安徽南部典型岩浆—热液矿床的成矿流体和成矿机制研究

发布时间：2018-03-06 02:16

本文选题：新桥　切入点：两期成矿　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：岩浆-热液矿床是世界上最重要的多金属矿床资源类型,其中以斑岩型矿床最为典型。铜陵矿集区是安徽省内乃至长江中下游成矿带重要的矿产资源聚集区,发育大量岩浆-热液矿床,然而对区域内是否存在古生代的海底喷流沉积成矿等重要问题仍存在大量争议。此外,安徽省南部(长江以南)位于钦-杭成矿带内,但矿产资源与邻区相比却较为贫瘠,其研究程度也相对较弱。基于以上认识,本文一方面选取了铜陵矿集区内最为典型的新桥铜金铁硫多金属矿床,另一方面则选取了安徽省南部新发现的东源和竹溪岭白钨矿床,并对其进行涉及岩浆演化和流体演化的全面研究,从而有效的限定不同类型矿床的成因,并总结其相应的成矿规律,为下一步的找矿勘探提供理论依据。对新桥矿床的研究,本文首次通过两组黄铁矿单矿物的Re-Os定年法获得了两组等时线年龄,分别为:138±26Ma和393±40Ma。前者具有较高的初始Os同位素组成,指示壳源物质贡献明显,而后者则呈现出一定的地幔物质贡献的特征。此外,黄铁矿的微量元素分析发现,古生代年龄的黄铁矿相对于中生代黄铁矿具有更高的Li、Cu、Ga、Rb、Sm、Pb和U,更低的Sc、Co、Ni、Zr和Ba,这些结果显示:新桥矿床的确存在包括古生代海底喷流沉积成矿和燕山期岩浆热液成矿在内的两期成矿作用。并且,古生代的黄铁矿含有较高的成矿金属元素如Cu和Pb等含量,说明古生代的海底喷流沉积对于新桥矿的形成提供了大量的成矿物质,为新桥矿形成的一个重要的成矿期。对燕山期含矿岩浆岩新桥矶头岩体的研究发现,其成分特征与岛弧型岩浆岩有很高的相似性,不具备埃达克质特征,说明新桥矶头岩体应来自地幔楔的部分熔融。此外,样品微量元素特征说明岩浆在上升侵位的过程中经历了地壳物质的同化混染和分异结晶过程。流体包裹体的研究发现新桥地区燕山期成矿热液为来自岩浆相关的富水流体,成分上主要为NaCl-H20体系,不含C02等其它气相成分,部分流体包裹体含有子矿物。显微测温结果显示包裹体盐度变化范围为4.2～50.7wt.%,均一温度(Th)变化范围为140～432℃。在流体演化过程中沸腾作用、岩浆流体与大气降水的混合作用是促进成矿物质沉淀成矿的重要因素,沉淀成矿作用主要发生在250℃左右。此外,流体中C02的缺失也与岩浆岩的源区特征一致,说明该地区燕山期的成岩成矿作用与太平洋板片的俯冲有密切的关系。采自安徽南部东源白钨矿床的所有样品都具有明显的矿化特征,其钨(W)含量也较高,而竹溪岭地区的样品中除三个具有明显的矿化外,其余矿化较弱甚至未矿化。岩相学和矿物CL特征显示矿化样品(包括东源的所有样品以及竹溪岭的矿化样品)整体蚀变严重,绢云母化、硅化、钾化、绿泥石化、方解石化等导致的次生矿物以及矿物的次生结构广泛发育。竹溪岭的未矿化样品则整体蚀变较弱,并保存有较为新鲜的斜长石和石英晶体等。成分上两个矿区的岩浆岩均属于花岗闪长斑岩,相对于未矿化的样品,矿化样品含有较高的K、Pb和较低的Na、Sr和Ti。所有样品的流体活动性元素(如K、Na、Pb、Sr、Rb)和W含量都有明显的协变关系,结合矿化的样品遭受了较强的流体蚀变的岩相学特征,表明流体作用的改造对于成矿过程至关重要。两个矿区样品的流体包裹体特征比较类似,其寄主矿物主要为石英斑晶和石英脉。包裹体可以分为五类:1) WC型,为H20-C02三相包裹体;2) Wm型,可检测到微量CO2的两相盐卤水包裹体;3)Wn型,不含CO2的早期盐卤水包裹体,4) C型,纯CO2包裹体,5) LW型,赋存于后期裂隙中的最晚期次生盐卤水包裹体。其中WC型包裹体形成时间最早,代表了早期岩浆流体;LW型包裹体形成最晚,应代表晚期大气降水的参与和影响,而Wm型、Wn型以及C型介于两者之间,应代表从岩浆流体演化而来的与成矿密切相关的热液流体。从WC型到Wm型再到Wn型包裹体,包裹体的均一温度逐步降低(从整体上250～391℃到220-320℃,再到175～300℃),CO2含量也逐步减少,但盐度却逐步升高(从整体上5wt.%到3～7wt.%,再到4～10.7wt.%),而LW型包裹体具有最低的均一温度(250℃)和盐度(4wt.%)。流体不混溶作用和CO2泡腾作用是导致这些变化的重要因素,通过这些流体作用,CO2及蒸汽逃逸出流体并使残余流体的温度降低、pH和盐度升高。此外,大规模的矿物蚀变对于流体的演化以及白钨矿的沉淀成矿有密切关系,斜长石的蚀变分解以及次生矿物如钾长石、绢云母等的结晶一方面改变了流体中溶质的种类及含量,如K、Na含量,从而影响流体包裹体盐度,另一方面Ca的释放对于白钨矿的沉淀成矿提供了重要的物质来源。更重要的是Ca的大量注入诱导并促进了流体中的W以白钨矿的形式沉淀成,而C02丢失导致的pH升高也有效的促进了这个过程。与南岭地区对比发现,成矿流体同样富集CO2包裹体,结合流体演化过程较低的盐度变化说明,安徽省南部区域在燕山期同样处于陆内拉张环境,其深部花岗质岩石应具有很大的成矿潜力。
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【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P618.2

【参考文献】