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学科主题矿床地球化学
滇西北羊拉铜矿床热液体系演化与成矿机制研究
杜丽娟
2017
导师黄智龙
学位类型博士
专业矿物学、岩石学、矿床学
授予单位中国科学院研究生院
授予地点北京
学位博士
关键词金沙江成矿带 羊拉矽卡岩型cu矿床 成矿流体演化 成矿机制
摘要

羊拉铜矿床位于云南省德钦县羊拉乡,大地构造位置上处于西南“三江”地区金沙江构造带中部,是目前该带发现的最大且最具代表性的铜矿床。虽然前人对羊拉铜矿床开展了大量的地质勘探和科学研究工作,但在矿床成因类型、成矿流体性质及演化、成矿机制等方面仍存在很多亟待解决的科学问题。本文在总结前人的研究成果和野外地质调查的基础上,对羊拉铜矿床进行了系统的矿床地质特征、成矿物质来源、成矿流体来源、性质和演化、成矿机制方面的研究,主要取得了如下成果:羊拉铜矿床矿体主要呈层状-似层状产出于泥盆系里农组和江边组大理岩和变质石英砂岩地层的层间破碎带、滑脱带以及花岗质岩体与围岩的接触带,矿体类型以矽卡岩型为主。矿石类型复杂多样,可分为矽卡岩型、角岩型、石英-方解石硫化物型、大理岩型等,但以矽卡岩型为主。综合热液蚀变特征、矿石特征及矿物共生组合关系,本文将羊拉铜矿床的矿化形成划分为成矿前期和成矿期,其中将成矿期划分为早、晚两个成矿阶段。成矿前期对应于矽卡岩化过程中的进矽卡岩化蚀变阶段,以形成石榴子石和辉石等大量无水硅酸盐矿物为特征;早期成矿阶段与退矽卡岩化蚀变相对应,形成绿帘石、绿泥石、阳起石等大量含水硅酸盐岩矿物、黄铁矿、黄铜矿等硫化物、磁铁矿以及石英和少量方解石;晚期成矿阶段对应于矿区的大规模硅化和碳酸盐化,以形成大量石英-方解石硫化物大脉为特征。羊拉铜矿床矽卡岩发育,矽卡岩矿物以石榴子石和辉石为主。其中,石榴子石以钙铁榴石为主; LILE因其离子半径大,很难以类质同象进入石榴子石晶格,所以含量偏低;HFSE则因容易置换石榴子石晶格中的Al3+,所以在相对富Al的石榴子石中Zr、Nb、Sc、Th、Ta、Hf和Y的含量明显高于富Fe石榴子石。石榴子石中ΣREE与Al含量呈明显正相关性,在富Al石榴子石中,LREE相对于HREE呈弱富集特征,而富Fe石榴子石ΣREE较低,显示LREE富集、HREE亏损的特征。石榴子石微量元素特征受控于其晶体化学性质和主量元素特征。辉石以透辉石和钙铁辉石为主,微量元素含量较低。矽卡岩矿物组合将进矽卡岩化阶段形成的温度和氧逸度分别限定在430°C~540°C和10-26~10-23之间,退矽卡岩阶段温度和氧逸度均逐渐降低。流体包裹体研究显示,羊拉铜矿床成矿前期流体以高温、高盐度(石榴子石:372~499℃,12.9~58.4 wt.% NaCl equiv;辉石366~493℃,19.1~41.5 wt.% NaCl equiv)为特征,并发生过沸腾作用。早期成矿阶段为中高温、中低盐度(石英-I:301~415℃,2.6~11.7 wt.% NaCl equiv)流体,也发生了流体不混溶作用。晚期成矿阶段(石英-II和方解石)流体包裹体均一温度和盐度分别为142~294℃和1.4~8.1 wt.% NaCl equiv,指示成矿流体为低温-低盐度流体。羊拉铜矿床各类型矿石中金属硫化物的硫同位素组成均一(除低δ34S黄铁矿),δ34S集中分布在-2~2‰之间,具幔源硫特征,表明成矿流体中的硫来自地幔或深部地壳。早期成矿阶段方解石的碳、氧同位素组成相对均一,δ13CPDB和δ18OSMOW 分别为-7.0~-5.0‰和7.2~12.7‰;晚期成矿阶段方解石的δ13CPDB和δ18OSMOW 分别为-4.5~-2.3‰和10.7~19.4‰。计算的成矿流体中碳、氧同位素组成与岩浆水δ13CPDB(-9~-3‰)、δ18OSMOW(5.5~8.5‰)基本一致,指示成矿流体具有幔源或岩浆来源特征。成矿前期石榴子石的δD和δ18O值分别为 -119.3‰~-107.8‰ 和3.9‰~8.6‰,早期成矿阶段石英δD和δ18O值分别为-137.0‰~-101.0‰和5.7‰~7.7‰,指示成矿前期和早期成矿阶段成矿流体主要为岩浆水;晚期成矿阶段石英的δD和δ18O值为-135.0‰~-100.0‰和3.0‰~4.2‰,暗示晚期成矿阶段有大气水加入。流体包裹体和稳定同位素研究显示,羊拉铜矿床成矿前期流体沸腾引起进矽卡岩化蚀变而形成石榴子石和辉石等干矽卡岩矿物;早期成矿阶段流体交代先期矽卡岩矿物而形成湿矽卡岩矿物组合,该阶段流体不混溶作用引起SO2、HCl、CO2等挥发分的分离及水/岩反应是导致成矿的关键因素;成矿晚期阶段流体冷却及大气水/有机流体的混入,也导致部分成矿物质和脉石矿物的沉淀。综合羊拉铜矿床花岗闪长岩体成岩与成矿年代学关系、矿床地质特征、矽卡岩及其矿物学特征、成矿物质来源和成矿流体来源及其演化轨迹,本文认为羊拉铜矿床为典型的矽卡岩型Cu矿床,其成因与矿区花岗闪长岩体密切相关。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/7596
专题研究生_研究生_学位论文
第一作者单位中国科学院地球化学研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
杜丽娟. 滇西北羊拉铜矿床热液体系演化与成矿机制研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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