南秦岭凤县地区金矿与铅锌矿成因研究

论文摘要

在南秦岭凤太盆地泥盆系地层中相继发现有大量大、中型铅锌矿（如八方山-二里河、银洞山、铅硐山、银母寺、银洞梁等）和大型-超大型的金矿（如双王和八卦庙等金矿）。通过前人研究表明,凤太盆地金矿与铅锌矿在赋矿层位、形成时代、物质来源和成矿作用方面均有一定的关联性,表现出明显的共生成矿关系,但由于缺乏细致详尽的数据支撑和系统性矿床模式的建立,导致金矿与铅锌矿成因关系的认识不足,这一研究的滞后,不但有碍于“秦岭式”矿床理论的发展与提高,而且直接影响着对秦岭区成矿预测和找矿勘探工作的深入开展。本研究以南秦岭古生代-中生代成矿动力学背景和成矿条件为基础,通过详细的野外观测、岩相学、同位素定年、LA-ICP-MS原位同位素物源示踪、LA-ICP-MS原位微量成分分析及流体包裹体研究手段,探讨南秦岭凤县地区时空紧密相关的八卦庙金矿和二里河-银洞山铅锌矿的成因及其它们之间的相互关系,并结合国内外相关研究现状,针对两类矿床成因建立完善统一的成矿模式。研究过程中,本文取得成果和认识如下:研究内八卦庙金矿上泥盆统星红铺组下段第二岩性层铁白云质千枚岩（主要赋矿围岩）中沉积期草莓状黄铁矿岩相学特征以及硫同位素特征和微量元素特征非常符合SEDEX矿化第一阶段成矿模式,而二里河-银洞山铅锌矿中泥盆统古道岭组上段灰岩（主要赋矿围岩）中成岩期黄铁矿的岩相学特征以及硫同位素特征和微量元素特征非常符合SEDEX矿化第二阶段成矿模式。由于八卦庙金矿赋矿围岩形成时间明显晚于二里河-银洞山铅锌矿赋矿围岩,表明这两个不同层位的沉积-成岩期黄铁矿的形成是多期次（至少两期）喷流沉积事件导致的结果,由于不同期的喷流沉积成矿作用的差异性,导致了不同层位上金和铅、锌的富集差异。本文认为晚泥盆世的喷流沉积作用只是使Au、Pb、Zn元素预富集在地层中而没有形成真正意义上的矿体,真正意义上的矿体是在晚三叠世造山过程中形成。研究区内八卦庙金矿和二里河-银洞山铅锌矿的晚三叠世成矿动力学背景是处于秦岭造山后碰撞阶段,并经历了造山过程从早期挤压变形（209220Ma）到晚期伸展（209Ma）的构造-流体成矿过程:八卦庙金矿早期I、II成矿阶段主要受NWW向韧-脆性剪切带控制,二里河-银洞山铅锌矿早期I成矿阶段主要受NWW向构造破碎带和片理化带控制;而八卦庙金矿晚期III、IV成矿阶段受NE向张裂隙和剪节理控制,二里河铅锌矿晚期II、III成矿阶段受NE向张裂隙控制。在成矿流体性质及物质来源方面,对于早期变质增温阶段,八卦庙金矿早期成矿流体（I、II成矿阶段）为地层变质流体和深部岩浆热液的混合流体,其硫源为深部岩浆硫和地层硫的混合,变质作用将地层中S和Au、Cu、Pb、Zn等一系列元素重新活化富集,但不排除部分金和成矿物质来自于深部岩浆热液活动;二里河-银洞山铅锌矿早期成矿流体（I成矿阶段）以地层变质流体为主,并有少量岩浆流体的加入,硫源为地层硫与岩浆硫的混合来源,银洞山矿区I成矿阶段铅的来源很可能是西坝岩体岩浆热液、古老基底与赋矿围岩三者的混合作用。对于晚期增温减压成矿阶段,八卦庙金矿III成矿阶段流体来源于岩浆热液、古老基底变质流体和古道岭组地层,而IV成矿阶段流体主要来源于岩浆热液与围岩星红铺组地层,III、IV成矿阶段硫源来自岩浆硫和下部古道岭组地层硫,III成矿阶段铅源来自西坝岩体岩浆热液、古老基底和古道岭组地层的混合作用,IV成矿阶段铅主要来源于赋矿围岩地层（星红铺组）;二里河铅锌矿晚期成矿流体（II、III成矿阶段）以岩浆热液为主,而在III成矿阶段有少量地层流体的加入,II、III成矿阶段硫源以岩浆硫为主,II成矿阶段铅的来源很可能是西坝岩体岩浆热液、古老基底与赋矿围岩三者的混合作用。在金矿赋存状态和富集沉淀机制方面,八卦庙金矿II成矿阶段金主要以包裹金和裂隙金存在,少量存在于黄铁矿晶格中,而IV成矿阶段金的主要以晶格金和包裹金两种方式存在于黄铁矿内。八卦庙金矿热液期I、II成矿阶段金的主要富集沉淀机制是水-岩反应,III成矿阶段金的主要富集沉淀机制是水-岩反应和总硫活度下降,IV成矿阶段金的主要富集沉淀机制是温度下降和压力下降引起的沸腾作用、水-岩反应、氧逸度下降、总硫活度下降和pH值增高。二里河-银洞山铅锌矿I、II成矿阶段金的主要富集沉淀机制是总硫活度下降,III成矿阶段金的主要富集沉淀机制是温度下降和压力下降引起的沸腾作用、水-岩反应、总硫活度下降、pH值增高。在铅锌矿赋存状态和富集沉淀机制方面,铅锌矿体主要存在于八卦庙金矿III成矿阶段,铅锌的运移方式主要以氯化物形式迁移并以硫化物（方铅矿和闪锌矿）形式沉淀。八卦庙金矿III成矿阶段铅锌矿的主要沉淀机制为流体混合和水-岩反应。二里河-银洞山铅锌矿I、II成矿阶段的主要富集沉淀机制是流体混合,而III成矿阶段的主要富集沉淀机制是温度下降和压力下降引起的沸腾作用、流体混合及水岩反应。在金矿与铅锌矿成因关系方面,本文认为早期晚泥盆世喷流沉积成矿作用的局限性和差异性,导致研究区内金预富集在上层位上泥盆统星红铺组而铅锌矿主要产于在下层位中泥盆统古道岭组中,而晚三叠世的变质变形作用对研究区内金铅锌元素起着再次活化富集作用,并形成一系列容矿和导矿构造,深部岩浆热液和变质流体沿着导矿构造上涌,不仅活化萃取了原先地层的金铅锌元素,更重要的是将下部古道岭组地层中S和Au、Pb、Zn、Cu等成矿物质带到上部星红铺组相对富金地层中,不仅扩大了铅锌的成矿规模,也延缓了金的沉淀,导致金在后期流体中更加富集沉淀,从而扩大了金矿的规模。因此,晚三叠世岩浆热液的发育非常重要,它的性质和规模直接决定了研究区内金铅锌的分布和成矿规模,甚至决定了整个凤太盆地内金铅锌的分布和成矿规模。

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作者简历

摘要

Abstract

第一章前言

1.1 选题来源及研究意义

1.1.1 选题来源

1.1.2 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状、发展趋势及存在问题

1.2.1 南秦岭泥盆纪热水沉积成矿作用研究现状

1.2.2 南秦岭印支期造山成矿作用研究现状

1.2.3 凤太盆地研究现状

1.2.4 发展趋势:LA-ICP-MS微区分析在矿床学的应用

1.2.5 存在问题

1.3 研究目标、内容及技术路线

1.3.1 研究目标和内容

1.3.2 研究技术路线

1.4 完成主要工作量

1.5 主要成果与认识

第二章区域地质背景

2.1 区域地质概况

2.2 南秦岭盆地演化史

2.2.1 早古生代裂陷系的形成阶段

2.2.2 晚古生代早期扩张、秦岭板块独立和稳定沉积阶段

2.2.3 晚古生代晚期汇聚收缩–中生代闭合造山阶段

2.2.4 陆内新造山作用阶段

2.3 凤太盆地地质概况

2.3.1 区域地层

2.3.2 区域构造

2.3.3 区域岩浆岩

2.3.4 矿产资源概况

第三章典型矿床地质特征

3.1 八卦庙金矿

3.1.1 矿区地质

3.1.2 矿体特征

3.1.3 矿石特征

3.1.4 围岩蚀变

3.1.5 矿物生成顺序及成矿阶段

3.2 二里河-银洞山铅锌矿

3.2.1 矿区地质

3.2.2 矿体特征

3.2.3 矿石特征

3.2.4 围岩蚀变

3.2.5 矿物生成顺序及成矿阶段

第四章矿床地球化学特征

4.1 八卦庙金矿地球化学特征

4.1.1 黄铁矿微量元素特征

4.1.2 磁黄铁矿微量元素特征

4.1.3 硫化物原位硫同位素特征

4.1.4 硫化物原位铅同位素特征

4.1.5 流体包裹体研究

4.1.6 成矿年代学

4.2 二里河-银洞山铅锌矿地球化学特征

4.2.1 闪锌矿微量元素特征

4.2.2 黄铁矿微量元素特征

4.2.3 硫化物原位硫同位素特征

4.2.4 硫化物原位铅同位素特征

4.2.5 流体包裹体研究

4.2.6 成矿年代学

4.3 岩体地球化学特征

4.3.1 锆石U-Pb定年

4.3.2 锆石微量元素、Ti温度计及岩浆氧逸度

第五章金铅锌成矿作用过程及矿床成因

5.1 泥盆纪沉积-成岩期成矿作用

5.2 三叠纪造山期岩浆活动与成矿动力学背景

5.2.1 成矿动力学背景

5.2.2 岩浆氧逸度及成矿性

5.3 三叠纪造山期构造-流体成矿特征

5.3.1 早期挤压变形成矿特征

5.3.2 晚期伸展成矿特征

5.4 三叠纪造山期成矿流体性质及物质来源

5.4.1 早期变质增温成矿阶段

5.4.2 晚期伸展减压成矿阶段

5.5 金铅锌赋存状态及沉淀机制

5.5.1 金的赋存状态及沉淀机制

5.5.2 铅锌的赋存状态及沉淀机制

5.5.3 金与铅锌相互作用机制

5.6 矿床成因模式

第六章结论、创新点及存在问题

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 存在问题和对今后工作的建议

致谢

参考文献

附录 :测试分析方法

1.成矿流体地球化学组成分析

2.单矿物显微结构观测与地球化学分析

3.成岩成矿年代测定

附表

文章来源

类型: 博士论文

作者: 毛晨

导师: 吕新彪

关键词: 凤太盆地,金矿,铅锌矿,原位分析,成矿时代,矿床成因

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: 中国地质大学(武汉)地质调查研究院吕新彪承担的中陕核工业集团二一一大队有限公司项目《陕西省凤县庞家河地区金矿成矿规律研究及找矿预测》

分类号: P618.51;P618.4

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000236

总页数: 188

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