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新疆东天山小白石头钨(钼)矿床成矿作用研究

李宁  
【摘要】:新疆东天山造山带位于中亚造山带的西南缘,毗邻北山造山带,以晚古生代成矿为特色。但近年来发现了一系列三叠纪矿床,形成了一条三叠纪钨钼成矿带。小白石头钨(钼)矿床位于东天山的中天山地块东南缘,是一个与三叠纪黑云母花岗岩有关的矽卡岩型矿床。作为该成矿带唯一的钨钼矿床,其钨钼共生机制的研究工作不仅丰富了东天山-北山的成矿理论,而且可以拓展找矿方向。本文以小白石头钨(钼)矿为研究对象,针对钨钼共生机制等关键科学问题,在详细野外调查基础上,开展了侵入岩、矿床地质特征、矿物学、成矿流体、年代学等方面的系统研究,探讨成矿地质背景、成矿流体演化、成矿物质来源和成矿元素沉淀机制,建立矿床模型,并与其他钨矿床进行了综合对比研究,总结了东天山钨矿成矿规律。取得主要成果如下:矿区内侵入岩发育,锆石LA–ICP–MS U–Pb年龄确定新元古代黑云二长花岗岩形成于908.1 Ma、泥盆纪花岗闪长岩形成于406.8~412.3 Ma、石炭纪辉长闪长岩的侵位时间为324.7Ma,与成矿有关的三叠纪黑云母花岗岩形成于246.4~252.2 Ma。辉钼矿Re–Os年龄加权平均模式年龄分别为245.0±1.7 Ma和251.1±1.6 Ma、白云母~(40)Ar–~(39)Ar坪年龄为247.6±2.3Ma,表明矿床形成于早三叠世(245~251 Ma)。三叠纪黑云母花岗岩具有高硅、富碱、中等铝、镁含量、低钙特征,为高钾钙碱性镁质花岗岩。岩石轻重稀土分馏明显,弱的负Eu异常,显示为I型花岗岩。矿物学、全岩地球化学、Sr–Nd和Lu–Hf同位素研究表明,其来源于幔源和壳源物质混合,后期同化混染过程中有更多的地壳物质加入。提出与成矿有关岩石形成于板内伸展环境。黑云母花岗岩侵入卡瓦布拉格群碳酸盐岩中,在接触带形成矽卡岩。矿化类型主要有矽卡岩型和石英脉型,少量花岗岩型和大理岩型。成矿过程经历了早期矽卡岩阶段(I)、退化蚀变阶段(II)、石英-硫化物阶段(III)和方解石阶段(IV),钨矿化主要形成于II和III阶段,钼矿化主要形成于III阶段。矿物研究表明I阶段成矿流体的氧逸度逐渐增加,并向弱碱性演化,黄铁矿等硫化物形成于中低温环境。II阶段早期成矿流体的氧逸度较高,白钨矿开始沉淀,主要来源于岩浆热液流体。II阶段后期和III阶段成矿流体的还原性不断增加。III阶段中,大气降水大量加入,参与形成白钨矿。4个成矿阶段中成矿流体温度逐渐降低(峰值分别为310℃、300℃、290°C和170°C、150°C);流体盐度逐渐降低(峰值分别为6.5 NaCl equiv.、4.5 NaCl equiv.、4.5.NaCl equiv.和2.5 NaCl equiv.);成矿深度逐渐减小(2.6~3.3 km、0.7~0.9 km、0.8~1.0 km和0.2 km)。主成矿阶段(II和III)中大气降水加入和压力释放引起成矿流体沸腾作用,形成不均匀流体,导致了白钨矿和辉钼矿大量沉淀。稳定同位素(C、H、O、S、He和Ar)研究表明I阶段流体主要源于岩浆,并在岩浆-热液活动后期经历了强烈分馏作用;II阶段流体主要来自岩浆,有大气降水加入;III阶段流体主要来源于岩浆和大气降水混合;IV阶段以大气降水为主。成矿物质主要来源于壳源花岗岩,混合有深源物质。提出钨钼共生关键为壳幔物质共同参与、充分的岩浆演化和开放的成矿环境。揭示了东天山-北山三叠纪钨钼成矿带钨和钼矿床相同的地质构造背景提供了相似物质来源,成矿岩浆岩中老、新地壳组分参与是形成不同矿床类型的根本原因。钨矿形成时代早于钼矿,东天山矿床时代早于北山。斑岩型钼矿与区域构造关系更为密切。对比华南典型钨矿床,东天山三叠纪钨矿床在源岩、构造、围岩、流体演化和物质来源等方面极为相似,具有很大找矿潜力。


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