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小兴安岭北麓晚中生代浅成热液金矿系统的岩浆流体作用与金成矿研究

作　者: 韩世炯
导　师: 孙景贵
学　校: 吉林大学
专　业: 矿物学岩石学矿床学
关键词: 岩浆流体作用 成矿模式 浅成热液金矿 晚中生代 小兴安岭北麓
分类号: P618.51
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


研究区位于黑龙江省中部小兴安岭北麓，地处兴蒙造山带东部、松辽盆地/松嫩地块北缘，位于兴安地块、佳木斯地块之间，是一个经历了古亚洲洋演化、兴蒙造山和蒙古-鄂霍茨克板块作用、太平洋板块俯冲作用叠加的复合构造区。多期、复杂的地质作用形成了超常富集的金及多金属成矿系统，尤以浅成热液金矿成矿最为发育。继上世纪五十年代末发现团结沟大型浅成热液金矿床以来，近年来又发现了东安和三道湾子大中型浅成热液金矿床，以及高松山、富强、平顶山、马连和杜家河等中小型浅成热液金矿床，使得本区成为我国乃至世界经济地质学家关注和研究的热点。为了深入揭示该区浅成热液金矿床的成矿规律，本论文在前人研究成果的基础上，选择重要和具有代表性的三道湾子、东安和团结沟浅成热液金矿床的矿床地质特征、成矿流体、矿床地球化学和成矿年代学进行了系统的研究，取得的主要成果和进展如下。1.通过矿床地质和矿相学研究，进一步认证三道湾子碲金矿床为浅成热液低硫化型碲金矿床，矿体呈脉状和透镜状产出，赋矿围岩为塔木兰沟组火山岩，成矿过程可划分为白色石英-黄铁矿、灰白色石英-多金属硫化物、深灰色石英-金-碲化物和晚期碳酸盐四个阶段。东安银金矿床为浅成热液低硫化型银金矿床，矿体多呈脉状，赋矿围岩为流纹斑岩、细粒碱长花岗岩和中粗粒碱长花岗岩，其成矿阶段划分为石英-黄铁矿、白色硅化-冰长石、灰白色硅化-冰长石和玉髓状石英-萤石四个阶段。团结沟锑银金矿床为浅成热液低硫化型锑银金矿床，矿体多呈脉状、扁豆状产于花岗杂岩体内部及与黑龙江岩群的接触带内，赋矿围岩有斜长花岗斑岩、花岗闪长岩和花岗斑岩，矿化阶段可划分为脉状石英-自形黄铁矿、黄铁矿-白铁矿-灰黑色玉髓状石英、细粒状黄铁矿和碳酸盐阶段。2.矿床的矿物流体包裹体研究揭示，三道湾子、东安和团结沟金矿床的流体包裹体以气液两相包裹体为主，纯液相包裹体和纯气相包裹体次之。其中，三道湾子碲金矿床流体包裹体的均一温度峰值集中在350320℃、310290℃、280250℃和240200℃，盐度依次为1.395.09%NaCleq、1.394.32%NaCleq、1.565.09%NaCleq和1.224.63%NaCleq；东安银金矿床流体包裹体的均一温度峰值集中在360310℃、300270℃、250210℃和190170℃，盐度依次为4.016.14%NaCleq、2.896.14%NaCleq、0.704.32%NaCleq和2.063.21%NaCleq；团结沟锑银金矿床流体包裹体的均一温度主要集中在360280℃、270230℃、220190℃和180150℃，盐度依次为0.709.99%NaCleq、1.226.58%NaCleq、1.224.79%NaCleq和0.354.32%NaCleq。3.流体包裹体的气相成分和群体包裹体的氢氧同位素特征揭示，三道湾子碲金矿床的初始流体为含CO2和少量CH4的H2O-NaCl岩浆流体，成矿阶段CO2逃逸，使流体转化为贫CO2的还原性岩浆流体，成矿晚期伴随着大气降水的不断加入，流体接近循环天水；东安银金矿床的初始流体为中高温、低盐度H2O-NaCl岩浆流体，成矿阶段流体为以大气降水为主的含少量CO2和H2的H2O-NaCl流体，到成矿晚阶段则有大气降水的混入，流体接近于循环天水；团结沟锑银金矿床的初始流体为含CO2的H2O-NaCl岩浆流体，成矿阶段为含少量C2H2、C2H4和C2H6等烃类的H2O-NaCl岩浆流体，晚期则有大气降水的混入。4.成岩成矿时代和成矿地质条件研究显示，三道湾子碲金矿床的成矿发生在118.9125.3Ma之间，东安银金矿床的成矿在109.7105.14Ma之间，团结沟锑银金矿床成矿在102.07±0.84Ma之后或102100Ma之间；前者与成矿密切相关的岩浆热事件是塔木兰沟组准铝质、高钾钙碱性、钾质火山岩和准铝质、钙碱性、钠质辉绿玢岩脉有关，东安银金矿床成矿与准铝质-过铝质、高钾钙碱性、钾质-高钾质宁远村组火山岩有关，后者成矿与准铝质-过铝质、高钾钙碱性、钾质-高钾质宁远村组火山岩和过铝质、钙碱性-高钾钙碱性、钾质花岗杂岩有关。5.通过与成矿密切相关的火山岩、浅成岩的地质地球化学研究，揭示研究区内与成矿相关的火成岩的稀土和微量元素具有富集轻稀土元素和大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征，铕负异常不明显。Sr-Nd和Lu-Hf同位素研究表明，三道湾子碲金矿床与成矿有关的塔木兰沟组火山岩的母熔体可能来自于古亚洲洋和/或蒙古-鄂霍次克洋闭合时，俯冲板片流体交代的富集大陆岩石圈地幔减压熔融的产物，而低(87Sr/86Sr)i和正εNd（t）值表明塔木兰沟组火山岩源区有亏损软流圈地幔的参与；东安银金矿床与成矿相关的宁远村组火山岩可能为安山质岩浆的最终分异产物，推测安山质母岩浆来自于下地壳的部分熔融；团结沟锑银金矿床与成矿有关的花岗杂岩来源于俯冲产生的岩浆与下地壳相互作用的产物。6.将岩浆作用与流体起源演化相结合，进一步厘定三道湾子碲金矿床的含矿流体库起源于俯冲流体交代改造的富集大陆岩石圈地幔部分熔融产生的钙碱性玄武质岩浆，演化后期在伸展环境下上升，伴随着温压降低导致成矿元素大量卸载，形成脉状和透镜状矿体；东安银金矿床的含矿流体起源于中生代镁铁质下地壳部分熔融产生的岛弧钙碱性岩浆，其诱因是古太平洋板块的俯冲导致岩石圈拆沉，引发软流圈地幔上涌并发生镁铁质下地壳部分熔融，在伸展环境下上升到地壳浅部，与浅部大气降水相混合，物理化学条件发生变化，使成矿流体中金、银溶解度逐渐降低而发生沉淀；团结沟锑银金矿床的含矿流体来源于俯冲作用产生的岩浆流体，其岩浆流体的形成与晚中生代壳幔相互作用密切相关，早阶段岩浆具有岛弧钙碱性火山岩属性，是底侵的软流圈地幔与下地壳相互作用的产物；而晚阶段岩浆则具有岛弧-钙碱性和埃达克质浅成侵入岩属性，是大洋板块俯冲产生的埃达克质岩浆与下地壳物质相互作用的结果，暗示含矿流体库的形成是在上述两阶段岩浆房的幔源岩浆与下地壳物质（岩浆）相互作用，多次岩浆分异或抽提作用后聚集而成，晚白垩世在伸展环境下，含矿流体上升形成了团结沟锑银金矿床。7.结合东北地区中生代区域动力学背景，认为三道湾子碲金矿床成矿与伊泽奈崎板块北北西向俯冲有关，成矿热动源为俯冲板片流体交代的富集大陆岩石圈地幔减压部分熔融产生的玄武质岩浆；东安银金矿床的形成与伊泽奈崎板块向欧亚板块的俯冲由北北西转变为北西向有关，其热动源为下地壳部分熔融产生的安山质岩浆，团结沟锑银金矿床的形成与泽奈崎板块北西向俯冲有关，热动源为中生代底侵的埃达克质岩浆与下地壳相互作用而产生的岩浆。

全文目录


摘要  4-7
Abstract  7-14
第1章 绪论  14-25
  1.1 研究现状及存在问题  14-20
    1.1.1 国内外浅成低温热液矿床研究现状  14-19
    1.1.2 小兴安岭北麓浅成低温热液金矿床研究现状及存在问题  19-20
      1.1.2.1 小兴安岭北麓浅成低温热液金矿床研究现状  19-20
  1.2 选题依据及研究意义  20-22
  1.3 研究内容、研究方法及技术路线  22-24
    1.3.1 研究内容  22
    1.3.2 研究方法  22-23
    1.3.3 技术路线  23-24
  1.4 依托项目及实物工作量  24-25
第2章 区域地质背景  25-38
  2.1 区域地层  25-31
    2.1.1 古生代地层  25-29
    2.1.2 中生代地层  29-31
    2.1.3 新生代地层  31
  2.2 区域岩浆岩发育状况  31-33
    2.2.1 加里东期花岗岩  31-32
    2.2.2 印支期花岗岩  32
    2.2.3 燕山期花岗岩  32-33
  2.3 区域火山岩发育状况  33-34
    2.3.1 早-中奥陶世火山岩  33
    2.3.2 晚三叠纪火山岩  33-34
    2.3.3 早白垩世火山岩  34
  2.4 区域构造特征  34-35
  2.5 区域矿产资源及其分布  35-36
  2.6 区域构造演化  36-37
  2.7 小结  37-38
第3章 浅成热液金矿床地质特征  38-55
  3.1 三道湾子碲金型矿床  38-44
    3.1.1 矿床地质特征  38-39
    3.1.2 矿体特征  39-40
    3.1.3 矿石结构构造和类型  40-42
    3.1.4 矿化蚀变特征和金的赋存状态  42-43
    3.1.5 矿化阶段  43-44
  3.2 东安银金型矿床地质特征  44-49
    3.2.1 矿体特征  45
    3.2.3 矿石结构构造和类型  45-46
    3.2.4 矿化蚀变特征和金的赋存状态  46-48
    3.2.5 矿化阶段  48-49
  3.3 团结沟锑银金型矿床地质特征  49-54
    3.3.1 矿体特征  50
    3.3.2 矿石结构构造和类型  50-52
    3.3.3 矿化蚀变特征和金的赋存状态  52-53
    3.3.5 矿化阶段  53-54
  3.4 小结  54-55
第4章 流体包裹体研究  55-68
  4.1 实验样品和实验方法  55-56
    4.1.1 试验样品  55-56
    4.1.2 实验方法  56
  4.2 分析结果  56-67
    4.2.1 三道湾子碲金矿床  56-60
    4.2.2 东安银金矿床  60-63
    4.2.3 团结沟锑银金矿床  63-67
  4.3 小结  67-68
第5章 成岩成矿时代研究  68-84
  5.1 样品和分析方法  69
    5.1.1 实验样品  69
    5.1.2 实验方法  69
  5.2 分析结果  69-81
    5.2.1 三道湾子碲金矿床  69-71
    5.2.2 东安银金矿床  71-75
    5.2.3 团结沟锑银金矿床  75-81
  5.3 成矿时代  81-83
    5.3.1 三道湾子碲金矿床  81
    5.3.2 东安银金矿床  81-82
    5.3.3 团结沟锑银金矿床  82-83
  5.4 小结  83-84
第6章 岩浆作用与成矿专属性  84-104
  6.1 三道湾子碲金矿床  84-89
    6.1.1 岩相学特征  84
    6.1.2 主量元素  84-85
    6.1.3 微量与稀土元素  85-89
  6.2 东安银金矿床  89-93
    6.2.1 岩相学特征  89
    6.2.2 主量元素  89
    6.2.3 微量与稀土元素  89-93
  6.3 团结沟锑银金矿床  93-98
    6.3.1 岩相学特征  93-94
    6.3.2 主量元素  94
    6.3.3 微量与稀土元素  94-98
  6.4 Sr-Nd 同位素特征  98-99
  6.5 Lu-Hf 同位素特征  99-100
  6.6 小结  100-104
第7章 成矿机理与成矿模式  104-122
  7.1 岩浆起源与演化  104-106
    7.1.1 岩浆分异与演化  104
    7.1.2 岩浆源区特征  104-106
  7.2 含矿流体起源、演化  106-107
    7.2.1 流体性质  106-107
    7.2.2 含矿流体来源  107
  7.3 成矿物质来源  107-111
    7.3.1 硫同位素  107-109
    7.3.2 铅同位素  109-111
  7.4 流体演化与成矿机制  111-113
    7.4.1 三道湾子碲金矿床  111-112
    7.4.2 东安银金矿床  112-113
    7.4.3 团结沟锑银金矿床  113
  7.5 成岩成矿过程与成矿模式  113-119
    7.5.1 成岩成矿过程  114-116
    7.5.2 成矿模式  116-119
  7.6 成岩成矿动力学背景与成矿动力学模式  119-122
    7.6.1 成岩成矿动力学背景  119-121
    7.6.2 成矿动力学模式  121-122
第8章 结论  122-124
参考文献  124-133
攻读博士学位论文期间发表的论文  133-134
致谢  134

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 矿床学 > 矿床分类 > 贵重金属 > 金
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