新疆东准噶尔顿巴斯套及邻区古生代金的成矿模式与找矿模型

发布时间：2020-04-19 03:38

【摘要】：阿勒泰造山带南缘、准噶尔盆地东北缘的东准噶尔地区为新疆北部一个重要的金等多金属成矿区。大地构造位置位于西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块的结合部位,伴随着相关古亚洲洋的俯冲消减和最终闭合,区内发育有大量古生代岩浆岩和金矿床(点)。本文以该区顿巴斯套及邻区金矿床及相关的岩浆岩为研究对象,在野外地质调查、岩浆岩及矿床地质特征分析基础上,对中酸性侵入岩开展岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素地球化学研究,同时对金矿床进行矿相学分析、黄铁矿Rb-Sr定年、流体包裹体研究和C-H-O-He-Ar-S-Pb同位素示踪,并结合区域上的研究成果探讨其岩石成因、成矿作用特征、构造背景及成矿模式,开展了区域成矿对比研究,进而建立东准噶尔地区古生代构造-岩浆演化模式和金矿找矿模型。主要认识和结论如下:1.石英闪长玢岩和闪长玢岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果为378±2.Ma和381±2Ma,为中晚泥盆世岩浆活动的产物。岩石低SiO_2含量52.44%~68.64%,富Na_2O(平均5.14%),Na_2O/K_2O为1.19~2.72,A/CNK为0.81~1.08,属准铝质钙碱性-高钾钙碱性系列,显示I型花岗岩的特点。岩石富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE,Nb、Ta、P、Ti),稀土元素配分曲线右倾,具有明显的轻重稀土分异,基本无Eu异常。岩石具有较低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i(0.703783~0.703938),正的ε_(Nd)(380 Ma)(+6.2~+7.0),年轻的Nd模式年龄T _(DM)(546~608 Ma),显亏损地幔源区特征。岩石地球化学显示具有埃达克岩和弧岩浆岩特征,为西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块之间的古亚洲洋俯冲作用的产物,主要为来自俯冲板片流体或熔体交代的地幔楔在局部拉张环境下产生减压熔融而形成;2.二长花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果为328±3Ma和329±3Ma,为早石炭世岩浆活动的产物。岩石相对富SiO_2(68.68~70.30%)、Al_2O_3(14.52%~15.32%)和碱(K_2O+Na_2O)(8.76~9.27%),Na_2OK_2O,A/CNK比值1.1,属高钾钙碱性系列。岩石具相对较低的Fe_2O_3~T(2.13%~2.39%)、MgO(0.6%~0.7%)、CaO(0.76%~1.69%)、TiO_2(0.38%~0.43%)和P_2O_5(0.11%~0.13%),暗色矿物中主要为黑云母和角闪石,显示I型花岗岩的特点。岩石富集大离子亲石元素(LILE,如Rb、Ba、Th、K),亏损高场强元素(HFSE,Nb、Ta、P、Ti),但Zr和Hf亏损不太明显。稀土元素配分曲线右倾,具有明显的轻重稀土分异,基本无Eu异常。岩石具有较低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i(0.703556~0.703888)、正的ε_(Nd)(t)值(+4.1~+5.6)年轻的Nd模式年龄T _(DM)(566Ma~675Ma),显示新生地壳来源特征。岩石地球化学显示其来自于新生地壳的部分熔融,由幔源玄武质岩浆底侵形成的新生地壳和先存的下地壳组成混合岩浆源区,主要形成于碰撞造山和后碰撞转换的构造背景,表明额尔齐斯洋盆在早石炭世之前已经闭合。3.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学结果显示2件晚期花岗岩的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄分别为265±1Ma和268±2Ma。岩体属高钾钙碱性岩系,具有高硅(SiO_2=70.81~75.60%)、富碱(K_2O+Na_2O=8.73~10.22%)和铁(Fe_2O_3~T=1.30~2.25%)、贫钙(CaO=0.33~2.24%)和镁(MgO=0.11~0.89%)特征。铝饱和指数A/CNK=0.92~1.07,为准铝-弱过铝质花岗岩。岩石整体富集K、Rb等大离子亲石元素(LILE)和U、Th等高场强元素(HFSE),明显亏损Ba、Sr、P、Ti。LREE富集HREE相对亏损,且具强烈的Eu负异常(Eu/Eu~*=0.62~0.85)。岩相学和地球化学显示其为A型花岗岩。岩石具有角低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i比值为0.703199~0.703610,正的ε_(Nd)(t)(+3.1~+4.0),以及较为年亲的Nd模式年龄T_(DM)为671Ma~815Ma。这些地球化学特征共同表明其源区主要为由幔源玄武质岩浆底侵形成的新生地壳和先存的下地壳组成混合岩浆源区,来自新生下地壳的部分熔融,具有后碰撞花岗岩的典型特征,形成于伸展构造背景。4.顿巴斯套金矿床与东准噶尔地区典型金矿床具有相似的地质和矿化特征,均位于三条NW向区域性深大断裂旁侧,矿体严格赋存在这些大断裂附近NWW向韧脆性剪切构造变形带内次级脆性断裂、裂隙、破碎带中。主要矿体赋存于下石炭统姜巴斯套组第一岩性段浅变质含碳细碎屑岩中,受NWW向构造控制。矿化以赋矿围岩发育微裂隙浸染状硅化(石英)细网脉及金属硫化物细(网)脉为特征,具有典型热液脉状矿化特征。与金矿化密切相关的蚀变类型为毒砂-黄铁矿化、硅化和绢云母化。根据矿物共生组合及相互穿切关系,可将成矿期划分为四个成矿阶段:石英脉阶段、粗粒黄铁矿-石英脉阶段、细粒黄铁矿(毒砂)-石英脉阶段和石英-碳酸盐阶段,其中第三阶段为主成矿阶段,形成于张性环境。5.顿巴斯套金矿床9件主成矿期黄铁矿样品的Rb-Sr同位素等时线年龄为268.3±2.8Ma(MSWD=0.74),与矿区深部及外围(265~268 Ma)的花岗岩年龄几乎同时,为早二叠世东准噶尔地区伸展构造背景下构造-岩浆-热液活动的产物。6.顿巴斯套金矿床流体包裹体均一温度范围为138℃~352℃,存在3个温度区间,140℃~180℃、180℃~260℃、320℃~360℃。绝大多数包裹体分布在180℃~260℃温度区间内,总体显示出中低温成矿特征,与岩浆热液矿床的成矿流体类似。主成矿阶段流体δ~(18)O和δD同位素组成分别为+1.1~3.9‰和 115.5~ 120.6‰,显示成矿流体以岩浆水为主,有少量大气降水的加入;主成矿期石英包裹体气相碳同位素δ~(13)C的范围为-24.7‰~-25.4‰,显示可能主要为深源无机碳与地层有机碳不同程度的混合碳,深源流体对金的成矿具有重大影响,同时地层有机质也参与了金的运移和卸载;黄铁矿流体包裹体He-Ar同位~3He/~4He比值(0.52~1.58 Ra)介于壳源流体(0.01~0.05Ra)和幔源流体(6~9Ra)之间,He-Ar同位素组成的正相关关系与高~3He/~4He、~(40)Ar/~(36)Ar特征的幔源流体和低~3He/~4He、~(40)Ar/~(36)Ar特征的壳源流体混合趋势一致,成矿流体含有地壳He和地幔He,幔源比例占6.4~19.6%,成矿流体的~3He/~4He比值低于饱和大气水,显示出改造型饱和大气水的特征。显示成矿流体来源与岩浆活动,很可能为幔源、壳源有关的岩浆热液,以及改造型饱和大气水三者的混合流体;矿石中黄铁矿和毒砂的δ~(34)S分别为3.0-5.8‰和4.2-5.6‰,数值比较集中,指示成矿物质硫源具有岩浆硫特征,有深源参与,与区内早二叠世的花岗质岩浆活动有关;矿石中黄铁矿的Pb同位素组成基本一致,~(206)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb、~(208)Pb/~(204)Pb分别为17.875~18.102、15.483~15.625和37.699~38.148,指示成矿物质铅源以地幔铅为主,并同化了壳源铅,应是一种分别来自地幔和上地壳的混合铅。结合矿床地质特征、成矿时代及多元同位素分析,认为顿巴斯套金矿床为岩浆热液型的构造破碎蚀变岩型金矿床,为早二叠世伸展构造背景下的构造-岩浆-流体活动综合作用的产物。7.通过对研究区内中酸性侵入岩进行系统的年代学和地球化学研究,结合前人的地质研究工作,综合最新获取的地质学证据,认为东准噶尔地区在古生代经历了如下的构造-岩浆演化过程:阿尔曼泰古洋盆在奥陶纪初期分别向南北两侧双向俯冲消减;早志留世初弧弧碰撞,实现早古生代早中期的洋陆转换;额尔齐斯洋在早泥盆世之前开始了一次新的俯冲消减过程,并于330Ma之前完成洋壳的关闭和弧陆或弧弧碰撞,实现晚古生代早中期的洋陆转换及构造体制转换;晚石炭世至早二叠世(265~330Ma),东准噶尔地区进入后碰撞阶段,实现全面伸展。顿巴斯套及邻区早二叠世金矿床都是在陆-陆或弧-陆碰撞的地球动力学背景下,先经过早-中石炭世挤压构造背景下的推覆为主,兼具右行剪切变形阶段,形成不同级次的韧性剪切构造体系;后经晚石炭纪至早二叠世晚期伸展构造背景下的脆性构造变形阶段,沿早期形成的韧性剪切构造体系中的各种裂隙或薄弱带,在脆性变形过程中形成张性容矿空间。8.结合西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块之间的古亚洲洋的演化特征及其对区内成岩成矿构造背景的指示,本文以顿巴斯套及邻区金矿床研究为基础,总结了顿巴斯套金矿床的成矿控制因素和矿化规律等,并开展了区域上同时代金矿成矿构造背景、成矿时代、成矿类型、成矿作用特征及构造控矿模式等方面的区域对比研究工作,认为它们在成矿构造背景和金的成矿作用特征等方面具有一定的相似性,均属中-低温的热液型金矿床,完全可以对比。结合东准噶尔地区相似地质背景下典型金矿床的研究分析,构建了东准噶尔顿巴斯套及邻区早二叠世金矿具有普适性的找矿模型。
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中国地质大学博士学位论文 1第一章 绪 论1.1 研究区概况及地理位置研究区位于青河县城东南方向，距离约 160km，属新疆维吾尔自治区青河县管辖，地理坐标东经 90°30′～中蒙边界，北纬 45°40′～46°00′。从乌鲁木齐市经过阜康、奇台、北塔山牧场可至顿巴斯套金矿区。总体上交通较为便利，有便道通行汽车可直达研究区（图 1.1）。研究区属低山丘陵区，，海拔多为 1100 m~ 1400m，切割深度一般，高差一般不超过 300m。山脊多为平台状，山坡为缓坡，坡度较平缓。整体上，研究区内的地形条件及基岩出露良好，对开展地质研究工作极其有利。

图 1.2 技术路线图1.5 实际工作量本文的工作量主要集中在资料收集、野外调查、室内鉴定、样品测试分析、图件编制等方面。作者在深入整理分析已经收集到的基础和成果资料的基础上，于2012年7月至
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P618.51


本文编号：2632885