陕西秦岭黑色岩系及其典型矿床地质地球化学与成矿规律研究

摘要

对陕西秦岭黑色岩系的调查研究发现区内黑色岩系主要由碳质泥板岩、碳质硅质泥板岩、泥板岩、硅质岩、泥灰岩、石煤．含碳灰岩等岩类组成；岩系可见磷结核、以黄铁矿为主的草莓金属硫化物及重晶石；地球化学研究表明：陕西秦岭黑色岩系形成于不同程度的缺氧环境，岩石形成时有热水沉积物及生物物质加入；黑色岩系中成矿物质来源具多源性和复杂性。 黑色岩系中生物标志物特征研究表明其有机碳质源于浮游生物、菌藻类等，个别样品中有后期高等植物有机碳质的加入。岩系中有机碳含量变化较大，并且构造作用强烈的地区有机碳含量相对较低，岩石热解分析表明样品经历了较强的热演化，烃类物质已经损失。 根据地质背景、岩石组合、成矿元素组合可将陕西秦岭黑色岩系分为南、北、中三个带：北带庙湾组产于华北板块活动陆缘边缘海环境；岩石多高钾、富铁和铝、钠质变化大，硅质岩不如中、南带发育，有机碳含量较高为2.52～4.7％；物源为陆缘并有生物物质、热水物质加入，其中热水与基性岩和酸性岩关系密切；成矿元素组合为Mo—Ni—Cu—Pb— Zn—U；产Ni—Mo矿床。中带水沟口组产于秦岭微板块古隆升岛链特定的深水—半深水滞留断陷盆地之边缘海向深海过渡环境；岩系多硅质岩，有机碳含量变化大；物源为陆源且有生物、热水物质的加入，热水与基性岩有关；成矿元素组合为Au—V—P—U—Cu—Pb—Zn；产金、钒矿。南带鲁家坪组和斑鸠关组形成于大陆边缘堑一垒相间裂谷断陷盆地中；其中磷块岩、石煤、重晶石、毒重石发育，局部夹火山岩；物源为陆源并有热水和生物物质加入，热水与基性岩有关；成矿元素组合为V—Mo—Ba—P—Au、V—Mo—Au—P—Se—石煤；产重晶石矿、毒重石矿和钒矿。 北带清岩沟Ni—Mo矿床的Ni、Mo源于奥陶系庙湾组黑色岩系本身而与后期岩浆无关，据δ D—δ18O图解、矿床地质特征及氧同位素分析认为，成矿流体为强烈改造的大气降水，并有变质热液及少量岩浆水的混入的特点。矿床的形成经历了沉积成矿预富集期、区域变质作用期、构造+热液作用成矿期。主要矿物为辉钼矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿。原生含矿石英细脉包裹体均—温度211.4～444.9℃，成矿温度属中～高温，盐度NaCleq：7.02～19.21％，成矿温度和盐度随时间而降低。矿体赋存于绢云碳质千枚岩段再经韧-脆性剪切变形叠加的地层与构造联合控制的容矿带中，具明显的层控-岩控与构造-热液成矿及控矿的特征。 中带的中村银花钒矿属沉积—成岩成因矿床，矿体呈层状产出，矿层是寒武系水沟口组下段地层的组成部分，钒超常富集稳定；富矿岩石高Al和K、低钙，贫矿岩石Ca高、Al和K低；岩石的含矿性与稀土含量、钡存在较好正消长关系；有机碳质和有机磷对的钒超常富集有利；钒在泥质岩中占75.2％，硅质岩中仅占24.8％，硅质岩型矿石中钒主要以类质同象存在(占74.17％)，泥质岩型矿石中钒主要以吸附状态存在(占66.38％)。 夏家店金矿是黑色岩系容矿的微细浸染型金矿床，兼具黑色碳质岩系和热水沉积预富集的成矿作用，后期韧—脆性构造叠加以及大气降水为主含矿热液改造的类卡林型金矿床。含矿岩系为水沟口下部地层，富矿岩石高硅、铁、碳和钾。矿化石英、方解石流体包裹体均一温度集中在140℃～336℃范围，具中—低温热液成矿特征。成矿压力为370×105～820×105Pa；早期硅化石英流体包裹体盐度3.27(NaCl)wt％，中晚期石英流体包裹体盐度5.25(NaCl)wt％。矿床的形成经历了早古生代沉积预富集、中新生代的韧脆性构造及热液叠加富集和新生代至今的剥蚀氧化成矿作用。 南带黄柏树湾毒重右矿床属于受轻微改造的海相热水沉积矿床，矿石主要为毒重石和重晶石，矿体严格受寒武系鲁家坪组下部地层控制；标志层位是硅质岩向碳质粉砂质板岩过渡部位，与含胶磷矿的薄层硅岩和重晶石密切共生；海绵骨针、有孔虫的发现表明其形成于较深拉张裂陷环境。鲤鱼山钒矿床为沉积成岩—经轻微改造成因矿床；矿层为寒武系鲁家坪组下部地层，由粘土质板岩夹含硅岩薄层组成，矿层中具钼超常富集；该区地层受热水影响小，而构造改造较强，其余特点与中村钒矿相似。 黑色岩系矿床的成矿物质源自黑色岩系本身，沉积成岩阶段Au、Mo、Ni初步富集而钒工业富集。后期弱改造对钒影响不大，强烈构造作用及热液多期多阶段的活动造就了金矿床和Ni—Mo矿床。黑色岩系中成矿元素与其产出的大背景小环境、陆源和基底剥蚀区、热水物质、生命活动等有关，与地外物质关系不明显。 夏家店金矿和清岩沟镍—钼矿黑色岩系有机碳含量较低，可能与后期局部强烈构造作用、热解作用有关；热解作用所产生的液态烃、气态烃在成矿过程中对成矿物质的萃取、迁移发挥了重要作用，为成矿作了自我牺牲。 黑色岩系岩性复杂(特别是处于旋回过渡期的沉积类型)、生物作用和热水作用强烈、岩石组合类型完整对成矿元素的富集有利。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1黑色岩系的概念及岩类组合

1.2黑色岩系及相关矿床的研究现状

1.3黑色岩系及相关矿床研究意义

1.4论文选题依据

1.5论文研究的技术路线

1.6论文工作量、研究成果及创新

第二章陕西秦岭区黑色岩系的分布及其地质背景

2.1秦岭造山带组成与构造演化

2.2黑色岩系产出地质背景与分布

第三章陕西秦岭黑色岩系岩石学与岩石地球化学

3.1北带黑色岩系岩石学与岩石地球化学

3.2中带黑色岩系岩石学与岩石地球化学

3.3南带黑色岩系岩石学与岩石地球化学

3.4秦岭黑色岩系硅同位素地球化学

第四章陕西秦岭区黑色岩系有机岩石学及有机地球化学

4.1陕西秦岭区黑色岩系有机岩石学

4.2陕西秦岭区黑色岩系有机质地球化学

4.3陕西秦岭区黑色岩系有机质生物标志研究

第五章陕西秦岭黑色岩系矿床地质与矿床地球化学

5.1黑色岩系北带矿床地质与矿床地球化学

5.2中带黑色岩系矿床地质与矿床地球化学

5.3黑色岩系南带矿床地质与矿床地球化学

第六章陕西秦岭黑色岩系型矿床成矿作用规律与矿床类型及模式

6.1黑色岩系成矿作用

6.2黑色岩系矿床形成机制

6.3研究区黑色岩系有关矿床成因类型

6.4成矿规律

6.5黑色岩系矿床成矿模式

结 论

参考文献

附 录

攻读博士学位期间取得的科研成果

致 谢