三山岛金矿床成矿流体特征与水-岩反应热力学模拟

发布时间：2020-05-22 05:25

【摘要】：早白垩世三山岛金矿为三山岛断裂带最大的金矿床,主要赋存于中生代花岗岩中。金矿床虽进行了大量研究工作,但对于成矿流体与巨量金来源以及金沉淀机理等仍没有统一的认识,有关水-岩反应过程的定量化研究还较薄弱。本文通过对三山岛金矿成矿流体特征研究,结合水-岩反应热力学模拟对上述问题进行深入探讨。三山岛金矿热液蚀变极为发育,并显示出明显的时空分带性,依据野外和室内岩相学观测,厘定蚀变时序为:钾化-硅化+绢云母化-黄铁矿化-多金属硫化物化-碳酸盐化。显微测温结果显示成矿流体以中温(130-400℃),低盐度(12%),富CO_2,并含有少量CH_4为特征,属于H_2O-CO_2-NaCl±CH_4系统。稳定同位素(H-O-S)结果显示,三山岛金矿绢云母的δD_(V-SMOW)(‰)介于-48~-67‰,δ~(18)O_(H2O)介于0.97‰~10.79‰,硫化物中δ~(34)S介于7.763‰~12.6‰;综合分析认为,成矿流体和成矿物质来源主要与古太平洋板块俯冲过程中的脱水脱挥发分有关。基于PHREEQC和Hch软件进行的水-岩反应热力学模拟表明,水-岩反应由早期至晚期,矿物的沉淀次序及流体组分的变化规律与实际地质情况相当吻合,体系的log(a_(k+)/a_(H+))趋于下降,fO_2逐渐降低,pH值显示出升高的趋势;同时CH_4和H_2的含量逐渐升高,CO_2含量降低,表明体系由氧化环境转变为相对还原的环境;流体体系也由早期以H_2S为主转变为后期以HS~-为主,结合pH-logfO_2相图,认为氧逸度降低和pH升高均能对金的沉淀起到促进作用。成矿流体降温和沸腾模拟结果显示,矿物组合中除石英外,未出现硅酸盐矿物沉淀,其余均为硫化物矿物,该矿物组合与三山岛金矿脉状矿化矿物组合一致,且降温过程中流体fO_2和pH均显示出降低的趋势,同时流体不混溶过程中液相H_2S等组分转变为气相逃逸,导致硫金络合物失稳引起金的沉淀,因此金矿床脉状矿化的形成可能为成矿流体沸腾和冷却的结果。水-岩反应过程中氧化硫(HSO_4~(2-)/SO_4~(2-))降低生成等量的还原硫(HS~-)并伴随着含三价铁矿物的沉淀,可能是金矿床硫化物沉淀的一种重要机制,同时S和Cl络合物的失稳及矿物内部稳定性的改变也能导致硫化物的沉淀。综合分析认为,减压沸腾作用、水-岩反应过程中硫化作用及氧逸度降低和pH升高是三山岛金矿床金沉淀的最主要机制。
【图文】：

地质图,胶东金矿集区,地质图,中生代岩浆岩

图 2-1 胶东金矿集区地质图（据 Yang et al.，2016）2.1.2 岩浆岩胶东地区发育有大规模的中生代岩浆岩，包括各类侵入岩和脉岩，为胶东最

分布图,中生代岩浆岩,断裂构造,分布图

2000；图2-2），主要为侵入岩。岩体类型与典型的幔源花岗岩极为相近，，二者应为同一序列，岩性以石英正长岩为主，其次还包含有些许的辉长岩和辉石正长岩，与胶东地区其他中生代岩浆岩类似，其主要形成于陆-陆碰撞造山过程中构造应力体制发生转换的环境（张田等，2007）。Chen（2003）和 Yang（2005）通过同位素年代学（单颗粒锆石同位素稀释法和 SHRIMP 锆石 U-Pb 法）研究，揭示该期岩体形成时代集中于 225～205Ma。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.51

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