国家自然科学基金项目


近年来,我院承担的国家自然科学基金项目共 9 项,其中我院主持开展的项目 1 项。

1.大兴安岭南段锡多金属矿成矿流体研究(批准号 40273021,起止年限 2003-2005 年)

由北京矿产地质研究院主持展开,项目主要完成人:王莉娟、王玉往、王京彬等。

该项目针对大兴安岭中南段锡多金属矿床成因研究中存在的一些关键科学问题,进行了大井矿床、黄岗梁矿床单个包裹体组分 LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子质谱)分析,以大井矿床萤石中捕虏有黄铜矿捕虏体的流体包裹体为富铜流体,以黄岗梁矿床锡矿体中与锡石密切共生的萤石中原生流体包裹体为富锡流体的样本,据富锡流体与富铜流体中微、痕量元素 Rb/Sr、Sn/Cu、K/Na 的比值特征综合判断大井矿床萤石及石英中不同温度-盐度的流体包裹体是富锡流体还是富铜流体,由此提出了大井矿床富铜与富锡成矿流体来源与演化的新认识。

LA-ICP-MS 分析是当前世界上最先进的单个包裹体液相组分分析方法,国外已经运用该方法取得重要成果,国内还没有开展该方面工作。该项目利用瑞士苏伊士无机化学 ETH 实验室进行大井矿床中心部位的锡铜矿体及黄岗梁矿床锡矿体萤石及石英中单个包裹体流体组分 LA-ICP-MS 分析,以包裹体流体中微痕量元素 Rb/Sr、Sn/Cu 等比值追踪大井矿床富铜及富锡流体的来源与演化。大兴安岭南段燕山期130-150Ma 短时限的构造-岩浆-热液活动形成了大井矿床富锡与富铜的两种不同来源流体,它们形成的时代相同,存在从高温向低温演化,在中低温-低盐度阶段强烈叠加、同位成矿,形成大井矿床中心部位Sn、Cu 富矿体。对大井多金属矿床成矿流体来源与演化进行较深入的研究,划分出富锡与富铜两种流体。

富铜流体 Cu>Sn,Sr>Rb 几至几十倍,相对富集 Na,主要产出于萤石中。提出大兴安岭南段中生代铜的成矿与磁铁矿系列的岩浆岩有关,大井矿床富铜流体应源于深源较基性的岩浆源,可能与矿体旁侧燕山期基性-中基性岩脉有关。富锡流体 Sn>Cu,Rb>Sr 几至几十倍,相对富集 K,主要产出于石英中、少量产于萤石中。富锡流体源于浅源花岗岩浆,可能与矿区内广泛分布的燕山期花岗岩侵入岩及花岗质岩脉有关。两种流体在中低温-低盐度阶段强烈叠加富集成矿,形成大井矿床中心部位锡铜富矿体。

2.锡铁山大型铅锌矿床成矿流体演化与成矿(批准号 40672061,起止年限 2007-2009 年)

项目承担单位北京矿产地质研究院,负责人为祝新友、王莉娟等。

锡铁山铅锌矿床是我国超大型喷流沉积型(SEDEX)铅锌矿床之一。通过详细的野外地质考察、大量的喷流管道相、非层状矿体、层状矿体流体包裹体温压测试、流体组分测试及 C、H、O、S 同位素组分分析、成矿年龄分析等工作。综合研究表明深源岩浆流体对锡铁山矿床热液成矿系统有重大贡献,后期改造是矿床的次要成矿作用,推测深部可能存在岩浆房,这种深源流体温度高、盐度高、携带着 CO2 等多种深源气体组分,具有很强的萃取及携带贱金属的能力,对成矿起重要作用。赋存非层状矿体的厚层大理岩为热液喷流沉积而成,而不是正常沉积岩;非层状矿体为深源成矿热液侵入到大理岩中成矿,而非改造成因。从喷流管道喷口-非层状矿体-层状矿体流体温度、盐度等逐渐降低、流体的沸腾、CO2 逸出、与海水的不同程度的混和等物理化学条件的改变是矿质沉积成矿的重要因素。提出了深源流体沿深大断裂上升,深源流体与海水的混和,深源 CO2 的逸出、成矿物理化学条件的变化等是形成锡铁山矿床的重要机制,特别强调了深源流体的重要作用。

3. 新疆东部二叠纪幔源岩浆矿床成矿谱系--复合/过渡类型研究(批准号,起止年限 2014-2017 年)

该项目由北京矿产地质研究院主持展开,项目负责人:王玉往,主要完成人:王玉往、石煜等。

本项目前已开展两年,主要以岩体系统造岩矿物结构和成分研究为手段,厘清独立Fe-Ti-V氧化物矿床和独立Cu-Ni硫化物矿床的母岩浆系统特征及其演化趋势,结合CuNi-VTi复合矿化岩体的相应参数,探讨3大类含矿岩体之间的关系和成分演化趋势,取得的认识和进展主要有:①通过对尾亚矿床详细的组构和黑云母成分等微剖面研究,发现层状Fe-Ti-V氧化物矿床存在岩浆熔离作用,尾亚条带状Fe-Ti-V氧化物矿石中浅色不含矿层条带是斜长质-辉长质熔浆原地结晶分异堆积的结果,暗色半块状矿石条带不是其结晶分异的结果,而是具有流动和外来属性的富Fe矿浆;铁矿层中存在蠕虫状斜方辉石-磁铁矿交生结构是铁矿浆逐渐发生SiO2饱和作用的结果。②对比Fe-Ti-V和Cu-Ni两类矿床成矿作用,发现主控因素主要包含岩浆的演化程度、造岩矿物结晶顺序、岩浆系统氧逸度及其变化趋势等方面:尾亚Fe-Ti-V氧化物矿床岩浆演化程度较高,控矿岩石为一套橄榄辉长岩-辉长岩组合,同时其内橄榄石较为演化,其Fo值集中在60~66之间,不含Ni;造岩矿物的结晶顺序为橄榄石-斜长石-单斜辉石(角闪石),单斜辉石比橄榄石富Mg贫Fe,角闪石具有高温、贫Mg和低氧逸度的特征;通道相Cu-Ni硫化物成矿系统的岩浆演化程度较低,表现在其控矿岩相为超镁铁堆晶岩,同时堆晶岩中橄榄石具有高Fo值两方面。③东天山地区含矿镁铁-超镁铁杂岩普遍发育含角闪石巨斑的似斑状角闪辉长岩类,对其形成物理化学条件进行计算和对比研究,结果表明东天山似斑状角闪辉长岩类母岩浆的氧逸度较高,有关铁钛氧化物矿床的形成得益于母岩浆的高氧逸度,但直接受控于各个岩体的岩浆演化程度:二红洼、牛毛泉和香山西的岩浆的演化程度系统增高,演化程度最低的二红洼岩体并未形成铁钛氧化物矿床,而分异演化程度稍高的牛毛泉和演化程度最高的香山西似斑状角闪辉长岩类则分别形成了小型本区一个小型的和一个大型的铁钛氧化物矿床。

4.东天山卡拉塔格铜矿床成矿条件和矿床成因研究(批准号 41572077,经费 90.9 万元,起止年限2016-2019 年)

本项目于2015年由自然科学基金委批准资助,资助资金为90.9万元,其中直接费用76万元、间接费用14.9万元。主要用于对新疆东天山地区的成矿地质条件及矿床类型进行研究。项目负责人为邓小华博士。

该地区铜多金属矿较为发育,主要形成于弧盆系统,具有巨大的工业价值。东天山发育复杂的长期演化的弧盆系统,但一直缺乏重要的VMS矿床。卡拉塔格早古生代铜锌矿床的发现,为东天山乃至北疆地区铜成矿理论研究和找矿勘查展示了一个重要方向。该项目拟选择卡拉塔格红海铜锌矿床和红石铜矿床,重点开展不同矿物组合和成矿阶段的硫化物LA-ICP-MS微量元素和Fe-Cu-Zn同位素联合研究,探索不同成矿阶段硫化物元素和同位素组合差异的原因和机理,建立矿床Fe-Cu-Zn同位素示踪标志,厘定卡拉塔格早古生代铜锌矿床成因类型,建立成矿模式,为东天山寻找VMS矿床提供新的思路。


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