论文部分内容阅读
清原地区作为我国典型的太古宙花岗-绿岩带分布区,是我国重要的铜产地,同时也产出大量的铁矿和金矿。论文运用区域成矿理论,以清原地区花岗-绿岩带的动力学演化为基础,以太古宙成矿作用和中生代成矿作用作为核心,以典型矿床剖析和室内样品测试分析为方法和手段,具体对矿床地质特征、成矿条件、成矿时代及矿床成因进行探讨,总结区域成矿规律,为进一步找矿工作奠定基础。通过对清原地区地质背景和地球动力学演化的综合研究,认为清原花岗-绿岩带主要经历了两个不同的构造发展阶段：(1)前寒武纪基底的形成及变质变形阶段和(2)显生宙时期地块活化阶段。通过对清原地区表壳岩和花岗质岩石进行锆石U-Pb定年和地球化学分析,对形成的构造背景进行探讨,建立前寒武纪时期清原地区的地球动力学演化过程：约2550Ma,是清原地区基底大规模的生长阶段,大规模的TTG花岗岩形成于岛弧环境；而清原地区表壳岩形成于弧后盆地环境,是双峰式火山岩在海底喷发沉积的产物,火山喷发的间歇期形成了VMS铜锌矿、BIF铁矿。约2520Ma,板块碰撞使清原地区发生广泛的区域变质-构造热事件,表壳岩和花岗岩发生高角闪岩相至麻粒岩相的变质和韧性变形作用,紫苏花岗岩、英云闪长岩-花岗闪长岩岩基侵入早期的花岗岩和绿岩带中。碰撞后的抬升阶段钾质花岗岩浆侵位。在区域变质变形过程中,形成了变质热液脉型金矿,并且VMS矿床、BIF铁矿成矿物质发生再活化,局部富集。约1850Ma,受清原地区东部“辽吉洋”的碰撞闭合的影响,清原地区表壳岩发生绿片岩相变质作用,并伴随大规模脆性断裂的形成。至中元古代时期,清原地区经历了较为强烈的伸展和镁铁质岩浆侵位事件,与Columbia (Nuna)超大陆的裂解有关的辉绿岩脉(1256Ma)沿脆性断裂充填。通过对清原地区中生代侵入体进行锆石U-Pb定年和地球化学分析以及Lu-Hf同位素测试,对岩浆源区性质及形成的构造背景进行探讨,建立中生代时期清原地区的地球动力学演化过程：中生代晚三叠世受古亚洲洋闭合的影响,在碰撞后的伸展阶段(231-217Ma)在清原地区侵入酸性-基性-超基性的双峰式侵入岩。伴随基性-超基性岩的产出,发育Cu、Ni矿化。早白垩世早期,受古太平洋俯冲的影响,在挤压与伸展的构造背景下,形成中温热液脉型金矿。并在早白垩世晚期,清原地区侵入钾长花岗岩,形成一系列与岩浆热液有关的Cu、Au矿化。按照Hart et al.(2004)的分类方案,对清原群红透山组和石棚子组长英质火山岩进行了分类,石棚子组长英质火山岩为FI型,而清原地区红透山组长英质火山岩为FII型火山岩,FI向FII过渡显示了岩浆源区深度变浅的趋势。FI型为碱性英安岩和流纹英安岩,尽管在地质历史中含量非常大,但是几乎不含矿。FII型为钙碱性流纹英安岩和流纹岩,产出VMS矿床,解释了浑南地区无VMS矿床产出的原因。本次研究重点对红透山矿区晚太古代时期的韧性变形期次进行了重新划分,从野外产状、矿体形态特征、矿石再活化期次、以及蚀变带的分布等方面的研究认为红透山矿区并非如前人所说经历了三期变形作用,而是受两期变形作用的影响,并且变质变形过程主要表现为叠加褶皱+层内剪切流变(动)的综合特征,导致矿体形态及空间分布的变化,并形成两种类型的矿体,即向斜褶皱转折端的富“矿柱”和褶皱翼部发生层内剪切流变(动)形成的“绳结状”矿体。在VMS矿床中,受变质变形作用的影响,矿石成分、结构构造均发生了变化。原蚀变带的绿泥石、绢云母经过变质作用之后转变为堇青石、直闪石、金云母等矿物,并在成矿组分进一步再活化过程中转变为锌尖晶石、阳起石等。矿石最初的结构构造也被破坏,形成变质变形作用特有的结构构造,具体有变斑晶结构、硫化物生长结构、碎裂结构、韧性变形结构、旋转碎斑结构、充填和交代结构、黄铜矿病毒结构以及退变质结构等。在BIF铁矿中,通过对变质程度不同(高角闪岩相和麻粒岩相)的两个铁矿进行对比研究发现：随着变质程度的升高,(1)石英-磁铁矿-角闪石组合被石英-磁铁矿-铁闪石-紫苏辉石-黄铜矿-磁黄铁矿组合所取代；(2)矿物颗粒呈现加粗的趋势,下甸子铁矿粒径为0.1mm～0.4mm之间变化,而小莱河铁矿粒径在0.25～1mm之间变化,个别可达2mm(3)麻粒岩区铁矿中次生流体包裹体成分为富CO2流体,而在下甸子、红透山矿区、树基沟矿石均无富CO2流体的叠加,进一步印证了小莱河矿区紫苏花岗岩的成因(幔源CO2流体导致岩浆脱水形成)。中生代中温热液脉型金矿的成矿流体显示其为中低温、低盐度、低密度、富含CO2的NaCl-H2O-CO2体系,推测成矿深度约为5.87～8.52km.δ34S值和Pb同位素显示下成矿物质来自幔源或深源,矿化石英脉氢氧同位素结果显示成矿流体主要来自地幔初生水,有大气降水的混入,推测成矿物质来源于上地幔源区。