本文選題：黔西南　切入點(diǎn)：卡林型金礦　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：黔西南地區(qū)是我國“滇-黔-桂”金三角的重要組成部分,發(fā)育了大量賦存于淺變質(zhì)/未變質(zhì)沉積巖中的微細(xì)浸染型金礦床。該區(qū)從上世紀(jì)70年代第一個金礦床(板其金礦)發(fā)現(xiàn)以來,就引起了國內(nèi)外大量科研院所及礦業(yè)公司的高度關(guān)注。迄今雖已經(jīng)歷近半個世紀(jì)的開采和研究,但對這些金礦床成礦作用特征和成礦機(jī)理的認(rèn)識仍然不甚清楚,關(guān)于成礦流體與成礦物質(zhì)來源、成礦時代及成礦構(gòu)造背景等關(guān)鍵科學(xué)問題的研究尚不夠深入和系統(tǒng),從而制約了對礦床成因和區(qū)域成礦規(guī)律的認(rèn)識。根據(jù)研究區(qū)金礦床的賦礦圍巖、控礦構(gòu)造以及礦化形式的差異,黔西南地區(qū)的金礦床大致分為三種類型:凝灰質(zhì)火山巖容礦層控型、不純碳酸鹽巖容礦層控型和陸緣碎屑濁積巖容礦斷控型。本文選取上述三種礦床類型的典型代表泥堡、水銀洞和丫他金礦床為研究對象,通過已有資料的總結(jié)分析、詳細(xì)的礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查和礦相學(xué)研究、系統(tǒng)的測試分析及數(shù)據(jù)綜合解釋,力求系統(tǒng)查明各典型金礦床的蝕變礦化特征、成礦元素組合、金的賦存形式與富集機(jī)制、成礦流體和成礦物質(zhì)來源和成礦時代,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化等資料,揭示和探討卡林型金礦床成因模式。論文取得的主要成果和認(rèn)識如下:泥堡和水銀洞金礦床主要賦存在二疊系臺地相茅口組礁灰?guī)r與龍?zhí)督M地層之間的構(gòu)造蝕變體(SBT)中,賦礦地層巖性主要包括火山碎屑沉積巖、生屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r和鈣質(zhì)碎屑巖等,控礦構(gòu)造主要包括沿不整合面發(fā)育的層間構(gòu)造破碎帶、背斜內(nèi)部層間滑脫面和穿層斷裂構(gòu)造。丫他金礦床主要賦存在三疊系陸緣碎屑濁積巖中,控礦構(gòu)造主要為背斜及其軸部附近高角度陡傾斷裂構(gòu)造。雖然三個礦床的控礦構(gòu)造和賦礦圍巖不同,但均顯示出相似的蝕變礦化特征。典型圍巖蝕變主要為硅化、脫碳酸鹽化與碳酸鹽化、硫化、粘土化±螢石化。典型礦物組合主要包括隱晶質(zhì)玉髓、梳妝石英、方解石、白云石、砷黃鐵礦、毒砂、輝銻礦、雄黃、伊利石(±迪開石±絹云母±高嶺石)和螢石。盡管不同礦床賦礦圍巖的巖性存在較大差異,但是礦石中主量元素組成均顯示高Si、變化的Ca和Mg、高Fe和S、高Al和K,分別反映了硅化、脫碳酸鹽化和碳酸鹽化、硫化和粘土化蝕變過程中元素的遷移變化。三個礦床的礦石微量元素含量變化規(guī)律較為一致。其中與成礦有關(guān)的Au、As、Hg、Sb和Tl均顯示出較大的變化,變化區(qū)間多在4~7個數(shù)量級,而其他微量元素含量的變化多在3個數(shù)量級以內(nèi)。礦石與圍巖的微量元素相關(guān)性分析表明,礦石中明顯出現(xiàn)Au、As、Hg、Sb和Tl的富集,其他元素沒有明顯的遷出或帶出變化。三個礦床不同世代黃鐵礦的微量元素分析及典型環(huán)帶狀黃鐵礦面掃描分析結(jié)果顯示,成礦期砷黃鐵礦同樣具有Au、As、Hg、Sb、Tl(-Cu-Pb)富集,進(jìn)一步確定研究區(qū)卡林型金礦床成礦元素組合為Au、As、Hg、Sb、Tl(-Cu-Pb)。泥堡、水銀洞和丫他金礦床高品位礦石的礦相學(xué)觀察,尤其是在高空間分辨率環(huán)境掃描電子顯微鏡下均沒有觀察到自然金,說明金的賦存形式主要呈“不可見金”。載金黃鐵礦微量元素分析結(jié)果幾乎都落在卡林型金礦床中黃鐵礦Au-As關(guān)系圖的楔形區(qū)域,進(jìn)一步說明該區(qū)金礦床符合典型卡林型金礦床的礦化特征。載金黃鐵礦Au-As含量變化顯示所有分析值均落在金飽和度曲線(CAu=0.02×CAs+4×10-5)以下,表明這些礦床中Au主要是以固溶體金或均勻分布的納米級包裹體金形式存在。成礦期黃鐵礦Au-As相關(guān)性圖解顯示較好的正相關(guān)關(guān)系,表明金在砷黃鐵礦中的富集與As在黃鐵礦中的含量有關(guān),可能的機(jī)制是As進(jìn)入黃鐵礦引起寄主黃鐵礦的礦物晶胞參數(shù)增大或產(chǎn)生晶格位錯為Au的富集提供了空間。研究區(qū)各金礦床的礦石中均不同程度地發(fā)育浸染狀瀝青,不同礦床中瀝青的激光拉曼光譜特征基本一致,說明該區(qū)金礦床中的瀝青具有相同成因。根據(jù)瀝青的激光拉曼光譜特征參數(shù)反演計算,得到成礦早期流體溫度為317~336℃。該溫度明顯高于盆地古地溫范圍(160~250℃)和區(qū)域上二疊統(tǒng)古油藏儲層流體包裹體均一溫度(73~175℃),說明該區(qū)卡林型金礦成礦熱源可能與區(qū)域古地溫?zé)o關(guān)。典型金礦床成礦期流體均一溫度為~220℃(平均鹽度~4.2 wt.%),成礦晚期流體的溫度為~150℃(平均鹽度為~2.2 wt.%),總體上在金成礦過程中成礦流體存在明顯的降溫過程,鹽度也存在顯著降低趨勢。本文通過多種礦床地球化學(xué)示蹤手段對初始成礦物質(zhì)的來源和演化進(jìn)行了示蹤研究。不同熱液蝕變礦物流體包裹體氣相組成顯示初始成礦流體可能為巖漿流體,在N2/Ar vs.CO2/CH4流體來源判別圖解中,各蝕變礦物中的流體包裹體氣相組成主要落在循環(huán)的大氣降水區(qū)域,經(jīng)大氣水區(qū)域向巖漿流體區(qū)域延伸,整體上構(gòu)成一條非常好的線性分布,暗示成礦流體可能起源于深部巖漿但在演化過程中有大量循環(huán)大氣水加入。其中一件偏離趨勢線向有機(jī)流體方向偏移的石英樣品,可能反映了流體遷移過程中局部存在有機(jī)流體加入。成礦流體C-H-O同位素組成也顯示初始成礦流體具有巖漿來源,流體演化過程中具有明顯的多源混合特征。在δDH2O-δ18OH2O同位素組成圖解中,成礦流體表現(xiàn)出明顯的三端元混合模式:深源巖漿/變質(zhì)流體(14‰,-15‰)、圍巖或深部地層中的有機(jī)水(14‰,-135‰)和當(dāng)?shù)氐拇髿饨邓?熱泉水(-10‰,-72‰)。一些含羥基的熱液蝕變礦物(如迪開石、白云母和高嶺石等)的氫氧同位素組成非常接近深源巖漿/變質(zhì)流體,暗示初始成礦流體的深源巖漿/變質(zhì)起源。在δ13CPDB-δ18OV-SMOW同位素圖解中,自典型的海相碳酸鹽巖區(qū)域δ13CPDB值和δ18OV-SMOW值均出現(xiàn)顯著降低,指示深部巖漿/幔源或賦礦地層中有機(jī)物質(zhì)(脫羧基作用)之間的混合過程。對成礦流體中有機(jī)氣相組成的研究表明,不同階段礦物流體包裹體中有機(jī)質(zhì)的種類和含量沒有明顯變化,說明成礦作用過程中可能沒有明顯的有機(jī)質(zhì)脫羧基作用,δ13CPDB值的明顯降低可能與深部巖漿/幔源碳的注入有關(guān)。不同熱液蝕變礦物流體包裹體惰性氣體同位素和液相離子組成顯示成礦流體具有明顯的幔源/巖漿流體信號,后期演化過程中存在地殼淺部盆地流體的加入。主要熱液蝕變礦物流體包裹體中惰性氣體組成中He/Ne和He/Ar比值變化達(dá)到3個數(shù)量級以上,24件樣品中有8件He/Ne比值變化小于大氣的He/Ne比值(0.3),暗示存在大氣He混入,16件樣品大于0.3,表明存在地殼及深部地幔He加入。典型地殼來源流體中He同位素組成R/Ra值為0.02,地幔來源流體中He同位素組成R/Ra值為8,本次研究獲取的大部分?jǐn)?shù)據(jù)分布在典型地殼來源流體和典型地幔流體之間,其中來自泥堡金礦床的石英樣品具有最大的R/Ra比值1.44,指示成礦系統(tǒng)中可能有高達(dá)24%的幔源He注入。主要熱液蝕變礦物流體包裹體中離子組成中很多樣品顯示較高的Na/Cl和較低的Cl/Br比值,其中兩個螢石和一個石英樣品清楚顯示較低的Na/Cl比值和較高的Cl/Br比值,數(shù)據(jù)范圍與斑巖型礦床成礦流體中的Na/Cl和Cl/Br比值非常接近,進(jìn)一步證實(shí)巖漿流體可能是成礦流體的重要來源之一。在Na/Ca vs.Na/K圖解中,典型金礦床的數(shù)據(jù)分布顯示出巖漿流體與盆地流體的混合趨勢,尤其是來自水銀洞金礦床三個雄黃樣品的數(shù)據(jù)結(jié)果非�？拷叭税l(fā)表的花崗質(zhì)巖漿流體(400℃)端元,暗示成礦流體中的離子組成具有明顯的巖漿來源,但成礦演化過程中存在地殼淺部盆地流體的注入。LA-MC-ICP-MS微區(qū)硫同位素分析結(jié)果顯示,三個礦床中的黃鐵礦δ34S變化為-49.59~16.85‰,成礦前黃鐵礦的δ34S可分為兩組,即-49.59~-4.12‰和14.30~16.85‰,硫分別來自開放和封閉系統(tǒng)中海相硫酸鹽的細(xì)菌還原作用(BSR)。成礦期黃鐵礦的δ34S值為-1.48~9.95‰(均值~3‰),可能是深部巖漿硫或高溫變質(zhì)成因硫。單顆粒環(huán)帶狀黃鐵礦的微區(qū)線掃描分析結(jié)果顯示成礦期黃鐵礦的δ34S值相對于成礦前黃鐵礦出現(xiàn)明顯的δ34S值降低,暗示成礦流體中明顯富集32S,并向“0”靠近。相似的情況在美國內(nèi)華達(dá)地區(qū)也有報道,這種現(xiàn)象被認(rèn)為是巖漿硫的注入。綜上所述,本文認(rèn)為黔西南地區(qū)卡林型金礦床的成物質(zhì)具有巖漿來源,并在地殼淺部與循環(huán)大氣降水、盆地(有機(jī))流體及大氣成分發(fā)生混合。成礦年代學(xué)研究為黔西南金礦床的形成時間和時空分布規(guī)律提供了新的重要信息。泥堡金礦床SBT礦化帶中螢石Sm-Nd等時線年齡為126~122 Ma,水銀洞金礦床與雄黃共生的方解石Sm-Nd等時線年齡為146.5±3.3 Ma,丫他金礦床與雄黃共生的石英Rb-Sr等時線年齡為148.5±4.1 Ma,丫他金礦床成礦期熱液伊利石的Rb-Sr等時線年齡為204.6±5.2 Ma。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)事實(shí)及已有可靠成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)的分析,本文認(rèn)為黔西南地區(qū)卡林型金礦床成礦作用具有兩期成礦的特點(diǎn),成礦時代包括晚三疊世(~200 Ma)和晚侏羅世—早白堊世(148~122 Ma)。根據(jù)對區(qū)域大地構(gòu)造演化研究成果的分析,研究區(qū)金成礦的構(gòu)造背景和成礦過程可概括為:在晚三疊世(~200 Ma),隨著古特提斯洋的閉合,Indochina板塊向北與華南板塊拼合,碰撞后構(gòu)造體制由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換導(dǎo)致強(qiáng)烈的區(qū)域巖漿活動,但由于黔西南所處的右江盆地沉積蓋層巨厚、能干性較弱、斷離構(gòu)造連通性較差,因此極少有巖漿侵位到沉積蓋層淺部;深部隱伏巖漿房冷卻過程中出溶形成的初始成礦流體(+物質(zhì))沿區(qū)域臺—盆邊界斷裂或其他臺、盆內(nèi)部斷裂構(gòu)造向上遷移,流體遷移過程中存在明顯的深循環(huán)大氣降水、盆地(有機(jī))流體、近地表大氣降水混合。這種混合流體遷移至淺部區(qū)域性構(gòu)造不整合面、背斜內(nèi)部層間滑脫構(gòu)造、層內(nèi)斷裂構(gòu)造等處與發(fā)生廣泛和強(qiáng)烈的水—巖反應(yīng)引起Au及其他成礦物質(zhì)的卸載和富集。晚侏羅世—早白堊世(148~122 Ma)的金礦成礦作用可能與華南板塊巖石圈的大規(guī)模伸展減薄有關(guān),這種伸展可能與古太平洋板片俯沖過程中俯沖板片撕裂作用或板片俯沖方向調(diào)整有關(guān),研究區(qū)深部燕山晚期巖漿活動出溶的成礦流體(+物質(zhì))沿先存構(gòu)造通道向上遷移至相似的賦礦空間通過相似的水—巖反應(yīng)過程和相似的礦化富集機(jī)制卸載成礦。
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【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P618.51
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本文編號：1565664