發(fā)布時(shí)間：2020-11-05 06:58

　　 馬坑鐵礦是閩西南地區(qū)目前已知的最大鐵礦床。自1957年被發(fā)現(xiàn)以來(lái),大量學(xué)者在不同時(shí)代的研究背景和研究程度上提出了各種礦床成因觀點(diǎn)：(1)海相沉積型：(2)海相火山沉積-熱液改造型；(3)矽卡巖型。但無(wú)論馬坑鐵礦屬于哪種成因,有一觀點(diǎn)是一致的：矽卡巖化現(xiàn)象在礦床中是普遍可見(jiàn)的。近年來(lái),隨著馬坑鐵礦的開(kāi)采程度的加深,多位學(xué)者通過(guò)對(duì)馬坑鐵礦的野外和實(shí)驗(yàn)室的地質(zhì)現(xiàn)象觀察以及鐵礦石中磁鐵礦和其他矽卡巖礦物的同位素和微量稀土元素的研究結(jié)果表明：馬坑鐵礦是一個(gè)矽卡巖型礦床。然而,馬坑鐵礦并不是典型的接觸交代成因。礦區(qū)內(nèi)矽卡巖化、礦化以及硅化和大理巖化一般發(fā)生在林地組砂巖和經(jīng)畬組灰?guī)r之間的層間斷裂帶,而似層狀基性巖也侵入二者之間的層間斷裂帶,大洋—莒舟花崗巖又侵入到礦區(qū)兩側(cè)和底部。矽卡巖化和礦化到底是與似層狀基性巖,還是與大洋—莒舟花崗巖體的侵入活動(dòng)有關(guān),仍是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。這也是影響到馬坑鐵礦床成因研究以及閩西南地區(qū)馬坑式鐵礦找礦方向和突破的關(guān)鍵。充分厘清鐵質(zhì)來(lái)源、成巖成礦年代及成礦方式和過(guò)程是進(jìn)一步研究馬坑鐵礦成因的關(guān)鍵。然而,由于測(cè)試技術(shù)手段的限制,前人工作中并沒(méi)有對(duì)成礦物質(zhì)來(lái)源和成礦年齡進(jìn)行直接的研究,大部分成果為定性和間接研究。MC-ICP-MS測(cè)試技術(shù)的高速發(fā)展,使得對(duì)馬坑鐵礦成礦物質(zhì)來(lái)源和成礦年齡的準(zhǔn)確厘定成為了可能。本文以馬坑鐵礦礦床學(xué)研究為基礎(chǔ),建立了合適的礦床模型,并進(jìn)一步建立了閩西南馬坑式鐵礦的預(yù)測(cè)模型,繼而利用模糊證據(jù)權(quán)(FWofE)和隨機(jī)森林(RF)方法進(jìn)行了閩西南地區(qū)馬坑式鐵礦的綜合預(yù)測(cè),并結(jié)合現(xiàn)階段已發(fā)現(xiàn)的礦床及詳細(xì)的成礦地質(zhì)背景和控礦地質(zhì)條件研究,圈定了5個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)�！陡采w區(qū)礦產(chǎn)綜合預(yù)測(cè)與示范驗(yàn)證》項(xiàng)目對(duì)其中一個(gè)A級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)中的大排北部進(jìn)行了驗(yàn)證示范,獲取了兩段共超過(guò)20米礦體,得到了較好的驗(yàn)證結(jié)果。本文研究主要包括以下幾個(gè)方面：(1)典型礦床馬坑鐵礦礦床學(xué)研究通過(guò)對(duì)馬坑鐵礦的地質(zhì)特征及典型鐵礦石品位的統(tǒng)計(jì),鐵礦石的品位累計(jì)概率圖呈—條直線,說(shuō)明馬坑鐵礦并不是多期成礦,而是一期地質(zhì)活動(dòng)的產(chǎn)物。石榴子石和磁鐵礦單礦物Sm-Nd同位素測(cè)年結(jié)果為157±15 Ma,說(shuō)明了馬坑鐵礦的矽卡巖化和鐵礦化的形成與大洋—莒舟花崗巖體的侵入(145～125 Ma)關(guān)系密切。馬坑鐵礦礦石中磁鐵礦Sr、Nd、Pb、Fe同位素,不同蝕變程度似層狀基性巖中Fe元素含量的變化,以及似層狀基性巖、矽卡巖和礦石中輝石主量元素的分布特征的研究結(jié)果一致表明,馬坑鐵礦的成礦物質(zhì)與大洋—莒舟花崗巖的物源一致。似層狀基性巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明其形成于海西期302.0±2.9 Ma,并且經(jīng)歷了燕山期(145～125 Ma)大洋—莒舟花崗巖體侵入過(guò)程中的巖漿熱液的劇烈改造,自身發(fā)生褪色蝕變和矽卡巖化過(guò)程中被萃取了部分鐵質(zhì),為成礦提供了部分成礦物質(zhì)來(lái)源(15%)。巖漿的平均結(jié)晶溫度高達(dá)850℃,高Na2O+K2O、FeOt/MgO、Ga/Al和高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)值,以及低Al2O3、Sr、Ti、Ba和Eu值,均表明大洋—莒舟花崗巖體屬于典型的A型花崗巖。Nb、Y、Ga和Ce元素特征表明,大洋—莒舟花崗巖體屬典型的A2花崗巖。地球化學(xué)特征表明,大洋—莒舟花崗巖體起源于古元古代華夏地塊變質(zhì)基底的部分熔融,并且混入了起源于下地殼拉斑玄武質(zhì)巖石和(或)消減地幔的部分熔融的板塊下基性巖漿。而SiO2含量、Rb/Sr、Rb/Ba比值和δEu值的高度的相似以及35℃的鋯石飽和溫度差,也說(shuō)明了高硅的大洋—莒舟A型花崗巖巖漿形成之后發(fā)生了小規(guī)模的結(jié)晶分異作用。大洋—莒舟4型花崗巖體(145～125 Ma)處于閩西南以殼源型才溪二長(zhǎng)花崗巖(150 Ma)和廣泛發(fā)育的推覆構(gòu)造為標(biāo)志的晚侏羅世巖石圈擠壓向以殼�；旌闲退姆交◢忛W長(zhǎng)巖體(108 Ma)和羅卜嶺花崗閃長(zhǎng)巖體(111-102Ma)以及沿一系列北西向的斷裂帶和斷陷盆地內(nèi)的較大規(guī)模的陸相火山噴發(fā)和侵入作用為標(biāo)志的全面伸展構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換期。期間閩西南地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的非造山型中酸性巖漿侵入作用,馬坑鐵礦床就是在此背景下產(chǎn)出。(2)閩西南地區(qū)馬坑式鐵礦成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè)模型研究通過(guò)對(duì)馬坑鐵礦的詳細(xì)研究和閩西南地區(qū)其他鐵礦床的總結(jié),發(fā)現(xiàn)閩西南地區(qū)鐵礦床的產(chǎn)出都與花崗巖關(guān)系密切,為燕山期花崗巖和石炭紀(jì)—二疊紀(jì)碎屑巖—碳酸鹽巖地層的接觸交代作用產(chǎn)出結(jié)果。在此基礎(chǔ)上,建立了馬坑式鐵礦的礦床模型：花崗巖體沿北東向斷裂的侵入為成礦提供了充足的熱源、流體來(lái)源及絕大部分的鐵質(zhì)來(lái)源,花崗巖與石炭紀(jì)—二疊紀(jì)碳酸鹽巖地層的接觸帶則會(huì)直接發(fā)生矽卡巖化和礦化作用,而花崗巖與石炭紀(jì)—二疊紀(jì)碎屑巖地層接觸時(shí),流體則沿著斷裂繼續(xù)運(yùn)移,進(jìn)入碎屑巖地層、海西期似層狀基性巖(有或無(wú))和碳酸鹽巖地層之間的層間斷裂,運(yùn)移過(guò)程中強(qiáng)酸性的成礦流體萃取了海西期基性巖中的鐵質(zhì)(占所有鐵質(zhì)來(lái)源比例不高),并使海西期基性巖發(fā)生強(qiáng)烈的矽卡巖化,最終在合適的物理化學(xué)條件下于有利位置沉淀成礦。并進(jìn)一步提出了包括矽卡巖化與礦化蝕變帶、NE-NNE向斷層、燕山期花崗巖體接觸帶、有利成礦空間位置和航磁異常帶等五個(gè)要素的預(yù)測(cè)模型。(3)閩西南馬坑式鐵礦綜合預(yù)測(cè)與示范驗(yàn)證基于建立的五要素預(yù)測(cè)模型,利用模糊證據(jù)權(quán)(FWofE)和隨機(jī)森林法(RF)進(jìn)行了閩西南馬坑式(矽卡巖型)鐵礦床綜合預(yù)測(cè)。模糊證據(jù)權(quán)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示超過(guò)了65%(15／23)已知礦床落在了10%的預(yù)測(cè)面積里面,基本上所有礦床均落在了前30%的預(yù)測(cè)面積內(nèi)。隨機(jī)森林預(yù)測(cè)結(jié)果顯示約10%的預(yù)測(cè)面積涵蓋了幾乎約100%的已知礦點(diǎn)。兩種方法預(yù)測(cè)效果良好,可以為進(jìn)一步的遠(yuǎn)景區(qū)圈定提供較好的依據(jù)。利用依次缺失某個(gè)預(yù)測(cè)圖層的方法評(píng)估五個(gè)預(yù)測(cè)圖層的重要性依次為：花崗巖接觸帶≈有利成礦空間位置矽卡巖化與礦化蝕變帶航磁異常帶≥NE-NNE向斷層,其中,有利成礦空間位置的預(yù)測(cè)圖層在預(yù)測(cè)過(guò)程中表現(xiàn)出了較強(qiáng)的不確定性。說(shuō)明了在預(yù)測(cè)模型中有利成礦空間位置和花崗巖接觸帶圖層最為重要,這與閩西南矽卡巖型鐵礦床的成因一致,花崗巖為成礦提供了熱源、絕大部分成礦物質(zhì)來(lái)源和流體來(lái)源,對(duì)成礦具有決定性作用；而有利成礦空間進(jìn)一步?jīng)Q定了礦床產(chǎn)出的具體位置：矽卡巖化與礦化蝕變帶是直接找礦標(biāo)志之一,指示了礦體的具體賦存位置；斷裂和航磁異常帶對(duì)于找礦也具有重要的指示意義。缺失有利成礦空間位置的圖層表現(xiàn)出的不確定性,可能是由于區(qū)內(nèi)大面積的森林覆蓋造成的有利成礦空間圖層信息的缺失或者地層內(nèi)部的層間斷裂及似層狀基性巖與地層的接觸帶等其他有利成礦空間圖層不能較好地在有利成礦空間圖層上顯示出來(lái)而導(dǎo)致的。同時(shí),模糊證據(jù)權(quán)和隨機(jī)森林兩種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果均顯示出了五個(gè)證據(jù)圖層全部參與預(yù)測(cè)的結(jié)果最優(yōu)。說(shuō)明了建立的閩西南地區(qū)馬坑式鐵礦預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性,也從側(cè)面反映了馬坑鐵礦屬于與燕山期中酸性侵入巖相關(guān)的矽卡巖型礦床。利用基于模糊證據(jù)權(quán)方法得到的閩西南地區(qū)馬坑式鐵礦成礦有利度結(jié)果,并結(jié)合現(xiàn)階段已發(fā)現(xiàn)的礦床及詳細(xì)的成礦地質(zhì)背景和控礦地質(zhì)條件研究,共圈定了5個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)�！陡采w區(qū)礦產(chǎn)綜合預(yù)測(cè)與示范驗(yàn)證》項(xiàng)目綜合各項(xiàng)研究工作成果,選取了A1馬坑鐵礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)中大排北部作為驗(yàn)證示范區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)地研究工作和驗(yàn)證。并部署了成礦要素驗(yàn)證科學(xué)鉆孔,成功揭露了覆蓋層下經(jīng)畬組和棲霞組灰?guī)r、接觸帶構(gòu)造與礦化、隱伏中酸性侵入巖體等成礦要素及兩層共20余米礦體。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P618.31
【文章目錄】：
作者簡(jiǎn)介
摘要
ABSTRACT
第—章 引言
    §1.1 選題依據(jù)及意義
    §1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 矽卡巖及矽卡巖型鐵礦床研究現(xiàn)狀
        1.2.2 馬坑鐵礦成因研究現(xiàn)狀
    §1.3 研究?jī)?nèi)容及思路和方法
    §1.4 論文完成的主要工作量
    §1.5 論文取得進(jìn)展及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 取得研究進(jìn)展
        1.5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第二章 閩西南地區(qū)大地構(gòu)造演化和礦床時(shí)空分布規(guī)律
    §2.1 閩西南地區(qū)成礦地質(zhì)背景
        2.1.1 閩西南區(qū)域地質(zhì)特征
        2.1.2 閩西南大地構(gòu)造演化
    §2.2 閩西南主要礦床類型和成礦系列
        2.2.1 晉寧期與海相火山作用有關(guān)的鉛、鋅、銀多金屬塊狀硫化物礦床成礦系列
        2.2.2 海西—印支期與火成巖有關(guān)的鐵、銅、鉛、鋅多金屬礦床成礦系列
        2.2.3 燕山期與中酸性火成巖有關(guān)的鐵、銅、鉛、鋅、鉬、鎢、錫、金、銀、鈾等多金屬礦床成礦系列
    §2.3 閩西南成礦時(shí)空演化規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)背景
第三章 馬坑鐵礦成礦地質(zhì)背景
    §3.1 區(qū)域地質(zhì)特征
        3.1.1 區(qū)域地層
        3.1.2 區(qū)域巖漿巖
        3.1.3 區(qū)域構(gòu)造
    §3.2 礦區(qū)地質(zhì)特征
        3.2.1 礦區(qū)地層
        3.2.2 礦區(qū)構(gòu)造
        3.2.3 礦區(qū)巖漿巖
    §3.3 礦床地質(zhì)特征
        3.3.1 主礦體特征
        3.3.2 小礦體特征
        3.3.3 礦石特征
    §3.4 圍巖蝕變
    §3.5 成礦階段
        3.5.1 鈣硅矽卡巖化階段
        3.5.2 角閃石矽卡巖化階段
        3.5.3 綠泥石化階段
        3.5.4 石英硫化物—碳酸鹽階段
第四章 成礦年代學(xué)研究
    §4.1 樣品及測(cè)試方法
        4.1.1 花崗巖和似層狀基性巖
        4.1.2 石榴子石和磁鐵礦單礦物
    §4.2 測(cè)試結(jié)果
        4.2.1 花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年
        4.2.2 似層狀基性巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年
        4.2.3 石榴子石和磁鐵礦單礦物Sm-Nd測(cè)年
    §4.3 成礦年代
第五章 成礦物質(zhì)來(lái)源研究
    §5.1 樣品及測(cè)試方法
        5.1.1 磁鐵礦單礦物Sr-Nd-Pb及Fe同位素分析
        5.1.2 似層狀基性巖、礦石及圍巖Sr-Nd-Pb同位素分析
        5.1.3 蝕變似層狀基性巖中Fe元素測(cè)試
        5.1.4 輝石和石榴子石的EPMA主量元素分析
    §5.2 測(cè)試結(jié)果
        5.2.1 Sr-Nd-Pb及Fe同位素測(cè)試結(jié)果
        5.2.2 蝕變似層狀基性巖中Fe元素結(jié)果
        5.2.3 輝石和石榴子石的主量元素分析結(jié)果
    §5.3 成礦物質(zhì)來(lái)源與流體演化
        5.3.1 Sr-Nd-Pb同位素特征
        5.3.2 Fe同位素特征
        5.3.3 蝕變似層狀基性巖和輝石單礦物中Fe元素特征
        5.3.4 成礦流體演化
        5.3.5 小結(jié)
第六章 大洋—莒舟花崗巖體地球化學(xué)特征及其對(duì)大地構(gòu)造背景研究的制約
    §6.1 樣品及測(cè)試方法
    §6.2 測(cè)試結(jié)果
    §6.3 大洋—莒舟花崗巖的巖石學(xué)成因
        6.3.1 巖石學(xué)分類
        6.3.2 巖石學(xué)成因
    §6.4 成礦大地構(gòu)造背景
第七章 礦床模型與成礦規(guī)律
    §7.1 成礦過(guò)程
    §7.2 礦床模型
    §7.3 馬坑式鐵礦成礦規(guī)律
        7.3.1 花崗巖對(duì)成礦的控制作用
        7.3.2 地層對(duì)成礦的控制作用
        7.3.3 構(gòu)造對(duì)成礦的控制作用
        7.3.4 區(qū)域成礦模式
第八章 閩西南馬坑式鐵礦成礦預(yù)測(cè)
    §8.1 閩西南馬坑式鐵礦預(yù)測(cè)模型
        8.1.1 確定證據(jù)圖層
        8.1.2 預(yù)測(cè)方法
    §8.2 成礦預(yù)測(cè)
        8.2.1 預(yù)測(cè)原始數(shù)據(jù)
        8.2.2 預(yù)測(cè)圖層獲取
        8.2.3 成礦預(yù)測(cè)
        8.2.4 預(yù)測(cè)圖層重要性評(píng)估
        8.2.5 小結(jié)
    §8.3 成礦靶區(qū)圈定與優(yōu)選
        8.3.1 A1馬坑鐵礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)
        8.3.2 A2銀頂格鐵礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)
        8.3.3 A3潘田—洛陽(yáng)鐵礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)
        8.3.4 B1陽(yáng)山鐵礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)
        8.3.5 B2掛山—西洋鐵礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)
    §8.4 野外示范驗(yàn)證
    §8.5 小結(jié)
第九章 主要結(jié)論與展望
    §9.1 主要結(jié)論
    §9.2 研究不足與展望
致謝
參考文獻(xiàn)

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