安徽铜陵姚家岭锌金多金属矿床成岩成矿作用研究

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安徽铜陵姚家岭锌金多金属矿床位于铜陵矿集区北东缘的沙滩脚矿田内。锌的大规模富集以及矿体主要赋存于侵入岩体中的灰岩捕掳体及其接触带是该矿床在以矽卡岩型铜矿床著称于世的铜陵矿集区的突出成矿特色。关于该矿床以及与成矿关系密切的姚家岭花岗闪长斑岩的成因,前人已有一定的研究成果发表,但仍存有争议。本文在广泛收集前人研究资料和成果的基础上,以姚家岭花岗闪长斑岩为切入点,探讨了铜陵矿集区广泛出露的以石英闪长岩和花岗闪长岩为代表的中酸性闪长质侵入岩的岩石成因;通过野外地质调查、采样、样品处理及相关地球化学分析,查明了姚家岭矿床的地质特征,探讨了姚家岭锌金多金属矿床的成矿作用机制。论文取得了以下主要认识。(1)姚家岭花岗闪长斑岩的成岩年龄与姚家岭矿床的成矿年龄一致,均为铜陵矿集区晚中生代大规模成岩成矿作用的产物,两者具有密切的成因关系。(2)姚家岭花岗闪长斑岩与铜陵矿集区广泛出露的、与区内铜金多金属矿床密切相关的、以石英闪长岩和花岗闪长岩为代表的中酸性闪长质侵入岩均为燕山期活动的产物。通过收集和整理前人研究成果发现,铜陵矿集区石英闪长岩和花岗闪长岩具有较为一致的岩石地球化学组成、Sr-Nd同位素组成和锆石Hf-O同位素组成,均具有埃达克质岩石特征,指示两者具有一致的岩浆来源和成因机制。结合石英闪长岩和花岗闪长岩中继承锆石年龄的分布特征,我们认为其成岩物质为壳源和幔源物质的混合,主要是新元古代华夏板块与扬子板块碰撞后形成的新生地壳重熔的埃达克质岩浆与新元古代华夏洋俯冲析出流体交代扬子板块形成富集岩石圈地幔部分熔融岩浆的混合。铜陵矿集区晚中生代处于大陆板内构造背景之下,富集岩石圈地幔部分熔融岩浆上涌加热以及构造应力由挤压向拉张转化导致的加厚岩石圈减压熔融的双重机制是本区大规模岩浆侵入作用的诱因,古太平洋板块的俯冲作用主要提供了动力源而非物质源。(3)姚家岭锌金多金属矿床的矿体呈透镜状、脉状赋存在花岗闪长斑岩体中的隐爆角砾岩带、大理岩化灰岩捕掳体的上下接触带和层间破碎带以及花岗闪长斑岩侵入体的裂隙中。矿床发育斑岩型、矽卡岩型和脉型三种矿化蚀变类型,并且具有明显的金属元素分带性。根据矿物生成的先后顺序可以划分出三个成矿期、六个成矿阶段。(4)斑岩型、矽卡岩型和脉型三种矿体类型的主要元素组成基本一致,其中脉型矿体中闪锌矿发育有贫铁和富铁两种类型,反应其形成条件的不同。三种类型矿体中闪锌矿和黄铁矿的微量元素组成特征既有共性,又有差异。闪锌矿微量元素组成均表现出富集Mn、Co、Cd,贫Ni、In、Ge、Ga的特征,其中矽卡岩型矿体的闪锌矿更为富集Co、Se、In,而相对贫Cd,说明其可能以类质同象的形式存在;Cu、Pb则分别以黄铜矿和方铅矿的显微包体存在于闪锌矿中;黄铁矿中微量元素Co、Ni在矽卡岩型矿体中明显富集,与Fe存在负相关关系,说明Co、Ni以类型同像的形式替代Fe而存在于黄铁矿的晶格中;Cu、Zn、Pb的含量变化较大,分别以黄铜矿、闪锌矿、方铅矿的显微包体形式存在。三种矿体类型的微量元素组成虽有一定差异,但总体特征基本一致,反映了姚家岭矿床虽具有复杂的矿体蚀变类型,但仍处于统一的岩浆热液系统的控制之下。(5)姚家岭矿床的流体包裹体地球化学和H-O、C-O、S、Pb等稳定同位素地球化学研究显示,其成矿物质来源与姚家岭花岗闪长斑岩有密切的成因联系,具有壳幔混合来源的特征。结合矿脉穿切关系、成矿期次及相应的成矿流体组成和物理化学条件的变化,推测姚家岭矿床的成矿流体最初由深部岩浆房中析出/出溶时为简单的NaCl-H2O体系。成矿流体在向上运移至岩体与围岩捕掳体的接触带时,由于前期岩浆热力导致的热变质致使围岩大理岩化和角岩化,阻挡气液而发生隐爆作用导致周围岩石角砾岩化,矿质随之在花岗闪长斑岩及其隐爆角砾岩中沉淀,以铜(金)矿化为主,并伴有少量内矽卡岩矿物的形成,此时的成矿流体表现为高温、较高盐度。当含矿热液上移至岩体与围岩接触带靠近围岩一侧时,发生了较为强烈的接触交代作用,矿质进一步沉淀,以(铜)锌矿化为主,大规模矽卡岩矿物即在此时产出。因为灰岩捕掳体中广泛发育的层间裂隙构造,使得热的成矿热液与冷的碳酸盐地层大面积接触而发生强烈的水岩反应,大量锌(金)矿质于此时沉淀,此时整个成矿体系相对开放,低温、低盐度的大气降水与中高温、较高盐度的流体混合并与围岩发生强烈的水岩反应萃取矿质,最终形成了姚家岭矿床。(6)姚家岭锌金多金属矿床为受统一岩浆热液系统控制的斑岩型-矽卡岩型-脉型复合型矿床,是铜陵矿集区铜金多金属矿床多种成因类型的一个聚合体。
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