阿尔金山东段喀腊大湾地区新元古代-早古生代构造演化与成矿作用

作者
王成明;
摘要
喀腊大湾地区位于阿尔金山东段,是我国近年新发现的Fe-Cu-Pb-Zn矿集区,新发现矿床(点)20余个,自北向南发育了白尖山铁矿田、喀腊大湾铁矿田和喀腊大湾南铜铅锌多金属矿田。但该地区基础地质和矿床地质研究薄弱,极大地制约了找矿勘查的继续成功。本文从喀腊大湾地区三个矿田中,分别选取白尖山铁矿、7918-7910铁(钼)矿和喀腊达坂铅锌矿,开展典型矿床解剖工作,以期厘定控矿条件,探讨区域构造演化和成矿规律,建立区域成矿模式。     白尖山铁矿位于喀腊大湾地区北部,白尖山断裂附近。矿床赋存于新元古代索拉克组上部硅质岩、碳酸盐岩、碎屑岩地层中,直接含矿岩石为含磁铁硅质岩、含磁铁硅质板岩等。矿体呈似层状、层状和透镜状顺层产出,矿石中主要矿石矿物为磁铁矿,其次为赤铁矿,脉石矿物主要为石英、绢云母、斜长石等,并有少量白云石、方解石、菱铁矿、磷灰石。含磁铁硅质岩与碧玉岩、硅质岩之间常为渐变过渡关系,可见富铁条带与富硅质条带呈交替纹层状,平行于围岩的原始沉积层理分布而形成条带状铁建造(banded iron formation,BIF)。含磁铁硅质岩碎屑锆石定年,限定其最大沉积年龄约为783Ma。根据索拉克组下部发育的双峰式火山岩组合和硅质岩围岩的地球化学特征,白尖山铁矿可能形成于Rodinia超大陆裂解背景之下的大陆裂谷环境。综合白尖山铁矿的矿床地质、地球化学和形成的构造背景,其可能为新元古代BIF铁矿。     喀腊大湾铁钼矿田位于喀腊大湾中段,主要包括八八西、八八、7915、7918铁矿和7910铁钼矿。赋矿围岩主要为寒武系塔什布拉克组碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩。矿体直接赋存于喀腊大湾花岗岩体与围岩接触带的矽卡岩建造中,野外和手标本中可见矿化切穿火山岩和碳酸盐岩围岩。矿石中主要矿石矿物为磁铁矿和辉钼矿,主要脉石矿物为石榴石、透辉石、绿帘石、透闪石、阳起石等矽卡岩矿物和石英、绿泥石、方解石等。喀腊大湾铁钼矿田的形成经历了干矽卡岩、湿矽卡岩、石英氧化物、石英硫化物和石英碳酸盐等五个阶段。矽卡岩中石榴子石、辉石的端元组分分别以钙铁榴石、透辉石为主,磁铁矿微量元素具有与典型矽卡岩型铁矿床中磁铁矿相类似的特征。综合其矿床地质特征,喀腊大湾铁钼矿田为矽卡岩型,喀腊大湾花岗岩体为成矿岩体。喀腊大湾花岗岩形成时代为476.1±3.3 Ma,为高钾钙碱性过铝质高分异Ⅰ型花岗岩,岩体富LILEs(如Rb和K)、Pb和LREE,亏损HFSEs(Nb,Zr,P和Ti)和HREE,其Sr-Nd-Hf同位素特征指示其源区为壳幔混源。结合区域地质构造演化,喀腊大湾铁矿可能形成于大陆边缘弧背景之下。矽卡岩中榍石U-Pb年龄、角闪石Ar-Ar年龄均与喀腊大湾花岗岩体成岩年龄一致,均说明喀腊大湾铁钼矿田形成时代为奥陶纪。     喀腊达坂铅锌矿位于喀腊大湾地区南部,赋矿围岩为奥陶纪喀腊大湾组英安岩、流纹岩、火山凝灰岩等酸性火山岩。矿体呈似层状、透镜状顺火山岩地层产出,最主要矿石为块状、条带状硫化物矿石。矿石中主要矿石矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和黄铜矿等,脉石矿物主要为石英、绿泥石、重晶石、白云母、黑云母和金云母等。在矿层上部发育重晶石岩和硅质岩层等反映热水喷流沉积作用的喷流岩。喀腊达坂铅锌矿床的形成经历了喷流沉积期和变质叠加改造期(进一步划分为同变质阶段和退变质-变质后阶段)。喷流沉积期主要发育W型包裹体,为H2O-NaCl体系,温度为174~354℃,盐度2.3~4.1 wt.% NaCleqv.,为中低温低盐度的流体;氧同位素δ18Ow值为-3.3‰~1.6‰,氢同位素δDw范围为-54.5‰到-38.8‰,指示流体可能主要源自海水,并可能有岩浆水的加入。变质叠加改造期发育C型、PC型和W型包裹体,成矿流体为H2O-CO2-NaCl体系,温度和盐度分别为251~357℃和0.8~14.4 wt.% NaCl eqv.,为中低温中低盐度富CO2流体,δD、w-68.1‰到-32.3‰,δ18Ow0.5‰~5.7‰,为变质流体。硫化物S-Pb同位素分析表明,喷流沉积期成矿物质主要来自赋矿火山岩和地壳物质,硫主要源自海水硫酸盐还原并可能有岩浆硫的加入;变质叠加改造期成矿物质主要源自原生硫化物的活化并可能有变质流体携带的源自古老地壳的物质,硫主要源自原生沉积硫化物并可能有外来壳源硫。喀腊达坂铅锌矿富矿火山岩富集大离子亲石元素、Th、Pb等,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,具有明显的弧岩浆特征,形成构造背景为大陆边缘弧,Sr-Nd-Hf同位素特征表明其主要源自古老下地壳物质的部分熔融,并可能有亏损地幔物质的加入。综合其矿床地质、地球化学特征,喀腊达坂铅锌矿为受变质叠加改造VMS铅锌矿床,赋矿火山岩的锆石U-Pb定年结果限定其喷流沉积期时代为约493 Ma,构造背景为活动大陆边缘的弧内拉张区或弧后拉张盆地;云母Ar-Ar定年结果限定变质叠加改造期时代为453~431 Ma,并与北阿尔金早古生代晚期的造山作用有关。     喀腊大湾地区从新元古代到早古生代,经历的构造演化和相关成矿作用如下:     (1)新元古代南华纪,伴随Rodinia超大陆的裂解,在阿尔金山地区形成大陆裂谷,并在此背景之下形成了白尖山铁矿等BIF型铁矿;     (2)新元古代末-早寒武世,阿尔金洋发生初始裂解,形成与基性-超基性岩有关Co、Ni矿点、铬铁矿矿点;     (3)晚寒武世至奥陶纪,阿尔金洋向南俯冲,在北阿尔金地区形成大陆边缘弧,并发育弧岩浆活动,弧岩浆侵入碳酸盐或富钙火山岩形成喀腊大湾铁钼矿田等矽卡岩型Fe-Mo矿床,在弧内或弧后拉张区则形成喀腊达坂铅锌矿等火山岩赋矿的VMS铜铅锌矿床;     (4)志留纪阿尔金洋闭合,伴随造山作用,发生变质作用和变质流体活动,在形成受韧性剪切带控制的造山型金矿(大平沟金矿等)的同时,原生VMS铜铅锌矿床在此过程中受变质作用和变质流体的叠加改造。
关键词/主题词
铁矿床;铁钼矿;铅锌矿;构造演化;成矿规律
页数
302
出版日期
2019-01-24
学位授予单位
中国科学院大学
学位年度
2017
学位
博士
院系
矿物学、岩石学、矿床学
导师
陈衍景;张莉;陈华勇;汤好书
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