论文摘要
钨是一种战略金属,被誉为“工业食盐”,是重要的难熔稀有金属之一。我国是全球钨储量最大的国家,占全球储量的52%（美国地质调查局2018年数据）。同时,我国也是全球钨生产和消费第一大国。关于钨矿床,特别是矽卡岩型钨矿床,前人已开展广泛的研究如含矿岩体、成矿条件等方面,取得了丰硕的成果,但是对于钨矿床与其他金属元素组成的多元素矿床（如钨、铜、铁矿床）的研究则相对薄弱,勘探新发现越来越多的钨矿床呈现与铜金、铁伴生的现象或是铜金、铁矿床发育钨矿化。钨被认为是典型的壳源元素,而铜铁等元素通常为幔源,它们出现在相同的矿床,是什么样的过程和条件等造成的,已成为热液矿床成因研究的重要科学问题。因此,选择既有钨矿床又有铜铁矿床的地区开展详细对比研究对探讨解决这个问题显得尤为重要,长江中下游成矿带正是开展钨矿床和铜、铁矿床的成矿岩体专属性和成矿条件异同性研究的理想场所。长江中下游成矿带是我国重要的铜铁金多金属矿床聚集区,是“层控矽卡岩矿床”和“斑岩-矽卡岩复合成矿理论”的发祥地,是长期研究的热点地区。相比于成矿带内铜金、铁矿床的研究程度,成矿带中钨矿床的成矿作用研究明显薄弱,近年来长江中下游成矿带新发现的钨矿床（化）为该成矿带的研究提出了新的课题。长江中下游成矿带内达到大型规模的钨矿床有:东顾山矿床、阮家湾矿床、桂林郑矿床、高家塝矿床,另外,在铜山口大型铜金矿床和龙桥大型铁矿床中也发育钨矿化。为了理清成矿带内钨矿床的成岩成矿时代、成矿岩体类型及源区、钨成矿系统及其与成矿带内的铜铁金成矿系统深部过程的异同,本文选取长江中下游成矿带上述四个钨矿床作为代表,结合成矿带内的含钨矿床如铜山口矿床,基于前人研究成果,通过野外地质调查和室内分析测试,对长江中下游成矿带钨成矿作用开展了系统的研究工作,获得的主要认识和进展如下:东顾山矿床是长江中下游成矿带内近年新发现的钨矿床,也是本次工作重点研究对象,本文对该矿床的地质特征和地球化学特征开展了详细工作,内容如下:东顾山矿床是北亚带内目前探明的大型矽卡岩型钨矿床,赋矿地层为奥陶系碳酸盐岩地层,成矿岩体为黑云母花岗岩,矿体形态主要呈似层状、平缓透镜状,矿体赋存在岩体与围岩的接触带。该矿床成矿流体为中高温度、中低盐度,成矿流体在成矿期（氧化物阶段）已发生岩浆水与大气水的混合,在石英硫化物阶段大气降水比例约为40%,流体混合比例更显著。黄铁矿等硫化物的δ34S值为4.39‰～6.00‰,高于幔源硫,略低于赋矿地层硫值,表明东顾山钨矿床硫源为地层硫和岩浆硫混合。由大理岩到岩体依次发育脉状、浸染状和块状的石榴子石,且颜色逐渐加深。Grt-1（脉状）:Gro7i-80Adr17-27Pyr1-3;核部和边部均富集重稀土,有微弱的铕负异常;Grt-2（浸染状）:Adr35-83Gro15-60Pyr2-6,核部和边部均富集轻稀土,有微弱的铕正异常;Grt-3（块状）:Adr97-1o0Gro0-1Pyr0-2,核部和边部显著富集轻稀土,有明显的铕正异常。东顾山矿床的石榴子石从Grt-1到Grt-2再到Grt-3经历了从扩散交代作用到平流交代作用的转变,成矿流体由中性演化至中酸性,氧逸度逐渐升高并达到峰值。东顾山矿床中白钨矿铕异常δEu和Mo6+含量演化特征均指示成矿流体氧逸度逐渐减弱。白钨矿富集HFSE且Nb/La值>1,指示成矿流体富集F挥发分。白钨矿的εNd（t）范围为-17.7～-16.4,87Sr/86Sr值为0.70957～0.71113,指示东顾山矿床的成矿物质来自地壳（董岭式基底）。该矿床黄铁矿划分为两个大类:Py1采于钨矿体（深部）,Py2采于铅锌矿体（浅部）,又根据酸蚀后的岩相学特征将这两类黄铁矿分为两个亚类（即Py1a/1b和Py2a/2b）,Py1a具有高Co元素含量同时亏损其余微量元素的特征,而Py1b相对富集Ni、Cu、Pb、Bi、Zn和As元素。Py2a亏损Co元素和Ni元素,但是富集As元素,Py2b除了更加富集As元素外,Pb、Bi、Cu、Zn、Au和Ag也呈现富集特征。同一类黄铁矿中（Py1或Py2）差别小,但是这两类黄铁矿的铅同位素范围大（208Pb/204Pb值范围为36.587～38.248）,显示扬子上地壳（董岭式基底）为钨矿化提供了物质来源。东顾山矿床与长江中下游成矿带及邻区鸡头山矿床、大湖塘矿床中的白钨矿同位素范围差别大,分别落入对应区域的基底同位素范围,指示区域钨矿床的成矿物质来源除了江南式基底（双桥山群）外,董岭式基底可以为钨矿床提供成矿物质,因此南钨北移的界限可以越过长江深断裂。东顾山矿床成岩成矿时代分别为99.9±1.7～99.7±1.5 Ma和97.22±0.70 Ma,指示成矿带在130Ma的大规模成矿作用以后,在100 Ma发生了一次新的成矿事件。该矿床的成矿时代明显晚于前人提出的长江中下游成矿带铜铁金矿床成矿时代,据此,将成矿带的燕山期成矿时代范围重新确定在145～97 Ma之间。并进一步划分了三阶段钨成矿作用:146～143 Ma、127 Ma和97 Ma,在成矿带的铜主成矿期（140Ma）之前和铁成矿期（130Ma）之后均有钨成矿事件发生。长江中下游成矿带与钨矿床有关的岩体均具有右倾的稀土配分模式,早、晚阶段成矿岩体有微弱的铕负异常（平均值为0.88和0.78）,中阶段成矿岩体有明显的铕负异常（平均值为0.18）。且均富集Rb、Th、U等LILE,亏损Nb、Zr、Ti等HFSE,弱亏损Sr、P、Eu、Ti,具有高的K/Rb和Zr/Hf 比值以及低的Sr/Y比值,表明长江中下游成矿带与钨矿床有关的岩浆分异演化程度低,岩浆氧逸度高,从长江中下游成矿带到钦杭成矿带再到南岭成矿带,岩浆的分异演化程度逐渐加强,岩浆氧逸度逐渐降低。长江中下游成矿带钨矿床成矿岩体的εNd（t）、（87Sr/86Sr）i变化范围很大、数据点离散,尤其是早晚两阶段岩体与中阶段岩体（87Sr/86Sr）i差别极大,显示了岩浆来源的差异性,即中阶段岩体（即桂林郑岩体,位于南亚带）有更多的扬子上地壳（江南式基底）物质加入。相比于早阶段成矿岩体（即阮家湾岩体和高家塝岩体,分别位于中亚带和南亚带）,晚阶段岩体（即东顾山岩体,位于北亚带）具有较低的（87Sr/86Sr）i和较低的εNd（t）和更负的锆石εHf（t）值则可能指示晚阶段成矿岩浆有更多的地壳物质（董岭式基底）加入。通过对鄂东南矿集区成铜岩体、成铁岩体和成钨岩体的锆石微量元素研究发现不同岩体成矿专属性不同,其中,阮家湾钨矿床的成矿岩体锆石富钨元素（平均值为1.14ppm）;铜山口铜矿床和铜绿山铜铁矿床的成矿岩体锆石富铜元素（平均值分别为0.80和1.23ppm）。铜山口铜矿床和铜绿山铜铁矿床的成矿岩体氧逸度最高（锆石Ce4+/Ce3+平均值分别为207.5和263.6）,金山店铁矿床次之（锆石Ce4+/Ce3+平均值为189.0）,阮家湾钨矿床的成矿岩体氧逸度最低（锆石Ce4+/Ce3+平均值为71.7）。在矿集区尺度,鄂东南矿集区横跨南北两个基底,其区域地球化学特征和成矿作用具有钨-铜-铁过渡的特点。岩浆的地幔与地壳加入的比例和类型不仅对氧逸度有明显的控制作用,而且决定了岩浆的含矿性,岩浆源区的差异很可能是导致鄂东南矿集区不同岩体含矿性差异的根本原因。东顾山钨矿床、阮家湾钨矿床、高家塝钨矿床、桂林郑钨矿床和铜山口铜金矿床中白钨矿的稀土配分模型呈现不同程度的轻稀土富集和铕负异常特征,均富集HFSE,Nb/La值约为1.217～52.455,指示这四个钨矿床的成矿流体富集F挥发分;铜山口铜金矿床成矿流体富C1挥发分,即成矿带内形成钨矿床的流体富集F挥发分,形成铜矿床的流体富集C1挥发分。矽卡岩型矿床中白钨矿的铕异常δEu通常<1,且富集LREE和Mo元素;石英脉型钨矿床中白钨矿铕异常δEu变化范围大（>10或<1）,且亏损LREE和Mo元素;斑岩型矿床中的白钨矿铕异常δEu变化范围大,且中等富集LREE和Mo元素,故白钨矿的（La/Lu）N和Mo/δEu图解可以作为判断热液矿床类型（矽卡岩型、斑岩型和石英脉型）的参考指标。由于长江中下游成矿带受到华北和大别山的强烈“阻挡”,很可能发生了“陆内俯冲”,上下地壳发生脱耦,岩石圈叠置增厚。长江中下游成矿带的董岭式和江南式基底富含钨等组分,是形成原始含矿岩浆的物质基础。随着岩浆的结晶分异,钨等成矿元素聚集在岩浆房的顶部,并上升侵位在古生代白云岩、灰岩沉积地层中,含矿热液与碳酸盐岩反应形成长江中下游成矿带的矽卡岩型钨矿床。在此研究基础上,建立了长江中下游成矿带钨矿床成矿模式,“南钨北扩”将成为目前及以后钨矿勘查和钨工业布局的新方向。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 聂利青
导师: 周涛发
关键词: 长江中下游成矿带,东顾山,阮家湾,桂林郑,高家塝,钨矿床,白钨矿,矿物地球化学,成矿模式
来源: 合肥工业大学
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: 合肥工业大学
基金: 国家重点计划研发项目“长江中下游,钦杭成矿带典型成矿系统的深部过程与时空演化”(编号:2016YFC0600206),国家自然科学基金重大国际(地区)合作项目“长江中下游成矿带陆内斑岩-矽卡岩型铜金矿床和玢岩型铁矿床的成矿系统研究”(编号:40830426)
分类号: P618.67
DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000660
总页数: 235
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