关键词:
安徽安庆月山矿田
矿床地质
元素地球化学
同位素地球化学
成矿规律
成矿预测
摘要:
月山矿田位于安徽省安庆市附近,是长江中下游成矿带的一部分。矿田以月山镇为中心方圆约100平方公里,有5个主要矿床:安庆铜铁矿床、龙门山矿床、铜牛井矿床、刘家凹矿床、铁铺岭矿床和其他小矿点。矿田中前寒武系-白垩系地层皆有出露,矿体主要产在月山侵入岩体和三叠系月山组和南陵湖组的接触带上。在过去的50年内,该地区开展了大量的科研和找矿勘探工作,获得了很多科研成果和资源/储量。但是随着矿产资源的不断开发利用,矿业公司面临着寻找接替资源的难题。为了寻找隐伏矿体,作者在该地区系统地开展了区域地质背景、矿床宏观地质特征、侵入岩地球化学特征、矿床的元素地球化学特征、矿床的同位素地球化学特征,以及成矿动力学研究,讨论成矿机制,提出了成矿动力学模型,并在该模型的基础上圈定了3个不同层次的找矿靶区。论文取得的主要成果有:\n 1.通过对比分析月山矿田中主要矿床(点)的空间分布规律,厘定出矿床(点)之间的本质上的成因联系,即:矿浆和闪长岩浆一同上升,沿中三叠统月山组中的层间不整合面侵入,与地层(膏盐层)发生充分的物质和能量交换,导致成矿物质在接触带上沉淀富集。\n 2.燕山期侵入的月山岩体具有富碱(K2O+Na2O=7.86%,K2O/Na2O=0.64)、高硅、富集LILE和LREE,亏损镁、铁、钇和HREE的特征。通过与长江中下游成矿带上燕山期火成岩的地球化学特征对比,归纳出成岩作用的共同点:由来自地幔的初始岩浆和地壳物质经过强烈的AFC作用演化后的岩浆在碰撞后一拉张背景下侵位而成。\n 3.通过对矿田中典型矿床(安庆铜铁矿床)的不同地质单元的地球化学特征对比分析,得出成矿物质主要来自岩浆,磁铁矿具有多期多阶段特点,夕卡岩成因比较复杂,无水的透辉石和石榴子石夕卡岩是岩浆与地层物质发生物质组分交换的产物。\n 4.磁铁矿中δ18O平均值为4.2‰,显示Fe来自深部(低δ18O)的岩浆。矿体中方解石δ13CPDB:-3.3‰~0.9‰,δ18O:9.4‰~10.7‰,在δ18O-δ13CPDB图靠近地幔多相体系区域,指示成矿物质主要来自幔源岩浆。夕卡岩型铜矿石中的硫化物δ34S值在-0.5~6.5‰之间,低于闪长岩(岩浆硫)的δ34S(3.50~4.80‰)和三叠系膏盐层+碳酸盐岩地层(25.37~34.41‰),说明夕卡岩铜矿石中硫是岩浆从前三叠纪地层中(沉积硫或生物硫)带来的。Pb同位素地球化学特征证明:闪长岩浆可能是在碰撞造山过程中,由来自地幔的初始岩浆同化部分下地壳物质,在碰撞弧构造环境下上侵;铜矿和铁矿的成矿物质主要来自岩浆,三叠系地层提供的成矿物质较少,成矿作用不同于传统的双交代作用。Sr-Nd-Pb同位素组合示踪揭示:在扬子板块向华北板块下俯冲在碰撞造山过程中,扬子板块拆沉进入地幔,形成再循环地幔,在再循环地幔岩浆上涌过程中,捕获了来自扬子板块中的成矿物质与岩浆一同上升,并且从华北板块中捕获了一部分成矿物质(主要是Fe),形成富铁的矿浆。铁的来源很复杂,具有多期多阶段性。\n 5.成矿规律和成矿动力学模型如下:由交代地幔演化的初始岩浆,由于富含碱质,导致岩浆中发生不混溶分离,Fe、Cu发生第一阶段富集;初始岩浆在上升过程中与华北板块(大别地块)的下地壳发生同化混染(AFC),演化为中性岩浆,Fe、Cu发生第二阶段富集;矿浆和分异形成的闪长岩浆沿深大断裂一同上升,在上升过程中可能从寒武系和奥陶系的含铁硅质大理岩中捕获了大量的Fe,使得Fe得到第三阶段富集;随后又从存在于中石炭统下部的不整合面上的层状铜矿体中捕获大量的Cu,使Cu发生第三阶段富集;在途经二叠系含煤地层时,有大量生物碎屑S加入;沿中三叠统中的层间剥离构造侵位,捕获了大量的角砾状灰岩(大理岩),发生充分的物质和能量交换,形成无水夕卡岩,膏盐层中的K、Na和S(δ34S高正值)的加入,和挥发份Cl、CO2、CO沿地表构造裂隙逃逸,T、P的迅速降低,导致Fe、Cu的大规模的富集沉淀,形成致密块状的含铜磁铁矿。\n 6.在成矿模型的基础上圈定3个不同层次的找矿靶区。