内蒙古哈达庙地区构造—岩浆演化与金成矿作用研究

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中亚造山带经历了多期次、多阶段的大陆增生和碰撞造山过程。在其西段已发现众多世界级与岩浆活动有关的金、银、铜、钼、铅锌和镍等多金属矿床,而在位于其东段的内蒙古中部哈达庙地区,同类型、同时代的矿床却发现得较少。那么,中亚造山带不同部位的演化是否存在差别,板块向南北俯冲幅度、时间以及东西向缝合时限是否不同,区域构造-岩浆演化对哈达庙地区成岩成矿作用有哪些制约等,均是急需回答的问题。因此,本文选取华北地台北缘发育哈达庙、毕力赫两个与岩浆有关金矿床的哈达庙地区为研究区,以中亚造山带为背景,从岩浆构造演化角度,通过对区内岩浆岩岩石组合、岩石地球化学性质、成岩时代、起源演化特征和形成环境的系统研究,构建其构造-岩浆演化模式;把成矿看作弧-陆造山演化、构造-岩浆-热液演化过程中的一个重要阶段,从岩石学、岩浆流体出溶角度,对比研究成矿岩体和非成矿岩体,查明哈达庙、毕力赫两个金矿床地质特征、矿化与蚀变特征,建立本区富金岩浆矿床的成因模型;综合分析地、物、化、遥等成矿指示信息,对哈达庙地区及外围地区进行成矿预测,对华北地台北缘晚古生代成矿(Cu、Au、Mo)潜力进行评价。本次研究并取得以下研究进展及成果:(1)系统研究了华北地台北缘哈达庙地区的区域岩浆岩,首次获得了9个长英质岩体的高精度年龄数据,详细地建立了哈达庙地区岩浆活动的年代学格架,识别出两组构造-岩浆事件,即早古生代岩浆事件(445.6±2.7Ma)和晚古生代岩浆事件(277~257Ma),并以大量年龄数据推翻了前人关于该岩浆岩套为燕山期的传统认识,同时对古亚洲洋东段演化进行制约,具重大地质意义。(2)通过哈达庙地区岩浆岩的时空分布研究,系统查明:早古生代岩浆事件产生毕力赫东部弧花岗闪长岩(445.6±2.7Ma)、白乃庙片麻状石英闪长岩(459~454Ma)和弧花岗闪长斑岩(440Ma)组合,产于白乃庙弧增生杂岩带,主要受徐尼乌苏大断裂构造控制;晚古生代岩浆事件产生哈达庙矿区石英闪长岩(277~273Ma)、花岗斑岩(272~270Ma),毕力赫金矿区花岗闪长斑岩(269±2.5 Ma)、花岗闪长岩(267±1.3Ma)、花岗斑岩(257.5±2.7Ma),镶黄旗南部钾长花岗岩(263~262Ma)、镶黄旗北部二长花岗岩(266±2 Ma),以及镶黄旗东部毫义哈达石英闪长岩(266±2 Ma)和埃达克质黑云母花岗岩(267.2±1.4Ma)组合,分布于温都尔庙大断裂和徐尼乌苏大断裂之间,增生并叠加于早古生代白乃庙弧增生杂岩带之上,构成内蒙古高原晚古生代弧岩浆带的重要组成部分。(3)系统研究了哈达庙地区岩浆岩的岩石学和地球化学,初步查明了岩浆起源和源区特征。研究提出:毕力赫东部早古生代花岗闪长岩(εHf(t):5.079~7.899;δ180:2.3~2.7‰)起源于大洋俯冲板片之上的楔形地幔;277~273Ma的哈达庙石英闪长岩,微量元素显示其携带了大量的SZC组分,其地球化学(Si02:57.33%~60.34%,Isr:O.706~0.707,εNd(t):-3.8~-4.0,εNd(t):-0.44~3.88)证据表明,岩浆起源于被SZC组分交代的富集地幔,并遭受强烈的地壳(新生)物质混染;272~269Ma的哈达庙含金花岗斑岩和毕力赫金矿流纹岩,具有异常高的Si02.U、Th、K含量和相对亏损的Eu、Sr、Ba丰度,显示碰撞型岩浆地球化学特征;267Ma的毫义哈达黑云母花岗岩具有埃达克岩地球化学亲和性,总体可与西藏冈底斯碰撞带埃达克岩类比。毫义哈达黑云母花岗岩(Is.:0.705,εNd(t):-3.9,εHf(t):0.95~4.05)和哈达庙含金花岗斑岩(Is,:0.704~0.707,εNd(t):-3.6~-4.0;εHf(t):-0.44-3.88)的Sr-Nd-Hf同位素特征反映埃达质岩浆起源于该区新生下地壳,而含金长英质岩浆则起源于新生下地壳的上部;256Ma的毕力赫花岗斑岩具有A型花岗岩特征,其同位素特征(Is,:0.703~0.704,εNd(t):+1.2~+1.7,εHf(t):7.03~9.35)暗示其岩浆的形成有更多的亏损幔源(软流圈)组分的贡献;毕力赫含金花岗闪长斑岩(Is,:0.703~0.709,εNd(t):-2.5~+0.19,εHf(t):2.89~7.17)的Sr-Nd-Hf同位素特征和含有大量SZC组分,显示其原岩来自于交代型幔源基性组分(洋壳转化下地壳)与壳源混染;晚古生代岩浆岩的Pb同位素模式和普遍具有异常高μ值(9.38~9.57)暗示,其源岩主要来自于成熟岛弧与上地壳组分混染。(4)通过哈达庙地区古生代岩浆岩的构造-岩浆组合和形成环境分析,提出该岩浆组合记录了哈达庙地区古亚洲洋从俯冲、碰撞到造山后伸展的详细演化过程。根据构造-岩浆组合的构造背景、形成时限和地球化学特征,研究提出:古亚洲洋俯冲发生于277~273Ma,以哈达庙弧石英闪长岩为标志;弧-弧碰撞发生于272~269Ma,以哈达庙含金花岗斑岩、毕力赫金矿流纹岩为标志;挤压向伸展转换发生于269~267Ma,以毫义哈达埃达克质黑云母花岗岩、毕力赫含金花岗闪长斑岩为标志;造山后伸展大致出现于258Ma前后,以镶黄旗A型花岗岩为标志。据此,建立了哈达庙地区构造-岩浆演化模式。(5)查明了哈达庙和毕力赫矿区含矿岩系的形成环境和岩浆起源演化特征,提出本区与岩浆有关金矿形成于晚古生代增生造山带的碰撞阶段和挤压-伸展转换阶段,为建立哈达庙金矿和毕力赫金矿床的成因模式提供了重要基础。而非前人认为的板内环境。(6)重点研究了矿区含矿斑岩,指出成矿岩体具有S型花岗岩特征,具有较大的Is,值变化范围,含有大量较老的捕获锆石(1166~1127Ma),遭受较强的地壳混染。在毕力赫金矿和哈达庙金矿发现大量与矿化有关的电气石化,暗示富硼岩浆硼的加入,为成矿元素(Au)充分富集提供了条件。(7)根据矿床成因模型、R型因子矿化元素组合、元素分带指数以及区域遥感、重力和航磁异常分析,指出哈达庙地区毕力赫东花岗闪长岩、毕力赫外围花岗闪长岩、毫义哈达具有埃达克岩性质的黑云母花岗岩、镶黄旗南后二道沟花岗闪长岩类,具有较大的成矿潜力。提出重力和航磁高异常区、R型因子元素组合(Cu-Au-Ag-Bi)所指示的高异常区、火山断陷盆地与NW向张性正断层交汇区、还原性的钛铁矿系列和富硼岩浆等,是重要的区域成矿评价要素和找矿标志。(8)通过区域对比和成矿规律分析,首次提出,哈达庙Au矿集区与华北地台北缘东段赤峰地区Cu-Mo成矿带以及内蒙古乌拉山-大青山地区浆控型Au矿带构成了一条晚古生代成矿带,产于华北地台北缘内蒙古高原晚古生代弧岩浆带内,具有巨大的找矿潜力。
摘要第3-6页
Abstract第6-8页
目录第9-13页
第一章 前言第13-31页
    1.1 选题依据第13-16页
    1.2 研究现状及存在问题第16-28页
        1.2.1 哈达庙地区基础地质研究现状第16-18页
        1.2.2 斑岩型矿床与岩浆作用研究现状第18-20页
        1.2.3 岩浆-构造环境对富金斑岩型矿床的制约第20-27页
            1.2.3.1 成岩成矿动力学环境第20-23页
            1.2.3.2 成矿岩浆岩及金属富集第23-26页
            1.2.3.3 岩浆类型对斑岩型铜(金)矿化与蚀变的制约第26-27页
        1.2.4 存在问题第27-28页
    1.3 研究内容、思路与技术路线第28-29页
        1.3.1 研究思路及内容第28页
        1.3.2 工作技术路线第28-29页
    1.4 具体工作概况第29-31页
第二章 区域及矿区地质概况第31-70页
    2.1 区域地质背景及构造单元划分第32-38页
        2.1.1 区域地层第32-34页
            2.1.1.1 元古代第32-33页
            2.1.1.2 古生代第33-34页
        2.1.2 区域构造第34-38页
            2.1.2.1 断裂第34-36页
            2.1.2.2 区域构造单元第36-38页
    2.2 区域构造-岩浆演化第38-57页
        2.2.1 早古生代第38-42页
            2.2.1.1 岩浆岩时空分布第38-40页
            2.2.1.2 岩石地球化学特征及构造环境判别第40-42页
        2.2.2 晚古生代第42-57页
            2.2.2.1 岩浆岩时空分布第42-47页
            2.2.2.2 岩石地球化学特征及成因第47-54页
            2.2.2.3 晚古生代岩浆-构造演化第54-57页
    2.3 哈达庙地区成矿地质条件第57-70页
        2.3.1 哈达庙地区及矿区地质概况第58-63页
            2.3.1.1 地层第58-60页
            2.3.1.2 构造第60-63页
        2.3.2 金矿床地质特征第63-70页
            2.3.2.1 毕力赫金矿床第63-68页
            2.3.2.2 哈达庙金矿床第68-70页
第三章 哈达庙地区岩浆岩岩石学、地球化学与年代学第70-138页
    3.1 概况第70-72页
    3.2 岩石学特征第72-79页
        3.2.1 早古生代岩体第72页
        3.2.2 晚古生代岩体第72-79页
    3.3 年代学特征第79-89页
        3.3.1 锆石U-Pb定年方法第79-80页
        3.3.2 测年结果第80-89页
            3.3.2.1 早古生代岩体第80-81页
            3.3.2.2 晚古生代岩体第81-89页
    3.4 岩石地球化学特征第89-119页
        3.4.1 毕力赫东部岩体第90-92页
            3.4.1.1 岩石地球化学特征第90-91页
            3.4.1.2 岩石基本属性和源区特征第91-92页
            3.4.1.3 构造环境暗示第92页
        3.4.2 晚古生代杂岩第92-119页
            3.4.2.1 哈达庙金矿杂岩第92-96页
            3.4.2.2 毕力赫金矿杂岩第96-104页
            3.4.2.3 镶黄旗南钾长花岗岩杂岩第104-109页
            3.4.2.4 毫义哈达杂岩第109-113页
            3.4.2.5 毕力赫金矿火山岩第113-119页
    3.5 同位素地球化学特征第119-138页
        3.5.1 Sr-Nd同位素第119-124页
        3.5.2 Lu-Hf同位素第124-132页
        3.5.3 Pb同位素第132-135页
        3.5.4 O同位素第135-138页
第四章 哈达庙地区岩浆岩成因及构造演化第138-149页
    4.1 岩浆岩成因第138-143页
        4.1.1 早古生代岩浆岩第138页
        4.1.2 晚古生代岩浆岩第138-143页
    4.2 年代学格架及构造环境第143-146页
        4.2.1 构造环境第143-145页
        4.2.2 年代学格架第145-146页
    4.3 构造-岩浆演化模式第146-149页
        4.3.1 早古生代俯冲增生第146-147页
        4.3.2 晚古生代弧-陆构造-岩浆演化第147-149页
第五章 哈达庙地区岩浆作用与Au成矿模式第149-159页
    5.1 岩浆演化与区域矿床分布第149页
    5.2 哈达庙地区金矿床第149-159页
        5.2.1 矿床成因分析第150-153页
            5.2.1.1 毕力赫金矿床第150-152页
            5.2.1.2 哈达庙金矿床第152-153页
        5.2.2 岩浆岩对金成矿作用制约第153-155页
            5.2.2.1 毕力赫金矿床第153-154页
            5.2.2.2 哈达庙金矿床第154页
            5.2.2.3 成矿岩体与非成矿岩体对比分析第154-155页
        5.2.3 构造-岩浆演化与成矿作用第155-159页
            5.2.3.1 成矿物质富集机制第155-156页
            5.2.3.2 哈达庙金矿床成因模式第156-157页
            5.2.3.3 毕力赫金矿床成因模式及矿化时限第157-159页
第六章 成矿规律研究及找矿潜力评价第159-170页
    6.1 已知金矿床控矿因素第159-162页
        6.1.1 毕力赫金矿床第159-162页
        6.1.2 哈达庙金矿床第162页
    6.2 哈达庙地区成矿信息分析第162-169页
        6.2.1 地质信息指示第162-163页
        6.2.2 地球化学信息指示第163-166页
        6.2.3 地球物理信息指示第166-167页
        6.2.4 遥感信息指示第167-169页
    6.3 哈达庙地区外围成矿潜力分析第169-170页
第七章 主要结论与创新点第170-172页
致谢第172-173页
参考文献第173-186页
附录A:攻读博士学位期间研究成果第186-187页
附录B:图版第187-192页
附录C:部分数据第192-198页
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