新疆库尔勒地区上户稀土矿床地质特征及成因

发布时间：2020-05-20 01:29

【摘要】：新疆是我国重要的资源基地,不但含有丰富的煤、石油和天然气等能源,而且还是我国金、铜、铅、锌和铁等重要金属资源的接替基地。近年来,在新疆地区稀土矿床的勘探也取得新的突破,除了塔里木盆地内与碱性岩-碳酸岩杂岩体有关的巴楚稀土矿床和塔里木北缘的且干布拉克稀土矿外,在塔里木盆地南缘发现了与碱性花岗岩有关的波孜果尔大型REE-Nb-Zr矿床,但疆内关于伟晶岩型稀土矿床鲜有报道。2013年,在自治区地质勘查基金的支持下,作者带领团队对已有的地质资料进行了二次开发,在库尔勒上户一带进行了地质调查和找矿勘查,发现了与伟晶岩有关的稀土矿床。库尔勒上户北稀土矿床位于塔里木陆块北缘的库鲁克塔格陆缘地块西段,矿区内构造-岩浆活动强烈,伟晶岩脉广泛分布,稀土元素成矿地质条件十分有利。通过野外详细的调查研究,仅在2平方千米范围内就已发现了21条稀土矿化的褐帘石伟晶岩脉。这些伟晶岩脉主要分布在元古代的混合岩中,矿化伟晶岩脉体走向以北东东-南西西向为主,与区域总体构造线方向平行,但有个别的伟晶脉体呈近南北向展布。伟晶岩脉体一般长80~1000米,宽0.2~20米;最长者达1100米,最短者仅为20米,脉体倾角为45~87°。伟晶岩脉具伟晶结构,矿石矿物主要是褐帘石、钛铁矿和锆石,其中褐帘石一般呈浸染状分布于由长石和石英组成的集合体中。通过采样线地表控制和深部钻探施工,圈定了3个含褐帘石的伟晶岩稀土矿体,获得稀土氧化物储量7871吨。上户稀土矿床赋矿围岩—黑云母混合岩含有典型变质成因的锆石,两件样品中锆石边部~(207)Pb/~(206)Pb加权年龄分别为1924±27 Ma和1944±15 Ma,在误差范围内一致,暗示混合岩化峰期年龄约为1930 Ma;黑云母混合岩中锆石的初始~(176)Hf/~(177)Hf比值为0.281131~0.281466,其对应的εHf(t)为-15~-3.1,平均值-6.5,Hf同位素的其二阶段模式年龄t_(DM2)(Hf)则介于2791~3501 Ma之间;研究认为,库尔勒北缘在~1930 Ma发生了陆-陆碰撞,导致了陆壳俯冲到深部(麻粒岩相,石榴子石稳定区),进而发生熔融形成了黑云母混合岩,其形成可能与哥伦比亚超大陆聚合有关。在上户稀土矿床的含褐帘石伟晶岩中存在着具有明显的韵律环带、且Th/U比值与岩浆成因锆石相似的颗粒较大的自形锆石,这表明它形成于熔体体系,暗示伟晶岩可能是熔体结晶的产物;但显微岩相学研究也显示,部分锆石受到了后流体的交代,这可能暗示形成含稀土矿化的伟晶岩的母岩浆为富水熔体。锆石定年结果显示,三个样品锆石的~(207)Pb/~(206)Pb加权平均年龄分别为1797±15 Ma、1810±16 Ma和1806±19 Ma,在误差范围一致,表明稀土成矿时间约为1810 Ma。伟晶岩脉内锆石~(176H)f/~(177)Hf初始比值为0.281395~0.281444,εHf(t)为-9.7~-5.7,平均值-7.9,两者数据点均位于球粒陨石演化线下方;Hf同位素的二阶段模式年龄t_(DM2)(Hf)则介于2883~3022 Ma之间,暗示伟晶岩的源区与其围岩—黑云母混合岩具有相似的源区,它可能是黑云母混合岩减压重熔作用的产物,形成于碰撞后的伸展环境。通过元素地球化学、同位素地球化学和同位素年代学的综合研究,初步确定了上户稀土矿床的形成机制,在~1930 Ma,库尔勒地区发生了陆-陆碰撞,导致了陆壳的深俯冲并发生熔融形成了黑云母混合岩;在1810 Ma,区域地球动力学体制由挤压转为伸展,混合岩的易熔组分减压重熔为富含稀土和水等挥发分的熔体,早期结晶形成锆石、磷灰石等副矿物,随着斜长石等硅酸盐矿物的结晶,体系由富水熔体转为热液体系,结晶出褐帘石、钛铁矿等热液成因矿物。因此,上户稀土矿床的形成与富水等挥发分的低温熔体有关,而稀土矿化则发生在热液阶段。在上户矿区发育着相当数量的辉绿岩脉,作者为探讨区域构造演化,也对其进行了研究。地球化学研究显示,该类岩石为拉斑质基性岩。原始岩浆主要是地幔辉石部分熔融的产物,含有少量地幔橄榄岩部分熔融形成的熔体,它形成于活动陆缘的伸展环境。总之,库尔勒上户稀土矿床是伟晶岩型稀土矿床,它应是塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地区~18.1 Ga构造热事件的产物。
【图文】：

河断裂和辛格尔断裂为其南北边界（Zhang 等, 2009; Zi 等, 2008）。该震旦纪强烈变质、褶皱变形的基底岩系和变质、变形微弱的震旦系和古组成，形成典型的双层结构（冯本智 等, 1995）。前震旦系主要由一套高级变质作用的千枚岩、片岩、片麻岩、花岗片麻岩、角闪片岩、斜长大理岩以及浅变质的变玄武岩、变安山岩、变流纹岩和对应的侵入岩所系为粗碎屑岩、冰碛岩，其下部有数百米厚的中基性火山岩，，与下伏岩不整合接触；古生界主要为一套稳定的含磷硅质岩、页岩、碳酸盐岩系组合（吕新彪 等, 2012）。区域性断裂主要为近东西向展布的兴地断裂个长期活动的贯穿性大断裂，是超基性岩、基性岩、碳酸岩、蛭石矿及岩导矿构造，经历了中元古代以来的多期复杂构造演化（邓兴梁 等,然, 1994; 孙晓猛 等, 2006），其两侧出露和隐伏着数十个基性-超基性一条沿兴地断裂南缘分布的高磁异常带（李涛和王宗秀, 2006; 夏学惠）。

新疆库尔勒地区上户稀土矿床地质特征及成因2.1 地层库鲁克塔格地区的地层主要以前寒武纪的结晶基地和盖层为主。地层时代由老至新分别为：太古界托格拉克布拉克杂岩，下元古界兴地塔格群，中元古界长城系扬吉布拉克群、蓟县系爱尔基干群，上元古界青白口系帕尔岗塔格群以及库鲁克塔格群；此外古生界寒武系地层以及奥陶系和志留系地层也少量出露，该区的简略地层柱状图如图 2.2。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.7


本文编号：2671799