大陆碰撞与岩浆弧背景斑岩钼矿对比研究

来源 :中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) | 被引量 : 12次 | 上传用户:wafh000
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中国是钼资源最为丰富的国家,钼金属主要来源于斑岩型(+矽卡岩型)矿床。我国的钼矿床多形成于大陆碰撞造山带,而国外的斑岩型钼矿主要分布于陆缘弧或弧后伸展环境,因此,借助于国外学者建立的岩浆弧背景成矿模型并不能全面合理地解释我国钼成矿作用的特征,并且与岩浆弧斑岩钼矿的差异至今也缺乏详细的讨论。本文通过对大别造山带姚冲钼矿床和大兴安岭迪彦钦阿木钼矿床的详细解剖,对比了不同构造背景下斑岩钼矿床的相似性和差异性,归纳了大陆碰撞体制下斑岩钼矿(以下简称碰撞型斑岩钼矿)成矿系统的标志性特征,揭示了其与岩浆弧背景下斑岩钼矿(以下简称岩浆弧型斑岩钼矿)的差异以及成因。姚冲钼矿床位于晓天-磨子潭断裂以南,北大别超高压变质带内。钼矿化与隐伏斑状花岗岩密切相关,矿体产于成矿岩体上部,赋矿围岩为北大别杂岩,矿化以网脉浸染状为主。流体成矿过程可分为石英-钾长石阶段、石英-钾长石-辉钼矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段,围岩蚀变包括钾化、硅化、绢英岩化、青磐岩化和碳酸盐化,其中钾长石化最为普遍、强烈,绢英岩化和青磐岩化相对较弱。矿床发育纯CO2包裹体(PC型)、CO2-H2O型包裹体(C型)、水溶液包裹体(W型)和含子矿物多相包裹体(S型),但不发育含石盐子晶包裹体;初始成矿流体具有高温、富CO2的特征;各阶段流体包裹体的均一温度分别为262~501°C、202~380°C、168~345°C、128~286°C,Na Cl含量较低,介于0.4~13.1 wt.%Na Cl equiv之间,均一压力为62~248 MPa。流体包裹体研究以及流体C-H-O同位素特征指示成矿流体由高温、富CO2的岩浆热液向低温、贫CO2的大气降水热液演化,温度和压力的降低、CO2的逃逸是辉钼矿沉淀的主要因素。矿区隐伏斑状花岗岩和花岗斑岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为137.7±0.6 Ma和130.5±1.2 Ma。矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄为136.9±1.1 Ma,与斑状花岗岩年龄基本一致,表明成岩成矿作用发生于早白垩世,而花岗斑岩脉晚于姚冲斑岩钼矿的形成。斑状花岗岩及花岗斑岩脉都具有高硅、富碱、富钾,贫钙、铁、镁,富集LILE而亏损HFSE,轻重稀土元素分馏程度较高的地球化学特征;其中,斑状花岗岩无Eu的负异常,具有高Sr/Y值以及Nb、Ta、Ti的负异常,表明其来自于加厚下地壳的部分熔融;而花岗斑岩脉Eu负异常中等,具低Sr/Y值,表明其来自于减薄后下地壳的部分熔融。斑状花岗岩及花岗斑岩脉ISr集中于0.70814~0.70854,具有较低的εNd(t)值(-18.2~-16.6),TDM2(Nd)介于2.27~2.40 Ga之间;锆石εHf(t)为-27.2~-20.7,TDM2(Hf)为2.37~2.90 Ga;具低放射性成因Pb同位素组成。全岩Sr-Nd-Pb同位素以及锆石Hf同位素特征表明姚冲斑状花岗岩及花岗斑岩脉都主要来源于北大别杂岩的部分熔融,并混合了熊耳群和太华群的古老地壳物质,不排除有地幔物质的加入。迪彦钦阿木钼矿床位于大兴安岭兴安地块,二连-贺根山断裂北侧,成矿与隐伏花岗岩体密切相关,岩性包括斑状花岗岩和细晶花岗岩,矿体产于隐伏岩体上部,呈筒状产出,深部向成矿岩体收缩。钼矿化类型主要为浸染状或网脉浸染状。流体成矿过程可分为石英-钾长石-磁铁矿(赤铁矿)阶段、石英-辉钼矿阶段、石英-多金属硫化物阶段、石英-碳酸盐阶段;从岩体中心向外围,发育钾硅酸盐化和青磐岩化蚀变,之上又叠加了绢英岩化和泥化,其中钾长石化较弱,青磐岩化和绢英岩化强烈。矿床发育单相H2O包裹体(PW型)、富气相水溶液包裹体(WV型)、富液相水溶液包裹体(WL型)和含子矿物多相包裹体(S型),子矿物包括石盐、钾盐、硬石膏、碳酸盐、赤铁矿、磁铁矿、辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿等,石英-钾长石-磁铁矿(赤铁矿)阶段WV型包裹体气相成分中含有极少量CO2,但不显CO2相。初始成矿流体具有高温、高盐度、高氧逸度、贫CO2特征;石英-钾长石-磁铁矿(赤铁矿)阶段流体包裹体均一温度为511~624°C,盐度集中于13.7~23.0 wt.%Na Cl equiv和28.2~66.8 wt.%Na Cl equiv,均一压力介于52~90 MPa;石英-辉钼矿阶段流体包裹体均一温度为345~557°C,盐度集中于14.0~23.0 wt.%Na Cl equiv和35.1~66.8 wt.%Na Cl equiv,均一压力为17~71 MPa;石英-多金属硫化物阶段流体包裹体均一温度为235~425°C,盐度介于0.7~17.2 wt.%Na Cl equiv和30.1~46.0 wt.%Na Cl equiv范围内,均一压力为5~34 MPa;石英-碳酸盐阶段流体包裹体均一温度介于115~274°C,盐度为0.2~7.9 wt.%Na Cl equiv。流体H-O同位素显示低δD值(-123‰?-83‰)和较大的δ18O同位素漂移(-1.1‰~9.3‰);石英-钾长石-磁铁矿(赤铁矿)阶段流体的氧同位素表现为岩浆水的特征,而其低δD值主要受到岩浆去气作用的影响。流体包裹体研究和H-O同位素特征指示成矿流体由高温、高盐度、高氧逸度、贫CO2的岩浆热液向低温、低盐度、贫CO2的大气降水热液演化,氧逸度的降低和强烈的沸腾作用是辉钼矿沉淀的主要因素。矿区隐伏斑状花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为158.7±0.8 Ma至158.0±0.9 Ma,细晶花岗岩年龄为156.9±1.1 Ma;二者应为同一岩浆房不断演化的产物,其中斑状花岗岩代表了岩浆早期结晶的产物,而细晶花岗岩则代表了岩浆演化后期结晶分异的产物。辉钼矿Re-Os等时线年龄为157.7±1.3Ma,与岩体形成时间一致,表明成岩成矿作用发生于晚侏罗世。斑状花岗岩和细晶花岗岩为过铝质高钾钙碱性系列花岗岩,富集轻稀土,亏损中稀土和重稀土,总体上富集LILE而亏损HFSE,显示了岩浆可能来源于下地壳物质的部分熔融。斑状花岗岩及细晶花岗岩ISr集中于0.70669~0.70901;具有正的εNd(t)值(2.3~3.8),TDM2(Nd)介于0.62~0.76 Ga之间;锆石εHf(t)为4.2~9.0,TDM2(Hf)为0.63~0.94 Ga;具低放射性成因Pb同位素组成。全岩Sr-Nd-Pb同位素特征以及锆石Hf同位素特征表明,迪彦钦阿木矿区斑状花岗岩和细晶花岗岩主要来自于新元古代新生地壳物质的部分熔融,并且混合了地幔楔部分熔融产生的玄武质岩浆。硫化物的Sr-Nd-Pb同位素基本与岩体一致,部分落于岩体与围岩之间,表明迪彦钦阿木钼矿床的成矿物质主要来自于成矿岩体,部分来自于围岩。对比碰撞型与岩浆弧型斑岩钼矿床的形成,碰撞型斑岩钼矿通常形成于大陆碰撞由挤压向伸展的转换期或者伸展阶段,成矿岩浆来自于加厚下地壳或者减薄后下地壳的部分熔融,不排除地幔物质的加入;而岩浆弧型斑岩钼矿主要分布于陆缘弧区,成矿岩浆主要来源于下地壳物质与俯冲洋壳变质脱水交代熔融地幔楔产生的玄武质岩浆的混合,具有壳幔混源的特点。这两种不同的成矿构造背景决定了成矿流体性质及围岩蚀变的差异。碰撞型斑岩钼矿成矿流体为高温、富CO2的岩浆热液,并以富K、富F为特征,围岩蚀变以钾长石化最为强烈,绢英岩化、青磐岩化较弱;而岩浆弧型斑岩钼矿成矿流体为高温、高盐度、高氧逸度、贫CO2的岩浆热液,并以富Na、富Cl为特征,围岩蚀变中钾硅酸盐化范围较小,绢英岩化与青磐岩化更强烈普遍。
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