陕西凤太矿集区八卦庙超大型金矿床成矿过程与成矿机制研究

发布时间：2018-03-07 18:32

本文选题：成矿流体　切入点：成矿物质　出处：《中国地质科学院》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：西秦岭地区是我国西北地区最主要的金矿床集中区,该区沉积岩和浅变质岩中赋存大量的金矿床,如凤县-太白(凤太)矿集区产有多个大型-超大型金矿床,八卦庙超大型金矿床便是其中之一。尽管前人对八卦庙金矿床的找矿勘查和理论研究方面已经做了大量工作,获得了许多研究和找矿成果,但其成矿时代、成矿机制等重要科学问题还有待解决。本文在深入研究八卦庙金矿床成矿地质特征的基础上,运用流体包裹体测温、流体包裹体激光拉曼分析、气液相成分分析、稳定同位素、电子探针成分分析、扫描电镜以及放射性间位素测年等方法,对八卦庙金矿床的成矿流体来源和演化、成矿时代、成矿过程以及成矿机制等科学问题进行了深入研究,取得了以下主要成果和认识。1)八卦庙金矿床受脆韧性剪切带控制,总体走向NWW向,向北陡倾。矿体赋存在条带状泥灰岩夹铁白云质粉砂质子枚岩中,矿石类型为含金石英脉型和构造蚀变岩型。金矿床的成矿阶段分为：Ⅰ、NWW向近平直石英-铁白云石阶段；H、NWW向揉皱石英-铁白云石-硫化物阶段:Ⅲ、NE向平直石英-硫化物-铁白云石阶段；Ⅳ、NW或NE向张裂隙石英阶段4个成矿阶段；其中Ⅱ、Ⅳ为主成矿阶段。成矿的原始流体为低温、低盐度变质流体,沿断裂上升运移过程中有岩浆热液加入,形成高温、高盐度、富CO2的成矿热液,在与富NH4、碳质的围岩发生反应时形成N2和CH4,二者与沉积体系流体共同加入成矿热液,组成CO2-H2O-CaCl2 (NaCl)流体体系,并发育纯CO2±CH4包裹体、富CO2±CH4±N2±H2O包裹体；4个成矿阶段的均一温度峰值从成矿阶段Ⅰ(300-350℃)演化至Ⅱ(300～400℃)略微升高,然后逐渐下降至Ⅲ(250～300℃), Ⅳ(200～300℃),Eh值从早到晚呈现逐渐降低到最晚阶段略微上升的趋势(从Ⅰ→Ⅳ变化为：-0.35～-0.32→-0.34～-0.21→-0.08～-0.15→-0.13～-0.18),pH值从Ⅰ→Ⅳ具有从酸性→近中性→弱酸性的演化特征(Ⅰ→Ⅳ变化为：4.25～-4.26→4.88～5.02→537～5.56→4.9～5.11),硫逸度随着成矿作用的进行不断降低(-11.25～-6.54→-9.31～-13.53→-15.72-14.56→-16.46～-14.98),氧逸度从Ⅰ→Ⅲ逐渐降低,在Ⅳ略有增高(Ⅰ→Ⅳ变化为：-28.61～-27.32→-30.12～-27.38→-39.35-36.77→-35.45～-32.38)。2)成矿阶段Ⅰ处于强烈的挤压状态(付林参数K=为0.5～1.1),古构造应力(63.0～93.2Mpa)、应变强度(0.6-0.8)较大,具有压剪变形的特点,成矿热液的运移和带入受限,成矿体系为紧闭体系(ΔV=0.02-0.33),与围岩发生水岩反应的范围有限,表现出对围岩中元素迁移能力较弱,不利于成矿元素沉淀。成矿阶段Ⅱ→Ⅲ,应力场由逐渐向伸展状态转变过渡为强伸展(K=1.2-3.3→K=2.2～5.0),古构造应力(99.4～123.0Mpa→24.8～53.7Mpa)发生骤降,岩石从韧性变形向脆性变形转变,并以脆性变形为主,应变强度逐渐降低(0.5～-0,6→0.4～-0.6),成矿作用过程处于体积开放状态(△V=0.5～0.6→△V=0.2～0.5),有利于成矿流体与围岩发生充分的水岩反应,富集Au、Ag、As、Sb,弱富集Mo、Cu、 Pb、Bi、成矿Ⅳ伸展状态减弱(K=1.05～1.09),古构造应力及应变强度(22.9～58.0)较低,岩石变形为脆性变形,成矿流体与围岩发生水岩反应(ΔV=0.03～0.04),带走大量离子亲石元素及稀土元素,并使Au发生流失。成矿热液与围岩发生反应,引起强烈的氧同位素交换(成矿阶段Ⅰ→Ⅳ的18OH2O平均值分别为11.3‰、12.3‰、11.2‰、8.3‰),沉积体系流体的加入使氢同位素具有较低的数值(成矿阶段Ⅰ→Ⅳ的δD平均值分别为-83.1‰、-92.8‰、-87.2‰、-98.0‰),硫化物中的硫记录了容矿围岩贡献的硫(矿石中硫化物834S值为2.3～15.4‰,围岩δ34s为-0.4‰-30.5‰)。成矿热液与碳质围岩反应及流体体系发生沸腾作用使碳同位素具有显著富集的特征(成矿阶段Ⅰ→Ⅳ的δ13 Cv-PDB分别为-4.3‰、-7.1‰～2.4‰、-2.1‰～1.5‰、-1.7‰～1.5‰)。3)在金矿床中共识别出5期黄铁矿(PyO～Py4)和磁黄铁矿(PoO～Po4),分别对应沉积-成岩期和4个成矿阶段；3类成因的绿泥石,均主要与泥质碎屑岩围岩有关,并形成于偏还原环境。根据黄铁矿、磁黄铁矿的沉淀结晶顺序和交代关系、绿泥石的形成环境及其与金矿化的关系以及自然金的赋存规律,综合获得金的形成温度上限为345℃,下限为225～240℃,且最有利于金矿化的温度为250℃±、环境为弱酸性至近中性。4)在蚀变千枚岩、或蚀变泥灰岩的泥质条带中普遍发育斑点构造,斑点以石英、铁白云石、黄铁矿、磁黄铁矿、黑云母、绿泥石为主,普遍遭受动力变形变质,同时受成矿热液交代而矿物组成发生变化。递进变形的程度及热液交代斑点的强弱与构造蚀变岩中的金品位呈正相关关系,泥质条带中石英的含量与斑点变形程度、斑点的密度及斑点状构造蚀变岩中的金品位呈负相关关系。5)成矿阶段Ⅱ、Ⅲ的Sm-Nd等时线年龄分别是209.3±4.2Ma、208.1±3.1Ma,与西秦岭地区的金矿床成矿作用和岩浆活动在时间上相耦合,显示八卦庙金矿床与凤太矿集区内金-铅锌矿同属于三叠纪区域大规模构造-岩浆-流体活动的产物。6)成矿阶段Ⅰ金硫络合物[Au(HS)2]和金氯络合物[AuCl2]-的比例接近1：1,成矿阶段Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ金均以[Au(HS)2]-的形式迁移为主,几乎不以[AuCl2]-形式迁移。引起金发生沉淀的主要机制可能为压力骤降导致的相分离、水岩反应、流体混合作用,而使金沉淀的主要物理化学条件是pH值从酸性变为近中性～中性,Eh值、fO2、fS2快速降低。当多种因素共同作用时,金的沉淀机制更为高效。7)在西秦岭三叠纪碰撞造山过程中,凤太矿集区深层次韧性变形变质作用促使区内的泥盆系地层发生变质脱水,产生低盐度、富CO2的动力变质热液,围岩发生变形变质释放出的Au、As等元素进入变质流体形成含矿热液,金主要以[AuCl2]-和[Au(HS)2]-络合物形式迁移。随着晚三叠纪大规模构造-岩浆-流体的活动,成矿热液在构造应力和温压梯度驱动下不断向上运移的过程中加入岩浆热液,这些热液流体上升至韧脆性剪切带,与区内地层发生水岩反应的过程中又不断加入沉积体系流体,导致含矿热液系统的氧化-还原平衡及酸碱度不断发生变化,从而打破[AuCl2]-及[Au(HS)2]-的稳定性,使金析出沉淀,以裂隙金、粒间金的形式分布在Py、Po或石英的粒间,或以包裹金分布在Py中。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.51

【参考文献】