江西香炉山矽卡岩型钨矿成矿作用

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江西省香炉山钨矿床是江南古陆斑岩-矽卡岩钨多金属成矿带上的一个大型矽卡岩型钨矿床,矿床的WO3储量约为220000万吨,平均品位约为0.641%。该矿床的矿体主要呈似层状和透镜状产出于寒武系杨柳岗组灰岩与香炉山黑云母花岗岩的接触带附近。江南古陆斑岩-矽卡岩钨多金属成矿带上的矿床主要形成于晚侏罗世,且多发育有W-Mo或W-Cu多金属矿化,而香炉山钨矿床的成岩成矿作用则主要发生在早白垩世,并且成矿元素只有W,没有发生Mo、Cu矿化。对香炉山钨矿床的研究不仅有助于完整的认识江南古陆斑岩-矽卡岩钨成矿带的成矿作用,探讨其不同时期成矿背景和成矿作用的特点,而且有助于探讨W、Mo和Cu矿化的共生规律和条件。本文在前人工作的基础上,对香炉山钨矿床的地质特征、蚀变分带、矽卡岩矿物学、元素地球化学和成岩成矿时代等开展了系统的研究工作,探讨了香炉山钨矿床的成矿背景、成矿过程以及成矿流体的来源和演化,建立了该矿床的成矿模型,并且通过其与成矿带上晚侏罗世W-Mo、W-Cu矿床以及早白垩世Sn矿床的对比,探讨了江南古陆斑岩-矽卡岩钨多金属成矿带不同时期成矿作用的异同及联系。取得的主要结论和认识如下:(1)香炉山钨矿床的成矿作用可以划分为矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、石英-硫化物-白钨矿阶段和方解石-萤石阶段。各阶段主要的矿物组合分别为:石榴子石+辉石+白钨矿+石英+白云母+磁黄铁矿、白钨矿+石英+绢云母+萤石+黄铁矿、石英+白钨矿+云母+闪锌矿+磁黄铁矿、方解石+萤石。矽卡岩矿物的电子探针测试结果显示,该矿床中的辉石主要为钙铁辉石和次透辉石(Hd41.03%~88.72%Di1.71%~45.05%Jo 1.38%~16.57%);早期辉石-石榴子石矽卡岩中的石榴子石主要为钙铝榴石-铁铝榴石(Grs40.26%~80.63%Alm14.36%~37.38%Sps0.04%~7.47%)、通过热液蚀变早期石榴子石而形成的中期石榴子石主要为铁铝-钙铝-锰铝榴石(Grs20.74%~27.63%Alm28.34%42.85%Sps19.45%~41.11%)、晚期不含矿石榴子石矽卡岩中的石榴子石主要为钙铝榴石(Grs66.48%~70.04%Alm11.43%~17.72%Sps2.69%~6.91%);云母为白云母和金云母,且各阶段云母的成分有所不同。石榴子石和云母的成分变化指示,流体中的Fe和Mn的含量从流体演化早期到晚期有先增加后减少的趋势。(2)香炉山钨矿床矿区内的黑云母花岗岩和细晶岩脉的成岩年龄分别为123.81±0.77Ma和117.3±1.7Ma;辉钼矿的Re-Os加权平均年龄为125.45±0.73Ma;白云母的40Ar-39Ar坪年龄为122.28±0.78Ma,测年结果表明香炉山钨矿床的成岩成矿年龄在误差范围内一致,均属于早白垩世。成岩成矿年代学的统计结果表明,江南古陆斑岩-矽卡岩钨多金属成矿带除了在150~135Ma发育有一期W-Cu和W-Mo成矿作用外,在130~120Ma还发育有一期重要的W、Sn、Mo成矿作用。(3)香炉山钨矿黑云母花岗岩为Ⅰ型花岗岩,属于过铝质高钾钙碱性系列,主要通过结晶分异作用形成于还原环境中,且岩浆源区缺少石榴子石。该岩体的εNd(t)值为-6.3~-6.6,T2DM值为1455Ma~1429Ma;初始 Pb 同位素比值分别为(206Pb/204Pb)i=18.084~18.259,(207Pb/204Pb)i=15.613~15.619,(208Pb/204Pb)i=38.244~38.535;岩体中锆石的 εHf(t)值主要为-3.1~5.7,T2DM值主要为1363Ma~1218Ma。同位素特征指示黑云母花岗岩岩浆可能主要来源于上地壳双桥山群的部分熔融。(4)对各阶段白钨矿的LA-ICP-MS原位微区分析结果显示:云英岩脉以及退化蚀变岩中的白钨矿与香炉山黑云母花岗岩具有相似的稀土元素配分模式,指示成矿流体可能主要来自于岩浆热液;白钨矿中REE3+与Ca2+替代的主要机制为3Ca2+=2REE3++□Ca;稀土元素含量的变化是导致白钨矿中发育生长环带的主因之一。矿物学和地球化学特征表明,香炉山钨矿床的成矿流体为还原性流体,且退化蚀变阶段流体的还原性比其他阶段稍强。(5)香炉山钨矿床的成矿过程为:太平洋板块的俯冲作用导致地幔软流圈物质上涌,引发壳幔相互作用,并且加热地壳,使得上地壳物质发生部分熔融形成富钨的岩浆,岩浆在侵位过程中经历结晶分异作用,分异出富钨岩浆热液,岩浆热液与寒武系杨柳岗组不纯灰岩发生交代作用导致钨的卸载成矿,最终形成了香炉山矽卡岩型钨矿床。(6)江南古陆斑岩-矽卡岩钨多金属成矿带内与W、Sn、W-Mo和W-Cu矿化相关的花岗岩均属于准铝质-过铝质高钾钙碱性Ⅰ型或S型花岗岩,岩浆主要来自双桥山群或上溪群地层的部分熔融。与W-Mo或W-Cu矿化相关的花岗岩岩浆可能有少量地幔物质的加入,而与W矿化相关的花岗岩岩浆则几乎没有地幔物质的加入,且分异程度相对较高。造成赣北地区晚侏罗世W矿和Sn矿成矿元素差异的原因,可能不是岩浆的结晶分异过程的差异,而是岩浆源区(源岩、部分熔融温度和程度等方面的差异)和成矿条件(氧逸度等)的差异,这些差异影响了 Sn在岩浆-热液中的分配和运移行为。(7)江南古陆斑岩-矽卡岩钨多金属成矿带上发育的两期成矿作用均受到了太平洋板块俯冲作用的影响,但影响方式不同。晚侏罗世太平洋板块的斜向俯冲引发了 150~135Ma的这一期成矿作用,太平洋板块俯冲方式在135Ma左右由斜向俯冲改为近平行俯冲(走滑),区域构造环境由挤压转变为伸展,引发了早白垩世(130~120Ma)这一期W、Sn、Mo成矿作用。
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