胶东金矿床中关键金属超常富集特征与机理初探
发布时间：2021-10-30 12:04
胶东是全球唯一已知发育于前寒武纪变质地体内的晚中生代巨型金矿省,也是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000吨的三个金矿省之一,被视为检验巨型金矿床成矿新理论和新模型的关键地区。胶东金矿床长期的开发和研究主要聚焦于金,对其共/伴生关键金属尚缺乏关注;但广泛发育含关键元素Te、Re、W、Zr、Cr、La、Ce、Sb、Bi和As的独立矿物。通过对胶东典型金矿床内关键元素赋存状态的分析,发现它们主要以微米矿物集合体、纳米颗粒或类质同象固溶体的形式出现,且空间分布极不均匀。通过对12个典型金矿床内关键元素的含量分布和富集特征的初步研究表明,相对于华北克拉通的地壳元素丰度,本次分析的Cr、Co、Cd、Rb、Nb、Ta、Hf、W、Sn、Sb、Bi、As和除Ho之外的其它15种REE均发生了不同程度富集。其中,Sb超常富集与Au共生形成浅成造山型金锑矿床,暗示该区可能成为重要锑资源接替区; Cd、Co、Nb、Rb、As和Bi超常富集达到伴生组分综合评价品位,显示出良好的资源潜力,尤其是Cd已具备综合利用的资源条件; Cr、Se、Te、Re、W和LREE超常富集接近伴生组分综合评价品位或已发现超常富集...
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(05)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：30 页
【部分图文】：
根据相对供应风险指数(BGS,2015)用元素周期表所示的关键元素(据Mudd et al.,2017)
硅酸盐熔体中贵金属浓度长期被认为由硫化物的矿物稳定性控制，只有硫化物不饱和的岩浆才能从地幔中萃取大量金属(Mungall,2002);然而对玄武岩和安山岩玻璃的系列实验发现，在相对氧化的、硫化物饱和的地幔环境中，金属可以硫化物的形式溶解在硅酸盐熔体中，形成富金属岩浆(Botcharnikov et al.,2011)。而Au-Bi-Na-Cl-S-H-O系统300～450°C的计算模拟表明，熔体中金的浓度比与其共存流体中的金高几个数量级，即含金熔体可能比非饱和流体的成矿贡献更大，也说明成矿流体系统可能包含了大量更复杂的多金属熔体(Tooth et al.,2008)。同时，对印度尼西亚火山喷发后释放的火山熔体和气体中金属浓度的分析表明，金属可以在流体出溶之后、熔体与流体混合过程中加入到成矿流体(Nadeau et al.,2010);而在造山型金矿床中，在最大溶解度以下，金会在硫化物晶格内形成Au-Bi-Te固溶体，在同成矿作用构造变形中进一步富集，从而发育金与碲化物密切共生的现象(李瑞红等，2019)。这些不同于已有成矿模式的成果，为从源区萃取金属的条件及其进入成矿流体时机的研究提供了新的视角。长期以来，成矿流体中金的迁移形式往往被限定为金的硫-氢和氯络合物，As、Hg、Sb以硫络合物的形式迁移(Deng et al.,2015b;Goldfarb and Groves,2015;Wang et al.,2015;Yang et al.,2016d,2017;Guo et al.,2020)，成矿流体中的多钨酸盐离子被认为可能对钨的输运起重要作用(Wood and Samson,2000)，而对Te和Bi的输运机制仍存在很大争议。基于成矿与成岩硫化物的微区原位分析数据的对比(Large et al.,2012)、或使用热力学模拟计算不同P-T条件下成矿流体内不同元素的状态(Zhong et al.,2015a)，表明除Au之外，流体系统中的Ag、As、Sb、Hg、Mo、W等金属元素也会发生浓度的变化(Pitcairn et al.,2010)。原位X射线吸收光谱和溶解度测量、结合分子动力学和热力学模拟，证明成矿流体中硫的自由基(S31)对金属的来源、聚集和分布有着重要的控制作用(Pokrovski et al.,2015)。此外，在科拉超深钻孔深9052～10744m深度处的石英流体包裹体中，金以纳米颗粒的形式发生了超常富集(Prokofiev et al.,2020);同时，南太平洋纽瓦南热液喷口区黑烟囱流体中发现的胶体金(Gartman et al.,2018)以及澳大利亚Callie金矿床的纳米级金胶体组构和蚀变地质证据(Petrella et al.,2020)，证实了长期以来关于金属在热液中经历胶体迁移的假设(Hannington and GarbeSch9nberg,2019)。这些研究成果对金属迁移形式的认识提供了有益补充。
此外，对含关键元素矿物特征、化学组成、形成条件及其与金成矿的关系也有少量报道，但主要是针对牟乳带金矿床的碲化物，对其它矿床和其它矿物的相关研究相对薄弱(表1)。2.2 赋存状态
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦家深部金矿床成矿流体来源:来自黄铁矿微量元素及S-He-Ar同位素的约束[J]. 李杰,宋明春,梁金龙,姜梦瑶,李世勇,丁正江,苏菲. 岩石学报. 2020(01)
[2]铂族元素流体活动性[J]. 严海波,丁兴,王焰,糜梅,孙卫东. 岩石学报. 2020(01)
[3]稀散金属超常富集的主要科学问题[J]. 温汉捷,周正兵,朱传威,罗重光,王大钊,杜胜江,李晓峰,陈懋弘,李红谊. 岩石学报. 2019(11)
[4]21世纪以来中国关键金属矿产找矿勘查与研究新进展[J]. 毛景文,袁顺达,谢桂青,宋世伟,周琦,高永宝,刘翔,付小方,曹晶,曾载淋,李通国,樊锡银. 矿床地质. 2019(05)
[5]Geological and Fluid Inclusion Constraints on Gold Deposition Processes of the Dayingezhuang Gold Deposit, Jiaodong Peninsula, China[J]. CHAI Peng,ZHANG Zhiyu,HOU Zengqian. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2019(04)
[6]巨型矿床形成与定位的构造控制:胶东金矿集区剖析[J]. 杨立强,邓军,宋明春,于学峰,王中亮,李瑞红,王偲瑞. 大地构造与成矿学. 2019(03)
[7]胶西北寺庄金矿床热液蚀变作用[J]. 刘向东,邓军,张良,林少一,周明岭,宋宇宙,徐晓磊,连琛芹. 岩石学报. 2019(05)
[8]胶东黄铁矿显微构造变形与金富集关系:黄铁矿EBSD组构和地球化学约束[J]. 李瑞红,杨立强,恽孟河,安平,邱昆峰,孟银生. 矿床地质. 2019(02)
[9]关键金属元素的多圈层循环与富集机理:主要科学问题及未来研究方向[J]. 蒋少涌,温汉捷,许成,王焰,苏慧敏,孙卫东. 中国科学基金. 2019(02)
[10]战略性关键金属矿产资源:现状与问题[J]. 翟明国,吴福元,胡瑞忠,蒋少涌,李文昌,王汝成,王登红,齐涛,秦克章,温汉捷. 中国科学基金. 2019(02)
博士论文
[1]山东胶东地区招平断裂带北段金矿成矿规律与成矿预测[D]. 万多.吉林大学 2014
硕士论文
[1]山东乳山宋家庄金矿成因矿物学与深部远景研究[D]. 海东婧.中国地质大学(北京) 2013
[2]胶东玲珑金矿成因矿物学与深部远景研究[D]. 马广刚.中国地质大学(北京) 2011
本文编号：3466700
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(05)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：30 页
【部分图文】：
根据相对供应风险指数(BGS,2015)用元素周期表所示的关键元素(据Mudd et al.,2017)
硅酸盐熔体中贵金属浓度长期被认为由硫化物的矿物稳定性控制，只有硫化物不饱和的岩浆才能从地幔中萃取大量金属(Mungall,2002);然而对玄武岩和安山岩玻璃的系列实验发现，在相对氧化的、硫化物饱和的地幔环境中，金属可以硫化物的形式溶解在硅酸盐熔体中，形成富金属岩浆(Botcharnikov et al.,2011)。而Au-Bi-Na-Cl-S-H-O系统300～450°C的计算模拟表明，熔体中金的浓度比与其共存流体中的金高几个数量级，即含金熔体可能比非饱和流体的成矿贡献更大，也说明成矿流体系统可能包含了大量更复杂的多金属熔体(Tooth et al.,2008)。同时，对印度尼西亚火山喷发后释放的火山熔体和气体中金属浓度的分析表明，金属可以在流体出溶之后、熔体与流体混合过程中加入到成矿流体(Nadeau et al.,2010);而在造山型金矿床中，在最大溶解度以下，金会在硫化物晶格内形成Au-Bi-Te固溶体，在同成矿作用构造变形中进一步富集，从而发育金与碲化物密切共生的现象(李瑞红等，2019)。这些不同于已有成矿模式的成果，为从源区萃取金属的条件及其进入成矿流体时机的研究提供了新的视角。长期以来，成矿流体中金的迁移形式往往被限定为金的硫-氢和氯络合物，As、Hg、Sb以硫络合物的形式迁移(Deng et al.,2015b;Goldfarb and Groves,2015;Wang et al.,2015;Yang et al.,2016d,2017;Guo et al.,2020)，成矿流体中的多钨酸盐离子被认为可能对钨的输运起重要作用(Wood and Samson,2000)，而对Te和Bi的输运机制仍存在很大争议。基于成矿与成岩硫化物的微区原位分析数据的对比(Large et al.,2012)、或使用热力学模拟计算不同P-T条件下成矿流体内不同元素的状态(Zhong et al.,2015a)，表明除Au之外，流体系统中的Ag、As、Sb、Hg、Mo、W等金属元素也会发生浓度的变化(Pitcairn et al.,2010)。原位X射线吸收光谱和溶解度测量、结合分子动力学和热力学模拟，证明成矿流体中硫的自由基(S31)对金属的来源、聚集和分布有着重要的控制作用(Pokrovski et al.,2015)。此外，在科拉超深钻孔深9052～10744m深度处的石英流体包裹体中，金以纳米颗粒的形式发生了超常富集(Prokofiev et al.,2020);同时，南太平洋纽瓦南热液喷口区黑烟囱流体中发现的胶体金(Gartman et al.,2018)以及澳大利亚Callie金矿床的纳米级金胶体组构和蚀变地质证据(Petrella et al.,2020)，证实了长期以来关于金属在热液中经历胶体迁移的假设(Hannington and GarbeSch9nberg,2019)。这些研究成果对金属迁移形式的认识提供了有益补充。
此外，对含关键元素矿物特征、化学组成、形成条件及其与金成矿的关系也有少量报道，但主要是针对牟乳带金矿床的碲化物，对其它矿床和其它矿物的相关研究相对薄弱(表1)。2.2 赋存状态
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦家深部金矿床成矿流体来源:来自黄铁矿微量元素及S-He-Ar同位素的约束[J]. 李杰,宋明春,梁金龙,姜梦瑶,李世勇,丁正江,苏菲. 岩石学报. 2020(01)
[2]铂族元素流体活动性[J]. 严海波,丁兴,王焰,糜梅,孙卫东. 岩石学报. 2020(01)
[3]稀散金属超常富集的主要科学问题[J]. 温汉捷,周正兵,朱传威,罗重光,王大钊,杜胜江,李晓峰,陈懋弘,李红谊. 岩石学报. 2019(11)
[4]21世纪以来中国关键金属矿产找矿勘查与研究新进展[J]. 毛景文,袁顺达,谢桂青,宋世伟,周琦,高永宝,刘翔,付小方,曹晶,曾载淋,李通国,樊锡银. 矿床地质. 2019(05)
[5]Geological and Fluid Inclusion Constraints on Gold Deposition Processes of the Dayingezhuang Gold Deposit, Jiaodong Peninsula, China[J]. CHAI Peng,ZHANG Zhiyu,HOU Zengqian. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2019(04)
[6]巨型矿床形成与定位的构造控制:胶东金矿集区剖析[J]. 杨立强,邓军,宋明春,于学峰,王中亮,李瑞红,王偲瑞. 大地构造与成矿学. 2019(03)
[7]胶西北寺庄金矿床热液蚀变作用[J]. 刘向东,邓军,张良,林少一,周明岭,宋宇宙,徐晓磊,连琛芹. 岩石学报. 2019(05)
[8]胶东黄铁矿显微构造变形与金富集关系:黄铁矿EBSD组构和地球化学约束[J]. 李瑞红,杨立强,恽孟河,安平,邱昆峰,孟银生. 矿床地质. 2019(02)
[9]关键金属元素的多圈层循环与富集机理:主要科学问题及未来研究方向[J]. 蒋少涌,温汉捷,许成,王焰,苏慧敏,孙卫东. 中国科学基金. 2019(02)
[10]战略性关键金属矿产资源:现状与问题[J]. 翟明国,吴福元,胡瑞忠,蒋少涌,李文昌,王汝成,王登红,齐涛,秦克章,温汉捷. 中国科学基金. 2019(02)
博士论文
[1]山东胶东地区招平断裂带北段金矿成矿规律与成矿预测[D]. 万多.吉林大学 2014
硕士论文
[1]山东乳山宋家庄金矿成因矿物学与深部远景研究[D]. 海东婧.中国地质大学(北京) 2013
[2]胶东玲珑金矿成因矿物学与深部远景研究[D]. 马广刚.中国地质大学(北京) 2011
本文编号：3466700
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