论文摘要
赣南萤石矿产资源丰富,兴国—宁都成矿带是赣南产萤石矿的主要地区,而且矿床成因具有代表性。赣南萤石矿床按产出围岩特征,可分为“南坑式”热液型萤石矿床和“谢坊式”热液型萤石矿床。“南坑式”热液型萤石矿床萤石矿体大部分赋存于晚侏罗世黑云母花岗岩与震旦纪含钙浅变质岩地层的接触带（特别是外接触带）的硅化破碎带中。“谢坊式”热液型萤石矿床萤石矿体大部分赋存于晚白垩世地层、加里东晚期黑云母花岗岩和燕山早期晚侏罗世黑云母花岗岩的硅化破碎带和裂隙中,产该类型萤石矿床的断裂带内伴随着较强的地热活动。尽管前人对赣南萤石矿床成因做了大量总结和研究性工作,但萤石成矿时代一直未见有同位素数据报道,成矿时代是通过野外特征和浙江省萤石矿床对比来厘定的。萤石成矿与围岩的关系,特别是与岩浆岩的关系不明确。萤石矿床成因研究较薄弱,还存在较大的争议。针对上述问题,本文选取兴国—宁都成矿带内的兴国隆坪萤石矿床和宁都同达萤石矿床作为研究对象,它们分别为赣南“南坑式”萤石矿床和“谢坊式”萤石矿床代表性的矿床。本文分别对两个萤石矿床的成矿岩浆岩岩石成因、构造背景、萤石成矿时代、F的来源和流体包裹体测温等方面进行了深入的研究,进而探讨赣南萤石矿床成因和建立成矿模型,为萤石成矿预测提供科学依据。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,隆坪萤石矿床成矿岩浆岩永丰岩体形成于155Ma,隆市岩体形成于154157Ma,均为晚侏罗世岩浆活动的产物。同达萤石矿床成矿岩浆岩会同岩体主体期中粗粒似斑状黑云二长花岗岩和补充期细粒黑云正长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别410Ma和400Ma,表明会同主体期花岗岩形成于晚志留世—早泥盆世,而补充期细粒黑云正长花岗岩形成于早泥盆世。加里东期韧性变形岐山岩体的锆石U-Pb年龄为445440Ma,表明其形成于晚奥陶世—早志留世,属于加里东早期岩浆活动的产物。本文的测年结果支持加里东期花岗岩存在早期韧性变形花岗岩和晚期块状花岗岩的认识。岐山岩体边缘部位获得458Ma的深熔锆石年龄,同时获得460Ma的岩浆锆石年龄,暗示赣南地区加里东早期460Ma左右可能发生了一期深熔-岩浆活动,为该区加里东运动深熔作用的启动时代提供了制约。永丰复式岩体具铝质A型花岗岩的地球化学特征,如富硅、高Zr+Nb+Ce+Y含量、高FeOT/MgO值;具相对较高Ga/Al值;富集Th、U、Hf等高场强元素和轻稀土元素,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti等大离子亲石元素,相对亏损Nb和Ta元素。锆石饱和温度、黑云母成分和锆石Hf同位素特征表明,永丰复式岩体形成于板内拉张相对高温、低压和高氧逸度的环境,由古老地壳物质的部分熔融形成,可能与古太平洋板块俯冲-后退有关会同岩体具S型花岗岩的地球化学特征,如富集Rb、K等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素,亏损Ba、Sr、P等大离子亲石元素和Nb、Ti等高场强元素。锆石饱和温度、黑云母成分和锆石Hf同位素特征表明,会同岩体可能形成于板内拉张相对高温、低压和高氧逸度的环境的环境下,由古老地壳物质发生深熔作用而形成,但可能存在少量幔源岩浆的局部混合作用。黑云母电子探针结果显示,与赣南其他产萤石矿花岗岩相似,永丰复式岩体和会同岩体中黑云母化学成分均富Ti、Mg、F,而贫Al和Fe。隆市岩体中黑云母F含量除个别样品外,均大于1%;而永丰岩体中黑云母的F含量除个别外,均小于1%,这表明结晶分异晚阶段岩浆期后热液更加富集F等挥发分,暗示岩浆晚阶段岩浆期后热液为隆坪萤石矿床萤石成矿提供F的来源。会同岩体黑云母中F含量（0.711.02%）接近赣南其他产萤石矿花岗岩,略低于隆市岩体,而明显高于永丰岩体,为同达萤石矿床萤石成矿提供F。永丰复式岩体中黑云母分类均属富铁黑云母,会同岩体中黑云母分类属铁质黑云母区域和铁质黑云母与铁叶云母分界区域,黑云母均结晶于较高的氧逸度环境中,其中隆市黑云母二长花岗岩中黑云母结晶于更高的氧逸度环境,与南岭东段北部赣南地区其他产萤石花岗岩相似。Sm-Nd同位素等时线测年结果表明,隆坪萤石矿床的形成年龄为158±3Ma,同达萤石矿床存在两期成矿年龄,分别为94±3Ma和43±4Ma。这三组年龄与野外地质特征相吻合,分别代表两萤石矿床萤石成矿时代,表明隆坪萤石矿床存在晚侏罗世萤石成矿作用,而同达萤石矿床存在晚白垩世和古新世两期萤石成矿作用。推测赣南“南坑式”热液型萤石矿床主要成矿于晚侏罗世,而“谢坊式”热液型萤石矿床至少存在晚白垩世和古新世两期萤石成矿作用。流体包裹体测温结果揭示,隆坪萤石矿床成矿早阶段成矿流体属中高温、中低盐度、低密度流体,包裹体温度具有高温度范围的出现,特别在310320℃和340350℃两个温度区间,同时具有相对较高的盐度。隆坪萤石矿床成矿早阶段高温、相对较高盐度的流体端元和中低温、低盐度的流体端元的发现及萤石具微弱Eu负异常特征表明,成矿流体经历了相对较高的温度（>250°）。隆坪萤石矿床萤石成矿年龄（158±3Ma）与永丰复式岩体成岩年龄（155Ma和154157Ma）一致,表明萤石成矿作用与晚侏罗世岩浆活动关系密切。永丰复式岩体晚阶段隆市岩体中黑云母具较高的F含量,表明结晶分异晚阶段岩浆期后热液更加富集F等挥发分,暗示岩浆晚阶段岩浆期后热液为隆坪萤石矿床萤石成矿提供F的来源。隆坪萤石矿床流体包裹体盐度-均一温度协变图表明成矿早阶段的流体盐度与均一温度存在明显的线性关系,主要表现为随着温度逐渐降低,盐度呈现出逐渐变低的趋势,流体演化趋势与混溶趋势线一致,进一步表明成矿早阶段存在两种流体的混合作用。中低温、低盐度的流体端元具有普遍低的均一温度和盐度值,只有在有大量大气降水加入的情况下才有可能形成,或者成矿流体本身就是被加热了的大气降水。因此,隆坪萤石矿床成矿流体为高温、相对高盐度的岩浆期后来源流体和低温、低盐度的大气降水来源流体的混合。成矿早阶段萤石沉淀机制主要为岩浆期后热液和大气降水混合,并发生水-岩反应;成矿主阶段和晚阶段萤石沉淀机制主要为流体的冷却作用,并发生水-岩反应。隆坪萤石矿床属于中-低温热液充填型萤石矿床,热液主要来源于岩浆期后热液和大气降水。同达萤石矿床的萤石稀土元素特征与成矿岩浆岩会同岩体具有相似型,暗示成矿物质尤其是F来源于会同花岗岩。电子探针分析结果显示会同中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩中黑云母F含量较高（0.711.02%,平均0.87%）,进一步佐证会同黑云母二长花岗岩为同达萤石矿床萤石成矿提供F的来源。萤石具强烈的Eu负异常,暗示该萤石矿床成矿流体为低温（200250°）流体。包裹体显微测温结果,进一步表明同达萤石矿床成矿流体属于中低温、低盐度、低等密度的含矿热水溶液。这种低盐度中低温溶液只有在有大量大气降水加入的情况下才有可能形成,或者成矿流体本身就是被加热了的大气降水（古地热水）。同达萤石矿床各阶段包裹体均一温度-盐度协变图表明,流体包裹体均一温度与盐度之间存在较为明显的线性关系,从成矿早阶段经主阶段,到晚阶段,流体温度和盐度略明显降低,其流体演化趋势与混溶趋势线一致,表明其沉淀机制主要为古地热水与后期大气降水混合,并发生水-岩反应。根据萤石矿床地质特征、成矿岩浆岩特征、成矿时代、萤石稀土元素特征、流体包裹体等多方面的证据,建立了赣南萤石矿床综合成矿模式图,其中包括隆坪萤石矿床在内的“南坑式”萤石矿床属于岩浆-热液成矿系统,而同达萤石矿床等“谢坊式”萤石矿床属于古地热成矿系统,两者具有不同的流体来源、成矿时代和矿床成因。综合分析认为高钾会同岩体放射性成因热与赣南晚白垩世中基性火山活动为同达萤石矿床晚白垩世萤石成矿提供热源,而古新世萤石成矿热源来自于高钾会同岩体放射性成因热。并且能较好解释同达萤石矿床附近存在地热的现象,暗示萤石矿床及现代地热可能为花岗岩放射性热形成的热液活动系统的延续。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 杨世文
导师: 丰成友,楼法生
关键词: 赣南萤石矿床,成矿岩浆岩成因,成矿时代,矿床成因,成矿模型
来源: 中国地质科学院
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: 中国地质科学院
基金: 国家重点研发计划课题(编号:2016YFC0600205),中国地质调查局南京地质调查中心江南陆块及周缘地质矿产调查工程武夷山成矿带龙泉-上杭地区地质矿产调查项目(编号:DD20160037)
分类号: P619.215
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