延边地区地处兴蒙造山带南缘东段与华北板块北缘交汇处的吉中-延边成矿带内,晚古生代到早中生代期间,该区经历了古亚洲洋构造域及古太平洋构造域的演化、叠加与转换,多期次的构造岩浆作用形成了大量的中酸性侵入体和多套以中酸性火山岩或火山-沉积建造为主的火山岩系。其中,晚中生代陆相火山岩系多与浅成低温热液型金(银)矿具有密切的成因联系,晚古生代海相火山岩系中主要分布有VMS型、热液脉型矿床和矽卡岩型铜多金属矿床。本文选择延边地区晚古生代庙岭组火山岩系为重点研究对象,以火山岩系地质与矿化蚀变特征、形成时代与构造背景、物质源区与成矿意义等为核心内容,采用岩相学和矿相学研究、锆石U-Pb定年、岩石地球化学及Sr-Nd-Pb-Hf同位素测试分析等主要研究方法,取得的主要进展与成果包括:1.确定了庙岭组火山岩系的岩石组合及蚀变矿化特征。野外地质调研、室内岩相学和矿相学研究表明,庙岭组广泛分布于延边地区珲春、开山屯、天宝山、天桥岭等地,为一套以中酸性火山岩-火山碎屑岩为主的浅海相火山岩-火山碎屑岩-碳酸盐岩-陆源碎屑岩建造。下段岩石类型主要以暗色安山质凝灰角砾岩、棕褐色英安质凝灰岩和少量泥质板岩为主;中段以灰绿色安山岩、暗色安山质凝灰岩、英安岩为主,局部夹少量凝灰质板岩;上段为灰绿色片理化安山岩、安山质凝灰岩和暗色凝灰质砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,局部与灰岩互层。该套火山岩系中常发育VMS型、热液脉型和矽卡岩型铜多金属矿化以及相关的硅化、绢云母化、碳酸盐化、矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化等蚀变现象。2.厘定了庙岭组火山岩系的形成时代。延边地区不同地段庙岭组火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,龙井市天宝山矿集区安山质晶屑凝灰熔岩结晶年龄为272.7±3.6Ma,开山屯一带晶屑岩屑凝灰岩结晶年龄为272.8±4.4Ma,珲春地区安山质岩屑晶屑凝灰岩结晶年龄为270.2±3.6Ma,汪清县红太平铜多金属矿区及外围天桥岭的英安质岩屑晶屑凝灰熔岩结晶年龄为271.4±3.2Ma,安山质含角砾岩屑晶屑凝灰岩结晶年龄为268.3±3.2Ma。上述同位素测年结果在误差范围内基本一致,表明延边地区庙岭组火山岩的形成时代为早二叠世。3.明确了以庙岭组为代表的延边地区晚古生代火山岩系的形成环境。庙岭组中的火山岩主要为安山岩-英安岩-流纹岩。前人和本文研究表明,赋存于该地层中的VMS型矿床的含矿火山岩系中发现可与现代海底白烟囱或黑烟囱产物类比的喷气岩。其中,红太平矿区喷气岩主要包括富钙硅质岩、绿泥石石英岩类以及钙硅酸岩类;天宝山东风南山五号矿体围岩的不纯灰岩及酸性火山岩的互层带内或其下部中酸性火山岩内含层状萤石岩、细粒石榴石锌尖晶石硅质岩以及萤石绿泥石岩。结合古生物资料,指示该套火山岩形成于浅海相环境。4.判断了庙岭组火山岩的构造背景及晚古生代-早中生代区域构造演化。庙岭组火山岩系的岩石组合和地球化学特征均与安第斯型活动大陆边缘火山岩相类似;表现为富集轻稀土元素(LREEs)、大离子亲石元素(LILEs),亏损高场强元素(HFSEs)的特征,结合其沉积特征,表明其产于安第斯型活动大陆边缘环境向弧后盆地演化的构造环境中,暗示早二叠世兴蒙造山带南缘东段处于古亚洲洋俯冲背景之下。根据晚古生代火山岩的时空分布、岩性组合特征、锆石U-Pb年代学与地球化学特征,对比结合区域上的构造岩浆事件及前人在该区所研究的成果,认为延边地区晚古生代-早中生代主要经历了早二叠世-中二叠世古亚洲洋俯冲阶段、晚二叠世-早三叠世古亚洲洋的闭合造山阶段以及中三叠世古亚洲洋闭合后伸展三个构造演化阶段。早二叠世庙岭组火山岩形成于古亚洲洋俯冲的构造背景。5.研究了庙岭组火山岩的地球化学特征,示踪了物质源区。庙岭组火山岩具有相对高的Si O₂、K₂O和Al₂O₃值,较低的Mg O和TFe₂O₃(全铁)值,富集LREEs和LILEs(Rb、Ba、Th和U),亏损HFSEs(Nb、Ta、Ti和P),显示出微弱的负Eu异常(δEu=0.71~1.00),火山岩具较低的Mg^#值(38~49),属于弱偏铝质-过铝质钙碱性系列;Nb/Ta比值的平均值为14.25,介于地幔平均值(17.5)与地壳平均值(11)之间;Rb/Sr比值为0.02~0.25,大于上地幔平均值(0.034)而小于地壳平均值(0.35),指示火山岩具有壳-幔混源的特征。锆石的ε_Hf(t)值均为正值(+1.8~+15.8),二阶段Hf模式年龄(T_DM2)为348~1176Ma;火山岩样品²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值分别为18.368~18.631、15.531~15.625和38.261~38.549,Sr同位素的初始值(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值在0.703718~0.708789之间,ε_Nd(t)值为+2.5~+5.1,二阶段模式年龄(T_DM2)介于626~837Ma。上述岩石地球化学特征表明,庙岭组火山岩初始岩浆主要来源于中-新元古代新增生下地壳物质的部分熔融,有少量幔源物质混入。6.总结了庙岭组火山岩系对不同类型多金属矿床的成矿与找矿意义。综合分析认为,延边地区晚古生代火山岩系有重要的成矿意义,是重要的找矿标志和找矿预测的重点依据。一方面,庙岭组的火山-沉积建造与VMS型矿化同期同源,是重要的赋矿岩系;另一方面,火山-沉积建造具有多金属成矿元素的物质基础,高丰度的贵金属和有色金属成矿元素含量,为后期岩浆热液脉型和矽卡岩型矿床形成提供良好的物质条件。红太平铜多金属矿区外围土壤地球化学测量结果显示,庙岭组地层存在Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb等成矿元素的高异常区;根据敦化烟筒砬子金多金属矿区的1/1万土壤地球化学测量结果,在庙岭组火山岩系中圈出Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、W、Mo等元素异常区。