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湖南大义山锡矿田构造控矿作用与成矿机理研究

作　者: 曾志方
导　师: 曾佐勋
学　校: 中国地质大学
专　业: 构造地质学
关键词: 构造控矿成矿机理锡矿床大义山
分类号: P618.44
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

大义山锡矿田位于南岭成矿带中段北缘,属北西向邵阳—郴州锡多金属成矿带的南东段,是湖南省内重要的有色金属成矿区,以李四光教授所命名的“大义山式构造”和“大义山式花岗岩”特殊的北西向构造型式而确立了该区在南岭地区地质找矿研究方面的重要地位。区内锡多金属矿受构造控制明显,研究区内构造控矿作用具有重要意义。本文在总结近年来取得的勘查成果基础上,结合勘查实践,从区域地质特征入手,以白沙子岭、狮形岭及铜盆岭等典型矿区为代表,采用区域成矿综合研究、成矿构造数值模拟及矿石气液包裹体与氢、氧、硫、铅同位素测量等手段,研究了矿田构造控矿作用特征及成矿机理,总结了区内成矿规律,对区内勘查工作的部署有直接的指导作用。1、研究和总结了区域及矿田地质特征区内出露震旦—第四纪地层,其中与锡成矿关系密切的主要为泥盆—石炭纪碳酸盐岩。区域性北西向邵阳——郴州走滑断裂带具多期次构造活动,具有控岩、控相和控矿作用,控制了大义山岩体、大义山式断裂带及与其相关的锡多金属矿的展布。断裂带发生于加里东期,印支期发生强烈左旋活动,定型于燕山晚期。大义山岩体沿断裂带呈多期多阶段被动侵位,依岩石谱系单位自早至晚划分为中三叠世双凤庵、早侏罗世关口、中侏罗世汤市铺、晚侏罗世泥板田等4个超单元及16个单元,在空间上沿邵阳—郴州走滑断裂带呈北西向展布,侵位时代属于印支期(278-210Ma)至燕山期(185～154Ma,148～128Ma),并呈自南东往北西渐次变新的特点,岩性自早至晚主要为角闪石花岗岩、二长花岗岩、二云母二长花岗岩等。其中与区内锡矿关系密切的为汤市铺超单元晚次介头单元细粒花岗岩。2、研究了区内主要锡矿化类型特征及空间分布区内主要发育云英岩脉型、岩体型和矽卡岩型等锡矿类型。云英岩脉型受大义山式断裂带控制,呈带、呈组集中分布,多与岩体型锡矿相伴产出,主要分布于猫仔山、藤山坳、狮形岭、花山岭等矿区。岩体型锡矿受成矿岩体上凸构造控制,呈透镜状产于汤市铺超单元介头单元顶部,代表性矿床主要有台子上、白沙子岭、师茅冲等。矽卡岩型锡矿依产状分为接触交代矽卡岩和层间矽卡岩两个亚型,受岩体接触带构造控制,主要有铜盆岭、鼎新窿、新生等矿床。区内矿化受邵阳——郴州走滑断裂带控制呈北西向展布,自东向西分为东、中、西三个矿化带,其中东带产于大义山岩体东接触带,矿化类型以矽卡岩型为主；中带分布于大义山岩体内,主要分布云英岩脉型和岩体型；西带分布于大义山岩体西接触带,以中低温矿化类型为主。在垂向上,自下而上分布有岩体型、云英岩脉型及矽卡岩型锡矿化。3、采用计算机数值模拟研究了矿田内构造形成机制和控岩控矿作用,认为该构造带控制了大义山复式花岗岩体及与其相关的锡多金属矿的展布。从模拟结果综合分析可以得出,大义山地区在区域构造活动背景下,呈NW走向的区域走滑断裂的左行压扭作用控制了大义山岩体及大义山锡矿田的区域构造应力场的特征。最大主压应力的异常区控制了该区域节理裂隙的发育及其分布方向,剪切应力的异常高值区域控制了次级断裂和节理裂隙的发育,以及后续矿脉的发育。该区域的局部应力场特征也控制了研究区岩石裂隙和孔隙中流体的压力,进而控制了流体的运移规律,即成矿流体由高应力区向低应力区运移和聚集。由于流体压力的降低,更有利于流体中所溶解矿质的沉淀和析出。4、解剖典型矿床,研究了主要锡矿化类型的矿床地质、地球化学特征,总结了区内锡矿成矿物理化学条件以白沙子岭、狮形岭及铜盆岭等典型矿床,重点研究了区内岩体型、云英岩脉型及矽卡岩型等三个主要锡矿化类型的地质、地球化学特征。白沙子岭矿区主要发育岩体型和云英岩脉型两个矿化类型,岩体型锡矿不仅与成矿岩体介头单元演化有关,而且与构造作用密切相关,云英岩脉型锡矿脉分布其顶部。狮形岭锡矿床主要发育云英岩脉型锡矿,在空间上呈雁列产出。铜盆岭锡矿床以矽卡岩型锡矿为主,主要分布于岩体接触带的垂凹部位。研究了白沙子岭、狮形岭及铜盆岭主要锡矿化类型的流体包裹体,氢、氧、硫、铅等同位素特征。岩体型和云英岩脉型锡矿石中矿物流体包裹体类型较简单,以气液两相包裹体为主。均一温度主要分布于中高温范围(180～300℃),并存在130～140℃,160～200℃,250～290℃等3个峰值区。岩体型锡矿石包裹体流体盐度变化范围为1.40%～11.22%,平均值为4.61%。云英岩脉型锡矿石包裹体流体盐度变化范围为1.40%～10.22%,较岩体型矿石略高。两类矿石包裹体流体盐度较低且变化范围相对较大,ω(NaCleq)一般均<10%,属低盐度流体。成矿流体可能存在中高温、低—较高盐度和高温、低盐度2种流体源,即A-的流体；B-的流体。云英岩脉型和岩体型矿体具有相似的成矿流体源。岩体型锡矿石流体包裹体均一压力相差较大,为(67～537)×105Pa,平均170×105Pa。云英岩脉型锡矿石包裹体均一压力为(89～637)×105Pa,平均277x105Pa,较岩体型矿石高。岩体型矿石δ34S值为0.3‰～2.8‰,平均1.59‰；云英岩脉型矿石δ34s值为0.1‰-0.7‰,平均0.40%‰。矿石中硫的来源相对单一。矽卡岩型锡矿石中δ34S值出现负值,为-0.2～+2.4‰,平均0.06%‰,但硫同位素变化范围较小,略偏离零值,组成较稳定,可能为混合来源硫。白沙子岭矿区的岩体型锡矿石与铜盆岭矿区的矽卡岩型锡矿石等3类矿石的铅同位素组成基本一致。在铅同位素构造模式图中,铅同位素数据落在造山带与上地壳之间,表明铅的来源可能是岩浆来源的造山带与地层中铅相互作用的结果。岩体型锡矿石δD为-79‰,δ18OH2O为6.64‰。云英岩脉型锡矿石δD为-128‰～-54‰,δ18OH2O为3.64‰～5.34‰。矽卡岩型锡矿石δD为-68‰～-48‰,δ18OH2O为3.64‰～5.34‰。氢氧同位关系图显示,区内成矿流体主要有：正常岩浆水和大气降水与岩浆水混合型两种。5、研究了大义山矿田成矿机理由氢、氧、硫、铅同位素示踪,结合成岩成矿时代和成矿空间分布特征等表明,区内成矿物质主要来源于岩浆,其次有少量的地层物质参与。构造和成矿热力系统是驱动流体运移的主要动力。在此基础上建立了区内成矿地质模式。6、总结了区内成矿规律,指出了区内找矿方向成矿规律主要有：(1)等间距分布规律。区内东、中、西三个矿化带中矿床(点)呈等间距分布,间距一般为5-7km。(2)水平与垂向分布规律。区内锡矿化在水平方向上,自东往西分为东、中、西三个矿化带；在垂向上,自岩体往围岩依次发育岩体型、云英岩脉型、构造蚀变带型锡矿及接触带矽卡岩型、似层状矽卡岩锡矿等类型。(3)成矿界面倾斜规律。矿田内中矿化带主要发育云英岩脉型和岩体型锡矿,其矿化富集具有明显的矿化界面。矿田内自北西往南东矿化标高依次降低,中矿化带由北西部花山岭矿区的500-700m标高逐渐变为南东部猫仔山矿区的100-300m标高。东矿化带由北西部鼎新窿矿区的400～500m标高逐渐变为南东部万金窝矿区的-100-200m标高。通过对大义山地区构造控矿作用和成矿机理的研究,总结了今后找矿的方向,提出了藤山坳北部一带、铜盆岭——塔下一带等多个有利找矿靶区。本文的创新之处在于：(1)本次研究发现了岩体型锡矿是在成矿构造-岩浆动态复合控制作用下形成；(2)采用数值模拟方法研究了区内锡矿的控矿作用和形成机制。

全文目录

作者简介  7-10
摘要  10-13
ABSTRACT  13-21
第一章前言  21-32
  §1.1 选题来源及研究意义  21-23
    1.1.1 选题来源  21
    1.1.2 研究意义  21-23
  §1.2 研究历史与进展  23-29
    1.2.1 锡多金属矿床类型划分及成矿作用研究  23
    1.2.2 成矿机理国内外研究进展  23-25
    1.2.3 锡矿床研究方法综述  25-26
    1.2.4 研究区工作现状  26-29
  §1.3 主要研究内容和方法  29-30
    1.3.1 研究内容  29-30
    1.3.2 研究方法  30
  §1.4 完成工作量和主要成果  30-32
第二章区域成矿地质背景  32-47
  §2.1 区域地质构造演化特征  32-35
    2.1.1 区域地质构造演化特征  32-34
    2.1.2 矿田地质构造格局及演化特征  34-35
  §2.2 区域深部地质构造特征  35-39
    2.2.1 区域重力、航磁异常特征  35-37
    2.2.2 中深部构造推断  37-39
  §2.3 区域地层及赋矿特征  39-42
    2.3.1 区域地层及赋矿特征  39-40
    2.3.2 大义山地区地层特征及赋矿特征  40-42
  §2.4 区域地球化学特征  42-47
    2.4.1 区域水系沉积物地球化学异常特征  42
    2.4.2 大义山矿田水系沉积物测量地球化学特征  42-44
    2.4.3 大义山矿田主要地质体微量元素地球化学特征  44-47
第三章构造—岩浆作用与成矿  47-66
  §3.1 构造—岩浆活动的时空结构  47-51
    3.1.1 花岗岩岩石谱系单位划分与空间分布及其与构造的关系  47-49
    3.1.2 岩体同位素地质年代学  49-51
  §3.2 岩石学特征  51-52
    3.2.1 双凤庵超单元  51-52
    3.2.2 关口超单元  52
    3.2.3 汤市铺超单元  52
    3.2.4 泥板田超单元  52
  §3.3 地球化学特征  52-64
    3.3.1 岩石化学特征  52-58
    3.3.2 岩石微量元素特征  58-63
    3.3.3 岩石稀土元素地球化学特征  63-64
  §3.4 岩浆作用与成矿  64-66
    3.4.1 大义山岩体的含矿性  64
    3.4.2 大义山岩体与矿床的时空关系  64
    3.4.3 大义山岩体与矿床的成因关系  64-66
第四章矿田构造控矿特征  66-96
  §4.1 矿化带及主要矿化类型  66-72
    4.1.1 矿化带地质特征  66-69
    4.1.2 锡矿化类型划分  69-72
  §4.2 典型矿床地质特征  72-83
    4.2.1 白沙子岭锡矿床  72-77
    4.2.2 狮形岭锡矿床  77-80
    4.2.3 铜盆岭锡铜矿床  80-83
  §4.3 矿田构造控矿特征  83-87
    4.3.1 大义山式断裂构造带控矿  83-84
    4.3.2 岩浆侵位接触构造体系控矿  84-86
    4.3.3 岩体上凸构造控矿  86-87
  §4.4 矿田构造的形成、演化  87-96
    4.4.1 矿田构造的形成及演化  87-88
    4.4.2 矿田应力场及构造形成机制数值模拟  88-96
第五章矿床成矿机理  96-109
  §5.1 成矿物理化学条件  96-105
    5.1.1 流体包裹体特征及成矿流体性质  96-102
    5.1.2 硫、铅、氢、氧同位素特征  102-105
  §5.2 成矿物质来源及流体驱动  105-107
    5.2.1 成矿物质主要来自花岗岩体  105-106
    5.2.2 构造是流体驱动的动力来源  106-107
    5.2.3 成矿热动力系统  107
  §5.3 成矿机理及成矿模式  107-109
第六章大义山矿田矿化富集规律及找矿方向  109-112
  §6.1 矿化富集规律  109-111
    6.1.1 等间距分布规律  109
    6.1.2 成矿界面倾斜规律  109-110
    6.1.3 水平与垂向分布规律  110
    6.1.4 主要控矿规律  110-111
  §6.2 找矿方向  111-112
    6.2.1 主攻矿化类型  111
    6.2.2 找矿靶区  111-112
第七章结论  112-114
  §7.1 取得的主要认识  112-113
  §7.2 存在的主要问题及建议  113-114
致谢  114-115
参考文献  115-120

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