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蒙亚啊多金属矿床位于冈底斯-念青唐古拉成矿带东段,是一个以铅锌为主,伴生铜、银、铟、镉等金属的大型多金属矿床(~2Mt Pb+Zn@11 wt.%;40000t Cu@0.2 wt,%;600t Ag@35 g/t;~100t In;2000t Cd)。目前关于该矿床的精细矿物学特征、成矿年代、成矿流体性质及演化、成矿物质来源、成矿机理等方面认识尚不完善,制约了我们对矿床成矿作用的总结,阻碍了矿床找矿方向的确定。此外,高寒高海拔、环境脆弱、第四系覆盖的特点也为绿色-高效-便携的找矿勘查新技术新方法的组合应用提出了挑战。本文对其进行精细研究,旨在为上述问题的解决提供关键依据。(1)通过细致的野外地质调查与岩相学观察,系统查明了蒙亚啊多金属矿床的矿床地质特征。蒙亚啊矿床矿体主要呈透镜状、脉状、似层状产于来姑组砂板岩与洛巴堆组碳酸盐岩接触带及其附近或洛巴堆组断裂发育处,主要金属矿物以块状、浸染状、脉状赋存于矽卡岩、变质砂岩中。围岩蚀变以矽卡岩化、硅化、碳酸盐化为主。发育明显的蚀变分带及矿化分带,从南西向北东(Pb21→Pb14→Pb12)矿化以富集高品位锌,铅品位逐渐升高为特征,而蚀变则呈石榴子石-透辉石-硅灰石-符山石矽卡岩化→石榴子石-阳起石-绿帘石-绢云母矽卡岩化→阳起石-绿帘石-绿泥石矽卡岩化的空间分带。此外,随着深度增加,石榴子石呈现出浅绿色→浅黄褐色→黄绿色→红棕色→黑色的垂向分带。(2)通过精细的矿物学研究,探讨了蒙亚啊多金属矿床中石榴子石的Ti、U、Sn的富集机制。根据环带特征,蒙亚啊矿床中的石榴子石从早到晚可分为三代,即Grt I、Grt II和Grt III。Grt I具明显的Si vs.Ti及Fe3+vs.Ti负相关性和Ti vs.Fe2+及Y vs.REE的正相关性表明在近封闭体系条件下,存在Ti4+(Z)(?)Si4+(Z)和Fe2+(Y)+Ti4+(Y)(?)2Fe3+(Y)两种晶体化学置换机制,除此之外,热液金红石的发现意味着石榴子石形成早期的富钛热液流体对钛的富集亦有影响。而U与HFSE和LREE的正相关性指示除了受晶体化学置换外,还受快速晶体生长初期的表面吸附作用影响。Sn与B、F的空间线性相关性表明在Grt II早期富B、F等挥发分的流体通过降低固相线温度促进岩浆熔体分离结晶,导致热液系统中锡的富集。Sn与显著的Eu正异常(δEu>10)的空间线性相关性显示Grt II晚期和Grt III中Sn的脉冲富集与外部富Eu2+交代流体的波动显著相关。综上所述,在封闭体系下,Ti和U分别通过取代Si4+和Ca2+富集于石榴子石,在开放体系下,Sn通过挥发分效应及外部流体脉冲富集于石榴子石中。(3)通过系统矿物年代学,厘定了蒙亚啊多金属矿床不同成矿阶段的作用时限。除含矿白云母和辉钼矿外,在蒙亚啊矿床识别出黑榴石(53.8±3.2 Ma、54.9±4.8Ma)、独居石(54.35±0.29Ma)、磷钇矿(54.73±0.11Ma)、氟碳钙铈矿(54.9±1.8Ma)等至少4种矿物可用于蚀变-成矿年龄的限定。Pb12(54.5Ma)、Pb14(54.6~54.8Ma)和Pb21(53.8~54.9Ma)为同期矽卡岩矿化作用,暗示着蒙亚啊多金属矿床各矿体经历了大规模成矿事件,同为始新世主碰撞造山阶段诱发的成矿作用的产物,并认为矿区内二长花岗岩、花岗斑岩为成矿前与成矿后的岩浆作用事件的产物。此外,矽卡岩矿床中干矽卡岩阶段(石榴子石原位U-Pb)、湿矽卡岩阶段(云母类39Ar-40Ar)、氧化物阶段(稀土矿物、金红石原位U-Pb)、早期硫化物阶段(辉钼矿Re-Os)、晚期硫化物阶段(闪锌矿Rb-Sr)均存在可靠准确的定年矿物,这为冈底斯-念青唐古拉成矿带中多金属矿床(尤其是以铅锌为主的矽卡岩型多金属矿床)年龄的限定提供了多种解决方案。(4)通过多矿物原位S-Pb-Nd同位素体系,限定了陆陆主碰撞背景下矽卡岩铅锌多金属矿床成矿物质来源及特征。不同硫化物S同位素分布存在差异:辉钼矿(平均为2.4‰)>闪锌矿(平均为1.3‰)=黄铁矿(平均为1.3‰)>磁黄铁矿(平均为0.9‰)>黄铜矿(平均为0.6‰)>方铅矿(平均为-0.3‰),这表明各种硫化物与硫化氢之间已达到了硫同位素分馏平衡,显示硫主要来源于岩浆,即由岩浆热液带来或通过热液溶解岩浆岩中的硫化物获得。硫化物的Pb同位素整体相似:206Pb/204Pb为18.660~18.830,207Pb/204Pb为15.694~15.734,208Pb/204Pb为39.141~39.445,显示矿石的铅同位素组成近于一致,并与念青唐古拉群基底的铅同位素组成相近。铅构造模式图和同位素Δγ-Δβ图解指示成矿物质主要源于上地壳。独居石的初始(143Nd/144Nd)ⅰ范围在0.511821~0.511821之间,对应的εNd(t)在-16.6~-15.2之间,其二阶段模式年龄T2DM为2.1~2.21Ga,指示成矿物质具明显的壳源特征,且源于古元古代结晶基底。因此,认为成矿物质源于上地壳岩浆,与古元古代结晶基底(念青唐古拉结晶基底)的同位素特征相似。矿石与花岗斑岩的Pb-Nd同位素对比显示两者同位素差异性较大,暗示花岗斑岩并非成矿岩体,与U-Pb同位素定年差异具有一致性。此外,S-Pb同位素在平面上具有一定的分带性,总体上由南西向北东方向,闪锌矿δ34SVCDT值逐渐降低,方铅矿Pb同位素值逐渐升高,反映了来自南西方向的热液在向北东方向迁移过程中与灰岩不断反应,导致水/岩比值逐渐降低。(5)通过精细的矿物学研究,探明了蒙亚啊多金属矿床闪锌矿的成矿流体演化过程。根据矿物产状及共生组合特征将蒙亚啊矿床闪锌矿分为四大类七小类。通过闪锌矿GGIMFis温度计和硫逸度计发现在闪锌矿形成最早期(Sp I),以星状、十字状、不规则闪锌矿固溶体出溶于黄铜矿中,其共析点形成温度(~500℃)在蒙亚啊闪锌矿中最高。随着温度降低到400℃左右,出现了黄铜矿固溶体的闪锌矿Sp II-a和发育黄铜矿-磁黄铁矿固溶体的闪锌矿Sp II-b,该世代的闪锌矿以高Fe(~20 mol.%Fe S)为主要特征,且位于低硫化区与中硫化区边界。此外,该世代可能还存在赋存于石榴子石矽卡岩中的闪锌矿Sp III-a,较Sp II具较低的Fe含量(~10 mol.%Fe S),且位于中硫化区。随着流体冷却到300℃,在Sp III-a的外围发育了一薄层闪锌矿Sp III-b,其Fe含量(0.1-1 mol.%Fe S)突变,且靠近高硫化区。随着温度持续降低到<250℃,出现了赋存于石英方解石脉中且与方铅矿共生的闪锌矿Sp IV,演化过程中Fe含量(1-10 mol.%Fe S)突增,且回归中硫化区。此外,四代闪锌矿定义的演化趋势遵循“岩石缓冲区”,而不是硫-气体缓冲区。这表明,除与大气降水加入外,成矿流体与岩浆岩和变质岩平衡冷却也是成矿条件变化的主要驱动力。(6)通过总结论文研究成果,建立了蒙亚啊多金属矿床的成矿模式。在54Ma左右印度与欧亚大陆进入主碰撞阶段中期,陆陆碰撞诱使地幔物质上涌并汇聚在莫霍面附近陆壳底部。大规模壳源岩浆上升侵位过程中不断冷却结晶形成蒙亚啊矿床隐伏侵入体,并不断分离出超临界流体,伴随挥发分的逸出与Zn、Pb、Cu、Sn、In、REE等成矿元素的富集。矽卡岩早期体系近封闭,石榴子石以富Ti-U钙铁榴石(黑榴石)为主;中期挥发分(F,B)效应,In-Sn在富Al钙铁榴石中脉冲富集;晚期体系开放,大量含In-Sn热液脉冲式进入富Fe钙铁榴石,形成了复杂的石榴子石热液体系。同时导致整个蒙亚啊矿床发育大量的矽卡岩化,在Pb21矿体主要以石榴子石-符山石-硅灰石矽卡岩为主,在Pb14矿体主要以石榴子石-阳起石-绢云母矽卡岩为主,在Pb12矿体主要以阳起石-绿帘石-绿泥石矽卡岩为主。成矿流体持续与围岩接触,导致流体温度下降,辉钼矿、金红石、稀土矿物、黄铜矿、少量闪锌矿等矿物沉淀。随着大气降水的加入,成矿流体温度、盐度和压力下降导致金属络合物稳定性减弱,闪锌矿、方铅矿开始沉淀。其中早期黄铜矿出溶的星状Sp I在近500℃的温度下结晶沉淀;随着围岩缓冲平衡冷却作用使流体温度降到380℃左右,此时流体中硫水平较低,高Fe的Sp II大量沉淀,并伴随黄铜矿、磁黄铁矿固溶体分解。随流体继续上升,局部大气降水作用及围岩的缓冲作用使流体冷却到300℃左右,流体中硫含量升高,Fe含量急剧下降,形成环带状Sp III;随后大量大气降水的加入使流体降温至<250℃,流体中硫含量降低,Fe含量升高,生成大量Sp IV。通过以上机制综合作用形成了大量的铅锌矿体及伴生了大量的金属矿物。(7)建立了矿物地球化学、短波红外光谱、便携式X荧光光谱及气体地球化学测量的勘查标型,指明了蒙亚啊矿床主成矿元素及共伴生元素的找矿方向。蒙亚啊矿床矽卡岩蚀变分带特征及金属硫化物原位S-Pb同位素特征均指示热液自南西向北东运移,即Pb21→Pb14→Pb12。短波红外光谱的白云母短波可能指示矽卡岩热液作用路径,即矽卡岩成矿流体运移通道,其标识为白云母Al OH以短波为主,主要介于2194~2201 nm之间;白云母Al OH结晶度较高和Al-OH波长吸收深度较强。便携式X荧光光谱可快速识别成矿元素,其找矿标识为Zn元素异常强烈,异常面积大,三级分带明显,异常连续,形态规整。气体地球化学具深穿透功能,可验证热液流体运移通道的含矿性,确定矿致沉淀位置,其找矿标识为H2S和SO2气体出现明显连续三级异常,H2S>0.15ppm、SO2>2.25ppm,且两者套合性较好。综合认为Pb14矿体的西北、西南及东北部和Pb20矿体北部具较大的找矿潜力。此外,锡石-黄锡矿-石榴子石中Sn、闪锌矿中In-Cd和稀土矿物中REE等元素富集现象指示Pb21和Pb14可能具共伴生关键金属成矿潜力。