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义敦地块北段晚二叠世-晚三叠世构造演化 及呷村VMS矿床成矿作用研究

文献类型:学位论文

作者杨康
答辩日期2024
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师朱维光
关键词义敦地块,大火成岩省,岩浆岩,构造背景,呷村矿床
其他题名Late Permian-Late Triassic tectonic evolution of the northern Yidun terrane and metallogenesis of the Gacun VMS deposit
英文摘要

义敦地块位于青藏高原东部,夹持于北羌塘地块、松潘-甘孜地块以及扬子克拉通三者之间。区内发育有大规模的岩浆岩,同时产出大量的银、铜、铅、锌等矿产资源。尤其是在义敦地块北段产出了我国著名的呷村VMS型Ag-Pb-Zn-Cu矿床。前人对呷村矿床及其密切相关的晚三叠世岩浆岩进行了较多的矿床学、岩石学、年代学以及地球化学的研究工作,积累了丰富的研究成果。然而,一些关键问题,如晚三叠世义敦地块北段构造背景、呷村矿床成矿物质来源和银的赋存状态仍然存在着争议或缺乏系统的研究工作。此外,义敦地块的来源问题目前也仍然存在着争议,制约了我们对于义敦地块及其邻区构造演化的理解,也阻碍了晚三叠世义敦地块构造背景模型的建立。
为更加深入地探讨上述问题,本文在总结前人研究成果的基础上,对义敦地块北段咱嘎寺地区、肃措玛地区以及呷村矿床所在的昌台地区的岩浆岩开展了岩相学、年代学、元素及同位素地球化学等方面的工作。同时,利用微区原位分析技术对呷村矿石开展了矿物成分及S同位素分析工作。主要取得了如下认识:
咱嘎寺镁铁质岩脉出露于义敦地块的北段,其侵入古生代地层之中,岩脉的宽度在2-20m之间。这些岩脉样品为中-细粒结构,构造主要为块状和斑状构造(可见大型辉石斑晶),其主要矿物包含斜长石和单斜辉石以及少量的Fe-Ti氧化物,采集的样品经历了一定程度的蚀变作用。SIMS斜锆石U-Pb同位素分析结果显示,咱嘎寺镁铁质岩脉-Ⅰ、岩脉-Ⅱ、岩脉-Ⅲ及岩脉-Ⅳ的206Pb/238U加权平均年龄分别为260.2 ± 4.5 Ma、257.1 ± 4.8 Ma、261.5 ± 6.8 Ma以及259.8 ± 8.5 Ma,下交点年龄分别为261.0 ± 3.7 Ma、257.4 ± 4.8 Ma、262.9 ± 7.1 Ma以及262.2 ± 8.5 Ma,两者在误差范围内一致。与此同时,咱嘎寺镁铁质岩脉的成岩年龄于扬子克拉通西缘的峨眉山大火成岩省中的镁铁-超镁铁质侵入体的锆石U-Pb年龄(260 ± 3 Ma)在误差范围内一致,表明二者在时间上存在紧密的成因联系。在化学组成上,咱嘎寺镁铁质岩脉具有高TiO2含量的特征,在蛛网图中展现出轻稀土富集而高场强元素Nb-Ta轻微亏损的特点。其微量元素特征与大陆溢流玄武岩(CFB)及峨嵋山高Ti玄武岩相似,区别于洋岛玄武岩(OIB)和大陆弧玄武岩(CAB)。此外,咱嘎寺镁铁质岩脉与同时期的峨眉山高Ti玄武岩还具有相似的微量元素比值(如Th/Yb, Nb/Yb, Dy/Yb和La/Yb比值)以及Sr-Nd同位素组成,这些证据表明二者的母岩浆来源于相似的地幔源区。Sr-Nd同位素混合模拟计算显示咱嘎寺镁铁质岩脉的母岩浆仅遭受了2-3%的地壳混染。部分熔融模拟表明,这些岩脉是在深度大于85 km的地幔源区经历了5-6%的部分熔融形成的,这些特征与大陆背景下的地幔柱岩浆形成条件相似。

肃措玛地区位于义敦地块北段且在空间上靠近金沙江缝合带,区内出露的地层自下而上主要为上三叠统曲嘎寺组、图姆沟组以及拉纳山组。本研究在该地区发现的岩浆岩有花岗闪长岩、玄武质岩石以及安山岩。其中花岗闪长岩侵位于曲嘎寺组之中,主要组成矿物有斜长石、角闪石、石英以及少量黑云母;玄武质岩石出露于曲嘎寺组之中,主要组成矿物为斜长石和单斜辉石。安山岩出露于图姆沟组当中,其组成矿物主要为斜长石和角闪石。肃措玛花岗闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为231.7 ± 2.0 Ma和229.2 ± 1.9 Ma,表明其形成于晚三叠世。同时,花岗闪长岩与该区图姆沟组中的安山岩具有相同的岩浆来源,前者为后者的母岩浆通过分离结晶形成,因此,本研究认为安山岩与花岗闪长岩的形成年龄相近。此外,结合花岗闪长岩的侵位年龄及地层化石证据,本文认为肃措玛地区曲嘎寺组中的玄武质岩石的形成时代在237 Ma至232 Ma之间,稍早于花岗闪长岩及图姆沟组中的安山岩。肃措玛玄武质岩石具有较高的Mg#值和Cr、Ni含量,其母岩浆仅经历了少量的橄榄石、辉石以及斜长石分离结晶,地壳混染程度较低。在微量元素蛛网图中,其富集轻稀土而亏损高场强元素Nb-Ta,配分模式整体上与大陆弧玄武岩相似,区别于OIB、N-MORB以及弧后盆地玄武岩。其源区为受俯冲沉积物交代过的岩石圈地幔。肃措玛安山岩具有高Mg安山岩的地球化学特征,同时其Sr-Nd同位素组成、Sr/Y比值、Al2O3及TiO2含量都与高Mg安山岩中的赞岐岩相似,两者具有相似的岩石成因。本研究认为肃措玛安山岩的母岩浆是由俯冲沉积物形成的熔体与上部地幔相互作用形成的。肃措玛花岗闪长岩与安山岩的主微量元素与SiO2含量呈现出良好的相关性并且连续变化,且二者的稀土配分模式和微量元素原始地幔标准化配分模式基本一致,表明花岗闪长岩是由安山岩的母岩浆经分离结晶形成。
昌台地区位于义敦地块北段,同时处于肃措玛地区的东侧,该区发育丰富的火山岩,其厚度在100至1000米之间。这些火山岩主要出露于曲嘎寺组以及图姆沟组之中,其中曲嘎寺组的火山岩主要为玄武岩和玄武安山岩,组成矿物主要包含橄榄石、辉石、斜长石及少量角闪石、Fe-Ti氧化物;图姆沟组中的火山岩主要有安山岩、英安岩,其组成矿物包括石英和斜长石。昌台地区图姆沟组英安岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为222.3 ± 1.6 Ma和221.0 ± 1.5 Ma。而曲嘎寺组中的火山岩缺乏直接定年手段,本文根据地层证据认为其中的高Mg玄武岩及玄武质岩石大致形成于237-231 Ma。昌台高Mg玄武岩具有较高的Mg#值以及MgO含量,可能是由于橄榄石堆晶造成的,但其对微量元素的影响有限。高Mg玄武岩具有较为平坦的稀土配分模式,介于N-MORB和E-MORB之间,其微量元素配分模式与弧后盆地玄武岩相似,为软流圈部分熔融形成。基于以上认识,本研究认为高Mg玄武岩形成于弧后盆地背景。昌台玄武质岩石经历了一定程度的橄榄石、单斜辉石及铁钛氧化物结晶分异,同时遭受了一定量的地壳混染。在Harker图解上,其与此前在昌台地区发现的具OIB特征的玄武质岩石展现出了较好的线性关系,表明其为OIB岩浆经同化混染和结晶分异形成。昌台安山岩-英安岩富集轻稀土而亏损高场强元素,同时具有较高的Th含量、Th/La比值以及较为富集的Nd-Hf同位素特征,其母岩浆是由受到俯冲沉积物熔体交代的岩石圈经部分熔融形成。
基于咱嘎寺岩脉与峨眉山高Ti玄武岩在时间上的紧密联系、化学组成上的相似性以及两者较近的空间距离,本研究认为峨眉山大火成岩省的确影响到了义敦地块,同时结合其他重要的地质证据,比如义敦地块南缘与扬子克拉通西南缘相接以及两者在三叠纪之前具有相似的沉积记录,本文提出义敦地块在晚二叠世是扬子克拉通的一部分。此外,结合本文在肃措玛地区发现的一系列晚三叠世弧岩浆岩及其他重要地质证据,本研究认为义敦地块北段肃措玛地区晚三叠世为龙木措-双湖洋向东俯冲形成的大陆弧。而肃措玛东侧的昌台地区晚三叠世岩浆活动主要由软流圈上涌导致,形成于明显的拉张环境,处于弧后盆地的环境,龙木措-双湖洋板片后撤造成了该地区的拉张属性。位于昌台地区的呷村VMS矿床正是形成于该弧后盆地之中。
呷村矿床位于义敦地块北段的昌台地区,就位在晚三叠世图姆沟组中的长英质火山岩之中。受后期构造运动影响,矿区地层发生倒转,地层从西向东变新。该矿床为典型的VMS矿床,其由西部的脉状-网脉状矿体以及东部的块状矿体组成。其矿体按照矿物组成又可分为铜银矿体以及铅锌矿体,铜银矿体中的矿石矿物以黝铜矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿以及方铅矿为主,铅锌矿体中的矿石矿物以黄铁矿、闪锌矿和方铅矿为主。呷村矿床中银主要以晶格银(类质同象)的形式赋存于黝铜矿之中。本研究在呷村矿床中发现了银黝铜矿以及硫锑铜银矿两种独立银矿物,但其在矿石中的含量较少。此外,银还有可能以银矿物的次显微包体的形式存在于闪锌矿及黄铜矿等硫化物之中。本研究利用闪锌矿中的元素含量来计算成矿温度,结果表明其成矿温度在220-300℃之间,且呷村矿床成矿温度由下至上逐渐降低。在成矿物质来源方面,呷村矿床铜银矿体中的硫化物及硫盐矿物的S主要来自于岩浆流体以及被还原的海水硫酸盐,而铅锌矿体中的S则主要来源于被淋滤的火山岩以及被还原的海水硫酸盐。呷村矿床矿区内的英安岩属于FⅡ型,表明其形成深度较浅。浅部的长英质岩浆房为成矿提供了金属物质来源以及大量的热能,促成了呷村矿床的成矿。
 

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页码175
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专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
杨康. 义敦地块北段晚二叠世-晚三叠世构造演化 及呷村VMS矿床成矿作用研究[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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