伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

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作者 左达昇 杨可 +5 位作者 魏海珍 王勤 蒋少涌 林和丰 环淳 许志琴 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1489-1506,共18页

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及... 本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态(超临界态)可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体-流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分(如挥发分)直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。 展开更多

关键词 伟晶岩 结晶动力学 结晶热力学 稀有金属元素超常富集成矿

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喜马拉雅成矿带锂-铍-铷-铯超常富集规律与稀有元素找矿潜力预测 被引量：2

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作者 王学求 周建 +3 位作者 刘汉粮 李龙雪 吴慧 王玮 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3274-3284,共11页

稀有元素锂、铍、铷、铯地壳丰度低,需要数百至上千倍的超常富集才能成矿,导致其矿产资源分布极不均匀,发现稀有元素超常富集区是战略资源找矿预测的关键,特别是在青藏高原这种野外条件极困难的工作区。全国地球化学基准图揭示喜马拉雅... 稀有元素锂、铍、铷、铯地壳丰度低,需要数百至上千倍的超常富集才能成矿,导致其矿产资源分布极不均匀,发现稀有元素超常富集区是战略资源找矿预测的关键,特别是在青藏高原这种野外条件极困难的工作区。全国地球化学基准图揭示喜马拉雅成矿带锂、铍、铷、铯等稀有元素超常富集规律。这一超常富集的特点是:(1)锂、铍、铷、铯都发生超常富集,富集系数均大于2,其中喜马拉雅成矿带是铯和铍的全国最强富集区,是锂、铷的全国第二强富集区;(2)富集区异常规模达104156 km^(2),富集中心面积均超过1000 km^(2);(3)超常富集区沿喜马拉雅造山带呈近东西向展布,从西向东依次分布于札达县—日土县、吉隆县—聂拉木县、定日县—拉孜县、江孜县和洛扎县—错那县—隆子县一带;(4)异常核心区主要与含有电气石、石榴子石、锂辉石等淡色花岗岩密切相关,特别是铯的大规模超常富集,证明了喜马拉雅淡色花岗岩为高度结晶分异的花岗岩;(5)目前该成矿带内已发现定日县琼嘉岗和洛扎嘎波两处伟晶岩型锂矿,以及错那县境内错那洞钨-锡-铍矿床,喜马拉雅稀有元素超常富集区具有寻找锂-铍-铷-铯等稀有金属矿床的潜力。 展开更多

关键词 喜马拉雅成矿带 锂、铍、铷、铯稀有元素 超常富集 地球化学找矿预测

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关键元素超常富集与战略资源效应 被引量：1

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作者 王学求 李龙雪 +1 位作者 吴慧 王玮 《地学前缘》 北大核心 2025年第1期11-22,共12页

构成战略资源的关键元素有56个,大部分关键元素地壳丰度低,需要数十倍至上千倍的超常富集才能成矿,导致其矿产资源分布极不均匀。因此,圈定元素超常富集区是战略资源找矿预测和发现大型矿床的关键。超常富集核心是元素的富集强度,可以... 构成战略资源的关键元素有56个,大部分关键元素地壳丰度低,需要数十倍至上千倍的超常富集才能成矿,导致其矿产资源分布极不均匀。因此,圈定元素超常富集区是战略资源找矿预测和发现大型矿床的关键。超常富集核心是元素的富集强度,可以用成矿富集系数(m.a.i)、矿床规模吨位指数(t.a.i)和异常富集系数(a.c.i)定量刻画富集强度。对贵金属、有色金属、黑色金属、稀有金属、稀散金属、稀土和放射性等35个战略资源矿种进行统计分析,可以得出:成矿富集系数大于1000的元素有锑、铋、铼和金,>100~1000的元素有银、钨、锡、铬、锂、铯、碲、铟、铀和铂族元素(PGE),>10~100的元素有铜、镍、铬、铍、铷、钪、铌、钽、锆和原生稀土矿,≤10的元素有铁、铝、钛和离子吸附型稀土。富集达到大型以上矿床最低矿床规模吨位指数要达到10^(7),一般要达到10^(10)。异常富集系数要达到2以上。元素超常富集还体现在异常空间分布面积>100~1000 km^(2),具有3层以上异常结构,至少存在4个元素组合。元素富集量和潜在资源量,可以用面金属量和体金属量进行定量预测。元素超常富集导致大规模成矿效应,而且在成矿物质背景(源)、成矿过程(运)和最终就位(储)整个富集过程中留下了异常轨迹,可以从定性和定量角度刻画元素超常富集规律,为预测和发现矿床提供找矿标志。 展开更多

关键词 关键元素 超常富集 战略资源 地球化学找矿标志 成矿富集系数(m.a.i) 矿床规模吨位指数(t.a.i)

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低熔点亲铜元素(LMCE)熔体超常富集贵金属的机制及其识别标志 被引量：19

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作者 刘家军 王大钊 +5 位作者 翟德高 夏清 郑波 高燊 钟日晨 赵胜金 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2629-2656,共28页

低熔点亲铜元素(LMCE)As、Sb、Bi、Hg、Pb、Se、Te、Tl、Sn等,均具有亲铜性、低熔点、半金属的特性,在成矿过程中可以形成LMCE熔体,并对Au、Ag、PGE等贵金属的高效富集沉淀起到一种重要的桥梁作用。作者对前人研究资料与LMCE热力学相图... 低熔点亲铜元素(LMCE)As、Sb、Bi、Hg、Pb、Se、Te、Tl、Sn等,均具有亲铜性、低熔点、半金属的特性,在成矿过程中可以形成LMCE熔体,并对Au、Ag、PGE等贵金属的高效富集沉淀起到一种重要的桥梁作用。作者对前人研究资料与LMCE热力学相图进行了分析,并结合浅成低温热液型、造山型、卡林-类卡林型、碱性-偏碱性侵入岩型金矿床的研究成果,探讨了LMCE熔体形成、类型及其对Au、Ag、PGE等贵金属富集成矿的机理,并提出了LMCE熔体参与成矿的矿物组合与结构特征标志。LMCE熔体可以在岩浆过程、(岩浆)热液过程及变质过程中形成,是贵金属矿床重要的成矿机制之一。LMCE熔体中存在大量原子团簇,团簇间的聚集生长会使熔体难以达到相平衡,形成许多非平衡矿物组合,如包含LMCE的自然元素、金属互化物及含LMCE的多相矿物。Au在LMCE熔体中也可以团簇存在,金团簇聚集形成球状或片状,并形成巨富的金矿体。LMCE熔体形成的矿物常以浑圆状、近浑圆状、不规则状的单个或群体组合的乳滴、珠滴、气泡的微粒包体产在硫化物、硒化物、碲化物、氧化物和硅酸盐矿物内或沿矿物裂隙线形排列,这些LMCE微粒包体是熔体扰动导致熔-熔或熔-液间发生乳化所致,流体沸腾是引起熔体扰动的主要机制。LMCE熔体不能快速淬火结晶,通常在低温下缓慢冷却达到相平衡,形成复杂的矿物组合,该特点即使在微米到纳米级的矿物微粒中也显著存在。熔体-流体包裹体是LMCE熔体参与成矿作用最为直接的证据。固溶体分解结构、熔体退火结构、矿物-熔体二面角结构、溶解-再沉淀结构等也是LMCE熔体参与成矿的标志性结构。 展开更多

关键词 低熔点亲铜元素 熔体 贵金属成矿 超常富集机理 矿物组合 特征标志

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中国西部典型岩浆铂族元素矿床超常富集成矿机制 被引量：9

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作者 张铭杰 张宏福 +6 位作者 梁慨慷 张晓琪 李思奥 张军伟 班舒悦 王荣华 范育新 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期124-142,共19页

中国西部探明了一系列与新元古代以来幔源岩浆有关的镍铜铂族元素(platinum group elements,PGE)岩浆矿床,华北克拉通新元古代金川镍铜铂族硫化物矿床、峨眉山二叠纪大火成岩省金宝山铂族元素矿床等记录了不同构造环境幔源岩浆PGE超常... 中国西部探明了一系列与新元古代以来幔源岩浆有关的镍铜铂族元素(platinum group elements,PGE)岩浆矿床,华北克拉通新元古代金川镍铜铂族硫化物矿床、峨眉山二叠纪大火成岩省金宝山铂族元素矿床等记录了不同构造环境幔源岩浆PGE超常富集成矿过程。亲铁性的铂族元素高度富集于地核,深部地幔起源、高程度部分熔融形成的镁铁质岩浆中PGE含量较高,地幔岩浆系统不同条件下铂族元素以纳米态元素簇、合金、硫化物熔体或超临界流体运移-聚集成矿,在阶段性岩浆房多阶段、多途径富集,成矿作用类型丰富。华北-华南克拉通岩石圈地幔PGE含量均略高于原始地幔值;华北克拉通岩石圈地幔PGE含量从古生代到中新生代略有降低,表明存在PGE抽取岩浆事件。中国西部新元古代以来的幔源岩浆源区PGE不亏损、岩浆活动时间长、岩浆-硫化物相互作用PGE多阶段富集及地幔柱岩浆动力学背景是PGE超常富集成矿的有利地质条件,其控制因素及动力学背景的认识对查明PGE成矿潜力和拓展资源储量具有重要意义。 展开更多

关键词 成矿动力学 超常富集 镁铁质岩浆 铂族元素 中国西部

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胶东金矿床中关键金属超常富集特征与机理初探 被引量：23

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作者 杨立强 李瑞红 +2 位作者 高雪 邱昆峰 张良 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1285-1314,共30页

胶东是全球唯一已知发育于前寒武纪变质地体内的晚中生代巨型金矿省,也是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000吨的三个金矿省之一,被视为检验巨型金矿床成矿新理论和新模型的关键地区。胶东金矿床长期的开发和研究主要聚焦于金,对其共... 胶东是全球唯一已知发育于前寒武纪变质地体内的晚中生代巨型金矿省,也是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000吨的三个金矿省之一,被视为检验巨型金矿床成矿新理论和新模型的关键地区。胶东金矿床长期的开发和研究主要聚焦于金,对其共/伴生关键金属尚缺乏关注;但广泛发育含关键元素Te、Re、W、Zr、Cr、La、Ce、Sb、Bi和As的独立矿物。通过对胶东典型金矿床内关键元素赋存状态的分析,发现它们主要以微米矿物集合体、纳米颗粒或类质同象固溶体的形式出现,且空间分布极不均匀。通过对12个典型金矿床内关键元素的含量分布和富集特征的初步研究表明,相对于华北克拉通的地壳元素丰度,本次分析的Cr、Co、Cd、Rb、Nb、Ta、Hf、W、Sn、Sb、Bi、As和除Ho之外的其它15种REE均发生了不同程度富集。其中,Sb超常富集与Au共生形成浅成造山型金锑矿床,暗示该区可能成为重要锑资源接替区;Cd、Co、Nb、Rb、As和Bi超常富集达到伴生组分综合评价品位,显示出良好的资源潜力,尤其是Cd已具备综合利用的资源条件;Cr、Se、Te、Re、W和LREE超常富集接近伴生组分综合评价品位或已发现超常富集的载体矿物,可作为未来潜在的接替资源;而Ta、Hf、Sn和HREE远低于伴生组分综合评价品位,且载体矿物过于稀少和细小或尚未被发现,发生超常富集的可能性相对较低。虽然目前对胶东金矿床中关键元素赋存状态和分布规律的研究极其薄弱,对其超常富集机理的研究尚属空白;但胶东金成矿系统的勘查和研究积累厚实、资料丰富,且其内蕴藏的矿石量巨大、已有矿业基础设施和选矿设备完善、选矿工艺先进。深入研究胶东金矿床中关键元素源-运-聚超常富集机理,可为丰富"非常规类型关键元素成矿系统"理论体系和胶东及类似金矿床中关键元素的综合利用提供理论基础。 展开更多

关键词 关键金属 元素组合 超常富集机理 非常规类型关键元素成矿系统 胶东金矿床

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分散元素的超常富集与共生 被引量：29

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作者 谷团 刘玉平 李朝阳 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 2000年第1期60-63,共4页

本文以地质事实为基础，初步探讨了分散元素的超常富集和共生问题。在一定地质条件下，分散元素可以发生超常富集，乃至形成分散元素的独立矿床。低温条件有利于分散元素的超常富集和形成独立矿物；热水沉积作用在某些分散元素的成矿过... 本文以地质事实为基础，初步探讨了分散元素的超常富集和共生问题。在一定地质条件下，分散元素可以发生超常富集，乃至形成分散元素的独立矿床。低温条件有利于分散元素的超常富集和形成独立矿物；热水沉积作用在某些分散元素的成矿过程中具有重要意义。分散元素共生，是一种常见的现象。相似的地球化学性质和地球化学行为，是导致分散元素共生的基本原因。另外，区域地质背景也是一个重要因素。 展开更多

关键词 分散元素 超常富集 成矿过程 独立矿床 热水沉积作用 区域地质 矿物 共生 重要因素 基本原因

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层间氧化作用下分散元素独立成矿的可能性 被引量：3

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作者 王正其 管太阳 李子颖 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 2007年第1期94-97,共4页

研究了伊犁盆地扎基斯坦砂岩型铀矿床中的分散元素(Re、Se)超常富集现象,探讨了分散元素在层间氧化带独立成矿的可能性。表生环境下分散元素活化迁移、吸附或还原沉淀的地球化学条件,以及分散元素在砂岩铀矿床中超常富集的独立性研究表... 研究了伊犁盆地扎基斯坦砂岩型铀矿床中的分散元素(Re、Se)超常富集现象,探讨了分散元素在层间氧化带独立成矿的可能性。表生环境下分散元素活化迁移、吸附或还原沉淀的地球化学条件,以及分散元素在砂岩铀矿床中超常富集的独立性研究表明,(1)干旱、半干旱等表生条件下,分散元素可以被含氧地表水从蚀源区岩石中汲取、活化并迁移;(2)层间氧化带之氧化-还原过渡带可以形成导致溶解于水的分散元素被吸附固定或还原沉淀所需的地球化学障条件;(3)砂岩铀矿床中的分散元素超常或异常富集具有相对独立性。指出在具备矿源条件下,分散元素(Re、Se、Ga、Ge等)在层间氧化带砂岩中超常富集并独立成矿是可能的。建议加强表生环境下分散元素的基础成矿理论系统研究。 展开更多

关键词 分散元素 层间氧化带 超常富集 独立成矿

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重大地质事件与大规模沉积成矿作用(代序言) 被引量：9

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作者 杜远生 周琦 +1 位作者 张连昌 余文超 《古地理学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期807-811,共5页

沉积矿产是形成于沉积盆地或陆表,通过机械、化学、生物和生物化学等作用形成的具有工业元素异常或超常富集且可供人类利用与开采的工业矿物或岩石等。多数沉积矿产的形成代表着一种成矿事件。这种成矿事件通常与全球或巨域(地理上洲际... 沉积矿产是形成于沉积盆地或陆表,通过机械、化学、生物和生物化学等作用形成的具有工业元素异常或超常富集且可供人类利用与开采的工业矿物或岩石等。多数沉积矿产的形成代表着一种成矿事件。这种成矿事件通常与全球或巨域(地理上洲际的、地质上板块或板块之间的)重大地质事件密切相关或耦合。 展开更多

关键词 重大地质事件 成矿事件 沉积矿产 沉积盆地 工业矿物 成矿作用 超常富集 元素异常

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地球化学与提取冶金的学科借鉴——以铂族金属和金为例 被引量：6

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作者 雷云涛 孙丰龙 赵中伟 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2957-2974,共18页

漫长的地质演化和成矿过程显现了元素最本质的化学特性,而提取冶金正是利用元素的本性驱动它们向特定方向迁移和转变。一些成矿作用和冶金方法具有相似的反应原理、反应条件和反应形式,例如,岩浆作用与火法熔炼,热液作用与湿法浸出。因... 漫长的地质演化和成矿过程显现了元素最本质的化学特性,而提取冶金正是利用元素的本性驱动它们向特定方向迁移和转变。一些成矿作用和冶金方法具有相似的反应原理、反应条件和反应形式,例如,岩浆作用与火法熔炼,热液作用与湿法浸出。因此,地球化学与提取冶金之间的学科借鉴可以为元素的分离和富集行为提供新的理解角度。对于作为战略性关键金属的铂族金属(PGMs),基于其地球化学亲和性顺序(亲铁性>亲硫性>>亲石性),可以实现PGMs在成矿过程和冶金过程中的超常富集,即通过岩浆的熔离作用和结晶作用,或通过造锍熔炼、氧化吹炼和硫化精炼等冶金工序,促使PGMs由硅酸盐向硫化物再向合金相中不断富集。此外,以金属或金属硫化物作为捕集剂,采用高温熔炼法也可以从废汽车尾气催化剂中有效回收PGMs。对于金矿而言,热液作用和风化作用过程中Au的迁移形态包括含硫配合物、含氯配合物和(类)氰化物等,而湿法冶金过程中Au的浸出方法也相应包括了硫化物法(如硫脲法、硫代硫酸法和多硫化物法)、氯化法和氰化法等。无论是在铁帽型金矿的成矿动力学上还是在氧化浸金的冶金动力学上,过渡金属离子作为催化剂对界面氧化还原-溶解反应均发挥了关键性的作用。 展开更多

关键词 贵金属 铂族元素(PGE) 关键金属 超常富集 成矿过程 非氰化提金

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湘中锡矿山超大型锑矿床形成的制约因素 被引量：2

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作者 彭建堂 胡瑞忠 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期200-202,共3页

超大型矿床是指成矿元素在地壳适宜部位的超常堆积,其富集程度达到成矿元素地壳丰度的1011～12倍(Laznicka,1983)或其储量为大型矿床5倍以上者(涂光炽,1994)。地壳中Sb的克拉克值为0.30×10-6(Wedepohl,1995),Laznicka(1999)

关键词 锡矿山超大型锑矿床 锡矿山锑矿床 制约因素 超大型矿床 成矿元素 成矿作用 成矿流体 元古宙基底 超常富集 湘中地区

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