南祁连党河南山早古生代中酸性侵入岩年代学、岩石地球化学与金矿成矿

摘要

祁连山是我国西部重要的古生代造山带，蕴藏着丰富的矿产资源，被称为中国的乌拉尔山脉。祁连造山带分为北、中、南三个构造带，是上世纪我国最早开展板块构造及成矿作用研究的地区。相对于北、中祁连及柴达木北缘构造带，对南祁连地区古生代构造演化及成矿研究还非常薄弱。近年来，在南祁连西段党河南山地区发现了以贾公台金矿为代表的10多个独立金矿床（此前祁连山地区金矿大多为伴生矿），金的远景资源量100吨，开启了祁连山地区金矿找矿的新思路。但由于缺乏对党河南山金矿成矿大地构造背景及控矿因素、矿床成因、成矿规律的深入研究，严重制约着该区金矿找矿方向与找矿前景的认识及金矿找矿突破。
　　党河南山位于南祁连西段，长约150公里，宽约20余公里，北临中祁连地块，南接柴北缘超高压变质带，西被阿尔金断裂截切，东连拉脊山构造带，构造位置独特，早古生代构造-岩浆活动强烈，成矿条件良好。本文通过对该区与金矿成矿关系密切的中酸性侵入岩岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及典型金矿成因研究，探讨了党河南山地区晚元古代-早古生代大地构造演化，金矿成矿控矿因素、典型金矿地质地球化学特征及成矿规律、成矿模式，为指导该区乃至整个祁连山地区金矿成矿研究与找矿提供了参考依据。取得了如下成果：
　　1）党河南山地区中酸性侵入岩岩体具多期活动特征，在西部出露大型岩基，在东部出露规模较小的岩株或岩枝，岩石类型有石英闪长岩、花岗闪长岩、辉石闪长岩、角闪石英二长岩、斜长花岗岩、二长花岗岩和石英闪长玢岩等。岩体侵入震旦系火山岩及下奥陶统地层中。通过锆石LA-ICP-MS U-Pb法定年，获得了代表性岩体的年龄：鸡叫沟辉石闪长岩为476.2±6.17Ma、角闪石英二长岩为455.6±5.6Ma，清水沟（扎子沟岩基）二长花岗岩为450±12 Ma、乌里沟角闪石英二长岩为457.8±6.3Ma，贾公台斜长花岗岩为442.7±6.8Ma、振兴梁斜长花岗岩为437.6±8.1Ma；石块地（扎子沟岩基）似斑状二长花岗岩为420±11Ma。
　　2）结合围岩时代、岩体相互穿插关系、岩石地球化学及区域岩浆活动特征，党河南山地区中酸性岩浆侵入活动分为5个活动期次，第一期（~500Ma）包括西段扎子沟花岗闪长岩和半截沟（小黑刺沟）斜长花岗岩；前者具有埃达克岩特征，代表岛弧俯冲环境，后者具有 M型花岗岩特征，代表洋盆扩展最盛时期。第二期（480Ma-465Ma）主要形成东段鸡叫沟辉石闪长岩，第三期（460-450Ma）岩浆活动在东、西段均发育，形成角闪石闪长岩和二长花岗岩，这两期侵入岩均形成于岛弧环境，代表新生的党河南山洋开始岛弧俯冲。第四期（445Ma~420Ma）形成两类花岗岩，东段贾公台、振兴梁一带为斜长花岗岩，具埃达克质岩地球化学特征（相当于C型埃达克岩），代表中-南祁连地块碰撞；西段石块地为似斑状二长花岗岩，具 A型花岗岩特征，指示地壳伸展作用。第五期为中酸性玢岩、脉岩及煌斑岩类，代表一次岩石圈减薄后地壳裂解事件。
　　3）第一期侵入岩SiO2含量55.51-69.32％，碱质含量较低，TFe和MgO含量变化较大，属钙碱性系列，大多为准铝质，稀土含量较低，在36.99×10-6-176.35×10-6，轻重稀土分馏较弱，富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、Hf，亏损Nb、Ta、Ti、Y，源岩为变质基性岩，形成于大洋扩张时期。第二期侵入岩 SiO2含量比第一期偏低，但富含 TFe、MgO，属碱性系列，准铝质，轻重稀土分馏较明显，轻稀土富集，具弱Eu负异常，相对富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U，亏损 Nb、Ta，具岛弧俯冲带岩浆岩微量元素特征。第三期侵入岩SiO2含量变化范围较大，为52.18-70.57%，碱质、CaO含量高，MgO含量变化较大，属碱性系列，大多为准铝质，稀土含量中等，轻重稀土分馏较明显，轻稀土富集，具弱Eu负异常，富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U，亏损Nb、Ta，源区可能为岛弧俯冲环境。第四期侵入岩 SiO2较高，为63.02-67.01%，碱质含量6-7%，属钙碱性系列，准铝质-过铝质，低MgO和CaO，高Al2O3含量，具埃达克岩性质；稀土含量低-中等，轻重稀土分馏较强，轻稀土富集，弱Eu负异常到中等正异常,富集Ba、Th、Hf、Rb、Pb元素，亏损Ce、Y、Yb，Zr、Nb、Ta，原岩为地壳来源或曾受地壳物质混染岩浆。第五期侵入岩 SiO2含量中等偏高，碱质含量中等，钙碱性-碱性系列，多属准铝质-过铝质，稀土总量中等，轻重稀土分馏较强，轻稀土富集，中-弱Eu负异常，富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、Hf，亏损Ce、Y、Yb和Zr，源区具岛弧俯冲特点。
　　4）党河南山地区晚元古代-早古生代构造演化经历了两次大洋板块拉张和闭合过程，可以分为（a）850-700Ma古党河南山洋形成、（b）700-510（490）Ma古党河南山洋俯冲闭合、（c）490-460Ma党河南山-拉脊山洋形成与俯冲、（d）460-445Ma党河南山-拉脊山洋俯冲-碰撞和（e）445-420Ma中南祁连陆-陆碰撞5个阶段。第二阶段至第五阶段控制了党河南山地区主要的岩浆侵入活动。
　　5）党河南山金矿成因类型为中-低温热液型。贾公台作为党河南山最大和最典型的金矿，产于下奥陶统吾力沟群碎屑岩中，成矿与埃达克质斜长花岗岩有关，围岩蚀变和矿体分布于岩体内部及其接触带、受北西西向断裂控制。围岩蚀变以中-低温热液蚀变为主，次为高温热液的云英岩化，金属矿物组合为黄铁矿+黄铜矿+辉钼矿+方铅矿+毒砂+碲化物。成矿物质来源于围岩（砂岩）和岩体，岩体还提供成矿流体和热源。矿石具中-细粒自形-半自形结构，脉状、网脉状及浸染状构造。黄铁矿δ34S值-5.33‰～-1.42‰；矿石铅同位素μ值9.54-9.64，ω值为37.18-38.28；显示成矿物质来源于地壳，混入有幔源成分。成矿具高温、中-低温两阶段特征，流体包裹体测量显示，成矿流体以中-低温度、中-低盐度和较高密度为主，成分以液体水、气态CO2或CH4、H2S、N2为主。铅同位素模式年龄t（Ma）算术平均年龄为444Ma，成矿年龄与贾公台岩体侵位年龄基本一致，矿床成因类型属岩浆中-低温热液型，形成于板块碰撞环境。乌里沟金矿产于下奥陶统乌里沟群碎屑岩中，与成矿有关的岩体为第二期角闪石英二长岩和二长花岗岩，围岩蚀变和矿化严格受构造带控制，金属矿物组合为，蚀变和金属矿物组合（黄铁矿+黄铜矿+闪锌矿+自然金+银金矿）为中-低温热液组合，矿床形成于岛弧汇聚环境，矿床成因属岩浆中-低温热液矿床，并可能有后期岩浆热液叠加成矿作用。
　　6）按照大地构造位置、含矿建造和矿床空间分布，党河南山金矿空间上从西向东位于石块地、贾公台和东洞沟三个金矿集中区。中酸性岩浆活动为成矿提供热源和部分成矿物质，成矿作用与岩体形成时代相当，成矿作用在时间上分为460 Ma-450 Ma岛弧成矿时期、450 Ma-420 Ma板块碰撞成矿时期及造山带伸展成矿时期。成矿主要受早古生代党河南山洋俯冲及碰撞作用控制，含矿岩系为下奥陶统砂岩、板岩及千枚岩及角闪石英二长岩、二长花岗岩、斜长花岗岩及石英闪长（玢）岩等。北西西向区域断裂控制含矿地层及岩体分布，次级断裂及北东向断裂控制围岩蚀变和矿体分布。矿石类型以蚀变岩型为主，次为石英脉型，矿床成因类型较单一，成矿具多阶段性。
　　7）以大地构造环境及演变为依据，党河南山地区金矿成矿系列和成矿模式分为岛弧型、碰撞带型和碰撞后地壳（减薄）伸展型三种。

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第一章 绪 论

1.1南祁连造山带早古生代构造属性与演化

1.2 南祁连党河南山金矿成矿研究

1.3 论文选题依据、研究内容研究方案

1.4 论文概况

第二章 区域地质背景

2.1 自然地理概况

2.2 区域地质背景

2.3区域矿产

第三章 岩体地质与岩相学特征

3.1 扎子沟岩体

3.2 半截沟岩体

3.3 乌力沟岩体

3.4 贾公台岩体

3.5 鸡叫沟岩体

3.6 东洞沟岩体

第四章 岩体年代学及岩浆活动期次

4.1锆石LA-ICP-MS、U-Pb年龄测定

4.2岩浆活动期次划分

第五章 花岗岩类地球化学、岩石成因与构造演化

5.1岩石地球化学特征

5.2 同位素地球化学特征

5.3 岩石成因与构造环境

5.4 党河南山晚元古代-早古生代构造演化

第六章 典型金矿床地质特征与成因

6.1贾公台金矿床

6.2 乌力沟金矿

第七章 金矿成矿规律成矿系列成矿模式

7.1 矿床空间分布规律

7.2 矿床时间分布规律

7.3 矿床成因类型分布规律

7.4 控矿因素

7.5 矿床成矿系列与成矿模式

第八章 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢