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《中国地质科学院》 2009年
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内蒙古苏莫查干敖包超大型萤石矿化区形成环境、地质特征及成矿机理研究

许东青  
【摘要】: 内蒙古四子王旗北部的苏莫查干敖包地区是我国北方重要的单一萤石矿集区,位于中亚晚古生代构造带上,在下二叠统大石寨组中酸性火山-沉积岩与燕山中期花岗岩的内外接触带上产出有苏莫查干敖包超大型萤石矿床和中型敖包吐萤石矿床以及伊和尔、贵勒斯泰和西里庙等诸多萤石矿化点。苏莫查干敖包萤石矿床以及区域上的温多尔努如和瑙尔其格萤石矿化点产出于大石寨组第三性段的底部;相比之下,敖包吐萤石矿床产出在大石寨组第三岩性段的顶部,贵勒斯泰萤石矿点产出于燕山中期花岗岩之内。依据矿物组合可以将萤石矿石划分为3种类型,即萤石-石英型、硫化物-萤石型和碳酸盐-萤石型;根据矿石的结构和构造特征划分为纹层状、条带状、细晶致密块状、伟晶状、皮壳状、混合伟晶状和泥沙状,其中早期成矿阶段类型主要为条带状、纹层状和细晶块状,而晚期为伟晶状和混合伟晶状。蚀变类型为硅化、绢云母化和高岭石化,其中蚀变矿物绢云母和伊利石的钾-氩年龄分别为141.5±1.2Ma和137.6±1.1Ma。鉴于萤石和绢云母和伊利石具有共生结构关系,因此,萤石的成矿作用发生在早白垩世。 同位素测年结果表明,大石寨组火山岩锆石SHRIMP铀-铅年龄为276±10Ma,MSWD为1.9。属早二叠世。岩石地球化学研究表明,大石寨组火山岩为高硅(SiO_2含量在63.66%~78.02%之间,样品数为12)、富碱((Na_2O+K_2O)的含量为5.55%~9.86%,样品数为12)、过铝质(Al_2O_3的含量为11.78%~21.33%,铝饱和指数/CNK为1.0~2.0,样品数为12)的钙碱性到高钾钙碱性岩石系列。研究区与萤石成矿作用关系密切的侵入岩类为早白垩世卫境花岗岩,主要岩石类型为中细粒含黑云母似斑状花岗岩。花岗岩的锆石SHRIMP铀-铅年龄为138±3.8Ma,MSWD为2.3,属早白垩世。岩石地球化学研究表明,花岗岩主要表现为高硅(SiO_2含量为70.18%~75.62%,样品数为8)、富碱(全碱(Na_2O+K_2O)含量为8.25%~9.34%,样品数为8)、准铝-弱过铝质(Al_2O_3的含量为12.69%~14.68%,铝饱和指数A/CNK为0.92~1.05)的特点,属高钾钙碱性岩石系列。卫境岩体中含萤石细粒花岗岩脉的锆石SHRIMP铀-铅年龄为137±2Ma,MSWD为0.25,与卫境花岗岩基本同期,同时与苏莫查干敖包萤石矿脉中的蚀变矿物绢云母和伊利石的钾-氩年龄基本接近。所有上述证据表明研究区的萤石成矿作用与早白垩世的岩浆活动具有密切的成因联系。 苏莫查干敖包萤石矿床地球化学研究结果表明,各成矿期次萤石单矿物的镍含量较高,其变化范围为(28.60~38.60)×10~(-6),远高于上地壳的镍的平均含量。成矿作用早期形成的纹层状、细晶块状、条带状萤石矿石的稀土元素配分型式为轻稀土元素略显富集、基本没有铕异常;相比之下,成矿作用晚期形成的伟晶状、混合伟晶状萤石,为轻稀土元素亏损和重稀土元素富集,铕既有正异常也有负异常。萤石的包裹体研究结果表明,成矿流体主要属H_2O-CO_2-NaCl体系,各类型萤石矿石中存在3种包裹体类型:气-液2相包裹体,富CO_2包裹体和气相-液相-固相共存的3相包裹体。高温和高盐度与低温和低盐度包裹体均可见及,前者的均一温度变化范围为396~436℃,盐度为29.47%~47.95%NaCleq.,集中分布在36%~40%NaCleq.之间;后者的均一温度在140~160℃,盐度在0.18%~10.98%NaCleq.集中分布在2.0%NaCleq.附近。萤石矿石中黄铁矿的δ~(34)S为-5.2‰~+7.0‰,与典型的岩浆热液矿床大体相似。成矿早期阶段萤石δD为-119.0‰~-102.0‰,δ~(18)O为-7‰~-11.6‰,反映了δ~(18)O交换的特征;成矿晚期阶段萤石δD为-128‰~-104‰,δ~(18)O为-21‰~-14.8‰,分布在大气降水线附近。在萤石的成矿作用的早期阶段,成矿流体主要是高温和高盐度的岩浆流体,流体与大石寨组流纹岩和流纹质凝灰岩以及大理岩透镜体的高比例的水-岩反应是萤石从含CaF_2的成矿流体中沉淀析出的主要机制,萤石矿脉普遍发育的高岭石化是这一反应的结果;成矿晚期阶段的成矿流体主要是大气降水为主要来源的混合流体,流体温度的降低是CaF_2从流体中沉淀的主要因素。 苏莫查干敖包萤石矿床的锶-钕同位素研究结果表明,萤石单矿物的锶同位素初始比值(~(87)Sr/~(86)Sr)_i为0.70861~0.71045。萤石的钕同位素初始比值(~(143)Nd/~(144)Nd)_i为0.512203~0.512341,εNd(t)为-2.33~-4.77,二阶段模式年龄T_(2DM)为1121~1329 Ma。萤石的锶-钕同位素特征表明苏莫查干敖包萤石矿床的成矿物质来源主要与早白垩世卫境花岗岩有关,萤石高的εNd(t)反映了成矿物质来源中有相当比例的幔源物质组分(或幔源流体)的加入。萤石的二阶段模式年龄与南蒙古乌呼塔格的结晶基底年龄接近,暗示了部分成矿物质来源与南蒙古陆块有着紧密的关联。
【学位授予单位】:中国地质科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P619.215

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1 许东青;内蒙古苏莫查干敖包超大型萤石矿化区形成环境、地质特征及成矿机理研究[D];中国地质科学院;2009年
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