内蒙古白乃庙铜金矿田成矿模式研究

发布时间：2017-04-19 13:22

  本文关键词：内蒙古白乃庙铜金矿田成矿模式研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：白乃庙铜金矿田是华北地台北缘中段已探明的唯-大型铜金矿田,由白乃庙大型铜钼矿床和白乃庙中型金矿床组成,经历了古亚洲洋板块俯冲、边缘增生的复杂造山过程。国内外许多专家学者从地质、地球化学、成矿流体、构造演化、成岩成矿时代等进行了多方面研究,但关于成岩成矿时代、成矿演化一直存在争议。那么,白乃庙铜金矿田成矿机制如何演化?需要进一步研究。笔者选取内蒙古白乃庙铜金矿田为研究区,以华北地台北缘地质-构造-岩浆演化为背景,通过对白乃庙组变中基性火山岩、早古生代岩浆岩岩石学、岩石地球化学、成岩时代、形成环境的系统研究,把成矿看作弧-陆碰撞、构造—岩浆演化过程中的-个产物,建立了海相火山喷发沉积变形变质-斑岩岩浆热液叠加复合型铜金矿田成矿模式,进一步揭示了白乃庙铜金矿田成矿机制。本次研究并取得以下研究进展及成果：(1)全面对白乃庙地区区域地质条件进行了总结,将白乃庙铜钼矿、白乃庙金矿联系起来作为一个铜金矿田综合研究,指出它们是在统一的大地构造背景下地质演化不同阶段的产物,是古亚洲洋板块向华北板块俯冲的结果。(2)研究了白乃庙组中基性火山岩的岩石学特征和岩石化学特征,分析了成岩成矿机制。白乃庙组为一套中浅变质的绿片岩,原岩为一套海底喷发的基性-中酸性火山熔岩、凝灰岩,夹少量正常沉积的碎屑岩和碳酸盐岩,为浅海火山沉积建造,将白乃庙组归属于寒武系纪。Na2O+K201.15%～7.42%,部分样品可达18-27,与后期蚀变作用有关。样品A/CNK指数介于0.43-1.04,Mg#为27.03-74.66,反映了地壳和洋壳物质共同熔融的结果。岩石主要属于钙碱性系列,其次为高钾钙碱性系列和低钾系列,反映了白乃庙组火山岩既有陆源,又有洋壳成分加入。岩石大离子亲石元素分异失衡,富集K、Rb,而又亏损Ba、Sr。亏损高场强元素Nb、Ta,出现Nb-Ta槽,富集Th、U、Zr、Hf,具有岛弧或活动大陆边缘的玄武质岩石的典型特征,表明与板块俯冲消减作用有关地幔的岩浆在上升过程中可能受到陆壳物质的混染。稀土元素总量较低,配分型式曲线为平滑的右倾型,为轻稀土富集型,分馏程度较高。部分样品具明显的Eu异常,表明岩浆演化过程中斜长石的分离结晶不彻底,可能部分残留。δCe值0.78-1.05之间,具微弱的Ce负异常。岩石铅同位素特征表明白乃庙组成因与洋壳俯冲作用形成的岩浆作用有关,为一套源于地幔,被地壳混染的火山岛弧火山岩,成岩环境毗邻大陆边缘的俯冲带附近。(3)查明了花岗闪长斑岩岩石学和地球化学特征,探讨了形成环境,分析了与成矿的关系。花岗闪长斑岩体被动侵入于绿泥阳起斜长片岩中,多为灰白一浅肉红色,似片麻状构造,花岗碎斑结构,具交代残余。蚀变金属矿物黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等。花岗闪长斑岩A/CNK为0.797-1.61,主要为高钾钙碱性系列,其次为高钾钙碱性系列、钾玄岩系列、钙碱性系列,具陆壳重熔型花岗岩的特点。相对富集Rb、Th、K(?)La.Sm,相对亏损Ba、Ta、Nb、Ti、P和Yb,具岛弧的钙碱性岩系的地球化学特征。岩体REE,总量为113.97-199.08,轻稀土分馏程度要高于重稀土岩石铅同位素特征表明形成环境为与碰撞有关大陆边缘岛弧火山环境。属中深-超浅成侵入体。岩体展布与区域构造线方向一致。岩浆来源环境变化大。岩浆来源以幔源为主,混染的一定的沉积岩的成分,可能含有后期放射成因铅的混入。北矿带矿体主要赋存于斑岩体内,约占矿化强度的60%,其中钼矿为70%,铜矿为50%。花岗闪长斑岩的斜长石中富Cu、W,而毗邻的斜长花风岩、白云母花岗岩、混合花岗岩中的斜长石Cu、W含量低。岩体为成矿既提供了矿源,又提供了赋矿空间。(4)本次研究精确厘定了白乃庙铜矿、金矿成岩成矿事件。采用锆石LA-MC-ICP-MSU-Pb法厘定了花岗闪长斑岩成岩时代,锆石环带清晰,Th/U值高,多具清晰振荡环带,年龄加权平均值为435.5±1.9 Ma、439.8±2.5Ma、443.0±1.0Ma,侵位时代为早志世。建立了白乃庙地区铜钼矿、金成矿的年代学格架,总结了早古生代构造-岩浆成矿事件。对绿片岩、花岗闪长斑岩裂隙充填的辉钼矿,采用Re-Os同位素测定了年龄(440.5±4.4Ma),精确厘定了白乃庙铜矿床的一期重要成矿事件。选取白乃庙金矿床主要含金石英脉中,对热液蚀变锆石增生边开展了锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年,确定了石英脉侵位成岩时代为437.0±6.0Ma-445.6±5.0Ma,属早志留世。两成矿事件与花岗闪长斑岩的侵位事件基本一致,构成了完整的铜金矿成矿系统。(5)综合研究了铜金矿田稳定同位素特征,探讨了成矿物质来源。白乃庙南矿带、北矿带与白乃庙金矿铅同位素组成特征相似,反映了白乃庙金矿与白乃庙铜钼矿有着相似的成矿环境。在铅同位素演化图中,南矿带反映了壳、幔源铅的混合作用。构造环境图解表明铅是多来源的反映了铅是多来源的,为大陆边缘岛弧火山环境,锶同位素特征反映了铜(金)矿石成矿过程中壳源物质的混入,北矿带、金矿床的成矿物质起源于花岗闪长斑岩。钕同位素特征表明南矿带北矿带、金矿成矿物质具有相似性。北矿带由于岩体侵入、金矿受天水影响导致了143Nd/144Nd北值差异,南矿带略高于北矿带,北矿带略高于金矿。硫同位素特征显示南、北矿带各矿段硫化物δ34S值基本相似,变化不大,说明南、北矿带矿物的硫来源是相同的,并且都来自地幔硫。白乃庙金矿床硫同位素与铜矿床相似,二者矿源是同源的,成矿物质均来自上地慢,,并具岛弧成因背景。氢、氧同位素特征显示白乃庙铜钼矿南矿带成矿物质以深源火成岩为主,伴有壳源物质。白乃庙金矿成矿热液来自大气降水。(6)分析了铜钼金矿化趋势。选择Ⅲ矿Ⅲ-2号铜矿体的Cu、Mo、Au品位相关数据分析了矿体厚度与Cu、Mo、Au品位的相关性,三者总体分布形态大体相似,浓集中心大体位置一致,相互之间具有较强的正相关性。Cu、Mo品位、矿体厚度呈EW向展布的区域构造相一致。且具有较明显的向深部延伸的趋势,指示深部还有较好的找矿前景。(7)研究了流体包裹体的类型、分布和成分以及成矿流体的演化。流体包裹体以气液相包裹体为主,其次为气体包裹体、含子矿物包裹体。原包裹体生近均匀分布,次生包裹体主要沿裂隙呈线状分布,具叠加、连体现象。白乃庙金矿石英脉流体包裹体均一温度219.9℃～248.1℃,温度较窄,盐度为5.41%-8%,属中温低盐度。白乃庙铜矿石英脉流体包裹体均一温度分两个范围,一是208.3℃～243℃,温度较窄,盐度为3.55%～9.34%,属中温中低盐度,二是168.4℃～178.3℃,温度较窄,对应的盐度为4.96%～8.56%,属低温低盐度,且温度较窄,至少反映了矿田两期成矿流体：中温低盐度流体和低温低盐度流体。白乃庙铜矿气相成分为CO2、H2、N2和H2S,液态成份为H2O,化学成分中富集富HCO3-、Ca2+,含矿溶液中富Ca2+、HCO3-不利于铜的迁移,而利于铜的沉淀。白乃庙铜钼矿气相成分为CO2、H2、N2,液态成份为H2O。早阶段石英中原生流体包裹体的均一温度为248℃～380℃,盐度为4.34%～6.59%；中阶段石英中原生流体包裹体的均一温度为215℃～241℃,盐度为2.90%～4.18%；晚阶段石英细脉和方解石中的流体包裹体均一温度为137℃～181℃,盐度为0.50%～2.00%。(8)分析了成岩成矿演化过程,建立了铜金矿田成矿模式。新元古代末,古亚洲洋板块向华北板块俯冲,寒武纪-奥陶纪华北边缘温都尔庙近东西向俯冲带南侧大规模多旋回火山喷发,混有陆壳成分的幔源岩浆为成矿提供最初的矿源。奥陶纪,板块强烈俯冲产生的的近东西向变形变质作用,活化了火山岩中的铜、钼、金等有用元素,在成矿流体迁移中进一步富集。早志留世沿东西向构造带被动侵位的花岗闪长斑岩及其热液叠加改造前期矿化,塑造了白乃庙铜(钼)矿床。同时,岩浆热液与大气降水混合,并驱动大气降水循环形成含金热液,在白乃庙断层及周边裂隙形成金矿床。根据矿床形成的主要控矿因素、成矿物理化学条件,建立了白乃庙矿田的成矿模式。从元古代开始至早古生代,古亚洲洋洋壳向华北板块俯冲,逐渐形成温都尔庙古海沟,形成白乃庙多旋回中基-酸性性火山喷发,逐渐形成白乃庙岛弧。火山物质携带一些Cu、Au等成矿物质,形成初始矿源层。奥陶纪,白乃庙群火山岩普遍变形变质,变质热液活化火山岩中铜、钼、金等有用元素,形成了白乃庙铜金矿田的雏形。早志留世,古亚洲洋板块向华北板块强烈俯冲,矿田东西向构造带逐步形成。酸性岩浆沿东西向构造带被动上侵,同化混染部分陆壳物质,岩浆及期后含矿热液叠加、改造、富集前期贫矿层。部分热液沿白乃庙断裂上侵,演化为含Au热液,形成了金矿。部分热液影响了南矿带。在花岗闪长斑岩成岩成矿主导作用下,海相火山喷发沉积变形变质-斑岩岩浆热液叠加复合型白乃庙铜金矿田形成。虽然泥盆纪及其以后发生了叠加改造作用,但对前期矿田影响较小。
【关键词】：矿田地球化学特征 稳定同位素特征 成矿流体演化 铜钼金矿田 矿田成矿模式
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.51;P618.41
【目录】：

• 作者简介6-8
• 摘要8-11
• ABSTRACT11-19
• 第1章 绪论19-34
• 1.1 选题的依据和研究意义19
• 1.2 研究区概况19-21
• 1.3 研究现状及存在的主要问题21-31
• 1.3.1 斑岩型铜矿床研究现状21-22
• 1.3.2 成矿模式研究22-23
• 1.3.3 地层研究23-27
• 1.3.4 构造研究27
• 1.3.5 岩石学研究27-28
• 1.3.6 白乃庙铜(钼)矿床成矿作用研究28-29
• 1.3.7 白乃庙金矿成矿作用研究29
• 1.3.8 存在问题29-31
• 1.4 研究目标、研究内容31-34
• 1.4.1 研究目标31
• 1.4.2 具体研究内容31-32
• 1.4.3 研究方法、技术路线32
• 1.4.4 选题研究及论文工作安排32-33
• 1.4.5 完成的主要实物工作量33-34
• 第2章 区域成矿地质背景34-43
• 2.1 大地构造背景34-35
• 2.2 区域地层35-39
• 2.2.1 前寒武纪基底35
• 2.2.2 古生界盖层35-39
• 2.3 区域构造演化39-41
• 2.3.1 区域构造单元40-41
• 2.4 区域岩浆演化41-43
• 2.4.1 早古生代41-43
• 2.4.1.1 石英闪长岩体41
• 2.4.1.2 花岗闪长斑岩41-42
• 2.4.1.3 岩浆岩时空分布42-43
• 第3章 矿田岩石学、地球化学、年代学43-86
• 3.1 地层43-64
• 3.1.1 白乃庙组火山岩时空的分布43-44
• 3.1.2 主要岩石学特征44-46
• 3.1.3 火山岩地球化学特征46-58
• 3.1.3.1 岩石地球化学特征46-58
• 3.1.4 火山岩铅同位素特征58-61
• 3.1.5 火山岩年代学研究61-62
• 3.1.6 火山岩形成的构造环境62-64
• 3.2 构造64-65
• 3.3 岩浆岩65-86
• 3.3.1 花岗闪长斑岩65-67
• 3.3.2 地球化学特征67-77
• 3.3.2.1 主量元素特征67-73
• 3.3.2.2 微量元素特征73
• 3.3.2.3 稀土元素特征73-74
• 3.3.2.4 铅同位素特征74-77
• 3.3.3 成岩年代学77-79
• 3.3.3.1 测试方法77
• 3.3.3.2 测年结果77-78
• 3.3.3.3 成岩时代讨论78-79
• 3.3.4 岩体的形成条件79-84
• 3.3.4.1 岩体的形成深度79
• 3.3.4.2 岩体的形成温度79
• 3.3.4.3 岩体与构造的关系79-84
• 3.3.5 花岗闪长斑岩体的控矿作用84-86
• 3.3.5.1 矿化的总体展布与斑岩体的关系84
• 3.3.5.2 北矿带矿体的赋存规律84
• 3.3.5.3 花岗闪长斑岩与铜钼矿床的成因关系探讨84-86
• 第4章 矿田地质特征86-119
• 4.1 白乃庙铜多金属矿床地质特征86-110
• 4.1.1 矿体地质特征86-89
• 4.1.2 矿石类型及组分特征89-101
• 4.1.3 矿石结构、构造101-102
• 4.1.4 围岩蚀变102-105
• 4.1.5 成矿时代105-108
• 4.1.6 铜钼金矿化趋势分析108-110
• 4.2 白乃庙金矿床地质特征110-119
• 4.2.1 矿区特征110-111
• 4.2.2 矿床地质特征111-112
• 4.2.3 金的赋存状态112-113
• 4.2.4 成矿时代113-119
• 第5章 矿床同位素地球化学特征119-138
• 5.1 铅同位素组成特征119-125
• 5.1.1 白乃庙铜钼矿床119-120
• 5.1.2 白乃庙金矿床120-125
• 5.2 RB-SR同位素组成125-127
• 5.3 SM-ND同位素组成127-130
• 5.4 硫同位素组成130-133
• 5.4.1 白乃庙铜钼矿130-133
• 5.4.2 白乃庙金矿133
• 5.5 碳、氢、氧同位素组成133-138
• 5.5.1 白乃庙铜钼矿碳、氢、氧同位素组成特征134-137
• 5.5.2 白乃庙金矿碳、氢、氧同位素组成特征137-138
• 第6章 成矿流体特征138-151
• 6.1 流体包裹体类型138-141
• 6.2 流体包裹体分布141-142
• 6.3 流体包裹体测温及盐度142-144
• 6.4 流体包裹体成分144-149
• 6.5 成矿流体特征149-151
• 第7章 成矿模式151-156
• 7.1 成岩成矿演化151-154
• 7.1.1 海相火山喷发沉积为成矿提供部分成矿物质151-152
• 7.1.2 奥陶纪持续构造作用为成矿提供了动力152
• 7.1.3 岩浆活动为成矿提供物源和热源152-154
• 7.2 成矿模式154-156
• 第8章 结论和创新点156-158
• 致谢158-159
• 参考文献159-167
• 附录A：攻读博士学位期间工作成果167-169
• 附录B 图版169-171

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本文编号：316397