云南普朗超大型斑岩铜矿床成矿岩浆特征及构造背景分析

发布时间：2017-08-06 15:17

  本文关键词：云南普朗超大型斑岩铜矿床成矿岩浆特征及构造背景分析

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【摘要】：三叠纪甘孜-理塘洋的俯冲闭合过程在中甸地区诱发了大规模的弧岩浆活动,形成了大量与俯冲作用有关的斑岩-矽卡岩型矿床。普朗铜矿床是中甸弧内目前规模最大的斑岩铜矿床,其探明的铜金属量418万吨,伴生金的金属量145吨,伴生钼金属量8.48万吨。普朗成矿斑岩主要由早阶段石英闪长玢岩、第二阶段石英二长斑岩及第三阶段的花岗闪长斑岩组成,矿化与第二阶段石英二长斑岩关系密切。但是,目前已发表的三期成矿斑岩年代学数据与岩体的先后接触关系不符;对普朗成矿岩浆的性质是氧化性或还原性仍存有争议;对成矿岩浆出溶挥发相特征及成矿元素大规模富集的控制因素等缺乏研究;对其形成的构造环境也未获得统一的认识。针对上述存在的主要科学问题,本研究以中甸弧北部翁水火山岩和普朗超大型斑岩铜矿床为研究对象,首先通过系统的野外和镜下观察厘清普朗成矿斑岩的侵位顺序,岩石矿物组成及矿化特征,翁水火山岩的矿物组成。通过锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分析,厘定普朗三期斑岩及翁水火山岩的形成时代。在此基础上,对普朗三期成矿斑岩的磷灰石和锆石进行了系统的工作:(1)详尽观察了磷灰石和锆石的包裹体特征;(2)分析了普朗三期成矿斑岩磷灰石的主微量元素组成,SO3、F及Cl含量,及Nd同位素组成;(3)分析了锆石中熔融包裹体成分及磷灰石包体的元素组成。据此探讨普朗超大型斑岩铜矿成矿岩浆的性质、形成演化及深部过程。结合前人对普朗成矿斑岩和中甸弧同时代火山岩地球化学研究,分析它们的形成构造背景。本研究主要取得了以下新认识:(1)分析翁水火山岩的形成时代为211.1±1.5Ma,厘清中甸弧北部印支期火山岩的时空分布;精确测定普朗斑岩铜矿从早至晚三阶段成矿斑岩的形成时代分别为:218.6±2.1Ma,218.0±1.9Ma和217.7±2.1Ma,与地质观察一致。火山岩和斑岩时代一致,都形成于甘孜-理塘洋西向俯冲作用。普朗斑岩体与北部翁水及南部烂泥塘-欠虽-浪都安山岩都属于高钾钙碱性-钾玄岩和准铝质的岩石;稀土及微量元素配分模式相似,如稀土元素配分模式为富集轻稀土的右倾平坦型,缺乏或无明显Eu负异常(Eu/Eu*=0.70~1.05),富集Rb、Ba、Sr、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,具有典型弧岩浆的一般特征。我们认为晚三叠世甘孜-理塘洋向西俯冲过程中,被板片流体交代的地幔楔与俯冲沉积物发生部分熔融形成的富水岩浆,经后期分异演化,部分喷出地表形成翁水及烂泥塘-欠虽-浪都安山岩,部分在地壳一定深度形成普朗复式岩体。(2)锆石高Ce4+/Ce3+和Eu/Eu*比值,富含磁铁矿单矿物包体和磷灰石中发育硬石膏单矿物包体及磷灰石具高so3含量,表明成矿岩浆为高氧化岩浆。普朗成矿斑岩中锆石的ce4+/ce3+的平均值为334~515,eu/eu*比值为0.47~0.68,锆石中观察普遍发育磁铁矿。此外,锆石中包裹的磷灰石具有较高的so3含量,在0.20%~1.03%之间,表征原始成矿岩浆为富硫、高氧化的岩浆。普朗石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩少流体包裹体的磷灰石具有较高的eu/eu*(大多在0.35~0.74)和较低的ce/ce*比值(大多在0.94~1.05)、较高的so3含量(大多在0.11%~0.40%),普遍存在硬石膏单矿物包体,也显示高氧化的特征。(3)普朗成矿斑岩中的磷灰石可以分为富流体包裹体磷灰石(富流体磷灰石)及少流体包裹体磷灰石(贫流体磷灰石)。两者的地球化学特征存在明显差异,富流体磷灰石可能经后期成矿流体改造,无法反映原始岩浆性质,不发育流体包裹体磷灰石可记录岩浆特征。磷灰石中含较多流体包裹体可能可作为斑岩矿床关系密切岩体的指示标志。普朗成矿斑岩的磷灰石可以分为富流体磷灰石及贫流体磷灰石两类,其中石英闪长玢岩中含有两类磷灰石,强矿化石英二长斑岩中的均为富流体磷灰石,而花岗闪长斑岩中的均为贫流体磷灰石。贫流体磷灰石中发育有硬石膏包体,具有高so3含量(0.11%~0.40%),高eu/eu*值(0.35~0.74)和低ce/ce*比值(0.94~1.05),表征了高氧逸度的特征,与锆石分析的结果一致;而富流体磷灰石中未见硬石膏包体,so3含量低(0.01%~0.08%),eu/eu*比值低(0.12~0.52),ce/ce*比值较高(1.03~1.15),为低氧逸度的特征,与锆石分析的结果相悖。锆石中包裹的岩浆早期结晶磷灰石成分分析显示其富so3(0.20%~1.03%),与贫流体磷灰石特征一致。结合富流体磷灰石主要产于强矿化岩体,我们认为富流体磷灰石可能经后期成矿流体的改造,无法反应原始岩浆性质。因此,贫流体磷灰石及锆石中包裹的早期结晶的磷灰石能记录原始岩浆特征,而富流体磷灰石记录了成矿流体作用,可作为寻找成矿岩体的一个重要矿物学指征。(4)普朗含矿岩浆普遍存在岩浆不混溶作用,其源区或浅部岩浆房可能存在镁铁质熔体与长英质熔体的混合作用。普朗三阶段含矿斑岩锆石中普遍存在富si和富fe两种熔体包裹体。其中,富si熔体包裹体的sio2含量在69.5%~82.0%之间,al2o3含量在8.25%~14.1%之间,k2o含量在0.77%~4.69%之间,na2o含量在0.02%~2.73%之间,feo含量在0.24%~2.16%之间。富fe熔体包裹体的sio2含量在2.29%~5.31%之间,al2o3含量在0.05%~1.77%之间,k2o含量在0.03%~0.40%之间,na2o含量在0.16%~0.55%之间,feo含量在83.1%~91.5%之间,mgo含量在0.00%~0.57%之间。此外,普朗石英闪长玢岩中可见暗色镁铁质微粒包体、其中一类磷灰石平坦型稀土元素配分模式以及较高的147Sm/144Nd比值(0.1650~0.2123),均暗示普朗含矿岩浆源区或浅部岩浆房可能存在不同来源岩浆的混合作用。镁铁质熔体与长英质熔体的混合通常被认为是后者获取大量硫和金属而拥有较大成矿潜力的重要途径。
【关键词】：火山岩 普朗斑岩铜矿床 磷灰石 成岩成矿作用 中甸弧
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.41
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 引言16-28
• 第一节 选题依据及研究意义16-17
• 第二节 研究现状及存在的主要问题17-23
• 一、斑岩铜矿床的研究现状17-21
• 二、中甸弧火山岩研究现状及存在问题21-22
• 三、中甸弧普朗斑岩铜矿床研究现状及存在问题22-23
• 第三节 研究内容及方案23-26
• 一、研究内容24-25
• 二、研究方案25-26
• 第四节 主要的创新点26-27
• 第五节 完成工作量27-28
• 第二章 区域地质背景28-37
• 第一节 大地构造背景28-30
• 第二节 中甸弧地质概况30-37
• 一、地层32-33
• 二、构造33-35
• 三、岩浆岩35-36
• 四、矿床36-37
• 第三章 样品制备和分析方法37-42
• 第一节 样品的制备37-38
• 第二节 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及微量元素分析方法38
• 第三节 全岩主、微量元素分析方法38-39
• 一、主量元素38-39
• 二、微量元素39
• 第四节 激光拉曼光谱分析方法39
• 第五节 电子探针分析方法39-40
• 第六节 磷灰石LA-ICP-MS微量元素分析方法40-41
• 第七节 磷灰石LA-MC-ICPMS Nd同位素分析方法41-42
• 第四章 翁水安山岩的地球化学特征及其构造意义42-58
• 第一节 地质背景42
• 第二节 岩相学特征42-43
• 第三节 翁水安山岩的锆石U-Pb年代学43-44
• 第四节 安山岩的地球化学特征44-53
• 一、主量元素特征46-48
• 二、稀土及微量元素特征48
• 三、地球化学特征对比48-53
• 第五节 讨论53-56
• 一、形成时代53
• 二、构造背景53-54
• 三、岩石成因54-56
• 第六节 本章小结56-58
• 第五章 普朗含矿斑岩的年代学及形成时代58-70
• 第一节 矿区地质特征58-60
• 第二节 岩相学特征60-63
• 第三节 锆石U-Pb年代学63-67
• 第四节 讨论67-69
• 一、形成时代67-68
• 二、构造背景68-69
• 第五节 本章小结69-70
• 第六章 普朗斑岩铜矿床磷灰石的特征及意义70-107
• 第一节 包（裹）体特征70-77
• 第二节 主量元素77-85
• 第三节 稀土及微量元素特征85-97
• 第四节 Nd同位素特征97-100
• 第五节 地球化学特征对比100-103
• 第六节 讨论103-106
• 一、氧化还原状态103-104
• 二、水含量104-105
• 三、岩石成因105-106
• 第七节 本章小结106-107
• 第七章 普朗含矿斑岩锆石中的包（裹）体107-123
• 第一节 熔融包裹体107-111
• 第二节 包（裹）体特征111-117
• 第三节 锆石Ce4+/Ce3+和Eu/Eu*比值117
• 第四节 讨论117-122
• 一、高氧化性117-119
• 二、高Cl来源及构造意义119-121
• 三、岩浆不混溶作用121-122
• 第五节 本章小结122-123
• 第八章 结论123-125
• 第一节 成矿岩浆特征123
• 第二节 找矿标志123
• 第三节 岩浆演化过程123-124
• 第四节 构造动力学背景分析124-125
• 参考文献125-146
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果146-147

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本文编号：630373