论文摘要
荷花山铅锌矿床是长江中下游成矿带铜陵矿集区内近年来新发现的大型铅锌矿床（Zn、Pb金属总量超过50 Mt）,该矿床位于铜陵矿集区中部,矿体呈似层状,主要赋存于三叠系南陵湖组下段角砾灰岩、白云岩中。矿区内经钻孔揭露,有两种岩性的闪长岩类,分别为矿区西侧的闪长岩体和东侧的石英闪长岩体。围岩地层主要的蚀变有白云岩化、角砾岩化,侵入体主要蚀变有钾化、绿泥石化高岭土化、绢云母化以及碳酸盐化。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析得出这两个岩体的年龄分别为133.0±2.1Ma和130.1±1.7Ma,表明其形成时代为早白垩世。全岩地球化学分析显示,荷花山闪长岩类表现为SiO2>56%（56.17%～65.90%）,Al2O3≥15（15.10%～17.22%）,Mg O<3%（0.84%～2.22%）,Yb<1.9×10-6(1.35×10-6～1.64×10-6),Y<18×10-6(11.60×10-6～15.70×10-6),无明显的Eu异常等特征,具有与典型的埃达克岩相似的特征,微量元素判别图解表明荷花山矿区闪长岩类岩浆来源于幔源岩浆和下地壳埃达克岩浆的混合,是铜陵地区晚期岩浆岩活动的代表;构造判别图解表明荷花山闪长岩类形成于相对挤压或者挤压向拉张过渡的岩石构造环境,其形成与古太平洋板块的俯冲有关。荷花山矿床中矿石类型主要为角砾状和脉状,矿石矿物主要为闪锌矿和方铅矿,通过岩相学观察发现荷花山矿床中有多种类型的闪锌矿:（1）鲕状闪锌矿;（2）细粒结晶状闪锌矿;（3）粗粒环带状闪锌矿;（4）胶状闪锌矿;（5）粗粒闪锌矿。其中前四类闪锌矿主要赋存在白云岩灰岩角砾岩中或以方解石-闪锌矿脉充填于白云岩地层中,第五类闪锌矿赋存于石英闪长岩侵入体附近的大理岩化灰岩中。荷花山矿床闪锌矿中普遍具有高含量Ga、Cd、Ge和低Fe、In等特征,元素含量特征与典型MVT铅锌矿床中闪锌矿微量元素特征相似,但是仍有一部分闪锌矿表现出高In、Mn、Hg的特征,表明其形成可能与燕山期岩浆热液活动有关或者是早期形成的闪锌矿受到了燕山期岩浆热液活动的改造。荷花山矿床中的主要脉石矿物为方解石,各阶段的方解石的稀土元素含量普遍较低（∑REE<50ppm）,表明其来源不大可能是岩浆热液。稀土元素球粒陨石标准化图整体表现出轻稀土富集重稀土亏损的特征,并且具有较为明显的Eu异常,主要是由于硫化物沉淀导致;Yb/La值可以指示REE的分馏程度,Yb/Ca值可以指示矿物沉淀环境,其中Yb/Ca值的降低指示碳酸盐（如方解石、白云石）溶解过程,升高指示碳酸盐（方解石、白云石）的结晶,而Yb/La值的升高表明稀土元素分馏程度升高,Yb/La和Yb/Ca值的变化关系,表明稀土元素分馏随着矿化过程逐渐增强;较大范围Y/Ho比值（尤其是成矿阶段的方解石）,表明成矿流体不是单一来源,而是多种流体混合的特征。主成矿期成矿阶段的方解石、萤石和成矿晚阶段的方解石中的流体包裹体的研究得出荷花矿床的形成温度为（75.2℃～198.8℃）以及对应的流体盐度为0.02wt.%NaCl equiv～17.26 wt.%NaCl equiv,其中成矿阶段温度为87℃～148.5℃,盐度为0.53 wt.%NaCl equiv～17.26 wt.%NaCl equiv,成矿晚阶段温度为75.2℃～198.8℃,盐度为0.02 wt.%NaCl equiv～10.86 wt.%NaCl equiv,表明荷花山形成于低温环境,成矿流体为中低盐度,可能是由于地层中的变质流体和大气降水的混合。荷花山矿床成矿阶段和成矿晚期方解石的C同位素组成范围分别为2.9‰～+3.7‰和+2.5‰～+4.2‰;O同位素分别为+11.8‰～+13.9‰（平均值12.9‰）和+12.5‰to+14.8‰（平均值+13.3‰）;H同位素δDSMOW值分别为-100‰～-89‰（平均值-93‰）和-98‰～-74‰（平均值-88‰）。赋矿围岩白云岩的C和O同位素值分别为+0.2‰～+3.7‰（平均值+1.6‰）和+17.7‰～+22.4‰（平均值+21‰）。荷花山矿床方解石C-O同位素分布表明方解石形成于海相碳酸盐岩的溶解;H-O同位素数据计算出荷花山矿床成矿流体的δ18OH2O的变化范围主要为-3.11‰～-0.10‰（其中有两个异常值分别为-7.05‰和+8.39‰）,δD的值较为集中,变化范围为-100‰～-81‰（平均值为-91‰）。在δD-δ18O关系图中,所有点均落于海水和岩浆水之外,而且主要落于有机水与大气水混合的区域,并有向大气降水线靠近的趋势,表现出成矿流体与大气降水混合的特征。荷花山矿床硫化物硫同位素研究发现其δ34S成具有较宽的分布范围（-7.8‰～+9.7‰）,其中闪锌矿的δ34S值分布范围为-7.8‰～+9.7‰,方铅矿的δ34S值分布范围为-4.9‰～+8.2‰,黄铁矿的δ34S值分布范围为-0.9‰～+6.0‰,灰岩地层中的硫酸盐（重晶石、石膏）的δ34S值范围为+14.8‰～23.9‰。通常岩浆硫的同位素组成为0±3‰,而荷花山矿床硫化物中的硫同位素组成远远超过岩浆硫的分布范围,表明硫化物中的硫不是来自于岩浆硫,而是来自于碳酸盐岩地层中硫酸盐的分解,同时在矿石中发现了石墨和沥青等有机物,其可以作为硫酸盐热分解作用的还原剂,并且其可以产生10‰～25‰的硫同位素分馏。荷花山矿床矿体穿切了中三叠系灰岩地层,表明成矿晚于地层形成,矿体后期被燕山期岩浆岩穿切,表明荷花山矿床成矿年龄范围为中三叠至早白垩。并且通过综合分析表明,荷花山矿床存在两期的成矿作用,主成矿期发生在中三叠世扬子板块与华北板块碰撞时期,其形成与岩浆活动无关;晚期的成矿发生在燕山期岩浆侵入时期。
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文章来源
类型: 博士论文
作者: 刘光贤
导师: 袁峰
关键词: 长江中下游成矿带,铜陵矿集区,荷花山铅锌矿床,地球化学,矿床成因,成矿模式
来源: 合肥工业大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 地质学,矿业工程
单位: 合肥工业大学
基金: 国土资源厅科技项目《安徽省铜陵县荷花山铅锌矿床控矿因素,成矿机制及找矿方向研究》
分类号: P618.4
DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000644
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