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南岭镁质及钙质矽卡岩型锡多金属成矿作用研究

【摘要】:南岭是世界著名的稀土、钨、锡、铌、钽、钼、铋、铅、锌多金属成矿省,其中,矽卡岩型锡多金属矿床占有重要地位。过去对此类矿床的研究取得了许多重要的成果,但也存在着问题和不足。本文选取了南岭成矿带两个新发现的大型矽卡岩型锡矿床:荷花坪、锡田作为典型进行研究。它们分别属于镁质矽卡岩型以及钙质矽卡岩型锡多金属矿床。通过野外地质调查、电子探针矿物分析、全岩主微量成分分析、流体包裹体、稳定同位素、放射性同位素年代学等方法和手段,对两类矿床的成矿岩体特征、矽卡岩特征、成矿物质来源、成矿流体来源、矿床成因、成矿作用等进行了对比研究,建立了矿床成矿模型,探讨了矽卡岩型锡矿化规律,取得的主要认识如下: 1、荷花坪属于镁质矽卡岩型锡矿。该矿床储量为13万吨锡,5万吨铅和1万吨锌。它与侵入中泥盆统棋梓桥组白云岩及跳马涧组砂岩的侏罗纪晚期(157Ma)隐伏粗-中粒黑云母花岗岩相关。共识别出四个矽卡岩和矿化期次:1、进变质矽卡岩期2、退变质矽卡岩期3、锡石硫化物期4、碳酸盐化期。从新鲜花岗岩到未蚀变的围岩可分辨出清楚的矿物分带。镁质矽卡岩具有特征性的矿物组合:镁橄榄石、尖晶石、透辉石、透闪石、蛇纹石、滑石、金云母等等。对于各种矽卡岩矿物的地球化学研究发现在矽卡岩化过程中,都具有逐渐减少Mg端员及相应增加Fe、Mn端员(特别是Mn端员)的趋势。 镁质矽卡岩型锡矿化从退变质矽卡岩阶段开始,形成了含锡磁铁矿矽卡岩。但是,锡石沉淀的主要阶段还是第三阶段,沿着裂隙和层间破碎带形成锡石-硫化物脉,这些脉不论是在近矽卡岩带还是在远矽卡岩都广泛存在。硫、铅同位素研究表明成矿元素主要为岩浆来源,岩浆起源于上地壳的熔融。氢氧同位素以及流体包裹体研究表明,早期无水矽卡岩阶段为的高温成矿流体主要为岩浆流体。相对的,退变质流体以相对低盐度(2-10wt.%NaCl equiv)以及低温(220-300℃)为特征,表明大气降水和岩浆流体混合。成矿阶段流体具有低温(170-24℃)和低盐度(1-6wt.%NaCl equiv)的特征。第四阶段大气降水为主体,导致流体温度(130-200℃)和盐度(0.4-1wt.%NaCl equiv)进一步降低。2、锡田为典型的钙质矽卡岩型锡钨多金属矿床,具有典型的钙质矽卡岩矿物组合,如石榴石、透辉石、绿帘石、阳起石、绿泥石等等。共识别出五个矽卡岩及矿化期次,依次为进变质矽卡岩期,退变质矽卡岩期,云英岩-氧化物期,硫化物期,以及晚期蚀变期。形成的主要矽卡岩带为石榴石-透辉石矽卡岩及透辉石矽卡岩。与矽卡岩有关的锡矿化类型共三种:锡石-绿泥石型矿化、锡石-磁铁矿型矿化、锡石-硫化物脉型矿化。 对湘东锡田岩体进行的LA-ICP-MS定年结果表明,两个第一期中(细)粒斑状黑云母二长花岗岩样品的年龄分别为(220.9±0.6)Ma及(220.7±0.7)Ma;第二期中细粒二云母二长花岗岩的年龄为(154.44±0.7)Ma。两期花岗岩均为高钾、富碱、弱过铝质岩石。稀土总量较高,富集U,Th,亏损Ti,P等高场强元素和Ba, Sr等大离子亲石元素,具高的104Ga/Al,显示A型花岗岩特征。印支期花岗岩略富集轻稀土,Eu异常较弱;燕山期花岗岩轻重稀土分异不明显,Eu异常显著。两者Hf同位素研究显示,岩石具有较低的εHf(t)(-4.91-11.04),亏损地幔二阶段模式年龄集中在1.6-1.8Ga,与华夏地块古老的变质基底年龄一致。因此,锡田岩体是华夏地块古元古代地壳物质在伸展的构造背景下部分熔融的产物。锡田A型花岗岩复式岩体的确定,对于研究湖南东部在中生代印支、燕山两期构造事件中所处的构造背景具有重要意义。 3、两类锡成矿矽卡岩中的石榴石多数属于(铁铝榴石+镁铝榴石+锰铝榴石)15%的钙铁-钙铝榴石系列。荷花坪矿区石榴石核部富集钙铝榴石,边部富集钙铁榴石,而锡田矿区石榴石与之相反;荷花坪矿区石榴石重稀土富集,轻稀土亏损;锡田矿区石榴石稀土总量高,轻重稀土无明显分异。 4、虽然两类矽卡岩型锡多金属矿床存在许多相似之处,如构造背景、成矿岩体、成矿流体、成矿物质来源等,但差异依然十分明显。根本原因是围岩地层的差异性造成了两类矽卡岩的形成。表面上体现的是矿物共生组合及蚀变期次、蚀变分带的差异性,实际上体现的是两种物理化学条件下的锡活化-运移-成矿机制。荷花坪矿区的矽卡岩型锡矿化发育于镁质矽卡岩之上,同时具有富磁铁矿型和富硫化物型两种矿化,前者较早并为后者所叠加,从而形成富矿体;锡田矿区矽卡岩型锡矿化发育于钙质矽卡岩之上,只具有富硫化物型矿化,有时与云英岩化矿体相叠加,形成富矿体。荷花坪矿区镁质矽卡岩中倾向于形成独立的含锡相-锡石,矽卡岩硅酸盐矿物中几乎不含锡;而锡田矿区钙质矽卡岩中普遍发生锡与钙铁硅酸盐相互置换,未形成大量含锡磁铁矿;荷花坪矿区在进变质阶段锡停留在流体中,直到退变质阶段才开始结晶为锡石,硫化物阶段为锡石结晶的高峰期;而锡田矿区的锡在矽卡岩化阶段不断进入硅酸盐矿物,并通过退变质矽卡岩化、云英岩化将这些锡释放出来,硫化物阶段同样为锡石结晶的高峰期。

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