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    3月9-11日,为落实分解2017年度工作任务和科技创新目标,保障项目顺利推进,地调局武汉地调中心“鄂东-湘东北地区地质矿产调查”二级项目,在鄂东南通山县组织开展了业务研讨及野外现场考察。“扬子陆块及周缘地质矿产调查”工程首席、二级项目、子项目负责人参加了本次研讨和野外考察。

    “扬子陆块及周缘地质矿产调查”工程首席兼二级项目负责人牛志军研究员介绍了工程2016年取得的进展与成果,对工程2017年度目标任务、重点工作进行了部署安排。他着重强调要深刻领会、认真贯彻落实2017年全国地质调查工作会议精神,科技创新是工程、二级项目、子项目的灵魂,要用科技创新改造、支撑、引领地质调查,地质调查的核心是促进理论提升。二级项目要与各子项目密切合作,思想上学术上要相互碰撞,要拿出核心成果,打造江南造山带地质科研团队。

    二级项目副负责龙文国研究员汇报了二级项目2016年度工作成果,重点介绍了二级项目2017年度工作安排和科技创新目标,在与子项目负责人充分沟通基础上,对各子项目的2017年度重点工作进行了安排,明确了目标任务。各子项目负责人介绍了项目最新取得的进展,就各子项目实施过程中存在的问题和困难进行了交流,研讨了对策。

    会后,与会人员前往通山县,对大幕山背斜地区青白口纪冷家溪群至寒武纪地层、区域构造特征进行了野外考察,对冷家溪群上部的砾岩、陡山沱组角砾岩沉积成因进行了充分讨论交流。

    观察冷家溪群上部的砾岩 

    专家现场讲解地质现象 

    鄂东-湘东北二级项目开展业务研讨及野外考察

    以矽卡岩型铅锌矿床为主的岩浆-热液型Pb-Zn矿床是世界上重要的铅锌矿床类型,提供了全球约11%的铅锌资源量。这类矿床的成岩成矿过程在时间上具有特征的多期多阶段性。然而,对于这一成矿过程各阶段流体是由单一岩浆流体独立演化而成,还是岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,目前还存在较大的争议。

    纳如松多矿床位于冈底斯北缘多金属成矿带中段,是带内矿化类型最丰富、勘探开采程度最高的大型岩浆-热液型铅锌矿床。目前在该矿床内已识别出隐爆角砾岩型、矽卡岩型、矿层型和脉型四种矿化型式,控制铅锌资源量超160万吨(平均品位:Pb 5.32%、Zn 3.84%)。矿床内不同类型矿化均发育多个成矿阶段和不同的矿物组合,使之成为研究上述科学问题的理想对象。基于此,中国地质科学院地质研究所刘英超研究团队对纳如松多铅锌矿床进行了系统的野外调查和详细的岩相学观察,并结合原生流体包裹体显微测温和LA-ICP-MS原位成分分析、HCh热力学模拟计算等方法,取得了以下重要认识:

    一是纳如松多最具规模的矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化是同期热液流体产物,二者的成矿流体均为岩浆热液来源。流体包裹体显微测温和原位成分分析表明,矽卡岩型矿化成矿前流体具有高温高盐度特征,富含较高的Na、K、Pb、Zn元素;矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化成矿期流体性质相似,均具有中高温低盐度特征,且富含相似的Na、K、Pb、Zn元素(图1)。此外,两种矿化形式的成矿流体具有较高的Zn/Na、K/Na和Mg/Na比值以及较低的Ca/K比值,具有和岩浆流体一致的Cl/Br比值,表明纳如松多矿床的成矿流体来源于岩浆热液。矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化发育在同一成矿系统内。

    图1 纳如松多铅锌矿床不同矿化阶段流体包裹体成分的箱式图解

    二是纳如松多铅锌矿床各阶段成矿流体是由岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果。与成矿前流体相比,成矿阶段和成矿后阶段流体中的Cs/(Na+K+Mn+Fe)和Rb/Sr比值要高1~2个数量级,而流体中的Sr/(Na+K+Mn+Fe)比值存在相反的演化趋势(图2)。进一步通过HCh模拟计算的矿物组合和金属络合物相态发现,随着水岩反应的进行,成矿前热液流体中铅、锌金属络合物在所有温压条件下仍旧存在过饱和状态,无法以硫化物的形式沉淀;成矿期热液流体中的铅、锌络合物呈持续降低的趋势,并伴随有金属硫化物沉淀(图3)。表明成矿前和成矿期的热液流体并非是单一的岩浆流体独立演化形成,而是由岩浆房不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,且成矿期的热液是经历了更加强烈的结晶分异作用的岩浆房出溶的流体所形成。

    图2 纳如松多铅锌矿床矽卡岩型矿化流体包裹体元素比值与均一温度关系图解

    三是重建了纳如松多铅锌矿床成矿流体演化及金属迁移沉淀过程。岩浆房早期出溶的超临界流体上升过程中始终保持高温状态,当运移到近地表1 km深处穿过气-液相线时,流体发生相分离形成高盐度的液相(42 wt % NaCl equiv)和低盐度、低密度的气相。随后这种高盐度流体运移到碳酸盐岩地层,并发生水岩反应形成进化矽卡岩阶段的石榴子石、辉石等矿物。这种由气相组成的小密度气流柱聚集在岩浆顶部,在上升过程中随着压力的骤降,在典中组火山岩地层中发生隐爆作用形成角砾岩筒。随着下伏岩浆房持续冷却和不断地分离结晶,晚期出溶的热液流体沿着不同的冷却路径上升。流体发生急剧的降温降压,当冷却到400℃时,浅地表岩石由塑性转变为脆性,外界条件由静岩压力变为静水压力,此时的流体穿过气-液相饱和曲线,热液流体发生沸腾作用,分离成大约4.5 wt % NaCl equiv的液相和低盐度的气相。此后,富含金属物质和硫的成矿流体向外围地层迁移,在岩浆顶部的隐爆角砾岩筒内胶结火山岩角砾,形成隐爆角砾岩型铅锌矿化;在远端碳酸盐岩地层中发生接触交代作用形成矽卡岩型矿化。

    图3 HCh热力学模拟矽卡岩不同阶段pH、Eh值、矿物组合及金属络合物图解

    该研究通过对冈底斯北缘多金属成矿带内纳如松多铅锌矿床开展原生流体包裹体显微测温和原位成分分析、热力学模拟计算等工作,揭示了岩浆-热液型铅锌矿床各阶段成矿流体是由岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,研究结果对岩浆-热液型铅锌矿床的流体演化过程提出了新认识,对该类矿床的找矿勘查提供了新依据。

     
     
    岩浆-热液型铅锌矿床多期流体脉冲与成矿取得新认识

    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

    近期,自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)同位素室,利用飞秒激光-高分辨等离子体质谱对我国矽卡岩型铁、铜、金、钨等矿床中钙铁榴石开展了U-Pb年龄测试工作,获得部分矿床中石榴石形成的精确年龄数据。

    石榴石是一种较为常见的造岩矿物,广泛分布于变质岩(麻粒岩、榴辉岩等)、侵入岩(花岗岩、伟晶岩、正长岩、煌斑岩等)及火山岩中。2017年以钙铁系列石榴石为代表的微区原位U-Pb同位素分析方法,首次在自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室利用飞秒激光剥蚀系统-高分辨电感耦合等离子体质谱(fs-LA-HR-ICP-MS)开始建立(图1)。飞秒激光剥蚀系统为 Applied Spectra 公司的 J200,由激光器、飞秒激光光学传输系统、观察系统和剥蚀池等组成。激光输出波长为343nm,激光脉冲宽度为<480fs。分析石榴石的激光能量设定为50%,束斑为60mm,频率为8Hz。高分辨电感耦合等离子质谱为Thermo Element XR。飞秒激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度,二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合。每个点测试的时间包括大约15–20s的空白信号和50s的样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U–Th–Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成。利用此方法对山西义兴寨金矿床角砾岩筒内的矽卡岩角砾中石榴石进行微区原位U-Pb同位素分析,精确限定了角砾岩筒的形成时代,而金矿化很可能与同时代岩浆释放的热液流体直接相关。2018年2月,该成果《石榴石U-Pb定年对山西义兴寨金矿床角砾岩筒时间的限定和金矿成因的指示》发表在《地球科学》杂志上(图2),7月,陈蕾博士在澳大利亚麦考瑞大学召开的第十届国际地质微束分析大会上做了《U-Pb geochronology of grandite by femtosecond laser ablation high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry》口头报告交流,并得到很好反响。

    矿床中石榴石的U-Pb同位素定年法,能精确限定变质和岩浆活动的时间,对矿床成因研究具有重要的指示意义。

    飞秒激光-高分辨等离子体质谱

     图2 钙榴石、锆石U-Pb谐和图和206Pb/238U 加权平均年龄图 

     
     
    资源所建立了石榴石U-Pb定年方法

    2021年7月12日,自然资源部中国地质调查局地质研究所在北京离子探针中心举行了嫦娥五号任务首批样品接收仪式,行星科学研究中心同期揭牌。全国政协常委、中国地质调查局副局长李朋德,中国地质调查局党组成员、总工程师严光生,国家自然科学基金委副主任、中国科学院院士侯增谦,自然资源部科技发展司有关领导共同为中心揭牌,中国科学院院士李廷栋,中国工程院院士陈毓川出席仪式。

    2020年12月17日凌晨1时59分,嫦娥五号返回器携带1731克月球样品成功返回地面。经第一届月球样品专家委员会和国防科技工业局审议批准,来自自然资源部、中科院、核工业集团、中国航天科技集团的共13所科研机构获得月球科研样品。地质所刘敦一团队为自然资源部唯一一家获得样品的科研团队,获得的月球样品包括原始月壤样品2克、月球玄武岩、角砾岩薄片1片,其包含的各类岩屑、玻璃、单矿物等组分记录着丰富的月球演化信息。

    据刘敦一介绍,嫦娥五号采样地点与此前阿波罗和露娜(Luna)的所有采样位置不同,具备采集到年轻样品的巨大潜力,此次依托地质所完善的微区原位无损同位素、元素分析技术,将为解决或修正多个月球演化历史中的重大科学问题提供有力支撑。

    长期以来,地质所聚焦月球与行星科学研究前沿,持续开展月球地质编图、行星演化与对比研究等工作。刘敦一团队自2007年与美国、澳大利亚合作开展月球样品合作研究以来,凭借高灵敏度、高分辨率二次离子质谱(SHRIMP)的技术优势,率先完成了阿波罗12号、14号和17号样品的分析研究工作,为解决月球岩浆演化和撞击历史两个关键科学问题作出重要贡献。后续,地质所科研人员将持续深化研究,争取在月球与行星演化、行星宜居性等方面产生新的认识,深化人类对月球成因和太阳系演化历史的科学认知。

    来自国防科技工业局探月与航天工程中心、有关科研院校和企业、中国地质调查局机关有关部室和有关局属单位的专家和代表等出席仪式。

    中国地质调查局地质所喜获嫦娥五号任务首批科研样品

    春风,细雨,嫩芽;阳光,绿草,花香。三月,是一个万物复苏的时节,大地呈现一片生机勃勃的景象,三八妇女节也在这个充满希望的季节来临。

    古有花木兰,今有娘子军。在我国的各行各业中,女性的力量一直都不容小觑。今天,就让我们一起聊一聊自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所的巾帼女将。

    莫向光阴惰寸功

    面对超负荷的科研工作、大项目纷杂的日常管理和“上有老、下有小”的生活压力,仍坚持到野外一线调查、学习——这就是资源所稀有稀土贵金属矿产研究室王岩的日常工作。这份执着和付出也换来了丰硕的成果:作为第一作者发表国内外核心期刊论文20余篇,作为第一作者出版专著《重要低品位、难选冶金属矿产可利用性评价》(2017年,43万字)、《中国典型矿床分布图》(1∶500万,2018年)及《中国钨矿成矿规律图》(1∶500万,2018年)等,参与的《全国重要矿产和区域成矿规律研究》成果获国土资源科学技术奖一等奖,连续多年获得资源所优秀个人、优秀党员荣誉称号。

    王岩(左)与陈毓川院士一行在野外探勘

    2011年入所工作以来,王岩先后在邢树文研究员、肖克炎研究员及王登红研究员的带领下,主持、参与多项中国地调局、科技部、基金委及基本科研业务费项目。幸运的是,入职不久,她便作为项目办成员之一负责了“全国矿产资源潜力评价”项目的成果汇总及资料汇交工作。该项目是原国土资源部在矿产资源领域部署的重要国情国力调查工作,也是对新中国成立以来地质成果资料的系统总结提升,其成果具有里程碑意义,达到了国际领先水平。通过参与该项目,她积累了大项目管理经验,管理水平和业务能力均得到提升。

    随着潜力评价工作的常态化,2012年“中国矿产地质志”研编工作在陈毓川院士及王登红研究员的带领下正式启动。此次编志是继1906年鲁迅和顾琅编制完成第一部《中国矿产志》百年来的一项重要的立典性工作,是矿床界的大事。该项目的顺利开展,得益于部、局、所领导的高度重视和支持,老一辈科研工作者们的引路,更与各外协单位的积极配合密切相关。独木难成舟,为了完成这个艰巨的“世纪大工程”,69个外协单位与资源所矿产志项目办拧成了一股绳。王岩作为矿产志项目办副主任,深感身上的责任之重。每个阶段该做什么、出什么样的成果,她都尽量做到考虑周全、未雨绸缪;会议的组织召开、资料的搜集整理汇交、与各研编组及专家们的沟通联系、与全国、各省级主管部门的协调等等,不一而足;对繁重的项目日常管理工作更是细致谨慎,尽全力协助陈毓川院士推进志书研编工作。

    代晶晶在海拔5200米的西藏野外工作区

    陈毓川院士及王登红主任带领的“三稀”大团队的一个传统就是老同志多、老前辈多。这些老前辈学识渊博且经验丰富,个个都是地质矿产领域的权威专家,他们渊博的专业知识和“八十岁高龄”仍保持对工作兢兢业业的态度、野外中不怕苦不怕难的精神使王岩深受感触、受益良多。在老一辈的言传身教之下,她始终坚持超强的团队合作意识和奉献精神,以一丝不苟、勤恳敬业的工作态度,践行着新时代地质工作者“责任、创新、合作、奉献、清廉”的核心价值观。

    道路千万条,奋斗第一条。为了做好一张图、处理好上万条数据,熬夜奋战是常有的事。但无论何时何地遇见王岩,她总是衣冠整洁,带给人积极向上的正能量。她常说:“少年辛苦终身事,莫向光阴惰寸功。认真把握好每一天就是成功了。”

    逐梦科研勇争先

    少年时,资源所同位素实验室博士陈蕾的理想是当一名科学家,酷爱旅行和大自然的她在大学选择专业时从事了地质学,2003年考入中国地质大学(武汉),2005年跟随李建威教授开展大学生业余科研立项,2007年荣获湖北省第六届“挑战杯”大学生课外学术科技作品二等奖和湖北省大学生优秀科研成果二等奖。在李建威教授的指导和鼓励下,她本科毕业后直接申请了硕博连读,博士研究生期间先后两次获得资助在美国地质调查局丹佛联邦中心开展合作研究,2012年从中国地质大学(武汉)毕业,获得理学博士学位。在博士研究生期间,她参与了李建威教授的国家自然科学基金项目《夏河-合作地区卡林-类卡林型金矿成因的矿物学、地球化学和年代学制约》,利用所学知识,发现此类金矿中硫化物普遍细小且环带发育,利用常规测试方法可能获得的是混合值,而利用离子探针的微区原位技术可以有效区分不同环带中硫化物的硫同位素,示踪硫源,而我国在这项研究中还是空白。

    陈蕾在实验室工作

    这段博士后生涯,在陈蕾的未来工作中起到了很重要的作用。2015年,她在国际期刊《Mineralium deposita》上发表了第一篇我国离子探针微区原位硫同位素分析技术的论文,并对西秦岭地区微细浸染型金矿不同期次的黄铁矿和不同环带的黄铁矿进行了测试,区分出它们的不同成因和硫的来源。微区原位硫同位素分析技术现已应用于大洋深钻和大陆深钻样品的测试上,在地质学5个分支领域取得了重要研究成果。

    2015年12月,陈蕾被分到资源所同位素室一线工作,成矿作用与资源评价重点实验室为她提供了平台,陆续主持国家自然科学基金面上项目等7项科研项目。工作中,她瞄准世界科技前沿,利用微区原位分析技术会产生基体效应,研发出磁黄铁矿作为实验室内部微区原位硫同位素的一种工作标样。2016年引进新的飞秒激光剥蚀系统和高分辨等离子体质谱后,她投入了全部的精力学习新的知识,野外采集样品不管是矿井还是露头都亲自跑,样品采回来自己制备,经常早出晚归泡在实验室,深夜修改论文,与毛景文院士反复探讨,向同位素室的前辈和同事们请教。目前,利用飞秒激光-高分辨等离子体质谱建立了多种矿物的微区原位U-Pb年龄测定方法,首次建立了我国矽卡岩中钙铁榴石的U-Pb测年方法并精确限定了山西义兴寨金矿床角砾岩筒的形成时间。该方法已在我国矽卡岩型铁、铜、金、钨等矿床中钙铁榴石U-Pb年龄测试工作中成功应用,并获得部分矿床中石榴石形成的精确年龄数据。

    陈蕾还十分注重学术交流,多次开展国际合作并参加国内、国际会议。她在中国地质学会2017年学术年会上的“微区原位硫同位素分析方法在地质学领域应用的工作综述”获得优秀论文奖;2018年在国际地质微束分析会议Geoanalysis上对实验室建立的新方法作口头报告,得到国际同行较好的反响。

    一路走来,陈蕾从未忘记最初的梦想,一直和自己比拼,坚持创新,不惧困难,为使自己成为更高水平的地质科技人才而努力奋斗,力争在地质科研的道路上做出更大的贡献!

    靓丽青春献藏区

    提起资源所的硕士导师代晶晶,同事们总要称赞一句:谁说女子不如男?一个优雅、知性、聪慧的女人,放弃了在青春葱茏的雅致里实现自己的梦想,选择了遥感地质这一专业,用细腻精致的本色、干练勤奋的职业素养,在10年工作时间里,出色地完成了一项又一项国家项目,将青春与汗水洒在了祖国的美好山河上。

    2009年到2018年的10年间,几乎每年代晶晶都要奔赴西藏开展野外工作。五月,北京槐花飘香、绿意盎然,正是一年风光最好的时刻,然而此刻的西藏,特别是高海拔地区,却还是春寒料峭,气候干燥、空气稀薄、环境严酷,令人望而生畏。在野外考察的路上,她常以馒头香肠果腹,甚至方便面都称得上是最美味的食物。海拔五千多米的矿区空气稀薄,稍有运动就会气喘吁吁,她凭着自己坚韧的意志和求知的精神,克服困难,奔波于西藏各个研究区域。

    2011年以来,在王登红研究员的指导下,代晶晶创新性地将遥感技术应用于三稀矿产资源调查中,取得了一系列的新认识和新突破。如,运用高空间分辨率遥感技术监测稀土矿山的开采现状和矿山环境问题,更好地服务于矿政管理工作;多源遥感数据的应用高效地提供了一批伟晶岩型锂矿找矿线索,为地质找矿节省了人力物力;通过对稀土高光谱理论研究,建立了一套基于光谱特征的稀土浓度定量评估模型,为稀土污染与流失及稀土水化学找矿提供了新思路。

    作为一名硕士生导师,代晶晶常对自己学生说:“我非常热爱自己的研究领域。遥感地质就是遥感与地质的碰撞、理论与实践的结合,这门交叉科学有很多未知可以探索,在不断探索的道路上我们可以收获很多。”她经常教育学生要开阔视野,不要局限于自己的研究领域,要不断借鉴其他学科的研究思路和研究方法。

    在资源所工作10年期间,代晶晶每年都是几个项目的负责人,在如此大的压力之下,她努力克服家庭和身体压力等重重困难,出色完成了一个又一个项目,靠的就是对学科的喜爱与坚持。

    (材料由自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所党办(工会)提供)

     

    莫道女儿娇 风雨一肩挑

    目前,深部矿产资源勘查已成为我国未来矿产勘查的重要方向。近年来,随着全国危机矿山接替资源找矿和老矿山接替资源找矿等项目的实施,深部找矿勘查工作取得了一系列重要进展。这些新发现和新成果,不仅颠覆了对已有矿床成矿规律(成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律等)和矿床成因的认识,推动了科学研究“向深部进军”,还为深部矿产资源勘查提供了重要依据。本文选择近年来深部找矿取得重要突破的矿山,介绍其深部勘查的新发现及意义,以期引起业界对矿床系统的理解和再认识,更好地服务于深部矿产资源勘查工作。同时,结合已有的深部找矿经验,对下一步深部矿产勘查工作提出建议。

    深部找矿新发现促进矿床成因新认识

    1. 西藏罗布莎铬铁矿

    西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对最高的铬铁矿床,但经多年开采,矿山保有资源储量严重不足。

    自2006年以来,通过开展矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律研究,同时配合重磁电综合解释,在矿床深部发现厚大隐伏矿体,实现我国铬铁矿找矿的重大突破。钻探资料显示,钻孔ZKWT02在孔深286.3~341.1米处见累计视厚度达46.28米的4层矿体,Cr2O3含量50%以上;钻孔ZK西2004于孔深334.5~426.9米处见4层矿,累计视厚度46.1米,Cr2O3含量约50%,发现的Cr-80单矿体资源量达115万吨,成为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。此外,通过“千米钻”深孔ZK东04的实施,在孔深679.5米处见蚀变破碎带中的浸染状铬铁矿,验证了深部有规模较大的中央含矿构造岩相带的存在。

    通过深部找矿工作的实施和深部厚大铬铁矿体的发现,对该矿床的成矿规律和成矿模型取得了新的认识,打开了找矿空间。进一步验证了中央含矿构造岩相带对于深部铬铁矿体的控制意义,查明了豆荚状铬铁矿体主要赋存于罗布莎超基性岩体中北部的斜辉橄岩岩相带中,浸染状铬铁矿体赋存于岩体北部纯橄榄岩岩相带中;提出豆荚状铬铁矿形成的多阶段成因模式;矿体表现出成带分布、成群出现、分段集中的特点,与层状铬铁矿的形成机制完全不同,可能是含铬铁矿残浆受构造作用强力侵位的结果;建立了以西藏罗布莎铬铁矿为典型的“板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型”。总之,深部找矿工作的开展为罗布莎铬铁矿以及国内同类型铬铁矿床下一步找矿勘查工作提供了新的思路。

    2. 广东大宝山铁铜钼多金属矿

    大宝山铁铜钼多金属矿床是一座以铁、铜、铅、锌、硫、钼为主的大型矿床。广东省地质局705地质大队曾于1958~1961年完成普查—勘探工作,并提交了相当于122b的铜多金属储量79.96万吨(品位0.86%),铅金属储量31.36万吨(品位1.77%),锌金属储量84.97万吨(品位4.44%),铁矿石储量8034万吨(品位49.69%),以及钼金属资源量(2M11,包括外围)2.26万吨。大宝山矿床经过半个多世纪开采,资源几尽枯竭,属严重危机矿山。

    经全国危机矿山接替资源找矿(2006~2009年)和老矿山接替资源找矿(2014年)两轮找矿勘查工作,在大宝山矿区深部分别探获了一处大型规模的斑岩型钼矿体和一处厚大的斑岩型铜硫矿体,取得了重大找矿突破。其中,斑岩型钼矿体主要呈似层状、透镜状产于花岗闪长斑岩和次英安斑岩中,受岩体和构造联合控制。矿体围岩蚀变分带明显,从浅部至深部分别为粘土化带→青磐岩化带→绢英岩化带→钾化带(如图),显示出典型的斑岩型成矿特点。斑岩型铜硫矿体主要赋存于泥盆系棋梓桥组灰岩、粉砂岩和次英安斑岩中,矿石类型以黄铁矿型铜矿石、磁黄铁矿型铜矿石和黄铁矿型硫矿石为主。由此,大宝山铁铜钼多金属矿床的矿体空间分布可分为深部的花岗斑岩型钼(钨)、铜硫矿、矽卡岩型钼(钨)矿、浅部的脉状、似层状铜铅锌矿以及远端的菱铁矿。

    关于大宝山铁铜钼多金属矿床的成因主要有3种观点,即与岩浆期后热液有关、与海相或陆相火山热液有关以及与沉积改造作用有关。大宝山深部斑岩型钼矿体和铜硫矿体的发现进一步改变了以往对该矿床成因的认识,为下一步找矿工作提供了重要线索和依据。祝新友等研究认为,大宝山矿床深部的斑岩型、矽卡岩钼钨铜矿化、浅部的脉状铜铅锌矿化以及远端的菱铁矿化构成了斑岩型或岩浆期后热液型成矿系统。应立娟等对层状铜硫矿体研究后认为,大宝山矿区及外围成矿作用与岩浆热液有关的,属同一成矿系统演化的产物。戴塔根等指出,大宝山多金属矿床斑岩型、矽卡岩型矿体与岩浆热液有关,而似层状铜铅锌矿体则与海底火山热液活动有关,并受后期岩浆热液的叠加改造。

    大宝山矿床37线剖面图

    3.江苏栖霞山铅锌矿

    江苏栖霞山铅锌多金属矿床位于南京市东郊的栖霞镇境内,处于长江中下游成矿带宁镇矿集区。2012年~2014年,地质矿产调查评价专项实施“江苏省南京市栖霞山铅锌矿接替资源勘查”项目,对矿床开展了深部找矿工作。在研究石炭系高骊山组与黄龙组硅/钙面控矿和脉状矿体侧伏规律的基础上,项目利用坑内钻追索和控制了1号主矿体在走向和倾向上的延伸,并新发现多层厚大铅锌矿体。尤其值得注意的是,在钻孔KK4603和KK4201中均发现金、银、铜矿化。其中,钻孔KK4201中银、金、铜平均品位分别为金 2.19克/吨、银 319.73克/吨、铜0.49%。经估算,本次工作新增333+334资源量:铅锌58.13万吨,共(伴)生金7.64吨、银1113吨、铜1.53万吨。

    栖霞山矿床是华东地区目前已发现规模最大的铅锌多金属矿床,前人开展了大量找矿研究工作。然而,关于该矿床的成因一直存在争议,即矿床的形成与岩浆热液成矿作用有关,还是与热水沉积成矿作用有关?此次通过深部找矿勘查工作,在栖霞山矿床深部发现银-金-铜矿化,一方面暗示矿床深部巨大的找矿前景,另一方面为矿床成因研究提供了新的线索和证据。根据这些深部矿化信息,张明超等对矿床开展了流体包裹体显微测温及氢-氧-硫-铅研究,指出栖霞山铅锌矿的成矿流体和成矿物质主要来源于岩浆,岩浆水和大气水的混合是导致矿质沉淀的重要因素。因此,栖霞山矿床深部勘查的新成果不仅促进了矿床成因方面的研究工作,取得了新认识,而且更为下一步找矿工作指明了方向。

    4.云南澜沧铅矿

    云南省澜沧老厂铅锌银多金属矿床一直被认为是以火山岩为容矿建造或与火山岩有关的块状硫化物矿床(VMS)。2006年实施矿山深部找矿工作以来,在矿区继ZK153101钻孔揭露了钼矿化带后,ZK14824、ZK14827钻孔均揭露了深部的钼矿(化)体。其中,ZK14827钻孔孔深1417.05米,圈定的工业矿体总长度696.25米,平均品位0.068%,矿体主要产于深部隐伏斑岩体(喜马拉雅期)和接触带内。深部隐伏斑岩体和岩浆型钼矿的发现引发了学者们对该矿床成因模式的争议。斑岩型或岩浆型成矿系统的存在已是事实,如果考虑前人的石炭纪的块状硫化物成矿系统,则应是2个成矿系统的叠加。

    朱裕生等强调“成矿系列”的“缺位找矿”理论,在多年前建立了“同位成矿”理论。在前人的理论认识基础上,可以对上述新发现给予验证和深化。韩润生等认为,澜沧老厂矿床是2套主要成矿系统、多种有利成矿要素有机耦合的结果,具多成矿动力学环境、大时间间隔和多类型成矿作用同位叠加的显著特征,是多种构造环境演变过程中形成的火山喷流沉积+隐伏斑岩热液成因为主的矿床,并将其成矿模式归纳为“双成矿系统同位叠加模式”。

    5.内蒙古毕力赫金矿

    早期勘查和研究认为,毕力赫金矿床赋存于晚侏罗世玛尼图组火山、次火山、火山碎屑岩系和隐爆角砾岩中,从基性的玄武岩到中酸性的流纹岩构成一套含金火山建造。其中的蚀变火山岩、次火山岩、角砾岩是主要的含金地质体,又是赋矿的直接围岩。主要岩性有安山质角砾熔岩、安山玢岩质角砾熔岩、闪长玢岩、热液角砾岩、蚀变玄武质角砾岩等。矿体的形态特征也表明其与火山机构关系密切。卿敏等通过对矿区深部、外围勘查和典型矿床解剖研究后认为,毕力赫金矿的成矿作用与海西期岩浆活动有关,成矿流体的性质、矿体空间产出与浅成花岗闪长斑岩关系密切,并在此基础上建立了矿田“斑岩-构造蚀变岩-浅成石英脉型矿化类型一体化”成矿模式。

    深部找矿新发现开拓区域找矿新思路 

    1. 内蒙古维拉斯托锡多金属矿

    维拉斯托锡多金属矿床位于大兴安岭南段,曾作为大型铜锌银多金属矿床进行开发和找矿工作。2013年,地质人员在勘查过程中发现矿区及外围的黑云斜长片麻岩中发育有含锡石英脉,进而推测深部可能存在隐伏矿体。2014年地质调查项目实施的老矿山找矿项目,在矿山深部发现石英脉型锡钨锌铜钼矿体、隐爆角砾岩型锡铜锌矿体和浸染状锡锌铷铌钽矿体。其中,隐爆角砾岩型矿体位于岩体顶部外接触带,呈筒状,角砾成分为主要为黑云斜长片麻岩,胶结物以石英、黑钨矿和锡石为主;石英脉型矿体赋存于下古生界锡林郭勒杂岩和石炭纪石英闪长岩中,总体倾向北东,矿物组合为石英、锡石、闪锌矿和黑云母等;浸染状锡锌铷铌钽矿体赋存于云英岩化和天河石化的岩体顶部,矿物组合主要为锡石、闪锌矿和黑钨矿等。项目已初步查明矿体30余条,其中,1号矿体为主矿体,长大于700米、宽大于300米,总体呈舒缓波状;矿体厚度(视厚)平均5.15米,Sn品位平均为0.89%;共提交锡金属量8.1万吨(333及以上),实现了大兴安岭南段锡矿找矿的重大突破。

     

    矿床三维空间结构模型示意图

    大兴安岭南段是我国重要的铅锌、银、铜、锡多金属成矿带。按照成矿物质来源和矿床组合,区内划分出3个成矿带,其中林西-甘珠尔庙一带以锡多金属成矿作用为主,而锡林浩特-霍林郭勒地区则以银铅锌成矿作用为主。因此,长期以来,大兴安岭南段的锡矿找矿工作一直以林西-甘珠尔庙地区为重点,但多年来始终未取得较大突破。维拉斯托矿床位于以银铅锌成矿作用为主的锡林浩特-霍林郭勒地区,其与拜仁达坝矿床一起曾作为大型银铅锌矿床开展找矿勘查和科学研究工作。然而,此次维拉斯托矿床深部锡多金属矿体的发现,显示出传统的银铅锌成矿区巨大的锡矿找矿潜力。最近,Liu et al、祝新友等和Wang et al研究认为,维拉斯托矿床的银铅锌矿体和锡矿体是同一成矿系统的产物,并指出浅部为热液型脉状铅锌银矿,深部则可能存在岩浆热液型锡(钨)多金属矿。因此,维拉斯托矿床深部锡多金属矿的发现不仅改变了人们以往对大兴安岭南段锡、银、铅锌成矿规律的认识,而且将影响该区域今后的锡矿找矿勘查思路,意义重大。

    2. 四川拉拉铜矿

    四川拉拉铜矿田位于扬子准地台康滇地轴中段,属东西走向的金沙江断裂褶皱带与川滇攀西大裂谷南北向构造带的交接复合部位。拉拉铜矿是我国西南重要的大型铜矿,也是四川省最大铜矿生产基地。矿田内金属矿产以铜为主,次为铁、镍,伴生金属有银、金、钴、钼、铂、钯等。2012年以前,经勘查的主要矿床(点)42个,其中大型矿床1个、中型矿床4个,其余为小型矿床和矿点,已累计探明铜资源量130万吨,铁资源量2600万吨,镍资源量5万吨。2012-2014年,老矿山接替资源勘查项目在拉拉落凼铜矿南部红泥坡矿区勘查取得了重大突破,新增333+334铜资源量63.22万吨,实现重大找矿突破。

    拉拉地区铜矿矿体赋存于古元古界河口群火山沉积岩系中,具有明显的层控特征。但与以往拉拉地区铜矿均赋存在河口群中部火山沉积旋回落凼组地层中不同的是,本次发现的红泥坡铜矿体主要赋存在河口群上部火山沉积旋回长冲岩组上段,其主矿体东西最大延伸1950米,南北延伸2100米;矿体平均厚度为10.37米;Cu品位平均为1.36%。红泥坡铜矿矿石矿物有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿等;脉石矿物有钠长石、白云母、黑云母、钾长石、石英、铁白云石等。与典型的拉拉铜矿条带状矿石构造不同,红泥坡铜矿矿石构造以脉状、网脉状、角砾状为主。

    拉拉铜矿田是我国重要的铜矿集区,一直以来是研究的热点地区,众多学者对其进行了详细的研究并取得了丰富的成果。然而,由于矿床的复杂性,拉拉矿田的成因仍存在争议,目前主要的观点分为两类:一是一些学者根据其赋存于河口群落凼组海相火山岩中,矿体呈层状、似层状产出,矿石主要为块状、条带状构造,结合部分硫铅同位素数据显示成矿物质来自于河口群地层,据此认为矿床属于火山成因块状硫化物矿床(VMS),并认为成矿年龄与成岩年龄一致为16~17亿年,但拉拉铜矿目前较为可靠的辉钼矿Re-Os定年数据显示其可能的成矿年龄为10.86亿年,且该矿矿化元素仅有Cu和Fe,无Pb或Zn,显示其可能的VMS矿床成因证据仍显不足。

    ②也有学者认为其特征很类似IOCG矿床,其发育很强的钠长石化,出现大量的贫Ti磁铁矿,并富集Co、Au、P、F、REE等,而贫Pb、Zn;C-H-O-S同位素数据显示其岩浆热液来源,有部分成矿物质来自于地层;且根据辉钼矿的Re-Os同位素年龄得到其成矿年龄为10.86亿年,并与当时板内拉张环境密切相关。但与典型的IOCG相对比,落凼铜矿缺乏大范围分布的角砾状矿石,并且受断裂控制不明显,所以其可能的IOCG矿床成因也存在争议。红泥坡铜矿的发现及其揭示的矿床地质信息,为研究者研究拉拉铜矿田的成因机制提供了绝佳的契机,通过对其系统的解剖,有望最终确定拉拉铜矿田的矿床成因并建立找矿预测地质模型,进一步指明区域找矿方向。总之,红泥坡铜矿重大的找矿突破打开了拉拉地区广阔的找矿空间,新赋矿层位的发现明确了本地区下一步的找矿方向,并增强了矿山企业“拉拉外围找拉拉”的找矿信心,为川滇有色金属成矿带开展“拉拉式”铜矿找矿提供了可借鉴的成功经验。

    3. 江西相山铀矿

    江西相山铀矿田位于钦杭成矿带北东段,赣杭陆相火山岩铀成矿带西南端,德兴-遂川大断裂的南东侧,是我国重要的热液型铀矿田。以往对于相山铀矿田的研究工作主要侧重于铀的成矿作用机制和找矿预测等方面,且主要集中在矿田浅部。随着矿山深部找矿的实施,多个深孔均见到较好的铅锌铜等多金属矿化,且品位较高,已达综合利用价值。例如,钻孔CUSD3在孔深1095.4~1549.2米、1574.2~1577.5米分别见到铅锌铜矿化脉和铜多金属矿化脉。又如,钻孔ZK26-101在深部见约330米的铅、锌、银等多金属矿化,初步估算铅锌银矿资源量分别为Pb1.7万吨、Zn 0.88万吨、Ag76.2吨。地质特征显示,深部的铅锌银矿化主要赋存于流纹英安岩、碎斑熔岩及基底变质岩中,受断裂构造、岩层界面、火山塌陷构造复合控制;铜矿化主要分布于基底变质岩中。最新研究表明,相山铀矿田浅部的铀成矿作用与深部的铅锌铜成矿作用具有相同的成矿物质来源,属同一岩浆-热液成矿系统的产物。深部铅锌铜多金属矿化的发现构成了相山矿田上铀-中铅锌金-下铜的成矿空间模式,不仅加深了对矿田成矿规律的认识,拓展了深部找矿空间,而且开拓了区域找矿思路。

    4. 南京市梅山铁矿

    根据宁芜地区玢岩铁矿的成矿模式,梅山式铁矿为次火山岩体与火山岩接触带上下高温气液交代充填矿床和矿浆充填矿床,具透辉石-石榴子石-磷灰石-磁铁矿组合。近年来实施的梅山铁矿接替资源找矿项目中,在梅山铁矿层顶部硅化、黄铁矿化、碳酸盐化凝灰岩、沉积凝灰岩、凝灰角砾岩中发现了金矿体,同时这一层位也是梅山铁矿层顶部普遍存在的一个“近矿指示蚀变带”。据江苏省地矿局第一地质大队项目成果资料,ZK4101钻孔在392.2~407.8米处见到金处矿化15.6米,平均品位0.97克/吨;ZK4121钻孔在406.28~414.77米处见金矿层8.49米,平均品位1.88克/吨。初步估算新增333金矿资源量(金属量)2.85吨。

    宁芜地区铜金矿主要有铜井地区的铜井式铜矿,矿床类型均属火山-次火山热液型矿床。此类矿床的矿化与偏碱性、碱性火山活动有关,受区域构造裂隙或火山构造裂隙的控制。矿体一般呈脉状沿构造破碎带或破火山口构造成群出现,陡倾斜产出,与围岩界线清楚。矿石组合多为铜、金、多金属矿物与石英(重晶石、碳酸盐矿物)组合,并以中-低温热液充填型为主。典型矿床有铜井金铜矿(中型)、观山铜铅矿(小型)、谷里铜矿(小型)、金驹山金矿(小型)等。梅山铁矿矿体顶部层位发现的含金蚀变带与铁矿的密切关系可能反映铁矿和金矿是同一岩浆热液不同演化阶段形成的产物,当然目前也不能排除后期热液叠加成矿的可能。尽管目前对铁矿化和金矿化成生关系的认识还有待于进一步深化,但这一发现对宁芜地区玢岩铁矿的找矿不乏指导意义。

    5. 吉林夹皮沟金矿

    夹皮沟金矿位于华北克拉通北缘,是一座资源几近枯竭的危机矿山。该矿床虽有近200年的开采历史,但其成因却一直存在争议。前人曾先后提出过绿岩型、层控型、韧性剪切带型、变质热液型、岩浆热液型等多种成因模式,尤其以韧性剪切带型成因模式最为主要。近年来,随着老矿山接替资源找矿项目的开展,在夹皮沟矿床深部取得了重要突破。经钻孔验证,在夹皮沟矿床深部742~754.9米处见10米厚的细脉浸染型金矿体,平均金品位为2.2克/吨。钻孔编录结果显示,细脉浸染型金矿体主要产于隐伏的石英闪长岩体顶部接触带,矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等,脉石矿物主要为石英、方解石等。此外,在八家子南西的头道溜河地区,还发现了与闪长玢岩体有关的爆破角砾岩型金矿床。多种金矿化类型的新发现,不仅加深了对夹皮沟金矿矿床系统的认识,而且为区域深部找矿提供了新的思路和方向。

    对下一步深部找矿工作的建议 

    1.持续推进矿集区找矿预测工作

    老矿山是开展深部矿产资源勘查的理想场所,而矿集区是大中型矿山密集分布的地区。矿集区矿产地质调查程度和找矿预测直接关系到老矿山及其外围的深部找矿工作。然而,由于种种原因,许多矿集区尚缺乏系统的矿产地质调查及找矿预测,直接阻碍了深部找矿突破。矿集区找矿预测工作主要包括以下两方面内容——

    一是在1∶5万矿产地质调查、地球物理测量、地球化学测量、矿产及异常检查、典型矿床研究、资源潜力评价等工作的基础上,确定重点工作区开展找矿预测。在重点工作区开展大比例尺专项地质填图(含修测)、专项物探、专项化探、专项样品采集及深部钻探探查等工作,系统研究工作区内主要矿床类型的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志,构建找矿预测综合信息模型,预测矿体赋存位置,评价资源潜力,提交预测资源量,引导后续勘查。

    二是围绕深部找矿预测需求,开展矿集区及老矿山“三位一体”(成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志)找矿预测理论与方法创新与示范,主要包括:1)成矿构造与成矿结构面研究方法与模式建立;2)开展矿床深部定量预测理论与方法研究;3)基于2DGIS/3D建模平台构建矿集区“成矿地质体-成矿构造与成矿结构面-成矿作用特征标志”找矿预测模型。

    2.进一步加强勘查区找矿预测理论与方法研究

    勘查区找矿预测理论方法体系的创建,首次提出成矿地质体、成矿结构面、成矿作用特征标志的概念,在实际使用中取得了良好效果,切实指导了深部找矿。但是,勘查区找矿预测理论目前仍不完善,需要在实际的应用过程中进行修正。

    一是要结合矿山深部和外围找矿的新发现,重新认识各类矿床的成矿规律、成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律。以深部找矿为目标,通过建立典型矿集区脉、层、块、体矿化样式组成的上下、左右多元空间矿床矿化系统结构模型,突出反映找矿信息,进而指导矿山深部和外围找矿工作。

    二是矿床模式的研究要从矿床的角度走向矿集区,从单个的矿床成矿模式发展为典型矿床成矿模式之间的组合模式,从构造体系控矿发展为构造成矿系列的阶段,这对于认识成矿系列控矿的规律,深入总结和认识矿床和矿集区成矿规律,提高对深部矿床成矿理论的认识和指导矿产资源勘查实现重大的突破具有重要意义。

    3.加强科技引领,推进新方法和新技术的研发应用

    从近年来矿山深部找矿的经验来看,重大成果的取得无一不是根据新现象,打破旧思维,结合实际情况进行理论、方法和技术创新的结果。科技创新无疑将对未来深部矿产资源勘查工作起到重要引领作用。因此,在开展深部找矿勘查工作的同时,还应重点研发和推广适合深部找矿的物化探等技术方法。

    一是继续贯彻“三深一土”国土资源科技创新战略,针对矿集区3000米以浅的地下空间,重点研发覆盖区探测技术和深部地质结构与成矿系统探测技术,开展覆盖区物质组成识别标志研究、矿集区深大剖面探测、深部成矿系统蚀变标志研究等工作,查明各类重要成矿要素在深部空间的分布特征,尤其重点探明与成矿有关地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等关键成矿要素的空间展布规律和形态特征,建立符合矿集区深部找矿的地球物理和地球化学等技术的指标体系,构建矿集区深部地质三维结构模型。

    二是对成熟的新技术新方法进行推广应用。在科学分析矿集区地质条件的基础上,根据深部新发现,充分利用KGR抗干扰电法仪激电测深、大比例尺低飞航磁测量、井-地磁测反演技术、构造地球化学测量、1∶5万抗干扰电法扫面等先进技术方法,进行推广应用,总结出一套适合本地区寻找同类型矿床的物化探方法组合,进一步指导矿集区及外围深部勘探工程布置,开展深部矿产勘查示范。

    总之,深部找矿新发现进一步促进了深部成矿规律的认识,开拓了找矿思路,已成为持续推进矿产资源勘查“向深部进军”的强大动力。同时,深部找矿突破的实现,还需要系统的矿产地质调查、完善的找矿预测理论和先进的探测技术等作为强有力的支撑。

    深部找矿新发现及意义

    近日,中国科学院为地调局环境监测院(应急技术指导中心)殷跃平研究员颁发了2017年度中国科学院杰出科技成就奖,以表彰其在“500米口径球面射电望远镜(FAST)工程研究集体”中做出的重要贡献。殷跃平研究员是FAST工程研究集体中唯一的中国科学院院外获奖专家。

    在2006至2012年间,殷跃平研究员被国家天文台特聘为FAST观测台址建设地质专家,在“中国天眼”总工程师兼首席科学家南仁东研究员的带领下,主持解决了FAST观测台址所在的大窝凼巨型洼地地下河洪涝灾害,处理了大型溶塌崩塌堆积体治理、古地下河口松动岩体加固、高陡边坡防护和断裂角砾岩破碎工程处理等岩溶地质工程问题,为FAST工程的建设与运行提供了的地质安全保障。

    据悉,中国科学院杰出科技成就奖用于授予中国科学院所属单位在五年内研发出具有重大科研价值和社会显示度成果的个人或集体。此奖每两年评选一次,每次授奖总数不超过10个,获奖者由中国科学院院长签署奖励证书并颁发奖章或奖杯。

    殷跃平在大窝凼洼地现场查勘大型崩塌堆积体稳定性

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    为夯实青年业务人员构造地质学方面的基础知识,提升地质调查研究能力,近日中国地质调查局成都地质调查中心举办了龙门山构造带构造地质学野外培训。

    本次野外培训考察路线为葛仙山-白鹿-小鱼洞-耿达-卧龙-映秀-八角庙一线。该路线穿越龙门山的前山、中央和后山推覆构造带,可观察到龙门山的前山断裂、中央断裂和后缘断裂带及其相关的构造岩、龙门山逆冲推覆构造相关的飞来峰和滑覆体构造、汶川地震形成的地表破裂带等构造现象。本次培训考察安排了三天时间。

    第一天上午9点从成都出发,经彭州到达葛仙山镇,沿葛仙山-白鹿-冰川镇一线,主要观察塘坝子飞来峰滑覆体及其后缘断裂作用相关的断层崖、断层角砾岩等地质现象;下午在白鹿中学参观龙门山前山断裂及“5·12”地震地表破裂带,随后沿吊索沟观察棺木岩飞来峰逆冲断裂及其相关褶皱现象,并于小鱼洞大桥地震遗址观察小鱼洞地震地表破裂带。第二天上午由青城山镇出发到达耿达镇,主要观察了与龙门山后山断裂有关的韧性剪切带及相应的糜棱岩、“S-C”组构、多期面理构造置换等现象,在卧龙镇考察了同沉积褶皱等现象;下午于映秀镇参观了漩口中学地震遗址。第三天上午到达虹口,沿深溪沟考察深溪沟-九旬坪飞来峰-滑覆体的后缘及“5·12”地震地表破裂带,并在八角庙附近观察了龙门山映秀-北川断裂(中央断裂)作用形成的宽约近100米的碳化带及其断层擦痕;下午培训会结束并返回成都。

    今年的培训会相较于去年,重点对参加培训人员在构造现象的野外观察、描述、记录等方面的能力进行了强化培训,并对素描图的绘制、定向标本的采集等进行了系统示范。参加培训会的人员纷纷表示,通过本次培训会对龙门山构造带有了进一步的认识,对逆冲推覆构造、构造变形等构造现象有了更直观的感受,并对露头尺度的构造解析方法与思路有了更深入的了解。

    此外,今年还顺利完成了“中国地质调查局成都地质调查中心龙门山野外培训基地”现场标识牌的建立工作。标识牌分别立于小鱼洞镇大南村村口和白鹿镇大垭口处,不仅进一步建实了成都地调中心龙门山野外培训基地,也对成都地调中心对外宣传起到了积极作用。

    成都地调中心27名业务人员参加了培训,李四光地质科技奖获得者潘桂棠研究员作了全程讲解。

    培训现场

    潘桂棠研究员为青年业务人员作讲解

    成都中心举办龙门山构造带构造地质学野外培训会

    近日,为夯实构造地质学基础,提升研究人员业务水平,中国地质调查局成都地质调查中心发挥“以老带新”作用,组织经验丰富的老专家针对青年业务工作者专门开展了龙门山构造带构造地质培训及野外考察现场研讨会,20余名青年业务人员参加培训。培训特邀李四光地质科技奖获得者潘桂棠先生全程讲解。

    野外考察持续3天,路线为葛仙山-白鹿-小鱼洞-大宝填-回龙沟-映秀-耿达-八角庙。沿该路线穿越龙门山的前山、中央和后山推覆构造带,能观察到龙门山的前山断裂和中央断裂、飞来峰构造和滑覆构造、龙门山高角度逆冲断裂以及汶川地震形成的破裂带等。

    第一天,考察组沿葛仙山-白鹿-冰川镇一线,主要观察了塘坝子飞来峰滑覆体及其后缘断裂作用相关的断层崖、断层角砾岩等现象,在白鹿中学参观了龙门山前山断裂及512地震地表破裂带,并沿吊索沟观察棺木岩飞来峰逆冲断裂及其相关褶皱现象,于小鱼洞大桥地震遗址观察小鱼洞地震地表破裂带。

    第二天,考察组沿回龙沟观察白水河(龙门山中央)逆冲推覆构造带及“彭灌杂岩”内发育的与脆性-韧性变形有关的构造岩及多期面理构造,沿霸王沟-大鱼洞一线观察大鱼洞飞来峰前缘部分(南边)次级逆冲小断裂及飞仙关组薄层灰岩中的褶皱现象。在耿达镇,观察了与龙门山后山断裂有关的韧性剪切带及相应的糜棱岩、“S-C”组构等现象,并于映秀镇参观了漩口中学地震遗址。

    第三天,考察组沿深溪沟考察深溪沟-九旬坪飞来峰-滑覆体的后缘及512地震地表破裂带,并在八角庙附近观察了龙门山映秀-北川断裂(中央断裂)作用形成的宽约近100米的碳化带及其断层擦痕。

    考察培训期间,老专家潘桂棠先生充分发扬“传帮带”精神,不放过任何一个知识点,耐心细致地做好全程讲解。青藏高原地质研究室主任王保弟也做了大量现场解说。参加培训的青年业务工作者纷纷表示,通过本次考察培训,对龙门山构造带有了进一步的认识,对逆冲推覆构造、构造变形等构造现象有了更直观的感受,并对露头尺度的构造解析方法与思路有了更深入的了解,达到了野外现场培训的目的。

    聆听潘桂棠先生野外讲解

    观察

     

    圆满完成培训

    成都地调中心“以老带新”夯实青年业务工作者学科基...

    2016年3月23—27日,在中国地质科学院岩溶地质研究所、联合国教科文组织国际岩溶研究中心、国土资源部/广西岩溶动力学重点实验室的组织协调下,中国科学院袁道先院士带领地科院岩溶所的三名科研人员,为西南大学、桂林理工大学、中国地质大学(武汉)、广西地质调查院及地科院岩溶所的部分研究生和新职工等近40人进行了为期五天的桂林周边岩溶地貌、岩溶形态野外实习教学。

    桂林是岩溶研究的圣地,其峰林地形以“中国式岩溶” 而闻名,地表和地下、宏观和微观、溶蚀和沉积形态齐全, 而且地表宏观岩溶形态规模大, 正负岩溶形态反差强烈, 是进行岩溶形态组合研究、岩溶地貌演化和岩溶动力系统研究的理想场所。实习的前三天,从尧山到西山、穿山、普陀山,从仁头山到雁山再到漓江边,从海洋山到南圩再到西塘,在漓江两岸、多个断面,在实习教员的带领下,大家认识了各种地表、地下岩溶形态的特征和成因, 以及“岩溶形态组合”的意义;理解了外源水和红层对桂林峰林地貌演化的意义。第四天考察了有30年历史的岩溶研究基地——丫吉试验场,大家对丫吉表层岩溶带、岩溶泉的特点及研究方法进行了学习。第五天为学生实习课后作业,学生通过爬老人山,进一步理解了红色角砾岩及其对桂林地貌演化的意义。

    山如簪来水如带,杜鹃花在阳光下更加红艳,84岁高龄的袁道先院士时而会心地聆听讲解,时而亲自将桂林山水的演化娓娓道来,指导年轻的岩溶地质工作者们从新角度认识了岩溶地貌,从理论到实践,再从实践到理论。这几天大家学到的,不仅仅是不同的岩溶形态,更是一种山水在心中,心中有山水的情怀。

    袁道先院士带队开展桂林岩溶地貌野外实习教学

    雅鲁藏布江新特提斯洋(简称雅江洋)何时打开?该洋盆开启和初始扩张是否与地幔柱有关?中国地质调查局地质研究所刘飞博士与其合作者对上述问题进行了探讨,相关成果发表在《Lithos》上。

    地幔柱是导致板块构造启动和大陆裂解最有可能的驱动力之一,是国际研究的前沿和热点。地幔柱在现代和古海洋中活动强烈,表现为海山广泛分布。然而,海山却有地幔柱和非地幔柱两种成因,其中非地幔柱成因的海山具有特殊的构造指示意义,它一般形成于大陆裂解后新生洋盆中,与拆沉的大陆岩石圈通过新生洋盆扩张脊在上地幔浅部发生物质循环有关。此外,在野外地质工作时,地幔柱和非地幔柱成因的海山易混为一谈,缝合带中洋岛玄武岩(OIB)型火山岩、泥岩、硅质岩和灰岩的海山岩石组合常被解释为地幔柱活动的产物。因此,开展海山的成因研究将对理解OIB型玄武岩成因、洋盆构造演化和地球深部动力学过程具有重要意义。

    研究者对雅鲁藏布江缝合带(YZSZ)西段公珠错附近的增生杂岩开展了详细的地质填图工作,厘定出公珠错海山,其长约10km,宽约5km(图1),主要由OIB型玄武质岩石(玄武质凝灰岩、玄武质角砾岩夹玄武质熔岩)和上覆海相沉积岩(泥页岩、硅质岩、硅质灰岩和生屑灰岩)组成,发育特征的塌积砾岩或斜坡角砾岩(由分选性差的海山自身物质组成)(图2)。

     

    图1 亚洲东南部特提斯蛇绿岩地质简图和245Ma公珠错海山分布位置图

     

    图2 雅鲁藏布江缝合带西段245Ma公珠错海山的野外特征和实测剖面图

    本研究获得玄武质凝灰岩的锆石U-Pb年龄为245-242Ma,玄武质熔岩的Sr-Nd-Pb同位素显示其源区具有受大陆岩石圈地幔交代富集的特征,与印度洋东北部的圣诞岛大火成岩省中Vening-Meinesz岛OIB型玄武岩可以对比。结合特提斯喜马拉雅被动陆缘发育大量二叠纪裂谷型岩浆岩、冈底斯岛弧出露中晚三叠世俯冲相关的弧岩浆岩,以及YZSZ增生杂岩中出露早中三叠世基性岩块、中晚三叠世放射虫硅质岩等证据,认为中三叠世公珠错海山形成于雅江洋初始裂解的洋盆环境,其成因可能与地幔柱活动无关(图3)。

     

    图3 东冈瓦纳大陆及其周缘特提斯洋250-245Ma古地理重建图

    该研究对探讨东冈瓦纳大陆裂解和新特提斯洋的初始打开时间和机制,限定拉萨-腾冲地块两侧古洋盆的关系及其构造演化过程具有重要科学意义,对理解现代海洋形成过程具有指导意义,也为支撑自然资源部和地调局实施深地探索、挺进和开发深海等战略需求提供积极作用。

    文章出处:

    Fei Liu, Yildirim Dilek , Jingsui Yang*, Dongyang Lian*, Guanlong Li, Yong Wu. 2021. A middle Triassic seamount within the western Yarlung Zangbo suture zone, Tibet: The earliest seafloor spreading record of Neotethys to the North of East Gondwana. Lithos, 388-389: 106062. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106062

     
     
    地质所专家新特提斯洋早期扩张研究取得新进展