论文摘要
湘中地区是我国华南低温成矿域的重要组成部分,发育大量Au–Sb矿床,同时出露大面积三叠纪花岗岩。虽然前人对湘中地区Au–Sb矿床已开展大量研究,但其矿床成因一直存在争议,争议焦点主要集中于岩浆作用与成矿作用的耦合关系。本次研究选取白马山复式花岗质岩体周缘的古台山Au–Sb矿床和玉横塘Au矿床作为研究对象,通过开展详细的野外地质、矿物学、成矿年代学、成矿物质和流体来源等系统研究,探讨矿床形成与岩浆作用的关系,建立其矿床成因模型,深化矿集区Au–Sb成矿作用和成矿规律认识。古台山矿床成矿阶段划分为:成矿前层状沉积黄铁矿-石英阶段（第I阶段）;成矿早期无明金矿化的热液石英-毒砂-黄铁矿-铁白云石阶段（第II阶段）;主成矿期石英-毒砂-黄铁矿-辉锑矿-硫盐矿物-铁白云石-自然金阶段（第III阶段）,该阶段以发育含大量明金的高品位矿体为特征,辉锑矿分布在浅部;成矿后石英阶段（第IV阶段）,此阶段无金矿化。玉横塘矿床成矿阶段分为:I)成矿前层状沉积黄铁矿阶段;II)成矿期石英-毒砂-黄铁矿-铁白云石-自然金阶段;III)成矿后石英-黄铁矿-铁白云石阶段。第II阶段包括含可见金石英脉和不含可见金的浸染状毒砂-黄铁矿两种类型矿石。扫描电镜、电子探针和激光剥蚀等离子质谱（LA–ICP–MS）分析显示,古台山和玉横塘矿床分别发育10和4种、5和3种不同结构的黄铁矿和毒砂。其中与自然金共生的热液成因黄铁矿和毒砂均有最高的不可见Au含量,且毒砂相对黄铁矿优先富集Au和Sb、黄铁矿相对毒砂优先富集Co和Ni。LA–ICP–MS元素mapping结果显示两个矿床中的热液成因黄铁矿单颗粒尺度呈现Au–As解耦变化,不同于以往提出的Au–As耦合关系,可能与黄铁矿中Au的赋存形式、Au和As是否平衡吸收、其他元素可促进Au吸收（如Cu）及长期流体活动有关。古台山矿床中受到后期流体强烈交代的毒砂Au–Sb元素呈现解耦,相对均一毒砂Au–Sb元素呈耦合关系,反映出元素Sb置换As将有利于Au进入毒砂晶体,且Sb元素易发生活化迁移。毒砂中的Sb元素行为,及矿床从中深部含Sb硫盐矿物到浅部辉锑矿的矿物组成变化,记录了古台山矿床“上Sb下Au”的连续矿化过程。古台山矿床中识别出9种含Sb硫盐矿物（如车轮矿、脆硫锑铅矿）和5种含Bi矿物（如针辉铋铅矿）。LA–ICP–MS分析结果显示含Sb硫盐矿物具有低Au（往往<1 ppm）高Ag（如黝铜矿平均含量为2,666 ppm）的特点。可见金具有4种不同结构和成因类型:成矿流体中直接沉淀的大颗粒自然金、自然金与流体相互作用的显微多孔自然金、硫化物中不可见金活化迁移形成的微小颗粒自然金和从富Sb流体中沉淀的与辉锑矿共生的自然金。可见金的成色高于900。本次研究提出成矿流体具有高的Au/Ag比值、含Sb的硫盐矿物对Ag的优先富集、可见金中Ag的活化迁移和矿流体温度相对恒定,是形成此类型矿床高成色自然金的重要机制。不同类型可见金的高效富集,及伴随的强烈的围岩硫化作用是形成古台山高品位矿体的有利因素。玉横塘矿床石英脉型矿石中黄铁矿和毒砂的不可见金平均含量分别为0.7 ppm和10 ppm,低于浸染状矿石中的对应不可见金含量（21 ppm和72 ppm）。上述差异可能与以下因素有关:1)可见金的沉淀导致成矿流体中Au含量降低;2)黄铁矿和毒砂普遍发育孔洞及溶解-再沉淀结构,上述结构导致了硫化物中的不可见金发生了活化迁移。石英脉型矿石中黄铁矿和毒砂的δ34S值变化很大,分别为-2.714.7‰和-10.312.1‰;与之相反,浸染状矿石中黄铁矿和毒砂的δ34S值变化较小,分别为05.3‰和0.42.1‰。玉横塘矿床不同类型矿石中硫化物的结构、成分及硫同位素组成差异,反映出流体氧逸度、水岩反应强度对成矿过程的控制。古台山矿床不同阶段石英中的包裹体类型主要为水溶液两相和含CO2三相包裹体,第III阶段含CO2三相包裹体的相对含量最高,且流体发生了不混溶作用。第III阶段流体包裹体均一温度为168328°C,盐度为2.714.0 wt%NaClequiv。激光拉曼分析结果显示包裹体气液相主要为H2O、CO2、CH4和N2。第III阶段石英的δ18OH2O值为6.98.1‰,δDV-SMOW值为-78-49‰,主要分布于岩浆水范围。毒砂3He/4He（R/Ra）值为0.010.04,40Ar/36Ar值为4321,501,表明成矿流体为壳源流体。古台山和玉横塘矿床围岩板溪群板岩中的沉积成因黄铁矿δ34S值为7.025.8‰,明显不同于热液成因毒砂和黄铁矿（主要分布在0±5%之间）。以上分析结果均暗示成矿流体和成矿物质主要为岩浆热液来源。古台山矿床主成矿阶段含金石英脉中白云母40Ar/39Ar年龄为224±5 Ma,与白马山岩体成岩时代（223204 Ma）相一致。本次研究提出古台山和玉横塘矿床的形成与三叠纪岩浆活动有关,矿床成因类型为广义上的与侵入岩相关的矿床,二者矿化类型差异与其成矿深度有关。三叠纪是湘中地区重要的Au–Sb成矿期,岩体周缘具有寻找此类型Au–Sb矿床的潜力,今后找矿勘探工作中应加强关注。
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文章来源
类型: 博士论文
作者: 李伟
导师: 谢桂青,李建威
关键词: 古台山矿床,玉横塘矿床,白马山岩体,湘中地区,三叠纪成岩成矿作用
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
基金: 谢桂青研究员负责的国家重点基础研究发展计划(973计划)课题“低温成矿与深部作用的关系”专题(课题编号:2014CB440902)
分类号: P618.2
DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000056
总页数: 206
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