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    陆相火山岩地区铜金成矿系统的发现与评价是目前矿床学领域最为重要的科学技术难题之一。我国陆相火山岩在青藏高原、天山-阿勒泰、大兴安岭、东南沿海等地区广泛分布,涵盖了从晚古生代到新生代的不同地质时期,经历多期俯冲碰撞作用,具有形成大型-超大型斑岩-浅成低温热液型铜金矿床的重要潜力。

    2023-2024年,中国地质科学院矿产资源研究所承担的新一轮找矿突破战略行动项目“铜金锑紧缺战略性矿产调查与潜力评价”,对那曲当若雍错西地区早白垩世则弄群和阿里革吉地区中新统火山岩中的铜矿化异常开展短波红外光谱学、水系沉积物地球化学、土壤地球化学、碎屑矿物学、蚀变矿物化学、高精度大功率物探等研究与探测,经钻探验证,取得突破性找矿进展。

    一是发现带内首个中新世高硫化浅成低温热液型铜(金、银)矿。新发现芒拉铜(金、银)矿,首孔揭露铜矿体累计视厚度137米,平均品位0.46%,伴生金品位0.06g/t,银品位2.04g/t;其中主矿体视厚度50米,铜品位为0.71%,伴生金和银品位为0.13g/t和2.94g/t。矿区内明矾石、地开石、叶蜡石等蚀变矿物以及硫砷铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿、黄铜矿、黝铜矿和斑铜矿等金属矿物的产出,揭示了芒拉铜(金、银)矿具有高硫化浅成低温热液成矿作用的特征,是青藏高原首例中新世该类型矿床。钻探验证和矿物学研究表明,芒拉铜(金、银)矿深部逐步揭露了强烈的黄铁绢英岩化蚀变和细脉-浸染状黄铜矿、斑铜矿、辉钼矿矿化,表明深部已过渡为典型的斑岩型矿体,保存了完整的斑岩-高硫化浅成低温热液成矿系统。年代学、岩石学和动力学背景研究揭示,该矿床可与冈底斯中-东段的“碰撞型”铜多金属矿带相连,表明冈底斯中新世斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜矿带东西向延伸超过一千公里。 

    图1 藏西北陆相火山岩区芒拉铜(金、银)矿典型蚀变和矿化照片

    二是在冈底斯中段陆相火山岩区发现西藏首例早白垩世高硫化浅成低温热液型金矿,也是藏北首个高品位岩金矿。在冈底斯中段当若雍错西地区流纹质角砾熔岩之中发现3条金铜矿(化)体,其中Au-II金矿带长300~1 000 m, 首孔见矿厚度55米,平均品位17.97 g/t,取得找矿重大突破。确定了冈底斯中段陆相火山岩区高品位岩金矿的地质特征。发现金矿成矿物质主要来源于则弄群火山岩,金属矿物组合主要以黝铜矿、砷黝铜矿及铁砷黝铜矿等黝铜矿族矿物为主此外发育辉硒铋矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、铅矾、自然金、硒银矿等。以高岭石化、叶腊石化、绢云母化组成泥化蚀变为主要识别标志,矿化特征和蚀变组合与高硫化浅成低温热液型金矿床一致,且深部和外围具有形成斑岩铜矿的较大潜力。

    采用岩性-岩相-火山构造三重填图法对则弄群陆相火山岩进行填图,确定了火山活动中心、火山机构类型、火山演化特点等,共识别出8个火山机构,深入研究了陆相火山盆地形成和演化规律,提出火山熔岩/碎屑岩、斑岩、隐爆角砾岩是在陆相火山岩区寻找斑岩-浅成低温热液铜金矿床的重要岩石类型。提交了H45E0050011(鑫龙幅) 成矿规律图和矿产预测图,中国地质调查局首届全国固体矿产地质调查优秀图件展评中,被遴选为特优图幅(全国共5幅)。 

    图2 H45E0050011(鑫龙幅)成矿规律图

    三是明确了青藏高原斑岩-矽卡岩-浅成低温热液型矿床的找矿方向。将西藏班公湖-怒江成矿带、冈底斯成矿带的陆相火山区做为寻找世界级浅成低温热型铜金矿床新的勘查方向,提出狮泉河-革吉-措勤-尼玛一带存在一条斑岩型-矽卡岩型-浅成低温热液型铜金成矿带,明确了美日切错组、去申拉组、则弄群、林子宗群等陆相火山岩区具有发现斑岩-浅成低温热液型铜金成矿系统的重要潜力。

    冈底斯成矿带一直是大陆碰撞带斑岩型铜多金属矿床的典型代表,随着早白垩世鑫龙、中新世芒拉铜金矿的发现,表明青藏高原强烈隆升剥蚀区可保存浅部的浅成低温热液矿床,显示藏西北陆相火山岩区具有寻找斑岩-高硫化浅成低温热液铜金矿床的巨大潜力,不仅将冈底斯中新世斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜矿带向西延伸了近千km, 而且开辟了陆相火山岩区寻找中生代俯冲型和新生代碰撞型斑岩-浅成低温热液型铜金矿的新方向。

    四是初步建立了多元信息综合勘查模型。团队对地物化遥等传统勘查方法进行联合应用和改进,并创新应用勘查指针矿物学、高光谱遥感和非线性分析预测等技术,实现了“绿色、经济、高效”的靶区筛选和矿体定位方法。通过上述传统勘查方法和新型勘查技术的融合,创建了适合藏西北高海拔、强剥蚀、深覆盖地区的多元信息综合勘查模型,为今后陆相火山岩区的铜金矿产勘查工作提供了重要科技支撑。 

    该发现主要由中国地质调查局新一轮找矿突破战略行动项目、国家自然科学基金、自然资源部新一轮找矿突破战略行动科技支撑项目、中国地质科学院基本科研业务费项目等联合资助。

    1-珠勒—芒拉 2-朱诺 3-北姆朗 4-雄村 5-吉如 6-普桑果 7-白容 8-汤巴拉 9-彭岗 10-冲江 11-厅宫 12-岗讲 13-总训 14-达布 15-拉抗俄 16-程巴 17-巨龙 18-知不拉 19-甲玛 20-邦铺 21-克鲁 22-拖浪拉 23-努日 24-冲木达 25-夏马日 26-沙让 27-汤不拉 28-吹败子

    图3 冈底斯斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜多金属成矿带地质简图

     

     

     
     
    藏西北陆相火山岩区铜金找矿取得突破性进展

    近日,作为《中国地质环境图系》的重要部分,新编完成的《中国及比邻海区活动断裂分布图(1:500万)》(附说明书)(中英文版)已正式出版发行。该图在充分吸收国内外前人成果资料的基础上,利用多源遥感等新数据,综合“中国地质大调查”近15年来在新构造与活动构造领域的调查研究资料编制而成。

    新编图件突出展示了中国及毗邻海区已知主要活动断裂的类型及其活动强弱程度。同时,表达了M≥5.0地震、已知的地震地表破裂带、第四纪盆地及第四系等厚线、第四纪火山岩及火山口、震源机制解数据所反映的现今地壳应力状态和现今地壳运动的GPS水平速度场等与活动断裂关系密切的其他相关要素。结果共梳理出2705条活动断裂,获得了中国及毗邻海区活动断裂分布的更精细图像,表明中国是全球已知陆内活动断裂数量最多的国家。同时,地质力学研究所的新构造与活动构造研究团队在编图过程中,还进一步归纳总结了中国及毗邻海区75条主要活动断裂带/系或构造带及其活动特征,从而基本查明和掌握了整个中国大陆及毗邻海区的主要活动断裂的空间分布、几何学与运动学特征及第四纪与晚第四纪活动性等,并在地质力学构造体系理论方法指导下,利用新的活动断裂研究成果,在中国大陆的活断层强度分类、活动构造区带划分和活动构造体系综合研究等方面进行了创新,获得了许多新认识。

    自1966年邢台地震以来,我国出于服务国家经济建设需要,以及指导全国地震地质研究和活动断裂普查工作等需求,一直非常重视1:300万至1:600万尺度全国性的新构造与活动断裂及其与强震活动关系方面的图件编制工作。原国家地震局和地质矿产部等曾先后组织编制过《中国活动性断裂和强震震中分布图》(1:300万)(1976年)、《中国主要构造体系新活动和强震震中分布图》(1:600万)(1978年)、《中华人民共和国地震构造图》(1:400万)(1979年)、《中国及邻近海域岩石圈动力学图》(1:400万)(1987年)、《中国及毗邻海区新构造图》(1:500万)(1996年)、《中国活动构造图》(1:400万)(2007年)和《中国及邻近地区地震构造图》(1:400万)(2016年)等相关图件。前人在活动断裂编图方面做过的大量卓越工作,为全面认识中国大陆及其邻区的活动断裂起到了重要作用,也为新的编图工作提供了很好的经验及数据积累。但由于编图的目的或用途不同,已有图件不同程度地存在活动断裂数据准确性不足和对一些断裂活动性的认识不统一等问题。同时,近十多年来,伴随地质大调查工作的开展,在青藏高原及其周边区域又涌现出许多新的资料,而且国内外对活动断裂的认识也在不断加深。因此,非常有必要集成新的资料和数据,并应用新的活动断裂鉴别标准与分级方法来编制新一代的活动断裂图件,这不仅有助于更全面地认识中国大陆及毗邻海区主要活动断裂的空间分布及其活动性特征,而且可为部署全国性的活动断裂相关的地质调查工作提供指导性图件,也可为认识国家主要城镇规划区和重大工程规划建设区可能存在的活动断裂级相关地质灾害风险与地壳稳定性等提供重要的基础地质支撑。为此,原国土资源部地质环境司和中国地质调查局于2013年启动的“全国地质环境图系编制”工程将编制新一代的“中国及毗邻海区活动断裂分布图(1:500万)”列入其中一项重要工作内容,并由中国地质科学院地质力学研究所的新构造与活动构造研究团队负责编制,这也是首次由中国地质调查局组织编制活动断裂类专题图件。

    这次新编《中国及比邻海区活动断裂分布图(1:500万)》及说明书的正式出版发行出版,也是我国首次以中英文版公开出版发行1:500万比例尺全国性的活动断裂分布图。目前,这一成果的数字版已共享到地质云2.0系统,初步实现了对相关领域的科研人员和社会公众的共享使用。

     

     

    背景介绍:

    活动断裂是强震的主要危险源,也是引起地表变形及伴生多种类型次生灾害的主要地质构造因素。中国大陆因为在地质历史上由多个微板块经多期造山旋回拼合而成,岩石圈性质差异大且结构复杂。新生代期间,在西太平洋板块和印度板块两大全球最活跃的板块持续快速俯冲和碰撞作用下,许多古老造山带纷纷复活,发育了众多规模、性质和活动性等都不尽相同的板内活动断裂,造就了极为复杂的活动构造体系和陆内强震活动极为频繁的特征。因此,是世界上板内大陆强震最频繁和遭受地震地质灾害影响最严重的国家,20世纪全球因地震死亡的120万人中,中国占近50%。因此,准确了解和掌握全国范围内活动断裂的空间分布、活动性质和活动性等,既是防范活动断裂及相关地质灾害风险的重要前提,也是国土空间规划利用、城镇化发展,以及铁路、水电站和核电站等重大工程的规划建设等所必需的重要基础地质资料和决策依据。

     
     
    《中国及比邻海区活动断裂分布图(1:500万)》(中英...

    近日,中国地质科学院地质力学研究所李建华副研究员在国际权威地学期刊《Tectonics》上发表了题为“Mesozoic tectonic evolution of the Daba Shan Thrust Belt in the southern Qinling orogen, central China: constraints from surface geology and reflection seismology 中国中部南秦岭大巴山造山带中生代构造演化:源于地表地质和深反射地震剖面的约束)论文,这是继董树文研究员团队2013年首次在《Geology》发表大巴山深反射地震剖面后的新进展。

    大巴山造山带是一个远离板块边缘的陆内造山带,位于我国中部秦岭造山带的南缘,几何特征为向南西的弧形凸起。这样一个造山带的成因和演化一直为地质学家所关注。如何将地表与深部资料结合,建立深部-浅部构造变形样式耦合的地质剖面,是理解这一构造带构筑格局及演化的关键。在动力学机理上,大巴山构造带的形成与华北、华南陆块的三叠纪碰撞和晚侏罗世的持续汇聚作用有关。值得注意的是,古特提斯洋在晚三叠世就已经关闭,由此衍生的科学问题是:晚侏罗世华北、华南陆块陆-陆汇聚的驱动力是什么?

    围绕这些科学问题,在中石化海相油气专项和深部探测技术与实验专项联合支持下,中国地质科学院董树文研究员团队完成了横穿大巴山的深地震反射剖面和详尽地表构造研究,对反射地震剖面进行了特殊处理和解释,于2013年上发表了地壳结构与构造模型(Dong et al., 2013, Geology)。李建华副研究员在董树文研究员(通讯作者)等老师指导下对大巴山深反射地震剖面进行了进一步解译,通过平衡地质剖面的制作,精细地揭露了大巴山陆内造山带的深部地壳结构和演化过程(图1),重建了大巴山深-浅变形相耦合的中-上地壳几何样式(Li et al., 2015, Tectonics)。研究表明:

    1. 北大巴山以地表韧性剪切、紧闭褶皱和深部双重推覆构造变形为主,南大巴山以具多层滑脱特征的冲断-褶皱变形为主。总体来看,大巴山构造带的变形强度由北东向南西呈减弱趋势(图1)。

    2. 新元古代-中生代,大巴山构造带经历了五阶段的构造-岩浆演化(图2)。中三叠世,华北、华南陆块的碰撞作用导致了北大巴山韧性剪切和双重推覆构造的形成;晚侏罗世,华北、华南陆块的持续陆-陆汇聚作用进一步奠定了北大巴山的构造格局,并导致南大巴山前陆褶皱冲断带的形成。

    3. 大巴山构造带中-上地壳陆内变形的总缩短量大于130 km,这一缩短量足以使向北俯冲的华南陆块北缘镁铁质下地壳发生由麻粒岩相向榴辉岩相的转变,导致密度和重力增大并进一步诱发板片拖拽作用,其为三叠纪古特提斯洋关闭后,导致华北和华南陆块持续陆-陆汇聚作用的关键。

         大巴山造山带地壳结构与成因研究,丰富了陆内变形的理论,是我国陆内造山带研究的典型实例。

    1 大巴山构造带深反射地震剖面解释(A)中、上地壳精细变形样式解析图(B)

    2 大巴山构造带新元古代-中生代五阶段构造-岩浆演化重建模式图

    大巴山深部地壳结构与平衡剖面研究取得新进展

    青藏高原是特提斯洋盆多期扩张与消减以及其间的陆块、岛弧多期俯冲碰撞作用的产物,具有长期、复杂的地质演化历史。拉萨地体作为青藏高原重要的组成之一,通常认为其起源于冈瓦纳大陆北缘,中生代由于新特提斯洋壳北向俯冲成为安第斯型活动大陆边缘,新生代与印度板块发生陆-陆碰撞造山作用,因而完整记录了青藏高原的过程。但是,由于拉萨地体内古老岩石出露有限,其前寒武纪的演化历史仍是个谜。

    中国地质调查局地质研究所董昕研究员及其合作者对拉萨地体东部的林芝杂岩开展了详细的野外地质考察,在东久地区识别出一套中元古代早期的花岗质片麻岩,通过系统的年代学和岩石地球化学研究,初步取得如下认识:

    1.东久正片麻岩的原岩为花岗闪长岩和花岗岩,形成于中元古代1520‒1506 Ma(图1),具有弧型花岗质岩石的地球化学特征,它们可以为拉萨地体的古生代地层提供源区物质。全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素表明这些中元古代的花岗质岩石起源于更古老的地壳物质,反映拉萨地体可能存在更古老的基底岩石。

    2.东久正片麻岩中的锆石不仅记录了中元古代的原岩年龄,而且记录了新元古代605‒590 Ma(图1)的变质事件,表明拉萨地体发育有前寒武纪变质基底。

    3.通过岩相学和榍石原位U-Pb定年研究,揭示出东久片麻岩还经历了后期渐新世(约26 Ma)(图2‒3)的中压角闪岩相变质作用再造,这期变质作用可能与印度-亚洲板块陆-陆碰撞后地壳持续加厚有关。

    4.提出南部拉萨地体和北部拉萨地体均具发育前寒武纪变质基底,但自中生代以来的幔源岩浆作用和变质作用强烈地改造了南部拉萨地体的基底岩石。

    这一研究为深入认识拉萨地体的古老地壳时代和性质,及其后期再造演化提供了重要依据。

    上述研究受国家自然科学基金项目(41872070和91855210)、地质调查项目(DD20160122和DD20190057)和国家留学基金委访学项目(201809110024)的共同资助。成果发表在国际知名地学期刊《Precambrian Research》上:Dong Xin, Zhang Zeming, Niu Yaoling, Tian Zuolin, Zhang Liangliang. 2020. Reworked Precambrianmetamorphic basement of the Lhasa terrane, southern Tibet: Zircon/Titanite U–Pb geochronology, Hf isotope and Geochemistry. Precambrian Research, 336, 105496。

    原文链接:https://doi.org/10.1016/j.precamres.2019.105496

     

    图1 东久片麻岩的锆石U-Pb定年谐和图(a和c)和锆石中稀土元素球粒陨石标准化后的配分图解(b和d)。图中红色和蓝色线(/文字)分别代表锆石的继承岩浆核和变质边的分析结果(单位:Ma)。

     

    图2 东久片麻岩中代表性榍石的背散射图像(a‒d,i‒l)和其对应显微镜下照片(e‒h,m‒p)。蓝色圈和数字代表榍石定年分析的位置和结果(单位:Ma)。大部分榍石含有钛铁矿、黑云母、褐帘石、磷灰石、斜长石、石英和少量金红石矿物包体。

    图3 东久片麻岩的榍石U-Pb定年谐和图

    地质所在拉萨地体前寒武纪变质基底研究方面取得进展

    大陆地壳的形成与演化一直是固体地球科学领域最核心的科学问题之一,其中,造山带过程中的岩浆作用是核心内容之一。以中亚造山带和美洲科迪勒拉造山带为代表的增生造山带,地壳的生长与显著的新生弧岩浆作用有关;以特提斯造山带为代表的碰撞造山带,由于其强烈的大陆俯冲-碰撞作用,使得早期的新生的岩浆记录并不明显,因此,碰撞造山带的大陆地壳增长过程一直被认为主要与古老陆块的增生有关。近些年,在特提斯带中段的藏南冈底斯带发现有新生弧岩浆作用发育,而对于特提斯带最东段是否发育新生弧岩浆作用,以及新生弧岩浆作用何时、何地、如何造成地壳的生长则研究尚少,这极大地限制了对整个东特提斯带岩浆作用、造山过程及地壳的形成研究的认识。

    自然资源部中国地质调查局地质研究所李舢副研究员、台湾大学地质科学系钟孙霖教授及其合作者近期报道了该团队在特提斯最东段——东南亚印尼苏门答腊地区的详细工作。该工作通过对中生代花岗岩类的深入研究,揭露了特提斯最东段中生代新生地壳形成的过程和时间,提升了对特提斯最东段大陆地壳生长过程的认识。在此基础之上,结合西藏南部冈底斯和缅甸等地同时代地质记录,为认识特提斯东部中生代新生弧岩浆作用的发育和形成过程提供了关键证据。研究团队在特提斯最东段的新发现,不仅为研究该区的构造-岩浆演化提供了新的资料,而且为研究整个东特提斯中生代新生地壳的发育在全球地壳形成中的重要作用提供了重要依据。

    图1.(A) 印尼苏门答腊地区碎屑锆石U-Pb年龄直方图。

    (B) 印尼苏门答腊地区中生代花岗岩类锆石εHf(t)值—U-Pb年龄图解,以及全球其他地区同期岩浆作用的对比图。

    研究结果显示:

    1.苏门答腊地区中生代岩浆活动可分为三个明显的期次:分别为晚三叠世(214 - 201 Ma)、晚侏罗世(148 - 143 Ma)和晚白垩世(102 - 84 Ma)。其中本次研究中的侏罗纪侵入体是东南亚地区该时期花岗岩类年龄的首次报道。

    2.晚三叠世(214-201 Ma)花岗岩类锆石εHf(t)值从-13.1急剧变化到+17.7(>30-ε units)(图1B),反映岩浆活动至少涉及两个主要源区:一个是古老的大陆地壳;另一个是中特提斯俯冲所形成的新生地壳,这说明从该时期开始岩浆源区不再仅仅局限于古陆壳,而且有年轻物质的加入。而新生地壳的形成,要么由于巽他古陆最西端边缘可能遭受了北西-南东向的伸展,导致苏门答腊西部边缘弧(fringing arc)的形成,并在苏门答腊西部形成年轻地壳;要么由于Sibumasu地块与东马来地块从中三叠世开始碰撞,使包括西苏门答腊在内的巽他古陆西缘形成一个伸展的增生造山带,伴随可能的板片后撤导致的弧后盆地的形成,同时引起新生地壳物质向弧体系的初始添加(图2A)。

    3.晚侏罗世及晚白垩世两期岩浆活动均以显著正的锆石εHf(t)值为特征(图1B),且沿中特提斯或班公-怒江-密支那洋发育大致同时期的具有类似特征的弧花岗岩类(图1B),本研究认为这些新生弧形成于中特提斯洋向苏门答腊西部的俯冲-增生过程(图2B)。此后,晚白垩世之前,Woyla弧同西缅甸地体一起增生拼贴到Sibumasu地块边缘,导致了新生地壳物质不断地增添到苏门答腊西部(图2C)。到晚白垩世,新生弧岩浆活动遍布于西苏门答腊、缅甸西部以及藏南的冈底斯地区,构成了整个南亚和东南亚新特提斯洋俯冲形成的岛弧体系。

     

    图2.特提斯带最东段巽他古陆西缘中生代弧岩浆作用及新生地壳的形成过程的构造简图 

    相比藏南冈底斯弧以及北美和西兰大陆的科迪勒拉弧系统,本次研究突出了东南亚苏门答腊西部中生代新生弧岩浆作用在全球新生地壳形成中的重要地位,为特提斯带最东段岩浆演化和地壳重建提供了新的视角。

    本研究受中国国家自然科学基金(41772232)和中国地质调查局项目(DD20190358,DD20190001)资助。研究成果近期发表于国际著名地学期刊《Geology》上:Li, S., Chung, S.-L., Lai, Y.-M., Ghani, A.A., Lee, H.-Y., Murtadha, S., 2020. Mesozoic juvenile crustal formation in the easternmost Tethys: Zircon Hf isotopic evidence from Sumatran granitoids, Indonesia, Geology, doi: 10.1130/G47304.1。

    原文链接:https://doi.org/10.1130/G47304.1

     

     
    特提斯带最东段新生弧岩浆作用及地壳形成研究新进展

    4月30日,由自然资源部中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心承担的“合肥盆地及周缘航空重磁测量”完成首架次飞行,标志着该地区的高精度油气航空物探综合调查全面展开。

    从进入测区以来,项目组与机组合理分工、紧密配合,克服人手紧张的困难,在江淮地区多雨潮湿的不利气候条件下迅速完成野外飞行前的全部准备工作。“五一”劳动节期间高效飞行,单日最高飞行5个架次,完成1600千米测量飞行,假期累计完成4000测线千米工作量。

    合肥盆地位于安徽省中部,夹持于长江与淮河两大水系之间,是扬子板块和华北板块相互碰撞作用下形成的中、新生代山前陆相残留沉积盆地,具有较好的油气远景。该项目本年度计划完成1:5万高精度航空重磁测量22000测线千米,通过对合肥盆地及周缘开展高精度航空物探综合调查与评价,查明区域重力场和磁场特征,从而推断区域地质构造、基底起伏、隐伏断裂、岩浆岩分布及局部构造特征等油气成藏相关信息,圈出新的油气有利勘探区,为长江下游页岩气调查提供基础数据和技术支撑。

     

    合肥盆地高精度油气航空物探综合调查全面展开

      

    野外考察合影

      

    第三届IGCP-649蛇绿岩研讨会上,古巴地质学会主席致欢迎词

      

    参观莫阿矿业大学标本博物馆

      

    加勒比地区板块构造简图

      

    古巴地质简图

     

    对中国而言,什么国家距离无比远、心却相当近?古巴!这样的答案当然是基于有段时间的文化历史记忆。可是地质学家的考虑另有角度。

    2017年4月3日~4月14日,由中国地质调查局地质研究所地幔研究中心承担的国际地球科学研究计划“金刚石与地幔再循环”项目(IGCP-649)在古巴举办了第三届蛇绿岩国际研讨会。

    来自中国、美国、德国、加拿大、俄罗斯、土耳其、埃及和古巴及其周边国家近百名科学家参会,包括中国地质调查局地质研究所、北京大学、吉林大学、中国地质大学(武汉)和香港大学的24名中国代表团参会并组织了蛇绿岩及铬铁矿的野外考察。

    不久前,记者专访了本次会议主席、IGCP-649项目首席、中国地质科学院研究员杨经绥。他说,这次的地学合作活动,如同完成了与古巴地质的约定。

    1 第三届会议选择古巴当然是从全球对比研究的考虑

    记者:为什么要选择在古巴开这个会议?

    杨经绥:IGCP-649项目《金刚石与地幔再循环》是国际地科联和联合国教科文组织批准的一项全球性的地学研究计划(2015~2019)。项目的目标是从全球范围开展不同造山带中蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿中超高压—强还原伴生矿物(如金刚石等深部矿物)的研究,探讨大洋岩石圈地幔中深部地幔矿物的形成和碳的起源等新的科学问题,并由此探讨地幔的演化规律和蛇绿岩侵位期间发生在板块边缘的动力学过程。

    这项研究每年都要选择具有重要地学研究意义的地区,举办一次研讨会和野外考察,一方面是为了交流已取得的学术成果,另一方面也是为了更好地进行下一步的科学研究。第一届和第二届会议分别在中国和塞浦路斯举行,因为我国祁连山蛇绿岩非常经典,塞浦路斯有全球最发育和保留最好蛇绿岩。

    第三届会议选择古巴当然也是从全球对比研究的角度考虑。古巴位于加勒比海西北部,地质构造上属于南、北美洲大陆之间的连接。古巴的蛇绿岩和铬铁矿很发育,其蛇绿岩作为古洋壳,记录了南美洲板块和北美洲板块的汇聚和增生历史,是认识全球板块运动的重要组成部分。古巴的特殊之处还在于,同一蛇绿岩中发育高铝和高铬两类不同的铬铁矿。这在中国没有发现,全球也很少见,仅阿尔巴尼亚和菲律宾等地有过报道,前者属特提斯洋西段,后者属环太平洋带,且研究程度都很低。我们已经在开展阿尔巴尼亚的两类铬铁矿研究。古巴的样品得天独厚,我们要从中寻找金刚石等深部矿物,探讨铬铁矿的成因和深地幔作用。

    记者:古巴与我国地质情况有什么异同?

    杨经绥:古巴位于一条极其重要和十分特殊的板块缝合带。缝合带中有大量的蛇绿岩和榴辉岩等高压变质岩石,它们是古洋壳的残留,记录了洋盆的形成和闭合的复杂历史。尤其规模巨大的蛇绿岩地幔岩中产出许多不同类型的铬铁矿床,这些矿床具有重要工业价值,曾经为第二次世界大战的反法西斯胜利作出过贡献。

    中国大陆上发育多条不同地质时期的板块缝合带,从全球角度来看,也是十分丰富多彩、得天独厚。位于我国西藏的雅鲁藏布江缝合带,是印度大陆和欧亚大陆之间的界线,板块缝合带中蛇绿岩发育,地幔橄榄岩规模巨大,并产有我国最大的罗布莎铬铁矿床,与古巴的缝合带存在可比性。此前我们已经在罗布莎铬铁矿和雅鲁藏布江的多处地幔橄榄岩中找到了金刚石等深部矿物,如今我们十分期待古巴蛇绿岩的研究结果及其意义何在。

    中国中部的秦岭—大别—苏鲁造山带,记录了我国南、北两大板块的汇聚历史,与古巴蛇绿岩代表的板块缝合带有可比之处,但由于我们的造山带经历了早古生代和中生代两期板块俯冲碰撞,区别还是存在的。

    记者:这次会议的重要成果有哪些?

    杨经绥:中国多部门构成的20多位科学家来到古巴和他们交流地学,这还是首次。我觉得很成功。会议宣讲了各国科学家的最新研究成果,扩大了交流,也让国际同行认识和了解了改革开放后中国地质者的风采和水平。我们顺利完成古巴蛇绿岩和铬铁矿野外考察,取得一批珍贵的样品。这些样品将运回国进一步开展研究。与此同时,我们还与古巴地质调查局、古巴莫阿矿业大学建立了合作关系,开启了新的中古地学合作模式。

    2 尽管古巴不属于”一带一路”沿线国家,但与中国在很多方面有相似或共同之处,先天有合作基因

    记者:从古巴归来,您有什么体会?

    杨经绥:我国上世纪80年代之前,曾经是一个被封闭了30年的国家,与外界的交往十分有限。古巴也有类似的经历。记得上世纪80年代,国际上研究蛇绿岩和板块构造早已如火如荼。当法国人来到雅鲁藏布江边,指着地下石头说这就是“蛇绿岩”时,我们才恍然大悟,但为时已晚,法国人在全球最好的《自然》杂志,发表了雅鲁藏布江蛇绿岩的专辑。

    古巴的“被封闭”,也对地学研究产生了一定影响。由于条件的限制,古巴的地质研究以及铬铁矿、镍、铁、钴等金属资源的勘探和开采还有很大研究发展空间。我国政府提出的“一带一路”倡议,鼓励我国科研人员走出去,积极发展与沿线国家的经济合作伙伴关系。虽然古巴不属于”一带一路”沿线国家,但由于相同和相似性,两国的地质研究,包括地质矿产和基础地质调查等,都有广泛合作前景。目前,古巴规模巨大的蛇绿岩地幔橄榄岩中已经发现大量的铬铁矿点和矿体,具有很大的找矿空间和潜力。

    记者:我们与古巴地质人交流多吗?

    杨经绥:外界地质学家很少能够得到许可来古巴开展工作。举办像我们这样的全球国际会议也很少见,此次20余中国地质学家的集体到访,在古巴属第一次。所以无论古巴地质学会,还是地质调查局和大学,对我们的参会都十分重视,也十分友好,不仅派人参加我们的会议和野外考察,还邀请我们作报告,访问他们的研究所和大学,洽谈合作。

    这次会议以及会后考察能够顺利完成,离不开古巴能源矿产部、古巴地质学会、古巴地质调查局和莫阿矿业大学的相关领导的大力支持和帮助。会议期间,这些机构的相关领导和我们代表团等部分代表举行了交流座谈会,双方就古巴境内的蛇绿岩铬铁矿及其他贵金属资源的勘查与研究进行深入交流并达成了合作意向。会后考察,古巴方相继派出8名懂英语、长期在这些区域做研究的地质研究者带领我们完成考察工作。期间,我们与古巴不同的人多有接触和交流,感觉他们十分友好。尤其两个主要野外向导给我们留下了难忘的印象。

    一个是50岁左右的女地质学家伊莎贝尔。除了母语西班牙语,伊莎贝尔能讲一口流利的俄语和英语。她是古巴地质调查局的研究人员,也是整个会议和野外考察的组织者和领队。话语不多,却任劳任怨为大家服务,各项安排有条不紊,细心照顾到每个人。休息时,她会翻出手机上儿子的照片与我们分享亲情。

    野外向导名字叫瓦多,年近70岁,古巴地质调查局的研究人员,也是长年野外地质的高手。每次带队他都走在前面,返回时走在最后。因为线路熟,瓦多总爱带我们走近路。道路艰难时,我们乘坐的前苏联越野炮车在芦苇荡中前行,车两侧的芦苇比车还高。有些行程需要走7~8公里山路,但他总是神采奕奕。和很多中国的老专家一样,瓦多也是在前苏联大学地质专业副博士毕业。老先生获得过许多荣誉,但他最骄傲的奖品是古巴政府奖励的一辆中国产的“永久牌”自行车,他认为那是质量最好的自行车,至今伴随他出行。

    3 中国目前在蛇绿岩铬铁矿的研究上处于国际领先地位,由于我们的工作,带动了多国科研人员参与合作研究

    记者:对于下一步的蛇绿岩研究,您有什么打算?

    杨经绥:基于这些年我们团队在西藏等地的蛇绿岩地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿中发现金刚石和深地幔矿物,我们提出一个新的研究思路,即从全球尺度选择不同时代和地区的代表性蛇绿岩,查明金刚石等强还原超高压矿物群在古今大洋岩石圈中的空间展布、赋存状态及其形成和保留机制,探讨和揭示全球不同构造背景的地幔物质组成和深部地质作用。

    在这一思路指导下,我们得到中国地质调查局和国家基金委支持,分别开展了塞浦路斯特罗多斯、阿尔巴尼亚、缅甸、土耳其和俄罗斯等地的蛇绿岩和铬铁矿调查取样,包括这次古巴。

    古巴期间,我们采集了近3吨的古巴蛇绿岩的珍贵岩石和铬铁矿样品。运用现代高科技分析测试手段,相信它们不仅可能揭开古加勒比大洋的裂解和关闭历史,同时可以探讨铬铁矿的成因,探讨深地幔矿物和深部物质的循环和侵位,指导铬铁矿的进一步找矿。

    我们计划明年去澳大利亚和新加里多尼亚举办研讨会并野外调查取样。该地区产出从太平洋仰冲上来的很新的地幔橄榄岩和铬铁矿,我们将首次取得南太平洋小岛上的铬铁矿,我们十分期待,来自地球南半球的样品会给我们带来什么样的惊喜和另一半地球的奥秘。

    记者:我国相关研究在这个领域处在什么位置?

    杨经绥:中国地质调查局地质研究所地幔研究中心团队通过蛇绿岩型铬铁矿这个窗口,研究壳幔过渡带深度的矿物群,探讨铬铁矿的深部成因,为蛇绿岩铬铁矿的研究提供了新的思路。目前在国际上处于领先和领跑地位,带动了多国科研人员参与合作研究,例如,我们目前与美国、德国、法国和英国科研人员开展广泛和深入合作,每年我们都有研究人员去国外开展地质调查,取回了不少样品,进行实验室合作研究,以我为主发表了合作论文。有些国家的科研人员已经用我们提出的研究思路,申请到了科研项目,并且邀请我们为项目的指导。

    总的来说,我们国家在这个领域的研究处于相对领先的位置。但科学总是在进步,接下来还需要国内年轻的地质研究者更加努力,争取在领先的位置上站稳脚。

    延伸阅读

    古巴是一个狭窄的岛国,国土面积只有11万平方千米,但从地理上看,它是南、北美洲大陆之间的连接,从地质上看,它处在北美洲、南美洲和加勒比三个板块的接合部,是一条极其重要和十分特殊的板块缝合带。缝合带中有大量的蛇绿岩和榴辉岩等高压变质岩石,是古洋壳的残留,记录了三个板块之间洋盆的形成和闭合的复杂历史,板块俯冲和火山弧的生长过程。

    自三叠世起,古巴经历了复杂多阶段的构造演化。晚三叠世以来,泛大陆裂解,侏罗纪时期北美板块及南美板块逐渐分离,古加勒比海槽张开。早白垩世,太平洋板块开始向美洲板块俯冲,古加勒比弧形成于太平洋板块东缘与古加勒比海槽连接处。白垩纪时期加勒比板块形成于太平洋地区,随着加勒比板块的逐渐扩张,古加勒比弧开始逐渐向东北方向移动。晚白垩世时期,中美洲火山岛弧开始发育, 加勒比板块与太平洋板块分离,成为一个独立的构造单元,并受到太平洋板块的挤压开始向东北方向移动。加勒比板块在东北向移动的过程中逐渐与北美板块和南美板块碰撞拼合, 最终形成现今的构造样式。古巴群岛作为加勒比板块北缘的重要组成部分, 于中生代晚期至新生代早期, 受到加勒比板块与北美板块碰撞作用的影响,在这个过程中进行了拼合, 逐渐形成现今的格局。

    古巴大安第列斯群岛在加勒比板块的北部边缘,为一条由洋壳蛇绿岩、洋内火山岩以及大陆沉积组成的造山带。该造山带属于北美和加勒比板块的碎片,是一系列复杂的洋壳增生、变质,连续的火山弧生长,以及洋壳残片侵位的结果。蛇绿岩主要出露于古巴北部,形成古巴北部蛇绿岩带,东西向延伸长达1000千米。

    和古巴地质有个约定

    摘要:以我国若干重要矿集区铜铁多金属矿床为对象,涵盖了岩浆热液型、沉积变质型和变质型三大成矿作用,针对制约整装勘查区找矿突破的关键问题开展综合调查。初步查明铜等重要矿种的成矿事件与重大地质事件的耦合关系,建立一批矿床组合模型,实现了科学研究与地质调查的融合。

    1.项目概况

    “重要矿种成矿作用与资源评价关键问题综合调查”项目隶属于地质调查九大计划中的“关键地质问题综合调查”工程,为中国地质科学院矿产资源研究所(2013年)承担的2个计划项目“中国铜多金属矿成矿规律、矿床模型和找矿方向研究”和“整装勘查区关键地质问题攻关与找矿方法技术示范”的合并项目(2015年),包括11个续作子项目和2个新开子项目。通过科研与地勘队伍联合攻关,取得重要进展。

    2.成果简介

    (1 )提出不同地质历史时期地质事件与成矿事件的耦合关系。

    大氧化事件与沉积变质型铁矿存在耦合关系。大氧化事件,是指约2.6Ga大气中的游离氧含量突然增加的事件。鞍本和冀东BIF沉积时代形成于约2.55Ga,富铁矿形成于1.84Ga,建立了弓长岭式磁铁富矿的成矿模型。发现阿尔戈马型和苏必利尔型铁矿为同期异相关系,两者可互相过渡,并提出硅铁韵律层形成的新机制。

    哥伦比亚事件与中条式铜矿的耦合关系。哥伦比亚事件,指哥伦比亚超大陆聚合和裂解的事件。确认铜矿峪为我 国前寒武纪少见的斑岩铜矿,外围篦子沟和胡家峪铜矿床与黑色页岩密切相关,没有固定层位,明显不同于典型海底热水喷流沉积型矿床特征,推测它们是与深部岩浆有关的热液型铜矿,与铜矿峪斑岩铜矿为同一成矿系统。研究认为,华北克拉通约1.85Ga东部块体与西部块体聚合造山,形成了类似铜矿峪古老的斑岩型矿床,为华北克拉通内部寻找斑岩型铜钼矿的新方向。

    地球雪球事件与新余式铁矿的成因联系。雪球事件假说是为了解释一些地质现象而提出的,认为在新元古代曾经 发生过一次严重的冰川事件,以至于地球上的海洋全部被冻结,仅在厚达2km的冰层下存有少量因地热而融化的液态水。提出新余是世界上最年轻的BIF型铁矿,严格受地层层位控制,赋存于新元古代含铁建造的下段杨家桥组,原岩为一套类复理石的绿片岩相泥砂质建造千枚岩-片岩。矿层底部的含破绢云千枚岩和矿层上部的次石墨千枚岩在整个成矿带均稳定产出,分别是找矿勘探过程中见矿和终孔的标志。

    潘吉亚事件与中亚造山带铜铁金多金属矿的关系。潘吉亚事件,指潘吉亚超大陆聚合和裂解的事件。建立起东西 天山古生代海相火山岩区域成矿-找矿模型。研究表明,除了新兀古代Rodinian超 大陆裂解形成了金川超大型镍矿外,在我国还探明了一批古生代岩浆型镍矿, 如东昆仑夏日哈木、柴北缘牛鼻子梁和东天山白鑫滩铜镍矿,在我国西部古生代基性一超基性岩具有寻找岩浆型镍矿的巨大潜力。

    (2)总结了我国中新生代斑岩型一砂卡岩型铜矿的成矿规律。斑岩型一砂卡岩型铜矿,统称斑岩铜矿系统。全球 75%的铜、50%的钼和20%的金的资源储量来自于该矿床类型。我国斑岩型铜矿占已探明储量高达2/3(66%)以上,主要 集中在中新生代。本次编制了欧亚大陆主要斑岩铜、金、钼矿分布图和古亚洲斑岩铜钼矿分布图,建立了全国26个大型铜矿的吨位模型图,总结了我国斑岩型一矽卡岩型铜矿的成矿规律。在中国东部和特提斯域中新生代斑岩型一矽卡 岩型铜矿的成矿规律研究方面取得了重要认识。

    提出中国东部存在二期和五带斑岩型铜矿,分别为大兴安岭一太行山(晚侏罗纪一早白垩世,153~132Ma)、长江 中下游(156~137Ma)、钦杭(175~156Ma)、东北大陆边缘(125~80Ma)和东南大陆边缘(90~80Ma)。认为钦杭带斑岩型铜、钼、铅锌矿床主要位于北东向和北西向交会处与闪长质小岩体接触带,东南沿海的粤东一闽西南地区白垩纪盆地是寻找斑岩型铜、钼、金矿新靶区(图1)。

    班公湖一怒江、冈底斯和金沙江一红河3个斑岩型铜矿床成矿带属于中国境内的特提斯成矿域。建立了冈底斯成矿带3期成矿模型,即中侏罗世叶巴岛弧中产出的与俯冲作用有关的斑岩型铜金矿床,以雄村为例;新生代早期由俯冲作用早期和碰撞作用早期在大陆边缘弧后环境形成的斑岩型钼矿床和热液型铅锌矿床,以沙让和亚贵拉为例;新生代后碰撞伸展环境中形成的斑岩型铜-钼(钨)矿床,以驱龙和甲玛为例。指出在冈底斯带西侧具有找斑岩铜矿潜力,如已有的朱诺斑岩型铜矿。提出班公湖一怒江带不仅有利于寻找与大洋俯冲有关的斑岩型铜矿,更要关注大陆边缘和后碰撞型斑岩型铜矿,如其东侧已有雄梅矿化点,有寻找斑岩型铜矿的巨大潜力,西侧土耳其是寻找大型斑岩铜矿的首选国家。

    (3)建立了我国斑岩型一矽卡岩型铜矿的矿床模型,开展了铜多金属找矿勘查示范。建立了一批矿集区尺度的不 同背景和时代的斑岩型铜多属矿集区的成矿模型,主要包括3类,分别为德兴矿集区矿床组合新模型(下部斑岩铜钼 矿、上部脉状铅锌银矿、外围热液脉型金矿)、铜陵矿集区矿床模型(下部斑岩铜、钼、金矿,矽卡岩铜、金矿,层控 矽卡岩铜、钼、金矿,矽卡岩和脉状金银矿)和紫金山矿床新模型(下部斑岩型铜钼矿和上部高硫金、铜矿和低硫金、银矿),最后一个模型也适合于多龙矿集区。同时,运用新矿床模型,开展铜多金属找矿勘查示范,如通过云南北衙成矿分带研究成功地指导外围金矿和深部钼矿的找矿突破。基于Micromine软件建立了甲玛斑岩型一矽卡岩型“四位一体” 矿体三维模型和荣那矿床三维地质模型,实现了甲玛矿区滑覆体内寻找铅锌、金、银矿和荣那高硫型浅成低温热液铜矿的找矿新突破。

    (4)提出1:5万精细矿调填图的初步工作方案。目前多数重点成矿带完成 了1:5万基础地质填图工作,如何完成中小比例尺精细矿产调查填图工作、实现科研与地质调查的融合是有待解决的问题。根据前期资料,初步提出1:5万矿产调查填图的工作方案,强调以地质与地球化学结合为基础,重点区遥感多光谱与地质结合,关键区地质-地球化 学-遥感-地面红外-地球物理结合,主要调查3个方面内容:①基础地质图修编; ②成矿关键地质体的深入调查;③成矿规律的总结,重点成矿区带、矿集区和矿田尺度矿床模型。

    3. 成果意义

    通过项目实施,总结了我国铜等紧缺矿种的成矿规律,丰富了矿床学成矿理论。建立了斑岩型一矽卡岩型铜矿的 矿床组合模型,开展铜多金属找矿勘查示范,助推找矿取得了重要进展。同时,梳理了制约整装勘查区找矿突破的关键问题,提出1:5万矿产调查填图的初步工作方案,为下一步部署不同景观和背景下的中比例尺填图工作奠定基础。(中国地质科学院矿产资源研究所 谢桂青 李厚民供稿)


    铜等重要矿床调查助推整装勘查区找矿突破