床的地幔源区具有潜在的高氧逸度特征,碳同位素和氧逸度研究显示还原性碳质物加入导致的岩浆还原作用,可能是造山带有别于板内环境铜镍矿床硫化物饱和的重要机制。总体来说,造山带铜镍矿床不同空间位置和尺度的混染模式和识别特征为:(1)源区混染,以Nb-Ta亏损、氧同位素不均一、O-Hf同位素离散为特征;(2)地壳尺度大规模混染,以多类别元素-同位素体系壳幔差异为特征,其中硅铝质混染以全岩混染为主,外源硫和还原性物质以选择性混染为主;(3)岩浆晚阶段粒间熔体混染,以同一岩相中不同矿物的同位素组成显著差异为特征。这3种模式中仅壳内大规模混染导致的成矿岩浆组分、硫含量以及氧逸度变化,有利于岩浆硫饱和形成不混溶的硫化物熔体;而晚阶段粒间熔体混染记录的地壳信息,不能反映与成矿密切相关的壳源混染事件。混染模式的精细识别为造山带广泛发育的镁铁-超镁铁岩体成矿潜力评价提供了重要的理论依据。

关键词：地质学源区混染硅铝质地壳混染外源硫/碳质物加入粒间混染造山带铜镍矿天山-北山

造山带中岩浆铜镍硫化物矿床的地球物理勘探：现状、问题与展望

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地球物理学进展 2014年第6期29卷 2800-2817页

作者：姚卓森秦克章中国科学院矿产资源研究重点实验室、中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

地球物理勘探在众多岩浆铜镍硫化物矿床的发现中起着重要的作用.相对于围岩,硫化物矿石在电学、密度和磁化率等物理性质方面有着显著的差异性,产生高重力、高磁力、高极化和低电阻的地球物理异常,是岩浆铜镍硫化物矿床传统地球物理勘探... 详细信息

地球物理勘探在众多岩浆铜镍硫化物矿床的发现中起着重要的作用.相对于围岩,硫化物矿石在电学、密度和磁化率等物理性质方面有着显著的差异性,产生高重力、高磁力、高极化和低电阻的地球物理异常,是岩浆铜镍硫化物矿床传统地球物理勘探方法的理论基础.造山带中铜镍硫化物矿床通常具有小岩体成大矿的特征,以中亚造山带的东天山和喀拉通克地区最为突出.这类矿床通常表现出复杂的岩体形态、产状、岩相构成、赋矿岩相和矿体空间展布,给传统地球物理勘查工作提出挑战.国外铜镍矿最大探测深度已达到4000m,最大开采深度也达到2450m,而我国同类矿床分别只有1600m和900m左右,亟待提高.以高分辨率浅层地震波反射、地-井瞬变电磁法、井中重力勘探和航空电磁法为代表的地球物理新进展则为这一问题带来新思路,可能代表着铜镍硫化物矿床大深度精细勘探的发展趋势.

关键词：铜镍硫化物矿床常规地球物理勘探金属矿地震勘探地-井瞬变电磁法航空电磁法造山带环境

西藏白容铜矿EH-4数据综合解译与深部找矿预测

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中山大学学报（自然科学版） 2013年第4期52卷 125-129页

作者：王正海王娟姚卓森方臣中山大学地球科学系广东广州510275 中国科学院地质地球物理研究所北京100029

西藏白容铜矿为近期发现的一斑岩型铜矿床,查明矿区北部深部二长花岗斑岩埋深、形态及矿(化)体分布情况是进一步勘探的关键。在白容铜矿北部选择有利成矿地段进行EH-4连续电导率剖面测量,根据白容矿区岩(矿)石电性差异,通过二维定性、... 详细信息

西藏白容铜矿为近期发现的一斑岩型铜矿床,查明矿区北部深部二长花岗斑岩埋深、形态及矿(化)体分布情况是进一步勘探的关键。在白容铜矿北部选择有利成矿地段进行EH-4连续电导率剖面测量,根据白容矿区岩(矿)石电性差异,通过二维定性、定量反演结合矿床地质模型,对拟二维等值线剖面进行综合地质解译。结果表明:二维视电阻率-深度剖面图能清晰地反映地下不同地质体的精细电阻率结构,整个剖面可划分为5种截然不同的电性体。其中,Ⅳ高阻体为隐伏二长花岗斑岩,Ⅲ层中等电阻体为石英二长斑岩体;Ⅴ层低阻体共有三处,为火山热液及斑岩有关的Cu、Mo矿化(体)。

关键词： EH-4成像系统深部预测综合解译白容铜矿

东疆二叠纪镁铁-超镁铁岩体中辉石的成分特征及其对成岩和Ni-Cu成矿的指示

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岩石学报 2015年第8期31卷 2175-2192页

作者：薛胜超秦克章唐冬梅毛亚晶姚卓森中国科学院矿产资源研究重点实验室、中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

新疆东部早二叠世镁铁-超镁铁岩体主要分布在天山东段觉罗塔格构造带、中天山地块和北山地区,与这类岩体相关的Ni-Cu矿床主要产出在觉罗塔格带和中天山地区,北山目前并未发现典型Ni-Cu矿床。这些岩体中的斜方辉石主要为古铜辉石,少量为... 详细信息

新疆东部早二叠世镁铁-超镁铁岩体主要分布在天山东段觉罗塔格构造带、中天山地块和北山地区,与这类岩体相关的Ni-Cu矿床主要产出在觉罗塔格带和中天山地区,北山目前并未发现典型Ni-Cu矿床。这些岩体中的斜方辉石主要为古铜辉石,少量为紫苏辉石;单斜辉石属透辉石、次透辉石或普通辉石。矿物成分系统变化显示橄榄石Fo值北山最高、觉罗塔格带到中天山逐次降低的特点,橄榄石Fo值在78~86和Ni含量低于1800×10-6范围内更有利于Cu-Ni成矿;斜方辉石En端元和单斜辉石Wo端元极差值也显示北山最高、觉罗塔格带和中天山较低的规律,且相对小的极差值更有利于成矿。单斜辉石AlⅣ/AlⅥ比值结果显示北山岩体在矿物结晶过程中压力较低,硫溶解度较大,可能是其矿化程度弱于觉罗塔格带和中天山的一个重要因素。觉罗塔格带、中天山和北山镁铁-超镁铁质岩体的母岩浆为非碱性系列、大陆拉斑玄武质岩浆。根据北山和觉罗塔格带岩体单斜辉石微量元素成分估算的母岩浆具有LREE富集以及Nb、Ta、Zr、Hf负异常的特征,指示出两者源区为受俯冲板片交代的地幔,且坡北源区俯冲交代程度更低。觉罗塔格带和中天山单斜辉石Alz ***显示裂谷堆晶趋势向弧堆晶趋势演化,而北山单斜辉石Alz ***则显示明显的裂谷堆晶趋势,这说明俯冲交代作用在觉罗塔格带和中天山地区表现的更为强烈。北山镁铁-超镁铁岩体中发现单斜辉石Ti的高异常及矿物温压计算结果显示,表明北山地区具有比觉罗塔格带和中天山更高的岩浆温度,这可能与塔里木二叠纪地幔柱的活动有关。

关键词：镁铁-超镁铁岩体斜方辉石单斜辉石母岩浆特征 Cu-Ni成矿东疆

基于经验模态分解的MT数据脉冲类电磁噪声处理

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吉林大学学报（地球科学版） 2014年第1期44卷 344-349页

作者：王正海耿欣姚卓森胡光道方臣中山大学地球科学系广州510275 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质大学资源学院武汉430074

电磁脉冲干扰是大地电磁测深系统(MT)信号的主要噪声之一,严重影响后续视电阻率和阻抗的计算及目标信息的提取。针对脉冲类噪声在时间域中的变化特征,利用经验模态分解(EMD)对脉冲类电磁噪声进行压制处理。首先,对大地电磁信号经EMD分... 详细信息

电磁脉冲干扰是大地电磁测深系统(MT)信号的主要噪声之一,严重影响后续视电阻率和阻抗的计算及目标信息的提取。针对脉冲类噪声在时间域中的变化特征,利用经验模态分解(EMD)对脉冲类电磁噪声进行压制处理。首先,对大地电磁信号经EMD分解后得到N个本征模态函数(IMF);然后,对每一阶的IMF选择一个合适的阀值,对于该IMF中超出该阀值的部分进行截断;最后,进行EMD重构。实测数据测试表明:改正后信号能量损失小,与改正前信号相关性高,可有效地抑制脉冲类噪声干扰。

关键词：经验模态分解大地电磁脉冲噪声

新疆喀拉通克铜镍矿田成矿条件、岩浆通道与成矿潜力分析

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中国地质 2014年第3期41卷 912-935页

作者：秦克章田野姚卓森王勇毛亚晶王斌薛胜超唐冬梅康珍中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 新疆喀拉通克铜镍矿业有限责任公司新疆富蕴836199 中国科学院新疆矿产资源研究中心中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011

位于中亚造山带北缘的喀拉通克早二叠世铜镍硫化物矿区是新疆规模最大的铜镍矿山,包含13个岩体,相当部分为隐伏岩体,其中1号、2号、3号、9号矿床为主力矿床,经过30余年持续开发,最大开采深度已达740 m,已面临后备资源不足的危机。已知... 详细信息

位于中亚造山带北缘的喀拉通克早二叠世铜镍硫化物矿区是新疆规模最大的铜镍矿山,包含13个岩体,相当部分为隐伏岩体,其中1号、2号、3号、9号矿床为主力矿床,经过30余年持续开发,最大开采深度已达740 m,已面临后备资源不足的危机。已知矿体主要产于辉长岩、苏长岩、辉长苏长岩以及橄榄苏长岩中,甚至角闪辉长岩局部也含矿,未见超镁铁岩产出,具有显著的磁性(200 nT)、重力(0.29×10^(-5)m/s^2)、激化率异常,以镁铁岩含矿、岩体规模小且成群成带、分异演化程度高、富铜(Cu/Ni约3:2)、PGE较高、块状硫化物贯入矿体普遍发育为特色。其围岩为含炭质板岩、片岩和凝灰岩,变形强烈,常规电法受到炭质层的干扰。依据岩石学、地球化学研究,岩浆源于软流圈地幔,基于与东天山同期铜镍矿床含矿岩相及其比例和剩余重力异常的比较,推断其应发育有相当比例的超镁铁岩,因而深部出现超基性岩的可能性很高,且含矿性应更好。这一推断得到坑道钻探的证实,2013年矿区在Y2岩体东段650~740 m深度和Y2岩体西段400~500 m深度发现隐伏超镁铁岩且含矿,局部见贯入块状矿体。橄榄辉石岩、辉石橄榄岩系矿区首次发现,粒度很细,发育强烈的蛇纹石化、纤闪石化,推测只是隐伏超基性岩的头部。结合控岩控矿构造的追溯及南、北岩带的侧伏和倾伏方向判断,硫化物珠滴构造的发现与系统观测统计,围岩烘烤边和角岩化的研究分析,提出南岩带主岩浆通道位于Y2与Y3岩体之间,而不是原普遍认为的岩浆通道位于Y1与Y2岩体之间。结合矿区的现状,提出采用高分辨率浅层地震、CSAMT和瞬变电磁地-井测量,结合传统的高精度重力勘探、磁法勘探和激发极化法来勘探和预测南岩带深部隐伏含矿超镁铁岩的空间位置和产状,圈定岩浆通道和隐伏铜镍矿体,进而推动北岩带和外围G21、22号岩体的深部探矿工作。

关键词：喀拉通克铜镍矿床镁铁岩含矿 Y2岩体隐伏超镁铁岩的发现矿田构造珠滴构造角岩化与烘烤边岩浆通道的位置剩余重力异常

新疆磁海铁矿区镁铁质岩及正长岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征：对成岩、成矿作用的制约

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岩石学报 2015年第8期31卷 2156-2174页

作者：陈博秦克章唐冬梅毛亚晶冯宏业薛胜超姚卓森中国科学院矿产资源研究重点实验室、中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 中铁资源集团投资有限公司北京100039 华北理工大学唐山063009

对新疆磁海铁矿区镁铁-超镁铁质岩与铁成矿关系、正长岩与镁铁质岩关系的解剖,是认识磁海矿区成岩、成矿过程及构造背景的关键。本文利用SIMS锆石U-Pb测年法,获得磁海辉绿岩、辉长辉绿岩、磁南辉长岩、磁海北角闪石英正长岩的206Pb/238U... 详细信息

对新疆磁海铁矿区镁铁-超镁铁质岩与铁成矿关系、正长岩与镁铁质岩关系的解剖,是认识磁海矿区成岩、成矿过程及构造背景的关键。本文利用SIMS锆石U-Pb测年法,获得磁海辉绿岩、辉长辉绿岩、磁南辉长岩、磁海北角闪石英正长岩的206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄分别为275.1±2.2Ma、281.9±3.2Ma、273.0±1.9Ma和273.0±1.8Ma,这与北山乃至北疆地区主要含铜镍-钒钛磁铁矿的镁铁-超镁铁质岩年龄一致。岩石地球化学特征研究显示,从辉石岩到辉长岩,再到辉绿岩,经历了Ti逐渐富集、Mg#和m/f值先增加后降低的过程,角闪石英正长岩具有A型花岗岩特征,与辉长岩、辉绿岩在成因上存在互补关系。综合年代学和地球化学特征,磁南辉石岩、辉长岩、磁海辉绿岩、辉长辉绿岩以及磁海北边的角闪石英正长岩为同源岩浆演化的产物,岩浆演化过程中受地壳混染作用微弱,在岩浆演化的早期,磁铁矿的结晶分离主导着岩浆成分的改变,当岩浆演化到辉长岩阶段,岩浆开始以结晶分异作用为主;磁铁矿的分离结晶时间早于钛铁矿,岩浆型的金属硫化物为磁铁矿和钛铁矿结晶过渡阶段的产物。磁海镁铁-超镁铁质岩石在成岩及成矿作用上可能与在时间和空间上相邻近的塔里木早二叠世大火成岩省有密切关系。

关键词：磁海铁矿镁铁-超镁铁岩正长岩锆石U-Pb测年岩石地球化学北山

岩浆流向在找矿工作中的应用-以喀拉通克岩浆铜镍硫化物矿床为例

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矿床地质 2014年第S1期33卷 1031-1032页

作者：田野秦克章秦华峰毛亚晶姚卓森薛胜超中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

岩浆流动是造成磁化率各项异性(Anisotropy of Magnetic Susceptibility)的重要原因,因此常被用来测试和讨论岩墙(尤其是基性岩墙)的侵位方向,或者根据流向(放射状岩墙中的岩浆流向或者地表熔岩的流向)反推岩浆中心的位置(Ferre et al.,... 详细信息

岩浆流动是造成磁化率各项异性(Anisotropy of Magnetic Susceptibility)的重要原因,因此常被用来测试和讨论岩墙(尤其是基性岩墙)的侵位方向,或者根据流向(放射状岩墙中的岩浆流向或者地表熔岩的流向)反推岩浆中心的位置(Ferre et al.,2002;Pollard et al.,2004;潘小青等,2011)。新疆喀拉通克铜镍矿赋矿岩体(2号岩体和3号岩体)

关键词：岩体岩相沉积相喀拉通克岩浆找矿

塔里木东北缘坡十Ni矿化侵入体中橄榄石和铬尖晶石对成岩成矿及源区特征的约束

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地质科学 2016年第4期51卷 1181-1203页

作者：薛胜超秦克章唐冬梅毛亚晶姚卓森康珍中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

坡十Ni矿化超镁铁侵入体的矿化岩相主要为第二侵入期次的（斜长）单辉橄榄岩、（斜长）二辉橄榄岩、纯橄岩等岩相。坡十超镁铁岩的橄榄石成分变化范围较大，橄榄石的Fo值在76.8～89.6之间， Ni含量为767×10^-6～4 580×10^-6。铬尖... 详细信息

坡十Ni矿化超镁铁侵入体的矿化岩相主要为第二侵入期次的（斜长）单辉橄榄岩、（斜长）二辉橄榄岩、纯橄岩等岩相。坡十超镁铁岩的橄榄石成分变化范围较大，橄榄石的Fo值在76.8～89.6之间， Ni含量为767×10^-6～4 580×10^-6。铬尖晶石的Mg^#值和Cr^#值变化范围分别为19.4～41.9和49.8～64.8，原生铬尖晶石中Cr2O3和Al2O3表现为负相关，蚀变改造的铬尖晶石则表现为正相关。橄榄石成分剖面显示坡十母岩浆处于一个动态的岩浆系统中，成分稳定的新鲜岩浆的补给、持续向上的动力及浅部橄榄石快速分离结晶，造成了不同深度橄榄石成分的不同变化。坡十侵入体母岩浆估算结果为MgO=14.49％， FeO=10.01％，模拟结果显示橄榄石中Ni含量的变化主要受橄榄石结晶分异和硫化物不混溶作用共同控制，其中橄榄石与硫化物熔体发生明显的Fe-Ni交换反应。坡十母岩浆中橄榄石分离结晶造成的硫饱和，是坡十硫化物熔离的重要因素。橄榄石高Fo值、母岩浆高MgO、超镁铁岩中斜长石发育、矿物高结晶温度和铬尖晶石成分的弧岩浆特征显示，塔里木东北缘坡十侵入体是俯冲交代的岩石圈地幔部分熔融形成的母岩浆的产物，表现出低压高温的演化特征，其中源区熔融机制可能与塔里木二叠纪地幔柱提供的热源或该区大规模拆沉作用造成的软流圈上涌有关。

关键词：橄榄石铬尖晶石母岩浆坡十超镁铁侵入体