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桂北新元古代基性岩浆活动与铜镍成矿作用
其他题名Neoproterozoic mafic magmatism and Ni-Cu sulfide mineralization in northern Guangxi province, South China
周翊
学位类型博士
导师钟宏
2017
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点中国科学院地球化学研究所
关键词桂北地区 岩浆铜镍硫化物 新元古代基性-超基性岩石 硫化物熔离 岛弧岩浆作用
摘要

广西宝坛地区的岩浆铜镍硫化物矿床,作为目前发现于扬子板块南缘、江南造山带中的仅有例证,与新疆兴地、甘肃金川、陕西煎茶岭、四川冷水箐四个地区的岩浆铜镍硫化物矿床具有形成于新元古代、且分布于板块边缘的相似点。前人对于桂北地区新元古代基性-超基性岩石与铜镍成矿作用关系的研究较为薄弱,且关于本区的新元古代岩浆-构造演化尚存争议。鉴于此,本文选取宝坛地区清明山、一洞矿床(化)作为铜镍成矿作用的研究对象,并将其成岩成矿过程对比于近同期形成且邻近产出的元宝山超基性岩体(不含矿),应用矿物学、岩石学、矿床地球化学等方法系统研究了桂北新元古代基性岩浆活动与铜镍成矿作用的成因联系。本研究主要取得如下认识:清明山、一洞含矿基性侵入体主要以似岩墙状侵位于新元古代四堡群地层中。岩体主要由基性堆晶岩构成,并夹有少量辉绿岩。清明山、一洞矿床的岩相学特征显示赋矿岩石遭受后期强烈蚀变,原生矿物(如辉石、长石)几乎未能保存,仅局部见残留晶形。标准矿物计算表明其岩石类型主要为辉长苏长岩。清明山和一洞矿床主要由浸染状矿石组成,局部为块状矿石,也见少量脉状矿石。主要金属硫化物矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿。清明山含矿岩石的SIMS锆石U-Pb定年结果表明其成岩成矿作用发生于847.8 ± 3.8 Ma (2σ)。含矿钻孔样品的岩石学、主微量元素及亲铜元素空间变化规律,指示清明山含矿岩体至少由三期含矿岩浆旋回形成。结合岩体形态特征,本研究认为其形成于岩浆通道成矿系统中。清明山和一洞矿床中样品的Cu/Zr比值(大于1)及其与S含量的正相关关系,表明硫化物堆晶于岩浆冷却结晶过程中,暗示清明山、一洞岩浆侵位到现存空间之前已经达到硫化物饱和并发生熔离作用。岩石学、主微量元素、Nd-Os同位素及PGE地球化学特征共同暗示清明山和一洞矿床很可能形成于相似母岩浆的演化及熔离过程。清明山、一洞矿床中辉绿岩的Mg#(~76)、浸染状硫化物的Ni/Cu比值(~2)以及不相容微量元素含量特征说明二者的母岩浆演化程度较高。其微量元素含量及特征与大陆岛弧亚碱性玄武岩较为吻合,暗示其岛弧岩浆属性。Nd-Os同位素及不相容元素比值(Th/Nb)N对(Th/Yb)N表明其均起源于受俯冲流/熔体交代的富集岩石圈地幔,并经历了10~20 %四堡群地壳物质混染。结合清明山、一洞矿床S同位素特征(δ34S介于1.8~3.2‰),说明地壳物质的大量混染导致清明山、一洞矿床岩浆体系达到硫化物饱和并发生熔离。模拟计算显示清明山、一洞矿床母岩浆具有强烈亏损PGE的特点,可能是深部早期硫化物熔离所致,也不排除与岛弧玄武质岩浆低程度部分熔融有关。结合上述有关分析,本研究推测矿区尺度上深部找矿勘探具有一定价值。元宝山超基性岩体与宝坛地区清明山含矿基性岩体均形成于~850 Ma,二者产出位置仅相距约40 km,却未见硫化物矿化。此岩体主要由橄榄石和单斜辉石堆晶形成,岩石类型主要为橄榄单斜辉石岩和单斜辉石橄榄岩。虽遭受后期改造,仍保留原生矿物(橄榄石、单斜辉石和少量铬尖晶石)。Sr-Nd-Os同位素组成表明其岩浆起源于类似MORB的亏损地幔源区,没有或遭受很弱(< 5 %)的地壳混染。Nb(Ta)亏损特征及其原生矿物化学特征均表明元宝山超基性岩体形成于岛弧构造背景。橄榄石Ni含量特征、全岩主微量元素及PGE特征均表明其母岩浆没有经历硫化物饱和及熔离过程,可能与其遭受地壳混染程度较低有关。然而其母岩浆基性程度较清明山岩体母岩浆高且并不亏损PGE的特征,暗示其具有形成比清明山矿床更富镍和PGE矿化的先天条件。因此本研究认为区域上遭受较大程度地壳混染的同期超基性岩体具有找矿勘探意义。基于桂北清明山含矿基性岩体和元宝山超基性岩体成岩成矿过程的对比研究,提出江南造山带西段~850 Ma的地球动力学成因模式:华夏板块持续俯冲于扬子板块之下,导致上覆地幔楔发生部分熔融,诱发~850 Ma的岛弧基性岩浆事件。由被早期俯冲流/熔体交代富集的岩石圈地幔部分熔融形成的基性岩浆上侵到浅部地壳,并与围岩发生显著地壳混染,导致硫化物的饱和及熔离,上涌的岩浆继续携带硫化物熔体侵位于更浅层位,形成了以赋存清明山、一洞矿床为代表的含矿基性岩体;而由亏损地幔源区部分熔融形成的近同期基性岩浆,如果没有或遭受很少地壳混染,上侵到浅部地壳,则形成并不含矿的近同期元宝山超基性岩体。

页数162
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.gyig.ac.cn/handle/42920512-1/9252
专题研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
周翊. 桂北新元古代基性岩浆活动与铜镍成矿作用[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学,2017.
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