论文摘要
宁芜矿集区是长江中下游成矿带中最重要的铁矿床聚集地,是玢岩铁矿成矿理论的发源地,发育多种产出形式多样的铁矿床。然而,玢岩铁矿床是国内学者所提出来的概念,在国际上并没有受到广泛接受,近年来,随着国内外在铁矿床成因研究对比的深入,很多学者认为盆地内的玢岩铁矿床（梅山、凹山、高村、姑山）可以定义为铁氧化物-磷灰石型（IOA）矿床。然而与典型IOA型矿床相比,宁芜盆地的玢岩铁矿床除发育磷灰石外,还明显发育强烈的类矽卡岩化蚀变,具有鲜明的成矿特色,它们与国外典型IOA型矿床成矿作用之间的异同尚缺乏研究和对比。同时,膏盐层对玢岩铁矿床成矿作用的贡献已被大多数学者所认同,然而伟晶磁铁矿-磷灰石-阳起石发育与有无膏盐层的影响、膏盐层在成矿过程中的参与机制仍需深入探讨。玢岩铁矿床发育特色蚀变类型及蚀变分带,尽管前人已对该类型矿床进行了大量矿物学、全岩地球化学以及同位素分析等研究工作,但矿床范围内矿化蚀变具有很大的不均一性,其成分和其他成矿条件的变化没有很好地得到揭示,这影响了对玢岩铁矿床成矿过程和流体演化深刻认识。随着盆地内多个矿床勘探开发及露天开采,使得系统的开展空间采样和成分变化特征研究成为可能,这在很大程度上将促进了成矿作用研究的深入,有助于进一步推进对玢岩铁矿床的认识。前人通过详细的研究,建立了经典的宁芜玢岩铁矿床“三类八式”模式,其中高村式代表产于岩体内部的浸染状矿化,是多个矿床式中最为普遍发育的一类,矿化蚀变受岩体控制最明显,与成矿岩体时空关系最为密切,也是多个玢岩铁矿床的共性所在,对其进行深入研究能够为研究玢岩铁矿床成矿作用提供重要的信息。因此,本论文选择该矿集区内两个典型和重要的“高村式”矿床,即高村铁矿床和和尚桥铁矿床,在野外采坑和钻孔中进行系统的网格采样,在岩相学研究的基础上,结合高精度矿物原位微区微量测试工作,开展系统的年代学和成矿作用研究。取得了如下主要的进展和认识:高村铁矿床成矿闪长玢岩成岩时代为131.6±2.6Ma,和尚桥铁矿床成矿闪长玢岩成岩时代为128.8±1.1Ma,它们的成岩时代都在130Ma左右,与长江中下游成矿带第二期铁成矿时代一致。高村及和尚桥铁矿床以发育细脉浸染状磁铁矿石为主,局部发育磁铁矿-磷灰石-阳起石脉体,磁铁矿-磷灰石-阳起石脉为后期热液脉体沿构造裂隙穿切早期浸染状矿石,磁铁矿微量元素特征显示三组合脉体中磁铁矿呈现高V,Ti（高村Ti含量平均24148ppm,V含量平均3299ppm;和尚桥Ti含量平均10919ppm,V含量平均2042ppm）特征且显著高于细脉浸染状磁铁矿（高村Ti含量平均11149ppm,V含量平均1437ppm;和尚桥Ti含量平均6036ppm,V含量平均1553ppm）,表明磁铁矿-磷灰石-阳起石脉形成温度应当高于浸染状磁铁矿,为初始高温热液阶段形成,推断矿床存在至少两期岩浆热液活动。高村和和尚桥铁矿床磁铁矿-磷灰石-阳起石脉中的磁铁矿Mg、Mn、Al含量与Ti,V等元素含量具有一致的变化趋势,显示出这些元素在磁铁矿结晶过程中受围岩影响较小。两个矿床中浸染状、脉状、角砾状磁铁矿Ti,V等元素含量具有大体一致的变化范围,表明矿床中浸染状、脉状、角砾状磁铁矿为同期岩浆热液形成。本区铁矿床磁铁矿-磷灰石-阳起石脉中磁铁矿Ti+V含量较高,全部位于Al+Mn vs.Ti+V图解中Fe-Ti,V区域,但是该类磁铁矿产出的地质特征与地球化学特征与岩浆熔离型磁铁矿存在显著差异,形成于非常高温的热液环境;浸染状和脉状磁铁矿主要位于Fe-Ti,V和Kiruna区域,少量位于斑岩和矽卡岩区域,也是由高温岩浆热液形成,同时显示出受围岩的影响更强。高村石英-磁铁矿-黄铁矿脉中磁铁矿位于矽卡岩和IOCG区域,形成于热液演化后期中低温热液环境。磁铁矿中V,Ti,Al,Mn等特征微量分布及变化特征与成矿温度直接相关,能够有效指示矿区热源中心。高村铁矿床浸染状磁铁矿网格采样分析结果显示,矿化中心位置V,Ti,Al,Mn含量较高,且磁铁矿V,Ti,Al,Mn高值区域与矿床中磁铁矿-磷灰石-阳起石脉体的产出位置对应,可能对应了矿床第二期热液成矿的高温热液通道。和尚桥铁矿床东部呈现磁铁矿Ti,Al,Mn含量的高值,对应矿区的热源中心。磷灰石微量元素组成可能受形成过程中不同的地球化学条件的制约,使得磷灰石成为研究热液过程的理想矿物。本次工作选择产于闪长玢岩上部的高村、和尚桥铁矿床、产于闪长玢岩顶部与安山岩围岩接触位置的梅山矿床、产于闪长玢岩与三叠纪沉积地层接触位置的姑山矿床,通过岩浆磷灰石主微量元素特征探讨岩浆上升侵位成矿过程中膏盐层的影响。三种不同位置的磷灰石中的V含量指示,和尚桥岩体的氧逸度高于高村、姑山和梅山;岩浆磷灰石与热液磷灰石F-Cl含量对比可以看出,高村、和尚、梅山矿床中的岩浆磷灰石Cl含量均高于热液磷灰石,仅姑山矿床岩浆磷灰石例外,岩体磷灰石F和Cl特征表明,和尚桥、高村和梅山岩体在上升侵位过程中同化了膏盐层,和尚桥矿床相比于高村矿床存在更多膏盐层物质的加入,膏盐层对姑山矿床的影响更多发生在热液成矿过程中而不是岩浆侵位过程。宁芜矿集区磁铁矿-磷灰石型矿床与世界其他其地区尤其是安第斯铁成矿带的IOA型矿床地质特征存在一定差别和联系,矿床成矿时代均主要为早白垩世,成矿过程中从早到晚,空间上由深至浅,发育钠长石化、透辉石化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化和高岭土化蚀变,岩浆源区同样为富集的交代地幔,磁铁矿微量元素特征对比显示矿床应为高温岩浆热液形成。同位素特征和矿物主微量元素特征指示宁芜矿集区磁铁矿-磷灰石型矿床在成矿作用过程中受膏盐地层影响显著,而安第斯铁成矿带内磁铁矿-磷灰石型矿床受膏盐地层影响不明显。综合以上成果,本次研究进一步明确了高村式铁矿床和凹山式铁矿床之间的关系,当成矿流体与三叠系膏盐层作用较强时,对应形成大量类矽卡岩矿物,矿化类型是以交代围岩形式形成的浸染状磁铁矿（和尚桥）;随着新一期流体上升,同化地层组分变弱,成矿作用仅受岩浆-热液过程控制,对应形成类矽卡岩矿物较少,磷灰石增多,矿化类型是以充填形式形成的伟晶状磁铁矿-磷灰石-阳起石三组合,流体及浅表构造活动较弱时,仅在岩体内部的裂隙中充填成矿（高村）,流体及浅表构造活动较强时,则会在岩体顶部构造薄弱部位形成大量块状矿石（凹山）。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 洪浩澜
导师: Noel white,周涛发
关键词: 高村矿床,和尚桥矿床,磁铁矿磷灰石型矿床,膏岩层,磁铁矿,磷灰石
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: 国家自然科学基金重大国际(地区)合作交流项目“长江中下游成矿带陆内斑岩-矽卡岩型铜金矿床和玢岩铁矿床的成矿系统研究”(批准号:41320104003)
分类号: P618.31
DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000699
总页数: 244
文件大小: 27985k