新疆麦兹火山-沉积盆地Fe、PbZn成矿与定位预测研究

摘要

新疆麦兹泥盆纪火山-沉积盆地位于阿尔泰造山带南缘，铁、铅锌矿床的形成与泥盆纪海相火山-沉积作用有关，成矿受火山-沉积盆地构造演化控制，典型矿床地质、火山沉积岩相、成矿流体地球化学研究表明：火山沉积盆地内主要存在火山(喷流)-沉积块状磁铁矿床、磁铁硫化物型铅锌矿床、块状硫化物型铅锌矿床、含萤石(重晶石)铅矿床、构造蚀变岩型金银矿化等。 本文通过对典型铅锌矿床(可可塔勒)和铁矿(蒙库)的解剖，特别是使用四极质谱技术对成矿流体的气相和液相成分、稀土、微量元素研究，并进行同位素的示踪等，将矿床的时-空分布与盆地的演化历史联系起来，探讨火山-沉积盆地多金属成矿系统的形成机制，对麦兹火山-沉积盆地成矿系统得出如下新认识和成果：(1)麦兹火山-沉积盆地内铅锌矿(可可塔勒)体呈似层状、透镜状，矿石构造以条纹条带状、块状、斑杂状为主，矿物成分相对简单，矿体直接容矿围岩为火山-沉积岩。矿床δ34S(‰)在-20.6～-10‰间；矿床石英流体包裹体水的δD值于-89.1‰～-49.48‰，δ18OSMOW值在4.7‰～1.2‰间。矿化层中方解石的δ13C值介于-6.7～-14.3‰间，δ18O值在10.3～12.9‰间。不含矿(或弱的铅矿化)的方解石的δ13C值在0.6～-1.7‰间，δ18O值为13.5～18.0‰之间。矿床属火山-沉积岩容矿的块状硫化物矿床。为介于典型的火山岩容矿的块状硫化物型矿床(VHMS)和典型沉积岩容矿的硫化物矿床(SEDEX型)之间的过渡类型(一种新类型块状硫化物矿床)，其矿化特征与伊比利亚型矿床相类似。 麦兹火山-沉积盆地内铁矿(蒙库)体产状呈层状、似层状、透镜状，与地层整合产出，矿体与围岩界限截然。矿石构造以条纹条带状、块状、斑杂状为主，矿物成分相对简单，矿床石英流体包裹体的δDH2O值于-94.38‰～-76.82‰间，流体的δ18OH2O为-4.3～+2.48‰间。黄铁矿的δ34S值在-3.2～+10.7‰间，数值分布主体具塔式效应。矿化层中方解石的δ13C值为-2.4～-5.4‰，δ18O值为5.4～6.1‰，不同矿体的方解石的δ13C值存在差异。为火山喷流沉积-后期变质改造成矿。 (2)麦兹火山-沉积盆地内铅锌矿(可可塔勒)流体包裹体中H2O、CO2含量高，流体包裹体中含量序列为H2O＞CO2＞N2＞CH4、C2H6＞Ar＞H2S。并且CO2/H2O、CO2、CH4与H2O呈负相关，C2H36与H2O呈正相关。铅锌成矿流体以富Ca2+、Na+、SO42-、Cl-及轻稀土为特征。F-/Cl-比值在0.14～8.15间；Na+/K+比值在0.75～17.9间。石英矿物流体包裹体的稀土元素总量在7.74×10-9～40.1×10-9间，相对富集轻稀土，配分曲线具有左高右低，较明显的右倾特点，轻重稀土分馏强烈，具有Eu负异常，有明显Gd的富集。火山-沉积盆地成矿流体的温度、盐度有西北高东南低的演化趋势，铁矿的均一温度、盐度高于铅锌矿，铁矿流体富Na+、Ca2+、Cl-、SO42-、F-，与火山热液矿床流体包裹体特征类似。 (3)较系统的研究和划分麦兹盆地多金属成矿系列，麦兹火山-沉积盆地范围内一组多金属矿床构成了一个铁、铅锌多金属成矿系列(Fe-FePbZn-PbZnAg-PbAg-AuAg)，受盆地构造-岩浆(热液)系统控制。随着盆地演化，从早到晚：即从D1k12→D1k21→D1k22→D1k23→盆地褶皱造山，成矿由(赤铁)-磁铁矿型矿化(蒙库式)—磁铁硫化物型铅锌矿化(阿什勒萨依)—块状硫化物型铅锌矿化(可可塔勒式)—萤石(重晶石)方铅矿型矿化(阿克哈仁)—构造蚀变岩型金银矿化(大桥矿点)演化。其成矿元素组合演化为：Fe→Fe-Pb-Zn→Pb-Zn-Ag→Pb-Ag-(F、Ba)-AuAg；与盆地初始拉张(海水入侵，但水体较浅)→扩张断陷→脉动封闭→褶皱造山变质等演化阶段对应。Fe成矿主要在拉张阶段晚期，PbZn成矿主要在扩张断陷阶段。 (4)系统总结了麦兹泥盆纪火山沉积盆地铁、铅锌多金属成矿规律，火山沉积盆地内不同矿化类型受不同层位控制，主要存在4种含矿建造(层)，即：铁含矿建造、铅锌铁含矿建造、铅锌硫化物含矿建造、铅锌金银含矿建造等4套含矿火山沉积岩建造。不同矿化类型的火山岩存在明显差异，矿化受不同期次火山岩浆控制，与铁矿有关的火山岩，为钠质类型，基性火山岩为碱性系列，σ值较大；而与块状硫化物铅锌矿床有关的火山岩K2O含量变化较大，为钠质—钾质类型。与Fe矿床有关的基性火山岩的TiO2含量高，与块状硫化物Pb-Zn矿床有关的酸性火山岩的Th、U含量较高。 (5)研究表明，麦兹火山-沉积盆地铁矿与铅锌矿虽然都与火山沉积有关，但是它们形成机制存在差异，块状硫化物型Pb-Zn矿床产于中晚期火山喷发间歇的沉积岩中，盆地海水对火山岩的淋滤作用对Pb、Zn的成矿作用更具意义。认为要形成大型规模的铅锌矿床或矿集区，海底浅成热液循环系统和深部岩浆流体系统的耦合作用是非常重要的。磁铁(氧化物型)矿床是产于早期火山喷发间歇火山-沉积岩中，成矿与基性岩浆和酸性岩浆的混合有关。 (6)矿床成矿具有多期次叠加和改造特征，矿床的结构、构造表明矿床在主成矿期后有后期的热液的叠加。成矿流体具有多来源、成矿具有多阶段叠加特征。早期成矿流体可能与火山喷流沉积有关，成矿具有双淋滤模式特征。在后期造山挤压过程中，矿区发生了变质-变形改造作用，矿床最终定于麦兹倒转向斜之北东倒转翼部位。矿床成因为火山喷流沉积-叠加改造型。 (7)在大量实际工作基础上，总结找矿标志，建立找矿模型，预测了成矿远景区，经工程验证计算的铅锌资源量(333+3341)大于100万吨。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

前言

0.1引言

0.2成矿与定位预测研究的历史及现状

0.3麦兹火山-沉积盆地成矿地质研究历史与现状

0.4选题的科学意义及拟解决的主要问题

0.5研究思路、技术路线

0.6方法与技术途径

0.7论文工作量

0.8主要结论及成果

第一章区域成矿背景

1.1成矿大地构造背景

1.2区域成矿地质特征

1.2.1区域地层

1.2.2区域控岩控矿构造

1.2.3区域岩浆岩

1.3麦兹火山-沉积盆地成矿地质特征

1.3.1火山-沉积盆地的地层分布

1.3.2火山-沉积盆地构造特征

1.3.3火山-侵入岩的地球化学特征

1.3.4麦兹盆地岩相古地理特征

1.3.5麦兹火山沉积盆地构造演化与成矿关系

1.4变质岩

第二章典型矿床分析Ⅰ—以可可塔勒铅锌矿床为例

2.1矿床地质

2.1.1矿区地质特征

2.1.2铅锌矿体形态特征

2.1.3矿石结构、构造及矿物组分

2.1.4矿化蚀变特征

2.2矿床地球化学特征

2.2.1矿体上下盘的围岩和矿化蚀变岩稀土元素特征

2.2.2矿体上下盘的围岩和矿化蚀变岩微量元素特征

2.3矿床流体包裹体特征

2.3.1流体包裹体均一温度、盐度特征

2.3.2流体包裹体气相、液相成分特征

2.3.3流体包裹体稀土、微量元素特征

2.4稳定同位素特征

2.4.1成矿流体氢、氧同位素特征

2.4.2矿床硫同位素特征

2.4.3铅同位素特征

2.4.4碳、氧同位素特征

2.5讨论

2.6结论

第三章典型矿床分析Ⅱ—以蒙库铁矿床为例

3.1矿床地质特征

3.1.1矿区地质

3.1.2容矿火山岩特征

3.2矿体特征

3.2.1矿体形态

3.2.2矿石结构、构造及矿物组合

3.2.3矿床的围岩蚀变

3.2.4矿化期和矿化阶段

3.2.5矿石结构构造和成分时空变化规律

3.3矿床地球化学

3.3.1矿体上下盘的围岩和矿化蚀变岩石稀土特征

3.3.2矿体上下盘岩石微量元素特征

3.3.3矿石成分特征

3.4矿床流体包裹体特征

3.4.1流体包裹体特征

3.4.2流体包裹体的气液相成份特征

3.5稳定同位素特征

3.5.1成矿流体氢氧同位素特征

3.5.2硫同位素特征

3.5.3铅同位素特征

3.5.4碳、氧同位素

3.6讨论

3.7结论

第四章麦兹火山-沉积盆地Fe、PbZn成矿规律

4.1矿化型式及层位

4.2火山-沉积盆地矿化分区和分带

4.3麦兹与火山作用有关的铁、铅锌金银多金属成矿系列

4.4麦兹盆地海西期构造成矿演化

4.5与类似矿床的比较

第五章麦兹火山-沉积盆地成矿预测

5.1前人工作评述

5.2成矿预测准则

5.3找矿预测标志

5.4找矿预测实践Ⅰ—以大桥地区为例

5.5找矿预测实践Ⅱ—以铁热克北铅锌矿区

5.6麦兹火山-沉积盆地金矿成矿前景

参考文献

附录

致谢

版图及版图说明1

版图及版图说明2