锡铜共生矿床微区地球化学分析及成矿机制研究 ——以葡萄牙Neves Corvo和云南个旧矿床为例

论文摘要

世界上大部分的锡矿床都直接与高分异的S型黑云母花岗岩有关,但也存在一些锡矿床,以块状或层状矿体形式赋存在火山岩或沉积地层中,对这些矿床的成因机制长期存在争议。是否存在喷流沉积型的锡矿化作用,一直是学术界争议的热点问题。葡萄牙Neves Corvo锡铜多金属矿床无论是从矿床地质特征还是地球化学特征方面都具有典型海底喷流沉积型矿床的特点,云南个旧矿床存在产于大理岩层间的层状锡矿化和产于玄武岩层内部及玄武岩与围岩接触带中的铜锡矿化,这两种矿床类型直观上看都与花岗岩没有直接的关系,目前对这些类型的锡矿化的成矿作用机制存在不同的认识。同时,在葡萄牙Neves Corvo矿床和云南个旧锡矿床中均存在锡-铜共生的现象,传统观点认为岩浆热液型锡矿床和铜矿床的成矿母岩浆氧逸度有明显的差别,葡萄牙Neves Corvo矿床和云南个旧矿床中高品位的锡-铜共生的机制需要特殊的成矿过程来解释。当前矿床地球化学分析技术正向着痕量、原位、微区方向发展,其中激光剥蚀等离子体质谱（LA-ICPMS）技术和激光剥蚀多接收等离子体质谱（LA-MC-ICPMS）技术发展最快。微区矿床地球化学分析方法,特别是直接针对矿石矿物开展的微区原位元素含量和同位素比值的分析,可以为精确确定成矿时代和精细化示踪成矿过程提供直接证据。本文对葡萄牙Neves Corvo矿床和云南个旧矿床开展了详细的微区地球化学研究,主要获得了以下几点结论:1、Neves Corvo矿床主要有三种矿石类型,分别为下部的网脉状矿石、中上部的块状矿石和条带状矿石。各类型矿石中均存在富含锡石的高锡品位矿石。通过对Neves Corvo矿床不同类型矿石中的锡石进行LA-ICP-MS U-Pb同位素定年,得到锡石的形成年龄均为363366 Ma左右,和赋矿地层的长英质火山岩的年龄一致,这代表了Neves Corvo矿床锡矿体的形成年龄,为Neves Corvo矿床形成于石炭纪海底火山喷流作用提供了最直接的证据。2、对Neves Corvo矿床中的矿石矿物进行了详细的原位微区矿床地球化学分析（锡石微量元素组成、黄铁矿微量元素组成、硫化物S同位素组成、黄铁矿Pb同位素组成）。结果显示,锡石具有较高的Fe含量,明显不同于VMS矿床中的锡石,而和花岗岩浆热液矿床中的锡石Fe含量相近。矿石中硫化物的δ34S值分布于-32.3+17.4‰之间,含有大量负δ34S值（最低可达-32.3‰）的块状铜矿石的硫主要来自于海水硫酸盐的细菌还原作用（BSR）,网脉状矿石(δ34S=-0.5+12.5‰)和条带状矿石(δ34S=+1.7+4.8‰)中的硫主要来自于海水硫酸盐的热化学还原作用（TSR）,富锡矿石中δ34S值比较均一且分布于0附近,暗示富锡矿石中硫源主要为岩浆硫。对Neves Corvo矿床的矿石硫化物Pb同位素分析发现,Neves Corvo矿床存在有别于伊比利亚黄铁矿带（IPB）内其它矿床的铅同位素组成,206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb值相对较高,即放射性铅含量较多,相当多的样品点未落于区域内其它矿床硫化物铅同位素组成范围内,显示Neves Corvo矿石铅具有多来源的特征,除了类似于区域内其它矿床,矿石铅和围岩长英质火山岩同源之外,还有另一种高放射性铅来源。综合以上分析,本文认为Neves Corvo矿床的成矿流体除了海水主导的循环喷流热液系统外,花岗质岩浆热液的加入对锡成矿有较大的贡献,正是含锡岩浆流体的加入才导致喷流沉积过程中高品位Sn矿化的发生。3、个旧矿田矿化类型主要有五种:（1）花岗岩和大理岩接触带的云英岩-矽卡岩型锡铜多金属矿;（2）大理岩层间的层状锡矿,多呈氧化矿形式存在;（3）花岗岩顶部的脉状锡多金属矿;（4）玄武岩层内部及其与围岩接触带附近的铜锡矿;（5）花岗岩体内部的脉状、浸染状锡矿化。通过对个旧矿区花岗岩中的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb同位素定年显示,花岗岩的形成年龄为82.4-88.2 Ma。对贾沙辉长岩中榍石定年结果为80.8 Ma,与矿区内花岗岩形成年龄在误差范围内一致。对个旧老厂矿区的锡石进行LA-ICP-MS U-Pb同位素定年显示,锡石的形成年龄为84.1Ma,与矿区内花岗岩形成年龄一致,都形成于晚白垩世,个旧地区的锡矿化应与区内花岗质岩浆热液活动有密切的成因关系。4、对个旧矿区的矿床地质、矿物学及微区矿床地球化学研究（锡石微量元素组成、硫化物S同位素组成、黄铁矿Pb同位素组成等）显示,个旧锡矿石中锡石具有较高的Fe含量,和花岗岩浆热液矿床中的锡石Fe含量相近,个旧矿区不同矿石类型的δ34S值多分布在0附近,指示成矿流体中的硫主要来源于岩浆硫。但马拉格矿床矽卡岩矿石中的δ34S值较高,大部分δ34S值分布于围岩碳酸盐岩范围内,指示成矿热液中的硫主要来自于碳酸盐岩地层。卡房玄武岩层状矿体中矿石δ34S值大部分分布于玄武岩硫同位素组成的范围内,指示矿石中的硫部分可能来自于玄武岩。个旧蚀变花岗岩型矿石、矽卡岩型矿石、层状氧化矿中的矿石的Pb同位素样品点在Pb同位素组成图解上基本位于花岗岩初始Pb同位素组成范围内,显示这几种矿石中的铅可能来自于花岗岩。但卡房矿区的似层状铜锡矿体中的矿石铅同位素样品点明显不同于以上几种矿石,显示卡房似层状矿体的矿石铅有不同于以上几种矿石的其它铅来源,且更具有地幔铅的特征,我们推测卡房似层状铜锡矿体的矿石铅来源于卡房的玄武岩层。结合以上分析发现,个旧成矿流体具有花岗岩浆热液的性质,明显不同于喷流沉积流体的性质,指示个旧矿床为岩浆热液型矿床。矿化类型的不同是对成矿热液沉淀的构造部位和沉淀机制的响应。5、针对Neves Corvo矿床和个旧卡房矿区存在的锡铜共生现象,本文认为Neves Corvo矿床主要是由于在以循环海水为主的含铜喷流热液的基础上加入了含锡的岩浆热液,两者混合共同形成锡铜矿化。而个旧卡房地区的锡铜共生是由于含锡岩浆热液流体流经富铜的玄武岩层萃取玄武岩中的铜之后沉淀形成的锡铜矿体。

论文目录

• 作者简历
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题目的及意义
•   1.2 选题国内外研究现状
•     1.2.1 锡矿化及成矿作用研究现状
•     1.2.2 葡萄牙Neves Corvo矿床成因研究现状及存在的问题
•     1.2.3 云南个旧矿床成因研究现状及存在的问题
•     1.2.4 微区矿床地球化学研究现状
•   1.3 研究内容及方案
•   1.4 完成的工作量
• 第二章 葡萄牙Neves Corvo矿床微区地球化学分析及成矿机制研究
•   2.1 区域地质背景
•     2.1.1 区域地层
•     2.1.2 区域构造及演化简史
•     2.1.3 区域岩浆岩
•     2.1.4 区域矿床
•   2.2 矿床地质特征
•     2.2.1 矿区地质
•     2.2.2 矿体地质
•     2.2.3 矿石特征
•   2.3 锡石LA-ICP-MS U-Pb年代学
•     2.3.1 锡石U-Pb同位素定年方法
•     2.3.2 分析方法及数据处理
•     2.3.3 分析测试结果
•     2.3.4 成矿时代及地质意义
•   2.4 锡石成分特征
•     2.4.1 分析方法
•     2.4.2 锡石成分及微量元素存在形式
•     2.4.3 锡石的形成环境
•   2.5 硫化物微量元素特征
•     2.5.1 分析方法
•     2.5.2 分析结果
•     2.5.3 黄铁矿中微量元素赋存状态
•     2.5.4 成因机制的约束
•   2.6 硫化物硫同位素特征
•     2.6.1 分析方法
•     2.6.2 分析结果
•     2.6.3 硫的来源
•   2.7 黄铁矿铅同位素特征
•     2.7.1 分析方法
•     2.7.2 分析结果
•     2.7.3 铅的来源
•   2.8 Neves Corvo矿床成矿模式
• 第三章 云南个旧矿床微区地球化学分析及成矿机制研究
•   3.1 区域地质背景
•     3.1.1 区域地层
•     3.1.2 区域构造
•     3.1.3 区域岩浆岩
•   3.2 矿床地质特征
•     3.2.1 矿区地层
•     3.2.2 矿区构造
•     3.2.3 矿区岩浆岩
•     3.2.4 矿化特征
•     3.2.5 成矿期的划分
•   3.3 锆石及榍石LA-ICP-MS U-Pb年代学
•     3.3.1 分析方法
•     3.3.2 锆石U-Pb同位素年龄
•     3.3.3 榍石U-Pb同位素年龄
•   3.4 锡石LA-ICP-MS U-Pb年代学
•     3.4.1 分析方法及结果
•     3.4.2 成矿时代及地质意义
•   3.5 锡石成分特征
•     3.5.1 锡石成分及微量元素存在形式
•     3.5.2 锡石的形成环境
•   3.6 硫化物硫同位素特征
•     3.6.1 分析方法及结果
•     3.6.2 硫的来源
•   3.7 黄铁矿铅同位素特征
•     3.7.1 分析结果
•     3.7.2 铅的来源
•   3.8 个旧矿田成矿模式
• 第四章 对几个科学问题的思考
•   4.1 海底喷流沉积与锡成矿
•   4.2 岩浆热液流体的加入与VMS矿床的形成
•   4.3 岩浆热液矿床中的锡铜共生现象
• 第五章 主要结论和今后工作方向
•   5.1 本次工作取得的主要成果
•   5.2 尚未解决的科学问题及今后工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附表

文章来源

类型: 博士论文

作者: 李翔

导师: 赵葵东

关键词: 铜锡矿床,个旧锡矿床,铜锡共生,微区地球化学分析

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: P618.4

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000186

总页数: 150

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