【摘要】：謝米斯臺地區(qū)位于新疆西準(zhǔn)噶爾北部,是波謝庫爾-成吉思火山弧在中國境內(nèi)的東延部分。區(qū)內(nèi)以出露大面積火山巖和侵入巖為特征,并發(fā)育與火山巖、次火山巖及淺成侵入體有關(guān)的銅(金)礦化。本文在前人研究基礎(chǔ)上,立足于詳細(xì)野外地質(zhì)調(diào)查,對研究區(qū)出露的不同巖石單元和巖石類型進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究,以期建立研究區(qū)構(gòu)造巖漿活動的時空格架,查明不同時代各個巖石單元的成因和構(gòu)造背景,探討巖漿演化的深部地球動力學(xué)過程以及相關(guān)構(gòu)造巖漿事件的成礦響應(yīng)。論文取得以下主要認(rèn)識和成果:(1)理清了謝米斯臺地區(qū)火山巖、侵入巖的時空分布特征謝米斯臺地區(qū)出露的火山巖、侵入巖形成時限為晚奧陶世-早泥盆世(452~400Ma)。依據(jù)巖漿巖出露的規(guī)模、巖石組合類型和源區(qū)特征將其劃分為三個階段:第一階段形成于晚奧陶世(452~449Ma),僅出露少量侵入巖,分布在謝米斯臺山中西段,巖石類型為閃長巖、花崗閃長巖,以伊尼薩拉巖體和波爾托閃長巖捕擄體為代表。第二階段形成時代為志留紀(jì)(436~420Ma),火山巖沿謝米斯臺山廣泛分布,發(fā)育玄武巖-安山巖-英安(斑)巖-流紋(斑)巖等巖石組合,其中以英安巖和流紋巖為主體(約占70%以上);侵入巖大面積出露在謝米斯臺山中西部,巖石類型為石英閃長巖、花崗閃長斑巖、二長花崗巖和少量堿長花崗巖等,以波爾托巖體和布蘭薩拉巖體為代表。第三階段形成時代為早泥盆世(419~400Ma),火山出露較少,主要分布在謝米斯臺山東段的莫阿特地區(qū)等,以莫阿特礦化流紋巖為代表;侵入巖大量出露于謝米斯臺山中東段,發(fā)育輝長巖-花崗閃長巖-石英正長巖-堿性花崗巖-堿長花崗巖等巖石組合,中酸性的花崗巖類占主體,以謝米斯賽、哈勒蓋特賽和烏蘭薩拉巖體為代表。(2)查明了謝米斯臺地區(qū)不同階段巖漿巖的源區(qū)特征晚奧陶世,伊尼薩拉花崗閃長巖屬于弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性-鈣堿性過渡的未分異I型花崗巖類,形成于452.0±1.9Ma;波爾托閃長巖捕擄體屬于高鉀鈣堿性系列準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石,形成于449.6±2.1Ma,它們的Sr-Nd同位素和鋯石Hf同位素顯示出虧損的特征,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=(0.7037~0.7046),ε_(Nd)(t)=(-0.62~+4.89),ε_(Hf)(t)=+9.7~+14.1,其源區(qū)為新生下地殼。志留紀(jì),火山巖主要形成于436~420Ma,其中布拉特礦化英安斑巖、流紋斑巖的年齡分別為434.9±2.3Ma、423.2±0.9Ma,屬高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列準(zhǔn)鋁質(zhì)-強(qiáng)過鋁質(zhì)巖石,具有低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7022~0.7043)和正的ε_(Nd)(t)值(+2.64~+5.78);侵入巖中,波爾托巖體石英閃長巖、二長花崗巖的形成年齡分別為428.9±2.6Ma、429.2±2.4Ma,都屬于高鉀鈣堿性I型花崗巖類,具有低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7039~0.7052),正的ε_(Nd)(t)值(+0.19~+1.88),年輕的一階段模式年齡t_(DM)(0.70~0.85Ga)。石英閃長巖中的暗色微粒包體的形成年齡為431.2±2.0Ma、431.5±2.6Ma,與寄主巖石基本同時形成,且具有相似的地球化學(xué)特征,Sr-Nd同位素顯示出低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7042~0.7043),正的ε_(Nd)(t)值(+4.25~+4.81)和年輕一階段模式年齡t_(DM)(0.81~0.88Ga);布蘭薩拉花崗閃長斑巖形成于430.5±1.9Ma,屬于未分異的I型花崗巖,鋯石ε_(Hf)(t)值為+8.2~+13.7。烏蘭薩拉堿長花崗巖形成于422.7±2.0Ma,具低(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7017~0.7038),正的ε_(Nd)(t)值(+4.49~+6.58)和鋯石ε_(Hf)(t)值(+10.0~+14.2)。志留紀(jì)火山巖、侵入巖都具有虧損Sr、Nd同位素特征,表明其巖漿主要來自新生下地殼的部分熔融,并有幔源物質(zhì)加入。早泥盆世,火山巖主要形成于419~400Ma,其中莫阿特礦化流紋巖形成于419~411Ma,具低(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7022~0.7045),正的ε_(Nd)(t)值(+0.19~+1.88)。侵入巖中,烏蘭薩拉巖體花崗閃長巖形成于411.7±1.7Ma,屬于高鉀鈣堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖,具有正的ε_(Nd)(t)值(+1.66~+3.87)、低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7041~0.7046)和相對年輕的t_(DM1)(0.83~1.02Ga)同位素特征;哈勒蓋特賽巖體輝長巖形成于417.9±3.6Ma,具有低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.7039~0.7052),正的ε_(Nd)(t)值(+5.20~+6.54),年輕的一階段模式年齡t_(DM)(0.59~0.69Ga),同時鋯石ε_(Hf)(t)值為+10.1~+15.3,堿性花崗巖、堿長花崗巖分別形成于411.9±2.1Ma、408.9±1.8Ma,屬于高鉀鈣堿性A_2型花崗巖,具有正高的ε_(Nd)(t)值(+4.17~+4.65)和年輕的t_(DM1)(0.74~0.85Ga);謝米斯賽巖體石英正長巖形成于411.1±2.2Ma,屬于堿性巖類,具有低的Sr的初始值(0.7051~0.7058)、高的ε_(Nd)(t)值(+5.55~+5.95),年輕的一階段模式年齡t_(DM)(0.72~0.77Ga)。早泥盆世區(qū)內(nèi)侵入巖的Sr、Nd同位都具有虧損的特征,表明其源區(qū)主要是新生下地殼。(3)探討了謝米斯臺地區(qū)晚奧陶世-早泥盆世巖漿活動的構(gòu)造背景及其演化過程謝米斯臺地區(qū)晚奧陶世-早泥盆世處于俯沖背景下的陸緣弧環(huán)境,區(qū)內(nèi)構(gòu)造巖漿活動應(yīng)該與古亞洲洋向南俯沖有關(guān),古亞洲洋在謝米斯臺地區(qū)向南俯沖的起始時限不晚于晚奧陶世(452Ma)。其演化過程為:晚奧陶世(452~449Ma)為巖漿活動的初始階段,古亞洲洋板片俯沖至準(zhǔn)噶爾地塊之下,俯沖板片起源的流體與地幔楔發(fā)生作用,地幔楔部分熔融形成的鎂鐵質(zhì)巖漿底侵新生下地殼,使新生下地殼發(fā)生部分熔融、形成鈣堿性系列-高鉀鈣堿性系列的花崗閃長巖、閃長巖,該時期巖漿活動相對較弱。志留紀(jì)(436~420Ma)為巖漿活動的高峰期,隨著古亞洲洋的持續(xù)俯沖作用,由于低角度和重力原因,俯沖板片發(fā)生回轉(zhuǎn),軟流圈物質(zhì)上涌,幔源鎂鐵質(zhì)巖漿底侵下殼源長英質(zhì)巖漿,發(fā)生較強(qiáng)烈的的巖漿混合作用,分別形成了石英閃長巖-花崗閃長斑巖-二長花崗巖等侵入巖和玄武巖-安山巖-英安(斑)巖-流紋(斑)巖等火山巖組合。早泥盆世(419~400Ma)巖漿活動為志留紀(jì)的延續(xù),并且開始減弱,在板片持續(xù)俯沖作用下,俯沖頂端板片加厚中間減薄,隨之發(fā)生斷離,軟流圈物質(zhì)上涌,引發(fā)巖石圈地幔和下地殼發(fā)生部分熔融,形成了輝長巖-花崗閃長巖-石英正長巖-堿性花崗巖-堿長花崗巖為主的侵入巖組合和少量流紋巖為主的火山巖組合。區(qū)內(nèi)巖漿巖自西向東呈現(xiàn)出由老到新的演化特征,是古亞洲洋自西向東拉鏈?zhǔn)介]合的結(jié)果。(4)明確了謝米斯臺地區(qū)構(gòu)造巖漿事件的成礦響應(yīng)處于俯沖背景下的陸緣弧環(huán)境,使得謝米斯臺地區(qū)晚奧陶世-早泥盆世殼幔作用強(qiáng)烈,有利于殼幔物質(zhì)交換,為區(qū)內(nèi)銅金礦化提供了重要的成礦動力學(xué)背景、熱動力條件、成礦物源條件。區(qū)內(nèi)巖漿活動從成礦動力學(xué)背景、源區(qū)、氧逸度和巖石組合等方面制約著成礦,其中志留紀(jì)巖漿作用(436~420Ma)強(qiáng)烈,巖漿巖出露規(guī)模大,且以高鉀鈣堿性-鉀玄巖的中酸性巖石為主,其巖漿氧逸度較高,殼幔作用強(qiáng)烈,是最有潛力成礦的階段。區(qū)內(nèi)成礦作用主要劃分為三種類型:(1)與中志留世花崗閃長斑巖(430.5±1.9Ma)有關(guān)的斑巖型Cu-Au礦化,以布蘭薩拉斑巖型銅金礦為代表;(2)與志留紀(jì)次火山巖——英安斑巖(434.9±2.3Ma)和流紋斑巖(423.2±0.9Ma)有關(guān)的斑巖型Cu礦化,以布拉特斑巖型銅礦化為代表;(3)與志留紀(jì)中、基性火山巖有關(guān)的火山熱液型Cu-Ag礦化,以布拉特火山巖型自然銅礦化為代表。(5)分析了謝米斯臺地區(qū)成礦潛力由哈薩克斯坦波謝庫爾-成吉思火山弧向東到準(zhǔn)噶爾北緣謝米斯臺-野馬泉-瓊河壩古生代火山弧,自西向東發(fā)育早古生代構(gòu)造-巖漿-成礦作用。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動強(qiáng)烈,流體活動頻繁,為成礦/礦化提供了必要的構(gòu)造、巖漿、物源和流體條件,暗示區(qū)內(nèi)具有很大的找礦潛力。謝米斯臺地區(qū)中志留世的中酸性小斑巖體是尋找斑巖型銅金礦化的目標(biāo)地質(zhì)體;志留紀(jì)中酸性次火山巖發(fā)育部位是尋找斑巖型銅礦化的有利地區(qū),其深部應(yīng)該有更好的斑巖型銅礦找礦潛力;脈體發(fā)育、強(qiáng)烈蝕變的中、基性火山巖是尋找火山巖型自然銅礦化的有利地段。與早古生代巖漿活動相關(guān)的斑巖型銅(金)礦化可能是謝米斯臺地區(qū)后續(xù)找礦突破的主要礦化類型。
【圖文】：

圖 1-1 中哈薩克斯坦和新疆北部地質(zhì)和礦產(chǎn)分布略圖（據(jù)申萍等，2015b）因此，本論文在前人己有研究的基礎(chǔ)上，以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“新疆謝米斯臺地區(qū)斑巖型銅礦成礦構(gòu)造環(huán)境及成礦作用（41572057）”和“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“巴爾魯克-謝米斯臺大型礦床找礦靶區(qū)優(yōu)選與評價（2011BAB06B01-03）”專題為依托，以謝米斯臺地區(qū)廣泛出露的火山巖、侵入巖為研究對象，，開展詳細(xì)的地質(zhì)、地球化學(xué)、鋯石 U-Pb 年代學(xué)和區(qū)域成礦學(xué)研究，查明區(qū)內(nèi)巖漿作用發(fā)生的時代、成因機(jī)制、構(gòu)造背景和時空演化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上分析已有銅金礦化的成礦地質(zhì)環(huán)境、成礦條件和控礦因素，探討巖漿活動對成礦的制約，分析成礦潛力，為區(qū)內(nèi)找礦勘查提供新的科學(xué)依據(jù)。1.2 研究現(xiàn)狀1.2.1 西準(zhǔn)噶爾構(gòu)造巖漿活動及成礦作用研究現(xiàn)狀

圖 1-2 西準(zhǔn)噶爾及鄰區(qū)哈薩克斯坦構(gòu)造分區(qū)圖（a，據(jù) Chen et al.，2010 修改）和西準(zhǔn)噶爾地質(zhì)簡圖（b 據(jù)申萍和沈遠(yuǎn)超，2010）目前，西準(zhǔn)噶爾地區(qū) I 型和 A 型花崗巖成因存在不同認(rèn)識。對于 I 型花崗巖，有人認(rèn)為是幔源巖漿底侵下地殼，導(dǎo)致殼源巖漿與幔源巖漿混合后部分熔融的產(chǎn)物（韓寶福等，2006；周濤發(fā)等，2006；Zhou et al.，2008；Chen et al.，2010），也有學(xué)者贊同洋殼俯沖過程中板片斷離引起幔源巖漿上涌，造成殼源巖漿與幔源巖漿部分熔融形成的產(chǎn)物（Geng et al.，2009；Yin et al.，2010；Tang et al.，2010，2012a，b；尹繼元等，201）；對于 A 型花崗巖，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是來自幔源的玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異，并在其上升過程中混染地殼物質(zhì)形成的（Turner et al.，1992；韓寶福等，2006；Zhou et al.，2008；Chenet al.，2010），也有學(xué)者認(rèn)為其是板塊俯沖過程中，板片后撤或斷離形成的局部拉張環(huán)境下的產(chǎn)物（Yin et al.，2017；王敏等 2018）。同時，對于這些近乎同時期形成的 I 型和 A 型花崗巖的構(gòu)造環(huán)境存在三種不同的認(rèn)識：①俯沖有關(guān)的島弧環(huán)境（Feng et al．，
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P618.41;P588.11;P534.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2668406