陈衍泰的学术成果
发表的期刊和重要学术会议论文包括International Journal of Technology Management、The World Economy、Scientometrics、China & World Economy、International Journal of Business and Globalization、European Academy of Management 、《管理科学学报》、《数量经济技术经济》、《中国管理科学》、《科学学研究》、《科研管理》、《研究与发展管理》、《复旦学报》、《经济管理》、《中国工程科学》等权威和核心刊物30余篇。
陈衍景的研究领域
1。从更广学科角度对秦岭、天山等造山带进行地质地球化学研究,丰富和完善陆陆碰撞体制的流体成矿作用模型,充实更多更有力的排他性依据,使秦岭逐步成为同类研究的国际经典地区之一;在造山型金矿研究热潮的基础上,超前研究造山型银矿,带动类似研究;通过高温高压实验,重现碰撞体制流体产生和成矿机制,检验所建模型,占据新的科学研究制高点;逐步填补现有《板块构造》、《区域成矿学》等学科的空白点或薄弱环节。2。23亿年前后地质环境突变的地球化学响应和记录,23亿年环境突变事件对成矿作用和生物演化的影响。3。金、银、铜等矿床的找矿评价理论与方法研究,中国金属矿床形成与分布规律研究。
陈衍景的学术成就
根据:1)陆陆碰撞体制的流体成矿作用是现有《板块构造》、《区域成矿学》等学科的空白点或薄弱环节;2)碰撞造山带在我国最丰富、最宏伟、最复杂、最典型,占据我国陆地面积的70%以上,且富蕴热液矿床和花岗岩类,是世界范围研究碰撞体制流体成矿作用的最佳“实验室”;3)我国经济(尤其是资源经济)建设和地质勘探事业主要在碰撞造山带地区实施,需要搞清陆陆碰撞体制的流体成矿作用。因此,优选秦岭和新疆北部分别为古特提斯和古亚洲造山带的代表而开展研究,于1990年提出了碰撞造山体制流体作用与成岩、成矿、成藏作用的构造动力学模式。强调:1)板片俯冲派生流体和岩浆,造成矿床成带分布;2)从碰撞早期到晚期,流体成矿作用势必经历3个不同性质的演化阶段;3)中期减压-增温体制势必导致最强烈的流体成矿作用,即成矿大爆发或大规模成矿。所建模式已逐步被排他性依据所证明,也被运用到不同地区的实际研究和勘查。此外,将地体构造的概念运用于早前寒武纪研究,确定华北南缘的块体构造格局和地质、成矿差异;将花岗绿岩地体划为O型(始洋型)和C型(始陆型)两类,提出O型地体有利于金矿化;在登封地区发现了石牌河不整合,解体登封群和太华群;在国际前寒武地层分会增设23亿年分期界线之前,提出23亿年地质环境灾变的存在;借助配位化学的软硬酸碱理论,建立了沉积物稀土地球化学演化的氧化还原模式,指出沉积稀土铁建造只能出现在23亿年以后。以上成果被大批学者接受和引用,其中,31篇第1作者论文在99-03年被SCI他引87次。曾6次获部级科技进步二等奖以上奖励,个人获茅以升青年科技奖。
地质演化与成矿环境
基于上述地质矿产资料和研究成果,建立西准噶尔地区的地质演化模型,并在此基础上,分析成矿作用发生的地质构造环境。寒武纪及其之前,西准噶尔地区处于一种多岛洋的环境(朱永峰等,2007),至少在奥陶纪开始了洋壳俯冲,形成了唐巴勒-玛依勒和克拉玛依白碱滩-百口泉蛇绿混杂岩带。中志留世至早泥盆世,洋壳俯冲消减结束,形成了达拉布特蛇绿岩,与之伴生着重要的铬铁矿矿床(例如: 萨尔托海-鲸鱼铬铁矿)。这些蛇绿混杂岩带均被泥盆系砂砾岩夹火山角砾岩层不整合覆盖(图7-1b,附彩图7-1)。图7-1a 哈图金矿矿区照片照片中央为选矿厂,右侧为老竖井早古生代造山作用结束后,板内均衡过程一直持续到石炭纪末,并伴随大规模岩浆活动(包括早石炭世钙碱性岩浆喷发和晚石炭世中酸性岩浆侵入),形成了斑岩型铜金矿化(包古图斑岩铜金矿)和热液金矿(如,哈图、宝贝、包古图金矿等)。图7-2示意性地显示西准噶尔地区的地质演化和成矿过程。志留纪之前,洋壳俯冲消减,导致弧-弧以及弧-陆碰撞,古大洋关闭。泥盆纪以来,西准噶尔地区开始了陆内地质演化,陆内均衡过程主要通过加厚大陆地壳的拆沉,诱发上地幔上涌,形成早石炭世的火山-沉积盆地和晚石炭世中酸性侵入体,以及相关的斑岩型和浅成低温热液型成矿作用。图7-2 西准噶尔地区地质演化与成矿阶段西准噶尔地区华力西期岩浆活动频繁,晚石炭-早二叠世花岗岩岩基(如: 铁厂沟、哈图、阿克巴斯套、庙尔沟、红山和克拉玛依花岗岩等)和晚石炭世闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩岩株,侵位于下石炭统火山沉积地层中。岩体边部多见围岩的捕虏体(图7-3)。花岗岩岩基形成于后碰撞环境(韩宝福等,2006;王京彬等,2006)。见到花岗岩和花岗闪长岩被浅色花岗岩穿切,局部形成角砾状的现象,说明岩浆演化从中酸性向酸性方向演化。花岗岩岩体往往被基性—中酸性岩墙(包括辉绿岩、辉绿玢岩、煌斑岩、闪长玢岩、辉石闪长玢岩和角闪玢岩、花岗细晶岩、花岗斑岩和花岗闪长斑岩)侵入,局部发育岩墙群。哈图金矿矿区的辉绿岩墙的锆石U-Pb年龄为295 Ma(见图5-11)。晚石炭世中酸性岩株的接触带发育角岩和热液蚀变带。包古图地区出露多个这类岩体,其中发现了斑岩型矿化。包古图Ⅴ号岩体是包古图斑岩铜矿的赋矿岩体,闪长玢岩U-Pb年龄312.3±2.2 Ma(Shen et al,2009;申萍等,2010),石英闪长斑岩U-Pb年龄309.9±1.9 Ma(唐功建等,2009)。刘玉琳等(2009)在号岩体花岗闪长岩样品中获得两个年龄: 335.6±7.8 Ma和311.4±3.3 Ma,前者为捕获年龄,代表围岩地层中岩浆锆石的结晶时间(即火山喷发时间),后者为岩体的结晶时间。晚古生代中酸性岩浆活动往往伴随着成矿作用。自北向南可以划分出3个成矿带: 哈图断裂以北的别鲁阿尕西金成矿带、哈图断裂和达拉布特断裂之间的哈图-宝贝-萨尔托海金成矿带以及达拉布特断裂以南的包古图铜金成矿带。别鲁阿尕西金矿矿脉的主体为碎裂岩型,蚀变较弱,均属少硫化物型矿石,硫化物含量为1%~2%,以毒砂、黄铁矿和黄铜矿为主,磁黄铁矿、黝铜矿为次。包古图金矿(Ⅺ点和阔个沙也)的赋矿围岩为下石炭统包古图组粉砂岩、凝灰岩和安山岩。成矿过程可划分为热液演化期和表生氧化期。脉石矿物主要为方解石、绿泥石和少量石英、钾长石等。矿石矿物包括毒砂、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、辉铋矿、自然铋和自然金。哈图-宝贝-萨尔托海金成矿带位于达拉布特断裂带的上盘(图7-4,附彩图7-4),呈NE向展布,长80~100 km,宽20~30 km。已发现多个金矿床(如: 哈图、齐Ⅱ、齐Ⅲ、宝贝、一把火、鸽子沟、满硐山、灰绿山、铬门沟,以及萨Ⅰ金矿等),其中哈图、齐Ⅱ、齐Ⅲ、一把火和鸽子沟金矿产于哈图断裂和安齐断裂之间的狭长盆地中,位于安齐断裂带上盘,主要控矿构造为NW、NE、EW向次级断裂。齐Ⅱ和鸽子沟石英脉型矿体受后期构造活动影响,破碎明显。灰绿山和满硐山位于安齐断裂带的下盘,受NE、EW向次级断裂控制,矿体为硫化物脉型或粗大石英脉型。铬门沟和萨Ⅰ金矿位于达拉布特断裂的一个NE向次级断裂附近,主要控矿构造为EW向次级断裂,矿体主要赋存在蛇绿混杂岩带中的蛇纹岩-石英菱镁岩-滑石菱镁岩中。图7-3a 花岗岩侵入到下石炭统火山-沉积地层中哈图金矿主要由浅部石英脉型和深部蚀变岩型矿体组成。矿山企业的钻探表明,深部的蚀变岩型矿化一直延伸到地下900 m以下,这将哈图金矿的储量翻了一番(肖飞等,2010)。蚀变岩型矿体的矿化蚀变主要包括钠长石化、黄铁矿化、毒砂化、碳酸盐化和绢云母化,主要金属矿物为黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿和自然金,自然金往往出现在毒砂颗粒间隙或被黄铁矿包裹(详见第五章)。位于哈图金矿东部约30 km处的宝贝金矿,主要由石英脉型矿体组成,宝贝金矿的石英脉主要有两种类型: ①乳白色石英脉经后期构造破坏,脉体具角砾状、破碎状构造,氧化后呈黄褐色;②烟灰色石英呈细脉状和网脉状,这类石英含银金矿包裹体,矿物组合为银金矿-黄铁矿-毒砂-石英,含金矿物为银金矿,以裂隙金和包裹金的形式赋存在毒砂、黄铁矿和石英中。宝贝金矿的黄铁矿普遍含砷。位于哈图-宝贝-萨尔托海金成矿带最东端的萨Ⅰ金矿,产在达拉布特蛇绿混杂岩带的石英菱镁岩与玄武岩接触带上,矿物组合为自然金-黄铜矿-石英和自然金-黄铁矿-菱镁矿-石英-铬云母两类(详见第四章)。图7-4 哈图-宝贝-萨尔托海地区地质矿产图在哈图金矿蚀变岩型矿体中存在大量黄铜矿和少量辉铜矿,这些矿物与铁白云石、菱铁矿和方解石共生。而且,形成铜矿化的阶段(黄铜矿-碳酸盐成矿阶段)对应着金的主要成矿时期。这个相对独立的铜-金成矿阶段提示我们,注意在西准噶尔地区寻找热液铜矿。蚀变岩型金矿矿石中存在黄铜矿的事实,意味着西准噶尔地区具有形成热液铜矿的基本环境和物质基础。事实上,最近几年在哈图金矿以南约100 km发现的包古图斑岩铜矿就是典型的热液铜矿。在西准噶尔的东北部,也存在热液铜矿与金矿伴生的实例(李永军等,2012)。例如,在萨吾尔地区发现的恰尔墩巴斯希矿床磁铁矿、铜和金矿床(均为小型规模)分别与晚古生代晚期的辉长岩、闪长岩和花岗闪长岩密切相关(王瑞等,2010)。磁铁矿化产在辉长岩体的内外接触带,含透辉石、钙铁榴石等特征蚀变矿物,具有典型的接触交代矿化特征。铜矿化集中于闪长岩体的外接触带,金矿化与花岗闪长岩密切相关,该花岗闪长岩遭受了强烈蚀变,并局部糜棱岩化,金矿化作用发生在糜棱岩化之后。这种情况类似巴尔喀什湖北岸的斑岩-热液型铜金矿床组合(如Sayak,Aktogai,Dolinnoy和科翁纳德矿床)。
区域成矿地质环境
大地构造位置上,新老金厂金矿床位于安北旧寺墩构造-岩浆岩带和柳园-大奇山地体的结合部位,其北部紧邻柳园-大奇山深大断裂(图4-1)。区内出露的地层主要有下二叠统哲斯群玄武岩、安山凝灰岩、凝灰质砂岩夹板岩,上二叠统红柳峡群(区域地层对比为方山口组)砂岩、砾岩、页岩夹薄煤层,中石炭统石板山组粉砂质板岩、砾岩及酸性火山岩夹层,矿区北部及东南还零星出露有敦煌群眼球状混合岩和中下侏罗统砾岩、砂岩和粉砂岩等。从区域范围看,在东西向延伸的二叠系海陆交互相地层两侧,大致对称分布泥盆—石炭系海相地层和奥陶—志留系海相地层(部分解体为敦煌群),这三套地层间均为不整合接触,表现出坳陷带沉积环境(奚小双,1994)。区内总体构造线走向近EW。褶皱构造在北部为震旦系和下古生界地层构成的辉铜山-五峰山复向斜,南部为下古生界地层构成的新金厂-音凹峡复向斜,新老金厂矿床即位于后者的南翼。区内断裂构造十分发育,主要有近EW、NE和NW向三组(图4-1)。NW向红柳干沟东断裂向西延伸与新金厂断裂交汇,再向北西经金滩子转而折向黑石山,构成一个向北凸出的弧形断裂(甘肃省革命委员会地质局区测二队,1973 a)。EW向断裂在矿区自北向南主要有古堡泉南断裂、碧玉山断裂、新金厂断裂、和红柳干沟南断裂。古堡泉南断裂为一北倾正断层,延伸十几千米,沿断裂有硅化、泥化破碎带或辉绿岩脉充填,其北侧为哲斯群上岩组安山岩,其内产出全鑫铜金矿点;南侧为哲斯群下岩组火山碎屑岩,其内产出碧东、北金等变质碎屑岩型金矿床(点)(司雪峰等,2001)。碧玉山断裂亦为一呈EW向延伸的正断层,北倾,在地表表现为宽数米的硅化、褐铁矿化和铁硅酸盐化蚀变带,在碧玉山东产于凝灰质砂板岩中,在碧玉山西产于含火山岩结核的泥质板岩中,沿该断裂分布有北金、碧东等金矿床(点)。新金厂断裂是矿区内最为重要的导矿和容矿构造(司雪峰等,1999),EW向展布,延伸近20 km,构成哲斯群下岩组火山岩段和碎屑岩段的分界线,其本身和派生的次级构造常构成矿体的赋矿空间,将在下文矿床地质特征一节中详细描述。红柳干沟南断裂倾向NE,切割上二叠统和中石炭统,西端被第四系覆盖,东端与红柳干沟东NW向断裂交汇。矿区内NE向断裂主要为位于矿区西南的石板山南和石板洞井断裂,均倾向SE,推测为压扭性断裂。图4-1 新老金厂金矿床区域地质简图矿区范围内侵入岩不发育,仅见少量辉长岩脉、花岗斑岩脉、霏细岩脉和石英脉出现(罗天伟,2003)。在矿区南部和西部出露有黑云母花岗岩株和石英闪长岩株,1∶20 万区调报告中分别将其定为海西晚期和海西中期,但据周济元(2000)收集的资料,老金厂南花岗岩锆石年龄为234 Ma,老金厂西闪长岩年龄为237 Ma,均为印支早期产物。这两处花岗质岩石的金丰度平均值分别为18×10 -9和14×10 -9 ,均远远高于地壳克拉克值,表明其形成可能与金的成矿作用有关(崔惠文等,1996)。
绿岩带金矿床类型和空间分布
绿岩带金矿床是以赋矿建造为标准划分的一类金矿类型,是指产在绿岩带的地质构造背景,在绿岩带形成、发展和改造的地壳演化过程中,不同阶段形成的一系列金矿床的总称。在绿岩带演化的不同阶段都有相应金的成矿作用,但其形成的地质作用有明显的差别。绿岩带形成的初始阶段,即早期的火山-沉积作用阶段,大量金质从地幔深处随同超基性-基性火山作用一起喷出地表,形成原始的含金建造,局部的富集地段,为今后形成金矿床提供了一定的金的物质来源,其中较为重要的岩石组合为超镁铁质-镁铁质火山岩、条带状铁建造、含碳质的泥质岩和某些安山质-长英质火山岩。绿岩带的形成阶段主要是指初始的火山-沉积岩沉积后,在随后的构造岩浆活动作用下,主要是区域变质变形、同构造期和晚期的花岗质岩浆的侵入,形成花岗岩-绿岩带,而在构造岩浆活动的最晚阶段,受剪切带或断裂的控制,并伴随着线型的退变质作用,形成同构造晚期的脉状和细脉浸染状金矿床。在此以后,随着地壳的克拉通化,在随后的地壳演化过程中,由于内生和外生地质作用,使绿岩带发生不同程度的活化改造,形成构造期后的再生型或衍生型金矿床。因此多期成矿和不同阶段成矿作用的叠加,是绿岩带金矿床成矿的基本特征。所以绿岩带金矿床的形成是具有长期性、继承性、阶段性和发展性,不同阶段矿床之间既有相似性,又有差异性。绿岩带金矿床类型的划分方案较多,但至今尚没有一个统一的意见。目前类型划分的意见大致有三种趋势。第一种以R.W.Boyel和Γ.Β.Рузкин等为代表的成因分类;第二种是S.D.Shear根据矿石金属矿物的含量和比例的建造分类;第三种是J.M.Franklin的按产状分类。R.W.Boyel(1979)在详细研究加拿大、巴西等地绿岩带中浸染状和脉状的典型矿床的地质特征后,提出形成这些金矿床的成因机制,认为绿岩带中金矿床的形成是变质分泌-膨胀成因,属于后生金矿床。并根据赋矿围岩的特点详细地划分了火成岩侵入体中的浸染状和网脉状金矿床、火山碎屑岩和沉积岩层中的浸染状金矿床和凝灰岩及铁建造中的浸染状金矿床等类。Γ.В.Рузкин和Ю.Н.Дерюзин(1985)按绿岩带金矿床的形成条件和机理不同,划分三种成因类型。第一类是产在受火山岩和火山-沉积岩层堆积条件控制的矿床,这类矿床是金的原始富集受火山热液作用和随后的变质作用以及再生作用而出现进一步的富集。第二类是次火山岩体中的矿床,形成机理相当于斑岩型矿床。第三类矿床是与火山期后和变质期后的花岗岩类岩体有关,在成矿条件和成矿机理方面相当于正岩浆期后脉状矿床。S.D.Shear依据主要金属矿物的比例,对金矿床进行建造分类。他依据澳大利亚、加拿大、印度和南非124个金矿床的特征,按建造类型划分为金-石英建造、金-硫化物-石英建造、金-硫化物建造和金-含铁石英岩建造,这四种建造所占的124个矿床数和金产量(括号内)的比例,依次为40%(35%)、32%(30%)、18%(30%)、和10%(5%)。这种划分方案虽能反映出矿床在矿物组成上的某些差别,但是不能反映出不同的地质环境特征,因而对绿岩带金矿规模进行评价有一定的困难。我们根据金矿床的物质来源和成矿的地质构造环境,特别是详细研究华北地台早前寒武纪绿岩带形成后的后期活化改造等特点,把金矿床的形成与地壳演化的特点统一起来考虑,将我国与绿岩带有关的金矿床划分为同构造晚期初生型金矿床和构造期后再生型金矿床二类。前者一般通称为狭义绿岩带金矿床,相当于国外的绿岩带金矿床,后者可称为广义绿岩带金矿床。同构造晚期初生型金矿床又可再分为顺层细脉浸染状金矿床和脉状金矿床两个亚类,前者根据赋矿围岩类型再细分为产在铁建造中细脉浸染状金矿床和产在变质火山-沉积岩中细脉浸染状金矿床。构造期后再生型金矿床可再分为与外生地质作用有关的砂砾岩型金矿和与壳源深熔岩浆作用有关的再生型热液金矿床两个亚类。本章只对同构造晚期初生型金矿床进行论述,而对构造期后再生型金矿床则归入与显生宙岩浆作用或沉积作用有关的矿床类型中。同构造晚期初生型金矿床是指金矿床和绿岩带形成在同一地质事件,相同的地质构造环境,也就是从火山-沉积作用开始,经区域变形变质、TTG质和钾质花岗岩的侵入,随后的线形变形带的叠加及金矿床的形成的整个地质演化过程,包括花岗岩-绿岩带和金矿形成,而金成矿是这段地史中最晚的一次地质事件。金来源于地幔,随海底火山喷气作用一起带入海盆,金矿化时间与变形变质作用、花岗质岩浆活动,特别是与围岩蚀变相一致,在空间上受线性韧性剪切带或断裂及相伴生的退变质作用的控制,该类型金矿床的成矿时期为新太古代到古元古代,金矿分布在花岗岩-绿岩带内,按产状可分为顺层细脉浸染状金矿床和脉状金矿床两个亚类。顺层细脉浸染状金矿床是绿岩带中重要的金矿类型,一般产于深层次的韧性变形变质带中,在塑性流动变形条件下成矿,岩层、矿体、韧性剪切带三者产状基本一致或成较小的夹角。由于金的成矿与围岩的韧性变形变质作用是同时发生的,品位不高,因而矿体与围岩的界线不明显,常需要依靠化学分析的结果来圈定矿体。矿化以稀疏浸染状、细脉状分布,矿石类型简单,主要为含金黄铁矿型,黄铁矿细脉、石英细脉都有强烈的变形,矿体一般呈似层状和透镜状。自然金的成色高,围岩蚀变发育。这类金矿目前在华北地台中发现不多,其中规模最大的是产在辽西绿岩带中的排山楼金矿床。脉状金矿床是单脉、复脉、细脉、网脉和交代脉的总称,绿岩带中同构造晚期初生型金矿床是当前我国岩金开采的主要对象,广泛分布在夹皮沟、冀东等地,其中较为重要的金矿床有夹皮沟本区、三道岔、金厂峪、小营盘等大型、特大型金矿。金矿体主要与韧性剪切变形变质作用紧密相关,严格受韧性剪切带控制,矿体赋存部位常是退变质带、强变形带及“韧”“脆”叠加构造带等强变形部位。金矿体的围岩以变质镁铁质火山岩为主,其次为花岗质岩石。矿化以含金石英脉为主,矿石类型有含金黄铁矿型、含金多金属硫化物型和含金黄铁矿、方铅矿型等。硫化物含量不高,大致占总量的5%~10%,属于少硫化物型。金矿物主要为自然金,有少量碲金矿、银金矿等。自然金的成色较高,如夹皮沟的二道沟、三道岔、八家子等矿床中自然金成色为761~994,平均为917。矿石的金品位较高。脉石矿物以石英为主,有少量碳酸盐矿物,矿石矿物和脉石矿物均有一定的韧性变形特征,常见金属硫化物细脉平行糜棱叶理和剪切叶理分布,或见含金石英脉透镜体被糜棱岩叶理围绕,边部形成细粒金属硫化物。围岩蚀变强烈,有绿泥石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等,空间上分布有一定的分带性。矿体常成群产出,沿带分布,分段集中,常有膨胀收缩、尖灭再现、分支复合的现象。矿体常以陡倾斜或近直立产出,延深较大,而且常大于延长。需要指出的是,我国同构造晚期初生型金矿床主要分布在华北地台。而华北地台由于经受多期构造岩浆活动,特别是中生代滨太平洋边缘活动作用,使同构造晚期初生型金矿床形成以后,再受到后期、特别是燕山期构造岩浆作用的叠加,因而有可能有后期金矿化的叠加和富集,使有些金矿床的形成具有多期、多源的特征。
(六)砾岩型金矿床
该类金矿床在世界金矿储量中占重要地位,以南非兰德金矿为代表。该类矿床有巴西的雅科比纳、加纳塔库瓦、加拿大盲河-埃利澳特、澳大利亚纳拉金、印度巴巴布坦、美国怀俄明州、北欧芬诺斯坎迪亚。我国此类矿床发现很少,主要赋存于侏罗系—白垩系、第三系砂砾岩中,矿床基底多为前震旦系变质岩系,产于中、新生代陆内断陷盆地的边缘,矿体呈似层状、透镜状。自然金主要赋存于砂砾层的下部和底部,富集于底砾岩和其胶结物中。典型矿床有穆梭小金山(上侏罗统底部的含金砾岩)、内蒙古金盆丰庆沟(下白垩统砂砾岩)、吉林珲春黄松甸子(新第三系含金砂砾岩),此外还有四川的旺金、湖南阮陵-麻阳盆地的金矿床、河南崇县左峪-德亭金矿、广西黄胆岭、甘肃西湾。