矿物岩石地球化学通报 | 翟德高等:我国东北部地区大规模低温银成矿特征与机制

学术   2024-10-24 15:28   广东  

【编者按】侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖从设立至今已历经40年,举办了20届。从最初的每届表彰人数不超过6人,到现今每届不超过20人,参评候选人数在不断增加,且其成果越来越丰富。获奖者在各自的专业领域为科技创新做出贡献,很多已成长为学科带头人和各单位的中坚。侯德封奖以成果的创新性为第一原则,坚持公平、公正和公开的原则,为发现人才、培养人才做出的努力,赢得了社会各界的广泛赞赏和肯定,其关注度和认可度与日俱增。2023217日,学会侯德封奖评选工作委员会在北京召开了第19届评审会,经预审、综合评议和无记名投票,最后评选出20名获奖人。为了宣传获奖人的成果,本刊特辟“侯德封奖获奖者论文”栏目刊载获奖人的学术论文,感谢广大会员、读者的关注。本期刊发第19届侯德封奖获奖人翟德高教授的论文。

我国东北部地区大规模低温银成矿特征与机制

翟德高1,2*,赵青青1,2,豆明新1,2,许康宁1,2,江玲1,2,吴晋超1,2,吕焕科1,2

1. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院,北京 100083;

2. 中国地质大学(北京) 地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083


引用此文:翟德高,赵青青,豆明新,许康宁,江玲,吴晋超,吕焕科. 2024. 我国东北部地区大规模低温银成矿特征与机制. 矿物岩石地球化学通报,43(4):755–766.doi:10.3724/j.issn.1007-2802.20240037

Zhai D GZhao Q QDou M XXu K NJiang LWu J CLyu H K. 2024. Characteristics and mechanisms of large-scale low-temperature silver mineralization in northeastern China. Bulletin of MineralogyPetrology and Geochemistry434):755–766. doi 10.3724/j.issn.1007-2802.20240037



摘要:本文从银成矿地质特征、金属和流体来源、银的迁移富集机制以及低温银成矿与斑岩系统的成因联系等方面,阐述了我国东北部地区大规模低温银成矿作用及其控制机制。我国东北部地区银铅锌矿化赋矿围岩主要以粉砂岩和(碳质)板岩为主,成矿流体具低温和低盐度特征。多元同位素(C-H-O-S-Pb-He-Ar)体系表明成矿流体和金属以岩浆-热液来源为主,高精度年代学研究表明脉状银铅锌矿化与区域燕山晚期早白垩世酸性岩浆活动密切相关,部分矿床的形成还可能与多期热液活动叠加有关。总体上,我国东北部地区脉状银铅锌矿床成因类型应属于浅成低温热液型,与区内的中高温斑岩成矿体系构成同一岩浆-热液系统。流体与围岩的水岩反应导致热液体系发生还原和降温是造成银大量沉淀成矿的关键因素。




本文提纲


0 引言
1 区域地质背景与银成矿特征
2 银成矿的金属和流体来源
3 银的迁移和富集
4 低温银成矿系统与勘查启发

5 银成矿研究展望



图1 中国东北部地区典型银铅锌矿床分布图(修改自Zhai et al.,2020;Jiang et al.,2022)

图2 我国东北部地区典型脉状银铅锌矿床矿体产出与矿物组成特征

图3 中国东北部地区银铅锌矿床碳氢氧同位素组成特征(修改自Hedenquist and Lowenstern,1994;Hoefs,2009)

图4 中国东北部地区银铅锌矿床铅同位素组成特征(修改自Zartman and Doe,1981)

图5 流体体系中银主要迁移络合物形式的pH-lgƒO2相图(据Zhai et al.,2019b;Zhai,2023)

图6 热力学模拟水–岩反应过程中金属的沉淀机制(据Zhai,2023)

图7 我国东北部地区脉状银铅锌矿床成矿模式(修改自Zhai et al.,2018b)

展望




已有研究表明,我国东北部地区的脉状银铅锌矿床与斑岩系统共同构成了斑岩-浅成低温热液成矿系统,成矿物质与流体均来自岩浆热液体系,银主要以硫氢络合物形式迁移,水-岩反应导致的流体还原和降温是银沉淀的关键因素。然而,对于该区大规模银铅锌矿化的成矿机理及关键控制因素,还有很多关键问题尚未理清。例如,与国外典型银铅锌矿床主要赋存在火山岩中不同,我国东北部地区的脉状银铅锌矿床主要赋存在粉砂岩或碳质板岩中,除了水-岩反应有差异之外,其他的控制因素也不清楚。另外,作为世界上最典型脉状银铅锌矿集区,美洲Cordilleran地区发育大量与俯冲作用相关的斑岩型铜矿且脉状银铅锌矿床叠加在斑岩铜矿之上或外围,而我国东北部地区的脉状银铅锌矿床除部分研究实例外,多数矿区均未出露与成矿作用同期的岩浆岩,且已有实例矿床(如双尖子山和边家大院)均发育为斑岩型钼矿化而非铜矿,导致这种差异的原因也不清楚。再有,在其他银矿床的深部是否存在隐伏的成矿岩体呢? 多数矿床普遍不出露成矿同期岩体是否受剥蚀程度差异性控制以及是否有可能在银铅锌矿床深部寻找斑岩型矿床等问题还有待于进一步研究。

同时,一系列前沿分析技术方法的应用为银矿研究带来了新的契机。熔/流体包裹体研究可有助于深入理解岩浆热液体系中银富集成矿作用,高温高压实验研究能有效约束银成矿过程中流体组成及其物理化学条件变化,为定量化地认识银在热液中迁移和富集成矿过程提供关键证据。此外,MC-ICP-MS技术的进步推动了非传统稳定同位素地球化学研究领域的迅速发展。这一技术突破促成了银同位素高精度测试方法的建立,为运用成矿元素本身直接示踪成矿作用过程提供了全新路径。一系列的实验和理论计算研究探索了银在迁移活化过程中的热力学、动力学的元素配分行为,以及成矿过程,例如沸腾、冷凝、沉淀和氧化还原等过程的银同位素分馏机制,表明银同位素分馏受温度、压力等热力学条件和流体pH等物理化学条件的控制。与主要地质储库、环境材料和商业产品的银同位素相比,热液矿床的银同位素变化更为显著,这与系列氧化还原反应以及地表过程中银的再迁移活化等有关,这些研究为运用银同位素示踪金属物质来源和制约矿化过程提供了基础。



更多内容请点击左下角“阅读原文”。



作者简介

翟德高1985年生,中国地质大学(北京)教授/博士生导师,国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者。主要从事热液金、银、锑成矿系统与矿床成因研究。现任中国有色金属学会地质学术委员会第八届委员会副主任委员、中国矿物岩石地球化学学会微束分析测试专业委员会委员。现为Mineralium Deposita副主编,MineralsJournal of Earth Science、《矿床地质》 、《地球科学》和《地学前缘》编委,《黄金科学技术》 、《地球化学》和China Geology青年编委。获第19届侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖、中国地质学会银锤奖、SEG Fellow、中国地质大学(北京)“青年五四奖章”、朱训青年教师奖等。主持国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目课题等10余项。以第一或通讯作者发表SCI论文30余篇,主要发表在Economic GeologyMineralium DepositaAmerican MineralogistGeochimica et Cosmochimica ActaGSA Bulletin等地球科学领域重要期刊上,论文累计引用2200余次(谷歌学术)。


END

战略性关键金属科普平台

战略性关键金属科普平台
专注关键金属 报导前沿动态 普及地学知识 服务社会大众
 最新文章