延边和龙地区中生代热液金银、钼和铁铜多金属成矿作用与成矿地质模式研究

发布时间：2020-10-11 13:26

　　 延边和龙地区地处华北克拉通北缘东段,由龙岗地块和华北克拉通北缘陆缘增生带两大构造单元组成,受到古亚洲洋构造域和古太平洋构造域叠加作用的影响,多起构造、岩浆作用使得本区成为以钼为主的多金属成矿区。本文在和龙地区已有资料研究的基础上,对研究区区域地球动力学演化进行了系统的研究,在此基础上,选取研究区内代表性矿床(点)进行系统的矿床地质特征、流体包裹体特征、同位素地球化学特征及年代学特征等方面的研究,确定矿床成因。同时在研究岩浆与成矿的关系、成矿流体的演化、成矿物质来源的基础上,探讨成矿作用,建立典型矿床成矿模式。最后结合区域地球动力学背景,建立区域成矿模式。取得的主要进展与结论如下:1.研究区经历了早前寒武纪结晶基底的形成与演化、古亚洲洋构造域的演化(俯冲、闭合、伸展)以及古太平洋构造域的演化三个阶段。新太古代末期,克拉通化结束,进入系统伸展构造过程。到了中三叠世华北克拉通和兴蒙造山带在本区拼贴完成,古亚洲洋构造域演化结束。晚三叠世研究区处于古亚洲洋闭合后的伸展背景。早-中侏罗世研究区处于古太平洋板块向欧亚板块的西向俯冲的构造背景,标志着环太平洋构造域演化的开始。2.首次将研究区热液矿床划分为中温热液脉型、斑岩型、矽卡岩型和叠生型四类。其中百里坪银矿为中温热液脉型银矿床,金.城洞金矿为中温热液脉型金矿床,石马洞钼矿和华集岭钼矿为斑岩型钼矿床,白石洞铁矿为矽卡岩型铁矿床,沙金沟金矿为叠生型金矿床:为与侵入岩有关的金矿化叠加中温热液脉型金矿化。3.矿物流体包裹体显微岩相学、化学成分和氢-氧同位素研究揭示:百里坪银矿流体包裹体类型为气液两相包裹体、富CO_2三相包裹体和含子矿物多相包裹体,主成矿阶段包裹体均一温度为233~296℃,盐度为3.1~37.2%NaCl_(eqv),密度为0.75~1.08g/cm~3,为中温,中低盐度,中低密度的CO_2-NaCl-H_2O成矿流体体系,其来源于岩浆水、晚期有大气降水的加入;金城洞金矿流体包裹体类型为气液两相包裹体和富CO_2三相包裹体,主成矿阶段包裹体均一温度范围为251~312℃,盐度为0.5~11.2%NaCl_(eqv),密度为0.50~0.87g/cm~3,为中高温,中低盐度,低密度的CO_2-NaCl-H_2O成矿流体体系,其来源于岩浆水、晚期混有大气降水;石马洞钼矿流体包裹体类型主要为气液两相包裹体,少量的含CO_2三相包裹体和含子矿物包裹体,主成矿阶段包裹体均一温度范围为242~338℃,盐度为6.9~10.7%NaCl_(eqv),密度为0.75~0.90g/cm~3,为中高温,中低盐度,中低密度CO_2-NaCl-H_2O成矿流体体系,成矿流体来源于岩浆水,晚期可能混有大气降水;华集岭钼矿流体包裹体类型主要为气液两相包裹体和富CO_2三相包裹体,少量的含子矿物多相包裹体,主成矿阶段包裹体均一温度范围为250~347℃,盐度为6.0~13.6%NaCl_(eqv),密度为0.62~0.88g/cm~3,激光拉曼结果显示含矿流体主要成分为H_2O和CO_2,含少量的N_2,为中高温,中低盐度,中低密度含CO_2、N_2的NaCl-H_2O成矿流体体系,其来源于岩浆水、晚期混有大气降水;白石洞铁矿流体包裹体类型主要为气液两相包裹体和含子矿物三相包裹体,少量的富CO_2三相包裹体,矽卡岩期石榴子石中包裹体均一温度范围为297~445℃,盐度为4.2~50.4%NaCl_(eqv),密度为0.65~1.11 g/cm~3。石英-硫化物期流体包裹体均一温度范围为154~287℃,盐度为4.2~20.2%NaCl_(eqv),密度为0.76~1.00g/cm~3,表明早期为高温,高盐度,高密度成矿流体体系,晚期流体为低温,中盐度,中低密度NaCl-H_2O成矿流体体系;沙金沟金矿第一期流体包裹体类型为含子矿物多相包裹体、气液两相包裹体和纯CO_2包裹体,主成矿阶段包裹体均一温度范围为265~425℃,盐度为6.4~16.5%NaCl_(eqv),密度为0.56~1.01g/cm~3,为中高温,中低盐度,中低密度的CO_2-NaCl-H_2O成矿流体体系;第二期流体包裹体类型为富CO_2三相包裹体、富气相包裹体和纯CO_2包裹体,主成矿阶段包裹体均一温度范围为249~325℃,盐度为3.5~11.5%NaCl_(eqv),密度为0.62~0.89g/cm~3,为中温,中低盐度,低密度的CO_2-NaCl-H_2O成矿流体体系,晚期混有大气降水。4.矿石矿物硫、铅、Re-Os同位素和相关元素的研究结果表明:百里坪银矿黄铁矿δ~(34)S值变化范围为2.07~4.93‰,平均为3.88‰,指示成矿物质主要来自深源岩浆硫;金城洞金矿黄铁矿δ~(34)S值变化范围为3.0‰~4.3‰,铅同位素组成~(206)Pb/~(204)Pb为16.845~17.173,~(207)Pb/~(204)Pb为15.48~15.519,~(208)Pb/~(204)Pb为36.864~38.52,表明成矿物质来自深源岩浆或壳幔混源;石马洞钼矿辉钼矿的Re含量在26.9×10~(-6)~33.8×10~(-6)之间,表明成矿物质具有壳幔混源属性;华集岭钼矿黄铁矿样品的δ~(34)S值范围为2.0‰~4.2‰,辉钼矿Re含量介于19.564×10~(-6)~23.128×10~(-6)之间,显示成矿物质主要来自深源岩浆或壳幔混源;白石洞铁矿成矿闪长岩母岩起源于新生地壳和古老物质共同组成的混合源或大部分成矿物质来源于地幔和下地壳的混合源;沙金沟金矿第一期矿石中黄铁矿δ~(34)S值变化范围为-0.08‰~1.92‰,成矿物质主要来自幔源,第二期矿石中黄铁矿δ~(34)S值变化范围为0.49‰~4.90‰,对应铅同位素组成~(206)Pb/~(204)Pb为18.270~18.281,~(207)Pb/~(204)Pb为15.569~15.580,~(208)Pb/~(204)Pb为38.256~38.301,指示成矿物质具有壳幔混源属性。5.成岩成矿年代学研究结果显示,百里坪银矿与成矿关系密切的辉绿玢岩锆石U-Pb年龄为243.5±2.6Ma,石马洞钼矿和华集岭钼矿辉钼矿Re-Os加权平均年龄分别为163.1±0.9 Ma和178.0±1.1Ma,白石洞铁矿与成矿关系密切的闪长岩锆石U-Pb年龄为164.6±1.4Ma。结合相关研究成果,得出:百里坪中温热液银矿成矿作用发生在中三叠世、成矿与辉绿玢岩有关,金城洞中温热液金矿成矿作用发生在中侏罗世、成矿与煌斑岩、闪长玢岩有关,石马洞和华集岭斑岩型钼矿床成矿作用发生在中侏罗世、成矿与似斑状二长花岗岩有关,白石洞矽卡岩型铁矿成矿作用发生在中侏罗世、成矿与闪长岩有关,而沙金沟叠生型金矿第一期成矿作用与中侏罗世闪长岩有关,第二期成矿作用与早白垩世闪长玢岩关系密切。据此,将研究区中生代热液矿床划分为三个成矿期,分别为印支期(中三叠世)银矿成矿作用、燕山早期(早-中侏罗世)内生多金属成矿作用和燕山晚期(早白垩世)多金属成矿作用。6.从成岩成矿角度出发,初步厘定:印支期(中三叠世)成矿作用是在古亚洲洋闭合的背景下的华北克拉通及其陆源增生带和兴蒙造山带在延边地区发生碰撞、岩石圈板块的缩短、增厚。促使岩石圈地幔的部分熔融形成玄武质岩浆,并底侵、加热下地壳部分熔融形成岩浆房,经过进一步演化,在地壳浅部就位。岩浆演化后期流体出溶、并携带大量的Ag、Au等成矿物质沿着脆性断裂向上迁移,同时萃取少量的地层中的Ag、Au等成矿物质,并在近地表韧性剪切带等构造薄弱部位发生成矿物质的卸载、富集成矿;燕山早期(早-中侏罗世)成矿作用发生在古太平洋板块向欧亚板块的西向俯冲的构造背景下,俯冲洋壳的脱水、脱气导致岩石圈地幔部分熔融形成玄武质岩浆,并底侵、加热下地壳,促使下地壳先存的古老物质部分熔融,混合新生玄武质岩浆生成混合岩浆房,混合岩浆在上侵过程中通过结晶分异作用最终在地表浅部就位形成与燕山早期Mo、Fe、Au矿成矿关系密切的一系列中酸性岩浆岩,岩浆分异晚期形成的热液(含矿热液)沿着脆性断裂向上迁移在有利的构造薄弱带发生成矿物质的卸载、沉淀形成一系列Mo、Fe、Au等热液矿床。燕山晚期(早白垩世)成矿作用发生于古太平洋板块西向俯冲后的伸展背景,携带大量常量及微量元素的高密度幔源C-H-O流体沿着断裂构造上升,在下地壳发生结晶分异作用。一部分形成钙碱性超基性岩浆,经过少量地壳物质的同化混染和结晶分异作用,在地壳浅部就位;另一部分分异为相对富含硅碱质的C-H-O的流体,在地壳不同层次发生热液矿化作用形成含矿热液,含矿热液沿着脆性断裂向上迁移,在地壳浅部构造薄弱部位发生成矿物质的卸载、沉淀、富集成矿。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.2
【部分图文】：

图 1.1 研究区交通位置图.2选题的依据及研究意义.2.1国内外研究现状和存在问题（1）矿床分类热液矿床，又称气水热液矿床，是指含矿热水溶液在一定的物理化学条件下各种有利的构造和岩石中，由充填和交代等方式形成的后生矿床。与其它类型相比，热液矿床的形成往往经历了更加复杂的过程，且影响因素甚多。很多学热液矿床进行过研究，提出了各自不同的分类方案。Lindgren（1933）根据矿床的温度和深度，将热液矿床分为：高温深成热液矿床、中温中深热液矿床和低成热液矿床。同时，Graton（1933）和 Buddington（1935）分别提出了远温热液

1.3.3技术路线对收集各类资料进行消化吸收并进行二次开发和应用，基本掌握和龙地区当前研究现状和发展趋势。特别注意对该区资料的跟踪收集工作。选择重要的成矿区带和典型热液矿床进行野外地质调研。收集典型矿床大比例尺地质图、矿体平面地质图、勘探线剖面、深部工程资料、采样剖面及原始数据、勘探报告等。室内进行系统的资料整理，并分析所收集的资料，结合野外实地调研，对研究区研究现状提出科学问题。针对提出的问题，作进一步的研究工作及室内综合分析。包括：岩矿鉴定、流体包裹体测温、锆石 U－Pb 测年、Re-Os 测年、全岩分析、氢-氧、硫、铅等同位素分析，用以探讨区域地质背景、成矿流体特征、成矿物质来源、精确限定成岩成矿年龄，并厘定成矿地质体，探讨其岩浆源区性质与演化、成岩成矿动力学背景，并最终建立区域成矿模式。本次研究的具体技术路线如图 1.2 所示。

第 2 章 区域成矿地质背景et al., 2012)。其成因机制主要包括岛弧岩浆作用（Wilde et al., 2005; Li et al., 2002;Nutman et al., 2011; Zhai and Santosh, 2011）和幔源岩浆底侵作用（肖庆辉等，2005；Yang et al., 2008）。本文对蜂蜜河单元基性-超基性岩体进行了岩石地球化学研究、锆石 U-Pb 年代学以及 Hf 同位素特征研究，结果显示，辉长岩的结晶年龄为古元古代(2423Ma)，具有大陆边缘弧的特征，暗示了古元古代研究区洋壳俯冲和活动大陆边缘的存在。(1) 样品采集和岩相学特征样品 JCD-N1（图 2.2a）采自金城洞金矿外围，甲山村附近。岩性为辉长岩，灰-灰黑色，中-细粒半自形结构，块状构造。矿物成分含斜长石(~60%)、辉石(~30%)、角闪石(~7%)、黑云母(~3%)（图 2.2b）。

本文编号：2836651