钨的地球化学性质与华南地区钨矿成因
发布时间：2021-09-28 06:40
在地球演化早期的强还原条件下,钨表现为中等亲铁元素,因此地球中> 90%的钨进入地核。在地幔和地壳的演化过程中,钨是极度不相容亲石元素,从而导致钨元素在地壳中的丰度约是地幔丰度的250倍。钨在岩浆熔体中主要以钨酸的形式迁移,在成矿热液中主要以氟、硼化合物或其络合物的形式运移。钨的矿化需要其在部分熔融、岩浆演化和晚期热液等各阶段逐渐富集。中国是世界上钨矿产资源最丰富的国家,约占世界总储量的60%以上,其中绝大多数矿床产在华南地区,与华南大规模的中生代岩浆活动具有密切的时空联系。微量元素特征（高Rb/Sr和K/Rb比值,低Nb/Ta和Zr/Hf比值）显示它们往往经历了强烈的岩浆分异,这可能与这些花岗岩通常具有高挥发分含量（如F）有关。岩浆中高的F含量对钨的富集和矿化十分重要,它可以降低熔体固相线、粘度和密度,有利于提高岩浆的结晶分异程度,因而使得高度不相容的钨元素在岩浆演化过程和后期热液阶段的富集与矿化。富挥发分岩浆的形成可能与俯冲板块后撤,软流圈物质上涌导致的多硅白云母等富F矿物的高温分解有关。研究表明,华南南岭地区侏罗纪的钨矿化花岗岩主要形成于太平洋板块的俯冲后撤,而华南南部晚白...
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
钨矿床成矿模式图
花岗岩的岩浆演化作用对钨的富集与成矿十分重要，因为钨是高度不相容亲石元素，岩浆演化过程可以促进钨元素在残余岩浆中的富集(Groves and McCarthy,1978;Huang and Jiang,2014)。一般而言，与钨矿相关的花岗岩具有显著的Eu、Sr、Ba、Ti和P的负异常，表明斜长石、磷灰石和钛铁矿的分离结晶。而且通常情况下，这些花岗岩还具有比地幔、球粒陨石和地壳低的Nb/Ta和Zr/Hf比值(图4a)(Sun and McDonough,1989;Rudnick and Gao,2003)，以及高的Rb/Sr和K/Rb比值，并且Nb/Ta和Zr/Hf比值与Si O2含量存在负相关性(Zhang et al.,2018)，说明它们经历了显著的岩浆演化过程，Nb/Ta和Zr/Hf比值随着分离结晶的进行而降低(陈璟元和杨进辉，2015)。近期还有一些研究认为，Nb/Ta比值的降低除了与分离结晶过程有关外，还与热液蚀变有关(Ding et al.,2009,2013)，并提出Nb/Ta≈5是花岗质岩浆-热液流体发生转变的标志，也是区分花岗岩成矿与否的重要指标(Ballouard et al.,2016)。图3 岩浆岩相关的不同矿床类型与氧逸度关系图(据Thompson et al.,1999修改)
图2 中国钨矿资源分布示意图(据刘壮壮等，2014修改)与Cu-Mo矿化相关的花岗岩以及没有成矿的花岗岩相比，华南地区与钨矿化有关的花岗岩通常具有高的F含量(图4)，一些岩体中的钨含量还与F含量存在一定的正相关性(Chen et al.,2016;Zhang et al.,2017b,2018;Yang et al.,2018)。Wood and Samson(2000)认为，作为钨酸盐物种(H2WO4、H[WO4]-、[WO4]2-)和碱性钨酸盐离子对(Na HWO4、Na[WO4]-)，白钨矿和/或黑钨矿的溶解度可以高达数百至数千×10-6，可以满足钨的搬运与成矿，因此可能不需要钨的氟化物对钨进行络合、迁移与矿化。那么，与钨矿化有关的花岗岩为什么比没有成矿的花岗岩具有高的F含量，而且有些成矿岩体中的钨含量与F含量存在一定的正相关性?一些研究认为，富F熔体的固相线温度低、粘度低、扩散系数高(图5)(Dingwell et al.,1985;Dingwell and Webb,1992;Agangi et al.,2010)，从而提高了熔体发生矿物分离结晶的速度和程度(Dingwell et al.,1993)。此外，富F熔体还可以降低熔体的密度，加速晶体与熔体之间重力分异的过程(Dingwell et al.,1993)。所以，岩浆的高F含量是促进岩浆演化程度的重要因素。如前所述，钨是高度不相容元素，强烈的岩浆演化过程更加有利于钨的富集与成矿。例如，Zhang et al.(2018)对鹦鹉岭岩体进行了详细研究，发现鹦鹉岭岩体具有高的F含量，通过锆石的Ti温度计计算发现温度从1100℃变化至670℃，说明岩体具有很高的初始温度，岩浆中较高的F含量使得该岩体经历了长时间的岩浆演化和分离结晶过程，从而表现出较大的温度变化范围。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Plate subduction, oxygen fugacity, and mineralization[J]. LIU He,LIAO Renqiang,ZHANG Lipeng,LI Congying,SUN Weidong. Journal of Oceanology and Limnology. 2020(01)
[2]Petrogenesis and Geodynamic Implications of the Carboniferous Granitoids in the Dananhu Belt,Eastern Tianshan Orogenic Belt[J]. Long Du,Chao Yuan,Xu-Ping Li,Yunying Zhang,Zongying Huang,Xiaoping Long. Journal of Earth Science. 2019(06)
[3]石英脉型钨矿成矿研究进展[J]. 许泰,刘雪芬,张巨峰,杨峰峰. 地质找矿论丛. 2019(02)
[4]跳出南海看南海——新特提斯洋闭合与南海的形成演化[J]. 孙卫东,林秋婷,张丽鹏,廖仁强,李聪颖. 岩石学报. 2018(12)
[5]中国钨矿成矿地质特征与资源潜力分析[J]. 夏庆霖,汪新庆,刘壮壮,李童斐,冯磊. 地学前缘. 2018(03)
[6]Constraints of molybdenite Re-Os and scheelite Sm-Nd ages on mineralization time of the Kukaazi Pb-Zn-Cu-W deposit,Western Kunlun, NW China[J]. Chengbiao Leng,Yuhui Wang,Xingchun Zhang,Jianfeng Gao,Wei Zhang,Xinying Xu. Acta Geochimica. 2018(01)
[7]A comparison study of tungsten-bearing granite and related mineralization in the northern Jiangxi-southern Anhui provinces and southern Jiangxi Province in South China[J]. SU HuiMin,JIANG ShaoYong. Science China（Earth Sciences）. 2017(11)
[8]Initiation and evolution of the South China Sea: an overview[J]. Weidong Sun. Acta Geochimica. 2016(03)
[9]湖南瑶岗仙石英脉型钨矿床成矿系统[J]. 祝新友,王艳丽,程细音,田野,傅其斌,李顺庭,于志峰. 矿床地质. 2015(05)
[10]赣北大湖塘矿集区超大型钨矿地质特征及成因探讨[J]. 蒋少涌,彭宁俊,黄兰椿,徐耀明,占岗乐,但小华. 岩石学报. 2015(03)
博士论文
[1]氟、氯对热液钨、铜成矿的制约[D]. 蒋国豪.中国科学院研究生院（地球化学研究所） 2004
本文编号：3411422
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
钨矿床成矿模式图
花岗岩的岩浆演化作用对钨的富集与成矿十分重要，因为钨是高度不相容亲石元素，岩浆演化过程可以促进钨元素在残余岩浆中的富集(Groves and McCarthy,1978;Huang and Jiang,2014)。一般而言，与钨矿相关的花岗岩具有显著的Eu、Sr、Ba、Ti和P的负异常，表明斜长石、磷灰石和钛铁矿的分离结晶。而且通常情况下，这些花岗岩还具有比地幔、球粒陨石和地壳低的Nb/Ta和Zr/Hf比值(图4a)(Sun and McDonough,1989;Rudnick and Gao,2003)，以及高的Rb/Sr和K/Rb比值，并且Nb/Ta和Zr/Hf比值与Si O2含量存在负相关性(Zhang et al.,2018)，说明它们经历了显著的岩浆演化过程，Nb/Ta和Zr/Hf比值随着分离结晶的进行而降低(陈璟元和杨进辉，2015)。近期还有一些研究认为，Nb/Ta比值的降低除了与分离结晶过程有关外，还与热液蚀变有关(Ding et al.,2009,2013)，并提出Nb/Ta≈5是花岗质岩浆-热液流体发生转变的标志，也是区分花岗岩成矿与否的重要指标(Ballouard et al.,2016)。图3 岩浆岩相关的不同矿床类型与氧逸度关系图(据Thompson et al.,1999修改)
图2 中国钨矿资源分布示意图(据刘壮壮等，2014修改)与Cu-Mo矿化相关的花岗岩以及没有成矿的花岗岩相比，华南地区与钨矿化有关的花岗岩通常具有高的F含量(图4)，一些岩体中的钨含量还与F含量存在一定的正相关性(Chen et al.,2016;Zhang et al.,2017b,2018;Yang et al.,2018)。Wood and Samson(2000)认为，作为钨酸盐物种(H2WO4、H[WO4]-、[WO4]2-)和碱性钨酸盐离子对(Na HWO4、Na[WO4]-)，白钨矿和/或黑钨矿的溶解度可以高达数百至数千×10-6，可以满足钨的搬运与成矿，因此可能不需要钨的氟化物对钨进行络合、迁移与矿化。那么，与钨矿化有关的花岗岩为什么比没有成矿的花岗岩具有高的F含量，而且有些成矿岩体中的钨含量与F含量存在一定的正相关性?一些研究认为，富F熔体的固相线温度低、粘度低、扩散系数高(图5)(Dingwell et al.,1985;Dingwell and Webb,1992;Agangi et al.,2010)，从而提高了熔体发生矿物分离结晶的速度和程度(Dingwell et al.,1993)。此外，富F熔体还可以降低熔体的密度，加速晶体与熔体之间重力分异的过程(Dingwell et al.,1993)。所以，岩浆的高F含量是促进岩浆演化程度的重要因素。如前所述，钨是高度不相容元素，强烈的岩浆演化过程更加有利于钨的富集与成矿。例如，Zhang et al.(2018)对鹦鹉岭岩体进行了详细研究，发现鹦鹉岭岩体具有高的F含量，通过锆石的Ti温度计计算发现温度从1100℃变化至670℃，说明岩体具有很高的初始温度，岩浆中较高的F含量使得该岩体经历了长时间的岩浆演化和分离结晶过程，从而表现出较大的温度变化范围。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Plate subduction, oxygen fugacity, and mineralization[J]. LIU He,LIAO Renqiang,ZHANG Lipeng,LI Congying,SUN Weidong. Journal of Oceanology and Limnology. 2020(01)
[2]Petrogenesis and Geodynamic Implications of the Carboniferous Granitoids in the Dananhu Belt,Eastern Tianshan Orogenic Belt[J]. Long Du,Chao Yuan,Xu-Ping Li,Yunying Zhang,Zongying Huang,Xiaoping Long. Journal of Earth Science. 2019(06)
[3]石英脉型钨矿成矿研究进展[J]. 许泰,刘雪芬,张巨峰,杨峰峰. 地质找矿论丛. 2019(02)
[4]跳出南海看南海——新特提斯洋闭合与南海的形成演化[J]. 孙卫东,林秋婷,张丽鹏,廖仁强,李聪颖. 岩石学报. 2018(12)
[5]中国钨矿成矿地质特征与资源潜力分析[J]. 夏庆霖,汪新庆,刘壮壮,李童斐,冯磊. 地学前缘. 2018(03)
[6]Constraints of molybdenite Re-Os and scheelite Sm-Nd ages on mineralization time of the Kukaazi Pb-Zn-Cu-W deposit,Western Kunlun, NW China[J]. Chengbiao Leng,Yuhui Wang,Xingchun Zhang,Jianfeng Gao,Wei Zhang,Xinying Xu. Acta Geochimica. 2018(01)
[7]A comparison study of tungsten-bearing granite and related mineralization in the northern Jiangxi-southern Anhui provinces and southern Jiangxi Province in South China[J]. SU HuiMin,JIANG ShaoYong. Science China（Earth Sciences）. 2017(11)
[8]Initiation and evolution of the South China Sea: an overview[J]. Weidong Sun. Acta Geochimica. 2016(03)
[9]湖南瑶岗仙石英脉型钨矿床成矿系统[J]. 祝新友,王艳丽,程细音,田野,傅其斌,李顺庭,于志峰. 矿床地质. 2015(05)
[10]赣北大湖塘矿集区超大型钨矿地质特征及成因探讨[J]. 蒋少涌,彭宁俊,黄兰椿,徐耀明,占岗乐,但小华. 岩石学报. 2015(03)
博士论文
[1]氟、氯对热液钨、铜成矿的制约[D]. 蒋国豪.中国科学院研究生院（地球化学研究所） 2004
本文编号：3411422
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