以下是為大家整理的關(guān)于2014中國(guó)地質(zhì)武漢大學(xué)研究生開(kāi)題報(bào)告范文，希望大家能夠喜歡！
1.選題的來(lái)源、目的和意義
選題來(lái)源：本選題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目——克拉通破壞的巖漿與成礦響應(yīng)：以小秦嶺-熊耳山成礦帶為例。
選題目的：位于華北克拉通南緣熊耳山地區(qū)的沙溝礦床，是一典型的熱液脈型銀鉛鋅礦床，嚴(yán)格受NE(NNE)向斷裂帶控制[1-3]。擬在詳細(xì)的野外地質(zhì)及室內(nèi)巖相學(xué)和礦相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，利用掃描電鏡-能譜分析(SEM-EDS)和電子探針(EPMA)技術(shù)對(duì)礦石內(nèi)硫化物及銀礦物進(jìn)行微觀形貌觀察和原位成分分析，確定礦石礦物的沉淀順序以及銀元素在礦石內(nèi)的賦存狀態(tài);利用(紅外)顯微冷熱臺(tái)、激光拉曼(LRM)和激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)技術(shù)對(duì)與礦化有關(guān)的礦石礦物(菱鐵礦、閃鋅礦)和脈石礦物(石英、方解石)內(nèi)的流體包裹體分別進(jìn)行顯微測(cè)溫和相態(tài)成分研究，揭示成礦流體在不同時(shí)期的溫度、鹽度及成分組成等性質(zhì)。通過(guò)以上成礦物質(zhì)及成礦流體兩個(gè)方面的研究，結(jié)合碳、氫、氧等穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)分析，反演該礦床成礦流體的運(yùn)移歷史，探討沙溝銀鉛鋅礦床的成礦機(jī)制。
選題意義：硫化物和銀礦物礦相學(xué)、微觀形貌學(xué)及成分分析等研究，將揭示成礦元素的賦存狀態(tài)，對(duì)于礦石選冶以及礦床評(píng)價(jià)有重要意義;相關(guān)礦物內(nèi)流體包裹體的研究將重塑成礦流體的運(yùn)移演化過(guò)程，建立金屬元素的沉淀機(jī)制，對(duì)于了解熱液脈型銀鉛鋅礦床的礦床成因有重要作用。沙溝礦床是熊耳山多金屬礦集區(qū)內(nèi)最典型的銀鉛鋅礦床之一，對(duì)該礦床的詳細(xì)解剖將有助于認(rèn)識(shí)區(qū)域內(nèi)同類(lèi)型礦床的成礦作用，并對(duì)區(qū)域上Mo(W)-Cu-Pb-Zn-Ag-Au成礦系列和礦床模型的建立有重要意義。
2.選題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及存在問(wèn)題
熊耳山地區(qū)位于華北克拉通南緣，北以洛寧山前斷裂為界，南與馬超營(yíng)斷裂帶相接，中部發(fā)育近NE向隆起的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造[4, 5]，具有典型的克拉通邊緣特征[6]。熊耳山地區(qū)在古元古代之前為獨(dú)立發(fā)展的地體，古元古代末期(1850 ±150Ma)同小秦嶺、崤山及外方山三個(gè)地體拼合為華熊聯(lián)合地體[7]。之后該地區(qū)成為華北克拉通的一部分穩(wěn)定存在。進(jìn)入早中生代，華熊地體因位于克拉通的邊緣而卷入了秦嶺造山帶的構(gòu)造演化之中，成為秦嶺造山帶后陸沖斷褶皺帶的重要構(gòu)造單元[8]。
區(qū)內(nèi)有大量金屬礦床的產(chǎn)出，主要為金礦、銀鉛鋅礦及鉬礦。其中金礦主要分布于熊耳山的中部及東部地區(qū)，包括熱液脈型(康山、上宮、紅莊、青崗坪、公峪、潭頭和瑤溝等)及隱爆角礫巖型(祁雨溝);銀鉛鋅礦主要集中在熊耳山西部，為構(gòu)造蝕變巖型銀多金屬礦床(沙溝、鐵爐坪、蒿坪溝等);鉬礦床類(lèi)型比較多樣，斑巖型(雷門(mén)溝)、碳酸巖脈型(黃水庵) 及石英脈型(寨凹)均有發(fā)育，分別位于本區(qū)的東西兩端。除了寨凹鉬礦的年齡為中元古代早期(17~18億年)[9] 、黃水庵鉬礦的年齡為晚三疊世(206.3~212.8Ma)[10]，其他金屬礦床的成礦時(shí)代集中在早白堊世[11-14]，稍晚于燕山期花崗巖的形成年齡。
沙溝銀鉛鋅礦床位于熊耳山變質(zhì)核雜巖的西段，同鐵爐坪、蒿坪溝礦床一起構(gòu)成了華北克拉通南緣重要的銀鉛鋅礦田。礦區(qū)露的地層主要為新太古界太華群草溝組、石板溝組的黑云(角閃) 斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖化黑云(角閃) 斜長(zhǎng)片麻巖及中元古界熊耳群的流紋斑巖、安山玢巖、火山角礫巖等[15]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，包括邊部的拆離斷層帶以及中部的斷裂破碎帶。其中斷裂破碎帶在區(qū)內(nèi)極其發(fā)育，特別是NE(NNE)向斷裂常呈成群成帶出現(xiàn)，控制著幾乎所有銀鉛鋅礦體的產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖相對(duì)較少，除了礦田內(nèi)靠近蒿坪溝礦區(qū)的蒿坪溝斑巖體及附近的輝綠巖脈外[16]，在沙溝礦區(qū)東北部有一花崗斑巖體出露。而位于沙溝礦區(qū)南部2 km處的寨凹，為本區(qū)推測(cè)隱伏巖基的中心，可能對(duì)周邊多金屬礦床的形成有著控礦作用[17, 18]。鄭榕芬[19]和高建京[20]在對(duì)沙溝礦床地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，分別研究了銀的富集規(guī)律和礦床的成礦流體特征。毛景文[12]通過(guò)對(duì)近礦蝕變巖中絹(鉻)云母的40Ar-39Ar定年獲得該礦床的成礦時(shí)代，并討論了礦床形成的區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景。
對(duì)貴金屬元素(如Au, Ag等)在礦床中的賦存狀態(tài)研究，一直為眾多學(xué)者所關(guān)注。貴金屬元素往往同相關(guān)硫化物伴生，探明其賦存特征，不僅對(duì)礦質(zhì)運(yùn)移及沉淀機(jī)制的建立提供有力的證據(jù)支持，而且有利于礦山生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)合理的選冶方式以提高經(jīng)濟(jì)效益。銀元素的賦存狀態(tài)主要有兩種，一是以可見(jiàn)銀的形式賦存在獨(dú)立銀礦物內(nèi)，二是以不可見(jiàn)銀的形式賦存在常見(jiàn)的賤金屬硫化物內(nèi)[21]。對(duì)于不可見(jiàn)銀，其賦存方式主要有三種：晶格銀、吸附銀、次顯微包體銀。
通常認(rèn)為方鉛礦內(nèi)部含有一定量的晶格銀[22, 23]，這一認(rèn)識(shí)基于礦石中銀的獨(dú)立礦物往往與方鉛礦關(guān)系密切。武漢大學(xué)研究生開(kāi)題報(bào)告范文，理論上來(lái)說(shuō)，2個(gè)Ag+通過(guò)置換Pb2+的方式進(jìn)入方鉛礦的晶格內(nèi)，必將形成失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)也表明，Ag占據(jù)Pb的晶格而形成方鉛礦中Ag2S固溶體，在自然條件下是極少量的[24]。而如果溶液中同時(shí)存在大量的Sb3+(或者Bi3+, As3+等)時(shí)，Ag+可通過(guò)與這些離子共同置換Pb2+的方式，較易進(jìn)入方鉛礦晶格[25, 26]。當(dāng)這個(gè)置換普遍存在時(shí)(例如: Ag++ Sb3+= 2Pb2+)，將破壞方鉛礦的晶格結(jié)構(gòu)而形成新的銀礦物。新的礦物將以不可見(jiàn)的次顯微包體形式賦存在方鉛礦內(nèi)，或者在局部富集成為可見(jiàn)的銀礦物。
吸附方式也是導(dǎo)致銀等貴金屬元素的富集一種重要方式。當(dāng)硫化物在溶液中沉淀時(shí)，細(xì)小的顆粒因具有較大的表面能，可能會(huì)吸附流體中的貴金屬元素而將其捕獲。實(shí)驗(yàn)表明在中低溫條件下，無(wú)論是天然硫化物礦物，還是低溫合成的硫化物，都對(duì)溶液中的Ag離子及納米粒級(jí)Ag單質(zhì)均具有較強(qiáng)的富集能力，不同硫化物的吸附作用強(qiáng)度受溫度、Ph值等參數(shù)的影響[27, 28]。Scaini et al. [29, 30]對(duì)Ag離子與方鉛礦在室溫下的化學(xué)活性研究結(jié)果顯示，通過(guò)硫化和還原兩個(gè)階段的反應(yīng)，Ag離子可被還原為Ag單質(zhì)并被捕獲于方鉛礦內(nèi)部，并能夠穩(wěn)定的結(jié)合在一起。
近幾年來(lái)，掃描電鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、電子順磁共振(EPR)等技術(shù)用于對(duì)硫化物中不可見(jiàn)銀的賦存狀態(tài)進(jìn)行研究，取得了新的認(rèn)識(shí)。研究表明，在大多數(shù)的熱液銀鉛鋅礦床中，次顯微包體銀可能為不可見(jiàn)銀在硫化物中最主要的賦存狀態(tài)，不同實(shí)驗(yàn)方法對(duì)礦石樣品中Ag元素的研究佐證了這一認(rèn)識(shí)[31, 32]。Costagliola et al.[31]利用電子順磁共振(EPR)研究原生礦石方鉛礦內(nèi)Ag元素的賦存狀態(tài)，首次發(fā)現(xiàn)了方鉛礦中獨(dú)立的Ag0，它呈納米粒不均勻的分布于方鉛礦內(nèi)部。其研究表明成礦熱液中Ag離子的被吸附以及與方鉛礦的同沉淀，在成礦過(guò)程中是很少見(jiàn)，它需要十分苛刻的物理化學(xué)條件。
成礦流體沉淀機(jī)制的研究對(duì)于認(rèn)識(shí)眾多礦床的形成具有重要的意義，歷來(lái)是礦床學(xué)研究的重點(diǎn)。Barnes[33]最早提出了導(dǎo)致金屬?gòu)牧黧w中沉淀的三種原因：冷卻，絡(luò)合物配位體濃度的降低，As2-增加。這些沉淀機(jī)制，對(duì)熱液礦床的形成尤為重要。越來(lái)越多的研究表明，在熱液流體中，成礦元素主要是呈易溶絡(luò)合物形式遷移的。各種成礦機(jī)制對(duì)成礦熱液的影響，主要體現(xiàn)在降低含金屬元素的絡(luò)合物溶解度，使金
屬元素從絡(luò)合物中脫離出來(lái)而沉淀。
在自然界眾多的絡(luò)合物中，氯絡(luò)合物和硫氫絡(luò)合物是對(duì)成礦物質(zhì)的運(yùn)移以及沉淀影響最重要的兩種絡(luò)合物形式[33]。大量的實(shí)驗(yàn)證明，金屬離子(如Ag+, Pb+, Zn+)在高溫高氧逸度偏酸性條件下易于形成氯絡(luò)合物運(yùn)移[34-36]，而在中溫高硫逸度偏堿性的環(huán)境下易于形成硫氫絡(luò)合物運(yùn)移[37-40]。當(dāng)然，不同金屬絡(luò)合物對(duì)外界環(huán)境的反應(yīng)靈敏度不同，其穩(wěn)定存在及運(yùn)移受到物化條件的影響。當(dāng)溫度、逸度、壓力、Ph等變化超出了絡(luò)合物的穩(wěn)定范圍，金屬離子就轉(zhuǎn)移到另一絡(luò)合物內(nèi)或者直接沉淀。
溫度的降低往往能夠影響絡(luò)合物的溶解度，一直以來(lái)被認(rèn)為是導(dǎo)致金屬沉淀的重要原因。在高溫向低溫的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，達(dá)到飽和的金屬離子會(huì)從對(duì)溫度反應(yīng)靈敏的氯絡(luò)合物中脫離出來(lái)進(jìn)入其他絡(luò)合物或者直接沉淀。而對(duì)于低鹽度溶液中具有優(yōu)勢(shì)的硫化物絡(luò)合物，溫度的變化對(duì)溶解度影響較小[21, 39, 41, 42]。例如，Spycher et al.等對(duì)沸騰作用的計(jì)算機(jī)模擬表明，冷卻僅產(chǎn)生黃鐵礦和石英的沉淀，而不導(dǎo)致黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦的沉淀，某些酸因溫度的降低而分解從而使部分金屬的絡(luò)合物在流體中更趨于穩(wěn)定可能是這種情況發(fā)生的原因[43]。
單純的壓力減小對(duì)礦質(zhì)的沉淀影響可能不大，而當(dāng)壓力的突然減小而造成成礦流體的沸騰時(shí)，往往能夠造成金屬礦物沉淀[44]。沸騰致使成礦流體中氣體組分的揮發(fā)，將會(huì)引發(fā)流體中金屬濃度增大以及pH值的升高，從而導(dǎo)致金屬離子的沉淀。沸騰作用往往發(fā)生于較小的空間內(nèi)，且持續(xù)的時(shí)間比較短，形成的礦化具有品味高、強(qiáng)度大但范圍小、規(guī)模小的特點(diǎn)。因此，沸騰作用是斑巖銅-鉬礦床、熱液脈型礦床及淺成熱液型礦床形成的重要機(jī)制，而對(duì)大型至特大型礦床的作用往往比較有限[45]。
不同性質(zhì)的流體發(fā)生混合，能夠破壞含礦熱液的化學(xué)平衡，從而使金屬元素因飽和而沉淀形成礦床。流體的混合作用主要通過(guò)以下幾種方式促成礦質(zhì)從熱液中沉淀：稀釋作用、增加氧逸度和pH值、還原作用、液態(tài)不混溶作用[46]?；旌献饔迷跓嵋旱V床特別是大型-超大型礦床的形成中扮演著重要的角色。Haynes et al.[47]對(duì)奧林匹克壩超大型Cu-U-Au礦床的研究表明，熱的巖漿水或深部循環(huán)的熱大氣降水與冷的大氣降水產(chǎn)生混合作用從而引起礦石的沉淀。
大量對(duì)成礦過(guò)程形成的流體包裹體原位分析(LA-ICPMS，質(zhì)子探針，激光拉曼)的研究，使得對(duì)成礦元素的運(yùn)移及沉淀機(jī)制有了新的認(rèn)識(shí)。Audetat et al.[48]通過(guò)LA-ICPMS原位測(cè)定了一個(gè)熱液錫礦床中巨大石英晶體27個(gè)生長(zhǎng)階段的流體包裹體成份(分別代表了成礦前，成礦過(guò)程和成礦以后不同階段的流體成份)，不同階段的溶液濃度可相差1000倍以上，結(jié)合包裹體溫壓條件的測(cè)定還揭示了巖漿流體的幾次脈動(dòng)，而晚期大氣水和巖漿水的混合最終導(dǎo)致了礦質(zhì)沉淀。Ulrich et al.[49]通過(guò)測(cè)定兩個(gè)別銅-金斑巖銅礦中石英脈中的高鹽度流體包裹體(代表了剛分異的初時(shí)流體成份)中Cu, Au含量也發(fā)現(xiàn)，它們的Cu/Au比例分別與各自礦床礦石中的Cu/Au比例一致，表明礦床中成礦元素的比例是由來(lái)自巖漿中出融的熱液流體成份控制的。Heinrich et al.[50, 51]認(rèn)為在巖漿向成礦熱液演化的過(guò)程中，Au, Cu, B等元素可能以HS-絡(luò)合物的形式進(jìn)入氣相中運(yùn)移，而當(dāng)大量硫化物沉淀后，Au能夠被傳送的更遠(yuǎn)最后轉(zhuǎn)移至低溫?zé)嵋旱V床。
然而，由于成礦過(guò)程的復(fù)雜性，部分微觀證據(jù)的不可見(jiàn)性，當(dāng)下的研究方法及分析精度，仍不能解決一些困擾研究者多年的問(wèn)題。例如以現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)，貴金屬次納米級(jí)的賦存狀態(tài)還未涉足，對(duì)類(lèi)質(zhì)同象置換的研究有所局限;眾多淺成低溫礦床中的流體包裹體是十分微小的，尚未達(dá)到現(xiàn)有的LA-ICP-MS分析技術(shù)的粒度要求。有理由相信，隨著分析技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，分析精度的進(jìn)一步提高，礦床學(xué)中更多的關(guān)鍵問(wèn)題將會(huì)被更好的解決。
三、選題研究方案
1.選題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
研究目標(biāo)：
本選題以華北克拉通南緣熊耳山西段的沙溝銀鉛鋅礦床為對(duì)象，通過(guò)詳細(xì)的野外觀察及系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)工作，研究銀等金屬元素在礦石中的賦存狀態(tài)，以及成礦流體的性質(zhì)及演化歷史。在此基礎(chǔ)上，研究金屬元素的運(yùn)移和沉淀過(guò)程，探討該礦床的成礦機(jī)制。
研究?jī)?nèi)容：
(1)礦化特征：通過(guò)野外勘查和鏡下觀察，研究礦石及蝕變礦物特征，明確礦物的生成順序及世代，劃分成礦期次和成礦階段。
(2)賦存狀態(tài)：利用SEM和EPMA等技術(shù)手段，查明礦石礦物的種類(lèi)及形貌特征，研究金屬元素在礦石中的產(chǎn)出方式及賦存狀態(tài)。
(3)成礦流體的組成和性質(zhì)：通過(guò)不同成礦階段的礦物組合變化以及同種礦物在不同階段的成分變化，研究成礦熱液化學(xué)成分的演化;通過(guò)顯微測(cè)溫術(shù)、激光拉曼光譜和LA-ICP-MS技術(shù)對(duì)與礦化有關(guān)礦物的單個(gè)流體包裹體進(jìn)行研究，揭示成礦熱液溫度、鹽度、化學(xué)組成等性質(zhì)的變化。
(4)同位素組成：研究不同礦化階段的硫化物S同位素組成，方鉛礦內(nèi)的Pb同位素組成，以及碳酸鹽類(lèi)礦物的C, O同位素組成。
(5)成礦機(jī)制：結(jié)合以上研究工作，反演該礦床中金屬元素的運(yùn)移和沉淀過(guò)程，探討礦床的成礦機(jī)制。
擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：
(1) 金屬元素特別是銀在該礦床中的產(chǎn)出方式及賦存狀態(tài)。
(2) 成礦流體在不同礦化階段的物化條件和演化歷史。
(3) 金屬元素的運(yùn)移方式及沉淀過(guò)程即礦床的成礦機(jī)制。
2.擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析(已有的研究工作基礎(chǔ)和研究條件)
研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案：
本選題將在野外觀察和光學(xué)顯微鏡鑒定的基礎(chǔ)上，采用多種測(cè)試手段(SEM、EPMA、LRM、顯微測(cè)溫等)進(jìn)行詳細(xì)研究。
1、收集并閱讀熱液脈型銀鉛鋅礦床的研究資料。
2、野外進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)研究，查明礦床、礦體的野外產(chǎn)狀、分布等，進(jìn)行巖石學(xué)、礦物學(xué)觀察，精細(xì)的采取樣品。
3、對(duì)所采樣品進(jìn)行磨制光薄片、薄片，進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)、礦物學(xué)觀察，弄清礦物組成、共生關(guān)系、生成期次等。
4、利用SEM和EPMA等技術(shù)手段，研究礦石礦物的形貌構(gòu)成及組成成分，查明金屬元素的賦存狀態(tài)。
5、利用冷熱臺(tái)對(duì)與礦化有關(guān)的流體包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究成礦流體的物理性質(zhì)。
6、利用LRM和LA-ICP-MS技術(shù)對(duì)單個(gè)流體包裹體進(jìn)行半定量-定量成分研究。
7、與礦化有關(guān)礦物的S, Pb, C, O等同位素的分析工作。
可行性分析：
1、 本人已完成了沙溝銀鉛鋅礦床的野外地質(zhì)觀察和系統(tǒng)的樣品采集，以及薄片、光薄片、測(cè)溫片的初步觀察，并開(kāi)展了部分實(shí)驗(yàn)工作。
2、 位于本校的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供了完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，可以完成對(duì)樣品的SEM、EPMA、LRM、LA-ICP-MS及顯微測(cè)溫等實(shí)驗(yàn)分析。3.本選題的創(chuàng)新點(diǎn)
1、銀元素的賦存狀態(tài)研究一直是國(guó)際上的熱點(diǎn)，對(duì)不可見(jiàn)銀的賦存方式尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。沙溝銀鉛鋅礦床內(nèi)含有豐富的銀礦物，代寫(xiě)碩士論文其賦存狀態(tài)多樣，為論文研究提供了很好的對(duì)象。本選題利用SEM和EPMA技術(shù)分別從形貌和成分兩方面，對(duì)典型礦床銀元素賦存狀態(tài)進(jìn)行研究，有助于這一科學(xué)問(wèn)題的解決。
2、本礦床在成礦過(guò)程中發(fā)育了大量的透明礦物，分屬于不同成礦階段(成礦前、成礦期和成礦后均有)。對(duì)這些礦物內(nèi)部的流體包裹體，利用顯微測(cè)溫、LRM和LA-ICP-MS技術(shù)聯(lián)合對(duì)不同階段發(fā)育的流體包裹體進(jìn)行定性、定量分析，還原其所代表的成礦流體的溫度、鹽度、成分等性質(zhì)，有利于全面揭示成礦流體的物化條件演化歷史。
3、結(jié)合成礦物質(zhì)的賦存狀態(tài)和成礦流體的演化兩方面的研究，探討這一典型熱液脈型礦床的成礦機(jī)制。
4.選題研究及論文工作計(jì)劃
2009.05-2009.06 野外地質(zhì)調(diào)查和采樣，國(guó)內(nèi)外資料收集和文獻(xiàn)閱讀
2009.07-2009.09 巖石學(xué)、礦相學(xué)觀察
2009.10-2010.02各類(lèi)實(shí)驗(yàn)分析
2009.11-2010.02 論文撰寫(xiě)和發(fā)表
2010.03-2010.05 論文編寫(xiě)、修改與答辯
5.預(yù)期研究成果
(1)沙溝銀鉛鋅礦床金屬沉淀機(jī)制的建立
(2)在國(guó)內(nèi)核心期刊發(fā)表1篇學(xué)術(shù)論文
(3)提交碩士論文一份
1.選題的來(lái)源、目的和意義
選題來(lái)源：本選題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目——克拉通破壞的巖漿與成礦響應(yīng)：以小秦嶺-熊耳山成礦帶為例。
選題目的：位于華北克拉通南緣熊耳山地區(qū)的沙溝礦床，是一典型的熱液脈型銀鉛鋅礦床，嚴(yán)格受NE(NNE)向斷裂帶控制[1-3]。擬在詳細(xì)的野外地質(zhì)及室內(nèi)巖相學(xué)和礦相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，利用掃描電鏡-能譜分析(SEM-EDS)和電子探針(EPMA)技術(shù)對(duì)礦石內(nèi)硫化物及銀礦物進(jìn)行微觀形貌觀察和原位成分分析，確定礦石礦物的沉淀順序以及銀元素在礦石內(nèi)的賦存狀態(tài);利用(紅外)顯微冷熱臺(tái)、激光拉曼(LRM)和激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)技術(shù)對(duì)與礦化有關(guān)的礦石礦物(菱鐵礦、閃鋅礦)和脈石礦物(石英、方解石)內(nèi)的流體包裹體分別進(jìn)行顯微測(cè)溫和相態(tài)成分研究，揭示成礦流體在不同時(shí)期的溫度、鹽度及成分組成等性質(zhì)。通過(guò)以上成礦物質(zhì)及成礦流體兩個(gè)方面的研究，結(jié)合碳、氫、氧等穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)分析，反演該礦床成礦流體的運(yùn)移歷史，探討沙溝銀鉛鋅礦床的成礦機(jī)制。
選題意義：硫化物和銀礦物礦相學(xué)、微觀形貌學(xué)及成分分析等研究，將揭示成礦元素的賦存狀態(tài)，對(duì)于礦石選冶以及礦床評(píng)價(jià)有重要意義;相關(guān)礦物內(nèi)流體包裹體的研究將重塑成礦流體的運(yùn)移演化過(guò)程，建立金屬元素的沉淀機(jī)制，對(duì)于了解熱液脈型銀鉛鋅礦床的礦床成因有重要作用。沙溝礦床是熊耳山多金屬礦集區(qū)內(nèi)最典型的銀鉛鋅礦床之一，對(duì)該礦床的詳細(xì)解剖將有助于認(rèn)識(shí)區(qū)域內(nèi)同類(lèi)型礦床的成礦作用，并對(duì)區(qū)域上Mo(W)-Cu-Pb-Zn-Ag-Au成礦系列和礦床模型的建立有重要意義。
2.選題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及存在問(wèn)題
熊耳山地區(qū)位于華北克拉通南緣，北以洛寧山前斷裂為界，南與馬超營(yíng)斷裂帶相接，中部發(fā)育近NE向隆起的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造[4, 5]，具有典型的克拉通邊緣特征[6]。熊耳山地區(qū)在古元古代之前為獨(dú)立發(fā)展的地體，古元古代末期(1850 ±150Ma)同小秦嶺、崤山及外方山三個(gè)地體拼合為華熊聯(lián)合地體[7]。之后該地區(qū)成為華北克拉通的一部分穩(wěn)定存在。進(jìn)入早中生代，華熊地體因位于克拉通的邊緣而卷入了秦嶺造山帶的構(gòu)造演化之中，成為秦嶺造山帶后陸沖斷褶皺帶的重要構(gòu)造單元[8]。
區(qū)內(nèi)有大量金屬礦床的產(chǎn)出，主要為金礦、銀鉛鋅礦及鉬礦。其中金礦主要分布于熊耳山的中部及東部地區(qū)，包括熱液脈型(康山、上宮、紅莊、青崗坪、公峪、潭頭和瑤溝等)及隱爆角礫巖型(祁雨溝);銀鉛鋅礦主要集中在熊耳山西部，為構(gòu)造蝕變巖型銀多金屬礦床(沙溝、鐵爐坪、蒿坪溝等);鉬礦床類(lèi)型比較多樣，斑巖型(雷門(mén)溝)、碳酸巖脈型(黃水庵) 及石英脈型(寨凹)均有發(fā)育，分別位于本區(qū)的東西兩端。除了寨凹鉬礦的年齡為中元古代早期(17~18億年)[9] 、黃水庵鉬礦的年齡為晚三疊世(206.3~212.8Ma)[10]，其他金屬礦床的成礦時(shí)代集中在早白堊世[11-14]，稍晚于燕山期花崗巖的形成年齡。
沙溝銀鉛鋅礦床位于熊耳山變質(zhì)核雜巖的西段，同鐵爐坪、蒿坪溝礦床一起構(gòu)成了華北克拉通南緣重要的銀鉛鋅礦田。礦區(qū)露的地層主要為新太古界太華群草溝組、石板溝組的黑云(角閃) 斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖化黑云(角閃) 斜長(zhǎng)片麻巖及中元古界熊耳群的流紋斑巖、安山玢巖、火山角礫巖等[15]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，包括邊部的拆離斷層帶以及中部的斷裂破碎帶。其中斷裂破碎帶在區(qū)內(nèi)極其發(fā)育，特別是NE(NNE)向斷裂常呈成群成帶出現(xiàn)，控制著幾乎所有銀鉛鋅礦體的產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖相對(duì)較少，除了礦田內(nèi)靠近蒿坪溝礦區(qū)的蒿坪溝斑巖體及附近的輝綠巖脈外[16]，在沙溝礦區(qū)東北部有一花崗斑巖體出露。而位于沙溝礦區(qū)南部2 km處的寨凹，為本區(qū)推測(cè)隱伏巖基的中心，可能對(duì)周邊多金屬礦床的形成有著控礦作用[17, 18]。鄭榕芬[19]和高建京[20]在對(duì)沙溝礦床地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，分別研究了銀的富集規(guī)律和礦床的成礦流體特征。毛景文[12]通過(guò)對(duì)近礦蝕變巖中絹(鉻)云母的40Ar-39Ar定年獲得該礦床的成礦時(shí)代，并討論了礦床形成的區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景。
對(duì)貴金屬元素(如Au, Ag等)在礦床中的賦存狀態(tài)研究，一直為眾多學(xué)者所關(guān)注。貴金屬元素往往同相關(guān)硫化物伴生，探明其賦存特征，不僅對(duì)礦質(zhì)運(yùn)移及沉淀機(jī)制的建立提供有力的證據(jù)支持，而且有利于礦山生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)合理的選冶方式以提高經(jīng)濟(jì)效益。銀元素的賦存狀態(tài)主要有兩種，一是以可見(jiàn)銀的形式賦存在獨(dú)立銀礦物內(nèi)，二是以不可見(jiàn)銀的形式賦存在常見(jiàn)的賤金屬硫化物內(nèi)[21]。對(duì)于不可見(jiàn)銀，其賦存方式主要有三種：晶格銀、吸附銀、次顯微包體銀。
通常認(rèn)為方鉛礦內(nèi)部含有一定量的晶格銀[22, 23]，這一認(rèn)識(shí)基于礦石中銀的獨(dú)立礦物往往與方鉛礦關(guān)系密切。武漢大學(xué)研究生開(kāi)題報(bào)告范文，理論上來(lái)說(shuō)，2個(gè)Ag+通過(guò)置換Pb2+的方式進(jìn)入方鉛礦的晶格內(nèi)，必將形成失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)也表明，Ag占據(jù)Pb的晶格而形成方鉛礦中Ag2S固溶體，在自然條件下是極少量的[24]。而如果溶液中同時(shí)存在大量的Sb3+(或者Bi3+, As3+等)時(shí)，Ag+可通過(guò)與這些離子共同置換Pb2+的方式，較易進(jìn)入方鉛礦晶格[25, 26]。當(dāng)這個(gè)置換普遍存在時(shí)(例如: Ag++ Sb3+= 2Pb2+)，將破壞方鉛礦的晶格結(jié)構(gòu)而形成新的銀礦物。新的礦物將以不可見(jiàn)的次顯微包體形式賦存在方鉛礦內(nèi)，或者在局部富集成為可見(jiàn)的銀礦物。
吸附方式也是導(dǎo)致銀等貴金屬元素的富集一種重要方式。當(dāng)硫化物在溶液中沉淀時(shí)，細(xì)小的顆粒因具有較大的表面能，可能會(huì)吸附流體中的貴金屬元素而將其捕獲。實(shí)驗(yàn)表明在中低溫條件下，無(wú)論是天然硫化物礦物，還是低溫合成的硫化物，都對(duì)溶液中的Ag離子及納米粒級(jí)Ag單質(zhì)均具有較強(qiáng)的富集能力，不同硫化物的吸附作用強(qiáng)度受溫度、Ph值等參數(shù)的影響[27, 28]。Scaini et al. [29, 30]對(duì)Ag離子與方鉛礦在室溫下的化學(xué)活性研究結(jié)果顯示，通過(guò)硫化和還原兩個(gè)階段的反應(yīng)，Ag離子可被還原為Ag單質(zhì)并被捕獲于方鉛礦內(nèi)部，并能夠穩(wěn)定的結(jié)合在一起。
近幾年來(lái)，掃描電鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、電子順磁共振(EPR)等技術(shù)用于對(duì)硫化物中不可見(jiàn)銀的賦存狀態(tài)進(jìn)行研究，取得了新的認(rèn)識(shí)。研究表明，在大多數(shù)的熱液銀鉛鋅礦床中，次顯微包體銀可能為不可見(jiàn)銀在硫化物中最主要的賦存狀態(tài)，不同實(shí)驗(yàn)方法對(duì)礦石樣品中Ag元素的研究佐證了這一認(rèn)識(shí)[31, 32]。Costagliola et al.[31]利用電子順磁共振(EPR)研究原生礦石方鉛礦內(nèi)Ag元素的賦存狀態(tài)，首次發(fā)現(xiàn)了方鉛礦中獨(dú)立的Ag0，它呈納米粒不均勻的分布于方鉛礦內(nèi)部。其研究表明成礦熱液中Ag離子的被吸附以及與方鉛礦的同沉淀，在成礦過(guò)程中是很少見(jiàn)，它需要十分苛刻的物理化學(xué)條件。
成礦流體沉淀機(jī)制的研究對(duì)于認(rèn)識(shí)眾多礦床的形成具有重要的意義，歷來(lái)是礦床學(xué)研究的重點(diǎn)。Barnes[33]最早提出了導(dǎo)致金屬?gòu)牧黧w中沉淀的三種原因：冷卻，絡(luò)合物配位體濃度的降低，As2-增加。這些沉淀機(jī)制，對(duì)熱液礦床的形成尤為重要。越來(lái)越多的研究表明，在熱液流體中，成礦元素主要是呈易溶絡(luò)合物形式遷移的。各種成礦機(jī)制對(duì)成礦熱液的影響，主要體現(xiàn)在降低含金屬元素的絡(luò)合物溶解度，使金
屬元素從絡(luò)合物中脫離出來(lái)而沉淀。
在自然界眾多的絡(luò)合物中，氯絡(luò)合物和硫氫絡(luò)合物是對(duì)成礦物質(zhì)的運(yùn)移以及沉淀影響最重要的兩種絡(luò)合物形式[33]。大量的實(shí)驗(yàn)證明，金屬離子(如Ag+, Pb+, Zn+)在高溫高氧逸度偏酸性條件下易于形成氯絡(luò)合物運(yùn)移[34-36]，而在中溫高硫逸度偏堿性的環(huán)境下易于形成硫氫絡(luò)合物運(yùn)移[37-40]。當(dāng)然，不同金屬絡(luò)合物對(duì)外界環(huán)境的反應(yīng)靈敏度不同，其穩(wěn)定存在及運(yùn)移受到物化條件的影響。當(dāng)溫度、逸度、壓力、Ph等變化超出了絡(luò)合物的穩(wěn)定范圍，金屬離子就轉(zhuǎn)移到另一絡(luò)合物內(nèi)或者直接沉淀。
溫度的降低往往能夠影響絡(luò)合物的溶解度，一直以來(lái)被認(rèn)為是導(dǎo)致金屬沉淀的重要原因。在高溫向低溫的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，達(dá)到飽和的金屬離子會(huì)從對(duì)溫度反應(yīng)靈敏的氯絡(luò)合物中脫離出來(lái)進(jìn)入其他絡(luò)合物或者直接沉淀。而對(duì)于低鹽度溶液中具有優(yōu)勢(shì)的硫化物絡(luò)合物，溫度的變化對(duì)溶解度影響較小[21, 39, 41, 42]。例如，Spycher et al.等對(duì)沸騰作用的計(jì)算機(jī)模擬表明，冷卻僅產(chǎn)生黃鐵礦和石英的沉淀，而不導(dǎo)致黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦的沉淀，某些酸因溫度的降低而分解從而使部分金屬的絡(luò)合物在流體中更趨于穩(wěn)定可能是這種情況發(fā)生的原因[43]。
單純的壓力減小對(duì)礦質(zhì)的沉淀影響可能不大，而當(dāng)壓力的突然減小而造成成礦流體的沸騰時(shí)，往往能夠造成金屬礦物沉淀[44]。沸騰致使成礦流體中氣體組分的揮發(fā)，將會(huì)引發(fā)流體中金屬濃度增大以及pH值的升高，從而導(dǎo)致金屬離子的沉淀。沸騰作用往往發(fā)生于較小的空間內(nèi)，且持續(xù)的時(shí)間比較短，形成的礦化具有品味高、強(qiáng)度大但范圍小、規(guī)模小的特點(diǎn)。因此，沸騰作用是斑巖銅-鉬礦床、熱液脈型礦床及淺成熱液型礦床形成的重要機(jī)制，而對(duì)大型至特大型礦床的作用往往比較有限[45]。
不同性質(zhì)的流體發(fā)生混合，能夠破壞含礦熱液的化學(xué)平衡，從而使金屬元素因飽和而沉淀形成礦床。流體的混合作用主要通過(guò)以下幾種方式促成礦質(zhì)從熱液中沉淀：稀釋作用、增加氧逸度和pH值、還原作用、液態(tài)不混溶作用[46]?；旌献饔迷跓嵋旱V床特別是大型-超大型礦床的形成中扮演著重要的角色。Haynes et al.[47]對(duì)奧林匹克壩超大型Cu-U-Au礦床的研究表明，熱的巖漿水或深部循環(huán)的熱大氣降水與冷的大氣降水產(chǎn)生混合作用從而引起礦石的沉淀。
大量對(duì)成礦過(guò)程形成的流體包裹體原位分析(LA-ICPMS，質(zhì)子探針，激光拉曼)的研究，使得對(duì)成礦元素的運(yùn)移及沉淀機(jī)制有了新的認(rèn)識(shí)。Audetat et al.[48]通過(guò)LA-ICPMS原位測(cè)定了一個(gè)熱液錫礦床中巨大石英晶體27個(gè)生長(zhǎng)階段的流體包裹體成份(分別代表了成礦前，成礦過(guò)程和成礦以后不同階段的流體成份)，不同階段的溶液濃度可相差1000倍以上，結(jié)合包裹體溫壓條件的測(cè)定還揭示了巖漿流體的幾次脈動(dòng)，而晚期大氣水和巖漿水的混合最終導(dǎo)致了礦質(zhì)沉淀。Ulrich et al.[49]通過(guò)測(cè)定兩個(gè)別銅-金斑巖銅礦中石英脈中的高鹽度流體包裹體(代表了剛分異的初時(shí)流體成份)中Cu, Au含量也發(fā)現(xiàn)，它們的Cu/Au比例分別與各自礦床礦石中的Cu/Au比例一致，表明礦床中成礦元素的比例是由來(lái)自巖漿中出融的熱液流體成份控制的。Heinrich et al.[50, 51]認(rèn)為在巖漿向成礦熱液演化的過(guò)程中，Au, Cu, B等元素可能以HS-絡(luò)合物的形式進(jìn)入氣相中運(yùn)移，而當(dāng)大量硫化物沉淀后，Au能夠被傳送的更遠(yuǎn)最后轉(zhuǎn)移至低溫?zé)嵋旱V床。
然而，由于成礦過(guò)程的復(fù)雜性，部分微觀證據(jù)的不可見(jiàn)性，當(dāng)下的研究方法及分析精度，仍不能解決一些困擾研究者多年的問(wèn)題。例如以現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)，貴金屬次納米級(jí)的賦存狀態(tài)還未涉足，對(duì)類(lèi)質(zhì)同象置換的研究有所局限;眾多淺成低溫礦床中的流體包裹體是十分微小的，尚未達(dá)到現(xiàn)有的LA-ICP-MS分析技術(shù)的粒度要求。有理由相信，隨著分析技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，分析精度的進(jìn)一步提高，礦床學(xué)中更多的關(guān)鍵問(wèn)題將會(huì)被更好的解決。
三、選題研究方案
1.選題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
研究目標(biāo)：
本選題以華北克拉通南緣熊耳山西段的沙溝銀鉛鋅礦床為對(duì)象，通過(guò)詳細(xì)的野外觀察及系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)工作，研究銀等金屬元素在礦石中的賦存狀態(tài)，以及成礦流體的性質(zhì)及演化歷史。在此基礎(chǔ)上，研究金屬元素的運(yùn)移和沉淀過(guò)程，探討該礦床的成礦機(jī)制。
研究?jī)?nèi)容：
(1)礦化特征：通過(guò)野外勘查和鏡下觀察，研究礦石及蝕變礦物特征，明確礦物的生成順序及世代，劃分成礦期次和成礦階段。
(2)賦存狀態(tài)：利用SEM和EPMA等技術(shù)手段，查明礦石礦物的種類(lèi)及形貌特征，研究金屬元素在礦石中的產(chǎn)出方式及賦存狀態(tài)。
(3)成礦流體的組成和性質(zhì)：通過(guò)不同成礦階段的礦物組合變化以及同種礦物在不同階段的成分變化，研究成礦熱液化學(xué)成分的演化;通過(guò)顯微測(cè)溫術(shù)、激光拉曼光譜和LA-ICP-MS技術(shù)對(duì)與礦化有關(guān)礦物的單個(gè)流體包裹體進(jìn)行研究，揭示成礦熱液溫度、鹽度、化學(xué)組成等性質(zhì)的變化。
(4)同位素組成：研究不同礦化階段的硫化物S同位素組成，方鉛礦內(nèi)的Pb同位素組成，以及碳酸鹽類(lèi)礦物的C, O同位素組成。
(5)成礦機(jī)制：結(jié)合以上研究工作，反演該礦床中金屬元素的運(yùn)移和沉淀過(guò)程，探討礦床的成礦機(jī)制。
擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：
(1) 金屬元素特別是銀在該礦床中的產(chǎn)出方式及賦存狀態(tài)。
(2) 成礦流體在不同礦化階段的物化條件和演化歷史。
(3) 金屬元素的運(yùn)移方式及沉淀過(guò)程即礦床的成礦機(jī)制。
2.擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析(已有的研究工作基礎(chǔ)和研究條件)
研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案：
本選題將在野外觀察和光學(xué)顯微鏡鑒定的基礎(chǔ)上，采用多種測(cè)試手段(SEM、EPMA、LRM、顯微測(cè)溫等)進(jìn)行詳細(xì)研究。
1、收集并閱讀熱液脈型銀鉛鋅礦床的研究資料。
2、野外進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)研究，查明礦床、礦體的野外產(chǎn)狀、分布等，進(jìn)行巖石學(xué)、礦物學(xué)觀察，精細(xì)的采取樣品。
3、對(duì)所采樣品進(jìn)行磨制光薄片、薄片，進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)、礦物學(xué)觀察，弄清礦物組成、共生關(guān)系、生成期次等。
4、利用SEM和EPMA等技術(shù)手段，研究礦石礦物的形貌構(gòu)成及組成成分，查明金屬元素的賦存狀態(tài)。
5、利用冷熱臺(tái)對(duì)與礦化有關(guān)的流體包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究成礦流體的物理性質(zhì)。
6、利用LRM和LA-ICP-MS技術(shù)對(duì)單個(gè)流體包裹體進(jìn)行半定量-定量成分研究。
7、與礦化有關(guān)礦物的S, Pb, C, O等同位素的分析工作。
可行性分析：
1、 本人已完成了沙溝銀鉛鋅礦床的野外地質(zhì)觀察和系統(tǒng)的樣品采集，以及薄片、光薄片、測(cè)溫片的初步觀察，并開(kāi)展了部分實(shí)驗(yàn)工作。
2、 位于本校的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供了完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，可以完成對(duì)樣品的SEM、EPMA、LRM、LA-ICP-MS及顯微測(cè)溫等實(shí)驗(yàn)分析。3.本選題的創(chuàng)新點(diǎn)
1、銀元素的賦存狀態(tài)研究一直是國(guó)際上的熱點(diǎn)，對(duì)不可見(jiàn)銀的賦存方式尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。沙溝銀鉛鋅礦床內(nèi)含有豐富的銀礦物，代寫(xiě)碩士論文其賦存狀態(tài)多樣，為論文研究提供了很好的對(duì)象。本選題利用SEM和EPMA技術(shù)分別從形貌和成分兩方面，對(duì)典型礦床銀元素賦存狀態(tài)進(jìn)行研究，有助于這一科學(xué)問(wèn)題的解決。
2、本礦床在成礦過(guò)程中發(fā)育了大量的透明礦物，分屬于不同成礦階段(成礦前、成礦期和成礦后均有)。對(duì)這些礦物內(nèi)部的流體包裹體，利用顯微測(cè)溫、LRM和LA-ICP-MS技術(shù)聯(lián)合對(duì)不同階段發(fā)育的流體包裹體進(jìn)行定性、定量分析，還原其所代表的成礦流體的溫度、鹽度、成分等性質(zhì)，有利于全面揭示成礦流體的物化條件演化歷史。
3、結(jié)合成礦物質(zhì)的賦存狀態(tài)和成礦流體的演化兩方面的研究，探討這一典型熱液脈型礦床的成礦機(jī)制。
4.選題研究及論文工作計(jì)劃
2009.05-2009.06 野外地質(zhì)調(diào)查和采樣，國(guó)內(nèi)外資料收集和文獻(xiàn)閱讀
2009.07-2009.09 巖石學(xué)、礦相學(xué)觀察
2009.10-2010.02各類(lèi)實(shí)驗(yàn)分析
2009.11-2010.02 論文撰寫(xiě)和發(fā)表
2010.03-2010.05 論文編寫(xiě)、修改與答辯
5.預(yù)期研究成果
(1)沙溝銀鉛鋅礦床金屬沉淀機(jī)制的建立
(2)在國(guó)內(nèi)核心期刊發(fā)表1篇學(xué)術(shù)論文
(3)提交碩士論文一份