东昆仑造山带沟里地区构造岩浆转换与金成矿作用

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东昆仑造山带位于特提斯域东部,其记录了早古生代原特提斯洋演化和晚古生代-中生代古特提斯洋演化过程并包含丰富的金矿资源,近年来广受国内外学者的关注。然而目前关于该地区原特提斯洋俯冲-碰撞的转换时限,古特提斯洋演化过程中弧后伸展时限和大陆碰撞时限,多期构造-岩浆作用与金成矿之间的关系,典型金矿内多阶段流体活动中金成矿机制等方面的研究还较为薄弱。位于东昆仑造山带东部的沟里金矿田为东昆仑地区主要的金矿富集地之一,包含果洛龙洼、瓦勒尕等多个大中型脉状金矿床,此外,沟里地区早古生代-中生代构造-岩浆活动均较为发育,该区为我们研究上述问题提供了很好的研究对象。本文针对沟里地区早古生代-中生代基性岩浆岩,开展锆石U-Pb定年和Hf同位素,全岩主微量元素和Sr-Nd同位素研究,从而确定其岩石成因和成岩构造背景,并建立区域上早古生代和晚古生代-中生代两阶段构造演化模型。此外,针对区内果洛龙洼和瓦勒尕金矿床开展细致的野外调查工作和精细的矿物学鉴定工作,并开展流体包裹体,硫化物He-Ar同位素,不同世代黄铁矿、毒砂原位微量元素等测试研究,从而厘清矿床内构造控矿特征,,总结各金矿多阶段流体活动过程中金沉淀成矿机制,并以此指导区域找矿工作。论文取得的主要认识如下:沟里地区早古生代浪木日橄辉岩和克合特辉长岩其侵位年龄分别为450Ma和430Ma。全岩主微量元素和Sr-Nd同位素测试表明,浪木日橄辉岩具有低钾,高镁铁的特征,岩石类型为低钾拉斑玄武质,其具有变化的Ba/La值以及一致的Th/Yb值。克合特辉长岩相对而言有更高的钾含量和更低的镁铁含量,岩石类型为中钾钙碱性,其样品的Ba/La和Th/Yb值均不一致。两者均富集轻稀土元素和大离子亲石元素且亏损高场强元素,而克合特辉长岩中轻重稀土元素分异程度更高。区域上早古生代基性岩从480Ma鸭子泉辉长岩,450Ma浪木日橄辉岩,439Ma夏日哈木超基性岩至430Ma克合特辉长岩的Sr-Nd同位素组成是逐渐富集的。主微量和同位素数据表明浪木日橄辉岩和克合特辉长岩均未受到明显的地壳混染,且岩浆起源于受俯冲板片成分交代的地幔楔熔融,但两者源区地幔楔受俯冲板片交代的形式不一致。在奥陶纪,地幔楔主要受板片流体交代并发生部分熔融形成浪木日橄辉岩,而到了志留纪,由于俯冲加深,板片开始熔融,地幔楔受板片熔体和板片流体的共同交代并发生熔融形成了克合特辉长岩。同时,奥陶纪至志留纪基性岩岩石类型和岩石成因的转变也意味着东昆仑地区从奥陶纪的不成熟弧向志留纪的成熟弧的转变,两者均形成于原特提斯洋北向俯冲过程中,随后的大陆碰撞也发生在430Ma左右。沟里地区晚古生代-中生代坑得弄舍辉长岩和按纳格角闪辉长岩成岩年龄分别为266Ma和242Ma。坑得弄舍辉长岩具有低钾钛和高镁铁含量,岩石类型为低钾拉斑玄武质岩浆岩,岩石富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,其稀土和微量元素组成与典型的冲绳海槽弧后玄武岩类似,岩石具有亏损的同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.704338-0.704641,εNd(t)=3.1-4.2)。其地球化学特征表明其起源于受板片流体交代的上涌软流圈部分熔融,稀土元素熔融模型显示其部分熔融开始于石榴石稳定区域(4%)而结束在尖晶石稳定区域(6%),岩石形成于弧后拉伸背景。按纳格辉长岩具有相对更高的钾钛含量和更低的镁铁含量,岩石类型为中钾钙碱性,其具有弱的轻重稀土分异和负铕异常,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有低Nb/Ta值(3.7~8.8),显示岛弧岩浆岩的地球化学特征。全岩(87Sr/86Sr)i值(0.70880~0.71036)和εNd(t)值(-4.8~-3.4)相对集中,锆石εHf(t)值为-4.9~-0.4。综合分析表明,按纳格角闪辉长岩岩浆起源于俯冲板片流体交代的地幔楔,为尖晶石相金云母二辉橄榄岩的部分熔融产物,岩石形成于大洋俯冲过程中。区域上从266Ma的坑得弄舍辉长岩,262Ma的加当辉长岩至250Ma的白日其利镁铁质岩和242Ma的按纳格角闪辉长岩岩石起源从软流圈向逐渐富集的地幔楔转变,其构造背景从弧后盆地向大洋俯冲转变。果洛龙洼金矿床赋存于奥陶纪纳赤台群千糜岩中,矿区构造主要以断裂为主,其构造期次可以分为四期。果洛龙洼金矿区矿石中金属矿物主要包含自然金,黄铁矿,黄铜矿,闪锌矿,方铅矿,褐铁矿,孔雀石,可见矿石呈块状构造,稠密浸染状,细脉浸染状,网脉状构造,星点状构造等产出。其围岩蚀变包括硅化,钾化,绢云母化和绿帘石化,这些蚀变在矿体两侧交替出现。其成矿期可以分为热液成矿期和表生淋滤富集期,其中热液成矿期又可分为石英含极少量黄铁矿阶段,石英黄铁矿阶段和多金属硫化物阶段三个成矿阶段。流体包裹体和H-O-He-Ar同位素特征显示其成矿流体为岩浆起源。在多金属硫化物阶段可见不同碳-水比例的含CO2三相包裹体,纯CO2包裹体和水盐两相包裹体,表明该阶段发生了流体不混溶。果洛龙洼矿床矿石中黄铁矿可以划分为5个不同期次或类型(Py1-Py5),其中Py1和Py2在石英含极少量黄铁矿阶段和石英黄铁矿阶段均可见,Py3仅在石英黄铁矿阶段可见,Py4和Py5仅在多金属硫化物阶段可见。自然金主要发育在Py4裂隙或黄铁矿边部,另可见少量以包裹金形式存在于Py2内。5种类型黄铁矿中Py1和Py3中Au含量相对较高(>1ppm),而Py2,Py4和Py5中金含量均小于1ppm。各类型黄铁矿中可见Au与Pb,Bi呈正相关,而与As关系不明显。综合分析表明金以硫氢络合物的形式在流体中运移,且在运移过程与围岩中含Fe矿物(绿泥石)反应,Au以微小自然金的形式赋存在黄铁矿(Py1和Py3)内,由于后期压力降低,Py1部分重结晶形成Py2的同时释放金。在石英黄铁矿阶段(Py3)向多金属硫化物阶段(Py4-Py5)演化过程中,由于构造从韧性变形向脆性变形转变,流体压力降低发生流体不混溶使金沉淀,同时由于Py4发育大量脆性变形给流体渗透提供了通道,金与部分亲硫元素硫化物一起沉淀在Py4裂隙中或者矿物边界。瓦勒尕金矿赋矿围岩主要为奥陶纪黑云母花岗岩,矿区构造亦以断裂构造为主,其构造序次可分为四期。其矿石内金属矿物包括自然金,黄铁矿,毒砂,方铅矿,闪锌矿,磁黄铁矿,黝铜矿,非金属矿物以石英为主,另发育有少量绢云母。近矿围岩蚀变包括硅化,绿帘石化和绢云母化,且蚀变主要发育在矿体下盘。其成矿期次可以分为热液成矿期和表生期,其中热液成矿期又可划为石英阶段,多金属硫化物阶段和黄铁矿毒砂阶段三个成矿阶段。瓦勒尕金矿中黄铁矿可以划分为5个类型,Py1和Py2主要发育在多金属硫化物阶段,Py3和Py4主要在黄铁矿毒砂阶段可见,Py5为后期流体交代早期黄铁矿(Py1-Py4)所形成的呈线性排列的小颗粒黄铁矿。毒砂也可以分为三个类型(Apy1-Apy3),其中Apy1仅在多金属硫化物阶段可见,Apy2和Apy3在黄铁矿毒砂阶段可见。原位微量元素测试结果表明Py1相对其他期次黄铁矿具有更低的Au,As,Sb含量。在多阶段黄铁矿中Au与As和Sb呈正相关,而在毒砂中Au整体与Sb呈负相关。另外在Apy2核部具有低金,高Sb、Ni含量,而边部具有高Au,低Sb、Ni含量。综合分析表明随着As替换黄铁矿中的S进入晶格中的同时扭曲晶格结构,Au以替换晶格中Fe的形式进入到黄铁矿和毒砂中,此为瓦勒尕矿区不可见金的主要存在形式。可见金主要分布在Apy3内或部边界处,主要是由于后期含氯流体活动导致毒砂重熔并在该过程中释放金使部分金以自然金的形式存在。沟里地区各金矿床时空分布与区域构造-岩浆的时空分布都比较密切,在空间上,各金矿均发育在昆中断裂带北侧,矿床分布多受昆中断裂的次级断裂控制,矿床内部矿体形态受更次级断裂控制,两个矿区四期构造转变可以与区域上早古生代-中生代多次构造背景转变相匹配。此外,各金矿床内部或周围均存在早古生代和/或晚古生-中生代岩浆岩,且这些岩浆岩多与成矿相关。在时间上,成矿主要集中在早古生代和中生代两个阶段,与原特提斯和古特提斯俯冲-碰撞-陆内造山转换时间一致,且与矿区内岩浆活动时间一致。在成因上,岩浆作用提供了成矿流体以及大部分成矿物质。结合矿区构造控矿性质,野外工作成果以及各矿区矿床成因,在区域范围内圈定两个找矿远景区,在果洛龙洼金矿内部圈定两个找矿靶区,在瓦勒尕矿床内部圈定三个找矿靶区,部分靶区经验证找矿前景良好。
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