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青海柴达木盆地周缘显生宙陆相火山岩区多金属成矿作用研究

李浩然  
【摘要】:柴达木周缘位于青藏高原的北缘,中央造山带重要的组成部分,包括东昆仑和祁连两大造山带。其独特的大地构造位置、复杂的构造环境、频繁的岩浆活动及不同程度的变质作用,记录了区域构造-岩浆-成矿作用的造山旋回过程,不仅造就了区内异常丰富的矿产资源,同时也是揭秘大陆岩石圈时空结构及不同圈层相互作用和显生宙地球动力学演化的理想试验地。论文选取了柴达木周缘近年来新发现的产在陆相火山岩区的具有代表性的6个典型矿床为研究对象,强调野外实际调研地质现象,结合详细的室内观察分析,系统的总结矿床地质特征、成矿条件,准确厘定矿床成因类型。对矿区内的火山岩及中酸性侵入岩开展岩石学、锆石LA-ICP-MS、全岩地球化学及锆石Hf同位素的综合研究,结合矿相学、流体包裹体、H-O同位素等一系列实验方法,取得了以下主要成果:柴北缘造山带内牦牛山组酸性火山岩结晶年龄为407Ma、378Ma、377Ma,结合该时期前人的研究资料,系统的总结了加里东期-华力西期陆陆碰撞-后碰撞的动力学演化事件,~410Ma的时间点为重要的同碰撞到后碰撞的构造体制转换时间,此时柴北缘地区发生板片断离事件,整体从挤压造山环境转为伸展环境,标志着正式进入后碰撞伸展阶段,随着地壳持续增厚在~380Ma发生岩石圈拆沉,大量的幔源岩浆上涌。本文获取的柴北缘晚华力西期-印支期中酸性侵入岩结晶年龄为240Ma、232Ma、230Ma,加里东期造山运动结束后,柴达木地块已经与祁连地块拼贴完成,本文研究认为该时期并未裂解出新的洋盆,而是与东昆仑造山带一同受巴颜喀拉洋北向俯冲作用影响。通过对东昆仑造山带中生代火山岩详细研究发现具有明显岩性差异、时代差异和构造背景差异的两期火山岩事件,而非前人认为的均为鄂拉山组,基于上述地质事实,本文建议将鄂拉山组解体,并建立夏河组,与传统的鄂拉山组火山岩相区分。夏河组成岩年龄为印支早期,地球化学和锆石Hf同位素特征显示其源区来源于俯冲板片脱水交代形成的富集地幔与熔融的镁铁质地壳形成的混合岩浆,形成于巴颜喀拉洋北向俯冲于柴达木陆块之下的活动大陆边缘背景。传统的鄂拉山组火山岩,其成岩年龄为印支晚期,源区具有强烈壳-幔混合岩浆特征,形成于陆陆碰撞之后的后碰撞伸展-强烈的岩石圈拆沉背景。由此可见,柴周缘显生宙存在三期陆相火山岩,而非前人认为的两期。本文对选取的六个典型矿床进行了细致的野外和室内工作,研究认为:柴北缘达达肯乌拉山多金属矿为热液脉型矿床,非VMS型矿床。孔雀沟-哈布其格钼(铜)多金属矿床具有典型的面型蚀变特征为斑岩型矿床,虽然目前研究程度较低,但是展现出巨大的找矿潜力。东昆仑造山带夏河铜多金属矿为高硫化型浅成低温热液矿床,鄂拉山口铅锌矿、哈日扎银多金属矿和那更康切尔银多金属矿为浅成中低温热液脉矿床。其中夏河,鄂拉山口和哈日扎均非前人认为的斑岩型矿床。鄂拉山口铅锌矿床流体包裹体主要有气液两相和含CO_2三相,属于H_2O-Na Cl-CO_2体系,H-O同位素显示成矿流体来源于岩浆水和大气水的混合,硫同位素显示具有多元性,受酸性岩浆和地层共同影响。夏河铜多金属矿床以气液两相和含CO_2三相为主,H-O同位素显示成矿流体具有深源性,演化到晚期大量大气降水参与成矿,硫同位素来源于中酸性岩浆活动。哈日扎和那更康切尔矿床流体包裹体以CO_2三相和气液两相为主,C-H-O-S-Pb同位素显示成矿流体具有幔源初生水特征,铅来源于幔源和地壳的混合,硫同位素显示具有幔源硫的特征,此外首次在那更康切尔矿区发现碲化物的存在,种种迹象体现了深部地质作用对银多金属矿床的控制作用。在以上研究的基础之上,总结区域成矿作用与地球动力学背景的耦合关系,东昆仑造山带在晚华力西期-印支期巴颜喀拉洋北向俯冲的过程中,将大量的水和金属硫、亲流体的大离子亲石元素(LILE)、卤素以及其他组分输送到上地幔中,为形成富含Ag、Au成矿物质的幔源C-H-O流体相提供了基础。与此同时形成了一系列区域性大断裂、大型剪切带及次一级的褶皱和断裂控矿构造,该时期幔源岩浆底侵导致下地壳部分熔融,形成混合岩浆沿断裂上侵携带了成矿物质,在上升过程中物理化学条件发生变化,导致金属硫化物沉积形成如本文鄂拉山口和夏河矿床。演化到印支晚期洋盆闭合之后,区域经历强烈的构造体制转换,储存在上地幔的大量富含Ag、Au等金属元素的幔源C-H-O流体沿深大断裂运移至浅部地壳,成矿流体运移的过程中,也同样不断萃取围岩的成矿元素,在运移至浅部时,在大气降水的参与下,最终沉淀形成银多金属矿床。明确了产在柴周缘陆相火山岩区的矿床的找矿方向,既寻找形成深度较浅的矿床类型,如斑岩型矿床,浅成低温热液矿床和部分热液脉型矿床。由于中生代柴北缘远离俯冲带,因此东昆仑造山带成矿作用明显强于柴北缘地区。由于陆相火山岩区剥蚀深度较浅,本文认为陆相火山岩区是接下寻找此类Ag多金属矿床的重点靶区。本文以新的视角,内容涵盖丰富,将理论研究和实例分析相结合,提出了部分前瞻性探索和实践经验的总结规律。进一步厘清了柴达木盆地周缘成矿作用与地球动力学的耦合关系提供了一定的参考。在观点、方法、阐述过程及结论方面不足之处,承蒙同行专家批评指正。


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