高温热液矿床成矿机理研究_以粤北主要石英脉型钨矿为例.pdf
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1、高温热液矿床成矿机理研究高温热液矿床成矿机理研究以粤北主要石英脉型钨矿为例专业名称:矿物学、岩石学、矿床学申 请 人:林小明导师:陈国能教授摘要 本文从区域地质特征,矿床的地质特征,包裹体地球化学,成矿元素分带,氧同位素,成矿物质来源等多个方面,对粤北石人嶂、梅子窝、棉土窝等三个重要钨矿床进行了系统研究,并在原 地重熔的 成矿模式的 基础上,对该 类型钨矿的成矿物质来源及成矿过程进行了有意义的探讨。论文获得的主要认识如下:1 粤北地区大部分石英脉型钨矿的成 矿花岗岩体形成于中生代,而且空间上多分布于下古生代地槽型复理石建造中,从而提出成矿花岗岩中的钨可能主要来 自 卷入重熔过程的下古生界及其下
2、岩石地层的认识。2.各矿床的含钨石英脉均分布于岩体上方的沉积变质岩系(如梅子窝),或早期结晶、作为晚期岩体盖层(如石人嶂)的花岗岩体内,从而提出岩浆结晶过程中,含钨的热液流体是汇聚于重熔界面凸起部位的顶端,并随着温度的下降而导致的上方裂隙开启而向上运移和沉淀的认识。3.通过对含钨石英脉成矿元素分带特征的研究,得到了 热液流体在沿裂隙向 上运移过程中,高温阶段主要成矿元素的 析出 顺序是M o-W-C u,与元素 地球化学场阐明的规律吻合的认识。4.发现 钨矿中同一 矿脉不同部位的氧同位素值不同,从脉体的 底部向上,6 0值总体上降低。从而得到重同 位素比 轻同 位素在高温阶段析出的 矿物晶格
3、摘要中更为稳定的新认识。5.从三个钨矿中各选取了同 一条典型 矿脉 进行了 系统的 包裹体 测温,发现从脉体的底部向上,成矿温度逐渐降低。而且包裹体测温资料表明:南雄棉土窝钨矿为双阶段成矿;石人嶂和梅子窝均为单阶段成矿,或者说后期成 矿过程的叠加作用不明显。6.对流体包裹体的冰点盐度进行了 系统研究,证实从矿脉的下部往上,随着 矿脉形成温度减低,包裹体的 盆度总 体上也 趋于降 低。了.发现矿脉的 6 勺 值从矿脉底部向 上呈规律性减小的现象,揭示了高温热液阶段也存在同位素分馏。这一发现的意义可能不仅仅局限于钨矿的成矿机理的 研究,更为现有的同 位素分异理论提出了 一个重大的理论问题。8 过去
4、一直认为 梅子窝矿赋矿的花岗闪长岩属于印 支期的岩体,本次 研究获得的K-A r 年龄数据表明,该岩体形成于燕山 中期(1 4 1 M a),极有可能是深部成矿岩体的边缘相带。关键词:高温热液矿床,成矿元素分带,流体包裹体,氧同位素分馏,原地重熔 成矿模式高温热液矿床成矿机理研究 F o r ma t i o n me c h a n i s m o f h i g h t e mp e r a t u r e h y d r o t h e r ma l d e p o s i t sE x a m p le w it h t h e m a j o r q u a r t z-r e e
5、f t u n g s t e n d e p o s i t s in t h e n o r t h G u a n g d o n gMa j o r:Min e r a lo g y,L it h o lo g y&G it o lo g yA p p l ic a n t:L i n X i a o m i n gS u p e r v i s o r:P r o f.C h e n G uAb s t r a c t B a s e d o n t h e e v id e n c e f r o m th e t u n g s te n d e p o s its in n o
6、 r th o f G u a n g d o n g,i n c l u d i n g t h e t i me-s p a c e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e o re v e i n s a n d t h e i r c o u n t r y r o c ks t r a t a,f o r m i n g t e mp e r a t u r e o f fl u i d i n c l u s i o n s i n t h e o r e v e i n s,m i n e r a l i z a t i o nc
7、h a r a c te ri s tic s,c o m p o s i tio n o f o x y g e n is o to p e s e tc,a m o d e l w it h re la ti o n to th ei n-s i t u m e l t i n g h y p o t h e s i s o f g r a n i t e f o r t h e f o r ma t i o n o f h y d r o t h e r m a l d e p o s i t s i sp r e s e n t e d i n t h is p a p e r.T h
8、 e ma i n fi n d i n g s a n d c o n c l u s i o n s o f t h i s r e s e a r c h a r e a sf o l l o ws:l.Mo s t o f t h e t u n g s t e n d e p o s i t s i n n o r t h o f G u a n g d o n g a r e f o r me d i n t h eY a n s h a n ia n p e r io d,a n d d i s tri b u te d i n th e s t ra tu m re g io
9、n o f g e o s y n c lin a l fl y s c hf o rm a tio n f o r m e d in t h e e a r ly P a le o z o ic,s u g g e s tin g th a t th e o re-fo r m in g m a te r ia l o fg r a n it e lik e ly c a m e m a in ly fr o m th e lo w e r P a le o z o i c s tr a t a in v o lv e d in to th e c r u s t a lm e l t i
10、n g p r o c e s s i n t h e Me s o z o i c.2.T h e t u n g s t e n o r e v e i n s u s e d t o b e d i s t r i b u t e d i n m e t a m o r p h o s e d-s e d i m e n t a r y c o v e r o n t h e a p e x o f a g r a n i t e b o d y,o r i n t h e g r a n i t e c a p t h a t f o r m e d i nth e e a r ly
11、s t a g e a n d e x i s te d a s th e c o v e r o f la te s ta g e g r a n ite b o d y,i n d ic a tin g th a to r e-f a r m in g fl u id w a s a e c u n m la te d in th e a p e x o f MI(m e lt in g in te r f a c e)d u r in gc r y s ta lliz a t io n o f m a g m a,a n d m o v e d u p a lo n g th e fr
12、a c tu re s in th e c o v e r a n d d u r in gw h ic h,d e p o s ite d in f r a c t u r e s w ith t h e d e c re a s e o f t e m p e r a tu re.I I I 摘要 3.T h e o r e fo r m in g e le m e n ts in a n o re-b e a r in g q u a r tz v e in u s u a lly d i sp la y sz o n in g c h a r a c te r is ti c s,t
13、h a t is,e le m e n t M o u se d to d e p o s it f ir s t,th e n W,a n d fin a llyC u f r o m t h e b o t t o m o f o r e v e i n u p w a r d s,i n g o o d a g r e e m e n t w i t h t h a t c l a r i f i e d b y t h eG e o c h e m ic a l F ie ld o f E l e m e n t s(G F E).4.T h e 6 1 s O v a lu e s
14、o f a n o r e-b e a r in g q u a r tz v e in a r e fo u n d d e c r e a s in g fr o m ro o tt o t o p o f t h e v e i n,s u g g e s t i n g t h a t t h e h e a v y i s o t o p e i s p r o b a b l y mo r e s t a b l e i n l a t t i c eo f m i n e r a l t h a n t h e l i g h t o n e i n h i g h t e m
15、p e r a t u r e s t a g e.5.U n i f o r m t e mp e r a t u r e o f fl u i d i n c l u s i o n s i n t h e s a me v e i n i s f o u n d t o r e d u c ef r o m t h e l o w e r p a r t t o t h e u p p e r o f a t u n g s t e n v e i n.O n t h e d a t a o f i n c l u s i o nt e m p e r a t u r e t e s t
16、 i n g,t h e Mi a n t u w o t u n g s t e n d e p o s it m a y l i k e l y s u b j e c t e d t o t w oo r e-f o r m i n g s t a g e s,a n d b o t h S h i r e n z h a n g a n d Me i z i w o d e p o s i t s u b j e c t e d t o s i n g l es t a g e.6.R e s e a r c h r e s u l t o n fl u i d i n c l u s
17、 i o n s i n d i c a t e s t h a t w i t h d e c r e a s i n g t e m p e r a t u r ef r o m t h e r o o f u p w a r d a l o n g a n o r e v e i n,t h e s a l i n i t y o f fl u i d i n c l u s i o n s g r a d u a l lyr e d u c e s.7.V a r ia t io n o f 6 18 0 v a lu e s a lo n g a n o re-b e a r in
18、g q u a r tz v e i n in d ic a te s th a ti s o t o p i c fr a c t i o n a t i o n ma y h a p p e n i n h i g h t e m p e r a t u re s y s t e m.O b v i o u s l y,t h i s f i n d i n gs h o u l d b e h e l p f u l t o t h e s t u d y o f o r e-f o r mi n g m e c h a n i s m,a n d a l s o,p u t f o r
19、 w a r d ac h a l l e n g e a b l e q u e s t i o n t o t h e i s o t o p i c fr a c t i o n a t i o n t h e o r y.8.T h e g r a n o d i o r it e b o d y i n Me i z i w o t u n g s t e n d e p o s i t h as l o n g b e e n c o n s i d e r e df o r mi n g i n t h e I n d o c h i n a s t a g e,T h e K-
20、A r d a t i n g m a d e i n t h i s s t u d y i n d i c a t e s t h a tw as f o r me d i n t h e m i d d l e Y a n s h a n i a n s t a g e(1 4 1 Ma).T h e o r e-f o r m i n g e l e me n t s o f d e p o s i t s a r e i n t e r p r e t e d a s b e i n g f r o m t h e p r o t o l i t h si n v o l v e d
21、 i n t o t h e i n-s i t u me l t i n g,a n d t h e y a r e l i k e l y c o n c e n t r a t e d i n g as p h a s ea c c u m u l a t e d a t t h e a p e x o f me l t i n g i n t e r f a c e(MI)i n t h e l a t e s t s t a g e o f m a g m ac r y s t a l l i z a t i o n f o r u n a b l e t o e n t e r t
22、 h e l a tt i c e o f s i l i c a t e s.D e s t r u c t i o n o f e q u i l i b r i u mb e t w e e n t h e i n t r i n s i c a n d c o n fi n i n g p r e s s u r e s o f s y s t e m r e s u l t s in t h e u p w a r d mo t i o no f g a s-liq u id fl u id a n d d u r in g w h ic h,th e o r e-fo rm in
23、g m a t e r ia l in it is e x p e c t e d top r e c i p i t a t e w i t h v a r i a t i o n s o f p h y s i o c h e m i c a l c o n d i t i o n s.A l t e rna t e e q u i l i b r i u m/d i s e q u i l i b r i u m o f t h e m e l t-h y d r o t h e r ma l s y s t e m i s r e s p o n s i b l e f o r t h
24、 e m u l t i p h a s e高温热液矿床成矿机理研究mi n e r a l i z a t i o n o f a d e p o s i t.O r e-f o r m i n g ma t e r i a l s d i ff e r e n t i a t e d f r o m t h e m e l t u s e d t ov a ry f r o m q u a r tz-o x i d e s,th r o u g h q u a r tz su lf id e s t o c a r b o n a te s fo r th e e a r lie s t
25、s t a g e tola te s t s t a g e w ith d e c r e a s in g te m p e r a t u re o f th e s y s te m.O r e-f o r m in g m a te ri a lsd e te r m in e b y th e m in e r a l c o m p o n e n t in m a g m a tic m e lt th a t c o m e f ro m t h e e n g u lf e ds t r a t u m i n t h e p e r i o d o f i n-s i
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