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华北克拉通中部造山带龙门钾质岩浆结晶条件:矿物化学和锆石微量元素的约束

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岩石学报 2023年第5期39卷 1370-1386页

作者：唐宗源李杰邓昌州郑涵刘少泽河北省战略性关键矿产资源重点实验室石家庄050031 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 河北地质大学华信学院石家庄050700

华北克拉通中部造山带发育的早白垩世钾质岩是研究华北克拉通中部幔源岩浆成因的天然样品,然而其成岩物理化学条件仍不明确。本文选取了涞源县龙门岩体中闪长岩和二长岩开展了矿物原位地球化学和锆石微量元素分析,以探讨矿物形成的温压... 详细信息

华北克拉通中部造山带发育的早白垩世钾质岩是研究华北克拉通中部幔源岩浆成因的天然样品,然而其成岩物理化学条件仍不明确。本文选取了涞源县龙门岩体中闪长岩和二长岩开展了矿物原位地球化学和锆石微量元素分析,以探讨矿物形成的温压条件及氧逸度与矿化的关系。分析结果显示,二长岩和闪长岩的锆石Th/U比值较高(>0.1),轻稀土亏损、重稀土富集,具明显的Ce正异常和Eu负异常特征,并具有明显的震荡环带,为典型岩浆成因锆石。电子探针结果显示,龙门岩体中斜长石主要为中性斜长石,黑云母为原生镁质黑云母,角闪石主要为钙铁闪石。闪长岩中角闪石结晶温度为793~842℃,压力为0.50~0.75GPa,深度范围为19~28km,具有较低氧逸度(log f O 2为-12.21~-11.38)和高的含水量(8.5%~10.75%);二长岩中黑云母结晶温度为764~788℃,具有更低的氧逸度(log f O 2=-15.14~-14.54);闪长岩和二长岩中锆石结晶温度为770~978℃,具有较低的氧逸度(ΔFMQ=-0.37~+1.70)。矿物化学分析表明,角闪石和黑云母虽都在地壳开始结晶,但角闪石形成于比黑云母更深的岩浆房。龙门岩体中角闪石、黑云母和锆石的结晶主要受岩浆分异控制,其地球化学动力学机制主要为岩浆上侵时减压熔融,进而引起岩浆氧逸度随岩浆演化而变化。随着岩浆上涌,闪长岩中角闪石随着温度降低和压力减少逐渐结晶,地幔交代作用导致二长岩中的黑云母具有较高的X Mg值,进而形成镁质黑云母。结合区域地质背景,古太平洋板块(伊佐奈琦板块)俯冲-后撤释放的流体交代上覆岩石圈地幔对中部造山带钾质岩(~141Ma)的形成有一定贡献,该过程导致了岩浆具有较高的含水量,但龙门岩体低的氧逸度和区域上较厚的岩石圈制约了成矿金属物质(Fe-Au等)的迁移和富集,因而不利于亲硫、亲铁元素聚集以及铁、金矿化的形成。

关键词：钾质岩体锆石微量元素矿物化学氧逸度中部造山带

锆石氧逸度对相山地区火山岩型铀矿床成矿母岩判别的指示意义

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地质学报 2024年第1期98卷 181-199页

作者：降珂楠骆金诚钟福军刘国奇张笑天江小燕中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013

我国华南广泛分布火山-侵入杂岩体,其中个别岩体中伴有火山岩型铀矿床的产出,因此如何区分含铀矿与不含铀矿岩体成为矿床学界关注的重要课题。本文以相山地区含铀火山-侵入岩以及周边不含铀矿侵入岩为例,开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和... 详细信息

我国华南广泛分布火山-侵入杂岩体,其中个别岩体中伴有火山岩型铀矿床的产出,因此如何区分含铀矿与不含铀矿岩体成为矿床学界关注的重要课题。本文以相山地区含铀火山-侵入岩以及周边不含铀矿侵入岩为例,开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素研究。结果显示含矿花岗斑岩的形成年龄为133.7±1.6 Ma(云际),含矿碎斑熔岩的形成年龄为132.8±1.5 Ma(邹家山),不含矿花岗斑岩的年龄为134.9±1.3 Ma(七琴)和133.3±1.3 Ma(桃溪),其在误差范围内基本一致。含矿与不含矿岩体的锆石Ce^(4+)/Ce^(3+)比值由高到低依次为:邹家山22.12~68.75(平均值为45.61),云际19.02~43.48(平均值为27.64),七琴7.99~22.03(平均值为15.63),桃溪9.70~22.40(平均值为16.19)。锆石Ti含量温度计结果显示含矿岩体锆石的结晶温度比不含矿岩体的锆石结晶温度相对更高。结合晶格应变模型和锆石Ti温度计,获得前者的绝对氧逸度亦高于后者。本研究发现相山地区含矿火山-侵入岩体中锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)比值普遍大于22,笔者提出锆石氧逸度可以作为判别火山-侵入岩体是否含矿的一个可能指标。此外,含矿与不含矿岩体中全岩铀含量的高低与氧逸度呈明显的正相关,我们推断含矿岩体具有较高的氧逸度可能指示了其岩体母岩浆相应地具有更高的铀含量。综合前人的研究资料,笔者发现含铀岩体的氧逸度明显低于斑岩型铜-钼矿,但与花岗岩型钨矿以及火山岩型银-铅-锌矿类似。因此,氧逸度的相对高低对铜-钼、钨-钼、铀及银-铅-锌赋矿岩体的差异性成矿有明显制约作用,可能还间接反映了地幔物质贡献比例的多少。

关键词：氧逸度锆石微量元素相山铀矿控矿因素

扬子西缘丹巴水子乡辉石岩年代学和岩石成因研究

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岩石学报 2022年第1期38卷 172-184页

作者：赵鹤森王庆飞王彦宁王廷祎薛胜超陈威中国地质调查局成都地质调查中心成都610081 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 盛屯矿业集团股份有限公司厦门361012

扬子克拉通西缘在~260Ma发生短期内大规模峨眉山玄武岩溢流喷发。攀西地区发育的镁铁-超镁铁质岩被广泛认为是峨眉山大火成岩省的产物,但在北端松潘-甘孜岩区一直缺乏该类岩石的报道。本文首次报道扬子西缘丹巴水子乡单斜辉石岩的准确年... 详细信息

扬子克拉通西缘在~260Ma发生短期内大规模峨眉山玄武岩溢流喷发。攀西地区发育的镁铁-超镁铁质岩被广泛认为是峨眉山大火成岩省的产物,但在北端松潘-甘孜岩区一直缺乏该类岩石的报道。本文首次报道扬子西缘丹巴水子乡单斜辉石岩的准确年龄,其锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄为260.7±3.3Ma,表明其为峨眉山大火成岩省北端松潘-甘孜岩区镁铁-超镁铁质岩的组成部分。通过与攀枝花钒钛磁铁矿含矿岩体边缘相带苦橄岩和上部相带浅色辉长岩进行锆石微量元素对比显示,水子乡单斜辉石岩具有相近的高氧逸度,其ΔQFM为0~3,Ce_(N)/Ce_(N)平均为~30,该性质可能同样源自扬子西缘洋壳板片俯冲交代形成的较高氧逸度地幔源区。尽管如此,水子乡辉石岩体并未因高氧逸度而有明显的含钛磁铁矿饱和结晶,可能由其较低结晶分异程度造成。相比之下,攀枝花岩体经历了更高程度的含钛磁铁矿和斜长石分离结晶作用,伴随大规模的钒钛磁铁矿成矿。

关键词：峨眉山大火成岩省松潘-甘孜辉石岩锆石微量元素氧逸度分离结晶

湖南嘉禾大窝岭剖面晚二叠世吴家坪期-长兴期之交长英质火山作用记录

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地球科学 2022年第8期47卷 2925-2939页

作者：高秋灵陈中强张宁夏雪飞姜腾飞王国庆肖明陈晴河南工程学院环境与生物工程学院河南郑州451191 中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国石化江汉油田分公司湖北潜江433124 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) 山东济宁272100

在华南地区,中-晚二叠世之交和二叠纪-三叠纪之交的火山作用已成为地学研究的热点.相比较,地学界对晚二叠世内部的火山活动关注较少,以至对华南地区晚二叠世内部火山作用的喷发特征认识不够.湖南省嘉禾地区大窝岭剖面大隆组中下部,即吴... 详细信息

在华南地区,中-晚二叠世之交和二叠纪-三叠纪之交的火山作用已成为地学研究的热点.相比较,地学界对晚二叠世内部的火山活动关注较少,以至对华南地区晚二叠世内部火山作用的喷发特征认识不够.湖南省嘉禾地区大窝岭剖面大隆组中下部,即吴家坪阶-长兴阶界线附近沉积了3层粘土岩,自下而上分别为HD08、HD12和HD20.对这3层粘土岩进行全岩地球化学,锆石U-Pb年代学、微量元素和Lu-Hf同位素测试工作表明,这些粘土岩源自蚀变的火山灰,代表吴家坪阶-长兴阶之交的三期火山作用.全岩和锆石微量元素特征显示火山灰来源于流纹质或流纹英安质火山作用,具有钙碱系列的亲属性,形成于汇聚大陆边缘的后碰撞构造环境.其中,HD08和HD20的ε_(Hf)(t)值为-6.4~7.1,范围变化较大,岩浆源于峨眉山/新元古代新生地壳物质和古老地壳物质的混合;HD12的ε_(Hf)(t)值为-12.0~-3.5,岩浆主要来源于古老地壳物质.这3层火山灰层的发现丰富了华南地区乐平统地层中火山作用的记录,综合前人研究成果,进一步证实了华南地块周边地区在晚二叠世中期发生强烈的、与Pangea超大陆汇聚有关的长英质火山作用.

关键词：晚二叠世 Pangea超大陆火山作用地球化学锆石微量元素锆石Lu-Hf同位素

锆石氧逸度对义敦岛弧南段中甸矿集区斑岩型矿床差异性成矿控制因素的指示

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地球科学 2022年第4期47卷 1435-1458页

作者：李守奎刘学龙卢映祥张世涛刘思晗陈建航李振焕余海军张传昱昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650032 云南省地质矿产勘查院云南昆明650051 云南省地质调查局云南昆明650051

中甸铜钼多金属矿集区位于义敦岛弧南段,区内绝大多数矿床与晚三叠世和晚白垩世岩浆活动有关,目前两期斑岩锆石氧逸度及差异性成矿研究薄弱.对4个斑岩体5类岩石的锆石开展LA-ICPMS微量元素分析,数据经筛选检验后进行了氧逸度估算.氧逸... 详细信息

中甸铜钼多金属矿集区位于义敦岛弧南段,区内绝大多数矿床与晚三叠世和晚白垩世岩浆活动有关,目前两期斑岩锆石氧逸度及差异性成矿研究薄弱.对4个斑岩体5类岩石的锆石开展LA-ICPMS微量元素分析,数据经筛选检验后进行了氧逸度估算.氧逸度结果由高到低为:地苏嘎铜矿晚三叠世石英闪长玢岩(Ce^(4+)/Ce^(3+)比值为515)、休瓦促晚三叠世贫矿黑云母花岗岩(Ce^(4+)/Ce^(3+)比值为443)、铜厂沟钼铜矿晚白垩世花岗闪长斑岩(Ce^(4+)/Ce^(3+)比值为368)、热林钼矿晚白垩世二长花岗岩(Ce^(4+)/Ce^(3+)比值为237)、休瓦促钨钼矿晚白垩世二长花岗岩(Ce^(4+)/Ce^(3+)比值为104).综合前人资料,认为俯冲或碰撞环境的斑岩型铜矿,高氧逸度是成矿的必要非充分条件,Cu铜主要直接或间接(有幔源贡献的新生下地壳)来自地幔;碰撞型斑岩矿床钼、钨主要来自古老地壳,对氧逸度的要求相对较低,偏氧化环境有利钼矿形成,偏还原环境有利于钨矿形成.矿产评价时,斑岩型铜矿应注重幔源/壳源比例和氧逸度条件的研究,斑岩型钼、钨矿不适用斑岩型铜矿氧逸度评价标准.

关键词：氧逸度差异性成矿义敦岛弧中甸矿集区斑岩型矿床锆石微量元素矿床

大兴安岭南段毛登高分异碱长花岗岩成岩时代与地球化学特征

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岩石学报 2022年第3期38卷 855-882页

作者：季根源江思宏张龙升刘翼飞张莉莉中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 自然资源实物地质资料中心廊坊065201 华北地质勘查局综合普查大队廊坊065201

毛登矿床位于内蒙古锡林浩特境内,是大兴安岭南段典型的钼铋锡铜矿床,产于阿鲁包格山杂岩体晚阶段侵位的碱长花岗岩和花岗斑岩以及下-中二叠统大石寨组火山角砾岩中。本文以碱长花岗岩为主要研究对象,开展了岩石地球化学、Sr-Nd-Hf同位... 详细信息

毛登矿床位于内蒙古锡林浩特境内,是大兴安岭南段典型的钼铋锡铜矿床,产于阿鲁包格山杂岩体晚阶段侵位的碱长花岗岩和花岗斑岩以及下-中二叠统大石寨组火山角砾岩中。本文以碱长花岗岩为主要研究对象,开展了岩石地球化学、Sr-Nd-Hf同位素、锆石U-Pb定年和微量元素地球化学研究,以探讨成岩时代、岩浆结晶的物理化学条件及其对成矿的制约。研究显示,碱长花岗岩锆石结晶年龄为140.5±0.8Ma,侵位于早白垩世。岩体高硅,富碱,贫钙、镁、铝,富集Rb、F、Th、Nd、Sm、Zr和Hf等元素,亏损Eu、Ba、Sr、P、Nb、Ti和轻稀土等元素,轻、重稀土分馏较小,具稀土四分组效应。碱长花岗岩锆石Ti温度为654~817℃,Ce^(4+)/Ce^(3+)值为0.1~19,岩浆氧逸度lg f(O 2)为-25.7~-18.6,表明原生岩浆为高温、低氧逸度的熔体。岩体具较高的εNd(t)值(-0.1~+2.9)和正的εHf(t)值(+4.0~+9.3)以及年轻的二阶段模式年龄(t Nd DM2=699~940Ma;t HfDM C=600~936Ma),表明岩浆源区来自含大量幔源组分的新生地壳的部分熔融。碱长花岗岩经历了高度分异演化和熔体-流体作用,具高F、低氧逸度特征,是毛登矿区钼、铋、锡、铜金属矿化形成的重要先决条件。

关键词：毛登矿床高分异花岗岩锆石微量元素 U-Pb年龄 Sr-Nd-Hf同位素

运用机器学习和锆石微量元素构建花岗岩成矿潜力判别图解:以东昆仑祁漫塔格为例

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西北地质 2023年第6期56卷 57-70页

作者：郭广慧钟世华李三忠丰成友戴黎明索艳慧刘嘉情牛警徽黄宇薛梓萌中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心山东青岛266100 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266100 中国地质科学院勘探技术研究所河北廊坊065000

由于锆石在中酸性岩中广泛存在且成分稳定、不易受到后期热液活动的扰动,因此锆石成分可以有效记录成矿岩浆信息。其中,锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)、Ce/Ce*、Eu/Eu*和Ce/Nd值可以反映岩浆氧逸度和含水量等成矿信息,已被广泛用于花岗岩类成... 详细信息

由于锆石在中酸性岩中广泛存在且成分稳定、不易受到后期热液活动的扰动,因此锆石成分可以有效记录成矿岩浆信息。其中,锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)、Ce/Ce*、Eu/Eu*和Ce/Nd值可以反映岩浆氧逸度和含水量等成矿信息,已被广泛用于花岗岩类成矿潜力评价。然而,随着研究的深入发现,这些地球化学指标并不完全具有普适性。此外,以往研究均是根据对成矿岩体的“已知认识”提出成矿潜力判别方法,但考虑到成矿过程的复杂性,许多反映岩浆成矿能力的地球化学信息可能均尚未被揭露。为此,笔者以东昆仑祁漫塔格成矿带为例,借助当前广泛应用的机器学习算法之一—支持向量机,对来自该成矿带斑岩-矽卡岩Cu-Fe-Pb-Zn多金属矿床成矿岩体和全球非成矿岩体的锆石数据开展机器学习训练,目的在于挖掘能够反映岩浆成矿能力的锆石微量元素特征,从而构建花岗岩成矿潜力判别图解。模型训练结果显示,在21个常见的锆石微量元素特征中,Gd、Dy、Yb、Y、Tm等5种元素特征对识别岩浆成矿能力最为重要。在此基础上,笔者新建立了10个二元判别图解,它们在识别成矿岩体和非成矿岩体时的准确率均接近1。研究表明,利用机器学习方法和地质大数据,可以挖掘传统研究方法难以发现的新的地球化学指标和图解,这对深入认识矿床成因、指导找矿勘查具有重要意义。

关键词：锆石微量元素花岗岩二元判别图解机器学习东昆仑

云南中甸红牛—红山斑岩—矽卡岩型铜矿床花岗斑岩岩石学特征及成因意义

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矿物岩石 2023年第4期43卷 60-77页

作者：杨东杰彭惠娟王天瑞李蕊成都理工大学地球科学学院四川成都610059 攀钢集团矿业有限公司四川攀枝花617063 四川省地质工程勘察院集团有限公司四川成都610072

云南中甸红牛—红山矿床位于义敦岛弧南端,该区域主要发育印支期与燕山晚期两期成矿作用。本次研究对红牛—红山斑岩—矽卡岩型铜矿床与成矿有关的隐伏花岗斑岩锆石进行U-Pb年代学、元素地球化学以及同位素地球化学特征研究,结果表明:... 详细信息

云南中甸红牛—红山矿床位于义敦岛弧南端,该区域主要发育印支期与燕山晚期两期成矿作用。本次研究对红牛—红山斑岩—矽卡岩型铜矿床与成矿有关的隐伏花岗斑岩锆石进行U-Pb年代学、元素地球化学以及同位素地球化学特征研究,结果表明:红牛—红山矿床与成矿相关的隐伏花岗斑岩属于I型花岗岩,其w(K_(2)O)为2.05%~7.32%;可见轻微负Eu异常,Eu/Eu^(*)变化范围为0.56~0.89;Mg^(#)值较低,为20.04~47.08,暗示加厚下地壳来源;(La/Yb)_(N)为28.65~103.24,呈现出强烈的轻重稀土分馏模式;Sr含量较高且变化范围较大,为131×10^(-6)~715×10^(-6),具埃达克岩的特征。花岗斑岩锆石Th/U比值为0.32~1.21,表明其为岩浆锆石;锆石平均协和年龄为76.7 Ma,与成矿年龄一致,表明其形成于晚白垩世;锆石重稀土元素显著富集,δEu=0.38~0.99,结晶温度为600.3~813.5℃,平均值为681.5℃,氧逸度平均值△FMQ=1.08,δ^(18)O平均值为6.8‰,暗示大量地壳物质的加入。锆石结晶环境暗示红牛—红山矿床锆石高氧逸度特征继承自印支期的俯冲改造物。

关键词：云南中甸花岗斑岩 U-Pb年代学元素地球化学锆石微量元素锆石氧同位素

新疆西天山阔库确科铁铜矿区成矿岩体锆石微量元素地球化学特征及其地质意义

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矿床地质 2023年第6期42卷 1159-1174页

作者：顾枫华章永梅彭义伟王佳琳中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院北京100083 成都理工大学地球科学学院四川成都610095

新疆西天山北缘的博罗科努晚古生代岛弧带出露大量中酸性侵入体,并发育一系列斑岩-矽卡岩型铁铜多金属矿床。文章对该岛弧带中部阔库确科矽卡岩型铁铜矿床成矿岩体中的锆石开展了微量元素地球化学研究,查明了锆石成因、形成物理化学条... 详细信息

新疆西天山北缘的博罗科努晚古生代岛弧带出露大量中酸性侵入体,并发育一系列斑岩-矽卡岩型铁铜多金属矿床。文章对该岛弧带中部阔库确科矽卡岩型铁铜矿床成矿岩体中的锆石开展了微量元素地球化学研究,查明了锆石成因、形成物理化学条件及其对成矿的启示意义等。数据显示,与成矿密切相关的正长花岗岩和闪长岩中锆石均表现为重稀土元素富集、轻稀土元素亏损,正长花岗岩中锆石的∑REE介于(627~1625)×10^(-6),闪长岩中锆石的∑REE介于(345~1439)×10^(-6)。锆石Ti温度计显示正长花岗岩锆石的结晶温度集中在598~810℃;闪长岩锆石结晶温度为651~932℃,正长花岗岩的氧逸度(ΔFMQ+4.25)高于闪长岩(ΔFMQ-1.01)。成矿岩体锆石均形成于封闭的岩浆体系中,主要为岩浆锆石,少量闪长岩中的锆石可能在岩浆晚期遭受了富集轻稀土元素的热液改造。锆石形成构造背景属于大陆岛弧环境。成矿岩体锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)值明显高于区域内不成矿岩体的Ce^(4+)/Ce^(3+)值,其中正长花岗岩锆石中更高的Ce^(4+)/Ce^(3+)值表明,阔库确科矿区内志留系与正长花岗岩发生接触交代形成的矽卡岩中可能有更大的Cu成矿潜力。

关键词：锆石微量元素氧逸度成矿岩体博罗科努成矿带新疆西天山