东昆仑造山带集中分布于青藏高原东北一带,经过漫长的地质演化,形成了复杂的地质构造格局,成矿条件优越。沟里矿集区位于东昆仑造山带东段,区内构造岩浆活动强烈,产出多个金矿床,是东昆仑主要金矿集区之一。对于东昆仑成矿带与沟里金矿集区前人均有研究,但仍存在以下问题:(1)东昆仑造山带的构造动力学演化需要进一步研究;(2)沟里金矿集区的成矿时代、成矿期次与成矿构造背景需要研究与总结;(3)目前沟里金矿集区内金矿床类型以中温热液脉型为主,其他类型的金矿化有待研究;(4)沟里金矿集区金大规模富集的物质来源和流体机制没有查明;(5)沟里金矿集区目前除了果洛龙洼和迈龙达到大型,其他均为中小型金矿,德龙-巴隆NW向主断裂大矿、隐伏矿的找矿工作需要理论指导。为解决以上问题,本文选取沟里矿集区内瓦勒尕南金矿、阿斯哈金矿与按纳格金矿三个典型矿床,从区域地质背景、矿床地质特征、成矿流体、成矿物质来源、成矿年代学以及成矿规律等方面对东昆仑沟里金矿集区进行研究。 区域动力学演化方面,本次研究共获得了三个时代的成岩年龄,并且探讨其岩石成因与构造背景,为东昆仑造山带的动力学演化研究提供更多的参考与依据。瓦勒尕南二长斑岩锆石U-Pb年龄为875.1±2.6Ma,形成于新元古代早期Rodinia超大陆汇聚影响下的碰撞挤压环境。二长斑岩Mg^#值为41.73~45.92,锆石Hf同位素测试表明ε_Hf(t)值为-3.49~6.24,平均值为-0.39。结合样品的全岩地球化学特征与Hf同位素特征,本文认为其主要来源于地壳的部分熔融,并且有地幔物质的加入;打柴沟石英二长岩与闪长岩的锆石U-Pb年龄分别为417.4±2.1Ma和404.6±1.8Ma,二者均形成于原特提斯洋闭合后东昆仑的后碰撞伸展构造背景。石英二长岩具有I型花岗岩特征,Mg^#值为19.38~26.51,锆石ε_Hf(t)值为-0.84~2.28。闪长岩Mg^#值为41.65~43.29,锆石ε_Hf(t)值-13.22~-2.04。样品的全岩地球化学特征与Hf同位素测试结果表明石英二长岩来源于新生地壳,可能有古老地壳物质的混染,闪长岩的岩浆源区以古老的硅铝质地壳为主,可能有幔源物质参与成岩;尖黑山闪长岩的成岩年龄为251.3±1.8Ma,形成于早三叠世的古特提斯洋俯冲构造背景,此时期古特提斯洋尚未闭合。闪长岩Mg^#值为45.42~49.57,锆石ε_Hf(t)为-5.2~-3.3,角闪石的成分暗示有幔源物质参与成岩。本文认为尖黑山闪长岩主要来源于地壳的部分熔融,并且有幔源物质参与成岩过程。 本次研究首次在瓦勒尕南金矿发现矽卡岩型金矿化,并厘定了瓦勒尕南矽卡岩型金矿化的成矿相关侵入岩为花岗闪长岩,锆石U-Pb年龄为404.2±1.7Ma,形成于原特提斯洋闭合后的后碰撞伸展环境。花岗闪长岩为I型花岗岩,Mg^#值为37.53~46.42,锆石的ε_Hf(t)值为4.7~11.1。样品的全岩地球化学特征与Hf同位素结果表明花岗闪长岩主要来源于新生地壳;对成矿相关侵入岩花岗闪长岩中的角闪石进行了矿物学研究,确定了其种类为镁角闪石,蚀变程度低,并计算了其形成时的物理化学条件;系统的研究了矽卡岩型金矿化的地质特征,划分了成矿期与成矿阶段;对矽卡岩矿石中的石榴子石进行了矿物学与年代学研究,确定其为热液成因的钙铝榴石与钙铁榴石的固溶体,并获得其U-Pb年龄为406.5±1.3Ma,形成于早泥盆世,可以代表矽卡岩型金矿化的形成时代;流体包裹体显微测温学研究表明成矿流体具有高温(最高超过550℃)、中盐度(16.4~19.1 wt.%Na Cl eqv.)的岩浆流体特征;S同位素测试结果显示δ³⁴S值变化范围为4.58‰~5.47‰,平均值为4.97‰,基本符合岩浆硫特征;Pb同位素特征呈现壳幔混源特征。综合分析认为矽卡岩型金矿化的成矿流体与成矿物质主要来源于花岗闪长岩岩浆。 系统研究了瓦勒尕南中温热液脉型金矿的地质特征,划分了成矿期与成矿阶段;通过对硫化物进行电子探针与原位微量测试,确定了黄铁矿为主要载金矿物,其次为毒砂与磁黄铁矿,金主要以晶格金(Au⁺)的形式存在,少量以纳米级金颗粒(Au⁰)(包裹金)的形式存在。黄铁矿中Fe与S原子分数比值的平均值为0.877,表明其为热液成因。粗粒黄铁矿核部的Co、Ni含量高于边缘,反映由中心向边缘成矿温度逐渐降低。毒砂中As的原子分数为29.86%~31.89%,根据毒砂稳定区域硫逸度(logfs₂)-温度(T)关系图解可以得到毒砂形成时的温度约为360±40℃,硫逸度(logfs₂)约为-8.6±2。磁黄铁矿成分介于六方磁黄铁矿与单斜磁黄铁矿之间,更接近后者,暗示其形成于304℃±的中温环境。闪锌矿Fe含量较高,显示岩浆-热液成因闪锌矿的特征;矿床成矿流体为中温(171~360℃)、低盐度(1.1~12.3 wt.%Na Cl eqv.)的H₂O-CO₂-Na Cl体系,H-O同位素测试结果表明δD_V-SMOW范围为-78.1‰~-59.9‰,δ¹⁸O_石英为8.4‰~14.0‰,δ¹⁸O_水为0.3‰~5.9‰,说明成矿流体具有幔源初生水特征;S同位素结果显示δ³⁴S变化范围较大,集中在2.91‰~4.16‰,在陨石硫范围内,Pb同位素测试结果显示²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.440~18.454,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.649~15.656,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.512~38.573,呈现壳幔混合来源特征。硫化物原位微量测试中黄铁矿Mo/Ni比值接近幔源成因黄铁矿。综合分析认为瓦勒尕南中温热液脉型金矿化的成矿物质来源为受俯冲组分交代的上地幔,可能有围岩物质的加入。 系统研究了阿斯哈金矿的地质特征,划分了成矿期与成矿阶段;通过扫描电镜测试确定了载金矿物主要为银金矿;阿斯哈金矿含矿石英脉中热液锆石的U-Pb年龄为238.1±5.6Ma,可以代表阿斯哈金矿的成矿年龄;阿斯哈金矿成矿流体为中高温(233~395℃)、低盐度(1.8~11.3 wt.%Na Cl eqv.)流体,H-O同位素结果显示δD_V-SMOW范围为-112.7‰~-75.8‰,δ¹⁸O_石英为10.3‰~11.9‰,δ¹⁸O_水为4.1‰~5.0‰,说明成矿流体具有深源岩浆流体特征;S同位素测试显示黄铁矿的δ³⁴S值为7.0‰~8.8‰,黄铜矿的δ³⁴S值为6.3‰~6.7‰,分析认为成矿流体在上升运移过程中萃取了围岩中的成矿物质导致δ³⁴S值偏高;Pb同位素测试结果显示²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值为18.445~18.457,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.651~15.660,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.572~38.605,具有壳幔混合来源特征;硫化物原位微量测试中黄铁矿的Mo/Ni比值大于幔源成因黄铁矿,反映成矿物质并非全来自地幔,而是有部分来自地壳。再考虑到区内煌斑岩与成矿关系密切,本文认为成矿物质来源主要为幔源岩浆,在上升运移过程中萃取了围岩中的成矿物质。 系统研究了按纳格金矿的地质特征,划分了成矿期与成矿阶段;通过扫描电镜测试确定了载金矿物主要为银金矿;按纳格金矿成矿流体为中高温(221~375℃)、低盐度(2.6~12.5 wt.%Na Cl eqv.)流体,H-O同位素测试结果表明δD_V-SMOW范围为-92.9‰~-71.2‰,δ¹⁸O_石英为12.5‰~13.7‰,δ¹⁸O_水为5.6‰~6.8‰,说明成矿流体具有幔源初生水特征;S同位素结果显示δ³⁴S变化范围为2.3‰~5.1‰,集中在2‰~4‰,Pb同位素测试结果显示²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.245~18.252,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.646~15.653,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.316~38.328,具有壳幔混合来源特征;硫化物原位微量测试中黄铁矿的原位Mo/Ni比值接近幔源成因黄铁矿。硫化物的S-Pb同位素以及原位微量测试结果表明按纳格金矿成矿物质主要为幔源,可能有俯冲组分或围岩的贡献。 本此研究厘定出沟里矿集区经历过三次金成矿作用。瓦勒尕南矽卡岩型金矿化形成于加里东晚期-海西早期的后碰撞环境;阿斯哈金矿与瓦勒尕金矿形成于印支早期古特提斯洋俯冲的晚阶段;果洛龙洼金矿、按纳格金矿与瓦勒尕南中温热液脉型金矿形成于印支晚期的后碰撞伸展背景。 探讨了成矿流体演化与矿质沉淀机制。区内脉型金矿流体包裹体以富含CO₂为特征,通过p H-logfo₂相图与成矿流体特征判断Au迁移的优势络合物主要为Au(HS)₂^-。区内金矿成矿Ⅰ阶段同时发育含CO₂三相包裹体与气液两相包裹体,分析认为成矿流体发生了不混溶作用,有利于Au的卸载沉淀。成矿Ⅱ阶段主要为气液两相包裹体,温度降低和大气水的混入明显改变了流体物理化学条件,造成矿质沉淀;区内矽卡岩型金矿化主成矿阶段为早期硫化物阶段,流体包裹体均一温度为253~325℃,中温区间还原条件下Au以Au(HS)₂^-形式迁移。石英中富液相、富气相与含子矿物三相流体包裹体共存,反映成矿流体发生了沸腾作用,导致硫化物与金沉淀。此外,水岩反应与大气降水也对矿质沉淀有所贡献。 建立了区域成矿系列,包括加里东晚期-海西早期后碰撞伸展背景下的矽卡岩型金矿-中温热液脉型金矿成矿系列;海西晚期-印支早期古特提斯洋俯冲背景下的矽卡岩型铁铜铅锌矿床-斑岩型铜钼矿床-中温热液脉型金矿成矿系列;印支晚期后碰撞伸展背景下的矽卡岩型铁铜铅锌矿床-斑岩型铜钼矿床-浅成低温热液型金银矿床-中温热液脉型金矿床成矿系列。 总结了成矿规律,认为区内NW向德龙-巴隆深大断裂控制了上盘次级断裂发育的金矿床的形成和分布,研究了主成矿期控矿断裂构造的几何学和运动学规律及其与区域断裂的成生联系,认为德龙-巴隆深大断裂存在找大矿的潜力。总结了典型金矿床构造控矿规律,包括矿化的横向对应规律、分段富集规律和矿体的侧伏规律,为矿区深部及外围进一步找矿提供了新思想,可直接运用到具体探矿工程布置。