矿物的微量元素组成对矿床成因研究的指示作用

目录

引言1

第一章微量元素概论1

1.1 微量元素的基本性质1

1.2 微量元素的赋存状态1

1.3 微量元素在矿床学中的应用2

第二章黄铁矿中微量元素组成与矿床成因研究2

2.1 安徽铜陵冬瓜山铜金矿床中的黄铁矿 2

2.2 小秦岭地区车仓峪钼矿中黄铁矿 8

第三章铅锌矿中微量元素组成与矿床成因研究9

3.1 矿床地质简介 9

3.2 闪锌矿中微量元素特征 9

3.3 闪锌矿中稀土元素含量特征 11

3.4 成矿温度与成矿流体13

3.5 矿床成因分析 14 第四章铁矿床中稀土元素地球化学15

4.1 矿区地质特征 15

4.2 样品分析16

4.3 矽卡岩、矿石稀土模式的成因19

4.4 矽卡岩和矿石正Eu异常的形成与成矿热液温度20 讨论21 结论21参考文献 21

矿物的微量元素组成对矿床成因研究的指示作用

中国地质大学（武汉）资源学院020101班翟玉林学号：20101000274

摘要：黄铁矿、闪锌矿等矿物是常见的金属矿物，尤其是黄铁矿与金钼矿床的关系更为密切，其中的微量元素组成对于研究矿床的成因具有重要的意义，本文主要是介绍根据黄铁矿、闪锌矿和铁矿床的矿物中微量元素的含量及分布特征，探讨成矿温度、成矿流体、岩浆演化等矿床成因问题，分析微量元素和稀土元素在矿床成因研究中的重要指示作用。

关键字：黄铁矿、闪锌矿、铁矿床、微量元素、稀土元素、矿床成因

引言

微量元素地球化学是研究微量元素在地球（包括部分天体）及其子系统中的分布、化学作用及化学演化的科学，也是近代地球化学发展中非常活跃的分支学科之一，已成为当代地球化学研究中必不可少的组成部分。成岩成矿作用过程及机理研究是地质学、地球化学研究中的重要课题之一，除了采用传统的岩石化学、矿物学等方法外，微量元素示踪在近些年来得到广泛应用。近些年，随着地质科学的发展，微量元素地球化学理论逐渐完善，研究的手段、精度不断提高，领域不断扩大，为各种类型岩石和矿床成因模型提供了重要约束，使微量元素地球化学在当代地质学研究领域中显示了广阔前景。

一、微量元素概论

1.1 微量元素的基本性质

微量元素是指在矿物或地质体中不作为主要化学成分而存在的一类元素，目前对其比较一致的认识是：微量元素以低浓度为主要特征，往往不能形成自己的独立矿物，而被容纳在由其他组分所形成的矿物固溶体、熔体或流体相中；

在矿物中的存在形式有：快速结晶过程中被陷入吸留带内；在主晶格的间隙缺陷中；大多数情况下，以类质同象形式进入固溶体。尽管微量元素在地质体中的含量非常低，但是由于其特殊性质，在地球化学研究中被用来作为一种指示剂，在成岩、成矿作用及地球（包括部分天体）的形成及演化等研究中发挥了重要作用。

微量元素是一个相对的概念，因此在不同体系或地质体中，主量元素和微量元素都是相对的，例如K在地壳整体中是主量元素，但在陨石中常为微量元素；Fe在石英中为微量元素，但在磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿中就是主量元素；Zr 多数情况下是微量元素，但在锆石中却是主要元素。所以，我们在研究过程中要视具体对象来判断元素的主次地位，不能片面的一概而论。

1.2 微量元素的赋存状态

经过地质学家们长期不懈地努力，发现微量元素也可以形成自己独立的矿物，例如锆石、铌（钽）铁矿、褐钇铌矿、独居石、磷钇矿等。在这些矿物中，微量元素是矿物中的主要元

素，并在矿物晶格中占据一定位置，但大部分微量元素主要还是以类质同象、非类质同象、吸附等形式赋存于寄主矿物晶格中。例如长石中Rb以类质同象置换K，很少形成Rb的单矿物，仅在少数情况下形成天河石；铜镍硫化物矿床中，铂族元素矿物常以细小包裹体（几十微米或更小）包裹在黄铜矿等硫化物中。微量元素以离子状态吸附于矿物颗粒表面，典型实例是我国华南离子吸附型重稀土矿床。

1.3 微量元素在矿床学中的应用

矿床是在岩浆演化及后期地质作用改造的特定条件下形成的，其演化和发展过程比岩石形成更复杂，因而导致微量元素尤其是稀土元素在岩石学领域的应用研究已经发展比较成熟，但在矿床学领域的研究应用则起步较晚。主要是由于矿床形成环境比岩石复杂的多，应用微量元素解释起来比较困难，加之传统的分析方法精度低、局限性比较大，微量元素在矿物中的含量本来就低，容易受到其他因素的干扰。但是近年来随着科学技术的发展，对于微量元素的测定也有了很大提高，矿物的微量元素组成也已被广泛地用来反应流体的组成以及示踪元素在矿物和流体之间的分配特性，在矿床地球化学中也被用来解释矿床的形成机制，尤其是硫化物中的微量元素含量或比值往往是成矿作用的灵敏指示，这些为微量元素在矿床学上的应用奠定了理论与技术基础。

然而对于有些矿床来说，由于矿石矿物成矿金属元素含量高，给许多微量元素分析带来困难，因此，许多与矿石矿物密切共生的脉石矿物（如石英、方解石、石榴子石等）的微量元素分布特征愈来愈受到关注。近年来，由于石英的遍在性，对它的地球化学特征研究方面取得了令人鼓舞的成果。如含金石英中的稀土元素可以作为成矿物质来源的指示剂；深成矿床中石英的稀土元素组成为球粒陨石型，表明成矿物质来源于壳下，浅成矿床的石英稀土元素组成与地壳相似，表明围岩物质参与成矿；不同深度矿床的石英稀土元素含量明显不同，可利用稀土元素作深度指示剂等。

二、黄铁矿中微量元素组成与矿床成因研究

2．1 安徽铜陵冬瓜山铜金矿床中的黄铁矿

2.1.1 冬瓜山矿床地质特征简介

冬瓜山矿床发育在上泥盆统五通组（D3w）砂岩、粉砂岩与上石炭统黄龙组−船山组（C 2h−C2c）灰岩、白云质灰岩之间的层间滑脱构造与深部含矿岩体及其接触带中，其中黄龙−船山组是主矿体的赋存层位。构造上处于青山背斜核部和包村后山−青山EW 向构造带之间的构造复合交汇部位。矿区内出露的岩浆岩主要为燕山期中酸性侵入岩，岩性主要为石英二长闪长岩及石英二长闪长玢岩。通过黑云母Ar−Ar同位素定年方法测得冬瓜山石英二长闪长岩体的形成年代为135.8±1.1Ma，徐晓春等（2008a）运用更精确的锆石SHRIMP U−Pb 同位素年代学测得冬瓜山岩体年龄为135.5±2.2Ma（n=15，MSWD=1.3），两者的测试数据在误差范围内总体上一致，即为晚侏罗末－早白垩世初。

2.1.2 冬瓜山矿床黄铁矿微量元素地球化学

黄铁矿是冬瓜山矿床中的主要矿石矿物。有人运用LA–ICP MS 测定并获得了冬瓜山