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锆石微量元素的理论基础及其应用研究进展

岩石学报 2021年第4期37卷 985-999页

作者：邹心宇蒋济莲秦克章张毅刚杨蔚李献华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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球与行星物理重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

锆石是地质学研究中最重要的副矿物,其分布广泛、物理、化学性质稳定,记录了结晶时的年龄、温度、氧逸度以及O-Hf-Si-Zr-Li等多元同位素和微量元素信息,被广泛运用于地球科学的研究中。近年来,随着分析技术的发展,研究者在获取锆石年龄... 详细信息

锆石是地质学研究中最重要的副矿物,其分布广泛、物理、化学性质稳定,记录了结晶时的年龄、温度、氧逸度以及O-Hf-Si-Zr-Li等多元同位素和微量元素信息,被广泛运用于地球科学的研究中。近年来,随着分析技术的发展,研究者在获取锆石年龄的同时也获取了大量锆石微量元素数据,这些数据的积累推动着研究者对锆石微量元素理论研究的不断深入,并取得了一系列重要进展,如发现锆石微量元素组成受锆石本身的晶格特点主导,符合晶格应变模型和类质同象替代机制;发现锆石微量元素组成受到熔体成分演化影响,锆石结晶时的熔体微量元素组成往往不等同于全岩;发现锆石内部的微量元素不均一特征(矿物包裹体、热点、蜕晶化作用等)可能会严重影响锆石的微量元素组成,继而建立了"干净锆石"的判别指标和筛选机制。此外,锆石微量元素的应用研究也取得了长足进展,研究者们不断尝试通过各类锆石微量元素指标、图解、分配系数,识别母岩浆物理化学性质、反演母岩浆组成,大大推动了锆石微量元素在示踪岩浆源区和岩浆过程中的应用。然而,由于锆石微量元素组成受控于多种因素,使得锆石微量元素在实际应用当中常常面临着多解性问题、重叠问题和分配系数的选择问题,在一定程度上影响了锆石微量元素应用研究的可靠性。未来的锆石微量元素研究将不满足于使用传统的低维指标和图解以及分配系数,而将在充分吸收传统方法精华的基础上,从海量数据与更高的维度中寻找元素之间相关性,基于热力学定律揭示新原理,基于更高空间分辨率揭示动力学因素的影响,从数据驱动和理论驱动的全新视角下深入揭示隐藏在锆石微量元素中的信息。

关键词：锆石微量元素理论基础地质应用研究展望

东秦岭古生代伟晶岩稀有金属成矿特色与成矿条件分析

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地质学报 2021年第10期95卷 3115-3126页

作者：周起凤秦克章唐冬梅王春龙马留锁中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300 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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国地质大学资源学院(武汉) 湖北武汉430074 河南省卢氏县国土资源局河南三门峡472200

东秦岭伟晶岩区是秦岭造山带规模最大、稀有金属矿化最丰富的伟晶岩区。该区稀有金属矿化种类齐全,产出贫矿、铀矿化、铍矿化、锂矿化和复杂稀有金属矿化伟晶岩,以锂矿化和铀矿化伟晶岩为主。稀有金属伟晶岩类型丰富,包括绿柱石-铌铁矿... 详细信息

东秦岭伟晶岩区是秦岭造山带规模最大、稀有金属矿化最丰富的伟晶岩区。该区稀有金属矿化种类齐全,产出贫矿、铀矿化、铍矿化、锂矿化和复杂稀有金属矿化伟晶岩,以锂矿化和铀矿化伟晶岩为主。稀有金属伟晶岩类型丰富,包括绿柱石-铌铁矿亚型、锂辉石亚型、锂云母亚型和钠长石-锂辉石型。伟晶岩内部结构分带型式多样,包括对称分带、分层和均一结构。铀矿化伟晶岩分带简单,铍矿化和复杂稀有金属矿化伟晶岩以对称分带结构为主,锂矿化伟晶岩具有多种内部结构分带型式。伟晶岩分异演化程度跨度大。结晶分异影响着复杂稀有金属矿化伟晶岩的成矿过程。该区主要产出古生代伟晶岩,形成于晚志留世—中泥盆世,集中于两期,处于晚造山-造山后阶段。伟晶岩形成时代与伟晶岩空间分布、岩浆岩分异演化程度、稀有金属矿化类型等关联不大。东秦岭地区中大面积不同时代花岗岩体的侵位、变质沉积岩地层的发育以及长期复杂的造山演化历史,包括地壳加厚和抬升,是形成高度分异演化的伟晶岩岩浆的有利地质条件。该区具有寻找铍矿和复杂稀有金属矿的潜力,且需要关注长石、石英和云母等矿物的综合利用。稀有金属伟晶岩的岩浆成因是未来研究的重要方向。

关键词：花岗伟晶岩内部结构分带稀有金属成矿特色成矿条件东秦岭

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

大兴安岭南段白音查干Sn-Ag-Zn-Pb矿床电气石矿物学特征及对岩浆-热液演化过程的启示

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岩石学报 2020年第12期36卷 3797-3812页

作者：李真真秦克章裴斌赵俊兴施睿哲赵泽龙韩日防灾科技学院三河065201 河北省地震动力学重点实验室三河065201 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 内蒙古自治区西乌珠穆沁旗银漫矿业有限责任公司锡林郭勒026200

内蒙古西乌旗白音查干矿床是大兴安岭南段锡矿带内最典型、规模最大的Sn-Ag-Zn-Pb矿床。电气石在成矿岩体花岗斑岩和围岩地层中均广泛发育,依据其产状可分为四类:Ⅰ团斑状电气石;Ⅱ热液角砾岩胶结物中电气石;Ⅲ热液脉状电气石;Ⅳ弥散状... 详细信息

内蒙古西乌旗白音查干矿床是大兴安岭南段锡矿带内最典型、规模最大的Sn-Ag-Zn-Pb矿床。电气石在成矿岩体花岗斑岩和围岩地层中均广泛发育,依据其产状可分为四类:Ⅰ团斑状电气石;Ⅱ热液角砾岩胶结物中电气石;Ⅲ热液脉状电气石;Ⅳ弥散状电气石。在详细的岩相学基础上,利用电子探针点分析和面扫描分析对不同产状和结构的电气石进行了详细的成分分析。结果显示,花岗斑岩体深部的团斑状电气石(Ⅰa类)以自形、环带发育为特征,至少可见三期生长环带:核部电气石(Ⅰa-1)极高的Fe/(Fe+Mg)和Al值暗示其岩浆成因;边部电气石(Ⅰa-3)较富Mg,且与热液矿物共生,是从早期热液流体中沉淀形成的;幔部电气石(Ⅰa-2)的结构和成分显示其形成可能与不混溶的富B-Fe-Na的熔体或流体有关。因此,电气石从核部到边部的生长记录了从晚期岩浆到早期热液阶段的演变过程。花岗斑岩体中上部的团斑状电气石(Ⅰb类)环带不发育,其与热液矿物共生的组合及成分暗示其形成更倾向于与热液过程相关,可能是岩浆顶部聚集的早期流体释放之后被固结岩浆"圈闭"的残余流体结晶的产物。随后,大规模释放的富B流体形成了大量以电气石为主要胶结物的热液角砾岩(Ⅱ类)、成矿前电气石-石英阶段脉系(Ⅲa类)及伴随围岩蚀变而形成的弥散状电气石(Ⅳ类)。对Ⅱ类和Ⅲa类电气石内存在的生长环带分析显示,成矿前可能存在多个脉冲期次且成分有差异的流体的叠加作用。同时,电气石从早期到晚期向富Mg方向的演化,及成分明显受围岩地层影响的现象,暗示岩浆热液流体与围岩地层发生的水岩反应可能在金属成矿过程中起了重要作用。此外,本研究显示,不同产状电气石的结构和成分信息能够有效记录矿床内岩浆-热液转变及热液演化过程的众多细节信息,为深入理解成矿过程提供了依据。

关键词：白音查干 Sn-Ag-Zn-Pb矿床电气石生长环带岩浆-热液演化

喜马拉雅东段错那洞钨-锡-铍矿床中铍的赋存状态及成因机制初探

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岩石学报 2020年第12期36卷 3593-3606,I0001-I0015页

作者：何畅通秦克章李金祥周起凤赵俊兴李光明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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室北京100101 中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300

近年来喜马拉雅淡色花岗岩带被认为是稀有金属成矿的有利地区,并已在该区伟晶岩中发现诸多稀有金属矿物。错那洞矿床是该带内发现最早并具有较大规模的钨锡铍(W-Sn-Be)矿床,Be矿化包括伟晶岩型和矽卡岩型,但目前铍元素的赋存状态还没有... 详细信息

近年来喜马拉雅淡色花岗岩带被认为是稀有金属成矿的有利地区,并已在该区伟晶岩中发现诸多稀有金属矿物。错那洞矿床是该带内发现最早并具有较大规模的钨锡铍(W-Sn-Be)矿床,Be矿化包括伟晶岩型和矽卡岩型,但目前铍元素的赋存状态还没有被清晰地查明。伟晶岩型矿化主要为伟晶岩中晶型较好的绿柱石晶体;而矽卡岩型铍矿化表现形式则复杂多样。Be元素除了赋存于绿柱石、硅铍石、羟硅铍石等含铍矿物中,还可以广泛分布于矽卡岩矿物中。其中,符山石(Be含量:43×10-6~887×10-6)和方柱石(Be含量:1333×10-6~4643×10-6)是铍元素赋存的主要载体。矽卡岩型矿化与淡色花岗岩有关,岩浆高分异演化使熔体中Be、Sn、W及挥发分逐步富集,在伟晶岩中饱和绿柱石;之后Be元素在F的络合下随出溶流体进入碳酸盐岩,发生水岩相互作用,萤石的析出引起Be-F络合物失稳,导致Be元素的沉淀。含铍矿物种类及成因机制的研究将有助于指导喜马拉雅地区同类型矿化的评价。

关键词：错那洞花岗伟晶岩矽卡岩铍赋存状态符山石方柱石成因机制喜马拉雅

吐哈盆地早二叠世玄武岩原始岩浆性质:来自熔融包裹体成分的制约

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岩石学报 2017年第2期33卷 339-353页

作者：唐冬梅秦克章薛胜超毛亚晶田野刘勇胜毛骞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 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学武汉430074 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

东天山地区的二叠纪玄武岩沿着区域的北东东向断裂呈脉状分布,吐哈盆地玄武岩的40Ar-39Ar坪年龄为298.2±3.8Ma,为早二叠世,与前人的玄武岩年龄结果在误差范围内一致。可能与东天山地区二叠纪岩浆铜镍矿床镁铁-超镁铁岩有密切的成因联... 详细信息

东天山地区的二叠纪玄武岩沿着区域的北东东向断裂呈脉状分布,吐哈盆地玄武岩的40Ar-39Ar坪年龄为298.2±3.8Ma,为早二叠世,与前人的玄武岩年龄结果在误差范围内一致。可能与东天山地区二叠纪岩浆铜镍矿床镁铁-超镁铁岩有密切的成因联系。吐哈玄武岩的主微量成分显示其为岛弧拉斑、大陆弧玄武岩,轻稀土富集和Nb、Ta负异常,指示源区可能经历过俯冲作用的改造。吐哈盆地二叠纪玄武岩含有新鲜的橄榄石和长石斑晶,橄榄石斑晶中熔融包裹体较发育。熔融包裹体为玻璃质、气相和玻璃质、气相、固相两种类型。包裹体中不透明矿物主要为磁铁矿,说明捕获包裹体时岩浆的氧逸度和Fe含量较高。熔融包裹体分为高MgO和低MgO含量两种。高MgO含量的包体同时具有低SiO_2、低微量和稀土元素含量的特征,可能为地幔高部分熔融的产物,且经历过深部演化程度较弱。该高MgO熔体的微量元素显示Nb、Ta亏损的特征,具有N-MORB特征的微量和稀土元素分配模式,预示该熔体为受到俯冲交代的地幔熔融形成。熔融包裹体相对玄武岩具有低的Th和Ta含量、相对弱的Nb和Ta的负异常的特征,指示熔融包裹体的成分经受改造程度低于玄武岩,暗示可能为经历过较少后期作用改造的相对原始的熔体。熔体中Cu含量(12.4×10^(-6)~299×10^(-6))在正常玄武质岩浆含量范围内,而Ni含量(236×10^(-6)~697×10^(-6))高于高镁溢流科马提岩和洋中脊玄武岩。该Cu、Ni含量略显解耦的熔体可能代表了经历过深部少量的硫化物熔离,带走小部分Cu和Ni等成矿元素之后所捕获的岩浆。如果将该熔体视为东天山地区二叠纪岩浆铜镍硫化物矿床的母岩浆,该母岩浆中Ni含量相对较高可能是岩浆铜镍硫化物矿床中矿石的Ni/Cu比值大多大于1.0的主要因素。

关键词：二叠纪玄武岩吐哈盆地熔融包裹体母岩浆

土耳其西部新生代斑岩成矿岩浆氧逸度-挥发份元素组成演化特征--来自锆石和磷灰石组成约束

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岩石学报 2021年第8期37卷 2339-2363页

作者：赵俊兴苏本勋 UYSAL I brahim AYDIN Faruk 肖燕 SEN Cuneyt 回凯旋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 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 Department of Geological Engineering Karadeniz Technical UniversityTrabzon 61080 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

特提斯成矿域中段的土耳其西部集中产出了与俯冲、碰撞-后碰撞、伸展动力学背景有关的斑岩型铜、钼、金矿床。前人已完成了针对这些斑岩型矿床构造背景的大量研究工作,但对于区内不同构造背景下斑岩型矿床的成矿岩浆源区性质、成矿元素... 详细信息

特提斯成矿域中段的土耳其西部集中产出了与俯冲、碰撞-后碰撞、伸展动力学背景有关的斑岩型铜、钼、金矿床。前人已完成了针对这些斑岩型矿床构造背景的大量研究工作,但对于区内不同构造背景下斑岩型矿床的成矿岩浆源区性质、成矿元素-挥发分含量和成矿物质演化关系尚未有系统研究。而这些研究将对认识中特提斯构造域晚白垩世以来在新特提斯洋俯冲、欧亚板块-Tauride-Anatolide板块碰撞和伸展过程中斑岩矿床形成时地壳厚度、壳幔相互作用方式及成矿物质演化过程具有重要意义。本研究选择土耳其西段三个斑岩成矿带(Tavşanl带、Biga半岛成矿带和Afyon-Konya带)内五个斑岩型矿床的成矿岩体与同期侵入岩-火山岩,开展锆石微量元素和磷灰石主量元素研究,限定碰撞与伸展环境下斑岩型矿床成矿岩浆的形成温度、氧逸度条件及其与岩浆形成时地壳厚度的关系,利用磷灰石F-Cl-S含量组成揭示熔体挥发分和硫元素的物质组成,进而约束新特提斯洋俯冲-碰撞-伸展过程中斑岩系统的深部物质演化规律。研究结果表明,土耳其西部新生代斑岩型矿床成矿岩浆锆石大部分落于高水含量-高氧逸度区间,具有相似的稀土元素标准化配分曲线。从始新世到中新世,锆石氧逸度Ce 4+/Ce 3+比值呈现出先降低(斑岩型Cu-Mo矿到斑岩型Mo矿)后升高(斑岩型Mo-Cu矿到斑岩Au矿)的趋势,且相对于斑岩型Mo矿和Mo-Cu矿,斑岩型Au矿和Cu-Mo矿成矿岩体的锆石形成时具有相对较高的氧逸度。绝大部分斑岩型矿床成矿岩体的锆石Eu N/Eu N*位于0.4~0.7之间,但斑岩型Mo矿和斑岩型Mo-Cu矿床的锆石具有相对较低的Eu N/Eu N*比值,可能是由于在结晶时熔体受斜长石结晶影响较大。锆石微量元素显示(Yb/Gd和Hf/Y-Th/U)锆石组成大部分受岩浆房中角闪石±榍石±磷灰石分离结晶控制。根据锆石Ti温度计估算土耳其西部斑岩型矿床成矿岩体及其相关岩体的形成温度在650~900℃之间,结晶温度从斑岩型Au矿、斑岩型Cu-Mo/Mo-Cu矿至斑岩型Mo矿呈现递减趋势。对于熔体的挥发分与硫含量组成,始新世-渐新世斑岩型Cu-Mo与Mo矿床成矿岩浆相对具有高F和低Cl组成,中新世伸展环境形成的斑岩型Mo-Cu矿和斑岩型Au矿床成矿岩浆Cl含量普遍较高。与成矿岩体同期的暗色包体或基性岩脉中磷灰石计算获得的熔体硫含量均大于侵入体对应熔体的硫含量,且具有不均一的含量组成,表明基性岩浆注入可能为岩浆房提供硫。结合区域动力学和地壳厚度估算,本文认为触发土耳其西部新生代斑岩矿床形成的动力学机制是:在新特提斯洋向北单向汇聚的背景下,北部始新世-渐新世斑岩矿床受控于碰撞后俯冲的新特提斯洋板片(Vardar洋)后撤-回转-断离过程;南部中新世斑岩矿床的形成则受控于爱琴海板片俯冲控制的地壳伸展-减薄过程。北侧Izmir-Ankara-Erzincan缝合带附近的Tavşanl与Biga半岛斑岩成矿带始新世-渐新世斑岩型矿床的形成与熔融-同化-储存-均一过程(MASH)有关,深部地壳热区过程(DCHZ)与中新世Afyon-Konya带斑岩型矿床的形成有关。

关键词：斑岩矿床锆石微量元素岩浆氧逸度磷灰石主量元素成矿物质演化土耳其西部特提斯构造域

秘鲁中部超大型特罗莫克斑岩-矽卡岩铜钼矿地质特征及区域成矿作用

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矿床地质 2021年第3期40卷 587-602页

作者：金露英秦克章张西平赵俊兴曾敏中国铜业有限公司北京100082 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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

秘鲁中部莫罗科查地区在板块俯冲引发的中新世构造-岩浆-热液作用下,形成了斑岩型、矽卡岩型、浅成低温热液型等多种铜钼铅锌银多金属矿化。文章选取该地区超大型特罗莫克铜钼矿床为典型矿床实例,通过岩石学、岩相学和年代学系统研究,... 详细信息

秘鲁中部莫罗科查地区在板块俯冲引发的中新世构造-岩浆-热液作用下,形成了斑岩型、矽卡岩型、浅成低温热液型等多种铜钼铅锌银多金属矿化。文章选取该地区超大型特罗莫克铜钼矿床为典型矿床实例,通过岩石学、岩相学和年代学系统研究,深入剖析矿床的蚀变类型和矿化地质特征,并结合区域岩浆-热液作用过程,总结其区域成矿特点,以期为该区资源勘查工作提供参考。研究结果表明,作为典型的斑岩-矽卡岩型矿床,特罗莫克铜钼矿的成矿期花岗闪长岩、长石斑岩、石英斑岩及英安斑岩等多期岩体在9.4~7.3 Ma之间相继侵位,并伴随形成多种蚀变矿化,其中铜钼矿化主要形成于8.0~7.8 Ma。矿区主要发育钾硅酸盐化、绢英岩化、绿泥石化、黏土化、矽卡岩化、角岩化等典型的斑岩矿床蚀变特征,而矽卡岩中发育透闪石-阳起石、蛇纹石-滑石等多种钙质和镁质矽卡岩矿物。铜钼矿化以浸染状、细脉状、网脉状、块状等形式产出,且矿化自中心向外围,依次具有铜-钼→铅-锌→铅-银的元素分带。结合莫罗科查区域主要发育的3个持续了3.5~0.3 Ma的中新世岩浆热液中心(北侧Codiciada杂岩体、中部Toromocho岩体和西部Ticlio斑岩),以及与之相关的蚀变和矿化特征,笔者认为,围绕岩浆热液中心,区域成矿呈现中心斑岩-矽卡岩型、外围浅成低温热液脉型多金属矿化的分布规律,矿化整体呈现自中心向外围的铜—铜锌—铅锌银规律性分带特征,该类"多中心式"斑岩-矽卡岩成矿系统的蚀变-矿化规律应在未来区域矿产勘查工作中引起重视。

关键词：地质学斑岩-矽卡岩铜钼矿浅成低温多金属矿化地质特征特罗莫克秘鲁中部

造山带背景铜镍矿床蚀变过程与水的来源——东天山黄山南矿床氢氧同位素的指示

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岩石学报 2023年第4期39卷 1075-1094页

作者：郑旭阳毛亚晶缪君方坤根陈寿波席斌斌秦克章中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 新疆瑞伦矿业有限责任公司哈密839000 新疆有色地质勘查局七〇四队哈密839000

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征,但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例,通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律,限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超... 详细信息

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征,但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例,通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律,限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超镁铁岩原生矿物主要有尖晶石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和少量填隙状角闪石、云母,蚀变矿物有角闪石(浅闪石、阳起石、透闪石、普通角闪石以及镁闪石)、滑石、绿泥石和蛇纹石等。根据岩石结构与蚀变矿物比例,将超镁铁岩分为弱蚀变、中等蚀变和强蚀变3类。蚀变矿物组合与角闪石成分指示超镁铁岩经历了高温蚀变阶段(>700℃),形成了镁质闪石+滑石+绿泥石;中温蚀变阶段(700~550℃)和低温蚀变阶段(<550℃),分别形成了钙质闪石+滑石+绿泥石+蛇纹石与滑石+碳酸盐+蛇纹石的矿物组合。蚀变岩石普遍以中低温蚀变为主,可能与中低温阶段的叠加-改造作用相关。岩石随蚀变程度增加,Si、Na、K、Mn等主量元素和Rb、Ba等微量元素呈现明显降低趋势,表明大多数元素在流体改造过程中从岩石中迁出,说明蚀变过程为开放体系。中-强蚀变岩石中,硫化物矿物边部的形态呈锯齿状,但主体仍为磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿的矿物组合,指示蚀变过程可能造成了部分Ni、Cu、S元素的溶解与迁移,但是改造程度相对有限。不同蚀变程度超镁铁岩均富集轻H同位素(δD:-86.6‰~-128.6‰)且O同位素变化较大(δ~(18)O:1.7‰~10.8‰)。虽然部分样品的H-O同位素接近岩浆水与大气降水的混合趋势线,但是大多数强蚀变样品则呈现截然不同的趋势,即δ~(18)O值相似但δD值变化较大,指示蚀变过程以岩浆水主导且经历了不同程度的去气作用。不同程度的岩浆去气作用可能与岩浆的结晶分异过程密切相关。因此,本文认为黄山南矿床蚀变岩石为岩浆阶段“自蚀变”作用的产物。不同构造背景铜镍矿床的H-O同位素对比指示,岩浆“自蚀变”作用在超镁铁侵入岩中普遍发生,而造山带背景铜镍矿床的蚀变程度可能相对更高。

关键词：造山带背景铜镍矿床东天山黄山南蚀变作用流体来源氢氧同位素

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