黔西南烂泥沟卡林型金矿硫化物矿物学及成矿机制研究

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	黔西南烂泥沟卡林型金矿硫化物矿物学及成矿机制研究
	赵成海
导师	胡瑞忠
	2014
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位名称	博士
学位专业	地球化学
关键词	环带增生含砷黄铁矿右江盆地卡林型金矿黔西南油藏圈闭破坏
摘要	烂泥沟金矿是滇黔桂交界、右江盆地卡林型金矿系统中最早发现的超大型矿床，含砷黄铁矿是最主要的含矿矿物，因此含砷黄铁矿增生环带的形成过程就是卡林型金矿的成矿过程。但是无论是国际还是国内的研究中都一直侧重依据流体包裹体、构造、有机地球化学研究，这些间接地证据用于解释卡林型金矿的成因，往往会带来更多的困扰和争辩。为了深入研究卡林型金矿的成因，本论文选择了前人研究中未曾深入剖析的硫化物结构、元素分布特征作为切入点，尝试解释增生环带结构中的元素富集特征，形成机制。研究中取得的主要认识包括以下方面： 1根据Mg元素在含砷增生环带中的富集，直接证明碳酸盐或硅酸盐在每一次矿化作用时都会从溶液中沉淀，并被环带包裹。首次用该现象解释卡林型金矿硫化物中普遍存在的磨蚀环状U型槽的成因，浅析环带中Au的富集机制，首次指出碳酸盐或硅酸盐对金的吸附并被环带包裹可能是环带含金的主控因素。首次指出以“Au在含As黄铁矿的溶解率”作为矿化评价标准是不正确的。该研究使用卡林型金矿样品，忽略了环带中的碳酸盐或硅酸盐及其对金的吸附能力，因此结论有严重错误。 2指出Mg的元素分布适用于高检测限X射线原位分析方法，并作为成矿作用的直接标志使用。对含砷黄铁矿的结构、化学研究中，高检测限X射线原位分析方法无法识别低含量元素，并可能导致误导，但采用高于检测限的元素，甚至看似与成矿无关的非金属元素，可以获得指示成矿作用的重要指标。 3 通过采用SEM，EMPA，LA-ICPMS，多手段分析，对硫化物的内部结构、生长过程进行解译。发现核部黄铁矿包裹大量蚀变、难溶矿物，因此不是沉积成因，而是成矿前已经有热液流体蚀变（可能是油田水），导致围岩中的含Fe矿物（除Fe白云岩之外还有两种有待甄别）成为黄铁矿的结晶起点。 4增生环带记录了成矿过程的物理化学条件变化。含金增生环带，是压力突降导致成矿流体瞬间过饱和，金属盐类快速沉淀、金属阳离子被还原的过程。环带形态可以反映核部黄铁矿所在孔隙（流体腔）的形态，当流体腔与核部黄铁矿形态不一致，有两种可能：1核部形成后，成矿作用前，发生流体溶蚀。可能是成矿流体对流体腔扩容，扩容程度受到含铁矿物周围难溶矿物的形态影响，当扩容到平整的矿物晶面，会导致假自形晶出现（因受到难溶矿物晶面的围限形成）；2，形成核部黄铁矿时，流体过度溶蚀，剥露了周围难溶矿物的晶面（但可能性不大）。成矿的最强阶段是围岩构造的最强破坏所致，是成矿高峰期结束的标志。每一次压力突降导致成矿，都被增生环带记录下来，因此对增生环带的结构、化学特征研究是研究卡林型金矿，以及MVT Pb-Zn矿床最重要的方法。 5 明确成矿构造是气藏圈闭破坏根据黄铁矿环带结构，我们对成矿流体压力变化的认识是：可以多次短暂、强烈的减压，还能保证压力可以恢复。满足流体发生以上复杂变化，对构造的要求是：1. 不可以两盘错动太大，以致无法恢复；2.需要具有很强的恢复能力，保证压力的重新蓄积。结合矿区周边古油藏、岩石普遍富含碳质、有机地球化学特征，明确只有气藏圈闭破坏才是成矿原因。 6 根据压力突变的特征，重建了成矿作用发生的细节。成矿前：结合有机地球化学证据，发现盆地内高温成矿热卤水注入油藏，导致烃类裂解成气，气藏不断增压，迫使油水界面下降，石油被挤向圈闭外，进入并弥散在热卤水所在地层。因为与注入的热卤水接触而裂解成焦沥青和CH4，并继续裂解成碳质，成为现在矿体和地层中常见的碳质岩石。被挤出的石油，继续向气藏圈闭之外的次优级别圈闭构造迁移（目前古油藏所在的层位）。因为气藏压力升高，与之联通的流体系统被挤向圈闭以外，本应该堵住热卤水继续注入。但是因为油轻水重，在圈闭的边缘（核实术语）热卤水和石油仍在分层对流。气藏持续增压，导致成矿流体的超压现象，使流体对金属盐类的溶解度随气压逐步增加。成矿作用：当气藏超压突破岩石的破裂系数，圈闭构造的围岩形成断裂，大量气藏外溢，使圈闭层内压力瞬间降低，流体突然沸腾，释放出CO2、Ch4，H2S，N2等挥发分，同时溶解率随之突降，饱和流体中金属盐类迅速沉淀或被还原，被还原的Au呈纳米自然金弥散在成矿流体中，被吸附能力强的碳酸盐或硅酸盐（絮状？）捕获（也可能包括其他金属）。此时加快生长的黄铁矿将碳酸盐或硅酸盐和金，以及其他金属同时捕获（可能受黄铁矿的表面吸附，待补充），形成高As、含金和多金属的环带。圈闭外部流体系统，在断裂出现前与圈闭压力平衡，气压突降导致油田水、热卤水回灌（可能早期阶段没有大气水，晚期才有，并从断裂吸入），被挤出的石油大多被矿物孔隙滞留。成矿作用后：泄压后圈闭构造的压力得到缓解，断裂愈合。圈闭内的石油继续受热液影响而裂解，重新开始新的循环，直到圈闭被彻底破坏。 7．根据增生环带指示的压力变化，推测了成矿终结的原因，是圈闭彻底破坏。 1油藏枯竭圈闭内的石油被彻底裂解、焦沥青化，无法再裂解成气，热液因为没有超压，流体中成矿物质少。没有了压力变化，饱和溶液无法大量沉淀，只会与碳酸盐发生少量反应。但热液会形成石英，如水银洞中的Sbt构造蚀变体。矿体现存的高分子烃类是流体回流带入。圈闭因为持续泄露或多次变形而可能坍塌，如果坍塌时还有较高压力，会引发最强烈的成矿，也是最后一次。 2温度降低所致。圈闭构造的破坏使气藏无法再蓄积压力，地层水回灌，导致成矿流体的稀释和降温。 8根据成矿过程细节，确定了卡林型金矿的成因模型。该模型解释了目前互相矛盾的证据，不仅兼顾右江盆地内的卡林型金矿，还适用于美国。根据该模型比较两盆地成矿差异，指出内华达的卡林型金矿：1 盆地演化期更长，导致流体更富集金属，量更大；2. 盆地拉张更强烈，地幔柱相关的岩浆作用使地温梯度更高，导致成矿流体溶解度更高，上升更快，在油藏破坏后，岩浆作用延续了矿化。 9 推测了热卤水的成因盆地伸展减薄或侵入岩上侵，使地温梯度升高，导致深层油气藏破坏，因油气对热更敏感而先于流体运移，到达浅部储层，和储层里的油气汇集。深源流体更大的压力和更高的温度，造成流体对金属盐类的高溶解度，流体携带大量金属盐类向浅层储层运移，途中会混入其他层位卤水，但因为向上迁移过程中持续降温降压，流体始终处于饱和状态。最终注入油气储层诱发成矿。
其他摘要	pyrite is a most important gold baring mineral in carlin-type gold deposit， its crystallization process records mineralization process of deposit. Interpretation of geochemistry and texture character of overgrown pyrites would benefit the reconstruction of detail mineralization process. A SEM-EDS element mapping study about overgrown pyrite from Lannigou carlin-type gold deposit within this research， gives a detail interpretation of element zoning and texture in overgrown pyrite， and describes the growing process and its reason. Immiscibility of fluid and declined solubility happens when sudden pressure dropping happens， and each of the overgrown rim is a record of the metal participation， therefore the overgrown rims are records of physical and chemical evolution of mineralization fluid. Immiscibility of fluid is dominant by pressure sudden dropping， repeated and frequent pressure dropping is one of the major causes of gold deposition in Lannigou gold deposit. 1 Mg enrichment in rims indicate metal deposition from fluid and captured by carbonaous or silicious mineral， and the “gold solubility in arsenian pyrit” might ignored a stronger influence from those absordents. 2 Element like Mg which enriched enough for the detection limit of X-Ray method， showing great potiential for a indicator of gold zoning. 3 Multiple methods like SEM，EMPA，LA-ICPMS is applied on interpretation the process of overgrow， prove pre-ore hydrothermal event exist. 4Ovgrown rims are direct record of phisical and chemical evolution during mineralization. 5 The element enriched pattern prove the dominant reason for gold deposition is oil or gas trap broken by hydrothermal fluid. 6 Reconstract the detail process of mineralization base on pressure changing record fromAs-Py zoning. 7．The end of mineralizaiton is because of oil trap clapse， and the temperature declined causing by it. 8 A genetic model is proposed for carlin-type gold deposits. 9 Hydrothermal fluid is result of the extention process
学科领域	矿床地球化学
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/5884
专题	研究生_研究生_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	赵成海. 黔西南烂泥沟卡林型金矿硫化物矿物学及成矿机制研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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