滇东南都龙锡锌多金属矿床鲕状黄铁矿矿物学与地球化学研究

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作者李忠烜
来源中国科学院大学
出版年2016
摘要
都龙锡锌多金属矿床位于云南省马关县都龙镇,是我国最大的锡石硫化物矿床之一。虽然其开采研究较早,但由于地质历史复杂、控矿因素多样,关于矿床的成因尚存在较大争议,诸如岩浆热液成因、喷流沉积成因及喷流沉积-岩浆热液改造复合成因等观点众说纷纭。为进一步深化该矿床成因认识,本文在野外地质和岩矿鉴定基础上,以该矿床中的鲕状黄铁矿为重点研究对象,开展了比较系统的拉曼光谱、扫描电镜、电子探针、纳米离子探针和LA激光剥蚀微量元素测定等微束分析,结合质谱-色谱联用仪对鲕状黄铁矿中生物标记化合物测定,明确了该矿床形成过程中存在热水喷流沉积成矿作用,确定了鲕状黄铁矿的形成环境,并进一步探讨了热水喷流沉积成矿对该矿床最终定型的贡献。论文取得的主要认识有:(1)鲕状黄铁矿鲕粒直径变化范围0.2~5mm,主要有正常鲕、复合鲕、偏心鲕等类型。同心纹层结构明显,环带界限清晰,无垂直于环带的裂纹发育,其矿物学结构特征与热液成因的胶状黄铁矿有明显区别;(2)拉曼光谱分析显示,鲕状黄铁矿具有明显的荧光效应;背散射图像分析展示,鲕状黄铁矿环带的明暗程度也各有差别;以上这两个特征暗示了鲕粒中可能存在有机质。电子探针波谱分析显示,鲕状黄铁矿中Fe含量偏低,推测为部分微量元素与其发生类质同象的结果;(3)场发射扫描电镜观测表明,鲕粒黄铁矿鲕粒主要由黄铁矿微晶组成,在鲕粒纹层孔隙中发育丝状、杆状、球状等多种形态的微生物成因组构,指示其为热水环境下的微生物被矿化的结果,即其是热水沉积作用的产物;(4)生物标志化合物研究结果表明,鲕状黄铁矿中有机质为海相来源,形成于缺氧的还原环境;(5)LA-ICP-MS点分析和Mapping分析结果表明,鲕状黄铁矿Co、Ni、Se、As等微量元素特征指示其为热水沉积的产物,As与Zn之间呈现出明显的正相关性;Pb、Ag、Bi和Sn、Sb则主要以矿物包裹体的形式存在于鲕粒中,且Pb、Ag、Bi之间,Sn、Sb之间密切相关。脉状黄铁矿中成矿金属元素(如Cu、Pb、Zn、Ag、Bi、In、Sn)及其他微量元素(如As、V、Cr、Mn、Nb、Ta)含量较鲕状黄铁矿高,其中Ag、Bi、In、Sn、Nb、Ta可以矿物显微包裹体形式存在于脉状黄铁矿之中。此外,Ti、V、Cr、Mn主要分布于硅酸盐矿物中,闪锌矿中In、Cd含量较其他矿物高,鲕粒中穿插的黑云母可作为In的一种重要的赋存载体;(6)鲕状黄铁矿其核心到边部δ34S值逐渐降低,δ34S值分布特征与国内典型热水沉积矿床中的黄铁矿具有相似δ34S值分布特征,鲕状黄铁矿在形成过程中达到硫同位素平衡分馏状态,鲕粒在受后期的改造过程中边部发生了交代作用等使边部δ34S值有所升高;而后期的脉状黄铁矿δ34S值分布特征表明了其为岩浆作用的结果;(7)综合研究都龙锡锌多金属矿床中鲕状黄铁矿的矿物学特征、微形貌组构特征、主微量元素含量特征、稳定硫同位素特征及其中生物标记化合物特征等,认为该矿床中的鲕状黄铁矿是海底热水沉积的产物;但鲕状黄铁矿可能只为后期矿床的形成提供了少量的Zn及部分矿化剂硫,应为控制矿床形成的次要因素,而矿床中主要金属成矿元素的富集则主要与后期岩浆热液作用有关。

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