《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
浅谈青藏高原沱沱河流域铅锌矿的成矿作用及成矿背景 沱沱河地区所在的羌塘地体经历了晚古生代到早中生代的各种复杂地质演化历程，如羌塘地体与松潘甘孜地体的碰撞、金沙江流域地体的南向俯冲以及印度板块与亚洲大陆板块的碰撞等。在这个演化的过程当中，沱沱河地区逐渐的形成了各种铅锌多金属矿床，在这些众多的铅锌多金属矿床中，最具代表性的矿产类型有砂矿型、斑岩型矿床以及中低温热液脉型矿床等。本文首先对沱沱河流域大地构造单元划分的成矿背景进行了详细的阐述，其次对该地区的斑岩型鉛锌矿进行了系统的分析与探究。 标签：沱沱河流域铅锌成矿作用成矿背景 1大地构造单元划分成矿背景 位于青藏高原羌塘地体之上的沱沱河地区而言，其在现有的研究成果，地质单元的组成主要包含了羌塘地体、东昆仑地体、喜马拉雅地体、拉萨地体以及巴颜喀拉-松潘-甘孜地体。在漫长的地质演化过程当中，这些地质单元依次被班公湖-怒江缝合带、阿尼玛卿缝合带、雅鲁藏布江缝合带、班公湖-怒江缝合带以及金沙江缝合带所分割。沱沱河地区地处喀喇昆仑-三江成矿带中的三江铜-锌-锡-钼-金-银-镍-钴成矿带上，是一个强烈碰撞、挤压的复合造山带。下面主要对羌塘地体与巴颜喀拉-松潘甘孜地体这两种地质单元的成矿背景进行系统的分析。 1.1巴颜喀拉-松潘甘孜地体 巴颜喀拉-松潘甘孜地体，南起金沙江缝合带，北至阿尼玛卿缝合带，其以三角几何的形态夹持在羌塘地体与东昆仑地体之间。巴颜喀拉-松潘甘孜地体向东与华南板块相邻，其边界则为龙门山的山前逆冲断层，而向西则为阿尔金断裂切割。就巴颜喀拉-松潘甘孜地体的整体来看，其西北“收敛”、东南“开阔”，长期以来西北收敛成带状的部分都被称为巴颜喀拉，而东南开阔的部分则被称作为松潘甘孜[1]。通过相关的研究得知，松潘甘孜的南北缝合带基本都是古特提斯洋壳消亡的残迹，其必然是古特提斯洋盆所夹持的地体。因此，松潘甘孜的南北缝合带具备了巨大的发育厚度以及分布极广的三叠纪被动陆缘复理石沉积，同时也长期遭受着强烈的冲断与褶皱作用。在这样的情况下，其仅在有限的范围内让层状岩石的完整性与相对独立性得到了保持。另外，其基底主要包含前寒武纪的变质基底以及扬子板块前三叠纪沉积岩。 1.2羌塘地体 羌塘地体位于南部班公湖缝合带与北部金沙江缝合带之间，其主要的组成部分即是晚古生界以及中生界的沉积岩，上叠新生代盆地。同时，基本处于冈瓦纳大陆北部额劳亚古陆南部“陆源海域”的羌塘地体，是属于欧亚大陆与冈瓦纳大陆之间的过渡区，其在漫长的演化中逐渐发育出一套以碳酸岩、滨海-浅海相碎屑岩为主的沉积。在三叠纪之后，羌塘地体在构造演化上出现了极为重大的转折，
综述地幔柱构造 1地幔柱构造理论的形成与提出 板块构造理论在解释地球上岩浆活动的分布规律时取得了空前的成功。例如，洋中脊玄武岩是在板块离散边界软流圈被动上升过程中经减压熔融而成，而在会聚板块边界，大洋岩石圈的俯冲作用导致上地幔的交代和熔融，形成特征的火山弧岩浆作用。板块边界概念可以解释地球上绝大部分的岩浆产出，但在解释板内岩浆的成因时往往显得力不从心，尽管这些岩浆的体积只占地球岩浆总量的2%。热点和热柱的观点正是在解释板内岩浆作用，特别是呈链状分布的火山作用时提出的。Wilson（1963）对夏威夷-皇帝洋岛火山链经过研究后，他提出洋岛火山 链是由大量岩浆组成的固定的热地幔区在活动的地球表层上形成的；后来经Morgan（1972）正式提出地幔柱这一概念，他指出Wilson所谓的固定的热地幔区是产生于核/幔边界的一个地幔柱，在地表表现为热点（hotspot）.Morgan进一步推测地幔柱是由地幔对流体系中的上升流构成。这些认识构成了地幔柱学说的雏形。 同板块构造理论诞生的曲折历史相比，地幔柱概念一经提出就得到了地学界的广泛认同，发展至今已成为地球科学研究中一个重要的概念模型这在很大程度上是由于动态地球以及浅表现象是深部过程的反映等概念的深入人心。虽然地幔柱并不是直接观察到的，但有关其存在的间接证据很多。其中包括：（1）局部高热流值和相关的火山活动（热点）出现在远离板块边界的地方；（2）热点不随板块漂移而迁移，几乎静止不动，暗示起源于活动岩石圈之下的深部地幔；（3）热点火山玄武岩的地球化学性质不同于位于离散板块边界、起源于浅部地幔的玄武岩（如MORB），说明其源区为比软流圈更深的地幔库；（4）位于热点之上的大洋岛屿通常具有规模较大的地形隆起，这需要有额外的幔源热能以使岩石圈膨胀；（5）最令人信服的证据来自最近的地震学研究。例如地震层析揭示冰岛地幔存在一低速柱状物质，至少延伸至400 km以下，地幔热柱的直径为300km。高温可能是造成地幔柱中低速物质的主要原因。
铅锌矿的成矿类型及成因探讨 摘要：我国铅锌矿资源比较丰富，现在正处在国民经济迅猛发展的关键时期。铅锌矿作为紧缺资源在应用方面相当广泛，在全国找矿突破的一系列战略部署中，统一了思想，加大了找矿力度。铅锌矿床的分类较多, 各具理论依据、实际意义和优缺点。合理的铅锌矿床分类可以促进铅锌成矿理论的发展并更好的指导生产实践。文章分析了铅锌元素的地化性质, 探讨了世界铅锌矿床主要成矿类型的特征及成因。 关键词：铅锌矿；成矿类型；成因探讨 引言 铅锌矿的划分主要依据的是其成矿类型，划分依据也具有多样性，目前常用的划分主要是根据矿床的成因为基础的划分。从而将世界主要铅锌矿床划分为：沉积岩容矿的海底喷气沉积矿床；火山岩容矿的海底喷气沉积矿床；碳酸盐岩容矿的后生沉积矿床；砂页岩容矿的沉积或沉积——变质型矿床；与岩浆岩有关的斑岩、矽卡岩、热液交代型矿床和陆相火山岩型矿床；非硫化物锌矿床等。这种分类法的特别之处是可以集中反映出矿床产出的地质背景、成矿环境、成矿主岩和矿床成因等重要因素, 既有利于促进铅锌矿床成矿理论的研究, 又便于指导找矿, 是一种被大多数地质工作者普遍接受的分类方案。 一、我国铅锌矿的类型探究 我国铅锌矿床类型较全，并具特色，成矿作用多样、复杂，因而矿床分类一直是我国矿床地质学家研究的重要课题，其中有代表性的分类方案。 1、花岗岩型、夕卡岩型、斑岩型铅锌矿床这类矿床因成矿物质来自花岗岩类，故通常称之与花岗岩类有关的铅锌矿床。它们可能是花岗岩类结晶分异的气液产物，但也可能是成岩后在另一次地矿事件或地壳运动中受到地下热水的活化淋滤，使花岗岩类中的分散成矿物质富集起来形成的矿床。这类矿床可与中性、中酸性、酸性或碱性侵入岩有关。岩体可大可小。一般的情况，如果铅锌矿床是地下热水淋滤成因，它们常赋存于面积较大的岩基中；如果是岩浆气液成因，则常与小岩株、岩瘤有关。矿床多产于岩体内，或内外接触带，或距岩体一定距离。矿床围岩蚀变通常较为强烈。这类矿床矿石物质成分复杂，除铅锌外，还共伴生钨锡钼铋铜等元素。 2、海相火山岩型铅锌矿床这类矿床的含矿岩系中火山岩及火山沉积岩很发育，特别是下盘岩石常是火山熔岩和凝灰岩。成矿物质来源与海底火山岩系有关。国外称这类矿床为块状硫化物铅锌矿床或黄铁矿型铅锌矿床。矿床物质成分复杂，常与铜矿共生或伴生大量的金、银和稀散元素，综合利用价值巨大。我国产于海相火山岩中的铅锌矿床，普遍受到不同程度的区域变质作用，有的还受到混合岩化作用。
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
透辉石、透闪石矿成矿地质背景及成矿系统 1成矿地质背景 本区地处胶辽台隆（Ⅱ），北部为胶北台拱（Ⅲ），南临胶莱台陷（Ⅲ），横跨6个Ⅳ级构造单元。区内镁质碳酸盐岩发育，均受到一定程度的区域变质作用和岩浆活动的影响，对透辉石、透闪石矿床的形成极为有利。 1.1地层 区内地层主要为新太古代胶东岩群（Ar 3j）、古元古代粉子山群（Pt 1 f）、 荆山群（Pt 1j）、芝罘群（Pt 1 Z^）和新元古代震旦纪蓬莱群（Zp）,它们组成结晶 基地。缺少古生代地层。盖层只有中生代白垩系（K）及新生代新近系（N）和第四系（Q）。 粉子山群、荆山群镁质碳酸盐岩建造是重要的含矿层位， 古元古代粉子山群（Pt 1 f）主要岩性为大理岩、黑云变粒岩、透闪岩、透辉岩、石墨透闪岩、浅粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、矽线黑云片岩等。从岩性组合看，粉子山群原岩下部以碎屑岩为主；中部以富镁碳酸盐岩为主，为透辉石、透闪石矿的形成提供了原岩基础；上部则以泥质岩系为主。本群岩石变质达高绿片岩相—低角闪岩相。本群经历了比较强烈的多期褶皱变形。直接覆盖于太古宙岩系之上。 荆山群野头组（Pt 1 j Y）是透辉石矿的又一含矿层位。本组据其岩性组合分为二段，下部祥山段为一套变质的钙镁碳酸盐岩及碎屑岩，各地横向变化较大。上部定国寺段基本岩性为大理岩，相对比较稳定。从原岩分析，祥山段主要为正常沉积的碎屑岩和钙镁质碳酸盐岩，但在各地均发育的斜长角闪岩，其原岩应为基性火山岩类，说明此段沉积过程中，曾普遍发生过较强烈的基性火山喷发作用。定国寺段在各地延伸稳定，其原岩主要为含杂质的灰岩及白云岩类，但在牟平祥山、莱阳荆山地区、莱西南墅地区尚夹斜长角闪岩，表明伴随沉积，火山喷发事件在这些地区时有发生。从变质建造看，荆山群是一套经历了高角闪岩相—麻粒
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
有色金属矿成矿地质特征分析 摘要：在资源紧缺的形势下寻找矿产资源已成为资源勘查的首要任务，而成矿地质特征与成矿模式研究成为矿床勘查的热点问题，并对勘探隐伏矿床有重要指导意义。有色金属工业是以开发利用矿产资源为主的基础性行业，能否科学合理、有效地探测和开采有色金属，关乎国民经济的持续发展。基于此，研究分析有色金属成矿的地质特征和找矿的前景，以期为相关工作的深入开展提供一定的参考。 关键词：有色金属；地质环境状况；成矿特征；找矿前景 前言 随着社会经济的快速发展，人类需求有色金属的量逐渐增大，但是有色金属又属于不可再生资源，所以在勘探开采中必须坚持科学合理的原则，利用先进的技术方法，采取有效的措施，保证矿产的开产率切实提高，才能满足经济社会发展的需求。目前出露地表和地球浅部易识别的矿床已非常少，而地球深部矿床的找矿难度又非常大，如果没有有效的找矿方法和先进的成矿模式理论及成矿预测理论，寻找新矿床将成为一项无法完成的任务。成矿模式是对同一类矿床的地质、构造、地球物理、地球化学和其它基本特征进行概括，是反映对矿床规律的认识。成矿预测则是在成矿模式的指导下，根据一定的成矿地质理论、成矿地质环境、成矿条件、控矿因素和找矿标志对潜在的矿床做出推断、解释和评价并提出矿床发现的途径，从而对矿床进行定量评价的过程。在当前找矿难度大的形势下，利用先进的地球物理理论和科学方法做指导来建立成矿模式指导找矿工作，不仅能克服以前找矿的盲目性还能提高找矿的科学性和精确性，并取得更好的经济效益。成矿模式的研究和预测利于成矿理论、矿床分类、矿床成因规律的研究发展，使矿床研究方法理论化、系统化，并且对寻找地球深部隐伏的矿产资源有非常重要。 鉴于复杂的地质条件，笔者就某地的有色金属成矿，在以往的找矿实践经验和地区地质环境的基础上，深入研究分析区域成矿的特征和矿区分布，以期提供科学的信息和依据，从而促进在新的区域勘察发现新的有色金属矿产资源。 1 有色金属的广义概念 有色金属广义的概念是指除黑色金属矿产以外的所有金属矿产，它包括铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、铋、钼、锑、汞等重金属矿产，铝、镁等轻金属矿产，金、银、铂族等贵金属矿产以及稀有金属矿产、稀土金属矿产、分散金属矿产等金属矿产。 2 成矿模式的内容及发展 成矿模式是在四维空间内对形成矿床的成矿作用的高度概括，最终用不同的
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
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。
探析铅锌矿的成矿规律及成矿模式 摘要：随着科技的发展，对于矿石资源的研究需要 深入研究它们的由来，发展过程。铅锌矿床主要形成于拉张性构造环境，如受裂谷控制的克拉通内部及其边缘的沉降盆地，或拉张的裂谷、地堑；成矿物质可来自围岩、基底、上地幔；成矿流体也是来源多样化，有海水、天水、建造水、岩浆水等。本文阐述了铅锌元素地球化学性质，对铅锌矿床的成矿规律以及我国铅锌矿的成矿模式进行了探讨分析，以供参考。 关键词：铅锌元素；化学性质；成矿规律；成矿模式 铅锌矿划分的主要依据是其成矿模式，划分依据也具有多样性，目前常用的划分主要是根据矿床的成因为基础的划分。从而将世界主要铅锌矿床划分为：沉积岩容矿的海底喷气沉积矿床；火山岩容矿的海底喷气沉积矿床；碳酸盐岩容矿的后生沉积矿床；砂页岩容矿的沉积或沉积――变质型矿床；与岩浆岩有关的斑岩、矽卡岩、热液交代型矿床和陆相火山岩型矿床；非硫化物锌矿床等。这种分类法以集中反映出矿床产出的地质背景、成矿环境、成矿主岩和矿床成因等重要因素，既有利于促进铅锌矿床成矿理论的研究，又便于指导找矿，是一种被大多数地质工作者普遍接受的分类方案。
以下就铅锌矿的成矿规律及成矿模式进行探讨分析。 一、铅锌元素地球化学性质 1、铅锌元素地球化学特征。铅锌这种自然界中的金属 元素在地壳中是富集成矿的，相比较起来，冶炼方便，这种元素发现的时间比较早。虽然二者在元素周期表中属性不同却在自然界中是共生的，在自然界中具有一定的氧化性，同时它们也具有同型离子结构，具有强烈的亲硫性的缘故。在自然界中以硫化物为主，在地表氧化条件下可见其氧化物形式。铅、锌也可以类质同象形式进入其他矿物之中，由于它们亲氧性的差别，它们的类质同象特征也有不同。 2、铅锌元素在自然界的演化规律及分布特征。在自然界，铅和锌往往共存于同一矿床，原生铅锌矿床的主要造矿矿物方铅矿和闪锌矿，总是紧密的共生在一起，单铅矿床和单锌矿床所占比例甚少。这是由于铅锌具有共同的成矿物质来源和十分相似的地球化学行为，有相类似的外层电子结构，都具有强烈的亲硫性，并形成相同的易溶络合物。原生铅和锌其资源的地理分布和成矿类型也甚为一致。在岩浆作用过程中，铅锌浓度很低，很少出现锌的硫化物，铅锌主要以类质同象的形式分散在造岩矿物中，铅追随钾，主要集中在含钾的造岩矿物如钾长石，黑云母中去；而锌追随铁，主要分布在铁镁矿物中。从超基性到酸性岩，锌含量下降，而铅却上升。铅锌是活泼元素，变质过程中形成的变质热液中如果
https://www.doczj.com/doc/407837910.html, 成矿系统的基本要素 一个系统有诸要素组成，各要素之间即互相独立，有互相联系。各个要素在系统中的地位和作用是不同的，有的处于主导地位，有的处于从属地位，但都是系统中不可缺少的部分。成矿系统中的基本要素有：①成矿物质；②成矿流体；③成矿能量；④成矿流体的输运通道； ⑤矿石堆积场地。 成矿物质是成矿系统中的物质基础，包括金属元素、非金属元素、有机质和他们的化合物。地幔、地壳和水圈是成矿物质的总仓库，能源源不断地供应成矿物质。按成矿物质来源可分为幔源、壳源、壳幔混源、海水源、大气降水源以及星外源等，其中地幔、地壳来源是最重要的。成矿物质即可直接来源于一般岩石，也可来源于已初步富集某些矿质的矿源层（岩）。对矿源层研究的大量文献表明，具备矿源层（岩）固然有利于成矿；不具备矿源层（岩）但成矿地质作用强烈、持续或反复多次，也能将一般岩石中某些成矿物质反复萃取和高度浓集而形成矿体。 矿质来源地壳称为矿源场，类似名词但更宏观的有金属省或地球化学省，它们作区域性分布，并能在较长的地质历史中贡献成矿物质。一个成矿系统中有一个或若干个矿源场，可是同一性质的，液可以是不同性质的。矿床中的矿质可是单组成的，如单一的铜矿，液可以是多组成的，它们或来自同一个矿源场，或来自不同矿源场而在运动汇集过程中实行多组分耦合而形成多矿种矿体。 作为矿质直接来源的含矿岩石建造比较易于查明，而作为矿质间接来源的原生矿源地，因其反复变动或距矿产地很远而不易追溯。现今已有较系统的同位素地球化学和元素等示踪方法，用以提供关于成矿物质来源地的线索。 成矿流体是指各类地质流体经过一定的地质演化而演变为包含和搬运成矿物质的那一部分流体，包括来源于大气降水、海水、地层水、岩浆水、变质水和幔源的流体等，一些矿化剂也以多种形式被溶于水中参与对矿质的搬运和沉淀、聚集成矿物质，是沟通矿源场、运移场合储运场的纽带和媒介，因而是成矿系统中最为活跃的要素。流体的稳定、充分供应是成矿系统能否正常运行的关键。在一个成矿系统中，成矿流体可以是一种类型、一个来源，也可以是几种类型、几个来源的耦合。 成矿的能量是成矿动力学的核心是成矿作用的发生，即矿化向成矿转变，这就需要自然力的驱动。促使成矿的动力是广义的，有热梯度、压力梯度、浓梯度等、速度梯度和化学反应亲和力等。在这些作用力的驱动下，成矿系统这部机器得以发动和运行，包括流体的萃取、运移、流体输运过程中的水-岩反应以及流体中有用物质的沉降堆积等。有了动力的供给，系统内部得以保持运动状态和具有自组织的能力，是从无序向有序演化，从而达到成矿功能。
四川省铅锌矿成矿规律与找矿分析 本文系统的介绍了色四川省铅锌矿成矿背景及控制条件，从时间角度和空间角度对成矿规律进行分析，为我省铅锌矿的找矿前景提供了一定的借鉴意义。 标签：铅锌矿成矿规律找矿方向分析 四川省铅锌矿成矿规律与找矿研究是矿产资源潜力评价主要任务，2010年至2011年，相关部门组织冶金、地矿等多个单位实施开展了这项工作，并按照国家矿产潜力评价系统的技术指标和类型来对研究方案进行规划和实施，全面分析了四川省铅锌矿的成矿规律和找矿方向，为提升我省矿产资源勘查提供了重要的决策依据。 1四川省铅锌矿成矿背景及控制条件 四川省有关职能部门在组织研究铅锌矿成矿规律时，根据相关技术规范和要求将省内的铅锌矿划分为“四型八式”，其中“四型”是指将铅锌矿分为层控热液型、火山岩型银、岩浆型热液型、火山沉积变质型4个预测类型，而“八式”指夏塞式、大梁子式、黑区式、乌衣式等8种矿床样式。结合目前先进的成矿学理论、应用计算机，将矿产、地质、GIS、地球物理勘探、化学勘探等提供的信息进行综合性的处理，并进行融合。我省铅锌矿主要分布在三江中段和攀西地区，两个地区铅锌矿地质分布和成矿特点各有特色。 1.1三江中段地区铅锌矿成矿背景 三江中段地区的总体构造线方向为由北向西，由向、背斜与一大批近似于平行的北向西断裂带相间排列，但有时也会出现被北向东断裂带横切的现象。三江中段地区属于不同方向构造的交汇地带，为铅锌矿成矿带来了有利地形和地质条件。义敦岛的弧褶皱带主要为北向西向、背斜，由拉纳山组和三叠统图姆沟组等构成。区域典型的断裂有玉树—羊拉、定曲河—中甸、德格—乡城等。其中德格—乡城断裂是义敦岛主弧断裂带，其弧形的大致方向为北西—近南北向微向东突出。断裂破碎带的宽度达到上百余米，控制了整个三叠纪火山岩带的分布状态。同时当中也分布了大量的基性岩体和超基性岩体，成为三江中段主要控矿断裂带。该断裂带附近及周边发现了大量的大中型铅锌矿矿床，如砂西矿床、夏塞矿床、呷村矿床等。 1.2攀西地区铅锌矿成矿背景。攀西地区主要由前震旦纪基底和盖层构成，其结晶基底是由河口群、康定群等组成。前者厚度达到6870米，后者则达到4800米（叠置在前者之上）。攀西地区二叠纪玄武岩的分布极为广泛，尤其攀西地区东部峨眉—昭觉地段断陷盆地更为普遍[1]。该地区历经多次板块构造运动，且多为激烈运动，导致其断裂带和褶皱地带的地质构造发育良好，形成了构造复杂、格局各异的奇特地貌景观。攀西地区断裂带构造和褶皱区构造的特点是，两者常常是并列存在的。方向以南北为主，同时具有多形态、多方向等特征，为区域铅
青海省金属矿成矿规律及成矿预测 青海省地处我国西部，位于西藏高原的东北方向，其地质构造属于特提斯和古亚洲超构造的结合体，笔者在文中首先对青海省的矿藏形成的背景进行了简单的阐述，然后具体分析了青海省的金属矿的成矿规律，并对其成矿从专业的角度进行了预测，以期为人们对青海省的金属矿的分布以及开发和利用提供一些有建设性意义的建议和意见。 标签：金属矿成矿规律预测 青海省是我国西部的大省之一，具有得天独厚的地理环境和丰富的矿藏储备条件，其矿藏的储备主要以西南方向的三江北段、东部的昆仑山以及柴达木北部和祁连山为多，这几个地方蕴含着大量各种丰富的能源资源、盐类资源以及稀有贵金属和普通金属矿。 1青海省成矿背景分析 青海省出露的地层以中新生代的时期的岩石最多，昆仑山南部的断层区域将青海省省内的地层一分为二，南部区域包含西倾山以及兴海一共和盆地在内的区域，并以可可西里、唐古拉山为主体山脉，中一新生界是其主要特点，从对地层的研究中我们可以对中生代之后的地层演变历史有一个比较明晰的了解；北部区域则包括柴达木盆地和阿尔金山脉以南的区域在内，主要由昆仑山东部和祁连山组成，记录的是晚古生代之前的地层的演变进程，表现出了古生界的特点。 青海省内的岩浆的发育过程中，主要出露有各个不同时期的岩浆岩，岩性表现为酸性、碱性、中性、基性以及超基性几种，省内区域中侵入岩的分布相对较广，尤其是在青海北部，分布了大量的中性和酸性的侵入岩，另外，出于青海的火山爆发非常频繁的历史特点，从远古时期到早新生代一直有火山喷发，逐渐的由海相喷发发展为海相和陆相共同喷发，到最后的陆相喷发，每一个时期的火山的喷发都各具特色，不论是规模还是轻度都具有非常显著的特点与差异。 2青海省金属矿成矿规律分析 对于青海省的金属矿的成矿规律的分析可以从时间和空间两个角度进行。 2.1从时间角度分析金属矿的成矿规律 青海的黑色金属自古元古代开始就一直有比较广泛的分布和较大的存储量，在古元时代有关于铁矿的存在报告，不过大规模的成矿作用还是在早古生代形成沉积岩铁矿开始，在早古生代，海相火山型的铁矿比较广，相对铁矿，锰矿的分布就不是特别多，从现有的研究成果来看，黑色金属的成矿时间主要集中在二叠纪、晚奥陶纪以及寒武纪时期，而且明显的收到了火山的影响。
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)