吉林省集安地区下活龙金矿床成因与成矿作用研究

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作者柏铖璘
来源吉林大学
出版年2022
摘要
下活龙金矿床是解放初期在吉林省集安地区发现探明的一座中型热液矿床,它产于下元古界集安群变质岩系和中生代岩浆侵位作用发育区。自发现以来曾一度受到地质学者的关注和研究,但至今有关其矿床成因类型一直存在较大争议,为此,本文在前人研究的基础上,开展了矿床地质学、流体地质学、成岩成矿年代学、元素和同位素地球化学的研究工作,探讨了岩浆对成矿的制约关系、成矿流体的起源与演化、成矿物质的来源、成矿机理和成矿作用等科学问题,取得的主要成果与进展如下:(1)矿床地质研究表明,该矿床矿体类型为含金硅质蚀变岩型和网状石英脉型,成矿主要发生在NW向断裂的次级断裂体系,赋矿围岩是古元古代集安群变质海相钙质碎屑岩;围岩蚀变类型有矽卡岩化、硅化、碳酸盐化、青磐岩化和绢英岩化,矿化主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和银金矿等,成矿过程大致经历干矽卡岩阶段(I)、湿矽卡岩阶段(II)、富硫化物石英-细粒黄铁矿-铜金多金属阶段(III)、石英-粗粒黄铁矿-铅锌多金属阶段(IV)、石英-碳酸盐阶段(V),具有交代热液型矿床的成矿特征。(2)流体地质学研究揭示:石英-硫化物期发育富气相、富液相和纯气/液相包裹体,其中均一温度从早到晚阶段依次为273~367℃、201~346℃和120~196℃,对应盐度依次为4.01%~8.67wt.%Na Cleqv.、1.73%~5.99wt.%Na Cleqv.和0.87%~3.85wt.%Na Cleqv.。结合激光拉曼探针分析与H-O同位素特征进一步得出成矿流体总体为H2O-Na Cl-CO2±CH4体系,石英-硫化物期成矿流体已经加入大气降水,整个成矿过程成矿流体经历了多次混合及水岩反应,流体性质为中高温、中低盐度向低温、低盐度转变的演化过程。(3)对矿区发育的二长花岗岩和伴生成矿的闪长玢岩锆石U-Pb同位素定年结果揭示,矿区中粒二长花岗岩锆石U-Pb同位素定年为1910~2484Ma,闪长玢岩岩脉锆石U-Pb同位素定年为124.1±1.9Ma,矿床成矿与闪长玢岩岩浆作用有关,形成于早白垩世。(4)闪长玢岩的元素地球化学特征显示,其为高钾钙碱性岩石系列,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,Eu异常不明显,稀土元素配分模式为右倾型;初始岩浆具有来源于板片俯冲流体交代地幔楔的部分熔融产生的岩浆属性,其中浅成侵位(<1.5km)、低分异(DI=55.87~65.30)、还原(ΔFMQ=-8.94~+3.76;log(?O2)=-7.71~-26.72)以及含水量较高的特点为该矿床的形成奠定了基础。(5)S、Pb同位素地球化学特征显示,硫源为岩浆硫和地层硫的混源;铅属于异常铅,计算得出原始铅年龄为2700Ma,地层对于铅的来源贡献较大。结合前人研究成果,揭示成矿物质主要来源于岩浆作用和与其活化的元古宙地层。综合以上研究成矿与进展,我们认为下活龙金矿床为接触交代热液型矿床,是闪长质岩浆就位与古元古代集安群变质海相钙质碎屑岩发生双交代作用的产物,成矿作用适值中生代早白垩世古太平洋板块俯冲后的大陆边缘伸展环境。

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