中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
金在典型热液金矿中的赋存状态及演化过程

文献类型:学位论文

作者肖景丹
答辩日期2024
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师宋谢炎、谢卓君
关键词热液金矿,不可见金,可见金,金赋存状态,胶体金
其他题名Gold occurrences and evolution in typical hydrothermal gold deposits
英文摘要

根据构造背景和矿床成因,金矿床的主要类型包括卡林型、造山型、浅成低温热液和斑岩型等。其中卡林型、造山型和低硫型金矿中的黄金产出量占全球总产出量的75%,是主要的热液型金矿类型。这三类金矿中除卡林型金矿中的金是以不可见金为主以外,其余类型金矿中的金均以可见金为主。无论是哪一种类型金矿,金在最初的成矿流体中均未饱和。同样是未饱和的成矿流体,为何金在卡林型金矿中能形成不可见金,而在其他类型金矿中形成可见金?以及金在这三大类型热液金矿中又是如何演化的?为解决上述问题,我们选取位于右江盆地中的烂泥沟和水银洞金矿作为卡林型代表,选取位于江南造山带中的正冲金矿作为造山型代表,选取位于中亚造山带中的永新金矿作为低硫型代表。此外,胶东金矿因其独特的构造背景、产出环境和成矿过程,不同于典型的造山型金矿,因此我们将期作为单独的类型(胶东型金矿),并选取三山岛和新城两个世界级的胶东型金矿作为研究对象。本研究在对不同类型金矿手标本的观察和编录基础上,利用光学显微镜和扫描电镜对光薄片进行显微分析,识别出矿物组合和金的赋存形式。在岩相学观察的基础上,我们利用显微CT技术(micro-CT)对矿石手标本中的可见金、黄铁矿、裂隙进行结构分析;利用电子探针(EPMA)、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)和纳米离子探针(NanoSIMS)对载金矿物黄铁矿和毒砂进行金含量分析。为了更好地理解载金矿物、金颗粒本身的晶体学特征与金富集过程的关系,我们分别对载金矿物和金颗粒开展了电子背散射衍射仪(EBSD)和透射菊池衍射(TKD)分析。最后,我们利用透射电镜(TEM)对黄铁矿和可见金进行形貌观察、化学及晶体学分析,从纳米到原子尺度来揭示金的赋存状态及演化过程。取得的主要结果和认识如下:(1)卡林型金矿中的黄铁矿可划分为四类:Py1、Py2、Py3和Py4。Py1、Py2和Py3具有明显的核边结构。核部黄铁矿和边部黄铁矿具有清晰的突变界面,这些界面平直或者弯曲。边部黄铁矿都包含振荡环带、孔隙和裂隙。Py1和Py3具有自形结构,核边界面平直的特征。二者的差异在于Py1的核部是由单颗黄铁矿组成,而Py3的核部是由草莓状黄铁矿组成。Py2的核边界面不规则,具有明显的溶解边结构。EPMA、NanoSIMS和TEM分析共同揭示出金主要是以晶格金的形式赋存在边部黄铁矿。(2)晶体学上,核部和边部黄铁矿具有相同的取向,这指示了边部黄铁矿的外延生长。这种外延生长过程可通过边部黄铁矿直接围绕核部黄铁矿进行沉淀生长(第一种情况)及溶解再沉淀(CDR)过程(第二种情况)产生。对于第一种情况,当成矿流体与围岩中的含铁矿物(比如铁白云石)发生水岩反应时,围岩中不断输送的铁会形成黄铁矿饱和沉淀所需的环境。这个过程会造成Py1和Py3中的边部黄铁矿发生沉淀。对于第二种情况,当流体直接与早期的黄铁矿接触时,体系的不平衡会激活CDR过程。这个过程会造成Py2的边部黄铁矿发生沉淀。热力学上,沉淀后的黄铁矿沿核部黄铁矿晶体取向进行生长是非常有利的。这个过程会造成边部黄铁矿的快速生长,再加上黄铁矿中的高As浓度的影响,金原子更倾向是以原子的形式进入黄铁矿晶格。(3)可见金在正冲、胶东和永新金矿中表现出两种形式:包体金和裂隙金。地球化学分析表明这三类金矿中的载金黄铁矿中的金含量整体低于10 ppm,这种低含量的不可见金相比于可见金可忽略不计。Micro-CT分析揭示出胶东金矿中的可见金与裂隙相连;EBSD分析表明正冲和永新金矿中的包体金出现在硫化物中的低角晶界汇聚处,这些低角晶界贯穿整个硫化物。这些共同的特征指示了造山型、胶东型和浅成低温型金矿中的可见金实际为裂隙金。(4)EBSD分析揭示出正冲金矿中的一部分包体金与低角晶界相连,这暗示金可以沿低角晶界以原子形式进行迁移沉淀。另外一部分裂隙金在TEM分析过程中同时显示出单晶和随机聚合的多晶特征,指示金在流体中快速的饱和沉淀。(5)岩相学上,胶东金矿中的金主要赋存在碎裂黄铁矿中,少部分金赋存在绢云母和葡萄状结构的石英中。EBSD分析得出一些相邻的黄铁矿碎片具有相同晶体取向。这些碎片可拼合成一个完整的颗粒,这种原地破碎的黄铁矿指示水压致裂和构造活动的发生。黄铁矿破碎后的压力骤减会引发流体沸腾,进而造成金饱和沉淀。Micro-CT分析发现可见金主要以团簇形式分布在矿石之中,这暗示金颗粒在沉淀之前发生了迁移。TEM分析发现不同尺寸的纳米级金颗粒之间进行随机聚合,并且聚合的纳米金颗粒与螺状硫银矿共生。TKD和TEM分析也表明相邻的微米级金颗粒之间具有不同的晶体取向。这些共同的特征指示胶体金对胶东金成矿扮演了重要角色。可能成矿过程如下:沸腾作用形成的胶体金金颗粒之间因其自身相同的电荷再加上硅胶保护可在流体中稳定迁移。胶体金颗粒因其尺寸差异、流体冷却和失去硅胶保护,纳米金颗粒之间会发生随机聚合。未发生聚合的纳米金颗粒留在流体中继续迁移并不断长大,最后在同向移动机制和冷却作用下发生微米尺寸的随机聚合。岩相学和地球化学分析得出永新金矿中的金有自然金、碲金银矿和银金矿三种。其中自然金和碲金银矿均与含低熔点亲铜元素(LMCE)的矿物(比如碲银矿)共生。EBSD分析得出银金矿出现在黄铁矿内部的低角晶界汇聚处。TEM分析得出永新金矿中的这三类金均为单晶。这些共同的特征表明金在永新金矿中的富集涉及两个机制:LMCE熔体和管扩散。LMCE熔体在流体迁移过程中会对流体中的溶解态金进行吸附;管扩散过程可将流体中的溶解态金以原子形式沿低角晶界进行迁移,然后富集在晶界汇聚处。

语种中文
页码124
源URL  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
肖景丹. 金在典型热液金矿中的赋存状态及演化过程[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。