湘东北横洞钴矿床成因矿物学和成矿流体研究

发布时间：2017-04-26 08:17

  本文关键词：湘东北横洞钴矿床成因矿物学和成矿流体研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：湘东北横洞钴矿床产于江南造山带中段的湖南省浏阳市境内,是受构造控制的蚀变角砾岩型钴矿床。该原生钴矿床的发现在湖南省境内尚属首例。在野外地质调查的基础上,开展了岩相学、矿物学、矿物化学、同位素地球化学、流体包裹体地球化学及同位素地质年代学研究,总结了矿床地质特征、探讨了矿床成因、建立了成矿模式,最后提出了找矿方向,取得了如下认识:1)通过对矿区的详细地质调查,结合区域成矿特点,系统研究了矿床地质特征、成矿地质条件和关键控矿因素等。2)通过对矿床详细的野外观察与室内分析,发现横洞矿床存在有热液构造角砾岩和蚀变硅化岩种类型的矿石。在两类型矿石中,黄铁矿是主要的金属硫化物,也是重要的含钴矿物,次要的矿石矿物包括磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等;脉石矿物以石英、绿泥石为主,次为绢云母、方解石、高岭石,同时伴生金红石等副矿物。矿区发育强烈的围岩蚀变带,在垂向上由上至下依次出现构造挤压破碎带(Bd)?构造热液蚀变带(Gs)?混合岩化带(Hi)。横洞矿床的成矿作用从早到晚可划分为构造变形期和热液成矿期,而后者又可以划分出三个阶段,即成矿早阶段、主阶段及晚阶段。3)硫化物的EPMA和LA-ICPMS原位分析结果表明:Co元素以类质同像形式存在于硫化物的晶格中,S/Se比值暗示了横洞矿床的形成受岩浆内生作用的制约;Co/Ni比值暗示成矿作用与中高温热液环境有关。4)绿泥石和金红石的成因矿物学研究表明:绿泥石成分在不同成矿阶段有所变化,即矿体中的绿泥石为蠕绿泥石,而晚阶段的绿泥石为铁镁绿泥石;成矿主阶段绿泥石形成温度为280~347℃,晚阶段绿泥石形成温度为114~284℃;金红石中的元素在热液成矿过程中存在Ti4+、Si4+、Al3+、Mg2+、Fe2+等离子交换;Cr/Nb比值及Nb的含量暗示金红石来源于变铁镁质岩石,因而可能与区域上存太古代-古元古代斜长片麻岩、角闪岩、变粒岩的岩石组合有关。5)矿床流体包裹体的岩相学、显微测温研究表明:流体包裹体的寄主矿物主要是石英,其次为方解石。共有四种类型包裹体:V型、PL型、L型及S型。构造变形期,以L型为主;成矿早阶段,有L型、V型及少量的S型;主阶段,包含大量的V型、PL型、L型及S型包裹体;晚阶段,所含包裹体较小,以L型包裹体为特征。测温发现,构造变形期的L型包裹体显示的均一温度为169.0℃~223.0℃;成矿早阶段,L型包裹体显示的均一温度为250.9℃~289.1℃;V型包裹体显示的均一温度为261.3℃~329.6℃;主阶段,L型包裹体显示的均一温度为226.6℃~289.0℃,然而,这阶段的V型包裹体显示的均一温度为257.0℃~365.4℃;晚阶段,L型包裹体显示的均一温度有所降低,为149.9℃~234.0℃。拉曼成分测试发现V型包裹体中气相部分为水蒸气,PL型包裹体测试过程中只有水峰,在L型包裹体中也是一样,均为液态的水。流体包裹体在主阶段与晚阶段所显示的温度与绿泥石形成温度一致。6)矿床同位素地球化学结果表明,横洞矿床中黄铁矿的δ34S(CDT)值范围较大,为-15.9‰和-1.5‰之间,暗示硫具有多来源性;结合湘东北地区冷家溪群地层黄铁矿的δ34S值为-13.1‰~-6.3‰,因此,推测横洞矿床硫可能来源于地层硫和热液硫的混合。矿石铅同位素208Pb/204Pb变化范围为38.47~39.17,207Pb/204Pb变化范围为15.64~15.65,206Pb/204Pb变化范围为18.16~18.76,显示铅同位素来源稳定。将铅同位素值投入Zartman等(1981)提出的“铅构造模型‖图解中,得到横洞矿床的成矿物质具有深部幔源物质混合壳源物质特征。7)由于横洞矿床的形成受控于连云山岩体和长平断裂带,而连云山岩体锆石LA-ICPMS年龄为145.17±0.85 Ma(2σ,MSWD=1.9),产于长平断裂带含矿硅化岩中白云母Ar-Ar坪年龄为130.3±1.4 Ma(2σ,MSWD=1.06),我们推测横洞矿床的形成时代可能在145~130 Ma,是中国东部燕山期大规模岩浆/构造/成矿作用的产物。8)通过与国内外不同成因典型钴矿床(包括岩浆岩型、热液及火山作用型和沉积岩容矿层控型)的对比研究,认为横洞矿床在构造环境、与岩浆岩的关系、矿体特征、元素和矿物组合、围岩蚀变和成矿时代等方面存有明显的异同,横洞矿床属于中高温热液改造型。9)最后,对湘东北地区横洞钴矿床的成因做了成因探讨,建立了成矿模式,指示了找矿方向,认为湘东北地区具有寻找大型钴矿的潜力。
【关键词】：矿物学 成矿流体 矿床成因 横洞钴矿床 湖南省东北部
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.62
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 引言15-31
• 第一节 研究背景与意义15-17
• 一、选题背景及项目依托15-16
• 二、研究目的16-17
• 第二节 研究区前人的主要工作17-19
• 一、以往区域地质工作17-18
• 二、以往矿区地质工作18-19
• 第三节 国内外钴矿研究现状19-25
• 一、国外铜钴矿床研究现状19-21
• 二、国内铜钴矿床研究现状21-22
• 三、湘东北地区研究现状22-23
• 四、对研究现状的认识23-25
• 第四节 研究内容25-26
• 第五节 研究技术路线26-27
• 第六节 论文实物工作量27-28
• 第七节 创新成果28
• 第八节 有待深入研究的问题28-31
• 第二章 区域地质背景31-47
• 第一节 大地构造位置31-32
• 第二节 区域地层32-37
• 一、前寒武纪地层32-35
• 二、显生宙地层35-37
• 第三节 区域构造37-39
• 一、区域地质构造特征37-38
• 二、长沙-平江断裂带38-39
• 第四节 区域岩浆岩39-43
• 一、岩浆岩的时空分布及地质特征39-40
• 二、连云山花岗岩40-42
• 三、火山活动42-43
• 第五节 区域变质作用43-44
• 一、区域变质岩43
• 二、接触变质岩43-44
• 三、动力变质岩44
• 四、混合岩44
• 五、变质作用与矿产的关系44
• 第六节 矿产分布44-47
• 第三章 矿床地质特征47-59
• 第一节 矿床地质概况47-51
• 一、矿区地层47-48
• 二、矿区构造48-51
• 三、矿区岩浆岩51
• 第二节 矿体特征51-53
• 一、矿体分布51
• 二、矿体形态、产状和规模51-53
• 第三节 矿石特征53-55
• 一、矿石类型53-54
• 二、矿石结构与构造54-55
• 第四节 围岩蚀变55-56
• 第五节 成矿期次及阶段56-59
• 第四章 矿物学与矿物化学特征59-81
• 第一节 矿石矿物59-61
• 一、黄铁矿59
• 二、黄铜矿59-61
• 第二节 脉石矿物61-65
• 一、石英61-63
• 二、绿泥石63
• 三、金红石63-65
• 第三节 硫化物元素地球化学65-73
• 一、硫化物LA-ICPMS分析65-69
• 二、黄铁矿中微量元素的赋存状态69-71
• 三、黄铁矿的S/Se比值71-72
• 四、黄铁矿的Co/Ni比值72-73
• 第四节 绿泥石矿物化学及温度计73-75
• 一、绿泥石成分73
• 二、绿泥石类别及形成环境73-75
• 三、绿泥石温度计75
• 四、绿泥石形成机制75
• 第五节 金红石矿物化学75-78
• 一、金红石成分75-76
• 二、金红石微量元素特征76-77
• 三、金红石来源与形成机制77-78
• 第六节 Co元素赋存状态78-79
• 本章小结79-81
• 第五章 流体包裹体特征81-91
• 第一节 流体包裹体岩相学特征和分类81-84
• 一、包裹体类型81-83
• 二、包裹体时空关系83-84
• 第二节 流体包裹体显微测温84-88
• 第三节 流体包裹体成分特征88
• 本章小结88-91
• 第六章 同位素地球化学与年代学91-103
• 第一节 稳定同位素地球化学91-98
• 一、样品采集与分析方法91-92
• 二、硫同位素地球化学92-94
• 三、铅同位素地球化学94-98
• 第二节 同位素地质年代学98-102
• 一、样品采集与分析方法98-99
• 二、锆石LA-ICPMS定年99-100
• 三、白云母Ar-Ar定年100-102
• 本章小结102-103
• 第七章 矿床成因与成矿模式103-113
• 第一节 与国内、外典型钴矿床对比103-109
• 一、与国外典型钴矿床对比103-105
• 二、与国内典型钴矿床对比105-109
• 第二节 矿床成因探讨109
• 第三节 成矿模式建立109-111
• 第四节 对找矿方向的指示111-113
• 第八章 结论与展望113-117
• 第一节 取得的成果113-115
• 第二节 存在的问题115
• 第三节 对未来的展望115-117
• 参考文献117-131
• 附录A131-149
• 表 4.1 横洞钴矿床采样位置特征表131
• 表 4.2 横洞钴矿床中硫化物的电子探针主元素分析结果（wt %）131-133
• 表 4.3 横洞钴矿床中硫化物的LA-ICPMS微量元素分析（μg/g）133-137
• 表 4.4 横洞钴矿床中绿泥石电子探针分析数据137-141
• 表 4.5 横洞钴矿床中金红石电子探针分析数据141-143
• 表 5.1 横洞钴矿床流体包裹体特征143
• 表 5.2 横洞钴矿床流体包裹体显微测温数据特征143
• 表 6.1 横洞钴矿与区域地层、矿床S同位素值表143-144
• 表 6.2 横洞钴矿、地层、岩体Pb同位素组成及特征参数144-145
• 表 6.3 中国大陆与横洞钴矿床矿床铅同位素 μ 和k值对比145-146
• 表 6.4 连云山岩体锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb同位素分析结果146-148
• 表 6.5 长平断裂带含矿白云母硅化岩Ar-Ar定年分析结果148-149
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果149-151

  本文关键词：湘东北横洞钴矿床成因矿物学和成矿流体研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：328079