【摘要】：柴達(dá)木盆地北部邊緣(簡稱柴北緣)超高壓變質(zhì)位于我國青藏高原東北部,沿NWW向延伸約400km,自北西向南東由魚卡、綠梁山、錫鐵山以及都蘭超高壓變質(zhì)地體組成。該變質(zhì)帶形成于早古生代的陸陸碰撞事件,是典型Alpine型俯沖造山系統(tǒng)。已有研究成果普遍認(rèn)為柴北緣超高壓變質(zhì)帶記錄了從大洋俯沖、陸殼碰撞、到板片折返最后到造山帶垮塌和伸展的完整歷史。錫鐵山地區(qū)位于柴北緣中段,區(qū)內(nèi)發(fā)育眾多與造山作用相關(guān)的古生代侵入巖,同時(shí)區(qū)內(nèi)錫鐵山鉛鋅礦床為我國西北地區(qū)重要有色金屬礦床之一。論文以柴北緣錫鐵山地區(qū)古生代巖漿作用和鉛鋅礦床為研究對象,在地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)之上,通過鋯石LA-ICPMS U-Pb定年對區(qū)內(nèi)不同類型、不同巖體的成巖事件進(jìn)行厘定,結(jié)合全巖地球化學(xué)測試、Sr-Nd同位素和鋯石Hf同位素等手段查明該區(qū)古生代構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的時(shí)空演化序列,揭示碰撞造山帶巖漿活動(dòng)與大陸地殼增長之間的聯(lián)系,深入分析該區(qū)深部動(dòng)力學(xué)過程與巖漿活動(dòng)的耦合關(guān)系。同時(shí)利用精細(xì)的巖相學(xué)觀察,解剖錫鐵山鉛鋅礦體和硫化物變質(zhì)變形特征,結(jié)合硫化物L(fēng)A-MC-ICPMS硫同位素測試和碳酸鹽礦物C-O-Sr同位素組成分析,討論成礦“硫”及流體來源,剖析礦床成因分類及成礦動(dòng)力學(xué)背景,闡明區(qū)域構(gòu)造演化對于巖漿活動(dòng)和成礦作用的控制關(guān)系。取得的主要認(rèn)識(shí)如下:(1)錫鐵山已探明礦石量約640萬噸,平均品位為Zn 4.86%、Pb 4.16%、Ag58 g/t、Au 0.68 g/t,礦體賦存于形成于弧后盆地的中晚奧陶世灘間山群變質(zhì)火山-沉積巖系中。發(fā)生在約400 Ma的俯沖板片的折返作用引起的變質(zhì)變形作用對礦床的改造作用影響顯著,根據(jù)野外調(diào)研、自動(dòng)礦物學(xué)和電子探針的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),原始礦體的形態(tài)特征大多已被破壞,多經(jīng)歷過褶皺、剪切、擠壓、拉伸等變形改造,塑性流動(dòng)的硫化物充填至大理巖裂隙和片巖片理之中,局部褶皺造成礦體厚度發(fā)生不同程度改變;多數(shù)硫化物的原生結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞或被改變,取而代之的是廣泛發(fā)育的脆性和韌性變形結(jié)構(gòu)。不同硫化物對于綠片巖相-角閃巖相變質(zhì)和變形作用的反應(yīng)不盡相同,也導(dǎo)致了不同硫化物具有不同的變形特征和結(jié)構(gòu),但是也有部分原生礦物組合被保存在大理巖之中免于被改造破壞。黃鐵礦最為穩(wěn)定,廣泛發(fā)育脆性碎裂結(jié)構(gòu),但局部也發(fā)生重結(jié)晶導(dǎo)致生成退火結(jié)構(gòu)和粗粒自形晶體;磁黃鐵礦則非�？赡苁屈S鐵礦變質(zhì)分解的產(chǎn)物;閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦和黃銅礦等均發(fā)生了不同程度的塑性變形與流動(dòng),充填在黃鐵礦和圍巖裂隙片理之中,也發(fā)現(xiàn)其在塑性遷移過程中搬運(yùn)和包裹黃鐵礦顆粒及碎片;鐵白云石和菱鐵礦是礦床中最主要的蝕變礦物,與礦床中與硫化物密切共生,為熱液交代(蝕變)大理巖原巖產(chǎn)物。(2)錫鐵山花崗巖體(以下簡稱錫鐵山巖體)鋯石LA-ICPMS U-Pb定年測試結(jié)果得出兩個(gè)近乎相同的加權(quán)平均年齡441±2 Ma和442±2 Ma,與該地區(qū)超高壓變質(zhì)峰值年齡(442 Ma)高度一致,說明花崗巖漿作用和與大陸碰撞相關(guān)的超高壓變質(zhì)作用具有同時(shí)性,并依此認(rèn)為錫鐵山花崗巖為同碰撞花崗巖漿作用的產(chǎn)物;錫鐵山巖體具有高鉀鈣堿性和弱過鋁、低鋯飽和溫度和較高的K_2O含量等S型花崗巖特點(diǎn);其稀土元素和微量元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式與平均大陸地殼相似,顯示強(qiáng)烈的輕重稀土分餾((La/Yb)_N=19 26),中等負(fù)Eu異常(δEu=0.65 0.71)和虧損Nb、Ta、P、Ti等元素;同時(shí)錫鐵山巖體的Sr-Nd同位素特征與柴北緣同期花崗巖差異明顯(~(87)Sr/~(86)Sr初始值=0.70920 0.71080,ε_(tái)(Nd)(t)=-4.61~-3.75),結(jié)合其正的ε_(tái)(Hf)(t)(0.5 5.3)和繼承鋯石年齡(475 518 Ma)等特點(diǎn),該巖體被解釋為來自俯沖洋殼熔體和陸殼熔體的混合成因;同位素混合模擬計(jì)算顯示約有28 35%的洋殼物質(zhì)和約65 72%陸殼物質(zhì)參與形成錫鐵山同碰撞巖體;因此,本文研究的同碰撞花崗巖揭示了新生地殼中有來自地幔的洋殼物質(zhì)參與,所以“大陸碰撞帶是大陸地殼增長的主要場所”的假設(shè)適用于柴北緣。(3)鋯石LA-ICPMS U-Pb定年顯示,錫鐵山輝長巖以及X-1、X-2和X-3花崗巖同時(shí)形成于372 Ma,滯后于柴達(dá)木板塊和祁連板塊之間的大陸碰撞事件約50個(gè)百萬年;輝長巖顯示中低鉀拉斑成分特點(diǎn),具有高FeO~T和TiO_2含量,富集大離子親石元素,虧損Nb和Ta元素,與巖石圈地幔來源巖石類似,這一特征也得到了其它微量元素如Zr/Nb、La/Nb和Nb/Ta比值的印證;另外,和MORB相比,輝長巖顯示了相對富集的特征,結(jié)合其微量元素特征判定,輝長巖源區(qū)的巖石圈地幔受到過俯沖板片熔體的交代。同期的三個(gè)花崗巖體都是高鉀鈣堿性的弱過鋁質(zhì)I型花崗巖,其具有強(qiáng)烈的輕重稀土分餾模式和負(fù)Eu異常,且強(qiáng)烈虧損Ba、Sr和高場強(qiáng)元素如Nb、Ta、Ti和P等,富集Rb、Th、U和Pb元素,與大陸上地殼高度相似;但其Sr-Nd-Hf同位素特點(diǎn)與柴北緣上地殼來源巖石和柴北緣基地有明顯差異,卻與上述形成于442 Ma的同碰撞花崗巖高度一致,因此這些花崗巖被解釋為同碰撞花崗巖熔融的產(chǎn)物;其具有的相對虧損的同位素特征和巖石中出現(xiàn)的鎂鐵質(zhì)包體,也表明其可能受到同期鎂鐵質(zhì)巖漿的影響;此外,這些花崗巖中包含的繼承鋯石顯示負(fù)的ε_(tái)(Hf)(t)和元古代二階段模式年齡,表明其源區(qū)可能也包含少量古老地殼的物質(zhì)。基于輝長巖和花崗巖的時(shí)空關(guān)系,結(jié)合其成因特點(diǎn),本文提出加厚巖石圈根部的對流剝離模式最適合解釋該區(qū)地殼活化、殼幔相互作用以及相關(guān)后碰撞動(dòng)力學(xué)過程。(4)硫化物原位LA-MC-ICPMS硫同位素測試結(jié)果顯示,錫鐵山黃鐵礦δ~(34)S值變化范圍為-15.4‰到+25.7‰、閃鋅礦為+2.2‰到+4.9‰、方鉛礦為-0.3‰到+3.3‰、黃銅礦為+1.4‰到+3.7‰、以及磁黃鐵礦為+2.0‰到+4.1‰�？傮w而言錫鐵山硫化物δ~(34)S保留了其同位素變異性,說明了區(qū)內(nèi)發(fā)生的變質(zhì)作用對硫同位素分餾影響不大。此外,錫鐵山硫化物的δ~(34)S值主要集中在-1~+5‰范圍內(nèi),表明硫主要淋濾自下盤火山巖或者直接來源于深源巖漿,同時(shí)少量黃鐵礦具有較大的范圍波動(dòng)的δ~(34)S值,海水硫酸鹽還原也可能也有貢獻(xiàn)少量H_2S。硫同位素分餾不平衡可能是海水和成礦熱液混合作用下快速結(jié)晶的結(jié)果。與礦化同期的共生菱鐵礦和鐵白云石C-O-Sr同位素分析顯示其具有熱液來源特征,主要形成于熱液交代碳酸鹽巖的過程,而熱液可能與火山作用相關(guān)。錫鐵山賦礦大理巖起源于正常的淺海相碳酸鹽沉積,可能為來自碳酸鹽臺(tái)地的碎屑流或者濁積巖,但是經(jīng)歷了熱液交代作用使得同位素特征發(fā)生了變化;很多證據(jù)表明,錫鐵山礦床形成于碳酸鹽交代作用,雖然礦床中片巖型條帶狀礦體是礦床中重要的礦床類型,但是這些似層狀礦體更有可能是由于變質(zhì)變形作用而發(fā)生的塑性流動(dòng)而形成,并非原生礦化。錫鐵山礦床原生礦物結(jié)構(gòu)、賦礦圍巖特點(diǎn)、部分S來自海水硫酸鹽還原及較高的Au元素含量等特點(diǎn)與以碎屑巖為主的沉積巖容礦礦床及巖漿接觸交代型礦床不同,而更可能是一個(gè)形成于火山熱液系統(tǒng)的交代碳酸鹽礦床。因此,本文認(rèn)為錫鐵山礦床是一個(gè)特殊的火山巖容礦塊狀硫化物(VHMS)礦床,形成于深海環(huán)境但含礦熱液交代了來自淺海碳酸鹽臺(tái)地的碎屑流或者濁積巖。(5)本文依據(jù)已有灘間山群變質(zhì)火山巖研究成果,認(rèn)為灘間山群和其中賦存的鉛鋅礦床成礦地質(zhì)背景應(yīng)該為弧后盆地。基于上述研究,并結(jié)合區(qū)域超高壓變質(zhì)巖和巖漿巖研究成果,本文總結(jié)了柴北緣構(gòu)造演化的巖漿活動(dòng)和成礦作用響應(yīng)序列和機(jī)制,闡明區(qū)域構(gòu)造演化對于巖漿活動(dòng)、成礦作用及成礦后礦體變化和保存的控制關(guān)系,完善了柴北緣造山帶構(gòu)造-巖漿-成礦耦合模型。此外,本文根據(jù)相關(guān)構(gòu)造分析、礦體展布規(guī)律、成礦元素變化趨勢等因素對區(qū)內(nèi)找礦潛力進(jìn)行了分析,提出了3個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P618.4;P588.11
【圖文】：

柴達(dá)木板塊與祁連板塊之間（圖2-1），沿 NWW 方向延伸約 400km。其北西端被阿爾金北東向走滑斷裂所切，南東端被北西走向的走滑斷裂所截。超高壓變質(zhì)帶北側(cè)的祁連板塊主要由前寒武紀(jì)副片麻巖、片巖和大理巖組成，并于上覆的古生界-中生界沉積巖不整合接觸，局部有古生代花崗巖類侵位[5, 155-157]；而南側(cè)的柴達(dá)木板塊則主要由新生界沉積物及下伏前寒武結(jié)晶基底組成[55]。柴北緣超高壓變質(zhì)帶的基底主要包含片麻巖、基性麻粒巖、大理巖、角閃巖以及局部的榴輝巖和石榴橄欖巖[158, 159]。該超高壓變質(zhì)帶由 4 個(gè)超高壓變質(zhì)體組成，自北西向南東分別是：魚卡地體、綠梁山巖地體、錫鐵山地體和都蘭地體。這些地體出露超高壓變質(zhì)巖主要為花崗質(zhì)和泥質(zhì)片麻巖，局部包含榴輝巖透鏡體和夾層（魚卡地體、錫鐵山地體和都蘭地體）或石榴橄欖巖夾層（綠梁?

4. 中生界區(qū)內(nèi)中生界主要為統(tǒng)郡子河群、鄂拉山組、大煤溝組、采石嶺組、紅水溝組和犬牙溝組沉積巖，巖性多以礫巖、砂巖、泥巖等碎屑巖為主，含碳酸鹽巖夾層，其中大煤溝組為主要含煤地層。5. 新生界新生界主要分為古新統(tǒng)路樂河組、漸一中新統(tǒng)干柴溝組、中新統(tǒng)油砂山組、上新統(tǒng)獅子溝組、下更新統(tǒng)七個(gè)泉組、中更新統(tǒng)冰川堆積物、上更新統(tǒng)湖積一化學(xué)堆積物、第四系全新統(tǒng)化學(xué)堆積層等，巖性主要為碎屑巖夾砂巖向礫石、黏土、砂及膏鹽層過渡。2.2 區(qū)域構(gòu)造柴北緣記錄了自早古生代開始的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成如今構(gòu)造形態(tài)以斷裂為主褶皺次之、構(gòu)造形跡主要為 NW 向和近 EW 向兩組的區(qū)域構(gòu)造特征[39]。

鈣堿性花崗巖為主，也見少量閃長巖和輝長巖。2.4 區(qū)域礦產(chǎn)柴北緣成礦帶己發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地 83 處，其中包括有色金屬、非金屬、黑色金屬、貴金屬、能源礦產(chǎn)等，區(qū)域上主要以鉛鋅及鹽類為優(yōu)勢礦產(chǎn)，錳、煤、石油及天然氣礦產(chǎn)次之[39]。區(qū)內(nèi)主要的金屬礦床（點(diǎn)）有錫鐵山鉛鋅礦床、雙口山鉛礦床、灘澗山金礦床、青龍溝金礦床、紅柳溝金礦點(diǎn)、千枚嶺金礦點(diǎn)、野駱駝泉金礦點(diǎn)等；主要鹽類礦床有德宗馬海湖鉀鎂鹽礦床、大柴旦湖硼礦床等；煤田有魚卡煤礦、高泉煤礦、大煤溝煤礦、大頭羊煤礦、綠草山煤礦和開源煤礦等；油氣田有冷湖油田、南八仙油田、馬海氣田及魚卡油氣田等[39]。區(qū)內(nèi)共劃分了七個(gè)成礦亞帶，每個(gè)亞帶位置及可能成礦元素見圖 2-3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2765295