湖南千里山花岗岩对成矿作用的约束

【摘要】：千里山花岗岩体出露面积仅10km2,其周围却分布着一系列W、Sn、Mo、Bi、 Be、Pb、Zn、Ag大型-超大型矿床。多年来许多地质学者对该地区进行了深入的研究,并在许多结论认识上达成了一致。而对于千里山花岗岩体侵位过程中温度场、流体场的变化,放射性元素产热量以及热年代学等方面尚没有深入研究。笔者通过放射性产热量估算、裂变径迹、热质输运数值模拟等方面对千里山岩体进行了研究,主要获得了如下认识： 1.根据重力资料和大地电磁资料反演,得出了千里山花岗岩侵入体的深部延深、赋存状态：该花岗岩体深部侵位不超过20km,属于无根花岗岩,花岗岩成因以陆壳重熔为主。地表出露面积虽小但其深部存在巨大的隐伏岩体,周围有东坡、红旗岭、柿竹园、瑶岗仙、野鸡尾等成矿带。根据岩体的分布状态及规律,推断得出这些小岩体往往是成矿的有利区带。 2.千里山花岗岩的放射性元素平均丰度为：U=17.01×10-6, Th=42.09×10-6, K=42.63×10-3,Rb=55.46×10-5,属高产热花岗岩,其放射性产热量达4.123×1014J·a-1。论文认为,放射性元素产热在延长对成矿有重要影响的温度场持续时间上起到了重要作用。 3.裂变径迹实验结果表明：锆石样品的裂变径迹年龄可分为125～141Ma和149～165Ma两个年龄组。与千里山岩浆两个活动期次的年龄相当。热液矿化温度区间(200℃～580℃)的持续时间约45Ma,长时期的高温环境为成矿提供了所必须的热量。磷灰裂变径迹显示可分为2个年龄组：28～36Ma、20～22Ma,径迹长度平均为11.0±2.2～12.8±2.2um。样品裂变径迹部分退火主要集中在约50Ma-10Ma,表明150Ma～50Ma,由于地层的隆升剥蚀,使古地温下降到80℃-120℃的温度区间,计算得知自150Ma以来,千里山地区地层的隆升剥蚀幅度为6080m。 4.通过热质输运数值模拟分析,认识到千里山花岗岩体SE方向上温度场持续了约10Ma,流体场持续了约10Ma。在1Ma～10Ma,温度场和流体场整体衰减局部加强,且向东南方向迁移,与地形的影响及岩浆侵位过程中岩浆流的运移有关,该区域具备了更好的成矿环境,也正是柿竹园、野鸡尾等成矿区带的位置所在。该岩体NE方向上温度场持续了约30Ma,流体场持续了约30Ma。温度场、流体场长时期持续存在的高热、长热效应,为岩浆热液中矿质的萃取分离、运移富集、成矿提供了非常有利的条件,这也是该岩体周围一系列大型、超大型矿床得以形成的关键所在。 5.千里山岩体形成于后碰撞环境下的伸展构造体制中,裂隙和裂隙构造相对发育,为含矿流体的运移富集提供了良好的通道。岩体侵位深度较浅,易形成大规模的热液环流,且富含U、Th等放射性元素,为高产热花岗岩,多次的岩浆侵位和放射性元素产热大大延长了温度场和流体场的持续时间,提供了有利的成矿条件。千里山岩体富含Be、Li、F, Cl等挥发分,大大降低了岩浆熔体粘度和结晶温度,F的存在还可以延缓岩浆的结晶速度,使岩浆分异的更充分,从而使得矿质元素有更长的时间被萃取、运移、富集成矿。放射性元素产生的热量在延长持续加热时间方面同样起到了重要的作用。