吐拉苏盆地高硫型浅成低温热液成矿系统的形成与保存
文献类型：学位论文
| 作者 | 叶甜 |
| 答辩日期 | 2020-09-30 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李诺 |
| 关键词 | 吐拉苏盆地 浅成低温热液矿床 高硫型 矿床成因 矿床保存 Tulasu basin epithermal deposit high-sulfidation deposit genesis deposit preservation |
| 学位专业 | 工学博士 |
| 其他题名 | Formation and preservation of high-sulfidation epithermal system in the Tulasu basin |
| 英文摘要 | 浅成低温热液型矿床是 Au， Cu， Zn 和 Pb 的重要来源，大约 12%的 Au 来自于该类矿床。该矿床具有储量大、埋藏浅、易开采的特点， 可细分为高硫型和低硫型。其中，高硫型浅成低温热液矿床常与深部斑岩型矿床具有密切的时空和成因联系，一直以来都是国内外矿床学研究的热点。吐拉苏盆地地处西天山北段伊犁地块北缘，是目前新疆最大的浅成低温热液金矿集中区，已知浅成低温热液矿床以低硫型为主。京希-伊尔曼得金矿是区内唯一的疑似高硫型浅成低温热液矿床，但因缺乏典型高硫型特征矿物而受质疑。为解决这一争议，本论文在野外地质调查基础之上，对京希-伊尔曼得金矿开展了详细的岩相学、矿物学、地球化学和年代学研究，以期准确厘定矿化作用类型，促进对吐拉苏盆地浅成低温热液矿床成矿规律和矿床保存的认识，为找矿勘探和资源潜力评价提供有益的参考和借鉴。京希-伊尔曼得金矿位于吐拉苏盆地北缘，赋矿地层为大哈拉军山组砾岩段和酸性凝灰岩段，矿体分布形态多呈地毯式、缓倾斜产出，受北西向、南北向、东西向和北东向断裂控制。围岩蚀变包括强硅化、泥化和碳酸盐化蚀变。 热液成矿阶段发育大量白铁矿（可与黄铁矿共存）， 暗示成矿流体 pH 为 3~5， 温度<240℃，氧化的热液流体， 与典型高硫型浅成低温热液矿床一致。 而矿石中常见的酸性淋滤而成多孔状石英， 亦是高硫型浅成低温热液矿床的标志性特征。为探讨其成矿过程及金沉淀机制， 本文选择主要的载金矿物——黄铁矿/白铁矿开展了详细的岩相学和矿物学研究，发现京希-伊尔曼得金矿经历了沉积成岩和热液成矿两期成矿阶段。 激光剥蚀等离子体质谱仪（LA-ICP-MS） 微区微量元素测试分析表明金主要以不可见金（固溶体）形式存在于黄铁矿和白铁矿中。早期沉积成岩阶段黄铁矿以草莓状集合体（Py0）为主， 见白铁矿以条带状他形粒状（Mrc0） 产出。前者富 Au（8.2 ~ 13.35 ppm，平均值为 12 ppm）、 As（3565 ~ 9775 ppm，平均值为 6614 ppm）， 富含 Ti， Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ag、 Sb 和 Pb 等微量元素， Co/Ni值为 0.006 ~ 0.52，表明其沉积成因。 后者 Au、 As 亏损， Al、 Ti 富集，含一定量的 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Pb 等。热液成矿阶段进一步分为：（1）面状硅化-黄铁矿化阶段，共识别出 3 种黄铁矿和 2 种白铁矿， Py1 呈疏松多孔状他形-半自形中粗粒结构， Py2 以自形-半自形板状或叶片状为主， Py3 呈浸染状自形-半自形立方体或花状集合体， 具有明显的核-幔-边结构。 Mrc1 通常与板状或叶片状黄铁矿 Py2 交代共生， Mrc2 主要呈碎裂状粗粒结构。该阶段 Au 含量相对较低， Py1至 Py3 的 Au 含量平均值分别为 0.01 ppm， 0.01 ppm 和 0.45 ppm， Mrc2 中 Au含量<0.01 ppm。与沉积成岩阶段黄铁矿 Py0 相比， 该阶段黄铁矿和白铁矿中 Co、Ni、 Zn、 Mo、 Ag 相对亏损；而 As、 Cu、 Sb、 Pb 相对富集；（2）热液角砾岩化-硅化阶段与胶状结构密切相关， Py4 通常呈细脉状、网脉状或疏松多孔状， Py5a呈浸染状、离散状他形-半自形微粒晶体或胶状结构， 发育振荡环带， Py5b 呈他形不规则致密状微细粒结构， Mrc3 呈球状或他形粒状结构， Mrc4 为黄绿色自形-半自形粒状结构， Mrc5 多呈棕色他形粒状结构。黄铁矿（Py4-Py5）和白铁矿（Mrc3-Mrc5）中 Au 含量明显升高，分别为 33.0 ppm， 1.2 ppm 和 8.7 ppm， 0.05ppm， 0.3 ppm。其他元素 Ag、 Sb、 Zn、 Pb 亦明显富集；（3）石英-碳酸盐化阶段， Py6 呈致密浸染状， 自形-半自形粒状结构，并与毒砂交代共生。 其 Au 多低于检测限。 Py6 与其它阶段黄铁矿相比， Au、 As、 Ti、 Mo、 Ag、 Sb 元素含量相对较低。大量胶状黄铁矿和白铁矿，表明成矿热液为低温热液，物理化学条件（包括氧逸度和 pH 值） 的骤变引起含矿热液过饱和，进而引起 Au 沉淀。不同阶段黄铁矿和白铁矿NanoSIMS原位微区S同位素分析为成矿流体来源和演化提供了重要信息。该矿床黄铁矿和白铁矿 δ34S 值呈现较宽的范围，为-35 ~11.5‰，但主要集中在-10 ~ 10‰。 草莓状黄铁矿较低的 δ34S 值（-35 ~ -22.9‰）可能代表了开放系统中细菌还原海相硫酸盐。 早期面状硅化-黄铁矿化阶段黄铁矿和白铁矿 δ34S 值为-13.6 ~ 9.3‰， 较宽的 δ34S 值表明硫来自于沉积地层或经分馏作用，重的 34S 进入氧化物，残余 H2S 相对贫 34S，进而导致析出硫化物 δ34S值较低。经过岩浆热液作用，硫化物经脱硫化作用和流体相互作用产生负的 δ34S值， 同时受热液流体 pH 或氧逸度的变化影响。 热液角砾岩化-硅化阶段黄铁矿和白铁矿 δ34S 值为-6.8 ~ 13.2‰，主要集中在-5 ~ 5‰之间表明硫以深源岩浆硫为主。矿区中性-酸性火山岩锆石 LA-ICP-MS U-Pb 和(U-Th)/He 年代学研究限定了火山作用与矿化作用之间的关系。详细的阴极发光（CL）图像显示锆石普遍发育核边结构， 并可细分为复杂环带结构锆石颗粒和简单环带结构锆石颗粒， 常见不规则的吸收表面和“港湾”结构。 锆石 Ti 温度计限定锆石形成温度约为 700 ~840 ℃。 锆石 U-Pb 年龄限定了两期主要的岩浆作用， 火山喷发的第一期阶段为 ~370 Ma，包括流纹岩和英安斑岩的喷出。 火山喷发的第二期为一系列交替的中性和酸性喷发单元， 凝灰岩样品中锆石年龄为 365 ~ 362 Ma。 利用最老锆石循环晶年龄（406.9 ± 5.4 Ma）和最年轻锆石（354.6 ± 3.0 Ma）估计出岩浆房持续时限长达 44 ~ 61 Ma。第一期火山岩 (U-Th)/He 年龄约为 354 ± 15 Ma，与其对应的U-Pb 年龄在一致。然而，第二期火山岩锆石颗粒(U-Th)/He 年龄中间值为 292.6 ±7.6 Ma，表明异常的长时间的热历史。进一步的锆石 LA-ICP-MS 微量元素分析表明深部镁铁矿岩浆向含矿岩浆房周期性的补给。 结合前人研究， 本文认为京希-伊尔曼得经历了：（1）晚泥盆-早石炭世（370-360 Ma）： 火山喷发时期，形成赋矿火山岩；（2）石炭纪（350-290 Ma）：矿床形成，并迅速遭受了沉积埋藏；（3）二叠纪（280-250 Ma）：继续沉积埋藏，吐拉苏盆地接受了大约 2.5 km 厚的沉积物，避免了浅成低温热液矿床的破坏；（4）渐新世以来快速剥露，大哈拉军山组火山岩之上的部分盖层被风化剥蚀，浅成低温热液矿床重新出露地表或近地表而被发现。综上， 提出京希-伊尔曼得金矿属高硫型浅成低温热液矿床。金来自于大哈拉军山组赋矿围岩，深源岩浆热液同样为矿床的形成提供了一定的成矿物质。 水岩作用引起的 pH 和氧逸度的变化是金沉淀的主要原因。 周期性的镁铁质岩浆补给维持了长期的热异常，并可能贡献了成矿金属和硫。成岩成矿作用发生在石炭纪。 成矿后的迅速沉积埋藏是矿床得以保存的重要因素。 |
| 学科主题 | 地球探测与信息技术 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15464]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 叶甜. 吐拉苏盆地高硫型浅成低温热液成矿系统的形成与保存[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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