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岩浆硫化物矿床通道成矿过程及外源硫综合示踪 -以世界级金川铜镍铂族元素矿床为例

文献类型:学位论文

作者隆廷茂
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
关键词宋谢炎
其他题名Conduit ore-forming processes and tracing external sulfur of magmatic sulfide deposit: A case study of the world-class Jinchuan deposit
英文摘要

岩浆硫化物矿床是指从幔源基性-超基性岩浆中熔离富集Ni, Cu以及铂族元素 (PGE) 等成矿元素的硫化物在成矿部位聚集形成的矿床。包括少硫化物型PGE矿床和多硫化物型矿床,是镍、钴、铂族元素等关键金属的重要来源。其中,Cu-Ni-(PGE) 矿床极高的矿化率说明成矿发生在开放的岩浆通道中,硫化物需要不断补充并有效地在特定部位沉降、聚集。硫化物熔离是成矿的重要前提,但幔源岩浆进入地壳后总是硫不饱和的,需要经历演化后才能熔离出硫化物。然而,大型Cu-Ni-(PGE) 矿床的形成是否需要大量地壳硫加入依旧存在争议。中国金川Cu-Ni-(PGE) 矿床主要由1、2、3以及24号矿体构成,金属Ni储量625万吨,位列世界第三,规模巨大,现象丰富,是研究岩浆通道系统成矿以及Cu-Ni-(PGE) 矿床地壳硫来源的天然实验室。本论文在前人对金川东、西两个独立岩体成矿认识的基础上,选取金川典型的2号矿体作为研究对象,通过系统地分析岩相学和地球化学特征,进一步探讨了东岩体岩浆通道成矿过程。对金川主要的4个矿体采集了数百件矿石样品并进行了系统的硫同位素和汞同位素分析,建立了S-Hg同位素联合示踪地壳硫来源的方法,避免了传统地壳硫示踪方法的局限性。结合质量平衡计算,从多个角度系统论证地壳硫加入对硫化物熔离-成矿的重要性。并得出以下结论。2号矿体独立于1号矿体成矿,对应不同的岩浆通道。2号矿体母岩浆经历更高程度的前期硫化物熔离使其较金川其它矿体具有更低的PGE含量以及更高的Cu/Pd比值。矿体纵向上PGE含量阶段性变化说明岩浆的多期次补充作用。2号矿体深部新矿体是岩浆通道上游,深部具有进一步的找矿潜力。质量平衡计算显示金川矿石~33-60%的硫需要由地壳提供 (~823-1490万吨),同时,通过计算金川母岩浆演化过程中硫溶解度的变化估算出岩浆发生硫化物熔离时需要至少~44%地壳硫参与。金川4个矿体δ34S和Δ33S值具有很大的变化范围 (-13.4 ~ +3.3‰;-0.03 ~ +2.67‰),说明参与成矿的地壳硫既有元古代又有太古代地层来源。矿石Δ199Hg为 -0.27‰ ~ +0.33‰,也说明地壳硫来源于陆相 (Δ199Hg<0‰) 199hg="">0‰)。这一系列的证据说明参与金川成矿的巨量地壳硫由多个地层提供。另外,质量平衡计算显示世界范围内典型Cu-Ni-(PGE) 矿床在形成过程中均需要超过30%的地壳硫参与。部分矿床的同位素记录也显示出硫是多来源,说明Cu-Ni-(PGE) 矿床在形成过程中同化来自不同地层硫是一种普遍的现象。不同地层来源的硫在岩浆通道中发生混合、同位素交换以及太古代硫的加入可能是导致金川以及多数矿床中部分矿石δ34S值落入地幔范围之内的原因。岩浆可以通过熔融围岩捕掳体和吸收围岩含硫流体的机制获得地壳硫。以质量平衡计算为基础,根据参与金川成矿地壳硫的质量估算了岩浆通过熔融围岩获取地壳硫的方式需要地壳混染的比例高达~39.7-60.5%,与实际情况不符 (地壳混染比例<20%)。因为更低的温度需求,围岩受热产生含硫流体的效率显著比熔融围岩更高,范围更大。同化围岩释放的含硫流体是成矿母岩浆获取地壳硫最有效的方式。

语种中文
页码134
源URL  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
隆廷茂. 岩浆硫化物矿床通道成矿过程及外源硫综合示踪 -以世界级金川铜镍铂族元素矿床为例[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

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