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湖南香花岭锡多金属矿区地球化学及热力学特征研究

作　者: 周涛
导　师: 戴塔根；徐文炘
学　校: 中南大学
专　业: 国土资源信息工程
关键词: 香花岭锡多金属矿区岩石化学稀土元素成矿温度氧逸度热力学计算硫同位素锡石硫化物成矿系列
分类号: P618.44
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

论文以成矿系列理论为指导,在对香花岭锡多金属矿区资料收集和综合分析前人研究成果的基础上,以野外地质调查为基础,以地质综合分析法、矿物学研究分析法、岩石学研究分析法、地球化学研究分析法、地质热力学研究法以及流体包裹体研究法为主要手段,针对前人研究较为薄弱的成矿物理化学条件、成矿物质来源、成岩机制、成矿机理、矿床成因及成矿模式进行了探索性的研究。通过研究,取得的主要成果如下:①根据香花岭矿区岩浆岩岩石学和岩石化学特征、微量元素及稀土元素地球化学特征,得出本区花岗岩造岩元素K/Na+K和Al₂O₃/K₂O+Na₂O+CaO指标值分别为0.39～0.45和0.54～0.69,ACF为“S”型区域,初始锶同位素组成为0.7824,而Nd模式年龄为负值,显示区内花岗岩是壳幔混合作用的产物。岩体具有高硅、适度富碱、贫钙镁铁的特点,富含钨锡等成矿元素及锂和氟等挥发组分。②对香花岭矿区主要类型的岩石和金属矿物进行了微量元素测定,获得与锡矿化有关的硫化物都具有富砷、钨、锡和贫硫的特点。③首次通过对矽卡岩形成物理化学条件的研究,获得本区矽卡岩阶段成岩温度为430℃～570℃,成岩压力为1000×10⁵Pa,Xco₂为0.22～0.02。由于流体温度下降和H₂O参与流动,使得晚期矽卡岩成岩流体温度下降,XCO₂下降。在温度为570℃时,logfo₂为-24.8～-20.2;在温度为430℃时,logfo₂为-26.0～-16.2。④首次通过对云英岩—锡石—硫化物、锡石—石英—硫化物、硫化物以及萤石—碳酸盐岩阶段的流体包裹体温度和盐度的测定,获得云英岩—锡石—硫化物和锡石-石英-硫化物阶段成矿温度为300℃～350℃,盐度为3.85～6.9wt%NaCl;硫化物阶段成矿温度为200℃～270℃,盐度为0.53～6.4wt%NaCl;萤石—碳酸盐岩阶段成矿温度为85℃～178℃,盐度为0.2～4.5 wt%NaCl。⑤首次通过热力学计算获得各个阶段氧逸度、硫逸度、pH值,并确定了锡、铜、铅、锌的迁移形式和能力。⑥对矿体硫化物进行硫和铅同位素测定,获得溶液的δ³⁴S_∑S与磁黄铁矿硫同位素组成相近约等于0±3‰,δ³⁴S_∑S值小,表明热液硫是岩浆来源,方铅矿铅同位素线性排列,暗示出铅可能是多来源的。⑦通过对矿区地质特征、成矿地质条件、地球化学特征、成矿物质来源、成矿作用、矿化型式以及成矿物理化学条件的分析,总结了香花岭矿区的矿床成因以及成矿模式,认为香花岭锡多金属矿成矿物质主要来源于岩浆,矿床成因类型包括花岗岩体内及其边部产出的与钠长岩化有关的高温气液型Nb、Ta矿床、花岗岩体与碳酸盐岩内接触带产出的与矽卡岩化有关的中高温矽卡岩型Sn、Be矿床、花岗岩体与碳酸盐岩外接触带产出的与矽卡岩化有关的中高温锡石硫化物矿床以及围岩中产出的与硅化、萤石化、青磐岩化有关的中低温热液型铅锌银矿床,整体构成与燕山期岩浆活动有关的广义岩浆热液型锡多金属成矿系列。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章前言  10-22
  1.1 论文选题  10
  1.2 国内外研究现状  10-18
    1.2.1 矿床地球化学研究进展  10-13
    1.2.2 成矿理论研究进展  13-18
  1.3 香花岭锡多金属矿研究工作进展  18-19
  1.4 研究内容及方法  19-20
  1.5 完成的主要工作量  20
  1.6 主要研究成果及创新  20-22
第二章成矿地质背景  22-36
  2.1 地层  22-25
    2.1.1 岩性和层序  22-24
    2.1.2 成矿元素丰度  24-25
  2.2 构造  25-34
    2.2.1 区域构造格架及演化简史  25-33
    2.2.2 矿区构造  33-34
  2.3 岩浆岩  34-36
第三章香花岭岩体地球化学特征  36-64
  3.1 岩石学特征  36-37
    3.1.1 尖峰岭花岗岩  36
    3.1.2 癞子岭花岗岩  36-37
    3.1.3 香花岭岩  37
  3.2 岩石化学特征  37-51
    3.2.1 香花岭岩的岩石化学特征  41-43
    3.2.2 哈克图解特征  43-46
    3.2.3 造岩元素氧化物与F的关系  46-47
    3.2.4 标准矿物成分特征  47-48
    3.2.5 化学参数特征  48-51
  3.3 微量元素和稀土元素地球化学特征  51-60
    3.3.1 成矿元素  52-55
    3.3.2 稀碱元素  55
    3.3.3 挥发元素  55
    3.3.4 稀土元素  55-60
  3.4 花岗岩成因及含矿性评价  60-62
  3.5 香花岭岩体成岩机制分析  62-64
第四章矿床地质特征  64-91
  4.1 主要矿化型式  64-76
    4.1.1 产于花岗岩中的岩浆—热液型铌钽矿床  64-70
    4.1.2 产于矽卡岩中的接触交代型含铍条纹岩矿床  70
    4.1.3 产于层间断裂带中的似层状、管状热液型锡石硫化物多金属矿床  70-76
    4.1.4 产于碳酸盐岩中的似层状、管状热液型铅锌(锡)多金属矿床  76
  4.2 主要金属矿物  76-90
    4.2.1 锡石  77
    4.2.2 黄铁矿  77-81
    4.2.3 毒砂  81-85
    4.2.4 方铅矿  85-86
    4.2.5 闪锌矿  86-90
  4.3 成矿阶段及矿物生成顺序  90-91
第五章成矿作用热力学研究  91-114
  5.1 矽卡岩形成的物理化学条件分析  91-97
    5.1.1 多组分流体相热力学计算相关理论  91-93
    5.1.2 矽卡岩形成压力估算  93-94
    5.1.3 P—T—Xco_2条件  94-96
    5.1.4 氧逸度环境  96-97
  5.2 硫化物形成的物理化学条件分析  97-100
    5.2.1 温度  97-98
    5.2.2 硫逸度  98-99
    5.2.3 氧逸度  99
    5.2.4 二氧化碳逸度  99-100
    5.2.5 pH值  100
  5.3 硫化物(白钨)—(萤石)碳酸盐岩阶段的物理化学条件  100-105
    5.3.1 硫逸度  100-102
    5.3.2 氧逸度  102-103
    5.3.3 二氧化碳逸度  103
    5.3.4 pH值  103-105
  5.4 锡在热液体系中的迁移形式和富集机理  105-110
    5.4.1 锡在热液体系中的价态  105
    5.4.2 锡的溶解度计算  105-108
    5.4.3 锡的迁移形式和迁移能力  108
    5.4.4 锡的富集机理  108-110
  5.5 锌和铅在热液体系中的迁移形式和富集机理  110-114
第六章同位素地球化学研究  114-122
  6.1 硫同位素  114-118
    6.1.1 矿床δ~(34)S总体特征  114-116
    6.1.2 矿床δ~(34)S值的空间变化规律  116-117
    6.1.3 矿物对δ~(34)S特征  117-118
    6.1.4 溶液的硫同位素平均组成  118
  6.2 氧碳同位素  118-119
  6.3 铅同位素  119-120
  6.4 同位素地球化学找矿标志  120-121
  6.5 结论  121-122
第七章成矿系列和成矿模式  122-126
  7.1 地球演化与钨、锡的富集趋势  122
  7.2 深大断裂与成矿  122-123
  7.3 矿床成因、成矿系列及成矿模式  123-126
第八章结论  126-127
参考文献  127-137
致谢  137-138
攻读博士期间发表的主要论文  138

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