青海省滩间山—锡铁山地区金铅锌成矿系统

发布时间：2020-08-26 08:06

【摘要】：锡铁山-滩间山地区位于青藏高原柴达木盆地北缘构造带的西段。柴北缘构造带北接祁连地块,南邻柴达木地块,东西分别以哇洪山-温泉断裂和阿尔金走滑断裂同阿尔金-敦煌地块和秦岭造山带为界。该构造带内自北向南又以鱼卡-乌兰断裂为界,分为两个构造单元,北部为欧龙布鲁克陆块,南部为鱼卡河(沙柳河)超高压带。乌兰-鱼卡断裂两侧夹杂分布着滩间山群岛弧火山-沉积岩及蛇绿岩残片。柴北缘先后经历了加里东期、海西期和印支期造山作用,地质构造复杂,是我国西部重要成矿带之一,成矿潜力巨大,已发现有锡铁山超大型铅锌矿床和滩间山大型金矿床等。该区自然条件恶劣,交通不便,致使全区研究程度相对较低,前人虽对该区成矿地质背景和主要矿床类型研究取得不少成果,但均未能从成矿系统的角度进行探讨,影响到对该区成矿规律的认识。本文以成矿系统理论为指导,以滩间山-锡铁山地区的金铅锌矿床研究为切入点,以岩浆-成矿作用为主线,系统性分析了锡铁山铅锌矿、青龙沟金矿、滩间山金矿等典型矿床的矿床地质特征、成矿物质来源、成矿流体来源、矿床成因类型及成矿时代等多方面特征,并开展了与成矿有关的岩浆岩的地质特征、岩相学、岩石地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学、锆石微量元素地球化学及锆石U-Pb年代学等多方面的研究。以此为基础,厘定了研究区成岩成矿的地球动力学背景,初步建立了研究区金铅锌成矿系统及亚系统,探讨了金铅锌成矿系统的时空分布规律及其成矿作用过程,建立了区域成矿系统演化模式,指出了找矿方向。滩间山-锡铁山地区区域构造演化大致经历了:(1)古元古代-新元古代,陆块初步形成;(2)新元古代,大洋演化阶段;(3)早-中加里东期,柴北缘洋持续性扩张、俯冲,并形成沟-弧-盆体系。晚加里东期,柴达木陆块碰撞、深俯冲欧龙布鲁克陆块,并闭合最终进入后造山阶段;(4)海西期,宗务隆洋打开、形成有限洋盆,至晚海西期-印支期,西向俯冲于欧龙布鲁克陆块之下,其后,洋盆闭合,陆陆碰撞,进入后造山阶段;(5)晚中生代-新生代,青藏高原隆升。在其演化的过程中,形成了颇具特色的金铅锌成矿系统。滩间山-锡铁山地区金铅锌(铜)成矿系统中赋矿岩体的成岩-成矿时代与动力学背景得以约束:滩间山金矿床赋矿闪长玢岩(1768±19Ma、444.8±8.3Ma、255±3Ma)、野骆驼泉金矿床赋矿花岗闪长岩(283.5±3.1Ma)、红柳沟金矿床赋矿花岗岩(441.3±3.5Ma),及锡铁山铅锌矿床侵入滩间山群的花岗岩(445±2.3Ma),与已报道成矿年龄相对应。滩间山金矿床闪长玢岩锆石年龄谱系指示其主要源于欧龙布鲁克地块,且显示欧龙布鲁克地块存在太古宙基底,并分别响应晚新太古代陆块汇聚事件、Rodinia超大陆汇聚裂解事件、加里东造山和晚海西-印支造山事件。锡铁山铅锌矿床花岗岩的成岩时代和火山岩的地球化学特征限定了赋矿滩间山群火山-沉积建造的地层层序和构造背景,滩间山群d岩组的成岩构造环境并不相似于a岩组,其可能不具备类似成矿潜力。滩间山-锡铁山地区存在加里东期铅锌金成矿系统(包括早加里东期铅锌(铜)成矿亚系统和晚加里东期金成矿亚系统)、海西期铅锌(铜)成矿系统和印支期金成矿系统。其分别形成了:与早加里东期盆地演化有关的铅锌(铜)成矿亚系列、与晚加里东期岩浆活动有关的金成矿亚系列、与海西期岩浆活动有关的铅锌(铜)成矿系列,及与印支期岩浆活动有关的金成矿系列。典型矿床的研究表明,该区部分地段存在晚期成矿系统对早期成矿系统的叠加改造,形成叠加型矿床,如锡铁山铅锌矿床和双口山铅锌矿床为喷流沉积-热液叠加型矿床。锡铁山矿床的成矿作用经历了:早加里东期的喷流沉积成矿,及其后的变质变形改造期和热液叠加期。喷流沉积成矿期形成了以层状、似层状为主的铅锌矿体,矿石常具胶状结构和条带状构造。变质变形改造期表现为矿体的边部具有不规则的“边刺”、“边瘤”,矿石变质组构发育,常见变晶结构、碎裂结构、花斑状构造及块状构造。前两期矿体一起产于主含矿层或次含矿层中。热液叠加期矿石多为脉状结构,矿物晶粒加粗,矿脉边侧常见有厚度不大的硅化、绢云母化、方解石化等热液蚀变。锡铁山矿床铅同位素组成表明铅为壳幔混合铅,指示深部火山岩与上部正常沉积岩铅的混合;硫同位素组成指示硫主要源于赋矿火山岩。氢氧和碳氧同位素特征表明成矿流体以岩浆热液为主,混合部分海水、变质水及浅源水。锡铁山矿床的流体包裹体研究显示,喷流沉积期网脉状矿石(管道相)的成矿流体均一温度峰值为180℃~240℃和270℃~330℃,盐度1~26wt%NaCl eqv.(集中于4~12 wt%和21~23 wt%NaCl eqv.);喷流沉积期纹层-似层状矿石(海底喷流沉积相)的成矿流体均一温度峰值250℃~260℃,盐度集中于12.5~14 wt%NaCl eqv.;晚阶段无矿石英的流体包裹体均一温度峰值165℃~175℃,盐度集中于6~8wt%NaCl eqv.。喷流沉积期的流体压力,集中于100bar内,少部分100~200bar,成矿深度0.4~1.4km,多数在1km内,成矿流体密度多为中-低密度流(密度海水),少数网脉状矿体中流体为高密度流(密度海水,或接近于海水密度线)特征。研究表明,成矿流体从下部网脉状管道矿体至上部层状矿体,温度下降,盐度趋于集中,密度下降,反映其与海水系统较强的混合均一作用,且发生了沸腾(同一视域见不同类型包裹体,隐爆角砾岩,及盐度呈两端元特征1~4wt%及12~26 wt%NaCl eqv.),为成矿组分沉淀卸载的过程,至最晚阶段无矿流体的温度、盐度、密度和压力则明显降低。青龙沟金矿床是晚加里东期岩浆活动有关的金成矿亚系统形成的产物,矿体主要赋存于中元古代万洞沟群沉积地层和石英闪长玢岩脉中。矿石类型有变砂岩型、大理岩型、蚀变闪长玢岩型、绢云千枚岩型、石英脉型等。矿石矿物主要有(含砷)黄铁矿、毒砂、自然金。围岩蚀变类型主要有黄铁绢云岩化、硅化、碳酸岩化等。成矿阶段划分为,I少硫化物石英脉阶段;II石英-绢云母-黄铁矿多金属硫化物阶段;III石英-碳酸盐阶段,其中II、III为主成矿阶段。青龙沟矿床主成矿阶段铅和硫同位素特征表明,成矿物质来源为深部岩浆与浅部万洞沟群混合的产物。氢氧同位素特征表明成矿流体主要为岩浆热液,混入部分变质水、大气水。成矿流体成分分析表明,包裹体气相主要为H_2O、CO_2和N_2,及少量CO、CH_4、H_2;液相主要为H_2O、SO_4~(2-)、Cl~-、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+),及少量K~+、F~-,属H_2O-NaCl-CO_2-CH_4(N_2)体系。青龙沟矿床成矿流体的均一温度范围为140℃~360℃,盐度4~15wt%和21~22wt%NaCl eqv,密度0.72~0.99g/cm~3。其中,I、II、III阶段的均一温度分别集中于:280℃~350℃、240~270℃和140℃~210℃;盐度分别为11~15wt%和21~22wt%、7~10wt%,及4~6wt%NaCl eqv.;以成矿压力算得成矿深度分别为:1.5~3.6km,1.4~2.4km和1.2~1.7km。主成矿阶段流体包裹体特征显示,同一视域纯液相+富液相+富气相共存,不同充填度气液相包裹体群状分布,表明流体发生了沸腾。滩间山金矿床是与印支期岩浆活动有关的金成矿系统的产物,矿体主要赋存于万洞沟群炭质千枚岩片岩和蚀变闪长玢岩脉中。矿石矿物主要有含砷黄铁矿、黄铁矿和毒砂。主载金矿物为黄铁矿、石英和毒砂。围岩蚀变多见硅化、绢云母化、黄铁矿化。主成矿期岩浆热液期可分为:I少硫化物-石英脉成矿阶段、II黄铁矿-石英脉成矿阶段和III碳酸盐-石英脉成矿阶段。其中I、II为主成矿阶段。滩间山矿床主成矿阶段矿石的硫同位素组成表明硫为岩浆硫源;铅同位素组成表明铅为深源和上地壳铅的混合;碳氧同位素组分表明碳主要为岩浆岩源,混和大理岩碳源。成矿流体成分研究表明,包裹体气相主要为H_2O和CO_2,及少量CO、N_2、CH_4和H_2;液相成分主要为H_2O,SO_4~(2-)、Cl~-、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+),及少量K~+、F~-、NO_3~-等。成矿流体属H_2O-NaCl-CO_2-CH_4(N_2)体系,富CO_2,及Cl~-F~-,表明其主要为岩浆热液,混合部分变质水、大气水。滩间山矿床成矿流体氢氧同位素特征表明,其主要为岩浆热液,混合变质水、大气水。三个阶段成矿流体的均一温度分别集中于300℃~380℃,140℃~200℃和200℃~280℃;盐度分别集中于6~8wt%,8~10wt%和6~8wt%NaCl eqv.;流体密度分别为0.66~0.99/cm~3,0.92~1.04g/cm~3和0.78~0.98g/cm~3;以成矿压力算得成矿深度分别为1.19~4.12km(均值2.46km),1.28~2.4km(均值2.0km),及1.12~1.33 km(均值1.23 km),表明压力和深度由早阶段-主成矿阶段-晚阶段依次递减。滩间山金矿床赋矿闪长玢岩的成岩条件和成矿潜力研究表明,三期岩浆(1768±30Ma、445±19Ma和255±3Ma)的氧逸度值均较高(Ce/Ce*_N和lgfO_2值多在FMQ氧逸度缓冲线之上),具较好的成矿潜力,且均出现了至少一次晚期熔流体的再注入、升温过程,其溶蚀了先存锆石,改变了锆石微量元素的演化趋势(Dy、Th/U、Ce/Dy值上升(或Th/U、Ce/Dy值范围扩大),Hf/Y、Yb/Nd、Yb/Dy值减小(或Yb/Dy值范围缩小)),使氧逸度值发生变化,导致前两期氧逸度值升高而后一期降低。后者的降低可能是晚期熔流体演化为含高挥发分、携巨量金属元素的成矿流体,并最终大规模沉淀成矿的反映,暗示了金矿床的主成矿期为印支期。总结了研究区加里东期金铅锌(铜)成矿系统(包括早加里东期铅锌(铜)成矿亚系统和晚加里东期金成矿亚系统)、海西期铅锌(铜)成矿系统和印支期金成矿系统的时空分布规律,建立了区域成矿系统演化模式。早加里东期柴北缘洋壳俯冲造成的弧间-弧后盆地内的三级盆地-四级凹陷,控制了早加里东期铅锌(铜)成矿亚系统的分布;晚加里东期柴北缘洋壳俯冲形成的火山弧型花岗岩和其后柴达木陆块碰撞、深俯冲欧龙布鲁克陆块形成的后碰撞花岗岩的分布及伴生的断裂、褶皱构造,控制了晚加里东期金成矿亚系统;海西期晚泥盆世-早石炭世,柴北缘以北的宗务隆洋盆开始打开,到中石炭世-早二叠世形成有限洋盆。此阶段柴北缘地区处于造山后伸展构造环境,普遍发育与造山带去根有关的一期海西期花岗岩浆活动,并形成伴生的断裂和褶皱构造,控制了海西铅锌(铜)成矿系统;印支期,宗务隆有限洋盆俯冲欧龙布鲁克陆块及其后的陆陆碰撞等造山作用过程形成的印支期火山弧型花岗岩和其后后碰撞花岗岩的分布及伴生的断裂、褶皱构造,控制了印支期金成矿系统。并且存在晚期成矿系统对早期成矿系统的叠加改造,形成叠加型矿床。在系统研究典型矿床的基础上,建立了锡铁山式铅锌矿找矿模型和滩间山式金矿找矿模型。指出了区域金铅锌矿床找矿的远景区:滩间山-青龙沟金找矿远景区、绿梁山-双口山铅锌金铜找矿远景区、锡铁山铅锌金找矿远景区、赛什腾山西段金铜找矿远景区等。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.4;P618.51
【图文】：

第一章 绪论1.1 研究区范围与自然地理概况研究区位于青海省北部，北西起于赛什腾山（图 1.1.1），往南东经滩间山，止于锡铁山。地理坐标：（94°12′15″，38°18′20″）；（94°23′52″，38°28′50″）；（95°50′30″37°02′40″）；（96°01′45″，37°13′50″）。研究区地处沙漠戈壁，展布于北西向群山峻岭间，海拔 3150~3800m。属典型的高原大陆性气候。研究区干燥、少雨，年均降雨量 41mm，蒸发量 2152mm，湿润系数 0.04，昼夜温差较大，最低气温-20°C，最高气温 36°C，平均气温 5°C。气压低，年平均 0.7 个标准大气压。区内多风，风季二至五月，多为西北风，风速最高达 3m/s。冰冻期十月至翌年四月，最大冻土深度 1.7m。研究区属地震多发地区震级多数小于 5 级，部分区域时有大型泥石流和山体滑坡等地质灾害发生。

1.4 研究内容和技术路线在前人研究的基础上，重点剖析锡铁山铅锌矿床、青龙沟金矿床和滩间山床等矿床的成矿作用特征，进而总结柴北缘锡铁山－滩间山地区金铅锌成矿的演化模式，提出找矿模型和方向。具体的技术路线见图 1.4.1，研究内容如（1）典型矿床地质特征及成矿作用研究通过对锡铁山铅锌矿床、青龙沟金矿床和滩间山金矿床等典型矿床的地质、成矿物质来源与成矿流体特征等多方面的研究，分析矿床的成因类型。（2）与成矿有关的岩浆岩研究对与成矿有关的岩浆岩（火山岩和中酸性侵入岩）的主量、微量元素地球，全岩 Sr-Nd-Pb 同位素等展开研究；测试分析了代表性岩体的锆石 U-Pb 年代征、锆石微量元素地球化学特征，及锆石 Hf 同位素特征等，结合区内已报道浆岩资料，探讨了岩浆岩的源区、时空展布及构造背景。

第二章 区域地质背景2.1 区域构造单元柴北缘构造带，南北东西方向，分别以柴北缘深断裂、宗务隆－青海南山、哇洪山－温泉断裂和阿尔金走滑断裂为界，相接于柴达木地块、祁连地块岭造山带和阿尔金－敦煌地块（辛后田等，2006；陈能松等，2007）。柴北造带内自北向南以鱼卡－乌兰断裂为界，分为两个构造单元，北部构造单元龙布鲁克陆块（陈能松等，2007ab；陈清等，2013），南部构造单元为鱼卡沙柳河）超高压变质带（郝国杰等，2001；宋述光，2001，2007；陈亮，20丹玲等，2005）。乌兰－鱼卡断裂两侧夹杂分布着滩间山群岛弧火山－沉积蛇绿岩残余（图 2.1.1；Song et al.,2003；林慈銮等，2006；Shi et al., 2006）。

本文编号：2804926