吉林省桦甸市溜河地区典型金矿床成因与成矿动力学背景
发布时间：2020-11-10 18:22
溜河地区位于吉林省桦甸市东南约55km,该区地处中国东北部陆缘中亚造山带与华北克拉通接合部位的克拉通一侧,其北侧毗邻我国、乃至世界著名的重要黄金产地之一的夹皮沟金矿集区。近年来,随着在夹皮沟矿集区及其外围找矿勘查力度的增大和研究工作的深入,相继在夹皮沟矿集区南部的溜河地区勘探出头道溜河、六批叶、蜇麻沟、碱草沟、冰湖沟、老岭、老岭二段、乃至沟等大中小型金矿床,以及一批具有成矿远景的矿化点,据不完全统计,金的总储量超过70吨,说明溜河地区有望成为与夹皮沟金矿田相媲美的大型-超大型金矿田。但是,由于该区内金矿床的发现、勘探、开采相对较晚,对于区内矿床地质、矿床成因、成矿地质过程、成矿动力学背景等方面的研究十分薄弱,进而严重制约了该区找矿勘查方向,区域成矿规律和找矿突破。基于此,本文在前人工作基础上,选取了溜河地区内具有代表性的头道溜河、冰湖沟和六批叶三座金矿床作为研究对象,开展了系统的矿床地质、矿床地球化学、流体包裹体、成矿年代学研究,以及与成矿密切相关侵入岩(特别是脉岩)的年代学、元素地球化学和Hf同位素地球化学等方面的研究,结合区域地质、矿床成因等方面研究成果,取得如下主要认识:1.溜河地区金矿床、矿体的分布和产出主要受控于区内一系列NW、NE向张扭性、压扭性的次级断裂构造,以及NW、NE、EW向断裂交汇处角砾岩筒构造;按照矿体类型可分为角砾岩型金矿床(如头道溜河、冰湖沟)和石英脉型金矿床(如六批叶、碱草沟、老岭);成矿作用大致经历三个阶段,黄铁矿-石英阶段(成矿早阶段)、石英-多金属硫化物阶段(成矿主阶段)、石英-碳酸盐(成矿晚阶段);围岩蚀变较为发育,如钾化-黑云母化、硅化、绢云母化、绿泥石化-绿帘石化、碳酸盐化等;矿石矿物以黄铁矿+方铅矿+闪锌矿+自然金/金银矿/银金矿+黄铜矿±毒砂±磁黄铁矿±斑铜矿的矿物组合为特征;脉石矿物则以石英+长石+绢云母+绿泥石+绿帘石+碳酸盐矿物的矿物组合为特征。2.溜河地区三座典型金矿床的成矿早阶段-主阶段均发育PC型(pure CO_2)、P型(CO_2–H_2O–NaCl)和W型(NaCl–H_2O)包裹体,晚阶段只发育W型包裹体;结合流体包裹体显微测温、激光拉曼成分分析和氢氧同位素结果,揭示三座金矿床的初始含矿流体整体上属于中温、中低盐度、弱还原的CO_2-H_2O-NaCl热液流体体系;成矿过程中流体与围岩存在强烈的水岩反应,流体沸腾作用是导致溜河地区金沉淀的重要机制;成矿晚阶段随着温度的逐渐减低和大气降水的持续加入,成矿流体已逐渐演化为以H_2O为主的流体。3.氢-氧同位素特征揭示,溜河地区三座典型金矿床的初始含矿流体具有相同的起源,即具有幔源岩浆性质的深源岩浆水,成矿晚阶段存在大气水的加入;硫-铅-锶同位素特征揭示成矿物质具有壳源和幔源两个源区的贡献,可能来自深部下地壳具有I型富集地幔属性的壳幔混合源区。4.本次研究获得头道溜河金矿床成矿主阶段金属硫化物Rb-Sr等时线年龄为177.7±1.7Ma,与成矿相关的侵入岩年龄为174～177Ma;冰湖沟金矿主阶段黄铁矿Rb-Sr等时线年龄为176.4±2.2Ma,热液胶结角砾岩形成年龄为176±1Ma,与成矿相关的侵入岩年龄为171～175Ma;六批叶金矿床中与成矿相关侵入岩年龄为173～176Ma。通过与夹皮沟矿集区已有成矿(岩)年代学数据对比,本次研究认为溜河地区金成矿作用发生在中侏罗世(171～178Ma),与夹皮沟矿集区内金成矿时间一致,揭示溜河地区乃至夹皮沟矿集区内金成矿作用并非独立事件,而是成矿作用集中于中侏罗世(170～178Ma)的区域性金成矿事件,并且与区内的中-酸性岩浆作用之间具有直接关系。5.通过对成矿相关侵入岩的元素地球化学、Hf同位素地球化学的研究,并结合区域地质研究成果,本次研究认为溜河地区金矿床成矿相关侵入岩形成于活动大陆边缘构造背景下的伸展环境,与古太平洋向欧亚大陆之下俯冲作用有关。其中,花岗质岩石起源于俯冲板片流体交代的岩石圈地幔部分熔融形成的玄武质岩浆底侵提供热能,促使加厚的古老下地壳部分熔融形成的酸性岩浆;而闪长质岩石则是起源于玄武质岩浆与壳源酸性岩浆发生混合作用形成的中性岩浆。6.通过矿床地质、控矿构造、岩浆作用、流体演化、成矿地球动力学背景等方面的研究,本次研究建立了溜河地区中温热液型金矿床的成矿(岩)地球动力学模式:(1)晚三叠世(210Ma),研究区处于古亚洲洋闭合,华北克拉通与西伯利亚克拉通撞拼后的伸展环境,引发大规模的幔源岩浆上侵,造成岩石圈地幔部分熔融形成基性-超基性岩,这个过程的壳幔作用可能促使金、铜等成矿元素的初步富集。这一时期形成的夹皮沟韧性剪切带,以及一系列NW、NE、NEE、EW向次级断裂,为含矿流体的向上运移和成矿相关脉岩的侵位提供通道和就位空间。(2)早侏罗世(198～180Ma),俯冲板片流体交代地幔楔形成幔源玄武质岩浆,该玄武质岩浆上升底侵至下地壳底部,并提供热量,促使新太古代下地壳部分熔融,形成的花岗质岩浆上升侵位,形成了以二长花岗岩为主的中酸性侵入岩,这个过程可能促使成矿元素在下地壳中不断富集。(3)中侏罗世(178～170Ma),俯冲板片流体交代的岩石圈地幔部分熔融形成的玄武质岩浆携带大量成矿元素和以CO_2为主的流体,底侵加热古老加厚下地壳,促使其发生部分熔融形成埃达克质酸性岩浆房。随着过程的持续,致使玄武质岩浆和与埃达克质岩浆发生混合,形成中型岩浆房,同时两种岩浆的相互作用促使成矿元素在该岩浆体系中不断迁移和富集。随后,两种岩浆上侵至一定深度,岩浆发生不混溶作用,形成以CO_2、H_2O为主的初始含矿流体。含矿流体同样沿着次级断裂(主要为NW、NE向断裂)向上运移,与围岩发生了强烈水岩反应产生一系列的围岩蚀变。在地壳浅部减压降温,含矿流体发生沉淀;伴随着降温和减压等物理化学条件的变化,导致CO_2和H_2S等气相成分的大量逸出(局部存在角砾岩化作用),致使含矿流体发生沸腾作用,造成金-硫络合物的稳定性受到破坏,进而金和其他金属硫化物沉淀,最终形成溜河地区众多的中温热液型金矿床。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.51
【部分图文】：
金（Au）是一种备受世人欢迎的贵金属元素，其单质通常被人们称为黄金。千百年来, 黄金由于兼具货币、金融、保值品、珠宝等多重属性，也曾是历朝历代统治者神权和王权的象征。自改革开放以来，随着我国综合国力和国民物质生活水平的大幅提高，我国的黄金战略储备和国民对黄金等贵金属的消费量日益增长。世界范围内，黄金资源曾一度集中在澳大利亚、秘鲁、南非、美国和俄罗斯等少数盛产黄金的国家，曾占据了近 1/2 的世界黄金总储量（49.1%，图 1.1; Goldfarb et al., 2005;张华等，2007）。近年来，为了保障国家黄金战略储备、解决黄金资源短缺、满足国民消费需求，我国增大了黄金矿产资源的勘查和开发力度。截止至 2016 年，我国已查明黄金资源储量高居世界第二，高达 1.21 万吨。尽管如此，我国年黄金生产总量约为 453.49 吨，而黄金消费总量却是其 2 倍之多，加之我国探明的黄金储量也将在数十年内开采殆尽。从上述内容不难看出，我国对于黄金矿产资源的找矿突破，特别是大型、超大型金矿田（床）的发现，显得迫在眉睫。为此，开展区域金成矿作用的综合研究对寻找黄金资源储量、指导区域找矿具有重要的战略意义。
究取得了一系列共识：（1）该类型金矿与造山作用时空关系紧密，但其火山弧环境内形成的斑岩型（金）铜矿床以及浅成低温热液型金矿床完edenquist et al., 2000; Sillitoe et al., 2010）；（2）该类型金矿可以赋存于各质地体中，其围岩在成矿过程中经历了中 低程度的区域变质作用，并量的变质流体，矿床主要受次级脆 韧性剪切带的控制，且与区域上的成因联系（Groves et al., 2005）；（3）成矿流体以变质流体为主，可能存或幔源流体的参与（Colvine, 1989; Phillips et al., 2010）；（4）成矿流体、富含 CO2的 H2O CO2 NaCl±CH4±N2体系，主成矿阶段温度为 200~-还原性质（卢焕章等, 1995; Goldfarb et al., 2001; Groves et al., 2003; 毛5; Chen et al., 2008）；（5）成矿流体在周期性断层阀行为的控制下，在次剪切带中不断迁移，金主要以 Au S 络合物的形式存在，最终由于流体化学条件改变而成矿，围岩普遍发育钾化、绢英岩化、碳酸盐化等蚀变显的水平蚀变分带性（Groves, 1993; Phillips et al., 2010）。
其在成因上多与伴生的偏铝质、亚碱性、中等还原的分异 I 型中酸性侵入密切相关；而造山型金矿多产在增生地体内，与区内各类侵入岩没有成因联系。（与侵入岩有关的金矿床成因相关的侵入岩通常赋存在切割变质围岩的构造系统内成岩成矿时间明显晚于区域变质作用的时间；而造山型金矿的成矿作用与区域变 构造作用近乎同时发生。（3）该类金矿床的成矿流体为 CO2含量变化较大H2O CO2 NaCl 体系，含有极少量的 CH4和 N2；而造山型金矿的成矿流体则通为较稳定的低盐度、富含 CO2的 H2O CO2 NaCl±CH4±N2体系。（4）与侵入岩有的金矿床常呈席状/脉状产出，矿体两侧热液蚀变较弱，向地表变宽，发育较窄的化带；而造山型金矿常呈剪切大脉产出，围岩发育强烈的绢云母 铁白云石化，乏钾化。基于上述内容，Sillitoe（1993, 1998）将全球造山带内的该类金矿床作一个独立的矿床类型，即“与侵入岩有关的金矿床”。随后，大批地质学者对该类矿床的成矿理论进行了研究并提出了相应的成矿模式（图 1.4，Sillitoe et al., 1Thompson et al., 1999; Lang et al., 2000; 2001; Baker, 2002）。
本文编号：2878217
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.51
【部分图文】：
金（Au）是一种备受世人欢迎的贵金属元素，其单质通常被人们称为黄金。千百年来, 黄金由于兼具货币、金融、保值品、珠宝等多重属性，也曾是历朝历代统治者神权和王权的象征。自改革开放以来，随着我国综合国力和国民物质生活水平的大幅提高，我国的黄金战略储备和国民对黄金等贵金属的消费量日益增长。世界范围内，黄金资源曾一度集中在澳大利亚、秘鲁、南非、美国和俄罗斯等少数盛产黄金的国家，曾占据了近 1/2 的世界黄金总储量（49.1%，图 1.1; Goldfarb et al., 2005;张华等，2007）。近年来，为了保障国家黄金战略储备、解决黄金资源短缺、满足国民消费需求，我国增大了黄金矿产资源的勘查和开发力度。截止至 2016 年，我国已查明黄金资源储量高居世界第二，高达 1.21 万吨。尽管如此，我国年黄金生产总量约为 453.49 吨，而黄金消费总量却是其 2 倍之多，加之我国探明的黄金储量也将在数十年内开采殆尽。从上述内容不难看出，我国对于黄金矿产资源的找矿突破，特别是大型、超大型金矿田（床）的发现，显得迫在眉睫。为此，开展区域金成矿作用的综合研究对寻找黄金资源储量、指导区域找矿具有重要的战略意义。
究取得了一系列共识：（1）该类型金矿与造山作用时空关系紧密，但其火山弧环境内形成的斑岩型（金）铜矿床以及浅成低温热液型金矿床完edenquist et al., 2000; Sillitoe et al., 2010）；（2）该类型金矿可以赋存于各质地体中，其围岩在成矿过程中经历了中 低程度的区域变质作用，并量的变质流体，矿床主要受次级脆 韧性剪切带的控制，且与区域上的成因联系（Groves et al., 2005）；（3）成矿流体以变质流体为主，可能存或幔源流体的参与（Colvine, 1989; Phillips et al., 2010）；（4）成矿流体、富含 CO2的 H2O CO2 NaCl±CH4±N2体系，主成矿阶段温度为 200~-还原性质（卢焕章等, 1995; Goldfarb et al., 2001; Groves et al., 2003; 毛5; Chen et al., 2008）；（5）成矿流体在周期性断层阀行为的控制下，在次剪切带中不断迁移，金主要以 Au S 络合物的形式存在，最终由于流体化学条件改变而成矿，围岩普遍发育钾化、绢英岩化、碳酸盐化等蚀变显的水平蚀变分带性（Groves, 1993; Phillips et al., 2010）。
其在成因上多与伴生的偏铝质、亚碱性、中等还原的分异 I 型中酸性侵入密切相关；而造山型金矿多产在增生地体内，与区内各类侵入岩没有成因联系。（与侵入岩有关的金矿床成因相关的侵入岩通常赋存在切割变质围岩的构造系统内成岩成矿时间明显晚于区域变质作用的时间；而造山型金矿的成矿作用与区域变 构造作用近乎同时发生。（3）该类金矿床的成矿流体为 CO2含量变化较大H2O CO2 NaCl 体系，含有极少量的 CH4和 N2；而造山型金矿的成矿流体则通为较稳定的低盐度、富含 CO2的 H2O CO2 NaCl±CH4±N2体系。（4）与侵入岩有的金矿床常呈席状/脉状产出，矿体两侧热液蚀变较弱，向地表变宽，发育较窄的化带；而造山型金矿常呈剪切大脉产出，围岩发育强烈的绢云母 铁白云石化，乏钾化。基于上述内容，Sillitoe（1993, 1998）将全球造山带内的该类金矿床作一个独立的矿床类型，即“与侵入岩有关的金矿床”。随后，大批地质学者对该类矿床的成矿理论进行了研究并提出了相应的成矿模式（图 1.4，Sillitoe et al., 1Thompson et al., 1999; Lang et al., 2000; 2001; Baker, 2002）。
本文编号：2878217
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