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粤西大降坪黄铁矿是我国著名的超大型层控矿床之一,其成因问题引起了矿床学界的强烈兴趣,先后提出了多种成因观点。本文在前人研究的基础上,以Ⅲ号矿体和工Ⅳ号矿体和矿区围岩主要研究对象,以有机地球化学、同位素地球化学、矿床学等理论为指导,应用He-Ar同位素分析、Pb同位素分析、ICP-MS等先进的实验手段,讨论了大降坪矿区有机质的地球化学特征、成矿物质来源以及对成矿过程和成矿成因做了研究和探讨。
研究结果表明:(1)通过对全岩光片的镜下观察,发现含矿地层中的有机质非常丰富,大量的沉积有机物(主要是藻类),为黄铁矿中低价硫的形成提供了一个比较稳定的还原环境;
(2)通过对不同位置黄铁矿的He-Ar同位素分析,发现<3>He/<4>He值在0.13~2.55Ra之间,并不是一个单纯的壳源数据或者幔源数据,Ⅲ号矿体的He-Ar同位素数据接近于地壳值;Ⅳ号矿体的数据则更接近于地幔值。说明成矿物质来源的多样性,指示矿床的成矿过程不是在一个时期内完成的。
(3)通过对Pb同位素、微量元素和稀土元素的测定,数据结果所反映的物质来源和He-Ar同位素基本一致,同时发现个别Ⅲ号矿体和Ⅳ矿体号样品的测试数据相差不大,甚至出现交叉,推测在Ⅲ号矿体到Ⅳ矿体的转变中可能存在一个自身改造变质的阶段。
(4)建立了一个简单的矿床成因模型。在震旦纪大气饱和水(海水)沿着同生断裂循环加热,滤取地壳基底岩是的成矿物质,形成海水和地壳流体的混合热液,再从同生断裂喷出海底,在还原海盆中沉淀形成层控矿床,这是矿床的主要成矿阶段,是本矿床形成的基础。动力变质改造阶段;加里东期动力变质过程的塑性流动和剪切固态迁移集中,不仅使矿体形态复杂化,而且使矿体部分增厚,起到二次富集作用。岩浆热液叠加改造阶段;在印支期,由于来自深部的岩浆向上侵位至矿区下部或附近,其演化过程中分异出的含矿热液,沿断裂上升,对Ⅳ号矿体进行了叠加改造。印支期与岩浆有关的含矿热液的第三次富集作用,从而使矿体局部富化,最终形成了Ⅲ号条带状矿体和Ⅳ号块状矿体两个完全不同的矿石类型。