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闽北建瓯上房钨矿床成矿作用特征及矿床成因

作　者: 陈润生
导　师: 李建威
学　校: 中国地质大学
专　业: 矿产普查与勘探
关键词: 矿床成因 成矿模式 大规模成矿作用 晚侏罗世 上房白钨矿床 武夷山成矿带
分类号: P618.67
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


论文以武夷山成矿带内新发现的建瓯上房大型钨矿床为研究对象,通过系统的野外地质调查、钻孔岩芯观察描述及室内综合分析测试,对上房钨矿床的成矿地质条件、矿化特征、成岩成矿时代、成矿流体性质及成矿物质来源等进行深入研究,在此基础上查明矿床成因和关键控矿因素,探讨武夷山成矿带晚中生代时期(主要为晚侏罗世)构造-岩浆活动与钨矿成矿作用的耦合关系,建立上房钨矿床的成矿模式和找矿预测模型,为闽北地区的钨矿勘查和找矿预测工作提供理论指导。上房钨矿床位于武夷山成矿带东缘的闽北建瓯地区,产于黑云母正长花岗岩和斜长角闪岩外接触带,主要赋矿围岩为古元古界大金山组。大金山组由斜长角闪岩及黑云斜长变粒岩组成,岩相学和岩石地球化学研究表明,变粒岩原岩为花岗闪长岩-二长花岗岩,A/CNK为1.08-1.95,属过铝质高钾钙碱性系列。岩石明显亏损Nb、Ta、P、Ti、Sr等,富集Rb、 K、Pb、Th等,具有S型花岗岩特征。斜长角闪岩的地球化学组成与闽北地区新元古代马面山群东岩组斜长角闪片岩相似,Ti、Nb、P、Zr、Th等含量低,Ta和Hf的含量高,(La/Yb)N=1.10～1.62,δEu=0.74～0.99,ISr=0.706452～0.708575,εNd(t)=0.15～1.09,其原岩可能为源自富集地幔的基性侵入岩(辉长岩?),形成于岛弧或活动陆缘环境。斜长角闪岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为388±10Ma(MSWD=1.7),表明是加里东晚期区域变质事件的产物。内接触带为上房似斑状中细粒黑云母正长花岗岩体,岩石SiO2含量为71.11-75.39%,MgO、TiO2、P2O5含量低,K2O+Na2O含量为7.78%～8.94%,K2O/Na2O比值为1.39-2.07,A/CNK为1.01-1.11,属准铝质-弱过铝质高钾钙碱性系列。正长花岗岩样品的大离子亲石元素sr、Ba及高场强元素Ti、P强烈亏损；(La/Yb))N=2.20～13.47,δEu=0.11～0.43,ISr=0.711713～0.712804,εNd(t)=-10.10～-9.35,208Pb/204Pb为38.9450～39.0650,207Pb/204Pb为15.6544～15.6705,206Pb/204Pb为18.5630～18.5789,锆石的εHf(t)=-19.2～-14.7。以上地球化学特征表明上房黑云母正长花岗岩属准铝质—弱过铝质高分异I型花岗岩,是华夏地块古元古代地壳物质(古元古代侵入岩)部分熔融的产物。上房钨矿床的矿体呈层状、似层状、透镜状产于黑云母正长花岗岩外接触带的斜长角闪岩中,金属矿物以白钨矿、辉钼矿、磁黄铁矿、黄铁矿为主,另有少量黄铜矿、方铅矿和闪锌矿。非金属矿物有石榴子石、透辉石、钠长石、阳起石、透闪石、绿帘石、石英、绿泥石、绢云母、萤石、方解石,矿石类型以阳起石-磁黄铁矿型和透辉石-石英脉型为主。根据矿物组合及矿石结构特征,将上房钨矿床的成矿作用划分为四个阶段：干矽卡岩阶段(石榴子石-透辉石阶段)、湿矽卡岩-氧化物阶段(阳起石-白钨矿阶段)、石英-硫化物阶段、碳酸盐阶段。干矽卡岩阶段形成含石榴子石透辉石矽卡岩,湿矽卡岩阶段主要形成阳起石、透闪石、绿帘石、石英、绿泥石、绢云母等。白钨矿主要在湿矽卡岩-氧化物阶段和石英-硫化物阶段沉淀。白钨矿稀土元素含量变化范围581.22μg/g～3440.6μg/g, LREE/HRRR比值为1.09-8.75,属轻稀土弱富集型,可进一步分为高Eu低MREE和低Eu高MREE两类。当LREE/HREE>3.9时,属高Eu低MREE类,δEu=1.19-3.60；当LREE/HREE<3.6时,属低Eu高MREE类,δEu=0.14-0.80。正Eu异常低MREE和负Eu铕异常高MREE白钨矿暗示上房钨矿床的形成与两类含钙矿物的交代作用有关。成矿流体交代斜长角闪岩中的富铕钙长石形成具有正铕异常和低中稀土含量的白钨矿,交代低铕角闪石则形成具有负铕异常和富集中稀土的白钨矿。REE3+与Na-组合以化合价补偿形式有选择性地置换白钨矿晶格中的Ca2+,表明成矿流体为相对封闭富Na+的还原性热液体系。白钨矿、石英和方解石中含有丰富的流体包裹体,原生包裹体以富液两相包裹体为主(占总数90%以上)。从主成矿阶段到成矿晚阶段,成矿流体温度集中范围从190～240℃降低为150～180-C；而盐度则从4～6wt.%NaCl equiv.减小至1.2～3.2wt.%NaCl equiv.;密度从0.80～0.90g/cm3升高至0.88～0.94g/cm3。显然,上房钨矿床的成矿流体为中-低温、低盐度、低密度的热液,从主成矿阶段到成矿晚阶段,随着含矿热液温度的降低,其盐度逐渐降低,密度则逐渐上升。石英-硫化物阶段的石英中流体包裹体的氢同位素组成范围为-57.1‰～-76.3%。,石英矿物的氧同位素组成为11.3‰～12.3%。,与之平衡的流体δ18OH2O为0.60%。～1.60%。。硫化物的634S值介于0.78%。-5.29%o,辉铝矿、磁黄铁矿及黄铁矿的δ34S值依次降低(δ34SMo>δ34SCpy>δ34SPy),表明热液体系中硫同位素已达到平衡。氢-氧同位素和硫同位素组成表明,成矿热液体系中的硫主要来自岩浆,而水则为岩浆流体和循环大气降水的混合。。采自上房黑云母正长花岗岩两个新鲜样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为157.6±1.4Ma (MSWD=1.3)和158.8±1.4Ma (MSWD=3.4),表明上房花岗岩体侵位于晚侏罗世早期。白钨矿的Sm-Nd等时线年龄为162士7Ma(n=5),与白钨矿共生的辉钼矿Re-Os等时线年龄158.1士5.4Ma(n=5)。白钨矿Sm-Nd等时线年龄与辉钼矿Re-Os等时线年龄在误差范围内完全一致,与上房黑云母正长花岗岩的锆石U-Pb年龄相近,表明矿区的成矿作用与岩浆活动具有同时性,进一步说明成矿流体和成矿物质主要来自岩浆。上房钨矿床与华南地区大多数钨矿床的形成时间一致,是同一区域成矿事件和相同成矿动力学背景的产物。本文的最新年代学数据表明,华南地区160-150Ma钨矿床的空间分布已从传统的南岭成矿带中东段湘南、粤北、赣南地区向东延伸至武夷山成矿带的闽西和闽北地区,因此这一成矿带不是如传统观点认为的那样呈近东西向分布,而是具有北东向或北东东向展布的特点,标志着晚侏罗世(160-150Ma)钨矿大规模成矿很可能不限于传统的南岭地区。这一新的认识有利于拓展华南钨矿尤其是武夷山地区钨矿的找矿思路和空间。综合成矿地质背景、赋矿地层、容矿岩石、矿化特征、矿物组合、围岩蚀变、成矿流体性质等方面特征分析,认为上房钨矿床属于还原型(磁黄铁矿型)矽卡岩型钨矿矿床,成矿元素w、Mo来源于晚侏罗世正长花岗岩岩浆。根据成矿要素的综合研究,首次建立了上房钨矿的成矿模式和闽西北地区钨矿床的区域成矿模式和找矿模型。在闽北建阳小松-建瓯玉山地区应用固体矿产矿床模型综合地质信息预测技术(MgeoM技术)圈定找矿远景区7个,找矿靶区10个,其中A级靶区2处,B级靶区4处,预测潜在W03资源量53万吨。

全文目录


作者简介  6-8
摘要  8-11
ABSTRACT  11-17
第一章 绪论  17-31
  §1.1 选题的来源、目的及意义  17-19
    1.1.1 选题来源及研究目的  17
    1.1.2 选题意义  17-19
  §1.2 选题的研究现状、发展趋势及存在问题  19-27
  §1.3 研究内容及方案  27-31
    1.3.1 研究内容  27
    1.3.2 研究方案及技术路线  27-29
    1.3.3 完成的工作量  29-31
第二章 区域地质背景  31-49
  §2.1 大地构造背景  31-32
  §2.2 区域地层  32-36
    2.2.1 前寒武纪变质地层  34-36
    2.2.2 中-新生代地层  36
  §2.3 区域侵入岩  36-38
    2.3.1 加里东期侵入岩  36-38
    2.3.2 燕山期侵入岩  38
  §2.4 区域构造  38-39
  §2.5 区域地球物理特征  39-41
    2.5.1 重力异常特征  39
    2.5.2 航磁异常特征  39-41
  §2.6 区域地球化学特征  41-47
    2.6.1 1:20万水系沉积物异常特征  41-44
    2.6.2 1:5万水系沉积物异常特征  44-47
  §2.7 区域自然重砂异常特征  47-48
  §2.8 区域矿产概况  48-49
第三章 矿区地质和岩石地球化学特征  49-73
  §3.1 矿区地质  50-53
    3.1.1 地层  50-52
    3.1.2 岩浆岩  52-53
    3.1.3 构造  53
  §3.2 岩石地球化学特征  53-73
    3.2.1 分析方法  53-55
    3.2.2 斜长角闪岩  55-61
    3.2.3 黑云斜长变粒岩  61-64
    3.2.4 黑云母正长花岗岩  64-73
第四章 矿体和矿石特征  73-92
  §4.1 矿体特征  73-74
  §4.2 矿石类型  74-75
  §4.3 矿物特征  75-86
    4.3.1 金属矿物  75-81
    4.3.2 非金属矿物  81-86
  §4.4 矿石结构构造  86-87
    4.4.1 矿石结构  86-87
    4.4.2 矿石构造  87
  §4.5 成矿期与成矿阶段  87-92
    4.5.1 石榴子石-透辉石阶段(干矽卡岩阶段)  87-88
    4.5.2 阳起石-白钨矿阶段(湿矽卡岩阶段)  88
    4.5.3 石英-硫化物阶段  88-90
    4.5.4 碳酸盐阶段  90-92
第五章 成岩成矿年代学研究  92-116
  §5.1 LA-ICP-MS锆石U-PB定年  93-108
    5.1.1 样品处理及分析方法  93
    5.1.2 锆石形貌和结构特征  93-95
    5.1.3 锆石微量元素特征  95-100
    5.1.4 锆石U-Pb年龄  100-107
    5.1.5 锆石Hf同位素特征  107-108
  §5.2 成矿年代学  108-112
    5.2.1 辉钼矿Re-Os定年  108-110
    5.2.2 白钨矿Sm-Nd等时线定年  110-112
  §5.3 成岩成矿时代讨论  112-114
    5.3.1 成岩成矿时代  112
    5.3.2 成岩成矿时差  112-114
  §5.4 华南中生代钨多金属矿床的时空分布规律  114-116
第六章 成矿流体和成矿物质来源  116-150
  §6.1 流体包裹体岩相学  116-124
    6.1.1 流体包裹体成因类型  116
    6.1.2 相态类型  116-119
    6.1.3 流体包裹体显微测温  119-124
  §6.2 稳定同位素地球化学  124-127
    6.2.1 样品描述和分析方法  124-125
    6.2.2 稳定同位素地球化学特征  125-127
  §6.3 成矿流体性质和来源  127-130
    6.3.1 成矿流体性质和演化  127-128
    6.3.2 成矿流体来源  128-130
  §6.4 成矿物质来源  130-144
    6.4.1 钨的来源  130-133
    6.4.2 钙的来源  133-134
    6.4.3 硫的来源  134-135
    6.4.4 白钨矿微量元素对成矿物质来源的指示  135-144
  §6.5 成矿机制与矿床成因类型  144-147
    6.5.1 成矿机制  144-145
    6.5.2 矿床成因类型  145-147
  §6.6 成矿作用动力学背景  147-150
第七章 成矿模式与成矿预测  150-163
  §7.1 成矿模式  150-153
    7.1.1 成矿模式的概念和内涵  150
    7.1.2 上房钨矿床的成矿要素与成矿模式  150-153
  §7.2 成矿预测及找矿靶区优选  153-163
    7.2.1 预测要素  154-156
    7.2.2 找矿靶区圈定及评价  156-163
第八章 结语  163-167
  §8.1 主要认识及结论  163-165
  §8.2 主要创新点  165
  §8.3 存在问题和建议  165-167
致谢  167-168
参考文献  168-185

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 矿床学 > 矿床分类 > 稀有金属和少量金属 > 钨
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