《河南小秦岭金矿成矿作用地球化学研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河南小秦岭金矿成矿作用地球化学研究（124页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、G e o c h e m i s t r yo fo r e - f o r m i n gp r o c e s s e so ft h eX i a o q i n l i n gg o l dd i s t r i c t ，H e n a nP r o v i n c eZ H A OH a i x i a n gS u p e r v i s e d 砂P r o f e s s o rJ I A N GS h a o y o n gAt h e s i sp r e s e n t e df o rt h ed e g r e eo fD o c t o ro fP h i l
2、o s o p h yI n ：M i n e r a l o g y , P e t r o l o g ya n dM i n e r a ld e p o s i tg e o l o g yS c h o o lo f E a r t hS c i e n c e sa n dE n g i n e e r i n gN a n ji n gU n i v e r s i t yN o v e m b e r , 2 0 11f 1 11 1 1I I l U lI H H I III I I I I r f f l U fY 2 37 7 9 2 5壁塑鲎：羞丕鲎：壁鏖鲎专业坠级博士
3、生姓名：壑瀣叠指导教师( 姓名、职称) ：蓥尘涵塾撞( 盛昱2中文摘要小秦岭地区是我国仅次于胶东的第二大金矿产地，对该地区金矿床的成因研究不仅具有重要的科学意义，而且具有重要的经济意义，因此一直是矿床学家关注的领域。本文选择小秦岭金矿区的5 个典型矿床( 大湖、灵湖、文峪、枪马、盔鑫) 作为主要研究对象，通过详细的矿床地球化学研究，特别是系统的流体包裹体研究，微量元素分析、多元同位素体系( H O - C P b - S ) 示踪，讨论了金矿床的成矿物质和成矿流体来源，建立了该区的金成矿模式。同时对该区主要的燕山期花岗岩体进行了详细的矿物岩石地球化学研究，确定了成岩年代和岩体成因，并讨论其是否
4、与金成矿有密切联系。文峪和娘娘山花岗岩是本区的主要岩浆岩，主体岩性为黑云母二长花岗岩，同时发育角闪黑云花岗闪长岩，岩石中主要矿物为斜长石、钾长石、石英、黑云母、角闪石。两岩体属准铝到弱过铝质岩石，锆石U - P b 定年结果分别为1 3l 士lM a 和1 3 44 - lM a 。上述两岩体相对于原始地幔富s i 、K 、B a 和s r ，而贫N b 、T a 、P 、T i 、M g 、N i 、V 和Y ，均表现出类似T T G 岩系和埃达克岩的性质，富集轻稀土元素( L R E E ) ，具有高的S r Y 比值，无E u 的负异常，富集大离子亲石元素( L I L E ) ，亏损高
5、场强元素( H S F E ) 。两花岗岩体具有高的初始8 7 S r 8 6 S r 值( 文峪0 7 0 7 6 0 7 0 8 9 ；娘娘山0 7 0 7 4 0 7 0 8 6 ) ，低负N d ( t ) 值( 文峪- 1 5 0 一1 0 1 ；娘娘山一1 8 5 - 1 2 2 ) ，以及低负H f ( t ) 值( 文峪- 2 1 9 一1 0 4 ；娘娘山- 3 0 8 一2 0 8 ) 。这些同位素特征都指示岩浆的壳源成因。另外，低的M g O ，N i 和V 含量也暗示地幔物质没有加入或者加入很少。地球化学和同位素特征都与加厚下地壳部分熔融的埃达克质岩浆一致，说明花岗岩的
6、源岩很可能来自于下地壳。本区太古代到古元古代的太华群老地层是最可能的源岩，但是其同位素组成却与花岗岩有些许差别，我们注意到中元古代1 7 8G a 的碎屑锆石在花岗岩中发育，并且H f 同位素组成落在H f 的年龄演化线上，我们认为包括太华群和1 7 8G a 底侵到地壳底部的玄武质岩石的下地壳是最可能的源岩，高的S r Y 和L a Y b比值以及低的Y b 和Y 含量暗示角闪石+ 石榴石+ 单斜辉石可能是主要的残留相。S r 和E u无异常说明源区没有斜长石残留，且岩浆演化时未发生斜长石的分离结晶。角闪石压力计计算得到岩浆侵位于约1 1k m 深部的基底太华群岩石中，文峪和娘娘山岩体的结晶
7、温度大约7 7 0 7 9 0 。C 。岩浆演化阶段，角闪石、磷灰石和榍石分离结晶导致元素组成的规律变化。本区花岗岩形成时，石榴石作为残留证明加厚地壳的存在，而新生代及现今地壳明显减薄，因此推断本区地壳减薄可能发生在1 3 0M a 之后。通过对典型矿床文峪金矿的流体包裹体研究，可以将文峪金矿流体成矿过程分为早、中、晚三个阶段，其热液石英中发育C 0 2 - H 2 0 型、纯C 0 2 型和H 2 0 溶液型三种类型流体包裹体。早阶段石英中原生包裹体主要是C O z - H 2 0 型和纯C 0 2 型，其成分为C 0 2 + H 2 0 i N 2 + C H 4 ，均一温度集中在2 9
8、0 3 3 0 。C ，盐度为1 0 9 6w t N a C Ie q u i v ；中阶段为主成矿阶段，该阶段石英中包含了所有三种类型的包裹体，其中以C 0 2 - H 2 0 型包裹体为主，获得C 0 2 - H 2 0 和水溶液包裹体均一温度集中在2 5 0 2 9 0 。C ，盐度为0 0 1 2 8w t N a C Ie q u i v ；晚阶段石英仅发育水溶液型包裹体，具有较低的均一温度( 11 4 2 3 9 。C ) 和盐度( 4 2 9 0w t N a C Ie q u i v ) 。根据C 0 2 - H 2 0 型包裹体计算早、中阶段压力分别为1 3 0 1 7 8
9、M P a 和8 5 1 5 0M P a ，对应的成矿深度分别为4 7 6 5k m 和3 1 5 5k m 。H - O 同位素研究表明，文峪金矿早阶段成矿流体6 1 8 0 值变化于4 3 5 5 ，6 D 变化于- 6 3 一4 7 ，投影点落在变质水区域内及左边边界，说明流体来自变质作用，两个晚阶段样品流体6 1 8 0 分别为一3 2 和一3 0 ，i S D分别为- 4 6 和- 6 4 ；与早阶段相比，向大气降水线或中生代东秦岭大气降水范围漂移，表明晚阶段流体有大量大气降水加入。中阶段成矿流体的6J 8 0 为0 9 4 8 ，6 D 值为一4 9 一4 0 ，落在变质水与大气
10、降水之间总体介于早、晚阶段样品之间，说明其可能属于早阶段流体与大气降水的混合热液。总体而言，文峪金矿的初始流体具有中高温、富C 0 2 、低盐度的变质流体特征，晚成矿阶段大气降水加入增多，流体演化为低温、低盐度水溶液流体，流体的不混溶导致了主成矿期矿质的大量沉淀。对大湖、文峪和盏鑫金矿进行了L A I C P M s 原位黄铁矿微量元素分析表明，黄铁矿中的A u 含量较低( 1 0 0 ，0 0 0t ，平均品位O2 4 f M la I2 0 0 8 ) 。A u 和M o 矿化与一系列N E E 和N W W 向北倾的断裂有关，从北向南依次为F l ，F 8 ，F 7 ，F 3 5 ，F
11、5 和F 6 ( 【目2 - 7 a ) 。构造分析表明这些断层三叠纪时为南倾的逆冲断层到白垩纪发展为北倾正断层f 推进，二t 1 9 9 8 ) 。F 5 是犀宽的构造带，是太湖金矿禽矿体虽多的赋矿断裂( H2 - 7 b ) 也是整个北矿带主要的控矿断裂构造，其中的石英脉和蚀变构造岩多被角砾化并重新胶结I 张L 。 i 二o o q ) 。这些断裂带中的石英脉都遭受了变形、角砾化和或糜棱岩化。F 7 断裂带中发肯石英斑品、冠状玉髓石英或者石英砸颗粒，细粒辉钼矿多产在胶结物中，而大片的辉钼矿主要产在石英或者是钾长石- 石英角砾中。图2 7 大湖金矿地质图【aJ 和勘探线剖面图t b ) 据L
12、 ie la l2 u大湖金钳矿中原生金矿石土要以石英脉型矿石为土，多金榭硫化物型占少数黄铁矿呈网脉状、块状、浸染状产于石英中( H28 abcd ) 。另有部分氧化矿石( H2 - 8 e ) 。金- 1 3 -主要以自然金包体的形式产于黄铁矿中，少量产在石英中，或者作为自然金+ 黄铜矿+ 方铅矿细脉充填于早期立方体黄铁矿中。具有工业意义的M o 矿化发育于F 5 、F 7 和F 3 5 构造带中。辉钼矿呈浸染状集合体产于未变形的石英脉和蚀变围岩中，星点雪花状产于变形石英脉的角砾中，或者是薄膜状或细脉状产于角砾岩或者破碎的石英脉团块中( 图2 - 8 eg ) ，胶结石英角砾的一般为氧化矿石
13、。辉钼矿的发现使得确定热液矿化的时代成为可能。李厚民等( 2 0 0 7 b ) 对这两种产状的辉钼矿进行了R e - O s 同位素定年研究，分别获得了印支期( 三个辉钼矿的R e - O s 模式年龄2 2 3 2 3 3M a ) 和燕山期( 两个辉钼矿的R e O s 模式年龄1 2 9 1 3 lM a ) 的成矿年龄，后者与文峪和娘娘山花岗岩体的成岩年龄较为接近。李诺等( 2 0 0 8 ) 进一步对大湖金钼矿中辉钼矿进行了R e O s 同位素定年，获得R e 一0 s 等时线年龄为2 1 8 4 1M a ，与李厚民等( 2 0 0 7 b ) 的结果相互印证。部分矿石中还发现
14、辉钼矿与热液独居石共生( 图2 - 8 h ) ，( L ie ta 1 ，2 0 11 ) 通过热液独居石S H R I M P 定年，确定独居石形成年代即成矿年代为印支期( 即2 1 6 5M a ) ，并遭受到燕山期构造流体作用的改造。大湖金矿区以黄铁矿型矿石为主，对应的矿化阶段为第1 I 阶段。镜下观察，第1 阶段黄铁矿通常比较干净，不含金。如图2 9 a 所示为一多金属硫化物中的I 阶段黄铁矿，裂隙被后期黄铜矿和方铅矿充填，次生矿物有铜蓝、赤铁矿、铅矾。第1 I 和第1 I I 阶段的黄铁矿是金的主要载体。第1 I 阶段通常为它形细粒一中细粒黄铁矿( 几g m 到4m i l l )
15、 ，部分被破碎角砾化( 图2 9 b ) 。在部分黄铁矿的裂隙中发现了细粒的辉碲铋矿( 0I ，而变质锫石则r U 4 0 0p p m )和S r Y 比值( 图3 - I I ) ，高L a Y b 比值。a釜1 0 0 翟 量 芷1 0掣1 碧p差，芷i jZ 峪。1 一b T n 。m 。t 一铲，a 驴， Y 。，e ； ；i 五x 。五n ，n 。”钼T v 。，E r 。图3 j 0 小素争地区文峪和娘娘山岩体中样品的球粒陨石标准化R E E 配分梗式( a ，b ) 以硬原始地枉标准化微量元素蛛网图“，d ) 。球粒陨石标准值据B o y n t o n ( 1 9 8 4 )
16、 ，原始地幔值据M c d o n o u g ha n dS u n 9 9 5 a与一长花岗岩相比，娘娘山岩体出现的少晕含有角闶石的花岗闪长岩( N 石和N 一7 ) 具有较低的S i 0 2 和N a 2 0 含量，高的C a O ，T F e 2 q ，T i 0 2 ，M 9 0 ，P 2 0 5 ，M n O 值，相似的K 2 0 和A 1 2 0 3 含量。在主量元素v sS i 0 2 协变图解中( 闰3 - 9 ) 除了K 2 0 ，N a 2 0 和A 1 2 0 3 其它，c素均与主体岩石一长花岗岩投影在同一趋势线上。它们属于钙碱性( 圈3 8 b ) 准铝质岩石( A C N K ；0 9 2 和0 9 3 ) 。徽每兀素和稀l ：兀素分布型式与黑云母二k 花岗岩相似( 邕3 、1 0 bd 1根
