安徽南部地区典型金矿床地质及成矿地球化学研究

摘要

安徽省地处3个Ⅰ级大地构造单元，成矿地质条件优越，矿产资源丰富，有12种矿产保有资源储量在全国前10位，但金不是全省优势资源。截止2010年安徽省保有金储量仅321吨（含伴生金），集中分布于安徽南部地区（皖南地区），其中铜陵地区约占总资源量的60％。金以共（伴）生形式产在铜—铁一硫矿床中，独立的金矿床很少，近年来随着皖南地区独立型金矿的不断突破，如池州市抛刀岭金矿新增资源量大于30吨等，因此需要对皖南地区独立型金矿进行系统的认识，为进一步探矿起到指导和重要的借鉴作用。为此，笔者选择了近年来新发现的具有中大型规模的铜陵杨冲里、池州抛刀岭、黄山天井山等3个独立的金矿床作为研究对象，总结和研究了3个典型金矿床的地质及成矿地球化学特征，建立了成矿模式，并对相关区域进行了扩展研究。
　　(1)铜陵杨冲里金矿
　　杨冲里金矿是铜陵地区近地表首次发现的具有中等规模的构造蚀变岩型新类型金矿床，矿体产在地层或闪长岩中的破碎带中，矿石类型为黄铁矿化碎裂岩，不同于铜陵地区已知的5种金矿类型。岩浆岩主要为二长闪长岩和深部隐伏的正长花岗岩（不同于已知铜陵地区燕山期岩浆岩岩石组合），测定锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄分别为140.7±1.8Ma和126.4±1.2Ma。二长闪长岩具有高的HREE含量，富集Sr、Ba，高的Sr/Y和La/Yb比值，低Y、Yb，无明显Eu异常等埃达克岩地球化学特征，与长江中下游早白垩埃达克质岩一致，判断其原始岩浆可能来源于受板片俯冲改造的岩石圈地幔，在岩浆上升过程中与地壳发生了同化混染，并发生了结晶分离作用。而正长花岗岩成岩年龄和地球化学属性则与铜陵周边地区A型花岗岩一致，可能是富集岩石圈地幔的玄武质岩浆与地壳物质同化混染，并经历了结晶分异，形成于板内（弧后）拉张的构造背景中。
　　二长闪长岩锆石的Ce4+/Ce3+为176～1292，平均值为535，指示岩体具有高的氧逸度，岩体源区物质可能受到俯冲洋壳脱水产生的高氧逸度流体的交代，暗示二长闪长岩为成矿有利岩体。根据锆石Ti含量计算出的二长闪长岩和正长花岗岩锆石的结晶温度范围分别为625～716℃（平均温度为662℃）和652～849℃（平均为751℃）。计算出的温度都比正常的岩浆温度要低，说明锆石结晶处于岩浆分异演化的早期阶段，锆石结晶时岩浆的温度较低，可能指示岩浆是由源区物质在减压的条件下发生部分熔融形成的。
　　5件矿石中的黄铁矿中硫同位素δ34S范围为4.08-5.33‰之间，说明硫源单一。8件黄铁矿样品206Pb/204Pb比值为18.188～18.306，207Pb/204Pb比值为15.508～15.584，208Pb/204Pb比值为38.161～38.398，铅同位素比值变化范围比较小，说明具有单一的源区。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解中投点在MORB与海相沉积物叠加区域，说明热液系统的铅可能具有海相沉积物的源区，而在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解中铅同位素投点于MORB区域，都明显区别于加厚或拆沉下地壳部分熔融形成的埃达克岩如郯庐断裂带南段的埃达克岩，判断杨冲里矿床的成矿热液可能是来自俯冲洋壳板片熔融过程中的幔源，同时混入了下地壳物质，说明矿床成矿流体中的金属组份来源于壳幔混合的源区。
　　杨冲里金矿的形成是两期岩浆岩共同作用的结果，经历了～140Ma俯冲和～125Ma板内（弧后）拉张的2个阶段构造-岩浆事件，是燕山期中国东部构造调整转换及大规模成岩成矿事件的响应。
　　(2)池州抛刀岭金矿
　　抛刀岭金矿具有斑岩型矿床的特征，但与世界斑岩型铜金矿床相比，只有金是成矿元素，属于斑岩型单金矿床。目前最深的钻孔(ZK2805，孔深760m)显示:在孔深550-700m范围内出现厚大的As-Sb-Au-Ag-Zn-Pb-Bi-Mo异常现象，这种前缘晕、近矿晕及尾晕元素异常叠加现象，表明矿体向深部仍有较大延深;蚀变仍处于泥化带，属斑岩型矿床的顶端蚀变，矿体向深部仍有较大延深。综合矿区地质特征，分析认为该矿具有特大型金矿潜力。与石门庵脉状硫化物金多金属矿床、铜山排矽卡岩铜矿等构成了本地区一个大的斑岩型成矿体系，初步建立了成矿模式。
　　抛刀岭一带岩浆活动强烈，与金多金属矿密切相关。对抛刀岭斑岩体、乌石斑岩体、花园巩岩体及乌石西部的石英正长岩脉岩开展了锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究工作，发现这些岩浆岩明显分为两类:含矿（化）斑岩体成岩年龄约为140-141Ma，不含矿的岩体年龄为120-125Ma。两类岩浆岩全岩地球化学特征差异也较大:含矿斑岩体富集大离子亲石元素亏损高场强元素，弱的Eu负异常，稀土配分与典型岛弧岩浆岩相似，不含矿碱性岩类则更富碱、富集高场强元素，明显的Eu负异常，轻重稀土分异弱于前者等A型花岗岩的特征。同时抛刀岭等斑岩体锆石Ce4+/Ce3+（平均值528），Eu/Eu*（平均值为0.58）明显高于花园巩等碱性岩类，而锆石Ti温度计则显示前者形成温度（均值652℃）低于后者（均值722℃），说明抛刀岭一带含矿（化）斑岩体源区具有高氧逸度、富水特征。由一些列地球化学图解及与区域岩浆岩对比，认为抛刀岭一带斑岩体可能形成于古太平洋俯冲的背景，而随后的花园巩等岩体，可能形成于俯冲折返引起的弧后拉张背景中。
　　抛刀岭5件含矿英安玢岩样品中的δ34S总体范围为6.49-7.17‰之间，与区域矿床对比，认为表明抛刀岭金矿的硫源为以岩浆硫为主，混染了少量地层硫。进一步研究表明，抛刀岭一带与长江中下游成矿带中生代大规模成岩成矿一致，先是在约140Ma经历了古太平洋板块俯冲，20Ma后又经历了太平洋板块后撤引起的弧后拉张背景，统一于晚侏罗纪至早白垩世中国东部区域性构造体制转换和调整的大背景中。同时池州抛刀岭金矿和池州杨冲里金矿成矿背景一致，矿床的形成标志着俯冲和俯冲后撤一个循回的结束。
　　(3)黄山天井山金矿地质及成矿地球化学
　　天井山金矿位于江南造山带东南缘、钦杭成矿带东段，是安徽南部黄山地区最具代表性的金矿床。通过对该矿床的梳理总结，有利于和区域性金矿进行对比研究。钦杭成矿带东段典型金矿床有江西的金山超大型金矿、安徽天井山和浙江璜山中型金矿床。与金山、璜山金矿相比，天井山金矿研究相对薄弱，至今没有系统的研究，成矿年龄没有做过工作，因此笔者重点对天井山金矿进行了矿床学、年代学、地球化学等研究，同时为对天井山金矿有更系统地认识，对钦杭成矿带东段金矿床地质及成矿地球化学特征做了总结。
　　天井山金矿灵山岩体和韩家岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别测定为794.7±5.2Ma、765.9±3.7Ma，两者相差30Ma，但都是晋宁期产物，依据野外特征认为韩家岩体形成于燕山期观点是不正确的。测定天井山金矿含金糜棱岩中的绿泥石Ar-Ar坪年龄为331.5±3.2 Ma，首次确认了海西期成矿事件。9件含金石英脉中的黄铁矿硫同位素δ34S值为5.28～9.21‰，具有波浪式效应，结合区内流体包裹体中的H、O同位素特征，认为该区成矿流体来源复杂，主体为变质流体，可能混入了天水或少量岩浆水。该矿床是扬子古板块与华夏古板块长期碰撞拼接过程中形成的造山型金矿，晋宁期为金初始富集阶段，海西期是重要的成矿阶段，成矿跨度大具有多阶段性。
　　进而研究发现，钦杭成矿带东段典型金矿床具有相似的成矿过程，即新元古火山活动为金成矿提供了丰富的物质基础，后经区域变质作用形成的变质流体由于天水或岩浆水的混入，形成了富CO2和低盐度的含矿流体，由于温、压等条件的变化，在断层阀作用控制下，流体中的金在低次级的逆冲脆—韧性剪切带内逐渐富集成矿，与华夏陆块向扬子陆块长期多次碰撞拼贴直接相关，蚀变岩型金矿形成于晋宁期，而石英脉型金矿形成于海西期，成矿时间跨度大，综合分析认为它们具有造山型金矿特征，属造山型金矿。同时，三个典型金矿床均发现了海西期剪切带作用及成矿事件，因此海西期也是该区域重要的金成矿期。钦杭成矿带东段造山型金矿的确立，为已知矿区深部和区域性找矿了重要的启发和借鉴，对江南造山带的构造演化提供了制约和思考。
　　综上，皖南地区的北缘（铜陵、池州一带）独立型岩金矿床，是～140Ma和～125Ma两期岩浆岩共同作用的产物，先期具有俯冲背景的岩浆岩（岛弧或埃达克岩等）为成矿提供了大量的金属元素，并经历了初步富集，后期的岩浆岩侵位为成矿提供了部分金属元素和足够的热量，促进了包括大气降水参与的热循环，使先期形成的含矿热液进一步富集同时带入了部分地层中的金属元素，更加富集的含矿热液由于温压等条件的变化，最终赋存在以北东向为主的断裂带中形成构造蚀变岩型金矿（含石英脉型金矿）或叠加在独立的斑岩型岩金矿之上形成高品位金矿床。皖南北部地区金的形成与太平洋板块燕山期构造调整密不可分，形成于俯冲和俯冲后撤拉张环境中，是一个循环结束的标志;而皖南地区的南缘，结合天井山金矿特征及其与邻区典型金矿特征对比，发现钦杭带东段典型金矿主要成矿年龄数据多指向晋宁期和海西期，石英脉型金矿主要成矿期为海西期，蚀变岩型多发生在晋宁期，成矿具有多期次多阶段性，但燕山期与金成矿关系需要进一步加强研究。赣浙皖地区发育的独立型岩金矿造山带型金矿特征明显，是华夏与扬子长期造山作用的产物。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 选题依据及研究意义

1．3 主要研究内容

1．4 主要工作情况

1．5 取得的主要成果

第二章 区域地质特征

2．1 地层

2．2 构造

2．3 岩浆岩

2．4 区域地球化学基本特征

第三章 分析方法

第四章 典型金矿床研究

4．1 铜陵杨冲里金矿研究

4．1．1 地质背景

4．1．2 矿床地质特征

4．1．3 样品描述

4．1．4 岩石地球化学及年代学

4．1．5 讨论

4．1．6．结论

4．2．池州抛刀岭一带金矿研究

4．2．1 区域地质背景

4．2．2 矿区地质特征

4．2．3 矿床特征

4．2．4 样品采集及描述

4．2．5 测试结果

4．2．6 讨论

4．2．7 结论

4．3 黄山天井山金矿地质及成矿地球化学研究

4．3．1 区域地质背景

4．3．2 矿床地质特征

4．3．3 样品描述

4．3．4 讨论

4．3．5 小结

4．4 皖南地区其它金矿床(点)

第五章 结论

致谢

已发表或待发表的论文及摘要

参考文献