论文摘要
鄂东南矿集区是长江中下游成矿带七大矿集区之一,区内矿产以铁和铜为主,其次有钼、金、铅、钨、锌等。鄂东南矿集区内几乎所有矿床的形成均与燕山期中-酸岩侵入岩有关,主要矿床类型为矽卡岩型和斑岩型。本文采集了鄂东南地区铜矿床成矿岩体和不成矿岩体。对这些岩体进行了详细的岩相学、主微量分析、Sr-Nd同位素分析,以及原位的矿物主微量分析。另外还选取了三个典型的Cu多金属矿床,详细研的究了这些矿床的矿床地质特征、成矿物质和成矿流体来源。按照岩体在地表出露的面积,可以分为呈岩株状的小岩体和岩基状的大岩体。锆石U-Pb定年表明,成矿小岩体成岩年龄>140Ma,成矿大岩体<140Ma。不成矿岩体也属于小岩体,成岩年龄<140Ma。另外阮家湾矿区新发现的二云母花岗岩锆石U-Pb年龄与阮家湾成矿岩体年龄相近,为142.1±3.2Ma。除新发现的阮家湾二云母花岗岩外,鄂东南地区成矿岩体和不成矿岩体均属于高钾钙碱性,准铝质岩石。所有岩体均具有富集轻稀土（LREE）,亏损重稀土（HREE）。富集大离子亲石元素（LILE）,亏损高场强元素（HFSE）的特征,在蛛网图上有明显的Pb、Sr正异常和Nb、Ta、Ti、P负异常。所有岩体的Sr-Nd同位素值都较为接近,与早白垩基性岩的Sr-Nd同位素值一致。岩石地球化学特征表明鄂东南铜多金属矿床成矿岩体及不成矿岩体起源于下地壳和下伏岩石圈拆沉,拆沉的下地壳和岩石圈导致了软流圈的上涌,下地壳和岩石圈发生部分熔融并与软流圈地幔发生不同程度的混合,最终形成了鄂东南地区的各种基性岩和中酸性岩。岩相学、角闪石BSE图像以及主量元素研究表明鄂东南地区小岩体,无论成矿与否,都在5km处有一个深部岩浆房,浅部就位深度约3km。而鄂东南地区成矿大岩体不存在深部岩浆房,直接在浅部约3km处就位。本文选取铜绿山小岩体详细研究岩浆深部演化历史,发现岩浆在5km处,经历了约40%的角闪石、斜长石和磷灰石的分离结晶作用。经过分离结晶作用,残余岩浆更加富集成矿元素Cu和挥发分元素Cl。由于不成矿岩体和成矿大岩体成矿年龄<140Ma,因此选取二者的磷灰石做对比研究,来探讨成矿的差异。研究发现成矿岩体磷灰石中的Cl,S,Li的元素含量要高于不成矿岩体磷灰石。而且大部分不成矿岩体磷灰石含有流体包裹体,而大部分成矿磷灰石不含有流体包裹体。磷灰石的流体包裹体特征及组分特征表明,不成矿岩体在深部发生了流体出溶,使岩浆中的Cl,S,Li、Cu和Au含量降低,从而对成矿不利。综合对比鄂东南地区成矿岩体和不成矿岩体各方面特征,发现成矿岩体与不成矿岩体在成岩年龄、全岩地球化学组成方面较为相似,在本地区不能作为很好的找矿指标。较高的氧逸度和较浅的就位深度虽然对成矿较为有利,但鄂东南地区岩体大都具有较高的氧逸度和较浅的就位深度。但是经历过矿物分离结晶,且在就位前没有发生流体出溶的岩浆对成矿较为有利。并且磷灰石的Cl、Li、S含量可以作为一个有效的找矿指标,快速的甄别出成矿岩体。父子山矿床进矽卡岩阶段流体包裹体以含石盐子矿物多相包裹体为主,其次为富气两相包裹体,富液两相包裹体。所有流体包裹体均一温度均从405℃变化到>550℃,且均一温度众值>550℃。盐度分为两组,含石盐子矿物盐度约为28.8-42.5wt%NaCl equiv.,富气两相包裹体约为3.7-13.5wt%NaCl equiv.,富液两相包裹体约为17.3-33.1 wt%NaCl equiv.。流体包裹体测温及岩相学特征表明进矽卡岩阶段发生了流体沸腾作用。退矽卡岩阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段均以气液两相包裹体为主,流体温度和盐度依次降低。父子山矿床S同位素变化范围极大,从-3.2到14.6‰。在硫化物结晶早期,S同位素较接近0值,但可能已有部分围岩膏岩层的混染,随着结晶作用的进一步进行,膏岩层混染程度越来越高。因此父子山矿床成矿流体和成矿物质来源主要为岩浆。硫化物在结晶过程中有围岩膏岩层混染的影响。付家山-龙角山矿床进矽卡岩阶段可见大量的含石盐子矿物多相包裹体和气液两相包裹体共存。此阶段流体为NaCl-KCl-H2O体系,不含CO2,具有高温,高盐度特点,温度>550℃,流体分为60-70 wt%NaCl equiv.的高盐度相和15-20 wt%NaCl equiv.的低盐度相。退矽卡岩阶段与进矽卡岩阶段包裹体类型及分布情况类似,此阶段流体可能为NaCl-KCl-H2O体系,均一温度与进矽卡岩阶段相比有所下降,约为350-400℃。进矽卡岩阶段和退矽卡岩阶段都发生了流体沸腾作用,但是仅在退矽卡岩阶段有白钨矿结晶。石英硫化物阶段主要以气液两相和含CO2三相包裹体为主,温度和盐度进一步下降,流体发生不混溶现象。此阶段有大量白钨矿和硫化物沉淀。进矽卡岩阶段,流体以岩浆水为主。随着流体进一步演化,到晚期时有大气降水的混入。付家山-龙角山早期硫化物的S同位素值多分布在0附近,而晚期围岩中的硫化物S同位素值约为-21.3-6.8‰。早期石英-硫化物阶段δ13CV-PDB为-9.1到-6.9‰,晚期石英-硫化物阶段δ13CV-PDB为-14.7到-6.4‰。C和S同位素表明,付家山-龙角山成矿流体仅仅在晚期才混染了围岩的还原型组分。阮家湾矿床进矽卡岩阶段主要富液气液两相包裹体,含少量含石盐子矿物多相包裹体和富气气液两相包裹体。包裹体均一温度为510℃到>550℃。富液两相包裹体盐度约为13.0-22.6 wt%NaCl equiv.。此阶段流体具有高温高盐度特征。退矽卡岩阶段,尽管数量上包裹体以富液气液两相包裹体为主,但也存在大量富气两相包裹体和含石盐子矿物多相包裹体共存的现象。此阶段流体均一温度约为336-473℃,盐度分为两群分别为34.1-42.5 wt%NaCl equiv.和9.0-17.4 wt%NaCl equiv.。此阶段发生了流体沸腾作用,并且有白钨矿沉淀。石英硫化物阶段主要以气液两相和含CO2三相包裹体为主,温度和盐度进一步下降,流体发生不混溶现象。此阶段有大量白钨矿和硫化物沉淀。H-O同位素特征表明成矿流体早期以岩浆水为主,随着成矿作用的进一步进行有大气降水的加入。阮家湾矿床早期硫化物S同位素值多分布在-2‰到+4‰之间,与岩浆硫的范围非常接近。围岩地层中硫化物的同位素变化范围很大,在3‰18‰之间,且从低值到高值均有分布。说明只是到了硫化物结晶晚期才有膏岩层地层混染的影响。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 段登飞
导师: 蒋少涌
关键词: 鄂东南,岩浆演化,流体出溶,地层混染,找矿指标,共生机制
来源: 中国地质大学
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: 中国地质大学
分类号: P618.2
总页数: 264
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