贵州省西南部低温矿床成因及动力学机制研究——以金、锑矿床为例

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	贵州省西南部低温矿床成因及动力学机制研究——以金、锑矿床为例
	王泽鹏
导师	夏勇 ; 宋谢炎
	2013
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位名称	博士
学位专业	地球化学
关键词	低温矿床金-锑成矿成矿流体演化成矿动力学贵州西南部
摘要	贵州西南部（也称黔西南）作为我国卡林型金矿床的重要分布区域，同时也是我国锑、砷、汞等矿床的集中分布区。近年来，对该区这些矿床的研究已取得较多进展，如成矿物质来源、金的沉淀机理及赋存状态等，但有关它们的成矿动力学背景、成矿物质和流体来源、成矿元素的共生分异机理等的研究争议较大，且多数研究主要针对某一个矿床或某一类矿床，很少有将它们作为一个整体来研究，这制约了对该区大面积低温矿床成因的深入认识。因此，在前人研究的基础上，本文主要以紫木凼、太平洞、泥堡、丫他金矿床和大厂锑矿床为研究对象，利用电子探针、等离子质谱（ICP-MS）、同位素质谱（TRITON、MAT-252、ISOPROBE-T、TIMS、VG-5400He）、激光拉曼光谱等现代分析技术，从成矿动力学背景、成矿物质和流体来源→运移→沉淀等方面系统地探讨该区金、锑等矿床成因，取得以下新的认识：（1）黔西南地区金、锑矿床呈面状分布，它们具有相似的地质地球化学特征。金矿床中具有明显的锑矿化，而锑矿床中也显示金矿化现象，可能为同一流体演化的产物。（2）金、锑矿床中矿石矿物黄铁矿、辉锑矿、雄黄、雌黄具有相似的稀土配分模式，均显示LREE富集、HREE亏损的特征。按黄铁矿、辉锑矿、雌黄、雄黄顺序∑REE逐渐降低。金矿床中方解石和锑矿床中萤石均显示明显的MREE富集，Eu含量较高，且方解石具有正Eu异常（δEu=0.77-2.03），萤石显示负Ce异常（δCe=0.64-0.72），而金矿床中萤石显示LREE富集、HREE亏损。金、锑矿床中矿物稀土配分型式的差异可能与成矿流体中稀土元素选择性进入、络合剂浓度及成矿流体物理化学条件有关。方解石正Eu异常可能暗示了深部成矿流体经历相对富含斜长石源区的水-岩反应，萤石中负Ce异常显示了锑的成矿流体氧逸度较高。（3）同位素研究表明，金、锑矿床的成矿物质可能主要来自深部地幔，而成矿流体可能为多来源。金矿中雄黄δ34S=+0.81～+5.20‰，极差4.39‰，均值1.91‰；两个辉锑矿δ34S分别为-0.47‰和-4.88‰。锑矿中黄铁矿δ34S值变化在-2.22～4.97‰；辉锑矿δ34S值变化为-2.66～+3.04‰，极差5.70‰，均值0.86‰。金、锑矿床硫同位素组成基本一致，δ34S值变化较窄且在0.0‰附近，硫同位素直方图上塔式效应明显，接近幔源硫同位素组成，而不同于沉积黄铁矿δ34S值（-25.73～-17.35‰）。金矿床中方解石δ13CV-PDB变化在-8.8～0.9‰，主要为小于0‰的负值，δ13CV-PDB集中在-9～-3‰之间，其变化没有完全位于深部来源的碳范围（δ13CV-PDB：-8～-5‰），暗示金矿中碳可能为深部幔源碳和海相碳酸盐岩中碳的混合；Sr同位素也显示可能有不同的源区。金、锑矿床硫化物铅同位素组成变化较大，均显示为壳幔混合铅，但锑矿中含较多的壳源铅。金矿δDV-SMOW变化为-90～-70‰，δ18OH2O变化为10.7～14.3‰，锑矿的δDV-SMOW变化为-88～-63‰，δ18OH2O变化为-8.3～0.5‰。金、锑矿床δDV-SMOW变化相似且与岩浆水接近，δ18OH2O变化显示右漂移现象，可能为流体与岩石的水岩反应所致。辉锑矿中流体包裹体He、Ar同位素研究表明成矿流体主要为大气降水，含少量的地幔流体。据金矿方解石87Sr/86Sr比值（0.707291～0.708763）判断，金矿的成矿流体中也有幔源流体的存在。（4）流体包裹体研究表明，金矿床的成矿流体中含大量CO2、CH4、N2、H2S等挥发分，含少量Na+、K+、Cl-、F-、NO3-、SO42-等成分。均一温度变化为170-361℃，盐度变化0.35-8wt% NaCl eq.，显示为中低温、低盐度的H2O-NaCl-KCI-CO2流体体系。锑矿的成矿流体以H2O为主，其次为CO2，含大量SO42-及少量K+、Na+、Mg2+、Cl-等。均一温度为129.4-214℃，盐度变化0.18-3.23wt% NaCl eq.，显示锑的成矿流体为低温、低盐度的H2O-NaCl-KCI流体体系。原始成矿流体在金矿化过程中，沸腾作用引起流体不混溶分离可能是导致金在含砷黄铁矿和毒砂中沉淀的主要机制，同时，成矿流体中硫的浓度快速降低，此时，大量的砷、锑等成矿元素残留在流体中，且砷与锑可能以3:1的原子个数比形成砷锑络合物。由于温度降低及砷、锑化学性质差异可能导致流体不混溶分离，分成含锑的流体体系和含砷的流体体系，并沿不同的方向迁移，导致砷与锑的分异。大气降水与锑的成矿流体体系的混合使流体温度降低可能导致锑的沉淀富集。（5）本文获得紫木凼金矿方解石和大厂锑矿萤石的Sm-Nd同位素年龄，其年龄分别为148.4±4.8Ma和141±20Ma，两者在误差范围内基本一致。同时结合前人的研究，认为该区金、锑的矿化可能基本同时，成矿时代主要集中在中-晚燕山期，与区域地壳拉张伸展背景有关。地幔去气作用的CO2、H2S等沿深大断裂上涌并加入流体，活化、迁移深部Au、Sb等成矿元素形成成原始的成矿流体，并在早期岩体的热动力驱动下，形成超压的成矿流体，使深源的成矿物质被运移到地壳浅部富集成矿。（6）尽管金矿床中有锑矿化，锑矿床中也有金的矿化现象，但是它们通常不会在一个矿床或矿体中同时大规模富集，这可能由两个因素决定：①Au和Sb自身的化学性质；②含Au、Sb等元素的成矿流体所处的物理化学环境，金矿形成于一种相对还原的环境，而锑可能在相对氧化的环境中沉淀富集。
其他摘要	Southwestern Guizhou Province is an important area of Carlin-type gold deposits in China, and also is a highly concentrated area of antimony, arsenic, mercury deposits. In recent years, studies on these ore deposits have made great progress in sources of ore-forming materials, precipitation mechanism of Au, and its occurrence state, etc. There are still debates on their metallogenic dynamic settings, the sources of ore-forming materials and fluids，the paragenesis and separation mechanisms of elements, etc. Previous studies mainly focused on a deposit or a type of deposits，but very few researches took them as a whole, which have restricted further understanding in the genesis of epithermal ore deposits in the area. Therefore, on the basis of previous studies, this paper chose the Zimudang，Taipingdong，Nibao and Yata gold deposits as well as the Dachang antimony deposit as the studied objects. Modern analytical techniques including Electron microprobe analyzer (EMPA)，ICP-MS，Isotope mass spectrometry（TRITON，MAT-252，ISOPROBE-T，TIMS，VG-5400He），laser Raman spectroscopy，etc. are used in this study. To systematically discuss the origin of gold and antimony ore deposits, studies on the settings of metallogenesis, sources of ore-forming metals and fluids, migration and precipitation of the fluid, etc. have been carried out, and new progresses are achieved as following: Gold and antimony deposits are distributed in a plane, and they have similar characteristics of geology and geochemistry. There are obvious antimony mineralization in the gold deposits，while the antimony deposit also shows gold mineralization. Therefore, they are likely the products of the same fluid. Ore minerals, such as pyrite, stibnite, realgar, orpiment, show similar distribution patterns of rare earth elements in gold and antimony deposits and all of them show the characteristics of LREE enrichment and HREE depletion. The ∑REE gradually decrease sequentially from pyrite, through stibnite and orpiment, and to realgar. Calcites from gold deposits and fluorites from antimony deposits show obvious MREE enrichments and the Eu contents are relatively high. Calcites have positive Eu anomalies (δEu=0.77-2.03), and fluorites show negative Ce anomalies (δCe=0.64-0.72).
学科领域	矿床地球化学
语种	英语
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/5804
专题	研究生_研究生_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	王泽鹏. 贵州省西南部低温矿床成因及动力学机制研究——以金、锑矿床为例[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.

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