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滇西北羊拉铜矿成矿地质背景及成因机制
朱经经
导师胡瑞忠
2012
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位名称博士
学位专业地球化学
关键词金沙江洋 羊拉矽卡岩型铜矿 地质背景 成矿过程
摘要羊拉铜矿位于云南省西北部,大地构造位置上处于金沙江缝合带中段,为西南“三江”成矿带古特提斯成矿域的重要代表。关于其成因类型,长期存在“同生”或“矽卡岩型”两种不同看法。矿床地质特征表明,该矿床的矿体以矽卡岩型为主,并呈层状—似层状赋存于泥盆系大理岩和变质石英砂岩地层层间。矿石亦以矽卡岩型为主,同时含有角岩化变质石英砂岩型、石英—金属硫化物型及大理岩型矿石。其中角岩化变质石英砂岩型及大理岩型矿石均发育脉状—网脉状矿化,表明成矿晚于地层,而石英—金属硫化物型矿石中常发现石榴子石、辉石等矽卡岩矿物的残余,暗示其应与矽卡岩型矿石为同期热液体系的产物。通过矿物交代、穿插关系,将成矿期划分为矽卡岩期和石英—金属硫化物期,其中矽卡岩期包括(1)早矽卡岩阶段,亦称干矽卡岩阶段,以发育石榴子石-辉石为特征;(2)晚矽卡岩阶段,亦称湿矽卡岩阶段,产出一系列含水矿物,如铁闪石-阳起石系列、绿帘石、绿泥石等。石英—金属硫化物期(3)为主成矿阶段,以黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等矿物的产出为主,另含少量斑铜矿、方铅矿、闪锌矿等。矿区贝吾、里农和路农花岗闪长岩体与铜成矿关系密切,其均侵入到上覆泥盆系地层中,矿体则主要产出于岩体与围岩的外接触带。SIMS锆石U-Pb定年结果显示,贝吾、里农和路农岩体分别侵位于233.9±1.4 Ma (2σ)、233.1 ±1.4 Ma (2σ)和231.0±1.6 Ma (2σ)。主量、微量元素表明,上述三岩体属于准铝质—弱过铝质、钙碱性I型花岗岩。通过全岩Sr-Nd-Pb同位素及锆石Hf-O同位素研究,并结合区域地质背景分析,将该组花岗闪长岩体的成岩过程表述如下:在碰撞晚期—碰撞后环境,区域性拉张导致软流圈上涌并底侵于下地壳底部,下地壳在高温和减压条件下发生重熔并与幔源岩浆发生混合,所产生的混合岩浆在上升过程中混染了少量上地壳易熔组分(沉积物质),从而产生了“三端元”混合的岩浆(上地壳+下地壳+地幔)。经历一定程度的分离结晶后,该混合岩浆就位于浅部地壳,上述中酸性侵入体最终形成。通过辉钼矿Re-Os同位素定年,获得羊拉铜矿的成矿年龄为232.0±1.5Ma,这与花岗闪长岩体的成岩年龄在误差范围内一致。各种类型矿石的金属硫化物具有高度一致的S同位素组成,δ34S值介于-1.9‰和2.6‰之间;Pb同位素与花岗闪长岩体一致,且显著不同于围岩和矿区玄武岩的Pb同位素组成,表明成矿物质来源于岩浆。方解石形成于两个阶段,早阶段方解石具有较低的C-O同位素组成,其中δ13C=-5.3‰~-5.9‰,而δ18O值为7.2‰~12.7‰;晚阶段方解石大部分δ13C值介于-3.2‰和-3.7‰之间,δ18O值较均一为14.9‰~18.0‰。通过水岩反应理论模拟,获得成矿流体的C-O同位素分别为:δ13C=-5‰,δ18O=7.5‰,暗示成矿流体亦来源于岩浆。矽卡岩矿物组合中石榴子石以钙铁榴石为主,辉石Mn/Fe比值小于0.1,矿石中的角闪石矿物以铁闪石—阳起石系列为主,这些与全球矽卡岩型铜矿床所具特征一致。石榴子石具有较高的Fe3+/Fe2+比值表明早矽卡岩阶段氧逸度较高,而通过矿物组合将早矽卡岩阶段的形成温度限定至430~550℃,这与前人的流体包裹体测温结果基本一致,氧逸度限定为10-26~10-23。同时,从早矽卡岩阶段始,热液体系的温度和氧逸度均逐渐降低。综合羊拉铜矿的矿床地质特征、矿物学特征、成岩-成矿关系、成矿物质来源、成矿流体的性质及来源,认为羊拉铜矿为一典型矽卡岩型铜矿床,其与花岗闪长岩体具有紧密的时空联系。同时,通过质量平衡计算,认为单纯的花岗闪长岩无法提供如此巨量的S和Cu,因而推测岩体深部可能存在中酸性岩浆房,且该岩浆房提供了成矿所需大部分的Cu和流体。通过石英—方解石中流体包裹体的研究,并结合前人研究成果,认为早期成矿流体具有高温(400~460℃)特征,并具高盐度(41.5~55.0 % NaCl eq.)和低盐度两种类型流体包裹体,且流体发生过沸腾作用(成矿阶段1);而晚期成矿流体的温度和盐度均较低,均一温度集中于150℃和250℃左右,盐度为3.2~15.5% NaCl eq.,并集中于8% NaCl eq.左右(成矿阶段2~3)。在此基础之上,结合斑岩-矽卡岩型矿床的岩浆热液演化模式,提出羊拉铜矿的成矿流体可分为早晚两个阶段:早阶段岩浆房去气导致早期矽卡岩化蚀变,几乎不发生矿化;晚阶段岩浆房去气流体沿冷却轨迹演化,且对早矽卡岩阶段进行交代蚀变,形成湿矽卡岩矿物组合。同时,随着氧逸度和温度降低、pH值升高及Cl离子活度降低,铜的硫化物逐渐沉淀并成矿。矿区发育两套玄武质火山岩,即块状玄武岩和层状玄武安山岩,其中块状玄武岩大面积分布,而玄武安山岩出露规模较小,仅见少量呈夹层状产出于沉积地层中。两套火山岩具有不同的地球化学特征,层状玄武安山岩具有更高的REE含量、LREE/HREE比值及Sr-Pb同位素初始值。综合其形成时代和地球化学特征,认为块状玄武岩可能形成于金沙江弧后洋盆裂解过程中,岩浆源区存在俯冲流体的加入;层状玄武安山岩则形成于金沙江洋西向俯冲之时的大陆边缘弧环境,其岩浆源区存在俯冲沉积物的加入。结合花岗闪长岩、玄武岩研究及前人成果,建立了金沙江洋的构造演化格架:
学科领域矿床地球化学
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/6666
专题研究生_研究生_学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
朱经经. 滇西北羊拉铜矿成矿地质背景及成因机制[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2012.
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