本文由毛景文、宋世伟、刘鹏等学者共同撰写,发表于《Acta Petrologica Sinica》(岩石学报)2023年第39卷第5期,文章题为《锡矿床研究现状及发展趋势》。毛景文教授来自自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室(中国地质科学院矿产资源研究所),宋世伟、刘鹏等学者分别来自中国地质大学、西北大学等机构。本文是一篇综述性论文,旨在系统总结锡矿床研究的最新进展,并提出未来研究的方向。
锡矿床是世界各国列为关键矿产的重要矿产资源,其成因通常与高分异、还原性的钛铁矿系列花岗岩(ilmenite-series granitoids)有关,这些花岗岩源自上地壳变泥质沉积岩的重熔。锡矿化通常出现在复式岩体的最晚阶段岩体的内外接触带。成矿环境包括大陆碰撞环境、俯冲环境、后俯冲环境和大陆内部裂谷环境。在某些地区,如南美洲、中国东南沿海和缅甸中东部,锡矿带与斑岩铜矿带呈平行分布。
近年来,随着锡石(cassiterite)、黑钨矿(wolframite)、白钨矿(scheelite)等副矿物的U-Pb测年技术的发展,锡矿成矿规律的研究取得了显著进展。LA-ICP-MS(激光剥蚀电感耦合等离子体质谱)分析技术、阴极发光显微成像技术、FS-LA-MC-ICP-MS(飞秒激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱)原位锡同位素分析以及SIMS(二次离子质谱)原位氧同位素分析等技术的开发和应用,极大地推动了锡矿成矿机制的研究。这些技术在厘定花岗岩体内外接触带的锡矿与外围铅锌银矿的成因联系、揭示成矿系统的形成过程中发挥了重要作用。
锡矿床的成矿模型研究表明,锡矿通常与高分异、还原性的壳源花岗岩密切相关。在已知的绝大多数锡矿外围,通常发育有铅锌银矿床或矿化,如个旧和大厂世界级锡矿。这些矿床模型反映出从花岗岩体内外接触带向外,存在锡(钨)、铜铅锌或铅锌的分带现象。然而,由于风化剥蚀作用,绝大多数锡矿与有关的花岗岩均出露于地表或近地表,很难在同一剖面上看到元素分带现象。近年来,通过现代SEM-CL(扫描电镜阴极发光)成像技术、流体包裹体测温、拉曼光谱和LA-ICP-MS成分测定等技术,研究人员发现某些锡矿与周围的铅锌矿没有成因联系,进一步深化了对锡矿成矿系统的认识。
本文提出了锡矿床研究中值得探索的五个科学问题: 1. 前寒武纪锡矿的分布与成因:前寒武纪锡矿分布零星,锡矿化始于约30亿年前,但其成矿规律与显生宙锡矿的分布差异较大,需要进一步研究。 2. 锡矿带与斑岩铜矿带平行分布的成因:为什么仅在南美洲、中国华南东部和缅甸中东部发育锡矿带与斑岩铜矿带平行分布,其成矿动力学过程有待查明。 3. 锡矿与铅锌铜等贱金属成矿的关系:传统上认为锡矿与铅锌铜等贱金属成矿属于同一成矿系统,但现代技术研究表明,某些锡矿与铅锌矿没有成因联系,需要进一步探讨。 4. 锡与铜共生成矿的机制:在某些锡矿中,锡与铜伴生或共生,但其成矿机制尚不明确,需要进一步研究。 5. 马来西亚东部锡矿的成矿机制:马来西亚东部的锡矿与高氧化性的I型或磁铁矿系列花岗岩有关,其成矿机制仍然是一个科学之谜。
未来锡矿床研究应加强运用现代新技术,从矿物原位观测和微区分析等技术入手,深化探索成矿机制;从地球历史过程的构造演变和成矿区带构造环境的辨认研究切入,探讨成矿规律;通过控矿构造系统与物质变化研究的有机结合,不断总结认识矿体及矿脉的时空分布特点。在理论研究的同时,务必注重科学研究面向找矿勘查,通过研究矿化蚀变分带、矿物成分变化、元素含量及比值和不同类型稳定同位素,开展矿化中心和隐伏矿的示踪。结合勘查地球物理、勘查地球化学、星载和机载遥感、地面和井中红外光谱和钻探等方面获得的数据,开展大数据机器学习,科学圈定找矿靶区,确定找矿部位,全面提高找矿效率。
本文系统总结了锡矿床研究的最新进展,提出了未来研究的方向,对锡矿床的成因、成矿环境、成矿模型和找矿勘查提供了重要的理论指导。通过引入现代分析技术,本文深化了对锡矿成矿机制的认识,并为未来锡矿床的研究和找矿勘查提供了科学依据。本文的发表不仅推动了锡矿床研究领域的发展,也为相关矿产资源的勘探和开发提供了重要的参考。