桂林理工大学

详情

岩浆氧逸度对锡矿成矿机制的控制作用——以大厂笼箱盖岩体为例

申报人：许萌萌 申报日期：2025-01-04

基本情况

2025年批次
岩浆氧逸度对锡矿成矿机制的控制作用——以大厂笼箱盖岩体为例 学生申报
创新训练项目
工学
地质类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
本项目以广西大厂矿田笼箱盖复式岩体为研究对象，系统探讨岩浆氧逸度对锡成矿作用的控制机制。岩浆的氧化还原状态是影响金属元素迁移、富集和沉淀的关键因素，不同的氧逸度条件对应特定的成矿模式。本研究通过锆石和黑云母氧逸度计，结合U-Pb定年和全岩地球化学分析，系统研究笼箱盖岩体多期次岩浆活动的氧逸度演化规律，揭示氧逸度在锡成矿过程中的关键作用。研究旨在揭示氧逸度对锡矿成矿的深层次控制因素，为区域锡矿资源的勘查提供理论支持，同时为成矿机制和矿床预测研究提供创新性思路和方法。
《红层地区典型降雨滑坡物理模型模拟》，创新训练项目，区级合格结题；
《辽东青城子镇白云金矿成矿构造及找矿预测研究》，创新训练项目，校级，进行中
1.国家自然科学基金项目：青藏高原新生代向南挤出动力学：来自滇西腾冲地块大型走滑断裂带中下地壳变基性岩的研究(42362027)，2024/01/01-2027/12/31，参与.
2.横向项目：佛子冲铅锌矿床成因研究，2023/11/09-2026/11/09，主持.
1.提供相关实验设备及应用软件；
2.细心指导实验设计并传授数据处理与制图技术；
3.安排研究生学长协同野外调查。
区级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
许萌萌 地球科学学院 资源勘查工程 2022 制定详细的工作安排
周焕 地球科学学院 资源勘查工程 2022 数据处理分析
周鲁飞 地球科学学院 资源勘查工程（实验班） 2023 进行参考文献的查询
刘芃延 地球科学学院 资源勘查工程（实验班） 2024 样品的采集和分析
黄杰 地球科学学院 资源勘查工程 2022 进行文章和报告编写

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
丁伟 地球科学学院 否

立项依据

本项目旨在探讨笼箱盖岩体的岩浆氧逸度及其对大厂锡矿成矿作用的影响机制。通过研究岩浆氧化还原状态对金属元素迁移、富集与成矿的控制作用，揭示氧逸度与锡成矿的内在耦合关系，为理解矿床的形成机制及成矿规律提供科学依据。同时，为区域矿产资源的勘查和开发提供理论支持。
1.岩浆氧逸度演化特征分析
采用锆石和角闪石氧逸度计，结合全岩地球化学特征，系统研究笼箱盖岩体不同期次岩浆活动的氧化还原状态及其演化规律。
2.氧逸度对锡成矿作用的控制机制研究
通过分析矿化带与岩体氧逸度的空间、时间和成因联系，研究氧逸度对锡在热液系统中的迁移与沉淀的影响。
氧逸度是控制成矿作用的重要因素之一，不同类型的成矿作用与特定的氧逸度条件密切相关。岩浆的氧化还原状态在金属元素的富集与成矿过程中起着关键作用。高氧逸度岩浆有助于铁、铜等氧化敏感金属的富集与沉淀，而低氧逸度岩浆则有利于锡、钨等还原敏感金属的成矿（Ballard et al., 2002; Dilles et al., 2015）。例如，斑岩铜金矿床通常与高氧逸度的岩浆有关，因为在高氧逸度条件下，硫主要以SO₂或SO₄²⁻的形式存在，低浓度的S²⁻防止了铜和金硫化物的过早沉淀，从而促进这些金属在岩浆中的持续富集，并最终在成矿流体中集中(Mungall, 2002; Richards, 2003)。锡矿床则通常与还原性岩浆相关。在高氧逸度条件下，锡主要以四价形式（Sn⁴⁺）存在，容易在早期矿物中富集，减少了后期岩浆和热液中的锡含量；而在低氧逸度条件下，锡以二价形式（Sn²⁺）存在，表现为不相容元素，倾向于在岩浆中持续富集，最终通过晚期热液作用形成富锡矿床(孙卫东，2020)。

准确估算岩浆的氧逸度对于理解成矿机制至关重要。近年来，锆石和角闪石的氧逸度分析方法得到了广泛应用，提供了不同地质背景下可靠的氧化还原状态信息。锆石氧逸度计主要基于锆石中Ce⁴⁺/Ce³⁺比值的分析，用于推测岩浆的氧化状态。Ballard et al.(2002)提出的模型在多个弧成矿系统的研究中得到了应用。然而，该方法依赖于母岩浆成分的精确估算，这在一定程度上限制了其应用。Trail et al.(2011, 2012)改进了该模型，通过增加对锆石轻稀土元素和晶格应变的测量，提高了氧逸度估算的准确性。Loucks et al.(2020)提出的模型通过锆石中的U、Ti和Ce含量来估算氧逸度，其结果与角闪石氧逸度计一致，显示出较高的适用性和可靠性。角闪石氧逸度计通过分析角闪石中的Fe³⁺/Fe²⁺比值及其他化学成分来估算岩浆的氧化状态。Ridolfi et al.(2010)提出的模型在全球多处地质背景下得到了验证，其在金沙江-哀牢山成矿带的应用也表明，角闪石氧逸度计的结果与锆石氧逸度计高度一致。

氧化还原状态的变化通常与岩浆的脱气过程相关，脱气过程中挥发性物质（如H₂和H₂O）的释放会显著影响岩浆的氧化还原状态(Brounce et al., 2017)。此外，地壳同化作用也可能通过吸收富氧物质进一步提高岩浆的氧逸度，从而增强其矿化潜力(Ballard et al., 2002)。例如，西部扬子克拉通的始新世碰撞后斑岩铜金矿床表明，高氧逸度的地幔衍生钾质岩浆与成矿作用密切相关，表明这些氧化性质的岩浆对成矿作用至关重要(Xu et al., 2022)。系统研究岩浆的氧逸度对于理解矿床的形成机制和预测矿床的分布至关重要。通过结合多种氧逸度测定方法，可以全面评估研究区域的岩浆氧逸度，为揭示矿床的形成机制提供科学依据，并为未来的找矿工作提供理论指导(Richards, 2015)。

岩浆的氧逸度是控制矿床成矿作用的重要因素之一，尤其是在矽卡岩型铅锌矿床的形成过程中发挥着至关重要的作用。高氧逸度岩浆往往有助于氧化敏感金属元素的富集和沉淀，例如铜和铁，而低氧逸度的岩浆则更有利于还原性金属如锡和钨的成矿。在佛子冲矿田，岩浆的氧逸度直接影响了成矿流体中金属元素的迁移、富集和沉淀过程，进而决定了矿床的成矿类型和规模。

大厂锡矿的锡石成矿时代通过LA-ICP-MS U-Pb测年确定为90.3–95.4 Ma，与笼箱盖黑云母花岗岩的锆石U-Pb年龄（96.6–93.9 Ma）高度一致，显示出成矿作用与岩浆侵位的明确时空联系。地球化学分析表明，锡石中的高Ti、Fe和W含量反映了其形成于花岗岩相关的热液成矿系统。笼箱盖花岗岩作为S型花岗岩，由变质泥质沉积物部分熔融形成，并伴随少量地幔物质输入，不仅提供了成矿的热源，还为锡及其他成矿元素的运移和沉淀提供了物质来源。该花岗岩岩体控制了矿床的分布，特别是在靠近岩体的区域，热液活动显著增强，形成了高品位的锡矿化。笼箱盖花岗岩与大厂锡矿之间具有成岩-成矿的时空耦合。

笼箱盖岩体是广西大厂矿田中部的重要复式花岗岩体，经历了多期次岩浆侵位，主要分为三期成岩过程：第一阶段（约103.8–102 Ma）形成中细粒含斑黑云母花岗岩；第二阶段（约96.6–93.86 Ma）形成中细粒等粒状黑云母花岗岩，这一阶段与锡矿床的成矿作用高度耦合；第三阶段（约91–85.1 Ma）形成似斑状黑云母花岗岩。岩体总体呈现富硅、过铝质、高钾钙碱性特征，属于典型的S型花岗岩，主要由变质泥质沉积岩部分熔融形成，同时伴有少量地幔物质的混入。U-Pb锆石定年表明，岩浆侵位与矿区主要锡矿床的成矿时代高度一致，进一步凸显笼箱盖岩体在成矿过程中的关键作用。其侵位位置受NW-NE向断裂及环状裂隙控制，这些构造为矿化流体的运移和成矿元素的富集提供了重要通道，使笼箱盖岩体成为区域锡多金属矿床的重要热源和物质来源。笼箱盖岩体复杂的岩浆演化过程及其与成矿作用的耦合特征，使其成为研究氧逸度对成矿作用影响的理想对象，有助于深入揭示岩浆岩演化在锡成矿机制中的控制作用，为大厂矿田的锡矿资源勘查提供重要参考。
创新点：本项目的创新性体现在首次系统研究岩浆氧逸度对锡成矿作用的控制机制，深入探讨氧化还原状态在金属迁移、富集与沉淀中的关键作用。通过结合锆石和黑云母氧逸度计，利用锆石中Ce⁴⁺/Ce³⁺比值的精确测定，进一步提高氧逸度估算的准确性和适用性，为锡矿床成矿系统的动态演化提供科学依据。

项目特色：本研究以广西大厂矿田笼箱盖岩体为典型案例，针对其多期次岩浆活动与锡矿成矿作用的独特耦合关系，开展氧逸度演化对矿床形成影响的深入分析。项目特色在于以理论研究为指导，结合矿田找矿实践，探讨氧逸度在成矿预测中的应用价值。
1.拟解决的问题
探讨笼箱盖岩体不同期次岩浆活动的氧化还原状态及其演化规律，分析氧逸度在锡成矿元素迁移、富集与沉淀中的关键作用。研究将揭示氧逸度如何通过控制热液流体的成分与性质，影响锡矿的成矿过程及矿体的空间分布。
2.技术路线
（1）资料收集与整理
收集大厂锡矿及笼箱盖岩体的地质、地球化学、矿床学和氧逸度相关研究资料，整理国内外关于岩浆氧逸度与锡成矿机制的研究进展。重点关注与氧逸度估算及成矿作用相关的锆石、角闪石氧逸度计分析案例，为研究提供理论与数据基础。收集研究区矿体分布、矿化特征及地质构造信息，为后续样品分析和模型构建提供基础支撑。
（2）野外地质调查与样品采集
在大厂矿田及笼箱盖岩体区域开展野外地质调查，重点考察岩体的岩性变化、侵位关系及控矿构造特征（如断裂、褶皱等）。采集不同期次岩体样品，记录采样点的地理位置和岩石地质特征。
（3）氧逸度分析与演化规律研究
对采集的锆石样品进行U-Pb定年及Ce⁴⁺/Ce³⁺比值分析，利用锆石氧逸度计估算岩浆的氧化还原状态。结合黑云母的电子探针数据及全岩地球化学数据，补充和验证氧逸度分析结果。重点研究笼箱盖岩体不同期次岩浆活动的氧逸度演化规律，分析氧逸度对岩浆分异及热液成矿过程的影响。
（4）成矿机制与氧逸度耦合关系研究
结合氧逸度分析结果与成矿流体的地球化学特征，探讨氧逸度变化对锡成矿元素（如Sn、W）迁移、富集与沉淀的控制作用。分析矿化带与氧逸度的时空分布关系，揭示氧逸度在成矿流体演化中的耦合作用，为成矿模式构建提供科学依据。
3.预期成果
（1）氧逸度演化特征与成矿机制
系统分析笼箱盖岩体不同期次岩浆活动的氧逸度演化规律，明确氧化还原状态对锡成矿元素迁移、富集与沉淀的控制作用，揭示氧逸度与成矿流体之间的耦合关系，为锡矿成矿机制的深入研究提供科学依据。
（2）基于氧逸度的成矿模式
构建笼箱盖岩体锡矿成矿模式，结合氧逸度与矿体分布规律，提出基于氧逸度的找矿预测模型，为区域锡矿资源的勘查与靶区优选提供理论支持，推动找矿工作高效化和精准化。
2025年1月-2025年6月：资料收集及野外调查采样
在项目的初始阶段，制定详细的研究目标、任务分工和时间安排，明确项目实施方案。系统收集大厂锡矿及笼箱盖岩体区域的地质、地球化学和矿床学资料，整理国内外关于岩浆氧逸度与锡成矿机制研究的最新进展，为项目奠定理论与数据基础。随后，在研究区域开展详细的野外地质调查，重点考察笼箱盖岩体及矿体分布与控矿构造（如断裂、褶皱）的空间关系。采集不同期次岩浆岩样品，记录采样点的地理信息和地质特征。
2025年7月-2025年9月：氧逸度测试与分析
利用LA-ICP-MS锆石进行U-Pb定年和微量元素分析，估算岩浆氧逸度；同时，利用电子探针对黑云母进行含量分析，补充氧逸度数据。结合全岩地球化学分析，获取不同期次岩浆活动的氧逸度演化规律。重点研究氧逸度变化在矿化带中的表现特征，并初步探索其对锡成矿作用的影响。
2025年10月-2025年12月：数据整合与成果总结
基于氧逸度测试数据，结合地质、地球化学及矿体分布信息，分析氧逸度与锡矿成矿机制的耦合关系，验证氧逸度在控制金属元素迁移、富集及沉淀过程中的作用。在此基础上，构建笼箱盖岩体锡矿成矿模式，并提出基于氧逸度的找矿预测模型。对研究成果进行系统总结，撰写1篇学术论文，全面展示氧逸度对锡矿成矿机制研究的理论意义和应用价值。
与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
依托学校在河池建立有色金属矿产勘查与资源高效利用省部共建协同创新中心河池分中心，为研究团队到矿山进行采样研究提供了便利，申请团队之前的大创项目也为本项目的开展积累了研究经验。
指导教师具备丰富的教学经验和野外矿种识别经历，曾参与国家自然科学基金项目。团队负责人曾参与多次科研项目，有生产单位实习经历，具备丰富的野外项目开展经验，能够保证项目如期推进。团队成员基本完成资源勘查工程相关专业课的学习，在学科竞赛中比赛经验丰富，具备室内鉴别岩石矿物的能力，常能提出新观点新意见，帮助推动项目进行。


已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法
(1)已具备的条件: 已有大量文献报道了岩浆氧逸度对成矿作用的影响，特别是在花岗质岩浆系统中，这为理解大厂笼箱盖岩体的锡矿成矿提供了理论框架；现代实验室技术（如电子探针、激光剥蚀ICP-MS等）能够精确测量岩石和矿物的成分，而热力学模拟软件可以帮助估算岩浆氧逸度。
(2)尚缺少的条件及解决方法
1. 具体的氧逸度值：需要通过实验测定或使用矿物组合来估算特定岩体的氧逸度。可以通过矿物共生关系、氧化物相图、以及铁钛氧化物温度计等方法来推算。
2. 时间序列信息：了解岩浆演化过程中氧逸度的变化历史非常重要。可以通过高精度年代测定结合矿物包裹体研究来重建这一历史。
3. 成矿流体特征：确定成矿流体的来源、性质（包括氧逸度）、温度、压力和盐度等参数，这对于解释锡的迁移和沉淀至关重要。这可能需要流体包裹体分析和稳定同位素地球化学的研究。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 14470.00 无 7486.00 6984.00
1. 业务费 8790.00 无 3750.00 5040.00
（1）计算、分析、测试费 3200.00 电子探针分析 1200.00 2000.00
（2）能源动力费 1290.00 送样分析 0.00 1290.00
（3）会议、差旅费 800.00 野外考察 800.00 0.00
（4）文献检索费 1500.00 检索国内外主要研究文献 750.00 750.00
（5）论文出版费 2000.00 发表核心学术论文 1000.00 1000.00
2. 仪器设备购置费 3000.00 实验分析 3000.00 0.00
3. 实验装置试制费 1944.00 制作光片 0.00 1944.00
4. 材料费 736.00 实验准备 736.00 0.00
结束

用户单位： 桂林理工大学        

版权所有： 南京先极科技有限公司