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《中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)》 2019年
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华南右江盆地锡成矿事件与花岗岩锡成矿能力

郭佳  
【摘要】:右江盆地,是我国最重要的锡矿产地之一,在其边缘孕育着一系列大型和超大型锡多金属矿床。其中,以云南个旧和广西大厂两个世界级规模的矿床最为典型。自上世纪八十年代以来,前人对右江盆地锡多金属矿床的地质特征和成因开展了大量的研究工作,但对锡矿的成因机制还存在较大争议,有花岗岩岩浆期后热液成因、海底喷流沉积成因以及海底喷流-花岗岩岩浆热液叠加改造成因等多种认识。本论文以个旧和大厂两个锡多金属矿区为研究对象,通过系统的野外地质调查、岩相学、矿物学、成岩成矿年代学和岩石地球化学研究,探讨了两个地区锡多金属矿床的形成时代及其与花岗岩的成因联系,剖析了区内花岗岩的形成机制并评估了其锡成矿能力,为矿区今后的找矿勘探工作提供理论依据。个旧锡多金属矿区主要由马拉格、松树脚、高松、老厂和卡房5个矿床组成。区内矿石类型丰富,以产在隐伏花岗岩附近的矽卡岩型锡石–硫化物矿体和远端碳酸盐岩地层中的层状/似层状锡石–铁氧化物±硫化物矿体为主。对高松Sn?Cu矿床两种类型矿体锡石的LA-ICP-MS U–Pb定年结果显示,二者均形成于晚白垩世(85.1~83.5 Ma),与区内高峰山黑云母花岗岩的锆石U–Pb年龄一致。大厂矿区主要由铜坑–长坡、高峰、大福楼、灰乐和亢马5个锡矿床组成。锡多金属矿体呈层状/似层状、块状以及脉状/网脉状产于泥盆系中。本次工作获得5个矿床不同类型锡矿体中锡石的LA-ICP-MS U–Pb年龄为95.4~90.3 Ma,与区内笼箱盖黑云母花岗岩的锆石U–Pb年龄一致。个旧和大厂矿区的锡石均具有较高的Fe、W、Mn和低的Nb、Ta含量,与花岗岩岩浆热液体系中锡石的微量元素特征相似。锡石晚白垩世的U–Pb年龄和微量元素特征,揭示个旧和大厂地区的锡多金属矿床为岩浆热液成因。个旧地区晚白垩世黑云母花岗岩广泛发育,主要包括西部的龙岔河和神仙水岩体,东部的白沙冲、马松(北炮台)和老卡岩体。个旧地区5个主要的锡矿床均位于东部,而西部则零星分布着一些中、小型锡矿床和锡矿点。作为区内规模最大的花岗岩体,龙岔河粗粒似斑状黑云母花岗岩的成矿能力尚待评估。与东部中细粒黑云母花岗岩相比,龙岔河粗粒似斑状黑云母花岗岩具有低的SiO_2和Sn含量,低的Rb/Sr和高的K/Rb、Nb/Ta、Zr/Hf比值。龙岔河粗粒似斑状黑云母花岗岩的锆石蜕晶作用弱,具有低的Hf和Sn含量;磷灰石发育清晰振荡环带,具有低的Mn和Sn含量;二者REE配分均显示弱的Eu负异常。这些特征表明龙岔河粗粒似斑状黑云母花岗岩具有相对低的分异程度。锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)(高至411)和全岩Fe_2O_3/FeO(0.5)比值揭示龙岔河粗粒似斑状黑云母花岗岩形成于中等氧化条件,属磁铁矿系列花岗岩;而东部中细粒黑云母花岗岩具有低的氧逸度,属钛铁矿系列花岗岩。龙岔河粗粒似斑状黑云母花岗岩低的分异程度和相对高的氧逸度不利于锡在熔体中富集,岩体的锡成矿能力较弱;而东部中细粒黑云母花岗岩具有高的分异程度和低的氧逸度,这与我国华南地区其他含锡花岗岩类似。大厂地区晚白垩世花岗质岩石主要包括笼箱盖黑云母花岗岩和花岗斑岩脉(富镁铁质暗色包体),其中前者与区内锡多金属矿化密切相关。锆石LA-ICP-MS U–Pb定年结果显示,笼箱盖黑云母花岗岩侵位于约93 Ma,花岗斑岩脉和镁铁质暗色包体具有一致的成岩年龄,约为86 Ma。笼箱盖黑云母花岗岩具有强过铝质、富碱特征,富集P、Li、Rb、Cs、Sn、W和U,亏损Ba、Sr、Eu、Ti等元素,属于高分异S型花岗岩。全岩Zr饱和温度和锆石Ti温度显示黑云母花岗岩具有较高的初始岩浆温度(≥780 ~oC)。其全岩ε_(Nd)(t)、锆石ε_(Hf)(t)和δ~(18)O值分别为-10.0~-7.8、-9.9~-3.9和6.2~8.1‰,相应的两阶段Nd和Hf模式年龄集中分布在中元古代。研究表明,笼箱盖黑云母花岗岩起源于元古代变沉积岩的部分熔融,可能有少量地幔物质加入。成矿期后的花岗斑岩脉也具有类似高分异S型花岗岩的特征。其锆石ε_(Hf)(t)和δ~(18)O值分别为-9.0~-4.9和6.5~8.2‰,表明其可能具有与黑云母花岗岩相似的源区。而花岗斑岩脉相对高的ε_(Nd)(t)值(-5.0~-4.3),则可能归结于酸性与基性岩浆的混合作用,从而造成全岩Nd和锆石Hf同位素解耦。镁铁质暗色包体全岩ε_(Nd)(t)、锆石ε_(Hf)(t)和δ~(18)O值分别为-0.4~-0.3、1.5~4.9和6.5~7.2‰,相应的单阶段Nd和Hf模式年龄集中分布在新元古代。研究表明,镁铁质暗色包体是基性与酸性岩浆不完全混合的产物,其基性岩浆端元可能起源于软流圈地幔低程度部分熔融。大厂地区笼箱盖黑云母花岗岩到成矿期后花岗斑岩脉的演化序列,暗示该区在晚白垩世处于岩石圈伸展的构造背景中。上涌软流圈地幔和底侵玄武质岩浆的加热作用,引起上覆成熟度较高的变沉积岩在相对高温条件下发生黑云母脱水部分熔融。黑云母的分解,能够有效萃取源区岩石的锡,从而形成初始富锡的长英质熔体。随后,这些长英质熔体在低氧逸度条件下结晶分异,最终在地壳浅部就位形成含锡花岗岩(笼箱盖黑云母花岗岩)及相关的热液锡矿化。随着持续的伸展作用,幔源岩浆注入浅部地壳,并与壳源长英质岩浆发生混合,形成花岗斑岩脉及镁铁质暗色包体。与黑云母花岗岩类似,成矿期后的花岗斑岩脉也显示具有锡成矿能力。综上所述,个旧和大厂地区的锡多金属矿床均与晚白垩世花岗质岩浆作用有关,排除了同生成因。个旧西区的花岗岩锡成矿能力弱,而个旧东区的中细粒黑云母花岗岩和大厂地区的笼箱盖黑云母花岗岩及花岗斑岩脉均显示一定的锡成矿能力,建议在以后的找矿勘查工作中予以重视。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:P618.44;P588.121

【参考文献】
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