论文题目华北克拉通南缘沙沟银铅锌矿床成矿机制研究
一、研究内容和意义:
在详细的野外地质和室内矿相学研究基础上，利用扫描电镜和电子探针等手段研究金属元素在矿床中的产出方式和赋存状态,利用显微测温、激光拉曼光谱和激光剥蚀电感藕合等离子质谱等技术研成矿流体的特征及其演化过程，结合对成矿过程中矿石矿物、脉石矿物进行的硫、碳、氧等同位素分析，反演成矿热液的组成、性质和演化历史，探讨沙沟银铅锌矿床的成矿机制.
二、选题依据：
1.选题的来源、目的和意义
选题来源：本选题来源于国家自然科学基金重大研究计划重点项目--克拉通破坏的岩浆与成矿响应：以小秦岭-熊耳山成矿带为例。
选题目的：位于华北克拉通南缘熊耳山地区的沙沟矿床，是一典型的热液脉型银铅锌矿床，严格受NE（NNE）向断裂带控制[1-3].拟在详细的野外地质及室内岩相学和矿相学观察的基础上，利用扫描电镜-能谱分析（SEM-EDS）和电子探针（EPMA）技术对矿石内硫化物及银矿物进行微观形貌观察和原位成分分析，确定矿石矿物的沉淀顺序以及银元素在矿石内的赋存状态；利用（红外）显微冷热台、激光拉曼（LRM）和激光剥蚀电感耦合等离子质谱（LA-ICP-MS）技术对与矿化有关的矿石矿物（菱铁矿、闪锌矿）和脉石矿物（石英、方解石）内的流体包裹体分别进行显微测温和相态成分研究，揭示成矿流体在不同时期的温度、盐度及成分组成等性质。通过以上成矿物质及成矿流体两个方面的研究，结合碳、氢、氧等稳定同位素数据分析，反演该矿床成矿流体的运移历史，探讨沙沟银铅锌矿床的成矿机制。
选题意义：硫化物和银矿物矿相学、微观形貌学及成分分析等研究，将揭示成矿元素的赋存状态，对于矿石选冶以及矿床评价有重要意义；相关矿物内流体包裹体的研究将重塑成矿流体的运移演化过程，建立金属元素的沉淀机制，对于了解热液脉型银铅锌矿床的矿床成因有重要作用。沙沟矿床是熊耳山多金属矿集区内最典型的银铅锌矿床之一，对该矿床的详细解剖将有助于认识区域内同类型矿床的成矿作用，并对区域上Mo（W）-Cu-Pb-Zn-Ag-Au成矿系列和矿床模型的建立有重要意义。
2.选题的国内外研究现状、发展趋势及存在问题
熊耳山地区位于华北克拉通南缘，北以洛宁山前断裂为界，南与马超营断裂带相接，中部发育近NE向隆起的变质核杂岩构造[4,5],具有典型的克拉通边缘特征[6].熊耳山地区在古元古代之前为独立发展的地体，古元古代末期（1850±150Ma）同小秦岭、崤山及外方山三个地体拼合为华熊联合地体[7].之后该地区成为华北克拉通的一部分稳定存在。进入早中生代，华熊地体因位于克拉通的边缘而卷入了秦岭造山带的构造演化之中，成为秦岭造山带后陆冲断褶皱带的重要构造单元[8].
区内有大量金属矿床的产出，主要为金矿、银铅锌矿及钼矿。其中金矿主要分布于熊耳山的中部及东部地区，包括热液脉型（康山、上宫、红庄、青岗坪、公峪、潭头和瑶沟等）及隐爆角砾岩型（祁雨沟）；银铅锌矿主要集中在熊耳山西部，为构造蚀变岩型银多金属矿床（沙沟、铁炉坪、蒿坪沟等）；钼矿床类型比较多样，斑岩型（雷门沟）、碳酸岩脉型（黄水庵）及石英脉型（寨凹）均有发育，分别位于本区的东西两端。除了寨凹钼矿的年龄为中元古代早期（17~18亿年）[9]、黄水庵钼矿的年龄为晚三叠世（206.3~212.8Ma）[10],其他金属矿床的成矿时代集中在早白垩世[11-14],稍晚于燕山期花岗岩的形成年龄。
沙沟银铅锌矿床位于熊耳山变质核杂岩的西段，同铁炉坪、蒿坪沟矿床一起构成了华北克拉通南缘重要的银铅锌矿田。矿区露的地层主要为新太古界太华群草沟组、石板沟组的黑云（角闪）斜长片麻岩、混合岩化黑云（角闪）斜长片麻岩及中元古界熊耳群的流纹斑岩、安山玢岩、火山角砾岩等[15].区内构造以断裂为主，包括边部的拆离断层带以及中部的断裂破碎带。其中断裂破碎带在区内极其发育，特别是NE（NNE）向断裂常呈成群成带出现，控制着几乎所有银铅锌矿体的产出。区内出露的岩浆岩相对较少，除了矿田内靠近蒿坪沟矿区的蒿坪沟斑岩体及附近的辉绿岩脉外[16],在沙沟矿区东北部有一花岗斑岩体出露。而位于沙沟矿区南部2km处的寨凹，为本区推测隐伏岩基的中心，可能对周边多金属矿床的形成有着控矿作用[17,18].郑榕芬[19]和高建京[20]在对沙沟矿床地质特征认识的基础上，分别研究了银的富集规律和矿床的成矿流体特征。毛景文[12]通过对近矿蚀变岩中绢（铬）云母的40Ar-39Ar定年获得该矿床的成矿时代，并讨论了矿床形成的区域动力学背景。
对贵金属元素（如Au,Ag等）在矿床中的赋存状态研究，一直为众多学者所关注。贵金属元素往往同相关硫化物伴生，探明其赋存特征，不仅对矿质运移及沉淀机制的建立提供有力的证据支持，而且有利于矿山生产企业设计合理的选冶方式以提高经济效益。银元素的赋存状态主要有两种，一是以可见银的形式赋存在独立银矿物内，二是以不可见银的形式赋存在常见的贱金属硫化物内[21].对于不可见银，其赋存方式主要有三种：晶格银、吸附银、次显微包体银。
通常认为方铅矿内部含有一定量的晶格银[22,23],这一认识基于矿石中银的独立矿物往往与方铅矿关系密切。理论上来说，2个Ag+通过置换Pb2+的方式进入方铅矿的晶格内，必将形成失稳的结构。实验也表明，Ag占据Pb的晶格而形成方铅矿中Ag2S固溶体，在自然条件下是极少量的[24].而如果溶液中同时存在大量的Sb3+（或者Bi3+,As3+等）时，Ag+可通过与这些离子共同置换Pb2+的方式，较易进入方铅矿晶格[25,26].当这个置换普遍存在时（例如：Ag++Sb3+=2Pb2+），将破坏方铅矿的晶格结构而形成新的银矿物。新的矿物将以不可见的次显微包体形式赋存在方铅矿内，或者在局部富集成为可见的银矿物。
吸附方式也是导致银等贵金属元素的富集一种重要方式。当硫化物在溶液中沉淀时，细小的颗粒因具有较大的表面能，可能会吸附流体中的贵金属元素而将其捕获。实验表明在中低温条件下，无论是天然硫化物矿物，还是低温合成的硫化物，都对溶液中的Ag离子及纳米粒级Ag单质均具有较强的富集能力，不同硫化物的吸附作用强度受温度、Ph值等参数的影响[27,28].Scainietal.[29,30]对Ag离子与方铅矿在室温下的化学活性研究结果显示，通过硫化和还原两个阶段的反应，Ag离子可被还原为Ag单质并被捕获于方铅矿内部，并能够稳定的结合在一起。
近几年来，扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、电子顺磁共振（EPR）等技术用于对硫化物中不可见银的赋存状态进行研究，取得了新的认识。研究表明，在大多数的热液银铅锌矿床中，次显微包体银可能为不可见银在硫化物中最主要的赋存状态，不同实验方法对矿石样品中Ag元素的研究佐证了这一认识[31,32].Costagliolaetal.[31]利用电子顺磁共振（EPR）研究原生矿石方铅矿内Ag元素的赋存状态，首次发现了方铅矿中独立的Ag0,它呈纳米粒不均匀的分布于方铅矿内部。其研究表明成矿热液中Ag离子的被吸附以及与方铅矿的同沉淀，在成矿过程中是很少见，它需要十分苛刻的物理化学条件。
成矿流体沉淀机制的研究对于认识众多矿床的形成具有重要的意义，历来是矿床学研究的重点。Barnes[33]最早提出了导致金属从流体中沉淀的三种原因：冷却，络合物配位体浓度的降低，As2-增加。这些沉淀机制，对热液矿床的形成尤为重要。越来越多的研究表明，在热液流体中，成矿元素主要是呈易溶络合物形式迁移的。各种成矿机制对成矿热液的影响，主要体现在降低含金属元素的络合物溶解度，使金属元素从络合物中脱离出来而沉淀。
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