南秦岭山阳-柞水地区斑岩/矽卡岩矿床成矿机制研究

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作者白洋
来源中国地质大学(北京)
出版年2015
摘要
秦岭地区的斑岩型钼矿是世界上最大的斑岩型钼矿带,东秦岭地区的巨型斑岩型Mo矿的成矿年代、成矿流体演化、成岩成矿规律及其成矿动力学背景一直是国内外矿床学家关注的焦点。近年来在南秦岭山阳-柞水地区陆续发现早白垩世斑岩/矽卡岩型Cu-Mo矿床,然而,对于矿体的形成年龄、成矿流体的性质、来源和演化、成矿元素的沉淀机制尚无系统的研究,并在成矿动力学背景方面也存在着一定的争议。针对上述问题,本文主要以小河口和园子街两个矽卡岩型Cu矿床为研究对象,开展了岩石学、矿物学、流体包裹体、辉钼矿Re-Os同位素年代学、成矿流体C-H-O同位素等方面的研究,并取得以下认识:1.获得了小河口矽卡岩型Cu矿的辉钼矿Re-Os同位素年龄为149.5±3.4Ma,小河口矽卡岩铜矿在形成年龄上与成矿岩体非常接近。从成矿时代上来看,小河口矽卡岩铜矿应形成于早白垩世,与池沟斑岩型Cu-Mo矿和冷水沟斑岩型Cu-Mo矿形成于同一时代,属于早白垩世中酸性岩浆作用和成矿作用的产物。2.小河口矽卡岩型Cu矿主要发育Ⅰ型富液相型气-液两相包裹体、Ⅱ型富气相型气-液两相包裹体,石英硫化物阶段的石英中流体包裹体均一温度范围为220℃~>450℃,温度在360℃~400℃范围内出现峰值,流体包裹体盐度在w(NaCl)12%~16%范围内出现峰值,该阶段流体为高温,中盐度体系。碳酸盐硫化物阶段中的方解石主要发育Ⅰ型气-液两相型包裹体,包裹体均一温度的范围在:174℃~343℃区间内,均一温度在240℃~260℃范围内出现峰值,为低温-低盐度体系;园子街矽卡岩型铜矿床石英硫化物阶段的石英中主要发育Ⅰ型富液相型气-液两相包裹体,流体包裹体的均一温度范围为234℃~445℃,温度在340℃~360℃范围内出现峰值,流体包裹体盐度在14%~16%范围内出现峰值,该阶段流体为中高温,中盐度体系;碳酸盐硫化物阶段流体包裹体的均一温度的范围为:174℃~343℃,均一温度在240℃~260℃范围内出现峰值,为低温-低盐度体系。3.与黑云母平衡的流体的H-O同位素近似代表原生岩浆热液的H-O同位素组成,分别为δDV-SMOW/‰:-128.1~-112;δ18OH2O/‰:6.95~6.98。其中,18O同位素的组成位于岩浆水的组成范围,但是D同位素落于岩浆水范围的下方,矽卡岩阶段的δDV-SMOW为:-117.9‰~-86.8‰,δ18OH2O为:10.26‰~17.86‰,石英硫化物阶段δDV-SMOW为:-112.4‰~-73.4‰, δ18OH2O为:7.66‰~13.36‰,碳酸盐硫化物阶段δDV-SMOW为:-68.9‰~-38‰, δ18OH2O为:3.27‰~8.87‰,整体表现为从矽卡岩阶段到碳酸盐硫化物阶段流体越来越富集D,而18O变化则相对复杂,石英硫化物阶段的成矿流体和矽卡岩阶段的成矿流体均相对于原生岩浆水富集18O,说明在矽卡岩阶段和石英硫化物阶段有富集18O的物质加入,分析表明很可能是含矿围岩与岩浆侵入体及其出溶的岩浆热液反应释放的富含18O 的CO2的溶入到岩浆流体中所致,石英硫化物阶段的成矿流体相对于矽卡岩阶段富集D,可能是因为进入湿矽卡岩阶段后大量含水矿物的形成导致残余流体更加富集D;碳酸盐硫化物阶段的成矿流体相对石英硫化物阶段则亏损18O,但是成矿流体的D-18O同位素仍然落在岩浆水与变质水重叠区的范围内,碳同位素方面小河口地区δ13CV-PDB/‰的范围为:-3~-8.3;园子街地区的δ13CV-PDB/‰的范围为:-5.7~-5.9,均位于岩浆来源的流体C同位素组成范围,所以碳酸盐硫化物阶段的成矿流体以岩浆流体为主。4.南秦岭斑岩/矽卡岩型Cu-Mo矿形成于秦岭造山带由南北向挤压向伸展转换的时期,对于山阳-柞水地区燕山期斑岩/矽卡岩型Cu-Mo矿形成的动力学机制,前人有如下几种观点:1)印支期以来古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用;2)秦岭造山带在燕山期又发生了一次小规模岩石圈拆沉作用,本文经过综合分析,认为可能是因为在山阳-柞水地区的岩石圈在印支期并未拆沉下去,之后又在燕山期逆冲推覆的作用下,地壳进一步加厚,引发重力不稳,并最终导致该地区的岩石圈发生二次拆沉。

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