收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

山东莱芜地区矽卡岩型铁矿床成矿作用与成矿机制研究

段壮  
【摘要】:位于华北克拉通东部的鲁西莱芜地区是我国最重要的矽卡岩型富铁矿成矿区之一,也是我国平炉富矿的重要产地。莱芜地区中生代侵入岩发育,主要包括矿山、角峪、金牛山和铁铜沟岩体,其中矿山岩体是最重要的成矿岩体。矽卡岩型铁矿床主要产于矿山岩体与中奥陶统碳酸盐岩地层的接触带中,包括大-中型矿床7处,小型矿床3处,累计探明资源储量约5亿吨,占莱芜地区矽卡岩型铁矿总储量的95%以上。前人对该莱芜地区成矿岩体地质特征、控矿构造及矿化特征等开展了大量研究,但对该区成矿岩体的岩石成因、成矿流体组成和演化、成矿时代、膏岩层参与铁矿成矿的方式和机制等关键问题的研究还比较薄弱。针对以上问题,本文以莱芜地区的中生代侵入岩及张家洼大型富铁矿床为主要研究对象,在详细的野外地质调查、岩相和矿相学观察的基础上,开展相关的岩石地球化学、成矿年代学及矿物地球化学研究,深入探讨该区侵入岩的成因、成矿流体演化、膏盐层参与成矿的方式、成岩成矿时代和成矿动力学背景,揭示该区矽卡岩型富铁矿成因机制和关键控制因素。系统的锆石U-Pb定年结果表明,莱芜地区的侵入岩主要形成于~130Ma,是华北克拉通破坏峰期的响应。该区几个主要侵入岩体如矿山、角峪、金牛山和铁铜沟等具高Mg#,富集LILE、Pb和LREE,亏损HFSE等微量元素组成特征,并明显富集Sr-Nd同位素,表明其初始岩浆来源于EMI型和EMII型地幔之间的富集岩石圈地幔的部分熔融,并且在岩浆演化过程中发生了不同程度的地壳混染;此外,铁铜沟岩体的同位素组成特征显示有少量软流圈物质的加入。莱芜地区富集岩石圈地幔的形成可能与三叠纪时期华南陆壳向华北克拉通俯冲过程中产生的熔体及侏罗纪时期古太平洋向中国东部俯冲产生的板片流体对华北克拉通岩石圈地幔的交代有关。张家洼矽卡岩型铁矿床主要赋存于矿山岩体的闪长质侵入体与中奥陶统碳酸盐岩的接触带、石炭系本溪组与奥陶系地层之间的层间滑动离构造以及接触带与层间构造的复合部位。野外观察和岩相学特征表明,该矿床的成矿作用可以分为钠质交代阶段(钠长石、方柱石)、干矽卡岩阶段(透辉石、镁橄榄石、尖晶石)、湿矽卡岩阶段(金云母、磁铁矿、蛇纹石及少量磷灰石和榍石)、硫化物阶段(黄铁矿)和碳酸盐阶段(方解石),其中湿矽卡岩阶段是主成矿阶段,磁铁矿为主要的矿石矿物。与磁铁矿共生的热液榍石U-Pb年龄为131±4 Ma,与磁铁矿共生的金云母~(40)Ar/~(39)Ar年龄为130±1 Ma,二者在误差范高度吻合,并与矿山岩体的锆石U-Pb年龄(130±1 Ma)完全一致,表明莱芜地区矽卡岩型铁矿床的成岩成矿作用年龄为~130 Ma。鲁西北淄博地区召口矽卡岩型铁矿床的石榴石U-Pb年龄为128±3 Ma,鲁西南沂南地区的铜井矽卡岩型Cu-Au-Fe矿床的石榴石U-Pb年龄为126±7–127±3 Ma。这些年龄在误差范围内均与张家洼铁矿床的年龄相似,暗示莱芜地区矽卡岩型铁矿床是鲁西早白垩世130 Ma左右区域大规模成矿作用的产物。综合华北克拉通东部已发表的矽卡岩型矿床及成矿岩体的年龄可知,华北克拉通中、东部的矽卡岩型铁矿成矿作用均爆发于~130 Ma,与华北克拉通破坏峰期一致,指示华北地区大规模矽卡岩型铁成矿作用是华北克拉通岩石圈减薄和破坏的响应和产物。为了探讨莱芜地区矽卡岩型铁床成矿流体的演化以及膏岩层参与铁矿成矿的方式和机制,本文对成矿岩体(矿山岩体)中的硫化物和磷灰石以及矽卡岩型铁矿床中不同成矿阶段的热液矿物(钠化-干矽卡岩阶段的方柱石、湿矽卡岩阶段的热液磷灰石和磁铁矿、硫化物和碳酸盐阶段的黄铁矿)开展了系统的矿物学及地球化学研究。结果表明,矿山岩体中的磷灰石具有异常高的Cl含量(可达7 wt.%),暗示与成矿有关的岩浆高度富集卤族元素(尤其是Cl),从而有利于高盐度岩浆流体的出溶。该区成矿岩体中辉石堆晶和不成矿岩体中部分具有原生结构的硫化物硫同位素组成具有典型的岩浆硫特征(δ~(34)S接近于0‰)。钠化-干矽卡岩阶段的方柱石Cl/Br摩尔比值介于565–1094,暗示该阶段的成矿流体以岩浆流体为主。形成于湿矽卡岩阶段且与磁铁矿共生的热液磷灰石具有明显更高的Cl/Br摩尔比值(685–8875),指示该期流体混染了围岩奥陶纪蒸发岩中的岩盐;同时,热液磷灰石的~(87)Sr/~(86)Sr比值(0.70765–0.70903)明显高于成矿岩体的初始~(87)Sr/~(86)Sr比值(0.70645–0.70792),而与奥陶系碳酸盐围岩的同位素组成相似(0.70867–0.70919),也指示该阶段大量围岩物质加入到成矿热液中。张家洼铁矿的磁铁矿具有高Mg特征(MgO含量普遍大于1 wt.%),并且伴生镁铁矿和镁钛矿,指示铁成矿阶段有大量富镁围岩物质的加入。硫化物-碳酸盐阶段的硫化物具有富重硫的硫同位素组成特征(δ~(34)S值整体大于10‰),指示奥陶纪膏盐层中硫酸盐的加入为热液流体提供了大量的硫。同时,大规模富含地层重硫的热液流体叠加交代了该区成矿岩体,使岩体中富含浸染状、细脉状的热液黄铁矿,这些黄铁矿的硫同位素组成与矿石中硫化物阶段的黄铁矿硫同位素组成相近。综上所述认为,奥陶系膏岩层主要以热液流体交代、萃取的方式在湿矽卡岩阶段持续加入到成矿流体系统中;成矿岩体出溶的富氯流体利于铁质出溶和搬运,是成矿的关键因素。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 何清鉴;胡若芬;冷盛强;;矽卡岩型铁矿床形成条件的热力学研究[J];中南矿冶学院学报;1982年S2期
2 ;矽卡岩型铁矿床[J];能源与节能;2019年11期
3 刘孝善;王声远;;华东某矽卡岩型铁矿床的成矿地质特征[J];地质论评;1965年04期
4 谭维信;山东矽卡岩型铁矿床充水特征及水害治理对策[J];中国岩溶;1993年02期
5 许晓峰;;就中性及中酸性侵入岩的化学特征论若干矽卡岩型铜、铁矿床的成矿专属性[J];地质论评;1966年02期
6 赵洪飞;钟康惠;;西藏恰功矽卡岩型铁矿床地质特征与成因分析[J];四川有色金属;2014年03期
7 朱元龙;吕士英;;河北省-混合岩化矽卡岩型铁矿床[J];地质论评;1966年03期
8 吕立娜;赵元艺;;西藏材玛矽卡岩型铁矿床的成岩成矿年代及黑柱石出现的意义[J];矿床地质;2012年S1期
9 李雷;秦永军;张凯;;矽卡岩型铁矿的成矿地质特征及成因综述[J];中国金属通报;2018年11期
10 郝兴中;刘伟;臧凯;张学松;;鲁西潘店地区矽卡岩型铁矿成矿规律初探[J];山东国土资源;2018年07期
11 黄崇轲;;針对矽卡岩型銅、鉄矿床的特点加速普查評价工作[J];中国地质;1965年04期
12 孙长泉;国内外矽卡岩型铁矿石的综合利用[J];国外金属矿选矿;1994年01期
13 郝兴中;杨毅恒;刘伟;;山东潘店地区矽卡岩型铁矿地质特征及找矿意义[J];科学技术与工程;2018年20期
14 孙立杨,苏欣栋;鄂东矽卡岩型铁(铜)矿床模式及品位、吨位模型探讨[J];华南地质与矿产;2004年02期
15 郝兴中;代杰瑞;张春池;张文;张贵丽;祝培刚;于晓卫;王立功;;齐河—禹城地区矽卡岩型铁矿找矿预测地质模型[J];山东国土资源;2019年12期
16 张德贵;安徽最大铜硫矿床地质概要——论新桥铜硫铁矿床的成因[J];地质科技情报;1982年S1期
17 李延河;谢桂青;段超;韩丹;王成玉;;膏盐层在矽卡岩型铁矿成矿中的作用[J];地质学报;2013年09期
18 王喜亮;王秀全;曹芳芳;;河南省安林地区矽卡岩型铁矿地质特征及控矿因素分析[J];现代矿业;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 祝明金;;马来西亚斯里加亚矽卡岩型铁矿床矿石特征研究[A];贵州省地质学会青年工作委员会首届学术年会论文集[C];2013年
2 赵一鸣;谭惠静;许振南;袁润广;郑人来;林峰雪;;闽西南地区钙矽卡岩型铁矿床的生成地质条件和交代矿化特征[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(1)[C];1980年
3 赵一鸣;伍家善;韩发;罗镇宽;;陕西洛南地区镁矽卡岩型铁矿床的矿化蚀变特征和找矿标志[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(3)[C];1982年
4 赵一鸣;伍家善;韩发;罗镇宽;冯益民;周德科;;东秦岭陕西洛南地区镁矽卡岩型铁矿床的矿化蚀变特征和找矿标志(1972)[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(18)[C];1986年
5 赵一鸣;谭惠静;许振南;袁润广;毕承思;郑人来;李大新;孙静华;;闽西南地区马坑式层控钙矽卡岩型铁矿床的生成地质条件、交代矿化特征和找矿方向(1980)[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(18)[C];1986年
6 赵一鸣;谭惠静;许振南;袁润广;毕承思;郑人来;李大新;孙静华;;闽西南地区马坑式层控钙矽卡岩型铁矿床的生成地质条件,交代矿化特征和找矿方向[A];中国地质科学院文集(1981)[C];1983年
7 刘朝露;肖勇;余万林;蒋立婷;王力;;老挝华潘省华芒铁矿床成矿地质特征与找矿方向[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S12境外矿产资源勘查研讨会分会场[C];2013年
8 宋学信;黄崇柯;唐兴信;;我国富铁矿床三十例(1976)[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(18)[C];1986年
9 喻六平;李文权;;煤系铁矿床安全避险“六大系统”工程建设探讨[A];中国矿业科技文汇——2013[C];2013年
10 宋学信;杨道斐;;姑山铁矿床的地质特征和成因(1975)[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(18)[C];1986年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 段壮;山东莱芜地区矽卡岩型铁矿床成矿作用与成矿机制研究[D];中国地质大学;2019年
2 胡浩;大冶地区矽卡岩型铁矿床的组成、特征与成因:矿物学、年代学和地球化学研究[D];中国地质大学;2014年
3 王明格;冀东马城BIF型铁矿床成矿规律及远景评价[D];北京科技大学;2019年
4 李智泉;西昆仑塔什库尔干铁矿带成矿机制及沉积环境[D];中国地质大学(北京);2018年
5 赵震宇;中国铁矿床成矿远景区综合信息潜力预测[D];吉林大学;2005年
6 李婉婷;宁芜及庐枞地区陆相次火山岩型铁矿床成矿流体及矿床成因研究[D];中国地质大学;2015年
7 毛洪江;老挝长山成矿带爬立山铁矿床成矿地质特征与成因研究[D];成都理工大学;2012年
8 张海东;晋南平顺铁矿床成岩成矿作用及成矿预测[D];长安大学;2011年
9 段超;宁芜矿集区凹山玢岩型铁矿床成矿作用研究[D];中国地质大学(北京);2012年
10 路英川;西秦岭造山带西段矽卡岩型铜(金)矿床成矿作用与成矿规律[D];中国地质大学(北京);2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨晨英;豫西骆驼山多金属硫铁矿床地质地球化学及成因研究[D];中国地质大学(北京);2016年
2 何朝鑫;青海省都兰县双庆铁矿床地球化学特征及成因探讨[D];成都理工大学;2014年
3 赵欣鑫;矽卡岩型金属矿床中辉石的标型特征及成矿意义[D];中国地质大学(北京);2017年
4 王浩然;鲁东地区BIF型铁矿矿床成因及找矿综合模型研究[D];长安大学;2019年
5 李博超;北山磁海大型铁矿床地质地球化学特征及成因研究[D];中国地质大学(北京);2019年
6 胡博远;大孤山铁矿西北边帮巷道涌水水源判别及水岩作用研究[D];中国地质大学(北京);2019年
7 安茂国;山东省苍峄铁矿带成矿规律与找矿方向研究[D];中国地质大学(北京);2019年
8 冯博;河北省白涧铁矿成矿规律及成因分析[D];石家庄经济学院;2015年
9 刘帅;内蒙古东升庙多金属硫铁矿床成矿地质特征与成因[D];吉林大学;2019年
10 董赫;长江中下游成矿带不同成因类型赤铁矿矿物学和地球化学特征研究[D];合肥工业大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张丽华;解决铁矿供需矛盾需要多途径[N];中国矿业报;2009年
2 CBN记者 曹开虎;2015年前中国有望打破国际铁矿石垄断[N];第一财经日报;2009年
3 本报实习生 赵威 本报记者 王玉亮;10亿吨特大铁矿30年猜想成真[N];河北日报;2009年
4 记者 瞿剑;冀东地区蕴含百亿吨铁矿资源潜力[N];科技日报;2009年
5 记者 侯忠江;辽宁大台沟铁矿已查明储量超30亿吨[N];科技日报;2009年
6 王怀智 梁子建;许昌探明一大型铁矿床[N];地质勘查导报;2010年
7 记者 滕艳 特约记者 徐丛荣;西天山铁矿床分海相火山岩型和矽卡岩型两大类[N];中国国土资源报;2013年
8 高广超;覆盖区深部铁矿床勘查技术达国际领先水平[N];中国矿业报;2016年
9 特约记者 高广超;济宁超深特大型铁矿床资源潜力巨大[N];中国国土资源报;2016年
10 ;FMG在皮尔巴拉发现新铁矿床[N];世界金属导报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978