十里坪锑化学特征研究.docx

1、十里坪锑化学特征研究 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业论文（设计）安徽工业经济职业学院教学站（点）2010届 资源勘查工程 专业题 目 陕西省十里坪锑矿床地球化学 及成矿年代研究 学 号 学 生 指导教师 评阅教师 2012 年 3 月 12 日摘 要最近在南秦岭南部晚古生代隆起区发现的十里坪锑矿床，受赵川陆缘隆-滑构造的主滑脱拆离带控制。矿体呈脉状赋存于韧-脆性主滑脱带上部的脆性次级断层-节理中，矿石类型主要为萤石石英辉锑矿型。围岩为太古宙元古宙变质岩系，围岩蚀变弱。成矿流体属H2O-CO2-NaCl体系，流体包裹体盐度w(NaCleq)为3.6-11.3%，均一温度为109-23

2、2，形成压力大致为800105Pa。硫、铅同位素研究表明，矿质主要来源于变火山岩围岩；氢、氧同位素显示，成矿流体以大气降水热液为主，初步定为变质岩源就地式大气降水热液矿床。矿石的萤石Sm-Nd等时线年龄为（39224）Ma，与南秦岭北部晚古生代拗陷区热水喷流-沉积成矿时代相一致,都形成于秦岭微板块泥盆纪非造山裂解阶段。关键词：锑矿床 隆-滑构造 大气降水热液 十里坪 目 录绪 言 11 区域地质概况 32 矿床地质概况 72.1 矿体地质 72.2 矿石类型、组成及结构构造 72.3 成矿阶段与围岩蚀变 82.4 流体包裹体特征 82.5 同位素地球化学 103. 成矿时代 144. 矿床成因

3、讨论 16结束语 18致 谢 19参考文献 20绪 言晚古生代时期，由于勉略洋的打开(裂谷和初始洋盆形成)，原属于扬子板块北缘的南秦岭被动陆缘分离出来形成了秦岭微板块，包括南秦岭北部的裂陷带及南秦岭南部的隆起区18。秦岭造山带是一个长期发育的复合型大陆造山带,以商(南) -丹(凤)断裂为界划分为南、北秦岭地区,它们分别是扬子地块的稳定陆缘区和华北地块的活动陆缘区。其中南秦岭鄂豫陕三省毗邻的武当-赵川地区主要出露太古宇转路沟杂岩、中元古界武当山(岩)群、新元古界耀岭河群(组)、上震旦统(陡山沱组和灯影组)和下古生界, 前二者分别组成结晶基底和变质- 褶皱基底(过渡基底),耀岭河群(组)组成中浅变

4、质褶皱盖层,后二者组成沉积盖层。转路沟杂岩出露于陕西省商南县赵川穹隆北西端, 由深变质地层与变质侵入体组成, 变质地层主要有(石榴)黑云斜长片麻岩、含石墨大理岩等前者即通常所称的南秦岭晚古生代拗陷盆地，在其中已发现了大量的金、银、汞、锑、铅、锌、铜矿床并进行过较深入研究。其铅锌（铜、银）矿床一般被认为主要形成于泥盆纪，是在盆地裂陷阶段沿一些同生断裂发生海底热水喷流-沉积成矿作用而形成的3、8、10、16；其金矿床及汞锑矿床则往往被认为形成于印支燕山期陆陆碰撞后碰撞造山阶段，属后生热液矿床3、9、10，或被认为属层控型的沉积-改造矿床7、8、17。而在南部隆起（剥蚀）区，已发现的矿床数量则相对较

5、少，研究程度也较低。南秦岭地区大地构造位处南秦岭推覆系，在主造山期已基本成型的逆冲推覆构造基础上又继承中新生代构造，形成巨型多层次的推覆构造系统。后泥盆纪秦岭造山带发生两期重大构造事件。第一期是晚海西印支期三板块俯冲碰撞造山，导致一系列褶皱构造和变形变质，同时伴生强烈岩浆活动，对晚古生界矿源层中成矿物质的活化、迁移、富集创造了良好的热动力条件，并提供了迁移通道和容矿空间（层间断裂、背斜鞍部等）。第二期是中新生代陆内造山作用，新的叠加构造和岩浆热液活动，尤其是燕山期广泛发育的NENW向构造，为再次富集成矿提供了有利条件，同时又带来了新的深部成矿热液，导致许多金矿床和东部汞锑矿的形成。最近，陕西地

6、矿局在该隆起区发现并勘查出已达中型的十里坪锑矿床。该矿床的矿石类型、赋矿围岩与上述拗陷区的汞锑矿床明显不同。本文的初步研究表明，与南秦岭北部晚古生代碳酸盐岩中汞锑矿床主成矿期为印支燕山期造山后造山阶段不同，也与脉状锑矿床一般形成于同造山或后造山阶段不同，该矿床形成于非造山裂解阶段，与相邻拗陷区的泥盆纪铅锌（铜、银）热水喷流同生沉积成矿作用时代一致，但成因有别，是受陆缘隆-滑构造控制的大气降水热液矿床。1 区域地质概况十里坪锑矿床位于陕西商南县十里坪乡古楼沟大明洞一带,东经1103545-1003820，北纬331255-331625，处于秦岭微板块南部武当赵川晚古生代隆-滑构造系统的北缘12，

7、即赵川隆-滑构造的主滑脱拆离带的部位，与著名的山柞旬晚古生代拗陷盆地相邻（图1-1）。图1-1 十里坪锑矿床矿区地质简图华北板块；1华北地台；2北秦岭造山带；秦岭微板块；1南秦岭北部晚古生代拗陷区（山柞旬盆地）；2南秦岭南部晚古生代隆起区；扬子板块；Q第四系；O奥陶系；-O寒武系-奥陶系，寒武系；Z2震旦系上统；Z1震旦系下统；Pt3y新元古界耀岭河（岩）组；Pt2w中元古界武当山（岩）群；ArZh太古宙转路沟杂岩；-二长花岗岩; -花岗闪长岩; -辉绿岩; -辉长-辉绿岩2大型矿床；3中型矿床；4滑脱拆离断层及产状；5正断层；6逆断层；7平移断层；8推测断层；9糜棱岩带；10岩层产状；11片

8、（麻）理产状；12锑矿脉及编号。赵川隆-滑构造平面形态呈眼球形，长轴NWW-SEE向，面积约160 km 2。赵川穹隆向东倾伏, 在其北缘和东、 西端次级小穹隆较为发育。该隆- 滑构造具三层结构，即内核、外壳、接合面12。内核有多个，由太古宙转路沟杂岩、中元古代武当山（岩）群、新元古代耀岭河（岩）组等变质（杂）岩系组成。转路沟杂岩主要由（石榴）黑云斜长片麻岩夹变粒岩、石英岩、石墨大理岩及少量片麻状花岗岩组成，片麻岩Sm-Nd等时线年龄为（3112157）Ma21；武当山（岩）群主要由变酸性火山岩（绢云钠长石英片岩）组成；耀岭河（岩）组主要为变基性火山岩（绿帘阳起钠长片岩）。外壳由震旦系-奥陶系

9、碳酸盐岩夹少量碎屑岩组成，环绕内核展布。内核与外壳之间为脆-韧性主滑脱拆离带，滑脱拆离带露头上呈封闭的环带状，外倾，由下部的糜棱岩带和上部的碎裂角砾岩带及次级断层-节理带构成，糜棱岩带一般宽100-500m，局部达1500m；碎裂角砾岩带宽数十米至上百米；次级断层-节理带跨于两者之间，宽几百米。滑脱带中发育放射状线理，各种指向构造显示上盘向外滑覆，下盘向上隆升。下盘变形明显强于上盘。内核和外壳之间被滑失大量地层。外壳中还有一些次级滑脱面，也造成了厚薄不等的地层滑失。显示了锑矿脉赋存于脆韧性主滑脱拆离带中的次级脆性断层-节理中。图1-2 十里坪锑矿床锑矿脉与隆-滑构造关系剖面示意图1断层及编号；

10、2碎裂角砾岩及次级脆性断层-节理带；3-糜棱岩带；4锑矿脉；其它同图1。作为赵川隆-滑构造的主体赵川穹隆,主要卷入了元古代及早古生代地层,加之赵川地区晚古生代地层基本缺失,表明赵川隆-滑构造在华力西初期开始发生,最后定型于华力西晚期印支早期。隆-滑构造是在岩石圈总体伸展作用下,因地幔隆起或板底岩浆上涌引起的地壳局部隆起及分层滑动的产物。华力西期扬子地块向华北地块俯冲,扬子地块北缘的南秦岭地区处于向北伸展为主的构造环境,其西部的山(阳)柞(县)旬(阳)地区以沉降为主,广泛发育裂陷盆地的晚古生代早中三叠世类复理石沉积,而东部的赵川地区则以隆升为主,基本缺失晚古生代地层。特别是该区位处太行山-武陵山

11、幔坡陡倾带中段的郧阳幔坡与旬阳幔坪的交会部位,深部又有白河热异常(可能有隐伏岩体)存在,在区域地壳总的向北伸展背景下,发生上地幔底辟隆起和上部地壳的局部隆升,形成赵川等穹隆构造群。由于基底岩系与盖层之间以及基底岩系不同组(段)之间和不同时代盖层之间,岩性和岩石力学习性有显著差异,故而随着隆升加剧引发基底岩系和上覆盖层的分层滑脱拆离作用,至华力西晚期印支早期最后奠定以穹隆为基础的赵川隆-滑构造,成为扬子地块北缘滑脱构造系的重要组成部分。印支运动(主幕)期间,扬子、华北地块主要沿商-丹断裂全面碰撞拼合,形成向南推覆的武当逆冲推覆构造,并改造了赵川隆-滑构造,使它们进一步发展成为复背斜,这次改造不但

12、破坏了武当隆-滑构造的完整形态,还使赵川滑-脱构造北缘的大、小佛洞穹隆和以北的杨家山-扁担山向斜向南倒转,其轴面和滑脱断层均向北倾,不少滑脱断层还表现出先张剪(斜落正断层)后压剪(斜冲逆断层)的复合特点。因此可以推出赵川隆-滑构造及其主滑脱拆离带主要形成于晚古生代，尤其是泥盆纪。进一步的理解成四点：一是卷入该隆-滑构造及其主滑脱拆离带的岩石是奥陶系及更老地层（岩体），因此该隆-滑构造及其主滑脱拆离带的形成时间晚于奥陶纪；二是一些晚海西期具块状构造的辉长辉绿岩、辉绿岩体（脉）侵入于该隆-滑构造的内核部位并穿切主滑脱拆离带，辉长辉绿岩、辉绿岩全岩Rb-Sr等时线年龄分别为（277.423.1）Ma

13、和278Ma22，所以该隆-滑构造及其主滑脱拆离带的主活动时间应早于约278 Ma，而晚海西期时本区虽然仍处于拉张-上隆环境，但已无强烈的隆升-拆离作用；三是南秦岭晚古生代明显分为北部裂陷带和南部隆起区19，与北侧邻区发育巨厚的上古生界相反，赵川隆-滑构造及其所处的南秦岭南部整体缺失上表明本区隆-滑构造主要形成于晚古生代，与北侧同时代的裂陷盆地一样，都属于非造山扩张裂解环境（威尔逊旋回早期）产物；四是该隆-滑构造中主滑脱拆离带中充填的锑矿脉及相邻的隆起区中的钠长岩、钠长角砾岩5的同位素年龄（详见后述）属于泥盆纪，表明该隆-滑区及主滑脱拆离带在泥盆纪时构造-热液活动最强烈，也即主滑脱拆离带的主形

14、成期为泥盆纪，这也与南秦岭北部拗陷区在泥盆纪时裂陷作用及热水喷流-沉积成矿作用最强烈8相耦合。其中，主滑脱拆离带下部的糜棱岩带和上部的碎裂角砾岩带、次级断层-节理带是统一的滑脱拆离作用在地壳不同深度层次的不同构造表现形式，它们在活动时间上总体是近于同步的，但随着隆-滑作用的持续进行，上部地层不断滑失，下部已形成的糜棱岩带可逐渐抬升至浅部，遭受碎裂角砾岩、节理等脆性构造的叠加改造，并且可被形成于脆性域的矿脉穿切。此外，还需说明的是，主滑脱拆离带中的构造角砾岩、锑矿脉等常呈透镜状并可有片理化，表明在晚古生代非造山拉张伸展体制下形成的主滑脱拆离带又遭受了中生代造山期挤压作用的改造。赵川隆-滑构造的结

15、构样式与变质核杂岩构造很相似，但由于它是非造山阶段陆缘环境下的伸展作用所形成的，不同于后造山阶段形成的变质核杂岩构造 4，为相区别，故而称为隆-滑构造14。矿区内还有大量近东西向断裂，并可与隆-滑构造中的滑脱带交汇复合。主要有大竹园-西沟口-大佛洞断裂（F1）、大西沟-关帝庙-黄龙台-秦家墁断裂（F4）。它们是区域性基底断裂，与西侧山柞旬拗陷区中的金鸡岭次级盆地北缘的同生断裂带相连。它们在成矿期具有张性正断层的特点（普遍发育构造角砾岩），为主要的导矿构造，成矿后又受到中生代碰撞造山作用过程中挤压推覆构造的改造，使早先形成的构造角砾岩透镜体化及片理化。2 矿床地质概况2.1 矿体地质十里坪锑矿区

16、已发现矿化蚀变带25条，圈出锑矿体10个。分为南矿段（古楼沟）和北矿段（大明洞）两个矿段。南矿段发现5条矿化蚀变带，圈出4个锑矿体，赋矿围岩为武当山岩群的绢云钠长石英片岩（变石英角斑岩）。矿体受脆-韧性滑脱拆离断层带F4之入字型次级构造，即北西西-近东西向（185-20065-75）断层破碎带控制(图2)。北矿段发现矿化蚀变带20条，圈出锑矿体6个，赋矿围岩为太古宙转路沟杂岩的（石榴）黑云斜长片麻岩等及耀岭河岩组的绿帘阳起钠长片岩（变基性火山岩）等。矿脉主要有NNE向（340-35070-85）、NNW-近NS向（270-29050-65）、近EW向（170-19054-70）几组，受苏家院赵

17、家坡滑脱拆离断层F2的次级配套断层破碎带-节理控制，在多组断裂交会处，可出现柱状富矿体。矿体或矿化体长50-2050m,宽0.5-10m，工程控制最大斜深35-83m，常呈透镜状。矿脉在平面上斜列，剖面上呈叠瓦状，往往具似等距分布的特点。2.2 矿石类型、组成及结构构造矿石类型：原生矿石以萤石石英辉锑矿矿石为主，石英辉锑矿矿石仅见于南矿段的q9-1矿脉中。而在南秦岭北部拗陷区，汞锑矿床矿石类型常为汞锑紧密共生的石英辉锑矿辰砂型。矿石组成：矿石的矿物组成较简单，主要有萤石（紫萤石、绿-蓝绿萤石）、石英、辉锑矿、黄铁矿、钾长石等，可有少量重晶石、白云石及微量方解石、雌黄、黄铜矿、闪锌矿，显示以低温

18、矿物组合为主。该矿床锑矿体中wSb一般为（1.64-9.31）102,局部高达22.51102；锑矿化体wSb为（0.11-0.74）102。锑矿体或矿化体中wAu一般为（0.1-1.0）106。结构构造：矿石结构主要有自形半自形不等粒结构、等粒结构、碎裂结构等；矿石构造有块状构造、细脉浸染状构造、梳状构造、角砾状构造、环状及皮壳状构造等，反映矿体形成于脆性拉张扩容环境。2.3 成矿阶段与围岩蚀变根据矿脉的穿插关系，该矿床可分为三个成矿阶段。第一阶段为黄铁矿钾长石石英岩（脉）。块状构造，微细粒结构，粒径一般0.5mm，黄铁矿稀疏浸染状，石英为弥散状或细脉状。该阶段矿脉具金矿化（wAu0.210

19、6-1.62106）和锑矿化（wSb0.2102-0.5102）。第二阶段为角砾状萤石-石英-（辉锑矿）脉，呈角砾状、皮壳状、环带状构造，角砾主要为第一阶段的矿脉，胶结物中金属矿物很稀少，仅局部含辉锑矿。第三阶段为块状萤石-石英-辉锑矿脉，是锑的主成矿阶段。该矿床近矿围岩蚀变叠加在区域变质岩之上，以第一成矿阶段的脉旁蚀变略强，带宽为几十厘米至几米，主要有硅化、钾长石化、黄铁矿化及绢云母化，第二、三成矿阶段脉旁围岩蚀变微弱，仅有几毫米至几厘米宽，主要有硅化和萤石化，其次有绢云母化、重晶石化、碳酸盐化等。该矿床围岩蚀变弱，表明矿体以热液充填沉淀成矿为主，交代作用不发育。2.4 流体包裹体特征选择-

20、1k2、-2k6（南矿段q3-1矿体第三成矿阶段矿石）、-2k1（南矿段q3-1矿体，第二成矿阶段矿石）、-26（北矿段q2矿体第一成矿阶段矿石）等4件样品进行了流体包裹体研究。所使用的仪器主要为法国生产的Chaixmeca冷热台，低温部分（-60-0）精度为0.2，高温部分（100-300）误差450105Pa，850105Pa。综合估算，成矿压力为800105Pa左右，相当于形成深度3 km左右，属中低深度。2.5 同位素地球化学选择不同阶段矿石进行了S、Pb、H、O同位素地球化学研究。但第一成矿阶段矿脉由于石英颗粒很细小且含有大量杂质难以选纯样品而未测定H、O同位素。同位素测试工作由宜昌

21、地质矿产研究所同位素室在德国产MAT251 EM质谱仪上完成，S同位素误差为0.1，Pb同位素比值精度优于1，O同位素误差为0.2，H同位素误差为2。2.5.1 硫同位素该矿床第一成矿阶段中黄铁矿的34S为1.82（表2-2）。由于该阶段矿脉中硫化物几乎只有黄铁矿产出，并且未见重晶石等硫酸盐，因此成矿流体中S绝大多数为H2S，处于低fO2和低pH值环境，黄铁矿的34S值近似等于流体的34SS值。也即总硫的34S值大约为1.82，具有深源硫的特点，可能主要来自其围岩变火山岩类。而第二、三成矿阶段辉锑矿的34S值为17.15- 19.05，为较大的负值，且南、北矿段基本一致。第二、三阶段矿脉中出现

22、了重晶石等硫酸盐，表明fo2升高，有较多SO42产生，引起硫同位素分馏，使硫化物的34S值出现较大的负值，但其流体的34SS值应与第一阶段相近且来源基本一致。Rye (1974)的研究结果表明，T=200,34SS=0的热液体系中，当H2S/SO421时，硫化物闪锌矿、方铅矿的34S分别为17.2和20.5。Rye所研究的体系中34SS、T以及硫化物的34S值都与本矿床第二、三成矿阶段很相似，因此推断本矿床第二、三成矿阶段流体的H2S/SO42比值大约为1。表2-2 十里坪锑矿床硫、铅同位素测定结果样号测定对象采样位置成矿阶段34SCDT/206Pb/204Pb207Pb/204Pb208Pb

23、/204Pb模式年 /Ma*值值Th/U-21k1辉锑矿南矿段q3-1217.1517.5800.00415.4130.00537.4280.0085450.6199.193.70-2k10辉锑矿南矿段q3-1317.9417.6940.00515.3960.00837.2630.0224410.6089.143.56-21k2辉锑矿南矿段q3-1317.6617.5200.00415.4450.00337.5960.0086260.6279.273.82-20k2辉锑矿南矿段q9*319.0517.6670.00215.3690.00237.2090.0054280.6079.093.54-

24、6k2辉锑矿北矿段q2318.4918.3550.00115.4750.00137.9680.00347.20.5739.233.54-6k1黄铁矿北矿段q21+1.8218.3550.00115.5070.00138.1550.00689.20.5769.293.63*石英-辉锑矿脉，*模式年龄计算据Doe and Stacey(1974)。此外，我们对赵川隆-滑构造区西侧外壳部位中的大峰尖银铜锑矿床的S、Pb、H、O同位素进行了对比研究。大峰尖矿床的方铅矿的34S为+9.66，考虑到该矿床中还有一些原生的孔雀石、兰铜矿、铜兰、重晶石等硫酸盐矿物，因此其成矿流体的34SS值应比方铅矿的34S

25、值更高，硫应主要来源于其围岩-寒武纪-奥陶纪海相碳酸盐岩中的硫酸盐物质。与此相似，南秦岭拗陷区的金、银、铜、铅锌、汞锑矿床中硫化物34S也往往具有较大的正值（多数为+8- +24），其硫主要是直接或通过地层间接来源于海水硫酸盐6、11、13、20。2.5.2 铅同位素本矿床矿石铅同位素组成在同一矿段不同成矿阶段间基本一致，而在南、北矿段之间差别较明显（图2-2）。在铅构造模式图上，绝大多数投影点位于地幔与造山带之间并靠近地幔演化线，且矿石的Th/U比值（3.54-3.82）也与陨石Th/U比值（3.80.1）图2-2 十里坪锑矿床铅构造模式图相近，所以铅主要来自地幔，有少量上地壳铅的加入，特别是北矿段上地壳铅加入略多一点，这也与南矿段围岩为武当山岩群变火山岩，而北矿段围岩为转路沟杂岩及耀岭