黑龙江金厂富钴斑岩型金矿床钴赋存状态和富集机理研究
批准号:
92162102
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
72.0 万元
负责人:
曹明坚
依托单位:
学科分类:
矿床学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹明坚
中文摘要
钴是我国战略性关键金属,对外依存度达95%。目前大陆钴矿类型分为沉积层控型、岩浆型、风化型和热液型四大类,其中热液型富钴矿床亚类多样,多与基性-超基性岩有关,国内外尚无典型斑岩型富钴矿床的明确报道。黑龙江金厂大型金矿床(~76吨),矿体特征分为角砾岩型、裂控型和细脉浸染型,为斑岩型金矿床,初步研究揭示存在明显的钴富集,是研究斑岩型富钴矿床的理想对象。本申请拟以金厂为研究对象,利用EPMA、LA-MC-ICP-MS、SIMS等开展矿物原位结构、元素和同位素研究,查明钴的赋存状态和分布特征,揭示成矿过程中的同位素组成(如S-Fe和Cl-O-Sr-Nd),约束钴的物质来源。结合各阶段流体包裹体显微测温和原位成分研究,重点关注挥发份氯、硫与钴的协变关系,揭示钴在岩浆热液流体中的迁移行为,探讨钴沉淀的主控因素。该研究将有助于揭示钴在斑岩矿床中的地球化学行为和富集机理,并为斑岩型富钴矿床提供典型范例。
英文摘要
Cobalt is a strategic critical metal with its dependence on foreign sources of 95% in China. At present, the terrestrial cobalt deposits are mainly divided into four types: sediment-hosted stratiform type, magmatic type, lateritic type and hydrothermal type. Among them, hydrothermal cobalt-rich deposits have many sub-types, which are usually related to mafic-ultramafic rocks. Up to now, none of a typical Co-rich porphyry deposit is reported in the world. Heilongjiang Jinchang deposit is a large-scale gold deposit (~76 tons). The ore body features can be divided into breccia type, crack-controlled type and veinlet disseminated type. It is a porphyry type gold deposit. Preliminary research revealed obvious cobalt enrichment in this deposit. Thus, the Jinchang deposit provides us an ideal target to investigate the enrichment mechanism of Co in porphyry deposits. This project will fucus on this deposit, using the EPMA, LA-MC-ICP-MS, SIMS techniques to conduct in-situ mineral structure, element and isotope analyses, to determine the occurrence and distribution characteristics of cobalt. In addition, the isotopic compositions (such as S-Fe and Cl-O-Sr-Nd) will be used to constrain the source of cobalt. Combined with the microscopic temperature measurement and in-situ compositions of fluid inclusions at various stages, the covariant relationship between volatiles (chlorine and sulfur) and cobalt will be discussed to reveal the migration behavior of cobalt in magmatic hydrothermal fluids, and also to constrain the main controlling factors of its precipitation. This research will strengthen the geochemical behavior and enrichment mechanism of cobalt in porphyry deposits, and provide a typical example of cobalt-rich porphyry deposit.
斑岩系统主要包括斑岩矿床、矽卡岩矿床和浅成低温热液矿床等,其成矿物质来均自于深部岩浆系统。矽卡岩矿床是钴的重要来源,斑岩铜矿同样可能富集钴,但目前国内外尚无典型斑岩型富钴矿床的确切报道,制约了我们对中高温岩浆流体中钴富集机制的理解和认识。前期研究揭示出,与俯冲作用相关的金厂斑岩型金铜矿存在钴的富集,为研究“斑岩矿床钴富集成矿”这一科学问题提供了难得的研究实例。本项目以金厂为研究对象,利用EPMA、LA-MC-ICP-MS、SIMS等开展矿物原位结构、元素和同位素研究,重点揭示了黑龙江金厂潜在富钴斑岩型金矿床钴赋存状态和富集机理,取得如下重要成果:1)明确证实金厂金铜矿石存在明显钴的富集,为研究“斑岩矿床钴富集成矿”这一科学问题提供了难得的研究实例;2)揭示出金厂矿床中的钴除了赋存于硫镍钴矿和辉砷钴矿中外,主要是以类质同象的形式赋存于黄铁矿中;3)基于黄铁矿精细结构-元素-Fe-S同位素及EBSD研究,揭示出多次注入镁铁质岩浆可显著提高岩浆房中的钴含量,是斑岩矿床钴富集的关键因素;4)磁铁矿和赤铁矿的早期沉淀可有效抑制钴过早进入硫化物而分散,从而促使流体中钴的逐渐富集,可能是金厂钴富集的又一个关键因素;5)结合流体包裹体和角砾状矿石特征,高温高盐卤水为钴的高效迁移创造了有利的条件,而爆破过程中的温度下降,则导致钴发生了沉淀。在此基础上,还对吉黑东部小西南岔斑岩金铜矿床,西藏冈底斯成矿带(斑岩-)矽卡岩矿床(浦桑果、知不拉、甲玛、驱龙等)以及全球富镍钴的五元素脉状矿床开展了研究,发现水岩反应过程中的降温作用是造成小西南岔斑岩型金铜矿床矿质沉淀的重要机制;揭示出西藏浦桑果矽卡岩矿床成矿物质及流体来自于中新世岩浆活动,存在明显钴的富集;发现西藏冈底斯成矿带的矽卡岩矿床存在钴的差异富集,表现为东段富钴、西段贫钴的特征;厘定西藏驱龙巨型矿床剥露期及剥露量,证实斑岩矿体基本未被剥蚀;总结了超常富集镍钴的五元素脉状矿床的时空分布、矿物学特征,解析钴、镍的超常富集机制,建立五元素脉状矿床“四位一体”的成矿模式。.相关研究为斑岩系统中钴的矿化富集提供了科学依据,为限定热液环境下钴的来源、运移和沉淀提供了良好的研究范例,同时对未来矿产勘查和潜力评价具有重要指示意义。项目执行期内,共发表SCI论文6,核心论文1篇,分别为MD、OGR(3篇)、科学通报、岩石学报、地质学报等期刊文章。
新老岛弧斑岩铜(金)矿中间岩浆房过程对比研究:以菲律宾 Black Mountain和我国多宝山为例
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批准号:41672090
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项目类别:面上项目
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资助金额:77.0万元
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批准年份:2016
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负责人:曹明坚
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依托单位:
西准噶尔包古图还原性斑岩铜矿富CH4流体来源和CH4形成机制研究
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批准号:41402081
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2014
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负责人:曹明坚
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依托单位:
国内基金
海外基金