湘南新田岭白钨矿床云母类矿物地球化学特征:对岩浆—热液作用过程钨成矿的指示

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作者王国建
来源东华理工大学
出版年2022
摘要
新田岭矿床位于湖南省郴州市,是湘南地区最大的夕卡岩型白钨矿床。新田岭矿床在空间上与侏罗纪花岗岩侵入体有关,经历了复杂的岩浆和热液事件。以往对该矿床的研究主要集中在对其赋矿花岗岩的岩石地球化学和年代学、流体包裹体分析以及金属和流体的来源等方面的研究。然而,针对新田岭矿床成矿过程中的物理化学条件变化和挥发分等物质的演化仍缺乏研究,这一现状影响着对钨元素在岩浆—热液演化过程中的地球化学行为的理解,也影响着对该矿床中钨的富集沉淀机制及成矿过程的精细刻画。基于此,本文以新田岭矿床为例,在野外地质调查和详细岩相学、矿相学研究基础上,采用EPMA和LA-ICP-MS分析方法,重点对新田岭矿床不同岩浆—热液阶段的云母类矿物进行了系统的原位分析,以期解决岩浆热液过程钨的成矿机理这一关键科学问题。研究结果表明:(1)新田岭矿床中不同阶段的云母均为三八面体云母。(2)在岩浆阶段,SiO2和Al2O3含量逐渐增加,FeOT、Mg O和Ti O2含量逐渐降低,W、Rb、Cs、Nb和Ta等不相容元素逐渐富集,表明黑云母、斜长石和铁钛氧化物发生了结晶分异作用,形成了富钨熔体。夕卡岩阶段Cs、Nb、Rb含量降低,反映了强烈的水岩反应过程。(3)中粗粒斑状黑云母花岗岩、细粒斑状黑云母花岗岩、云英岩化细粒花岗岩和夕卡岩云母类矿物的结晶温度分别为692~735℃、649~718℃、220~270℃和180~220℃,从岩浆—热液阶段,温度逐渐降低。(4)岩浆阶段的副矿物组合为磁铁矿和钛铁矿,热液阶段副矿物组合为金红石和钛铁矿,反映岩浆至热液阶段流体中的氧逸度降低。结合云母类矿物Fe3+-Fe2+-Mg2+图解可知:岩浆阶段氧逸度不变,热液阶段氧逸度先升高后降低。(5)Log(fH2O/fHF)fluid从岩浆期到热液期呈现增加的趋势,暗示熔体-流体阶段F含量呈现增加的趋势,F的不断富集,表明岩浆热液演化地更充分。基于上述研究结果,本文建立了新田岭矿床的成矿模式。新田岭成矿花岗岩的演化程度较高,在演化过程中氧逸度基本保持不变,W在残留熔体中逐渐富集。成矿元素的富集主要受流体热液作用控制:流体作用导致系统氧逸度降低,F含量增加,从而降低了熔体与金属矿物间的W6+分配系数。随着温度的降低和p H值的升高、W的溶解度降低,促进了W在热液中的富集,而后流体与碳酸盐围岩发生反应并沉淀,形成夕卡岩型白钨矿床。

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