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鲁西铁铜沟岩体地球化学特征及硫化物包体成矿指示

鲁西铁铜沟岩体地球化学特征及硫化物包体成矿指示

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作者：倪璋懿河北地质大学

学位级别：硕士

鲁西地区的中生代铁铜沟角闪辉长岩中发育角闪辉石岩包体,包体矿物中发育金属硫化物。本文在野外地质调查及室内岩相学观察的基础上,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、LA-ICP-MS等仪器分析了鲁西铁铜沟岩体(角闪辉长岩)和其... 详细信息

鲁西地区的中生代铁铜沟角闪辉长岩中发育角闪辉石岩包体,包体矿物中发育金属硫化物。本文在野外地质调查及室内岩相学观察的基础上,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、LA-ICP-MS等仪器分析了鲁西铁铜沟岩体(角闪辉长岩)和其中的角闪辉石岩包体的主微量元素组成,测试了辉石、角闪石中的硫化物包体的结构特征、化学成分,解析了角闪辉长岩和角闪辉石岩包体的成因和演化过程,探讨了矿物中原生硫化物包体对成矿的指示。铁铜沟岩体岩相学特征为堆晶结构。角闪辉长岩与角闪辉石岩全岩Mg O变异图解显示岩体经历了结晶分异作用;单斜辉石Mg变异图解显示与堆晶成因单斜辉石一致;角闪辉长岩与角闪辉石岩单斜辉石稀土元素均显示轻稀土富集的上凸型;这些特征均与堆晶成因单斜辉石相吻合。角闪辉石岩全岩具有K、Sr、Nb、Ti、P负异常,Rb、Ba、U、Th正异常等特征;包体中单斜辉石LILE含量核部至边部先升高后降低;韭闪石质角闪石LILE和HFSE含量核部至边部逐渐降低;这些特征均表明岩体经历了幔壳混合。经估算,角闪辉长岩中单斜辉石形成深度为10.88～12.92km;角闪辉石岩中单斜辉石、韭闪石质角闪石形成深度为57.8～61.2km、8～12.7km。角闪辉石岩中单斜辉石形成深度符合堆晶成因单斜辉石。角闪辉石岩中韭闪石质角闪石与角闪辉长岩中单斜辉石形成深度相近,说明存在浅部岩浆房的岩浆混合过程。硫化物包体主要为黄铁矿和黄铜矿,黄铁矿可分为两类,一类呈浑圆状分布在单斜辉石中,另一类呈不规则形状分布在角闪石中,两类黄铁矿周围都有少量黄铜矿、赤铁矿、磁铁矿伴生。角闪石中黄铁矿的亲铜元素含量高于单斜辉石中黄铁矿的亲铜元素含量;角闪石中黄铜矿为伴生矿物,Cu、Zn含量较高。亲铜元素在硫化物固溶体相的分配系数较低,岩浆在饱和分异后仍然可以保留大量的亲铜元素,导致岩浆晚期热液过程中进入到流体相富集。由于形成角闪石氧逸度环境高于形成单斜辉石氧逸度环境,这导致后期较高氧逸度条件下形成的角闪石中硫化物亲铜元素含量相对更高。最终,残余熔体相富集大量亲铜元素并经历后期地质作用而形成矿产,这与铁铜沟大量的Fe矿、Cu-Au矿等矿床发育相吻合。综上所述,铁铜沟岩体的岩浆演化主要分为两个阶段:早期的辉长岩质岩浆捕获角闪辉石岩后快速上升至距离地表8～12km的浅部岩浆房,发生结晶分异作用并与角闪辉石岩达到平衡。在此过程中早期硫化物呈浑圆状,被深部堆晶成因单斜辉石捕获;晚期硫化物呈它形,被浅部韭闪石质角闪石捕获,大量的亲铜元素进入到残余熔体中富集成矿。

关键词：铁铜沟岩体地球化学特征硫化物包体岩石成因鲁西

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