北山南带构造岩浆演化与金的成矿作用

摘要

北山南带迄今为止已发现中型金矿床四处，小型金矿床(点)数十处，是我国西北地区最为重要的金矿集中区之一。该区地处塔里木板块和哈萨克斯坦板块的结合部位，区内前长城系地层出露广泛，深大断裂和韧性剪切带发育，岩浆活动频繁，具有良好的成矿地质条件。本文从总结区域成矿地质背景着手，选择北山南带拾金坡、新老金厂、小西弓三个典型金矿床开展重点解剖研究，通过野外地质调查和室内研究相结合，查明典型金矿床区域成矿地质背景、矿床地质特征、成矿流体来源与演化、成矿物质来源以及成矿时代，阐明矿床形成机制。在典型金矿床解剖研究并与区内其它金矿床对比的基础上，划分北山南带金矿床类型，分析成矿规律和控矿因素，探讨区域构造岩浆演化与金成矿作用的关系，指明找矿方向。 拾金坡金矿床赋存在拾金坡复式花岗岩体的边缘部位，金矿体以含金石英脉的方式产出。复式岩体的主侵入体斑状花岗岩中锆石的SHRIMP测年表明，拾金坡岩体是早泥盆世花牛山地体增生过程的产物。地球化学研究表明，斑状花岗岩和其中的二长质暗色包体是壳幔过渡带幔源基性岩浆及其诱发的壳源长英质岩浆混合作用的产物，岩体定位于俯冲造山过程中应力局部松弛地段。拾金坡金矿床成矿流体属于中低温(90～342℃)、低盐度(多小于10％NaCleq)的H<,2>O-CO<,2>-NaCl-CH<,4>体系，成矿流体中含有异常高的CO<,2>含量和少量的CH<,4>，成矿过程中发生了显著的流体不混溶过程。氢氧同位素示踪表明，成矿流体来自岩浆演化热液和加热的大气降水，两者混合导致金的沉淀。矿石和围岩的硫铅同位素研究表明，成矿物质具有深源特征，应直接来自拾金坡花岗岩体。 新老金厂金矿床赋存在下二叠统哲斯群火山岩和火山碎屑岩中。地球化学特征研究表明，哲斯群火山岩来自快速拉张环境中残留有石榴石的亏损地幔源区的部分熔融，在上升过程中没有陆壳物质的混染。区域构造演化分析表明，哲斯群火山岩是洋壳俯冲形成的活动大陆边缘内部或弧后盆地快速拉张阶段的产物。新老金厂矿床成矿流体属低温(100～300℃)、低盐度(小于10％NaCleq)的CO<,2>-H<,2>O-NaCl±CH<,4>或CO<,2>-H<,2>O-NaSO<,4>±CH<,4>体系，流体混合是引起金属沉淀的主要机制。氢氧同位素示踪表明，新金厂矿床成矿流体以岩浆水为主，而老金厂矿床混入了较多的大气降水。矿石和围岩的硫铅同位素研究表明，成矿物质具有幔源特征，应直接来自火山一沉积岩地层。根据地质特征分析，新老金厂金的成矿应紧随哲斯群火山岩一次火山岩喷发之后，成矿时代为早二叠世晚期。 小西弓金矿床是与韧性剪切带有关的金矿床，矿体赋存在韧性剪切带持续演化过程中的韧脆性剪切变形带和脆性破碎带中。流体包裹体研究表明，小西弓金矿床成矿流体属中低温(133～400℃)、中低盐度(4％～20％NaCleq)的CO<,2>-H<,2>O-CH<,4>-NaCl体系，成矿流体中含有较高的CO<,2>，成矿过程中发生了显著的流体不混溶过程。氢氧同位素研究表明，多种来源的成因水参与了成矿过程，包括岩浆水、变质水和大气降水。硫铅同位素示踪表明，成矿物质来源于赋矿的西尖山群上亚群变质岩和海西期变质重熔型中酸性花岗岩。小西弓金矿床成矿时代为267～284Ma。总结小西弓金矿床的成矿机制认为，海西期变质重熔型中酸性岩浆在金矿床形成过程中发挥了重要作用。 以容矿围岩为基础，将北山南带金矿床划分为三类：(1)深成侵入岩型金矿床；(2)火山岩型金矿床；(3)变质岩型金矿床。研究表明，长城系、前长城系中高级变质火山—沉积岩和晚古生代海相火山—沉积岩是该区金矿床的重要矿源层。金矿床和矿体的展布受不同级别的构造控制。晚古生代以来北山南带有限洋盆双向俯冲引发的构造—岩浆热事件是金矿床形成的重要地质条件。根据北山南带金矿床的区域成矿条件、成矿规律和控矿因素，圈定出4个有利的找矿远景区：(1)小西弓外围找矿远景区；(2)白墩子—石板墩找矿远景区；(3)拾金坡—花牛山找矿远景区；(4)老金厂—古堡泉成矿远景区。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节中国金矿床研究现状

一、金的性质

二、金矿床的分类

三、中国金矿床及其成矿作用研究现状

第二节北山南带地质和矿产研究现状

第三节存在问题、选题依据及意义

第四节研究思路、研究方法和有关计算公式

一、研究思路

二、研究方法和有关计算公式

第五节论文工作量

第二章区域成矿地质背景

第一节区域构造

一、构造单元划分

二、深大断裂带

三、韧性剪切带

第二节区域地层概况

一、太古宙(Ar)

二、元古宙(Pt)

三、早古生代(Pz1)

四、晚古生代(Pz2)

五、中、新生代(Mz、Cz)

第三节区域岩浆岩

一、火山岩

二、侵入岩

第四节区域矿产分布特征

第三章拾金坡金矿床

第一节区域成矿地质环境

第二节含矿侵入岩特征

一、岩体地质特征

二、同位素年代学

三、地球化学特征

四、Sr-Nd同位素特征

五、岩石成因

第三节矿床地质特征

一、矿体特征

二、围岩变质与蚀变

三、矿石组成、结构与构造

四、金的赋存状态

第四节成矿流体地球化学特征

一、流体包裹体岩相学特征

二、显微测温结果

三、流体成分

四、流体来源

五、成矿流体性质

第五节成矿物质来源

一、硫同位素特征

二、铅同位素特征

第六节成矿机制讨论

第四章新老金厂金矿床

第一节区域成矿地质环境

第二节矿床地质特征

一、矿区构造

二、矿体特征

三、围岩蚀变

四、矿石组成、结构与构造

五、金的赋存状态

第三节含矿地层特征

一、岩石组合及岩相学特征

二、岩石化学特征

三、岩石成因与构造意义

第四节成矿流体地球化学特征

一、流体包裹体岩相学特征

二、显微测温结果

三、流体成分

四、氢氧同位素特征

五、成矿流体性质

第五节成矿物质来源

一、硫同位素特征

二、铅同位素特征

第六节成矿机制讨论

第五章小西弓金矿床

第一节区域成矿地质背景

第二节矿床地质特征

一、矿带划分及矿体特征

二、围岩蚀变

三、矿石组成、结构和构造

四、金的赋存状态

第三节成矿流体地球化学特征

一、流体包裹体岩相学特征

二、显微测温结果

三、流体成分

四、氢氧同位素组成

五、成矿流体性质

第四节成矿物质来源

一、地层和岩体的含金性

二、硫同位素特征

三、铅同位素特征

第五节成矿机制讨论

第六章区域构造岩浆演化与金的成矿作用

第一节北山南带金矿床的类型和地质特征

第二节北山南带金矿床的控制因素

一、地层建造控矿特征

二、构造控矿特征

三、岩浆岩控矿特征

四、金矿床的时控特征

第三节区域构造岩浆演化与金的成矿作用

第四节找矿方向

结论

第一节取得的主要成果

第二节存在问题

参考文献

致谢

个人简历、攻读学位期间的研究成果及分开发表的学术论文