氧、硫逸度对岫岩红旗铅锌矿床矿物组合共生分异的制约
发布时间：2021-10-12 10:04
基于野外调查和镜下鉴定,通过计算岫岩红旗铅锌矿床主要矿物在不同温度T下的氧逸度fO2和硫逸度fS2,绘制出Fe-Pb-Zn-Cu-O-S体系热力学lgfO2-lgfS2参数状态图.研究该区矿物共生组合的控制因素及其形成的物理化学条件,为解决辽吉成矿带同类型矿床成矿流体演化提供参考.结果表明,T,fo2,fs2是使成矿元素沉淀、金属矿物组合共生分异的重要因素.fo2,fs2控制着矿物的稳定区间,闪锌矿较大的稳定范围,使它在方铅矿、黄铁矿沉淀之后仍可运移沉淀;温度降低使矿物形成所需的最低lgfo2,lgfs2减小,因此降温更利于成矿;构造破碎带为流体提供了运...
【文章来源】：东北大学学报(自然科学版). 2020,41(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
辽吉成矿带区域地质与矿产图(据文献[5-6]改)
该矿床矿石矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，少量矿物有毒砂、褐铁矿、自然铜、磁铁矿、铜蓝、斑铜矿、黝铜矿等，脉石矿物多为石英、云母、长石、绿泥石、方解石等．矿石多呈致密块状、脉状、网脉状构造，次之为浸染状构造、晶洞构造及角砾状构造．矿石结构以自形粒状、它形粒状、碎裂、交代溶蚀、固溶体分离为主，次之有揉皱结构、脉状网脉状结构、碎斑结构、交代假象结构等(图2)．其成矿过程可分为热液成矿期和表生期，热液成矿期又可分为3个成矿阶段(见表2):石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅱ)、石英-碳酸盐阶段(Ⅲ)．其中，石英-多金属硫化物阶段为矿床的主成矿阶段．阶段Ⅰ生成大量黄铁矿，以它形粒状和少量自形粒状结构产出，多呈碎裂结构及碎斑结构(图2a,2b,2e)．阶段Ⅱ形成以闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、磁黄铁矿为主的贱金属硫化物，以它形粒状为主，或沿早期形成的黄铁矿、毒砂的裂隙充填或交代．同一阶段的矿物之间也存在一定的交代关系，稍早形成的矿物被稍后形成的矿物穿插交代，常见港湾状溶蚀边、交代残余现象(图2b,2d,2f)．方铅矿可形成揉皱结构(图2c)，黄铜矿多呈乳滴状出溶于闪锌矿中．由于该阶段生成的矿物种类多，产量大，因此形成多种矿物的共生组合．阶段Ⅲ为成矿作用晚期，多形成一些碳酸盐矿物和颜色较浑浊的石英．表生期成矿发生在地表或近地表，是原生矿石被风化作用的产物，以褐铁矿为主，局部可见黝铜矿、斑铜矿、铜蓝、自然铜发育．矿相学特征表明，该矿床由Fe-Pb-Zn-CuO-S体系构成，是热液中携带的成矿物质，在运移过程中随物理化学条件改变而发生沉淀，并造成矿石矿物的共生分异，从而形成不同矿物的共生组合．
在图3a中，硫化物闪锌矿最易形成，它所需的lgfs2仅为-49.78，远低于其他硫化物;黄铁矿形成所需要的lgfs2最高，约为-16.90．在氧化物中，Zn与氧气化合生成红锌矿所需要的lgfo2最小，为-66.92，远低于其他金属氧化物，可能与Zn的化学性质更为活泼有关．如图所示，硫逸度从小到大排列依次为闪锌矿<磁黄铁矿<方铅矿<辉铜矿<黄铁矿，氧逸度从小到大排列顺序为红锌矿<磁铁矿<赤铁矿<铅黄<铅丹<赤铜矿<黑铜矿<Pb O2．同一温度下，lgfo2,lgfs2的不同限定了不同矿物和矿物组合的形成区域，即各种矿物均有各自稳定存在的氧、硫逸度范围，且存在包含关系．闪锌矿形成范围明显大于方铅矿和黄铁矿，说明当这两种矿物析出沉淀后，闪锌矿仍可以继续迁移并沉淀．本文假定一条平行于lgfs2坐标轴的直线(0<lgfo2<-66.92)，在这条直线的左边，观察lgfs2的变化对矿物共生组合的影响．当lgfs2<-49.78时，为Fe,Pb,Zn,Cu的金属单质共生，-49.78<lgfs2<-28.30时，出现Fe,Pb,Cu与闪锌矿的共生组合，同理，如果lgfs2>-16.90，则会出现闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、辉铜矿、黄铁矿的共生组合．因此，铅锌矿床中闪锌矿常与方铅矿共生，出现闪锌矿+方铅矿+黄铁矿的矿物组合就不足为奇了．根据lgfo2,lgfs2的大小可以判定氧化还原的程度．lgfo2,lgfs2越大，则说明氧化还原程度越高．对比来看，fo2控制的氧化还原程度要强于fs2所控制的氧化还原程度．比如流体中含有Zn元素，它仅需要-66.92的lgfo2就会变为红锌矿，而需要-49.78的lgfs2才会生成闪锌矿，即同等大小的氧逸度和硫逸度，元素更易与氧结合而生成氧化物．作者在岫岩红旗铅锌矿床中发现被埋藏的矿体硫化物更多，只有接近浅层或者出露表面的硫化物多经历风化作用，形成铁帽矿化带，说明成矿时流体具有深源的特点，属于还原性流体，这与辽东青城子铅锌矿的成矿流体来源[7]相一致，更加说明岫岩红旗铅锌矿是青城子铅锌矿的外延部位，与青城子矿集区具有相似的区域成矿条件[11].
【参考文献】：
期刊论文
[1]红旗铅锌矿流体包裹体特征研究[J]. 李建源,袁秋菊,王泽,李志江,常德良. 黑龙江科技信息. 2017(15)
[2]辽宁青城子铅锌矿成矿流体特征和成矿物质来源示踪[J]. 宋运红,杨凤超,闫国磊,魏明辉,石绍山. 地质与勘探. 2017(02)
[3]云南昭通铅锌矿pH-logfo2和pH-loga相图对铅锌共生分异的制约[J]. 张艳,韩润生,魏平堂,邱文龙. 中国地质. 2015(02)
[4]会泽型铅锌矿床铅锌共生分异的氧硫逸度制约——以滇东北昭通铅锌矿床为例[J]. 张艳,韩润生,吴鹏,周高明,魏平堂,邱文龙. 大地构造与成矿学. 2014(04)
[5]辽吉古裂谷地质演化与成矿[J]. 翟安民,沈保丰,杨春亮,胡小蝶,曹秀兰,宫晓华. 地质调查与研究. 2005(04)
[6]中国辽东地区超大型菱镁矿矿床的地球化学特征和成因模式(英文)[J]. 蒋少涌,陈从喜,陈永权,姜耀辉,戴宝章,倪培. 岩石学报. 2004(04)
[7]关于成矿流体地球化学研究的几个问题[J]. 张德会. 地质地球化学. 1997(03)
硕士论文
[1]岫岩红旗铅锌矿成矿模式与找矿模型研究[D]. 李建源.东北大学 2015
本文编号：3432365
【文章来源】：东北大学学报(自然科学版). 2020,41(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
辽吉成矿带区域地质与矿产图(据文献[5-6]改)
该矿床矿石矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，少量矿物有毒砂、褐铁矿、自然铜、磁铁矿、铜蓝、斑铜矿、黝铜矿等，脉石矿物多为石英、云母、长石、绿泥石、方解石等．矿石多呈致密块状、脉状、网脉状构造，次之为浸染状构造、晶洞构造及角砾状构造．矿石结构以自形粒状、它形粒状、碎裂、交代溶蚀、固溶体分离为主，次之有揉皱结构、脉状网脉状结构、碎斑结构、交代假象结构等(图2)．其成矿过程可分为热液成矿期和表生期，热液成矿期又可分为3个成矿阶段(见表2):石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅱ)、石英-碳酸盐阶段(Ⅲ)．其中，石英-多金属硫化物阶段为矿床的主成矿阶段．阶段Ⅰ生成大量黄铁矿，以它形粒状和少量自形粒状结构产出，多呈碎裂结构及碎斑结构(图2a,2b,2e)．阶段Ⅱ形成以闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、磁黄铁矿为主的贱金属硫化物，以它形粒状为主，或沿早期形成的黄铁矿、毒砂的裂隙充填或交代．同一阶段的矿物之间也存在一定的交代关系，稍早形成的矿物被稍后形成的矿物穿插交代，常见港湾状溶蚀边、交代残余现象(图2b,2d,2f)．方铅矿可形成揉皱结构(图2c)，黄铜矿多呈乳滴状出溶于闪锌矿中．由于该阶段生成的矿物种类多，产量大，因此形成多种矿物的共生组合．阶段Ⅲ为成矿作用晚期，多形成一些碳酸盐矿物和颜色较浑浊的石英．表生期成矿发生在地表或近地表，是原生矿石被风化作用的产物，以褐铁矿为主，局部可见黝铜矿、斑铜矿、铜蓝、自然铜发育．矿相学特征表明，该矿床由Fe-Pb-Zn-CuO-S体系构成，是热液中携带的成矿物质，在运移过程中随物理化学条件改变而发生沉淀，并造成矿石矿物的共生分异，从而形成不同矿物的共生组合．
在图3a中，硫化物闪锌矿最易形成，它所需的lgfs2仅为-49.78，远低于其他硫化物;黄铁矿形成所需要的lgfs2最高，约为-16.90．在氧化物中，Zn与氧气化合生成红锌矿所需要的lgfo2最小，为-66.92，远低于其他金属氧化物，可能与Zn的化学性质更为活泼有关．如图所示，硫逸度从小到大排列依次为闪锌矿<磁黄铁矿<方铅矿<辉铜矿<黄铁矿，氧逸度从小到大排列顺序为红锌矿<磁铁矿<赤铁矿<铅黄<铅丹<赤铜矿<黑铜矿<Pb O2．同一温度下，lgfo2,lgfs2的不同限定了不同矿物和矿物组合的形成区域，即各种矿物均有各自稳定存在的氧、硫逸度范围，且存在包含关系．闪锌矿形成范围明显大于方铅矿和黄铁矿，说明当这两种矿物析出沉淀后，闪锌矿仍可以继续迁移并沉淀．本文假定一条平行于lgfs2坐标轴的直线(0<lgfo2<-66.92)，在这条直线的左边，观察lgfs2的变化对矿物共生组合的影响．当lgfs2<-49.78时，为Fe,Pb,Zn,Cu的金属单质共生，-49.78<lgfs2<-28.30时，出现Fe,Pb,Cu与闪锌矿的共生组合，同理，如果lgfs2>-16.90，则会出现闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、辉铜矿、黄铁矿的共生组合．因此，铅锌矿床中闪锌矿常与方铅矿共生，出现闪锌矿+方铅矿+黄铁矿的矿物组合就不足为奇了．根据lgfo2,lgfs2的大小可以判定氧化还原的程度．lgfo2,lgfs2越大，则说明氧化还原程度越高．对比来看，fo2控制的氧化还原程度要强于fs2所控制的氧化还原程度．比如流体中含有Zn元素，它仅需要-66.92的lgfo2就会变为红锌矿，而需要-49.78的lgfs2才会生成闪锌矿，即同等大小的氧逸度和硫逸度，元素更易与氧结合而生成氧化物．作者在岫岩红旗铅锌矿床中发现被埋藏的矿体硫化物更多，只有接近浅层或者出露表面的硫化物多经历风化作用，形成铁帽矿化带，说明成矿时流体具有深源的特点，属于还原性流体，这与辽东青城子铅锌矿的成矿流体来源[7]相一致，更加说明岫岩红旗铅锌矿是青城子铅锌矿的外延部位，与青城子矿集区具有相似的区域成矿条件[11].
【参考文献】：
期刊论文
[1]红旗铅锌矿流体包裹体特征研究[J]. 李建源,袁秋菊,王泽,李志江,常德良. 黑龙江科技信息. 2017(15)
[2]辽宁青城子铅锌矿成矿流体特征和成矿物质来源示踪[J]. 宋运红,杨凤超,闫国磊,魏明辉,石绍山. 地质与勘探. 2017(02)
[3]云南昭通铅锌矿pH-logfo2和pH-loga相图对铅锌共生分异的制约[J]. 张艳,韩润生,魏平堂,邱文龙. 中国地质. 2015(02)
[4]会泽型铅锌矿床铅锌共生分异的氧硫逸度制约——以滇东北昭通铅锌矿床为例[J]. 张艳,韩润生,吴鹏,周高明,魏平堂,邱文龙. 大地构造与成矿学. 2014(04)
[5]辽吉古裂谷地质演化与成矿[J]. 翟安民,沈保丰,杨春亮,胡小蝶,曹秀兰,宫晓华. 地质调查与研究. 2005(04)
[6]中国辽东地区超大型菱镁矿矿床的地球化学特征和成因模式(英文)[J]. 蒋少涌,陈从喜,陈永权,姜耀辉,戴宝章,倪培. 岩石学报. 2004(04)
[7]关于成矿流体地球化学研究的几个问题[J]. 张德会. 地质地球化学. 1997(03)
硕士论文
[1]岫岩红旗铅锌矿成矿模式与找矿模型研究[D]. 李建源.东北大学 2015
本文编号：3432365
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