陕西屈家山锰矿床成因研究:来自地质、地球化学和C-O同位素的证据

摘要

屈家山锰矿床位于扬子地块北缘龙门-大巴山褶皱带内,矿体赋存于上震旦统陡山沱组第三岩性段紫红色钙质页岩中,呈层状、似层状产出。赋矿地层中见火山岩和硅质岩等,同时见大量黄铁矿和少量菱铁矿。锰矿石中MnO含量介于8.92%~18.76%,P2O5含量介于0.08%~0.16%,为低磷、高品位锰矿床。矿石的稀土总量较低(平均为101.3×106),轻、重稀土分馏不明显,中稀土略微富集,基本无Eu(平均值为1.12)和Ce(平均值为1.09)异常,lg(Ce/Ce)值为0.02~0.11。矿石中S与Al2O3呈负相关关系,而与MnO呈正相关关系,表明S可能来源于海底喷流热液,同时矿石具有较高的SiO2/Al2O3比值(4.8~9.6)和较低的Al/(Al+Fe+Mn)比值(0.1~0.27),在Fe Mn(Ni+Cu+Co)×10和lgU lgTh图解上,所有样品落入古热水沉积区域反映海底喷流热液参与成矿。矿石中TiO2、SiO2、TFe2O3与Al2O3表现为正相关关系,MnO与Al2O3、TiO2、SiO2表现出负相关关系,表明可能有少量陆源物质的输入。矿石中δ13CPDB和δ18OSMOW值分别为20.7‰~8.2‰(平均为12.4‰)和14.3‰~18.7‰(平均为17.0‰),根据氧同位素外部计温法估算出该矿床形成时古海水温度为47.08~73.98°C,表明深部流体参与了成矿。综合矿床地质和地球化学特征,本研究认为该矿床为海底喷流热液成因。