海南石碌矿区石灰顶组构造—沉积特征及对矿床成因的制约

发布时间：2017-08-16 04:18

  本文关键词：海南石碌矿区石灰顶组构造—沉积特征及对矿床成因的制约

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【摘要】：海南岛分布有三套前寒武纪地层,它们分别为中元古代抱板群、新元古代石碌群和新元古代石灰顶组,同时石碌群和石灰顶组也是石碌铁多金属矿的含矿地层。这三套地层中,抱板群和石碌群研究程度较高,关于石灰顶组的研究很少。以往针对石碌铁多金属矿的次要含矿地层——石灰顶组的研究仅局限于岩相学和年代学,并且关于石灰顶组的沉积时限也一直存在争议;对于其沉积环境、物源和成矿物质来源等研究则仍处于空白阶段。对石灰顶组开展相关研究,不仅可为示踪石碌铁多金属矿床的成矿物质来源和成矿过程提供制约,还可为深入揭示海南岛前寒武纪演化特征、重建当时的构造环境和古地理位置等提供依据。本文在野外考察的基础上,对石灰顶组的地层及铁矿石进行了主微量元素测试、Sm-Nd同位素组成测试、锆石U-Pb定年和锆石Lu-Hf同位素组成测试、全岩Fe同位素组成测试和岩石组构分析。本文还系统收集了海南岛前寒武纪其它两套地层(抱板群和石碌群)的已有资料和国内外一些BIF型铁矿床资料,并与石灰顶组进行对比。希望借此来探讨石灰顶组的沉积时限、沉积物源、沉积的构造环境和大地构造属性。同时也希望借此对石碌铁多金属矿的矿床类型和成矿物质来源提供制约。本文所取得的主要成果和认识如下:(1)上石炭统青天峡组、下石炭统南好组和志留系空列村组地层中矿物变形不明显,矿物优选方位较弱。石灰顶组砂岩石英具有明显的优选方位,c轴呈点极密分布,为S型构造岩,是以a晶面平行于岩组坐标轴ab面,以[a:a]或者[a:m]平行于坐标轴a作平移滑动而成,其变形温度为300-400℃。石碌群第六层赤铁矿(1120)晶面呈现2个点极密分布,赤铁矿定向明显,其(001)面平行排列,推测石碌群第六层变形温度为400℃。志留系及更晚的地层没有明显优选方位,推测石灰顶组和石碌群的变形产生于泛非或加里东构造事件,亦或者更早。(2)石灰顶组岩石以石英砂岩或石英岩为主,石英砂岩主要矿物是石英(70-99%)、赤铁矿(0-30%)和少量绢云母(1-2%),主要的副矿物是锆石,黄铁矿和磁铁矿。石英呈不等粒结构,有近圆形的石英颗粒和次生加大石英颗粒出现。具有条带状结构,具有交错层理和干裂痕。(3)石灰顶组的年龄分布在2946至911Ma这一范围内,碎屑锆石在970 Ma有一个年龄峰为,这一年龄峰值可以作为石灰顶组沉积的下限。(4)石灰顶组的?Hf(T)分布在-28.7至11.4之间,石灰顶组的亏损地幔模式年龄分布在3420Ma至1221Ma之间,这反映了石灰顶组源区主要为古老地壳再循环。海南岛80%的前寒武纪地壳形成于2.4 Ga至1.4 Ga。(5)石灰顶组砂岩的CIA指数平均值为68,表明源区经历中等的风化。结合稀土元素特征、源区判别图解和源区判别函数推断石灰顶组的源区以沉积物为主。同时,锆石U-Pb年龄主要峰值集中1485-1330Ma,与抱板群中花岗岩体年龄吻合。通过年龄特征和Nd同位素特征,推测抱板群为石灰顶组的主要源区。使用地层的Nd同位素和稀土元素分布对源区贡献程度进行拟合,两者拟合的结果十分吻合,表明石灰顶组的物源由67%为抱板群沉积岩和33%花岗岩组成。(6)构造判别图解显示石灰顶组沉积于被动大陆边缘的环境,结合构造分析和年龄特征,推测石灰顶组沉积于格林威尔造山带的前陆盆地。(7)石灰顶组的沉积环境、物源年龄和Hf模式年龄与华南不同,与劳伦大陆吻合,推测海南岛在罗迪尼亚大陆聚合前与劳伦大陆有密切关系,华南则处于澳大利亚和东南极之间。(8)石灰顶组铁矿床具有典型条带构造,含有碎屑颗粒,属于GIF型铁建造。石碌群铁矿富集重铁元素;石灰顶组铁矿石富集轻铁同位素。石碌群富铁矿石的δ57Fe分布在1.643至1.724;δ57Fe分布在-1.142至-0.876之间。稀土元素分配模式显示石灰顶组成矿流体为低温还原性的热液流体,这一成矿流体的特征与石碌群第六层成矿流体性质相似。石灰顶组矿床和石碌群矿床的铁同位素具有较大的分馏,显示其沉积环境为封闭体系。结合沉积环境和构造变形,对于国内外典型BIF矿床,推测石碌铁多金属矿属于构造叠加改造的苏必利尔湖型BIF。
【关键词】：海南岛 石灰顶组 石碌铁多金属矿床 构造环境 条带状铁建造
【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】：P618.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 引言14-24
• 第一节 选题依据和研究意义14-15
• 第二节 研究现状及存在的问题15-21
• 一 石灰顶组的研究现状及存在问题15-16
• 二 BIFS铁矿及石碌铁矿的研究现状16-21
• 第三节 研究内容及方法21-22
• 第四节 完成的工作量22
• 第五节 主要创新点22-24
• 第二章 区域地质背景24-32
• 第一节 大地构造背景24-25
• 第二节 区域构造25-26
• 第三节 区域地层26-29
• 第四节 区域岩浆岩29-31
• 一 区域火山岩29-30
• 二 区域侵入岩30-31
• 第五节 区域矿产分布31-32
• 第三章 石碌矿区地质特征32-42
• 第一节 矿区地质概况32
• 第二节 矿区地层32-36
• 第三节 矿区侵入岩36-37
• 第四节 矿区主要构造37
• 第五节 变质和蚀变特征37-40
• 第六节 矿体特征和矿石类型40-42
• 第四章 石灰顶组岩石学和矿物学特征42-46
• 第一节 地层学42-44
• 第二节 岩石学与矿物学44-46
• 第五章 石碌矿区构造变形特征46-62
• 第一节 研究思路和分析方法46-47
• 第二节 样品选择47
• 第三节 测试结果47-58
• 第四节 矿物优选方位和变形特征58-60
• 一 矿物优选方位58-59
• 二 岩石的变形条件59-60
• 第五节 本章小结60-62
• 第六章 石灰顶组地球化学特征62-80
• 第一节 锆石U-Pb年龄特征和Hf同位素特征62-73
• 一 样品选择62
• 二 测试方法62-64
• 三 测试结果64-73
• 第二节 石灰顶主微量元素特征73-76
• 一 样品选择和测试方法73
• 二 测试结果73-76
• 第三节 石灰顶Sm-Nd同位素地球化学特征76-77
• 一 样品选择和测试方法76
• 二 测试结果76-77
• 第四节 Fe同位素地球化学77
• 一 样品选择和测试方法与结果77
• 第五节 本章小结77-80
• 第七章 物源特征和沉积大地构造环境80-102
• 第一节 石灰顶组物源特征80-91
• 一 物源年龄和沉积时限80-81
• 二 源区风化和迁移81-84
• 三 物源源区性质84-87
• 四 源区的识别87-91
• 第二节 物源沉积环境91-94
• 第三节 海南岛前寒武纪地壳性质94-97
• 第四节 海南岛前寒武纪构造演化97-100
• 第五节 本章小结100-102
• 第八章 矿床类型和成因102-110
• 第一节 石碌铁矿矿床类型102-105
• 一 石碌群第六层富铁矿床特征102-104
• 二 石灰顶组矿床类型104-105
• 第二节 石碌铁矿矿床成因105-109
• 第三节 本章小结109-110
• 第九章 结论110-112
• 参考文献112-132
• 附录132-178
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果178-179

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本文编号：681412