山西代县金红石矿床中含矿岩石的岩石学及其内锆石特征

论文摘要

山西代县金红石矿分布于山西恒山隆起西段,大地构造位置上处于华北地台之中部造山带。矿区出露地层主要为上太古界五台群一套经历了多期变质变形作用的中级区域变质岩系,变质程度为角闪岩相。该金红石矿在空间上自西向东分为洪塘、碾子沟和羊廷寺三个矿区,大小矿体共有数十个,其产状与围岩一致,含矿岩石主要为阳起-透闪岩和直闪岩型,其次为石英滑石片岩型。目前勘探结果显示该矿总资源量达370多万吨,属一超大型金红石矿床。代县洪塘矿区富含金红石的直闪岩具片状构造和柱状变晶结构,其中含红色金红石的直闪岩主要由直闪石、斜长石和普通角闪石组成,含黑色金红石直闪岩的主要成分为直闪石。金红石呈半自形-它形粒状位于直闪石中或其间,以及斜长石颗粒中,副矿物主要有锆石和磷灰石等。含金红石矿岩石的原岩推测均为中基性,且高Al2O3、MgO和TiO2,低CaO、Na2O和K2O。轻稀土略亏损,重稀土分布较平坦,具明显负Eu异常,稀土配分模式类似于洋中脊玄武岩E-MORB和N-MORB的混合组分。大离子亲石元素K、Rb、Th、U含量变化较大,高场强元素Nb、Ta、Sm、Yb分异不明显,Ti、Zr、Hf和Y轻微亏损,Ba和Sr相对Rb亏损。该区富含金红石直闪岩中锆石的形态和内部结构较复杂,按其颗粒上的相对位置、阴极发光现象及内部矿物包裹体将其划分为四种类型。第I类锆石位于颗粒的核部,形态不规则,为继承锆石,内部包裹顽火辉石+金云母富镁矿物组合,可能为寄主岩石形成之前保留于锆石中的原岩矿物;第II类锆石生长环带较宽,推测为高级变质锆石,内部包裹体主要为直闪石,反映其形成于角闪岩相,与寄主岩石的矿物组合可能一致;第III类锆石位于增生边,阴极发光亮度高,推测为流体改造的变质锆石;第IV类锆石多呈自形,阴极发光较暗,生长环带规则且较窄,包裹体有钠长石+石英+白云母,对应中压绿片岩相,表明其形成温度和压力低于寄主岩石,它与第III类锆石可能是在同一期后期事件中形成。综合以上研究,初步推测山西代县洪塘矿区金红石矿的原岩可能为岩石圈上地幔较浅部位的洋中脊拉斑玄武岩,表明该矿床属于正变质型金红石矿床。其原始岩浆经过了地幔热液交代和钙长石的结晶分异作用以及较高程度的部分熔融,且受下地壳物质的混染程度较小。岩浆形成后期经历了至少两次构造热事件,其中早期热事件的变质程度为高角闪岩相,之后又遭受了绿片岩相的变质作用。本次研究表明了,对经历复杂变质作用的变质岩中锆石内矿物包裹体的分析是探讨寄主岩石成因及其所经历地质事件的有效手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题背景、目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究思路及方法
• 1.4 完成的工作量
• 2 金红石及金红石矿概述
• 2.1 金红石的基本性质
• 2.1.1 化学组成
• 2.1.2 晶体结构
• 2.1.3 形态
• 2.1.4 物理性质
• 2.2 金红石矿资源及其开发利用
• 2.2.1 世界金红石储量与产量
• 2.2.2 金红石矿床类型及成矿区带
• 2.2.3 我国金红石矿产资源特点
• 2.2.4 我国金红石矿产资源的开发利用现状
• 2.3 小结
• 3 地质背景
• 3.1 矿区构造
• 3.2 矿区地层
• 3.3 区域岩浆活动
• 3.3.1 五台期岩浆岩
• 3.3.2 吕梁期岩浆岩
• 3.3.3 晋宁期岩浆岩
• 3.3.4 喜马拉雅期岩浆岩
• 3.4 变质与蚀变作用
• 4 岩相学特征
• 4.1 红色金红石矿石的岩相学
• 4.2 黑色金红石矿石的岩相学
• 5 岩石地球化学特征
• 5.1 主量元素特征
• 5.2 微量元素特征
• 6 锆石特征及其内部的矿物包裹体
• 6.1 锆石研究的意义
• 6.2 分析方法
• 6.3 锆石特征及其矿物包裹体
• 6.3.1 第I 类锆石
• 6.3.2 第II 类锆石
• 6.3.3 第III 类锆石
• 6.3.4 第IV 类锆石
• 7 源区特征及岩石成因探讨
• 7.1 源区特征
• 7.2 岩石成因及演化
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录