《岩石学报》2024年第6期：最新研究成果概览

封面设计：刘湉

封面标本：钠长石锂辉石伟晶岩（湘北黄柏山）

封面标本摄影：沙俊生

封面标本提供：李建康 李鹏

胶东是全球唯一已知赋存于前寒武纪变质地体中的晚中生代巨型金矿省，其成矿系统独具特色，具体表现为：(1)位于陆内复合构造域，经历了多期重大构造-热事件，大规模金成矿作用受控于120±2 Ma古太平洋板块俯冲方向变化及其诱发的软流圈上涌、岩石圈改造和伸展-挤压变形交替及控矿断裂剪压-剪张转换；(2)多重控矿构造和多样赋矿建造联合控制了不同规模和类型金矿的发育，形成了三山岛、焦家、招平、栖霞、郭即和牟乳六条NE向金矿带和三山岛-栖霞EW向富金廊带，导致了金矿化类型(焦家式/破碎带蚀变岩型、玲珑式/石英脉型、蓬家夼式/蚀变砾岩±角砾岩型、辽上式/黄铁矿-碳酸盐脉型)及其地质-地球化学特征的多样性；(3)主要矿化元素Au、Ag、Cu、Pb和Zn均达到工业利用要求，并有多种共/伴生关键金属超常富集；(4)不同金矿带中硫化物Pb同位素组成与探明金资源储量及到郯庐断裂带的距离线性相关，反映距离幔源流体主通道越近、金属硫化物中放射性成因Pb含量和幔源组分占比越多、金成矿强度越大；(5)区域总体相对均一的Δ¹⁹⁹Hg(平均~0.012‰)及Δ¹⁹⁹Hg/Δ²⁰¹Hg与金品位呈线性负相关，表明成矿物质来源于富集岩石圈地幔、且地幔被俯冲洋壳及其上覆沉积物交代的程度控制了金品位的高低；(6)区域恒定的Δ³³S同位素组成(~0‰)排除了巨量金源自太古宙变质基底及其重熔花岗岩的可能，重的δ³⁴S(平均9.0±3.7‰)来源于俯冲的古太平洋板片及其上覆沉积物的脱挥发份；不同金矿带Δ³³S/δ³⁴S与探明金资源储量及其到郯庐断裂带距离线性相关，反映成矿期地壳伸展程度控制了金成矿强度；(7)区域He-Ar和H-O同位素组成显示壳幔混合特征，焦家式金矿的成矿流体组成更靠近地幔、玲珑式金矿位于地幔与地壳过渡带；三山岛、焦家和招平金矿带的成矿流体相对接近幔源流体，而郭即金矿带具有相对开放的构造环境；不同金矿带氢-氧同位素组成和探明金资源储量正相关，可能表征了从西到东成矿流体通量和流体-岩石反应强度逐渐降低。基于对上述特征的总结，提出了胶东型金矿的成因模式，明确了其成矿地球动力学背景和深部驱动、巨量金属和流体及络合物来源、输运通道和方式、源→汇过程和机制、成矿后变化和保存等成矿系统形成的关键因素，确立了“拆离断裂系与基底活化带及幔源流体通道复合控矿”的勘查思路和“四步式”的勘查模型。综上，胶东金矿不同尺度的鉴别特征及其形成的关键因素明显不同于全球已知的其他金矿类型，难以被已有成矿模式所涵盖，属于一种新的金矿类型——胶东型，其成因模式对华北、华南、西伯利亚、西澳伊尔岗、北美怀俄明和南美圭亚那等陆内金矿床具有普适性；系列找矿突破则验证了该成因模式与勘查模型的合理性和适用性。因此，本文认为胶东型金矿是全球研究热点和重要的金矿勘查方向，而该地区找矿的主攻目标是资源量大且品位和产状稳定的破碎带蚀变岩型金矿。

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青山金铅矿床位于柴北缘滩间山矿集区内，是全球罕见的金-铅共/伴生的造山型矿床。矿体主要赋存于古元古代达肯大坂群片岩中，受到北西西向断裂控制，发育蚀变岩和石英脉两种矿石类型，矿石中硫化物较为发育，常见黄铁矿、褐铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等。黄铁矿作为该矿床的主要载金矿物，其地球化学特征可以指示金赋存状态，揭示成矿流体性质和矿床成因。为此，选取ZK2103和ZK3701钻孔中不同深度空间的矿石和围岩样品，分别进行成矿元素全岩测试和黄铁矿的电子探针分析工作。矿石和围岩稀土元素配分模式曲线都为右倾型，呈现明显的Eu负异常，未见Ce异常，说明成矿流体为变质流体且不含海水。矿石相对富集Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Co、Bi、Sb、W、Ni、Sr、Cd、V元素，而Sn、Mo、Cr元素含量则相对偏低。矿石和围岩中黄铁矿的S/Fe值小于2.0，表现出亏S和富Fe的特征；黄铁矿的Au/Ag值均大于0.5，Co-Ni图解结果指示黄铁矿为热液成因。金主要以纳米粒子形式赋存，少量以固溶体形式存在。金在流体中以Au(HS)₂^-的形式运移，流体混合作用破坏了Au(HS)₂^-的稳定性，致使金的沉淀。高硫的成矿流体可以运移部分的铜、铅、锌。在金沉淀后，成矿流体温度和压力降低，致使铅开始沉淀。但由于该流体运移铅、锌的能力有限，青山金铅矿床铅矿体的规模较小。硫-铅同位素结果显示成矿物质来源于围岩，区域上金龙沟矿区和青龙沟矿区围岩中铅锌含量较低，所以未形成铅矿体。

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特提斯喜马拉雅带地处青藏高原南部，是产于青藏高原大陆碰撞背景的新生代金成矿省，然而其赋存的造山型金矿床分布零散，且不同构造层次造山型金矿床(如中成、浅成)的蚀变矿化、流体组成和成矿过程缺乏系统对比。本文通过详细对比特提斯喜马拉雅东段中成明赛金矿和浅成马扎拉金(锑)矿床蚀变矿化、硫化物结构、原位微量元素和硫同位素组成，探讨其成矿过程、成矿流体组成及控制因素。两矿床均赋存于侏罗系板岩和凝灰岩夹层中，板岩中蚀变弱，沿层理发育浸染状黄铁矿-铁白云石-绢云母-石英；而凝灰岩夹层蚀变强，长石和黑云母等矿物已蚀变为铁白云石、绿泥石和绢云母等，并发育大量浸染状自形-半自形黄铁矿和毒砂。板岩中黄铁矿(明赛：Py_sa；马扎拉：Py_sb)结构均较为均一，且Au(平均为0.33×10^-6)等微量元素含量低，δ³⁴S值变化较大(Py_sa：8.12‰~15.6‰；Py_sb：-24.3‰~3.36‰)且与侏罗系地层δ³⁴S值相吻合。明赛凝灰岩中黄铁矿(Py_va)发育富砷同心环带，具较高的Au(平均含量为14.3×10^-6)、As含量，而马扎拉凝灰岩中黄铁矿(Py_vb)发育不规则核-边结构且富Au(平均含量为3.8×10^-6)、Cu、Pb、Sb。两矿床凝灰岩中黄铁矿和毒砂的δ³⁴S值相似(Py_va平均值为2.7‰、毒砂为2.4‰；Py_vb平均值为3.2‰、毒砂为3.2‰)，与藏南造山型金矿中黄铁矿δ³⁴S值一致。上述两个矿床板岩中黄铁矿贫金且硫同位素组成差异较大，可能为成矿流体与含不同沉积黄铁矿围岩反应所致；而凝灰岩中的黄铁矿富金且与毒砂具有相似的硫同位素组成，可归因于同源流体与相同围岩发生均一化水岩反应。本次研究表明藏南地区广泛分布的凝灰岩是形成造山型金矿的有利岩性，研究区不同构造层次的造山型金矿具相似物质源区，成矿系统差异性受控于不同水岩反应过程。

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淋湘金矿床是南秦岭镇安-旬阳盆地南缘一处典型的微细浸染型金矿床，矿体受近EW向断裂控制，赋矿围岩为下泥盆统西岔河组斑点状千枚岩和中泥盆统杨岭沟组灰岩夹千枚岩。由于对该矿床成矿物质来源的认识存在不同观点, 致使对该矿床的成因存在热水沉积成因、喷流沉积-后期热液叠加改造等多种观点, 难以建立统一的成矿模式。本文以淋湘金矿床的黄铁矿和自然金为研究对象，对其开展电子探针、LA-ICP-MS原位微区硫同位素和微量元素分析，探讨金的赋存状态，限定成矿物质来源与矿床成因。研究结果表明，淋湘金矿床的金以裂隙金和包体金为主，少数以显微纳米金(Au⁰)形式赋存于黄铁矿晶格中。Ⅱ成矿阶段硫同位素在16.28‰~17.84‰之间，平均值为16.91‰；Ⅲ成矿阶段硫同位素在15.19‰~15.68‰之间，平均值为15.51‰。这一特征与金龙山卡林型金矿床相似，成矿阶段具有地层硫特征，后期有岩浆硫的混入。从PyⅡ-Ⅲ阶段，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Pb、Bi等成矿元素均呈增加趋势，As元素含量呈下降趋势，Co、Ni元素含量略有上升。PyII的Co/Ni比值差异较大，可能与黄铁矿后期变质重结晶有关；PyIII大部分Co/Ni比值大于1.00，表明其为热液成因黄铁矿。不同元素之间相关性具有较大差异，成矿流体为混合源，推测在主成矿阶段晚期可能遭受岩浆热液事件扰动。主成矿阶段流体包裹体气相成分中CO₂等挥发分的逸失及CH₄的加入，表明流体发生了不混溶作用。综上所述，淋湘金矿床成因过程可总结为：随着大气降水和变质流体沿构造裂隙向上运移，该混合流体萃取地层中成矿物质，并在成矿有利部位因为流体不混溶作用导致成矿物质沉淀析出，而后期岩浆热液的加入使成矿物质进一步富集。

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西秦岭加甘滩金矿是夏河-合作地区最大的金矿，但其矿床成因存在争议，其中主要问题在于该矿床成矿时代缺乏研究。通过野外工作和镜下观察，识别出两种毒砂和黄铁矿：毒砂Apy1 (较为常见，在矿石中呈浸染状产出)和毒砂Apy2 (数量较少，围绕黄铁矿Py1产出)，黄铁矿Py1 (浸染状黄铁矿)和黄铁矿Py2 (黄铁矿脉)。本次工作对毒砂进行Re-Os定年，以期确定加甘滩金矿的成矿时代：通过对Apy1进行了Re-Os定年，获得毒砂的Re-Os等时线年龄243.1±8.7 Ma，该年龄与夏河-合作区域岩浆作用(232~249 Ma)相对应。利用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS对成矿期毒砂和黄铁矿进行了微量元素和硫同位素测定。微量元素测试结果显示加甘滩金矿硫化物内的不可见金以固溶体形式赋存，Apy2的不可见金含量最高可达521×10^-6，其他毒砂和黄铁矿不可见金含量最高为119×10^-6。加甘滩金矿的平均品位为2~3g/t，依据质量平衡计算，如果毒砂和黄铁矿内不可见金发生再活化，不可见金含量需要达到20~30 g/t，但实际金含量远低于所需，需要额外的岩浆热液来源。Py1、Py2、Apy1和Apy2的原位硫同位素结果分别为-14.3‰~-7.70‰ (平均-10.0‰)、-14.5‰~-9.60‰ (平均-12.5‰)、-13.0‰~-6.40‰ (平均-8.54‰)，-11.2‰~-9.00‰ (平均-10.1‰)，反映其硫同位素发生了分馏。将加甘滩金矿成矿期硫化物的硫同位素与成岩期和典型岩浆热液型黄铁矿硫同位素进行对此，指示其成矿流体为岩浆热液来源。综上，本文研究指示加甘滩金矿属于岩浆热液成因。

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造山型金矿床蚀变范围广，是研究矿床热液蚀变分带的理想对象。由于距离矿体远近的差异，围岩存在不同的热液蚀变矿物组合。本文基于高分五号02星(GF-5B)星载高光谱遥感图像开展数据收集和蚀变信息提取工作，识别西秦岭李坝超大型造山型金矿床蚀变矿物组合。GF-5B高光谱遥感数据及近端光谱测量(Analytical Spectral Devices)结果表明，研究区蚀变类型主要有黄铁矿化、绢云母化、多硅白云母化、绿泥石化、碳酸盐化。依据野外实地考察、近端光谱测量调查方法验证，基于高光谱遥感提取蚀变信息结果较为准确。白云母与绿泥石短波红外光谱偏移通常与成矿过程中的温度压力条件有关，例如白云母矿物在2200 nm附近的Al-OH组合吸收波长位置受矿石流体控制。本文根据2200 nm附近的吸收位点将白云母矿物分为绢云母与多硅白云母矿物，二者蚀变模式对比鲜明。多硅白云母通常出现在接近矿体的围岩中，与成矿具有密切联系。绿泥石为远端蚀变，指示了成矿流体形成于酸性环境。二者均可作为示踪金矿化的理想光谱指示矿物。本文研究表明，高分02星星载AHSI高光谱数据在造山型金矿床成矿远景区预测中具有良好的应用效果和潜力。

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黄铁矿是金矿床中一种重要的载金矿物，其所含微量元素特征可以反映成矿热液性质、矿床类型等关键信息。机器学习方法能高效处理海量的黄铁矿微量元素数据并进行相关研究，前人利用随机森林、决策树、神经网络等不同算法，训练了相关的分类器，但是仍存在训练金矿类型偏少、使用元素种类偏少、矿床类型判别效果不佳等问题。因此本文采用机器学习中的主成分分析方法，拟训练并建立一个能直观反映大部分金矿类型不同特征的判别图解，进而评估使用黄铁矿化学元素作为不同矿床类型判别器的稳健性。数据集中共收集了来自卡林型、浅成低温热液型、造山型、斑岩型、IOCG、SEDEX和VMS七种矿床类型、近百个矿床的6939套黄铁矿LA-ICP-MS微量元素数据。统计结果显示，卡林型和IOCG型金矿床中黄铁矿的Au、As、Cu、Se等微量元素富集程度最高，造山型和浅成低温型的较富集，VMS和SEDEX型矿床中个别元素显著富集，而斑岩型金矿床中黄铁矿的各微量元素含量普遍较低。通过数据预处理，选择十种微量元素，绘制了不同成因类型金矿床黄铁矿成分的二维判别图解，并选择4个矿床实例进行了验证判别。两张判别图解联用能较好的区分出卡林型、斑岩型、IOCG、造山型和浅成低温热液型，但SEDEX和VMS型仍存在部分重叠，需要结合其他地质证据来综合判断。通过与传统判别图解和其他机器学习方法的判别效果对比，本研究构建的主成分分析判别图解具备简明直观、覆盖类型更广、突出强调矿床类型、对卡林型和斑岩型的判别效果最佳等优势，说明其在解决实际矿床问题方面具有有效性和准确度，为广大研究者提供了借鉴参考。

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巴尔哲碱性花岗岩型关键金属矿床拥有世界级Zr、Nb、Be、REE资源量，其成矿具有多期次、多阶段特征。Zr矿化(Ⅰ阶段)发生在岩浆期，表现为多锆相(agpaitic)界熔花岗岩熔体结晶出原生钠锆硅酸盐(斜钠锆石)，在该阶段，多锆相界熔花岗岩经历钠质交代，斜钠锆石原位分解为锆石-石英假象，假象中锆石U-Pb年代学表明锆成矿发生在123.9±0.6 Ma。随后，Nb-Be-REE矿化以多种矿物形式、分三个连续的阶段(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段)、呈浸染状分布于遭受赤铁矿化的界熔花岗岩中，重稀土为主的矿物普遍形成于以轻稀土为主的矿物之前。Ⅱ阶段是巴尔哲矿床中Nb、Be和重稀土矿化的主要阶段, 大部分界熔花岗岩均遭受了不同程度的赤铁矿化，并伴随钇兴安石、铈兴安石、钇易解石、铌铁矿等稀有稀土金属矿物的形成，主要形成以石英为主的假象(Nb-Be-REE假象)，Nb-Be-REE假象的前体矿物并非某种Nb-Be-REE矿物。Ⅲ阶段主要形成黑稀金矿、独居石及氟碳铈矿，热液独居石U-Pb年代学指示该阶段热液成矿活动发生在122.8±0.6 Ma。氟铈矿和氟碳钙铈矿部分交代氟碳铈矿构成了Ⅳ阶段的矿物组合。Nb、Be和REE在热液过程中的多阶段分配和富集，是造成巴尔哲矿床中复杂矿石矿物组合以及高品位Nb-Be-REE矿化的重要原因。Nb-Be-REE矿石矿物组合中不存在锆石，且其分布与雪球石英、钠质交代和锆石-石英假象的分布没有时空关联。此外，巴尔哲角闪石中Nb、Be、REE的含量低，表明原生锆硅酸盐矿物和角闪石不是Nb、Be和REE等关键金属的物质来源。结合各岩相中角闪石元素含量的变化与熔体包裹体成分特征，笔者提出Nb和REE的富集可能是氟化物-硅酸盐熔体不混溶耦合岩浆期后热液富集的结果。因此，巴尔哲矿床中需要开展精细的熔体/流体包裹体成分研究，针对关键金属尤其是Be的来源、熔-流体演化历程以及矿化精细过程开展更深入的研究。

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蚀变分带和成矿机制的准确厘定是建立斑岩成矿模型与找矿预测的关键。本文以新生代金沙江-哀牢山成矿带的玉龙斑岩铜矿为例，通过质量作用定律(LMA)和吉布斯自由能最小化模型(GEM)，构建含矿热液与斑岩侵入体的pH-f_O2相图和动态传输模型，以揭示蚀变分带成因和金属成矿机制。LMA与GEM结果显示初始成矿流体pH值为4.7，logf_O2=-23.0(ΔFMQ=+2.7)，且溶解Cu含量为1138×10^-6，Mo为1.2×10^-6。研究表明，当该酸性及强氧化性流体流入二长花岗斑岩体时，在温度为450~360℃范围内，代表钾硅酸盐化蚀变的钾长石、黑云母、硬石膏、赤铁矿和磁铁矿的矿物逐渐沉淀，且与钾硅酸盐化蚀变相关流体具有较高pH值(5.0~7.0)和氧逸度(ΔFMQ=+2.9~+3.6)特征；当温度在360~320℃范围时，代表青磐岩化蚀变阶段的典型矿物如绿帘石、铁绿泥石和斜绿泥石等逐渐形成，流体pH值(5.0~6.4)和氧逸度(ΔFMQ=+1.1)均有所下降；当温度进一步从320℃下降到200℃时，流体pH值(5.0~5.7)进一步小幅下降，而氧逸度则(ΔFMQ=+1.7)略有回升，在此期间，绢云母和方解石等开始沉淀并形成典型的绢英岩化蚀变。此外，以HMoO₄^-和MoO₄^2-为载体的Mo在狭窄高温区间(450~370℃)内沉淀，而以CuCl(CuCl₄^3-、CuCl₂^-、CuCl)为主要载体的Cu则在中、高温(450~300℃)范围中沉淀。通过利用LMA反演及GEM正演相结合定量化地刻画了玉龙斑岩铜矿水岩反应过程，由此揭示了斑岩矿床蚀变分带是逐渐冷却的单一岩浆热液与斑岩体不断反应的结果，且不同温度窗口对应着钾硅酸盐化(450~360℃)、青磐岩化(360~320℃)和绢英岩化(320~200℃)蚀变矿物的形成，故含矿流体温度的快速下降可能是玉龙铜矿蚀变叠加的重要因素。此外，Cu、Mo络合离子溶解度对温度变化的差异响应，导致了Mo矿化主要发育于靠近斑岩体的高温区域，而Cu则以网脉状-浸染状叠加到Mo矿化之上，并广泛分布于斑岩体周边的高-中温区域。

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中非铜钴成矿带是全球规模最大、平均品位最高的沉积型铜钴成矿带，在全球钴矿产供应中占有极其重要的地位。卢安夏矿床是中非赞比亚成矿带一超大型铜(钴)矿床，但目前对于其钴的富集机制及成因模式尚不清楚。本研究聚焦于卢安夏铜钴矿床中硫铜钴矿、黄铁矿等富钴矿物，对其开展电子探针、微区X射线荧光光谱分析和S同位素分析。电子探针与微区X射线荧光光谱分析显示，卢安夏矿床中存在沉积期(Py1)、成岩期(Py2)、热液期(Py3)、表生期(Py4)四期黄铁矿。其中，钴主要富集在硫铜钴矿-黄铁矿-黄铜矿-石英脉的Py3中，其钴含量最高可达10.5%；其次为表生期黄铁矿(Py4)，但其钴富集程度有限。黄铁矿Co、As含量显示富钴Py3的形成与含As流体不断与围岩发生作用有关。尽管卢安夏硫化物S同位素组成变化范围较大，但富钴的黄铁矿δ³⁴S为负值(-9.6‰~-2.8‰)，且全岩钴含量与单矿物δ³⁴S值呈负相关关系。这一结果指示富钴硫化物的形成源于在热液提供热量的条件下，有机质热分解产生大量强还原性物质与硫酸盐发生反应，由此促进了硫酸盐的还原过程和硫化物的沉淀。结合近年来中非铜钴成矿带的地质演化史和钴富集机制方面的研究成果，卢安夏矿床钴的主要成矿期应为卢菲利安造山期(540~490 Ma)，在此造山阶段释放的氧化性高温高盐热液是钴的主要载体，而卢安夏矿床钴的富集可能源于赋矿地层中丰富的有机质成分为钴的富集成矿提供了有利条件，热液注入后由于氧逸度的降低，钴在相对低温的条件下发生沉淀而形成矿床。

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西保山地块新生代岩浆岩是理解印度-欧亚板块斜向碰撞带新生代构造演化和动力学背景的窗口。本文对保山地块铁厂地区中新世二云母花岗岩和含电气石二云母花岗岩开展了岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究。结果表明二云母花岗岩和含电气石二云母花岗岩的岩浆锆石U-Pb年龄分别为18.1±0.1Ma和16.9±0.2Ma，反映岩浆岩形成于中新世。两类花岗岩具有高硅(SiO₂=73.7%~74.2%)，富钾(K₂O=6.3%~6.7%，K₂O/Na₂O>1)，且相对高碱(K₂O+Na₂O=8.8%~9.3%)的特征，属钾玄岩系列，为强过铝质S型花岗岩。两类花岗岩的CaO/Na₂O比值介于0.25~0.39，具有低Sr(56×10^-6~79×10^-6)、低Ba(155×10^-6~211×10^-6)、高Rb/Sr比值(4.6~6.2)特征。二云母花岗岩的锆石ε_Hf(t)值为-12.1~-1.5。这些特征表明铁厂中新世花岗岩是变泥质岩脱水部分熔融的产物。结合同时代西南三江地区崇山剪切带淡色花岗岩和喜马拉雅淡色花岗岩的对比分析，表明铁厂中新世花岗岩可能形成于伸展构造环境。

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西昆仑造山带发育大量早中生代岩浆岩，其形成与古特提斯洋俯冲碰撞密切相关，而关于古特提斯后碰撞具体时限仍存在较大争议。巴尔达灵花岗岩体是西昆仑造山带面积最大的慕士塔格复式岩体组成部分，本文对其开展了岩石学、LA-ICPMS锆石U-Pb年代学及全岩主、微量元素分析，揭示了岩体形成时代、岩石成因与岩浆源区属性，并进一步探讨了古特提斯后碰撞构造演化过程。巴尔达灵花岗岩体主要岩性为花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩，发育大量暗色微细粒包体。锆石U-Pb年龄分别为237 Ma、233 Ma和231 Ma，表明岩体形成时代为晚三叠世早期。地球化学结果显示，岩石具有高铝、富碱和低镁特征，A/CNK为0.94~1.02，属准铝质-弱过铝质高钾钙碱性岩石。岩石分异指数偏高(67.3~81.1)，岩浆演化以结晶分异为主，为分异程度偏高的I型花岗岩。岩石轻、重稀土元素分馏较为明显，具弱至中等负Eu异常，富集Rb、Th、U、Zr、Hf，亏损Ba、Nb、Sr、P、Ti；Nb/Ta比值(7.2~16.7)和Zr/Hf比值(28.4~40.3)偏低，而Rb/Sr比值(0.2~1.4)和La/Ta比值(20.0~56.4)较高，指示源岩以壳源为主，应有少量幔源物质的加入。结合区域演化，本文认为巴尔达灵花岗岩体形成于晚三叠世早期古特提斯后碰撞过程，与中三叠世同碰撞挤压向后碰撞伸展转换有关，并指示古特提斯演化进入后碰撞伸展期的起始时限应不晚于237 Ma。

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胶东地区是华北克拉通重要的早前寒武纪研究区之一。中太古代唐家庄岩群在形成时代、岩石成因及构造环境等方面一直少有研究。作者在栖霞地区对出露的唐家庄岩群变质表壳岩进行系统地质调查研究基础上，开展了变质基性火山岩全岩地球化学、锆石SHRIMP U-Pb和Hf-O同位素等分析研究。结果显示，变质基性火山岩岩浆锆石年龄为2907.9±6.3 Ma，代表了中太古代唐家庄岩群的形成时间，并遭受新太古代早、晚期变质作用。这是~2.9 Ga唐家庄岩群变质基性火山岩在胶东地区首次报道。岩石地球化学特征表现为相对富集大离子亲石元素K、Rb、Sr等，Th、Nb、Zr、Hf等高场强元素相对亏损，具有中等分异的REE配分模式。岩石中岩浆锆石具有相似的Hf、O同位素组成，ε_Hf(t)值介于-0.68~+4.21，δ¹⁸O值介于1.38‰~6.73‰。结合前人的工作，我们得出的主要结论如下：(1)胶东地区经历~2.9Ga岩浆事件，局部地段仍保留下了同时期的变质表壳岩；(2)唐家庄岩群是中太古代初始的洋盆环境中所形成的一套火山-沉积建造；(3)华北克拉通中太古代晚期是亏损地幔新生地壳加积的主要时期，局部地壳再循环了较老的陆源物质；(4)华北克拉通新太古代晚期经历了伸展构造背景，岩浆底侵作用使岩石发生强烈变质作用。

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胶-辽-吉造山带北段辽河群和集安群中的古元古代镁铁质侵入体成因及其指示的地球动力学背景一直存在较大争议。原因之一在于研究资料多集中于辽河群中出露的镁铁质侵入体，而对集安群中的镁铁质侵入体报道较少，制约了对胶-辽-吉造山带地球动力学演化的整体性认识。因此，本文对集安群中镁铁质侵入体进行详细的野外实地调查、地球化学、年代学和同位素研究，讨论这些岩石成因，揭示地幔源区性质并制约地球动力学背景。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这些变质辉长岩侵入体变质时代介于1866~1871 Ma，为古元古代晚期的产物；一粒锆石核部²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄为2139±14 Ma，可能代表了原岩的结晶时代。样品属于亚碱性系列，并具有向富铁成分演化的拉斑系列特征。岩石富集大离子亲石元素(如Ba、Rb、Sr和K)，亏损高场强元素(如Nb、Ta和Ti)；这些特征与典型岛弧玄武岩相似，指示了它们来自俯冲流体交代的地幔源区。结合样品2.07~2.45 Ga的一阶段Hf同位素模式年龄，认为交代作用发生在古元古代早期。本次研究的集安群中变质辉长岩侵入体与前人研究的辽河群中镁铁质岩石在结晶变质时代和地球化学特点方面具有很多相似性：(1)同属于亚碱性系列并具有向富铁成分演化的趋势；(2)相似的微量和稀土元素配分曲线；(3)具有高场强元素亏损和大离子亲石元素富集这一“俯冲流体交代信号”；(4)轻度富集的Sr-Nd-Hf同位素和古元古代早期的一阶段Hf同位素模式年龄；(5)一致的结晶年龄(2139~2099 Ma)与变质时代(1879~1852 Ma)。这些相似性指示了集安群和辽河群在古元古代早期可能经历了相同的岩浆-构造-变质事件。镁铁质岩石应来源于古元古代早期经历了俯冲流体交代的地幔源区。在构造环境判别图解上，集安群和辽河群中镁铁质岩石大部分样品都落入弧后盆地环境中。结合同期火成岩组合和演化特点，认为胶-辽-吉造山带东北段在古元古代早期处于弧后盆地背景中，古元古代晚期则处于造山后伸展的地球动力学背景下。

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氟元素具有中等不相容性、强流体迁移性和挥发性，在岩浆作用和热液成矿等地质过程中扮演着重要角色。萤石(CaF₂)是自然界中最重要的含氟矿物之一，广泛应用于化工、航天、医药等重点领域，对国家战略安全、国民经济和社会发展有着深远影响。本文系统总结了氟的地球化学性质、在地球上不同储库中的含量及其在岩浆和热液系统中的富集成矿机制，同时探讨了全球主要萤石成矿带的大地构造背景以及萤石矿床的成因分类等问题，得出如下认识：(1)地壳和地幔是氟主要的储库，全硅酸盐地球地幔和亏损地幔中氟含量较低，而交代地幔和陆壳(包括中酸性上地壳和下地壳镁铁质麻粒岩)相对富氟，其部分熔融形成的富氟岩浆为萤石成矿提供主要物质来源；(2)国内外对萤石矿床的分类存在不同。国外学者划分了三类萤石矿床：即与碳酸岩、碱性岩或高硅花岗岩相关的岩浆萤石矿床，由断裂控制的角砾状、脉状和与地层不整合相关的构造萤石矿床，以及层控沉积萤石矿床；而国内学者则依据主要控矿要素进行类型划分，包括沉积改造型和热液充填型等类型；(3)全球大规模的萤石成矿带通常呈线性或带状分布，其成因与大洋板块俯冲作用或大陆裂谷作用密切相关；(4)热液的pH值、温度、组成、含氟矿物在其中溶解度等因素显著影响热液中氟的富集和沉淀过程。由于氟在地质样品中含量相对较低，未来研究亟需提高测试分析能力；萤石矿床的定年具有挑战性，提高萤石定年的精度与准确性亦是未来研究的重点。

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Ni同位素在高温岩浆系统中被识别出高达4‰的δ^60/58Ni变化范围，打破了传统元素质量数越大同位素分馏相对越小的观点，这种高温岩浆体系中产生的巨大的同位素分馏可能是多个平衡同位素分馏过程叠加和/或动力学分馏导致的，因而也被应用到岩浆铜镍硫化物矿床中。前人对高温岩浆过程Ni同位素分馏机理的认识包括：(1)玄武岩难以代表地幔的Ni同位素组成；(2)地幔部分熔融和壳源物质循环不会产生明显的Ni同位素分馏，地幔交代作用是导致地幔Ni同位素不均一的主要原因；(3)硫化物参与的过程是高温岩浆体系产生Ni同位素变化的主控因素，例如，硫化物的溶解、结晶、熔离以及和硅酸盐岩浆的相互作用。目前Ni同位素在高温地质过程中的研究与应用还处于发展阶段，同位素分馏系数和简约配分函数比等参数有待确定，需要结合更精确的模拟计算和更合理的高温高压实验来解决。查明地幔交代过程中Ni同位素分馏的具体机制，有望精准识别地幔源区的岩石性质和精细交代过程；Ni和Cu同位素的联合应用在岩浆铜镍矿床的金属富集机制和地球动力学环境研究方面显示出巨大潜力。

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微观尺度物理化学机制随着时间推移和空间尺度放大，逐步累积形成在地球系统中能够被直观观测到的大规模地质过程。揭示地质作用过程中隐藏在宏观表象下的微观机制一直是地球科学研究的重要内容。近年来，随着计算能力的提高和计算方法的进步，基于量子力学原理的理论计算方法——第一性原理计算，以精度高、效率高、应用灵活且所得结果可以媲美实验等优势，为构建宏观与微观之间的桥梁提供了一个有力途径。本文归纳总结了第一性原理计算的基本原理，梳理了使用第一性原理计算在研究宏观地质现象的微观机制领域取得的新认识，侧重论述了第一性原理计算在研究矿物物理化学性质、深部熔体性质、同位素分馏机理、元素地球化学行为等方面的应用，并展望了第一性原理计算在未来可能遇到的挑战和发展趋势，为微观机制的计算模拟研究提供帮助。第一性原理计算的发展和应用，增强了人们对地球系统微观机制的理解，为未来地球科学的研究提供了新思路。

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