广西大厂长坡—铜坑锡多金属矿床成矿机制

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广西大厂长坡-铜坑锡多金属矿床位于江南古陆西南缘、著名的丹池成矿带的中部,是我国重要的有色金属矿业基地和国内外著名的超大型的锡多金属矿床,已探明的锡金属量超过100万吨,并伴有Cu、Zn、Pb、Sb、Ge、In、Cd、Se等,研究意义和经济意义巨大。多年来,一直受到地学界的关注。矿床经过了近六十年的研究、开发,在区域地质、地层、构造、岩石学、同位素、成矿物化条件等方面积累了丰富的资料,但长坡铜坑矿床的成因问题,至今存在分歧,分歧焦点体现在成矿时代、矿床成矿物质来源和成矿流体来源这三个主要方面。论文是在前人的大量工作基础上,对长坡-铜坑锡多金属矿床成因研究中存在争议的问题进行了较为详细的矿物学、岩石学、矿床学、矿床地球化学、同位素地球化学和同位素年代学等方面的研究,主要取得了以下进展:(1)通过野外地质调查和室内显微镜下的观察和研究,用大量的事实说明了矿床中层状矿体的形成是成矿流体沿层交代有利地层形成的,层状与脉状矿体之间存在相互穿插的关系,为同一成矿期的产物。这为正确认识大厂矿床的成因提供了扎实的基础地质资料。(2)通过矿物学、矿石学、微量元素和稀土元素地球化学研究,探讨了不同产状矿物之间、不同类型矿体之间成矿元素的变化和运移特点,结合铅、硫同位素研究,提出矿体中成矿物质的来源是相同的,是与岩浆活动有关的,主要来自地壳,也可能有幔源物质的加入。成矿物质的运移方向是由下部到上部,由近岩体向远离岩体。不同阶段形成的矿石矿物及脉石矿物中稀土元素的含量以及变化特征是一致的,均具有早期δEu的负异常,晚期δEu的正异常,反映了矿区成矿环境可能存在一个由相对还原向相对氧化的变化过程。(3)流体包裹体的研究表明,不同类型矿体中流体包裹体的特征基本是一致的,流体成分是以CO2-H2O为主,反映出他们应该是同一成矿期成矿作用的产物。He、Ar同位素分析结果显示,成矿流体来源主要来自地壳,但同时有地幔流体的参与。矿物中幔源He所占的比例从成矿的早期到晚期,含量依次减少,而壳源氦则相应增加,晚期有大气降水的参与。(4)利用先进的技术手段,查明了矿区成岩、成矿作用发生的时代。针对不同的测试对象,采用了不同的同位素测年方法,结果都证实了矿床形成不是泥盆纪地层物质沉积期间富集的,而是燕山期形成的,尤其以白垩纪中期最为集中。同时提出了矿床的形成并非与单一的一次岩浆活动有关,而应该是与多期岩浆活动有关,成矿与成岩的时代应该是趋于一致的,且随着岩浆活动的结束,也许成矿作用还会延续一段时间。从而为成矿模式的建立提供了充分的年代学依据。(5)将矽卡岩型锌铜矿体和长坡-铜坑91号、92号及高峰100号矿体作为一个整体加以考虑。从不同的角度分析了成矿条件、成矿物质运移和元素富集规律等。提出了矿床的形成是与燕山期花岗岩有密切联系的。岩浆活动为成矿提供了物质来源和热源,有利的地层和构造条件为成矿提供了物质运移的通道、空间和动力。岩浆活动、地层、构造三者有机的、“非常罕见”的耦合,才促成这个超大型矿床的形成。同时由于成矿环境的变化,造成了矿床深部形成矽卡岩型硫化锌铜矿体,上部形成以锡石为主的多金属硫化物矿体的分带现象。100号矿体与91号、92号矿体相比,虽然在产状不同,但成矿物质、成矿流体的来源是一致的。差异在于其形成是以充填为主,即含矿流体充填礁灰岩中由于断裂或礁体不同部位层间滑脱(剥离)形成的“虚脱空间”形成的。以上成果,证实了大厂锡多金属矿床的形成是与燕山期岩浆热液活动有关的后生成因。这一研究是对前人研究的补充和提升,对指导大厂矿区的找矿具有重要的理论和实践意义。
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