峨眉地幔熱柱活動(dòng)與貞豐水銀洞金礦床形成關(guān)系研究碩士研究生學(xué)位論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ong gold deposit gold ore source bed the relationship of formation Metallogenic model峨眉地幔熱柱活動(dòng)與貞豐水銀洞金礦床形成關(guān)系研究第一章:緒論“滇黔桂”金三角是我國主要金礦礦集區(qū)，其中的黔西南地區(qū)是“滇黔桂”金三角的重要組成部分。黔西南地區(qū)已有超大型金礦床、大型金礦床多處，如水銀洞金礦、爛泥溝金礦、紫木凼金礦、板其金礦、丫他金礦及戈塘金礦等。在這些金礦床中，水銀洞金礦床尤其引人注目：礦體賦存于二疊系龍?zhí)督M地層中，礦體以層控型為主，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，空間上多個(gè)礦體重疊，單個(gè)礦體規(guī)模大。其中主要礦體規(guī)模大，組分均勻，厚度穩(wěn)定，成礦期后破壞小；勘探類型簡單,屬Ⅰ勘探類型卡林型金礦床；礦床礦石品位高，平均達(dá)20g/t以上，最高達(dá)3位數(shù)(聶愛國,2006),儲量大，累計(jì)提交黃金資源儲量達(dá)XXX噸，已達(dá)超大型規(guī)模。這些顯著區(qū)別于其它礦床的特征引起礦床學(xué)界的高度重視和廣泛關(guān)注。水銀洞金礦位于貴州省西南部，貞豐縣北西直距約18km，隸屬于貞豐縣小屯鄉(xiāng)所轄（）。地理位置：東經(jīng)105176。30′00″105176。33′38″，北緯25176。31′00″25176。33′28″。 研究區(qū)位置圖眾所周知，中國西南地區(qū)是我國重要礦集區(qū)之一，具有礦床產(chǎn)出集中，礦種類型多樣，超大型，大型礦床大量產(chǎn)出等特點(diǎn)。如攀枝花釩鈦磁鐵礦、個(gè)舊錫多金屬礦床、白牛廠超大型銀多金屬礦床、臨倉超大型鍺礦床、玉龍超大型銅礦床及川甘陜、滇黔桂微細(xì)粒浸染型金礦等。西南地區(qū)之所以有大量的礦產(chǎn)產(chǎn)出,與該區(qū)的峨眉地幔熱柱活動(dòng)密切有關(guān)(李紅陽等,2002)貴州貞豐水銀洞金礦位于峨眉地幔熱柱活動(dòng)區(qū)。通過研究發(fā)現(xiàn)水銀洞金礦的成礦與峨眉地幔熱柱的活動(dòng)密切相關(guān)：成礦物質(zhì)來源、含礦建造、熱液活動(dòng)及成礦作用等均與峨眉地幔熱柱活動(dòng)有內(nèi)在的聯(lián)系。本文擬從地幔柱構(gòu)造角度運(yùn)用地幔柱理論、峨眉地幔熱柱研究成果、水銀洞金礦床研究成果探討水銀洞金礦成礦機(jī)理及成礦模式，對水銀洞金礦成礦進(jìn)行綜合剖析和研究。本課題來源于貴州省委組織部高層次人才特助經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目《峨眉地幔熱柱活動(dòng)與黔西南卡林型金礦成因關(guān)系研究》（TZJF200605）（1）學(xué)術(shù)意義自Morgan1971年提出熱柱概念以來的三十余年里，人們對地幔柱構(gòu)造理論的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）地幔柱的理論研究：熱點(diǎn)對地球表面的影響，熱點(diǎn)與地幔柱的分類及分布，熱點(diǎn)與地幔柱的熱動(dòng)力學(xué)研究等；（2）地幔柱理論運(yùn)用:主要從區(qū)域上研究了與地幔柱活動(dòng)有關(guān)的巖漿作用，成礦作用，超變質(zhì)作用及大地構(gòu)造等，如牛樹銀教授等研究了河淮地幔亞熱柱的演化及其對華北地區(qū)成礦的控制作用。但目前鮮見有學(xué)者利用地幔柱構(gòu)造理論研究某一具體礦床的成礦作用和成礦過程。水銀洞金礦是黔西南地區(qū)最具代表性的卡林型金礦之一，許多單位及學(xué)者運(yùn)用多種研究手段和技術(shù)對它進(jìn)行較為深入地研究，取得許多研究成果。目前水銀洞金礦的研究大都停留在地殼范圍內(nèi)，多從礦床地質(zhì)特征、礦床地球化學(xué)特征及成礦作用等方面探討礦床成因，沒有從地球深部（地幔）構(gòu)造活動(dòng)、巖漿構(gòu)造活動(dòng)角度深刻認(rèn)識水銀洞金礦的成礦過程。因此，本項(xiàng)研究以地幔柱構(gòu)造理論為指南，以峨眉地幔熱柱研究成果為支撐研究水銀洞金礦床的成因具有創(chuàng)新性、開拓性的學(xué)術(shù)價(jià)值，該研究起到以點(diǎn)帶面的作用，對其它礦床的成礦作用、成礦過程的認(rèn)識具有借鑒作用，對于豐富和深化峨眉地幔熱柱理論及其成礦作用具有重要理論意義。因此，本項(xiàng)研究具有重要的學(xué)術(shù)參考價(jià)值。（2）經(jīng)濟(jì)社會(huì)意義水銀洞金礦在黔西南地區(qū)眾多卡林型金礦床中具有突出的地位：該金礦儲量大，品位高，產(chǎn)出穩(wěn)定，具有良好的找礦前景。貴州是我國經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)之一，研究、尋找、開發(fā)該類型金礦床為推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大現(xiàn)實(shí)意義；金礦作為重要的礦產(chǎn)資源，無論在工業(yè)、金融業(yè)還是在政治等方面都具有重要的地位，在保證國家經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展中有重大作用；隨著人們物質(zhì)文化生活水平的提高，對金等貴金屬的需求量也越來越大。因此，研究、尋找該類型金礦床具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。（1）闡述峨眉地幔熱柱活動(dòng)理論研究現(xiàn)狀、峨眉地幔熱柱活動(dòng)特征；（2）探討峨眉地幔熱柱活動(dòng)形成水銀洞金礦的地?zé)岜尘啊⑻厥獾膸r相古地理?xiàng)l件及含礦建造、成礦熱液來源、成礦物質(zhì)活化遷移及成礦過程；（3）研究晚二疊紀(jì)以來峨眉地幔熱柱活動(dòng)對貞豐水銀洞金礦床物質(zhì)來源的貢獻(xiàn)；（4）建立峨眉地幔熱柱活動(dòng)形成水銀洞金礦床的成礦模式。 （1）收集峨眉地幔熱柱研究資料、水銀洞金礦資料，野外對水銀洞金礦床進(jìn)行調(diào)研，采集有代表性的樣品進(jìn)行相關(guān)分析測試；（2）論述在峨眉地幔熱柱活動(dòng)作用下，對黔西南地區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景的影響；（3）根據(jù)礦石的相關(guān)測試分析，探討水銀洞金礦成礦物質(zhì)來源；（4）根據(jù)鏡下鑒定、電子探針、掃描電鏡、單礦物含金測試等研究成果，論述水銀洞金礦床的物質(zhì)組成特征、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征及金的賦存狀態(tài)；（5）研究在峨眉地幔熱柱活動(dòng)作用下，水銀洞金礦床的形成機(jī)理及過程；（6）建立水銀洞金礦床的成礦模式。（1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料完整100余篇，引用70余篇；（2）對黔西南進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查兩次，測制路線剖面10余條，水銀洞金礦實(shí)地調(diào)查30余天；（3）采集代表性巖礦樣品100余件，野外照片50余張；（4）磨制光、薄片50余件，顯微照相30余張；（5）樣品測試分析30余件；（6）發(fā)表學(xué)術(shù)論文兩篇。20世紀(jì)70年代，貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)調(diào)院首次在黔西地地區(qū)發(fā)現(xiàn)了冊亨板其金礦，由此揭開了在黔西南地區(qū)尋找卡林型金礦的新篇章。在三十多年的時(shí)間里，貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局10111011112及區(qū)調(diào)院、物化探院及測繪院等多家單位和許多地質(zhì)工作者在該區(qū)系統(tǒng)地開展了1:20萬區(qū)域地球化學(xué)測量、1:20萬區(qū)域重力測量、1:5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及該區(qū)大部分地區(qū)的1:10萬航空磁力測量等。通過這些系統(tǒng)扎實(shí)的地質(zhì)工作，積累了大量的參考資料，提高了該區(qū)的地質(zhì)研究程度，圈定了大量金異常區(qū)，發(fā)現(xiàn)了一批金及與金相關(guān)的礦床、礦點(diǎn)。這些成果為發(fā)現(xiàn)水銀洞這一特大型金礦起到了奠基性作用。水銀洞金礦的發(fā)現(xiàn)較晚，20世紀(jì)80年代，在灰家堡背斜汞礦帶中尋找金礦取得了進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了雄黃巖等一系列金礦點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，勘查評價(jià)了紫木凼、太平洞兩個(gè)大型金礦床。通過對礦體賦存規(guī)律及控礦因素的研究，提出了“兩層樓”模式及“構(gòu)造熱液”成礦模式，總結(jié)出“沒有構(gòu)造就沒有金礦”的規(guī)律(郭振春,1998,郭振春,2006),在該模式的指導(dǎo)下，貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊(duì)于1995年在水銀洞施工鉆孔5個(gè)見礦，計(jì)算金礦資源量XX噸, 106，標(biāo)志著水銀洞金礦床的成功發(fā)現(xiàn)。19961998年，貴州省地礦局105地質(zhì)隊(duì)與貴州丹斯通礦業(yè)有限公司合作勘查，施工21個(gè)鉆孔，探求資源量XX噸。20012004年，貴州省地礦局與紫金礦業(yè)公司合作，進(jìn)一步勘探水銀洞金礦，獲資源量/儲量XXX噸,106。綜觀前人對水銀洞金礦床的研究成果和觀點(diǎn),水銀洞金礦床成因觀點(diǎn)較多,分歧較大：（1）105地質(zhì)隊(duì)劉建中、劉川勤等認(rèn)為，該礦床是產(chǎn)于沉積碳酸鹽巖的卡林型金礦床，屬中低溫?zé)嵋旱V床，與構(gòu)造、蝕變、巖性關(guān)系密切；（2）福建紫金礦業(yè)股份公司陳景河、葛廣福等從礦相特征及沉積相出發(fā)，認(rèn)為火山沉積物是金礦的主要物質(zhì)來源，并闡述了有機(jī)質(zhì)成礦、油氣成礦的可能性等；（3）張成江、劉家鐸、劉顯凡等通過峨眉山火成巖省研究提出峨眉山火成巖對區(qū)內(nèi)金礦起著非常重要的控制作用，高振敏、李紅陽等也持有與此相似的觀點(diǎn)；（4）郭振春指出在黔西南臺地相區(qū)的龍?zhí)督M地層中有多層產(chǎn)出的層間型礦體，并建議應(yīng)積極探索龍?zhí)督M地層中層間型礦體存在的可能性。（7）張興春、蘇文超、夏勇等作包裹體研究，包裹體有液相CH4N2CO2，氣相CH4N2CO2，氣液相VCH4+N2+CO2+H2O，溫度200℃220℃，壓力1106～2106KPa，顯示超壓流體性質(zhì)，具中～低溫超高壓熱液成礦特點(diǎn)。（8）劉建中等在長期研究后，建立了水銀洞層控特大型金礦成礦條件與成礦模式：即與深部隱伏花崗巖有關(guān)的富含CH4N2CO2和Au2+、Sb3+、Hg2+、AsH2O的熱液，在燕山期區(qū)域構(gòu)造作用下沿深大斷裂上涌，沿P2m與P3l間的不整合界面（區(qū)域構(gòu)造滑脫面）側(cè)向運(yùn)移與巖石產(chǎn)生交代形成構(gòu)造蝕變體，局部形成金礦體或礦床（如水銀洞Ia礦體、戈塘金礦床）。背斜核部附近發(fā)育的F16F163等斜切層面的斷裂構(gòu)造或一系列節(jié)理成為成礦流體穿透一些構(gòu)造封閉層（如碳質(zhì)頁巖）到達(dá)另外一些滲透性較好的地層—碳酸鹽巖（這些地層上必須有封閉層覆蓋的通道），熱液向上運(yùn)移過程中，碳酸鹽巖的頂?shù)装逭惩翈r形成良好的封閉層阻止熱液擴(kuò)散而導(dǎo)致含礦熱液沿孔隙度大的碳酸鹽巖側(cè)向運(yùn)移并富集而成黔西南獨(dú)特的層控型礦床—水銀洞金礦。（9）莊漢平、盧家爛、傅家謨等研究認(rèn)為，黔西南金礦整合產(chǎn)于地層中，層狀金礦形成與油氣運(yùn)移有關(guān)，與古油藏有關(guān)。（10）張竹如、沈文杰、李小永、唐波、黃建國、張敏等對水銀洞金礦成因、含礦建造等進(jìn)行系統(tǒng)研究，完成了相關(guān)碩士論文，并提出龍?zhí)督M煤系地層與水銀洞金礦成因關(guān)系的論點(diǎn)。（11）張敏建立了水銀洞金礦的成礦模式：水銀洞金礦為沉積—成巖及后生改造微細(xì)粒金礦床，其形成機(jī)制為晚二疊世早期及中期伴隨貴州西部峨眉山玄武巖大規(guī)模噴發(fā)活動(dòng)，于興仁—貞豐一帶受潘家莊斷裂及紫云—埡都斷裂同生斷裂夾持的三角形斷塊地段，為潮坪泥質(zhì)～潮下局限臺地相中形成的“大廠層”及龍?zhí)督M富含Au—As—Hg—Tl—Sb的沉積物。此套沉積物進(jìn)入成巖期后，使炭硅質(zhì)層及不純灰?guī)r夾層中多處發(fā)生選擇性溶蝕形成次生孔隙發(fā)育的儲集層，為古地下水流動(dòng)的通道及排泄場所。在成巖及后生作用過程中，沉積同生孔隙水變成成礦介質(zhì)溶液，受上覆地層壓力等所致，水流從高壓向當(dāng)時(shí)低壓空間流動(dòng)，形成匯集、淋濾、萃取地層中成礦元素介質(zhì)溶液—徑流—排泄的古水文地質(zhì)單元系統(tǒng)，并在排泄地段及地下水穩(wěn)定水位上下的儲集層中充填、交代就位形成。縱觀以上各種成因觀點(diǎn)，可以看出：上述研究成果對地球淺層作用研究較多、對地球深部內(nèi)層作用研究較少；從熱液成礦作用角度研究較多、從地幔巖漿成礦作用角度研究較少。因此，有必要用峨眉地幔熱柱的觀點(diǎn)全面、深入、綜合研究水銀洞金礦的形成過程及成礦規(guī)律，以便對貞豐水銀洞金礦成因得出較為客觀的認(rèn)識。第二章:峨眉地幔熱柱活動(dòng)特征廣布于中國西南三省的峨眉山玄武巖是我國唯一被國際地學(xué)界公認(rèn)的大火山巖省（Large Igneous Provinces,稱LIPs），LIPs的形成是峨眉地幔熱柱活動(dòng)的結(jié)果(Mathoney J J，1997；Courtillot V，1999)。目前眾多學(xué)者的研究證實(shí)：西南地區(qū)許多礦床的形成均與峨眉地幔熱柱活動(dòng)有著直接或間接的關(guān)系。地幔柱理論起源于熱點(diǎn)假說：Wilson首先提出熱點(diǎn)假說，用于解釋夏威夷群島火山巖的成因（Wilson,.,1963），Morgan認(rèn)為地幔內(nèi)部存在一種上升的、圓柱狀的、局部熔融的物質(zhì)流即“熱柱”(Hot Plume)（Morgan ,1971, Morgan,1972）熱柱到達(dá)地表之處或地幔熱流上升之處即成為“熱點(diǎn)”。上升地幔熱柱可以將上覆巖石圈抬升，使地殼呈現(xiàn)大面積隆起并形成穹窿構(gòu)造，當(dāng)?shù)蒯Ｖ鶝_破巖石圈則形成熱點(diǎn)，因此熱點(diǎn)是地幔柱在地表的表現(xiàn)，以火山作用和高熱流值及隆起為標(biāo)志（Wilson,1973）因此,熱點(diǎn)的概念僅僅代表了地幔柱到達(dá)地表的的現(xiàn)象和征狀。而沒有揭示出內(nèi)部規(guī)律。Morgan于1971年進(jìn)一步提出太平洋中的熱點(diǎn)是一系列狹窄的熱隆起，并將其稱為地幔柱，熱點(diǎn)是被地幔柱的物質(zhì)上涌形成的。Morgan同時(shí)認(rèn)為地幔柱可能起源于接近地核的地幔深部，由于熱不穩(wěn)定而上升，為火山作用提供熱和火山物質(zhì)，是板塊移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。Morgan（1971，1972）又指出，熱點(diǎn)是地幔頂界面隆升在地殼中的一種表現(xiàn)形式，是地幔柱上升的地點(diǎn)，并認(rèn)為Wilson所提出的固定熱地幔源區(qū)，實(shí)際上是一個(gè)產(chǎn)于地幔底部熱邊界附近的熱幔柱，并把熾熱上升的圓筒狀物質(zhì)流稱之為地幔柱（Morgan1971，Morgan 1972）。至此，地幔柱構(gòu)造的雛形基本建立起來了（）。地幔熱柱具有脈動(dòng)式特征。Scott（1986）用一個(gè)細(xì)管將稀溶液從盛滿蜂蜜容器的底部注入，在液柱中產(chǎn)生了單波，當(dāng)注射速度加快時(shí)，液柱中單波由線形變?yōu)榉蔷€性，據(jù)此Scott等（1986）認(rèn)為熱幔柱是以單波脈沖形式向上運(yùn)動(dòng)，這種認(rèn)識被后期許多研究者所證實(shí)、承認(rèn)。Deffeye認(rèn)為熱幔柱是由下地幔上涌形成的（Deffye,，1973），Anderson認(rèn)為熱幔柱是一種化學(xué)柱，其化學(xué)成分與周圍地幔物質(zhì)有明顯的差別。而Olson和Yuen則認(rèn)為地幔柱既是熱柱，又是化學(xué)柱，并稱之為地幔熱化學(xué)柱（）關(guān)于地幔熱柱的啟動(dòng)力，宋曉東等通過分析世界不同區(qū)域的南北向剖面地震波的波形，發(fā)現(xiàn)內(nèi)核有很強(qiáng)的各向異性，沿內(nèi)核南北向的P波波速比東西向的要快3%左右。據(jù)此提出來了內(nèi)核差速旋轉(zhuǎn)的驚人論述：推測地球內(nèi)核以約1176。/a的速率相對于地幔向東差速旋轉(zhuǎn)（宋曉東等，1996）。除此而外，研究發(fā)現(xiàn)地幔底部存在超低速層，其厚度不超過40km，是地球核－幔邊界一個(gè)非常重要的界面（CMB），且在這一界面兩側(cè)的地核地幔間存在很大的物質(zhì)差、粘度差、溫度差及密度差。值得一提的是，在CMB界面之上發(fā)育“超臨界層”，即D″層，該層的S波快速和慢速異常與上地幔中的相應(yīng)異常存在著相當(dāng)好的對應(yīng)關(guān)系和垂向上的連續(xù)趨勢。正是由于在核幔邊界的差異旋轉(zhuǎn)及活動(dòng)性很強(qiáng)的CMB層及D″層存在，D″層從外地核聚集大量的放射性元素，為地幔柱的啟動(dòng)提供了能量保障，造成核幔之間物質(zhì)交換及地幔熱柱的啟動(dòng)（牛樹銀等，2002）（引自Campcell等，1989）至此奠定了地幔柱理論的基礎(chǔ)：①地幔熱柱往往發(fā)育于地球的核幔邊界，并且在向上上升的過程中逐漸擴(kuò)大；②當(dāng)垂直的地幔熱柱上升到巖石圈底部時(shí)，幔流變?yōu)橄蛲獾某冯x擴(kuò)散，形成具火山活動(dòng)的熱異常區(qū)，并可能使巖石圈上隆；③與