南大西洋中脊赤弧热液区多金属硫化物成矿作用研究

作     者：李响 

作者单位：桂林理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石学法;刘希军

授予年度：2021年

学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 

主      题：赤弧热液区 南大西洋中脊 拆离断层 热液硫化物 成矿模式 

摘      要：2019年初,我国第一次在南大西洋中脊发现与拆离断层环境有关的热液区,命名为赤弧热液区,这为我们研究南大西洋中脊拆离断层控制型热液硫化物矿床的成矿特征及成矿机制提供了可能。本文选取南大西洋中脊赤弧热液区(23.7°S)为研究对象,对该区域内采集到的热液产物进行矿物学、地球化学研究,分析热液硫化物的成矿特征、控矿因素、成矿物质来源、成矿阶段,总结成矿概念模式。本研究一方面可为南大西洋多金属硫化物区域成矿特征、成矿规律和资源潜力评估提供基础资料,另一方面,还可为丰富陆地同类型古代VMS矿床的成矿理论提供参考资料。赤弧热液区位于南大西洋中脊赤弧海丘西坡山麓与中央裂谷东壁交界处,受拆离断层作用控制。地质构造上判断该热液区位于拆离断面在海底的出露位置。通过矿物学研究将热液产物分为硅质硫化物和矿化角砾岩。硅质硫化物的矿物组成主要为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、等轴古巴矿、铜蓝、非晶质二氧化硅以及少量的滑石、皂石、针铁矿。矿化角砾岩主要由非晶质二氧化硅、岩石碎屑角砾和硫化物角砾构成。矿物成分主要有黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、闪锌矿、斑铜矿、Phase A、铁铜蓝、银镍黄铁矿、皂石、伊丁石、橙玄玻璃、滑石、阳起石、蛇纹石、菱镁矿、白云石、针铁矿。地球化学分析表明,主量元素中以富集Si O为主要特征,Cu、Zn含量较低,低Zn元素表明热液流体的酸性较强,热液产物处于较还原的环境中。Mg主要赋存于菱镁矿中。Ca含量较低,这可能与矿物中缺少硫酸盐矿物有关。高含量的Si O指示了该热液点显著受基性岩石控制,热液流体的传导冷却作用导致了热液产物中存在较多的Si O。微量元素中As、Co、Mn和Se元素的含量相对其他微量元素较高。但相比较其他热液区,微量元素整体上呈较低水平。其中Se元素与Cu具有一定的关联性,表明其可能与样品中黄铜矿的含量有关,在黄铜矿中以替代S元素的形式存在。Co-Fe、Mo-Fe均具有良好的相关性,推测Co元素和Mo元素与硫化物中的黄铁矿有关,以类质同象方式替代Fe元素存在。As、Ag、Sb、Cd较低与本文样品中Zn元素含量较低有关。Mn与任何一种地球化学基团都没有明显的相关性,因为锰不存在原生硫化锰或硫酸锰,热液硫化物中的锰通常以晚期沉淀的锰氧化物形式出现在烟囱体外表面和蚀变产物中。样品硫同位素δS的值为7.87‰～11.29‰,平均为9.59‰。与大西洋中脊基性岩为主的热液区相比硫同位素水平偏高,更接近于超基性岩为基底岩石的热液区硫化物硫同位素水平,表明本文研究的热液区也受到了超基性岩的控制作用,并且这种较高的硫同位素水平显示出海水硫酸盐参与混合的比例较大,指示热液区热液流体具有较强的还原性。该区至少存在两期成矿作用,第1期热液活动中形成的热液产物在海底风化、重力作用和构造作用下发生了滑塌和位移,形成滑塌堆积;第2期热液活动随着拆离构造的再活动而再次活跃,热液流体上升过程中灌入第1期滑塌沉积中,在海水混合或传导降温的作用下发生硅质沉淀,将滑塌沉积碎屑胶结成岩。受基性岩-超基性岩双源岩控制,热源驱动力可能来自于中央裂谷深部侵入岩体放热,并叠加了超基性岩蛇纹石化放热作用。