美国怀俄明州格兰尼特山热液蚀变和铀迁移的氧同位素研究

格兰尼特山位于落矶山成矿省的南部,是拉拉米造山运动抬升的几个前寒武基底地块的组成部分。大多数前寒武地块向北、北西倾,但是,由许多不连续的丘岭构成的格兰尼特山则呈东-西向带状展布。该带出露长约110 km,宽20 km,其面积约为2 200km~2。怀俄明州格兰尼特山的花岗岩岩石提供了美国怀俄明州Crooks Gap,Gas山和Shirley盆地铀矿床的铀源。格兰尼特山的前进热液蚀变岩石包括绢云母化-绿泥石化-钠黝帘石化花岗岩和钠长石化花岗岩和硅化-绿帘石化花岗岩。它们的全岩平均δ~(18)O值分别为7.1‰(17个样品),6.3‰(6个样品),4.7‰(26个样品)。6个绢云母化-绿泥石化-钠黝帘石化花岗岩样品的单矿物δ~(18)O值平均为石英8.9‰,长石6.4‰。3个相应的钠长石化花岗岩的石英和长石的δ~(18)O分别为8.1‰和5.6‰;而4个硅化-绿帘石化花岗岩得出的δ~(18)O平均值石英为5.6‰,长石为3.2‰。蚀变花岗岩~(18)O亏损表明,与低~(18)O的流体(可能是大气降水)的相互作用有关,该流体为后期事件从花岗岩中淋滤铀造成了先决条件。△_(石英-长石)同位素分馏显示,热液蚀变是在温度为363±50℃的条件下产生的,热液流体的δ~(18)O估计为—6.9‰,水/岩比值约为O.4。格兰尼特山的热液蚀变事件很可能对铀的迁移造成重大的影响。在深达426.7 m的钻孔剖面中发现,强烈的破碎带、低的δ~(18)O值,热液蚀变矿物组合与铀的高度富集之间有密切的关系,说明部分铀的活化是由热液蚀变事件引起的。     

加拿大不列颠哥伦比亚布莱克多姆始新世浅成热液银-金矿床的矿液性质

对加拿大不列颠哥伦比亚南部布莱克多姆(Blackdome)矿区的始新世浅成热液Ag-Au-(Sb-Cu-Fe-Zn-Pb-S-Se-As)矿床进行了溶液包体研究和稳定同位素分析。贵金属矿脉赋存于钙-碱性火山岩系内,是大气成因地下水在地表以下0.5—1.1km渗入火山堆积物的裂隙而发育形成的矿床。部分裂口,由于沸腾地热系统和水流体的影响,使主岩岩石形成层状硅酸盐及钾长石化蚀变。火山岩主岩的普遍青磐岩化表示它以前具地热田的特征。地热溶液为低盐度-0.21-2.07wt％NaCl,密度为0.72-0.81g/cm~3,δ~(18)O值为-6.8至-8.8‰(SMOW),δD值为-125至-134‰(SMOW)。在含水的交代作用时期,氧同位素交换造成偏离“雨水线”的正位移。少数在δD值内正位移,偏离原生雨水线的数值是因为氢从裂口系统或与围岩的氢选择交代作用而发生亏损。Blackdome矿床明显属于冰长石-绢云母型的火山岩主岩浅成热液贵金属矿床。     

马里Loulo金矿山的碳、氧、氢和硫同位素研究

在马里Loulo测定了采自Birimian年代(2.1Ga)含金电气石化砂岩及其上下盘的硅酸盐、碳酸盐和硫化物样品中的氧、氢、碳、硫同位素组分,砂岩经受了两期构造形变。样品取自3个不同的矿体——Loulo 0,Loulo 3和P64。 Loulo 0矿体石英脉δ~(18)O值具有一致性,氧为16.1‰—16.6‰(SMOW)(一个样品为+11.6‰除外)。电气石化砂岩的碎屑石英颗粒的δ~(18)O值也是16.1‰。电气石具有高的δ~(18)O值(+13.9‰),全岩的δ~(18)O值也较均匀,为13.2‰—15.7‰,最低值(13.2‰和14‰)是取自下盘样品的δ~(18)O值。 Loulo 0和P64矿体的白云岩中氧的δ~(18)0值为15.1‰—19.5‰(SMOW),δ~(13)C值为—13.5‰—     

阿拉斯加州东南部朱诺金矿带中脉状金矿床的成因

沿朱诺(Juneau)金矿带分布的中温热液含金石英脉形成于早第三纪,其含矿热液富含金石英脉形成于早第三纪,其含矿热浓富含H_2O-CO_2(±N_2,H_2S CH_4),低盐度,温度为200—325℃,压力为100—150MPa。成矿溶液δ~(18)O值为+8—+12‰,δD值为-20—-30‰,表明为热液的深源成因。这些资料与俯冲在南阿拉斯加大陆边缘之下的物质,在变质脱挥发份作用过程中形成成矿流体的模式相一致。进化变质热液渗透到与Coast Range区域断裂带有关的高渗透性的机械破碎带,并在较高的退化地壳的脆弱部位形成金矿脉。随着多次的构造作用、热流体沸腾、流体与围岩的反应以及热流体温度、压力的降低,金逐步富集成矿。     

马里Loulo金矿的碳、氧、氢和硫同位素研究

在Loulo 0号矿体,δ~(18)O数值对呈纹理状的石英而言,相当稳定.氧含量为16.1‰—16.6‰.其中只有一个样品例外,为11.6‰。取自电气石化砂岩中的碎屑状石英颗粒里的δ~(18)O数值也是16.1‰.电气石本身就具有较高的δ“O数值(13.9‰).全岩样的δ~(18)O数值也相当均匀,为13.2‰—15.7‰;而最低数值(13.2‰和14‰)则出现在那些下盘的样品中.     

石英卵石及其流体包裹体的稳定同位素组成,作为沉积源区的示踪剂:对含金-铀石英卵石砾岩的指示作用

测定了南非维特瓦特斯兰德地区和加拿大休伦超群晚太古代至始元古代的含金和(或)铀单成分石英卵石砾岩中卵石的氧同位素组成,以确定源区的性质。即使是在同一手标本的相邻卵石内任一样品中石英卵石的δ~(18)O值变化约为4‰或更大,偶而高达8‰。另外,δ~(18)O值很不同的相邻卵石内流体包裹体中,保存了不同的同位素特征。这种总体不均一性表明,砾岩发生同化作用后,卵石间并未发生大的同位素交换。所以,这些卵石的氧同位素分析值,结合矿物和流体包裹体的详细研究,为说明卵石群体性质,并进而说明主要的沉积来源性质提供了有用的手段。休伦含铀矿石中的石英卵石的δ~(18)O值围绕均值10.2‰呈正态分布,几个偏离样的δ~(18)O<6‰,有一个样的δ~(18)O为14.6‰。相反,维特瓦特斯兰德含金-铀矿石中卵石的δ~(18)O值呈平缓峰态分布,偏向高δ~(18)O值(平均11.4‰),通过与太古代花岗者、伟晶岩和中温绿岩金矿脉这些通常认为的砾岩矿床源岩的δ~(18)O值相对照,可推断铀来源于花岗岩,而金来源于中温绿岩金。燧石卵石的δ~(18)O值(9‰—11.5‰)相对地比太古代和元古代海相燧石的δ~(18)O预期值(通常≥17‰)低,这就有效地排除了海相燧石,并由此排除了含金铁建造和热水沉积是金的可能来源。     

诸广南棉花坑铀矿床热液蚀变伊利石矿物学和稳定同位素特征

为了探究诸广南长江地区的黏土蚀变特征,在对棉花坑矿床开展野外工作和室内镜下观察的基础上,利用X射线粉晶衍射、氢氧同位素测试等方法对棉花坑铀矿床的热液蚀变伊利石进行了分析研究。伊利石的产出形式分为碎裂充填型、长石原位蚀变型和构造脉型三种,结晶度平均值分别为0.336、0.315和0.395,伊利石结晶受水/岩比和温度共同限制。伊利石的δ~(18)Ο值在0.4‰～9.1‰,δD在-92.4‰～-73.7‰。根据稳定同位素测试和计算,得出形成伊利石流体中水的氧同位素特征和前人研究中成矿晚期流体中水的氧同位素特征一致,同时根据计算所得伊利石形成温度在50～170°C,与成矿晚期流体温度一致;根据形成伊利石的流体中水的氢氧同位素投图可知其流体来源主要为大气降水,与成矿晚期流体来源一致,因此认为伊利石是棉花坑铀矿床成矿晚期特征蚀变矿物。     

含金铀Witwatersrand和Huronian超群石英卵石砾岩的氧同位素沉积学

通过分析若干太古界Witwatersrand超群和早元古界Huronian超群石英卵石砾岩中的硅质碎屑氧同位素组成鉴定其金、铀含量和物源间的关系。应用常规的和激光荧光技术测量石英、石英岩和燧石卵石以及砾岩基质中各个砂粒级石英颗粒的氧同位素组成。这些砾岩的单个样品中石英和石英岩卵石和石英砂的δ~(18)O值的明显的不均匀性表明它们已保存了源岩的δ~(18)O值。其基质具有典型变质结构的砾岩中单个砂粒保存原始δ~(18)O值意味着氧和二氧化硅的活动性有限和少量粒间流体存在时压溶作用下的重结晶作用。沿金矿主“矿脉”(砾岩)石英卵石的氧同位素分析结果表明石英卵石δ~(18)O值反映物源区的局部变化,来自同一矿山中含金铀的主矿脉和直接上覆的含铀的Monarch“矿脉”的石英卵石和石英砂的总体δ~(18)O值分布是相同的,意味着其源岩的总体相似性。中Rand组砾岩间矿石含量及金/铀比值的差别与其沉积学上的差别是协调的。 整个Huronian超群不同砾岩的石英卵石δ~(18)O值分布指示物源上的明显差别。这些砾岩在金含量和δ~(18)O值≥11.5‰的石英卵石的比例间存在粗略的正相关。 石英砂和石英卵石δ~(18)O分布间的差别有助于鉴定沉积源。将石英卵石砾岩中石英卵石和石英砂的δ~(18)O值与可能的源岩的石英δ~(18)O值对     

地热流体沉淀硫化矿物及其与金矿化的关系

采自奥会津地热区钻孔中硫化矿物结垢及围岩中发育类似的硫化矿物组成的细脉(采自岩心),在该区均由承压地热流体沉淀而形成. 该地热区可划分出两种围岩蚀变。一种是由中-碱性热水形成的碱性蚀变,另一种归结于酸性热水作用生成的酸性蚀变。在日本,浅成热液金矿被分成两类:(1)金(银)-石英(冰长石)型:矿脉的围岩发生中-碱性蚀变,有冰长石化、绢云母化、绿泥石化等。(2)大规模含金硅化岩型:围岩发生酸性蚀变,有高岭石化和明矾石化。两类金矿床的矿化作用与上述两类热流体作用可归结于同一作用过程。     

温度和盐度控制银金矿和硫化物沉淀——新西兰Waihi浅成低温热液金-银-贱金属硫化物石英脉系统

在Waihi安山岩中的巨大石英脉系统中,存在一个很大的浅成低温热液金—银矿床(总共生产了约199tAu和约1243tAg,Ag:Au=6.2)。金—银工业矿石向下延伸达575m。大面积的冰长石—石英—伊利石—绿泥石—黄铁矿蚀变带与较大的石英脉相邻并伴生石英+方解石+黄铁矿±冰长石±伊利石细脉。这个带的外围是伊利石—石英—冰长石—绿泥石—方解石—黄铁矿蚀变带,然后向外由以伊利石—蒙脱石夹层为特征的带过渡到蚀变最轻的安山岩中的蒙脱石—绿泥石—方解石蚀变带。这些蚀变系列中冰长石、石英、绿泥石、方解石、黄铁矿和一些伊利石的形成伴随有早期板…     

太古代碳库及其与金矿床流体源的关系

一般认为在蚀变火山岩中的海水源碳是太古代绿岩带内唯一主要变质前碳酸盐碳库中的碳。这样,来自太古代金矿床的碳酸盐所具的稳定同位素比呈大的负值(平均δ~(13)C=-3‰),这就不可能从这样的碳(一般推测δ~(13)C 近于0‰)获得,因而这种碳被解释成由某种局部的长英质岩浆源衍生出来的。可是,Barley 和 Groves 在西澳大利亚的 Norseman-Wiluna 绿岩带中识别出金矿化和区域变质前的两种碳酸盐蚀变类型,即海底蚀变和受断裂控制的区域蚀变,它们具有完全不同的碳同位素成分。后者(平均δ~(13)C=-4.8‰)意味着是绿岩带演化期间来自地幔的一种主要的岩浆源碳(CO_2)流。因此它本身带有根本的重要性。无论如何,我们在此说明为什么只存在两种碳酸盐碳库,以及在某一地区的各个金矿床之间碳酸盐的碳同位素比值变化,从而否认通常主张的岩浆流模式的某些基本推测。     

脉状方解石及其流体包裹体的同位素组成:对确定古水文系统、构造事件和矿脉形成过程的意义

确定了构造活动区发育的第三纪矿脉系统中方解石的同位素组成及其流体包裹体的氘含量。矿脉系统由3组不同走向的方解石脉(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)组成,根据穿切关系确定了它们的相对年龄。每组脉具有其特征的方解石δ~(18)O和δ~(13)C值:第Ⅰ组为-7.9‰和+1.59‰;第Ⅱ组为-15.3‰和+0.54‰;第Ⅲ组为-15.9‰和+1.73‰,而最老的一组(Ⅰ)的流体包裹体δD(-23.9‰)与以色列海岸平原雨水和地下水的流体包裹体δD相似,最年轻的一组(Ⅲ)的δD值(-49.6‰)与Hermon山的雨水和地下水的相似,可以认为δD的差异是由于同位素“高程效应”造成的。结论是,水文系统的主要变化与Hermon山区的形成及其高程有关,利用大气降水中δ~(18)O和δD之间的关系计算了第Ⅰ组(35℃)第第Ⅱ组(64℃)矿脉的形成温度,形成温度表明本区矿脉发生在浅部(1.7km)。方解石δ~(18)C表明,围岩是脉状方解石的来源,并且由于压力释放δ~(13)C有约1‰的变化。根据方解石的溶解度取决于压力和造成水力压裂及压力下降后不断增加的孔隙压力循环,讨论了矿脉形成的比较普遍的模式。     

矿物包体水中氢氧稳定同位素分析

本文采用加温爆破法提取矿物的包体水。包体水中氘的分析采用金属铀法,氧—18的分析采用五氟化澳法。对金属铀法分析水的精密度和准确度进行了检查,δD值的平均偏差为±1.2‰,对北大自来水分析所得的δD值与镁粉法测定的δD值结果相符。不同矿物样品中包体水的重复测定表明,δD的偏差不超过2.5‰,δ~(18)O的偏差约为0.5‰。     

日本含硒、碲热液金矿床的地球化学、矿物学和地质学特征

日本的低温热液金矿床可分成硒型和碲型2种类型。硒型金矿床赋存在沉积岩和火山岩中,而碲型金矿床则产在火山岩中。硒型由Ag、Pb、Zn和Mn矿化伴生,而碲型则与Cu和Bi、以及极少数与Hg和T1共生。并且硒型以出现大量的冰长石、绢云母和碳酸盐,缺少重晶石为特征。碲型则以碲型金矿床中普遍存在有铜矿,象硫砷铜矿(还有铋矿如辉铋矿)为特征;但是在硒型金矿床中,铜矿稀少且没有铋矿。在碲型金矿区,绢云母蚀变是普遍的,而在硒型金矿区是以绿磐岩和钾蚀变为主。流体包裹体数据表明,碲型和硒型的形成温度分别为200—300℃和150—270℃。硒型和碲型硫化物的硫δ~(S4)S分别为-8‰—+5‰(平均0‰)和-3‰—+7‰(平均+2‰—3‰);同时表明碲型硫化物硫的火成源和硒型的火成源和沉积源。碲型硫化物硫的δ~(34)S范围为+18‰—+29‰,同时提出一个火山源的SO_2气体的分布。碲型矿化流体硫和氧活度一直比硒型的高,而碲型矿化流体的pH值则一直比硒型的矿化流体低。这些地质、矿物学、地球化学上的特征以及这些特征同由低温热液矿化相伴生的那些活动地热系统的比较指出:(1)硒型和碲型存在于相同地热系统中不同的2个部分;(2)碲型形成比硒型更紧靠热源;(3)碲型形成矿化地点比酸-亚硫酸盐型远离火山中心;(4)火山源的SO_2气体的分布和主岩的类型是重要的因素。矿体流体化学性质(氧活度、硫活度、pH值、硫同位素成分)的不同导致了日本含碲和硒低温热液金矿床的形成。     

流体的混合和沸腾对浅成热液矿床石英和方解石同位素组成的影响

在含金银的浅成热液脉状矿床中,热水的混合和沸腾导致溶液温度下降和溶质离子浓度的变化,被认为是这种矿床矿物沉淀的一个基本机制。根据沉淀矿物的同位素组成可以判断热水的来源、溶液的化学性质和矿物的形成温度。沸腾的热流体温度高于100℃时,热流体氧同位素的变化是不明显的。沉淀矿物的同位素组成分晶效应也小。深部热流体与低温浅成水混合,由于热水的~(13)O/~(16)O比值降低,δ~(18)O值也下降。溶液温度降低同位素分馏效应增大。尽管流体δ~(18)O值因为混合而降低,而沉淀矿物的δ~(18)O值随着温度降低而增加。从串木野矿床所见到的浅成热液矿脉矿物δ~(18)O值来看,不排除流体沸腾的可能性或流体的混合。方解石的碳同位素组成由溶液中含碳组分和温度控制。在近中性和pH值较低条件下,流体沸腾可使沉淀的方解石δ~(13)C突然增加。从串木野矿床的脉状方解石δ~(13)C值可以表明它是在pH值为6—7的条件下沉淀的。     

水平衡法与高温转化法在矿泉水氢氧稳定同位素测定中的应用

为了鉴别不同品牌矿泉水标注水源地信息真伪,对11种不同品牌饮用水的氢氧稳定同位素(δD和δ~(18)O)进行测定。结果表明,水平衡法(GasBench-IRMS)和高温转化法(TC/EA-IRMS)的测定结果一致性较好,两种方法测定6种不同饮用水的δD和δ~(18)O的平均差异分别为(0.6±1.59)‰和(0.02±0.13)‰。水平衡法需要较长的制备和测定时间,但δD和δ~(18)O的测定精度明显优于高温转化法。11种饮用水δD和δ~(18)O变化范围较大,其δD和δ~(18)O受不同品牌饮用水的水源地降水影响形成明显的地域性。虽然无法区分矿泉水是否由其他类别饮用水伪造,但δD和δ~(18)O可以为特定区域(如高海拔与沿海地区)以及产地相近的矿泉水水源地鉴别提供依据。     

华南花岗岩型铀矿床的成矿特征

本文综述我国华南近20个花岗岩型铀矿床的成矿特征,其中包括矿体形态、围岩蚀变、矿石成分、矿石结构构造、矿化类型和矿物共生组合等特征。研究结果表明,华南花岗岩型铀矿床可形成于花岗岩体内(内带型)或花岗岩体外(外带型),矿体形态可各异,主要受构造破碎带、地层层间破碎带、基性岩脉等形态的控制。矿石的矿物组成较简单,主要矿石矿物为沥青铀矿、铀石;外带型铀矿床的矿石成分较内带型铀矿床的复杂。该类型铀矿床中大多数矿物的粒度较细小,胶状、偏胶状结构发育。矿石结构构造以细脉浸染状、角砾状为主,这些均反映华南花岗岩型铀矿床成矿作用的低温、快速、浅矿源特征。矿床围岩的热液蚀变种类较多,但是蚀变程度大多较弱,铀矿化仅出现于面型热液蚀变区的某些部位,围岩的线型热液蚀变较强烈的地段常是富矿体的赋存部位。分布范围较大的面型围岩蚀变是在华南寻找花岗岩型铀矿床的重要标志。     

日本远野砂岩型铀矿床的稳定同位素地球化学和成岩矿化

日本本州岛中部的远野砂岩型铀矿区地层由中新统下部的湖相沉积岩(18～22Ma)和上部的海相(15～16Ma)沉积岩组成。方解石和黄铁矿是该地层中的主要成岩蚀变产物。湖相和海相的方解石和黄铁矿的特征差别很大。湖相沉积物中方解石的δ~(13)C值低(-19‰～-6‰PDB),而海相地层中的δ~(13)C值高(-11‰～+3‰)。这意味着海相碳酸盐在上部海相沉积岩中所起的作用较大,下部湖相地层中方解石的碳既来源于有机质的氧化作用,又来源于溶解在海水中的无机碳。上部海相地层中草莓状黄铁矿的低δ~(34)S值(-14‰～-8‰CDT),表明有少量海水硫酸盐细菌还原作用,而下部含褐煤长石砂岩中自形-半自形黄铁矿的高δ~(34)S值(+10‰～+43‰),意味着大量封闭体系的海水硫酸盐细菌还原作用。在湖相地层成岩期间,由于海水硫酸盐大量的细菌还原与伴随的有机质的氧化作用和有机质的水解反应,产生CH_4和CO_2促进形成了大量自形-半自形的黄铁矿。在此阶段,由U~(6+)还原为U~(4+)形成了铀矿物(铀石和晶质铀矿)。湖相沉积物中成岩蚀变和铀矿化环境的特点是Eh值低,在低Eh环境下,CH_4和HCO_3~-的浓度几乎相等,还原硫的形式(H_2S,HS~-)在水溶硫形式中占优势,而海相地层中的成岩蚀变的特点是SO_4~(2-)在溶解硫形式中占优势。湖相地层中的现代地下     

澳大利亚新南威尔士Major’s Creek——泥盆纪浅成热液金矿床

Major′s Creek矿脉主要是由含金、金-银碲化物和贱金属硫化物的石英脉和碳酸盐脉构成,赋存在硅化和绢云母化的岩墙或Bridwood花岗岩体的花岗闪长岩中。对流体包裹体的研究表明,在80—350℃范围内的各个阶段上都是属低盐度流体沉积.而重要的金-银碲化物矿化发生在温度约155℃时.由于CO_2的液相从原始的富CO_2水溶液中分离引起矿物沉淀。泥质蚀变是由沸腾带以上的酸淋滤造成。矿化以浅成低温热液为特征,也许是从存在着的一个热液对流系统中形成的。推测这一关系与附近的Eden-Yalwal裂谷带浅成热液金矿床相似,     

陕西省华阳川U-Nb矿床矿化蚀变特征研究

陕西省华阳川U-Nb矿床位于华北板块南缘小秦岭地区,矿床内可见含独居石、磷灰石、贝塔石、褐帘石脉体及旁侧明显的蚀变分带现象。为探讨矿化蚀变特征,对矿脉、矿旁蚀变带岩石、近矿蚀变带岩石以及围岩的结构构造、稀土、微量元素含量进行研究,结果表明由围岩→近矿蚀变带→矿旁蚀变带,石英、斜长石含量逐步减少,微斜长石含量显著增多,微斜长石的存在使得蚀变岩石显现红色,并可作为寻找U-Nb矿体以及判别蚀变程度的标尺;细小黑云母、微斜长石沿裂隙或粒间贯入碎裂围岩中,证明存在碱性流体,同时微斜长石交代石英和斜长石说明存在碱交代作用,微斜长石、黑云母化可作为U-Nb矿化的寻找标志;稀土元素配分图、微量元素蛛网图以及差异明显的δEu、(U/Th)_N均表明矿液和围岩存在明显的差别。