鄂东南矿集区控矿构造及其抬升剥蚀的裂变径迹热年代学约束

发布时间：2020-06-07 09:59

【摘要】：鄂东南矿集区是长江中下游Cu-Fe-Au成矿带的重要组成部分。已查明一大批与中酸性侵入岩有关的铜、铁、金、钼、钨、铅、锌有关的矿床,是我国重要的铁、铜生产基地。该区大地构造位置处于长江中下游成矿带最西端。中生代以来,发生了多期次构造叠加,并控制了区内的岩浆活动和热液成矿。因此,鄂东南矿集区构造控矿规律一直是研究热点。前人对于本区中生代以来成矿作用进行了深入的研究,取得了丰富的成果。综合来看,关于鄂东南矿集区控矿构造代表性的观点是接触带构造(或层控型构造)和结点构造,并且以此构造控矿规律为指导取得了良好的找矿效果。虽然接触带构造或层控型构造以及结点构造等观点能够很好的解释矿床的产出空间位态,但是,这些认识还不能全面的解释构造演化与成矿演化的关系,也不能诠释区域成矿的动力学过程。本文选取鄂东南矿集区铜绿山、鸡冠嘴、阳新、程潮、大冶、金山店、灵乡等典型矿区,通过野外地质调查研究,识别并分析了成矿前、成矿期和成矿后构造及其对应的构造变形特点,总结了多层次滑脱剥离系的主要特征,在搜集和分析前人的研究成果的基础上,进一步梳理和总结矿区构造型式、构造组合和构造类型与成矿的关系,建立成矿构造序列。通过系统采集成矿岩体及矿石样品,挑选锆石和磷灰石单颗粒矿物,采用裂变径迹热年代学方法,揭示研究区岩体(矿体)温度-时间演化关系,反演岩体(矿体)热演化历史,解析成矿后构造对矿床的改造,定量计算岩体(矿体)抬升-剥蚀速率,总结矿床变化保存规律。在理论上,从另一个视角诠释该区多层次滑脱剥离系控岩控矿规律;在实践上,能够为区域矿产资源潜力评价和找矿预测工作提供科学依据。本论文取得的主要成果和认识如下:1、解析了鄂东南地区多层次滑脱剥离系的主要特征。通过野外地质调查研究,结合钻孔剖面资料,在分析和总结前人的相关研究成果的基础上,鄂东南矿集区多层次滑脱剥离断层的主要特征可以归纳为两点。一是,在拆离过程中会造成明显的构造剥蚀,地层普遍减薄甚至缺失。由于地幔热隆伸展,造成隆升基底与伸展盖层能干性差异较大的地层之间发育多层次剥离断层。在研究区内,主要发育在泥盆系石英砂岩、硅质岩与志留系粉砂质泥岩之间,以及侏罗系石英砂岩、硅质岩与三叠系灰岩夹泥质粉砂岩之间。其中,中、下泥盆统及上侏罗统地层在整个鄂东南地区缺失,局部出现二叠系、石炭系地层缺失。二是,剥离断层上盘与下盘之间发生韧性与脆性转换,下部出现韧性剪切变形,平面上伴生一系列的层内剪切褶皱、拉伸线理等韧性变形构造,剥离断层上盘还可见正断层。2、总结了鄂东南地区多层次滑脱剥离系控岩控矿规律。结合区域地质资料和前人的相关研究成果,根据滑脱层的构造层位、剥离程度、断层组合规律和岩石变形特征,本研究区可以划分出上、中、下三个滑脱剥离系。下部滑脱剥离系由基底剥离断层和上盘奥陶系与志留系、志留系与泥盆系之间的两个次级剥离断层组成;中部滑脱剥离系由中石炭统大埔组与黄龙组之间的主剥离断层和上二叠统与下三叠统之间的次级剥离断层组成;上部滑脱剥离系由中三叠统蒲圻组与嘉陵江组之间的剥离断层和上盘脆性滑脱层组成。通过构造解析发现,研究区内岩体和矿体受多层次剥离断层控制,且具有以下特征。在几何形态上,岩体和矿体沿剥离断层展布,平面上呈现不规则的长条形,剖面上呈板状;在结构构造上,岩体内部不发育流动构造和变形构造,没有发现面理;在接触关系上,与地层围岩呈穿插关系,平面上看岩体膨大缩小,不均匀分布,野外露头局部可见由剥离断层多期活动产生的断层角砾岩。3、建立了区域成矿构造序列。通过在野外露头和矿井巷道地质调查研究,结合长江中下游区域构造及其演化过程,详细解析了区域构造变形特点,总结了不同构造型式、构造组合及类型与成矿的关系,识别并划分出成矿前构造、成矿期构造和成矿后构造。分析并阐述了前印支期、燕山旋回和喜马拉雅旋回及其对应的构造体制、变形序列、构造型式和成矿序列之间的内在联系,在此基础上建立了矿集区成矿构造序列。4、系统采样测试并获取了磷灰石和锆石裂变径迹年龄和长度参数。在鄂东南矿集区选取了7个矿区进行了系统采样,测试分析得到以下实验数据:铜绿山矿区磷灰石裂变径迹中心年龄集中在40-65 Ma之间,平均径迹长度范围为11-13μm,锆石裂变径迹年龄集中在60-90 Ma;鸡冠嘴矿区磷灰石裂变径迹年龄集中在53-65 Ma,平均径迹长度范围为11-13μm,锆石裂变径迹年龄集中在60-83 Ma;阳新磷灰石裂变径迹年龄集中在39-6 5Ma,平均径迹长度范围为12μm-14μm,锆石裂变径迹年龄集中在63-119 Ma;程潮矿区磷灰石裂变径迹年龄集中在27-61 Ma,平均径迹长度范围为11.5μm-13.4μm,锆石裂变径迹年龄集中在56-81 Ma;大冶矿区磷灰石裂变径迹年龄集中在38-54 Ma,平均径迹长度范围为13.1μm-13.8μm,锆石裂变径迹年龄集中在39-63 Ma;金山店磷灰石裂变径迹年龄集中在50-69 Ma,平均径迹长度范围为13.1μm-14.2μm,锆石裂变径迹年龄集中在64-81 Ma;灵乡磷灰石裂变径迹年龄43-72 Ma,平均径迹长度范围为12.9μm-13.3μm,锆石裂变径迹年龄集中在83-95Ma。5、对鄂东南矿集区内7个矿区的磷灰石裂变径迹长度分布特征进行分析。经对比径迹长度分布类型,铜绿山、鸡冠嘴、阳新和程潮4个矿区的径迹长度及分布特征均为双峰型和混合型,说明矿区均经历了复杂的热历史过程。大冶、金山店和灵乡矿区样品的长度分布特征不一致,一组样品径迹长度分布类型为未受干扰基岩型,另一组样品径迹长度分布类型为双峰型和混合型。说明这3个矿区至少经历过1次构造热事件。6、对7个矿区的样品均进行了磷灰石裂变径迹热历史模拟。模拟结果显示,铜绿山、鸡冠嘴、阳新和程潮4个矿区的t-T曲线出现2次构造热事件的时限,分别为晚白垩世(约65 Ma)和始新世(约50 Ma),都是由快速冷却突变为急剧升温,反映这一时期该区经历了两期较为显著的构造热事件。大冶、金山店和灵乡矿区的t-T曲线都是分为两组,一组只出现1次构造热事件,时限要么为晚白垩世(约65 Ma),要么是始新世(约50 Ma)。另一组为单调冷却过程。热模拟结果显示,发生在晚白垩世(约65 Ma)和始新世(约50 Ma)这两次构造热事件对应的时限与鄂东南邻区的相关研究所获得的数据基本一致。7、根据7个矿区的热历史过程,每个矿区分别计算了总剥蚀量。7个矿区在燕山晚期(约70 Ma)以来的剥蚀量大致在5.2km-2.2km之间。与鄂东南邻区采用裂变径迹热年代学方法所获得剥蚀量(4.8-6.0km)基本吻合。相比较而言,7个矿区中大冶、金山店和灵乡矿区的总剥蚀量相对少一些。每个矿区的深部找矿潜力需要根据具体的成矿深度,结合区域地质条件进一步计算和评估。综合来看,本文取得的创新成果和认识主要有两个方面。在理论上,通过野外地质调查研究和典型勘探剖面分析,识别出成矿前、成矿期和成矿后构造并分析了其对应的构造变形特点,解析了研究区多层次滑脱剥离系的主要特征,系统总结了多层次滑脱剥离系控岩控矿规律,建立了区域成矿构造序列。在实践上,采用裂变径迹热年代学方法,反演了矿集区热演化历史,揭示了成矿后构造对矿床的抬升剥蚀过程,定量计算了矿集区燕山期以来的剥蚀量,为深部矿产勘查和潜力评价提供参考依据。
【图文】：

裂变径迹,实验流程,探测器

被广泛接受的试验方法有外探测器法(ExternalDetectorMethod，简称 EDM）和 LA-ICP-MS 法。两者在实验方法和实验流程方面均有不同（图 1-1）。LA-ICP-MS 法省去了热中子辐照、云母片外探测器蚀刻及诱发径迹统计等诸多程序，比传统的外探测器法步骤更为方便、快捷，缩短了样品测试分析的时间周期，减少了人为因素对测试结果的误差，提高样品测试结果的精度，可以实现实验流程的可再现性(李天义等，2013)。但是，采用 LA-ICP-MS 法计算磷灰石裂变径迹年龄的等式方程及其对应的实验参数，目前还有很多争论。外探测器法的实验流程和年龄计算方程及对应的参数均比较成熟。

胶东半岛,热历史,成矿作用,金矿床

解译矿床成因，量化矿体抬升、剥露速率，预测矿床保存潜力。（1）成矿作用的裂变径迹热年代学研究20世纪70年代以来，裂变径迹热年代学方法开始应用于成矿时代的研(Banks et al.，1973；Lipman et al.，1976；Koski et al.，，1990；Arne，1992；Kental.，1995；Bigazzi et al.，1996；Zhang et al.，1996；Belhadi et al.，1999；Resakal.，2010；Li et al.，2012；Wang et al.，2015；Milliard et al.，2016；Zhang，2017)如Wang Changming（2015）等在胶东半岛新城金矿选取矿石和蚀变岩样品，得了四组年龄：-135 Ma，-124 Ma，96 75 Ma，和66 52 Ma。其中-135 Ma反映了珑花岗岩体冷却和剥蚀时间；-124 Ma可能代表了金矿化的主要阶段，并且与黄矿Rb Sr年龄保持一致；而96 75Ma和66 52Ma两组年龄可能与后来的构造活动起热退火有关。
【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】：P618.2

【相似文献】