广西大厂长坡—铜坑锡多金属矿床成矿机制

论文摘要

广西大厂长坡-铜坑锡多金属矿床位于江南古陆西南缘、著名的丹池成矿带的中部,是我国重要的有色金属矿业基地和国内外著名的超大型的锡多金属矿床,已探明的锡金属量超过100万吨,并伴有Cu、Zn、Pb、Sb、Ge、In、Cd、Se等,研究意义和经济意义巨大。多年来,一直受到地学界的关注。矿床经过了近六十年的研究、开发,在区域地质、地层、构造、岩石学、同位素、成矿物化条件等方面积累了丰富的资料,但长坡铜坑矿床的成因问题,至今存在分歧,分歧焦点体现在成矿时代、矿床成矿物质来源和成矿流体来源这三个主要方面。论文是在前人的大量工作基础上,对长坡-铜坑锡多金属矿床成因研究中存在争议的问题进行了较为详细的矿物学、岩石学、矿床学、矿床地球化学、同位素地球化学和同位素年代学等方面的研究,主要取得了以下进展:（1）通过野外地质调查和室内显微镜下的观察和研究,用大量的事实说明了矿床中层状矿体的形成是成矿流体沿层交代有利地层形成的,层状与脉状矿体之间存在相互穿插的关系,为同一成矿期的产物。这为正确认识大厂矿床的成因提供了扎实的基础地质资料。（2）通过矿物学、矿石学、微量元素和稀土元素地球化学研究,探讨了不同产状矿物之间、不同类型矿体之间成矿元素的变化和运移特点,结合铅、硫同位素研究,提出矿体中成矿物质的来源是相同的,是与岩浆活动有关的,主要来自地壳,也可能有幔源物质的加入。成矿物质的运移方向是由下部到上部,由近岩体向远离岩体。不同阶段形成的矿石矿物及脉石矿物中稀土元素的含量以及变化特征是一致的,均具有早期δEu的负异常,晚期δEu的正异常,反映了矿区成矿环境可能存在一个由相对还原向相对氧化的变化过程。（3）流体包裹体的研究表明,不同类型矿体中流体包裹体的特征基本是一致的,流体成分是以CO2-H2O为主,反映出他们应该是同一成矿期成矿作用的产物。He、Ar同位素分析结果显示,成矿流体来源主要来自地壳,但同时有地幔流体的参与。矿物中幔源He所占的比例从成矿的早期到晚期,含量依次减少,而壳源氦则相应增加,晚期有大气降水的参与。（4）利用先进的技术手段,查明了矿区成岩、成矿作用发生的时代。针对不同的测试对象,采用了不同的同位素测年方法,结果都证实了矿床形成不是泥盆纪地层物质沉积期间富集的,而是燕山期形成的,尤其以白垩纪中期最为集中。同时提出了矿床的形成并非与单一的一次岩浆活动有关,而应该是与多期岩浆活动有关,成矿与成岩的时代应该是趋于一致的,且随着岩浆活动的结束,也许成矿作用还会延续一段时间。从而为成矿模式的建立提供了充分的年代学依据。（5）将矽卡岩型锌铜矿体和长坡-铜坑91号、92号及高峰100号矿体作为一个整体加以考虑。从不同的角度分析了成矿条件、成矿物质运移和元素富集规律等。提出了矿床的形成是与燕山期花岗岩有密切联系的。岩浆活动为成矿提供了物质来源和热源,有利的地层和构造条件为成矿提供了物质运移的通道、空间和动力。岩浆活动、地层、构造三者有机的、“非常罕见”的耦合,才促成这个超大型矿床的形成。同时由于成矿环境的变化,造成了矿床深部形成矽卡岩型硫化锌铜矿体,上部形成以锡石为主的多金属硫化物矿体的分带现象。100号矿体与91号、92号矿体相比,虽然在产状不同,但成矿物质、成矿流体的来源是一致的。差异在于其形成是以充填为主,即含矿流体充填礁灰岩中由于断裂或礁体不同部位层间滑脱（剥离）形成的“虚脱空间”形成的。以上成果,证实了大厂锡多金属矿床的形成是与燕山期岩浆热液活动有关的后生成因。这一研究是对前人研究的补充和提升,对指导大厂矿区的找矿具有重要的理论和实践意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 中国锡矿的类型和开发现状
• 1.2 研究区以往工作程度及存在分歧
• 1.2.1 以往研究工作程度
• 1.2.2 以往研究中存在的主要分歧
• 1.3 研究的思路和技术路线
• 1.3.1 具体研究内容
• 1.3.2 采用的技术路线
• 1.4 完成工作量
• 第二章 区域成矿背景
• 2.1 地层特征
• 2.1.1 地层的层序和岩性
• 2.1.2 沉积建造分析
• 2.2 构造特征
• 2.2.1 区域构造格局
• 2.2.2 长坡-铜坑矿区的构造特征
• 2.3 岩浆岩特征
• 2.3.1 岩体产出特征
• 2.3.2 主要岩石的岩石特征
• 2.3.3 岩浆岩侵入期次划分
• 第三章 侵入岩体的地球化学特征及构造环境讨论
• 3.1 侵入岩体的地球化学特征
• 3.1.1 样品的采集及分析方法
• 3.1.2 主量元素
• 3.1.3 微量元素
• 3.1.4 稀土元素地球化学
• 3.2 岩浆岩的成因及形成构造环境讨论
• 3.2.1 岩石的成因类型划分
• 3.2.2 起源与源区性质
• 3.2.3 岩石形成的构造环境
• 第四章 矿体地质特征
• 4.1 长坡-铜坑锡多金属硫化物型矿体特征
• 4.1.1 矿体的产出特征
• 4.1.2 矿体的形态
• 4.1.3 矿石矿物组成和结构构造
• 4.1.4 围岩蚀变
• 4.2 高峰100 号地质特征
• 4.2.1 100 号矿体的规模、形态和产出特征
• 4.2.2 主要的矿物组成和结构、构造
• 4.2.3 围岩蚀变
• 4.3 长坡–铜坑深部矽卡岩型层状锌（铜）矿体特征
• 4.3.1 矿体的形态、产状和规模
• 4.3.2 矿石的矿物组成
• 4.3.3 矿石的主要结构构造
• 4.3.4 围岩蚀变
• 4.4 长坡-铜坑矿体的空间分布规律
• 4.5 矿床成矿期和成矿阶段的划分
• 第五章 矿物的微量元素地球化学特征及指示意义
• 5.1 黄铁矿特征及指示意义
• 5.1.1 黄铁矿的产出特征
• 5.1.2 同生沉积黄铁矿的成分特征
• 5.1.3 矿体中黄铁矿与同生沉积黄铁矿的化学成分对比
• 5.2 锡石化学成分的变化及指示意义
• 5.2.1 锡石产出特征
• 5.2.2 锡石的化学成分特点
• 5.3 矿石和脉石矿物的REE 地球化学特征及指示意义
• 5.3.1 矿石矿物的 REE 地球化学特征
• 5.3.2 脉石矿物方解石的 REE 地球化学特征
• 5.3.3 矿物 REE 地球化学特征的指示意义
• 第六章 矿体地球化学特征及意义
• 6.1 成矿元素地球化学背景
• 6.2 锡石-硫化物矿体的地球化学特征
• 6.2.1 样品特征与测试结果
• 6.2.2 主量元素的地球化学特征
• 6.2.3 微量元素地球化学特征
• 6.3 矽卡岩型锌铜矿体的地球化学特征
• 6.3.1 样品特征与测试结果
• 6.3.2 96 号矿体造岩元素地球化学
• 6.3.3 成矿元素和微量地球化学
• 6.3.4 稀土元素地球化学
• 6.3.5 96 号矿体成矿物质的来源与运移方向
• 6.4 从微量元素地球化学特征分析大厂矿床成矿物质的运移
• 第七章 硫、铅同位素地球化学
• 7.1 硫同位素组成及示踪
• 7.1.1 长坡-铜坑矿床硫同位素组成
• 7.1.2 100 号矿体硫同位素组成
• 7.1.3 锌铜矿体的硫同位素组成
• 7.1.4 硫同位素示踪
• 7.2 铅同位素特征
• 7.2.1 Pb 同位素分析方法和结果
• 7.2.2 铅源讨论
• 第八章 成岩成矿时代研究
• 8.1 大厂岩浆岩体的侵入时代
• 8.1.1 样品的采集及测试方法
• 8.1.2 测定的结果
• 8.2 长坡-铜坑锡多金属矿体的成矿年龄
• 8.2.1 石英中流体包裹体的 Rb-Sr 等时线法
• 40Ar-³⁹Ar 定年'>8.2.2⁴⁰Ar-³⁹Ar 定年
• 8.2.3 毒砂、黄铁矿的 Re-Os 同位素年龄测定
• 8.3 矽卡岩型锌铜矿体成矿年龄
• 8.3.1 石英中流体包裹体的 Re-Sr 等时线年龄
• 8.3.2 石榴石的 Sm-Nd 等时线年龄
• 8.4 成岩成矿作用的时间讨论
• 8.4.1 大厂笼箱盖岩体的形成时代及岩浆活动延续的时间
• 8.4.2 成矿作用的时代
• 8.5 RE-OS同位素体系成矿物质来源示踪
• 第九章 矿床的成矿机制及成矿模型
• 9.1 有利地质条件是矿床形成的前提
• 9.1.1 有利的赋矿地层是矿床形成的基础
• 9.1.2 岩浆活动为成矿提供物源和热源
• 9.1.3 构造条件为成矿提供有利的定位空间
• 9.2 成矿流体的地球化学特征和流体来源
• 9.2.1 流体包裹体地球化学特征
• 9.2.2 成矿流体来源的 He、Ar 同位素示踪
• 9.3 矿床的成矿机理和成矿模型
• 结束语
• 参考文献
• 攻读博士论文期间取得的成果
• 致谢