赣北大浩山金矿成矿特征及远景预测

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赣北大浩山-利山金矿位于江南造山带、扬子板块和长江中下游成矿带的三相交叉位置。矿区以北为长江中下游Cu-Fe-Au成矿带;东南方向为赣东北Cu、W多金属成矿带;西南侧则为九瑞矿集区。新元古代低绿片岩相的双桥山群修水组地层为区域沉积变质基底,震旦纪地层与沉积变质基地之间呈断层和不整合接触。除了大浩山、利山金矿以外,在周边地区也相继发现了桂凌家、方坑坞和黄柏金矿。在空间上,金矿受NNE、NE向构造和地层的双重控制。金矿未分布在双桥山群变质基底中,而是分布在震旦纪地层与变质基底不整合界线的震旦系浊积岩一侧。本文结合前人的研究成果并在野外地质调查、采样、分析测试等一些列的工作基础上,以大浩山-利山金矿为研究对象,通过对大浩山、利山金矿成矿地质特征、成矿时代、大地构造、动力学背景、成矿流体和物质来源的研究,建立金矿的成矿模式和预测模型,并在区域和矿区深度两个尺度上对研究区及其周边的成矿潜力进行了预测和评价。围绕研究目标和研究内容,本文具体开展以下工作:(1)前人地质科研资料的收集,从全国地质资料数据库、公开的文献数据库等收集相应的地质资料以及地质研究成果资料。(2)野外地质调查和地质采样,在矿区重点地段开展地质-地球化学-地球物理联合剖面的测量、坑道和钻孔的编录,研究矿体的空间展布,控矿要素、矿体类型、蚀变类型等,并采集典型的样品进行分析测试研究。(3)室内资料的整理,包括图件的绘制,光薄片、测温片的磨制、鉴定以及电子探针分析、包裹体测温,用以研究矿石的结构构造、金在矿石中的赋存状态以及金矿成矿的温压、深度条件。(4)稳定性同位素的测试、研究。利用石英H-O同位素、黄铁矿S同位素的方法研究成矿的流体和物质来源。(5)成岩成矿年代学和成矿动力学背景的研究。利用LA-ICP-MS方法测试岩体锆石的U-Pb年龄,根据岩体与矿体之间的构造关系,限定成矿年龄;利用主微量、稀土元素分析以及锆石Hf同位素的方法,研究岩体的成因、物源以及成岩的动力学背景。(6)成矿模式和基于本体的成矿预测方法的研究。根据矿床成因和岩石地球化学的研究,建立成矿模式和预测模型,并根据成矿预测要素与矿床在形式上的逻辑关系,阐述矿床与预测变量之间的本体模型,并基于本体模型构置成矿预测变量,从而进行区域尺度的矿产资源定量评价预测。(7)在矿区尺度范围内,利用高精度磁测、CSAMT、构造原生晕和黄铁矿矿物标型的方法评价矿区深部的含矿性。根据上述研究工作,得出了以下主要结论与认识:(1)赣北大浩山-利山金矿位于扬子板块江南造山带的北缘,属于江南造山带金成矿带。江南造山带在元古代经历华夏、扬子板块的双向俯冲拼接,此阶段发育的含多金属的火山沉积地层,形成了江南造山带的初始格局。中生代华南地区由于太平洋板块平板俯冲,引起了地壳加厚和剧烈的岩浆活动。在岩浆侵入活动的热量和流体作用下,造山带沉积变质基底中的Au元素重新活化、迁移、富集成矿。(2)大浩山金矿主要赋存在震旦纪莲沱组组内断裂及花岗闪长斑岩脉与莲沱组砂岩的断层构造带内,其中(1)和(5)号矿体位于花岗闪长斑岩脉的下盘和上盘;(2)号矿体位于南侧的莲沱组组内断层中。构造为成矿提供了良好的导矿与储矿环境,侵入岩脉与地层中的硅质层为大浩山金矿的成矿提供了良好的屏蔽作用。利山金矿则主要产在NE向构造的NWW向次级构造中,赋矿围岩为莲沱组杂砂岩,受NNE和NNW向成矿后构造的切割形成台阶状。(3)矿化蚀变类型主要以中低温热液蚀变为主。蚀变类型主要为硅化、绿泥石化、碳酸盐化、绢云母化等,另外可见少量的绿帘石化、褐铁矿化和黄钾铁矾。矿化蚀变分带不明显,从矿体到围岩可以大致分为石英脉带-硅化带-绿泥石绢云母化带。(4)矿石的类型主要为破碎蚀变岩型和石英脉型,结构主要为自形-半自形结构、交代残余结构、网脉状结构、压碎结构,构造主要为浸染状、块状以及角砾状。金属矿物以黄铁矿为主,含少量的黄铜矿、方铅矿和闪锌矿。金主要以自然金的形式存在于黄铁矿等硫化物破碎间隙中,黄铁矿等硫化物中含金量较低。根据矿石的结构构造,可以分为石英-黄铁矿阶段,石英-硫化物阶段和石英-方解石阶段,金矿的形成主要在石英-硫化物阶段。(5)大浩山金矿在成矿流体的温度、盐度以及H-O同位素组成方面与江南造山带发育的金矿床具有很高的相似性。大浩山金矿成矿期石英流体包裹体温度位于131.5322.9℃之间,成矿前流体包裹体温度位于99.6265.3℃之间。盐度为0.921.6ωNaCl%,均值为11.8ωNaCl%。根据流体包裹体计算的成矿深度为1.72.18 Km,成矿深度较浅。氢氧同位素的特征δD为-98-48‰,δ18O为2.26.2‰,在氢氧同位素图解中样品点落在原生岩浆水和变质水的周边。黄铁矿硫化物的δ34S的最小值为-2.8‰,最大值为5.8‰,均值为-0.183‰,与双桥山群的硫同位素组相一致。氢氧和硫稳定同位素特征表明金矿的成矿流体主要是变质流体并一定程度上有岩浆水的混入,成矿的物质主要来自于变质基底(6)矿区内出露的岩脉为花岗闪长斑岩,其锆石U-Pb年龄为140.07±0.7 Ma和150±3.0 Ma,为中生代晚侏罗纪-早白垩纪侵入岩体。岩石类型属于准铝质-弱过铝质、钙碱性-高钾钙碱性花岗岩系列。其Rb、Th和K相对富集,Ba、Nb、Ta、P和Ti等高场强元素相对亏损。稀土配分图明显右倾,轻稀土元素相对富集,重稀土元素严重亏损,并具有明显的高Sr/Y值(43.4654.13),表明侵入岩脉具有明显埃达克岩特征。花岗闪长斑岩锆石176Hf/177Hf为0.282610.28269,εHf(t)值为-2.470.42,两阶段Hf模式年龄为11721355 Ma。根据年龄及主微量同位素特征,认为花岗闪长斑岩是在太平洋板块俯冲背景下引起的地壳加厚,在俯冲地幔楔的无水区域,随着温度和压力的升高,诱发了下地壳的重熔,从而产生了埃达克岩岩浆。(7)矿区内出露的煌斑岩的锆石U-Pb年龄为128.8±1.6Ma,岩脉属于低钾超镁铁煌斑岩,稀土元素配分图右倾,与地壳的分配模式一致,Gd-Lu重稀土元素含量与地壳的元素含量相当,并接近上地壳水平,高于下地壳的含量。Nb、P和Ti元素亏损呈V型。煌斑岩锆石的176Hf/177Hf为0.282510.28260,εHf(t)值为-9.29-6.19,两阶段Hf同位素模式年龄为13971594Ma,其模式年龄与花岗闪长斑岩一致,说明两者具有类似的来源。煌斑岩是在板片俯冲后撤引起的拉张环境下,由前期太平洋板块俯冲引起的玄武质下地壳重熔产生埃达克岩岩浆之后,结晶分离出的角闪岩-石榴子石残留岩浆在129Ma左右的拉张环境下重新熔融,侵入到已有的地层之中,形成埃达克岩脉。(8)根据花岗闪长斑岩脉与矿体之间的空间关系,认为矿床的形成于花岗闪长斑岩脉的侵入之后,花岗闪长斑岩脉的侵入为金矿的形成提供了能量和部分的流体来源。煌斑岩一般产自岩石圈减薄环境之下,矿区内煌斑岩的产出代表了太平洋板块从平板俯冲到平行走滑构造应力体系的改变。地壳由增厚转变为岩石圈的伸展减薄。受整体构造格局的改变,同时期在矿区内发育有NS向的切割矿体的高角度左行走滑断层。因此,认为金矿的成矿年龄介于140129 Ma。(9)卫磁数据和地震剖面揭示了太平洋板块俯冲规模及和造山型金矿的空间关系。地球化学研究表明,太平洋板块的俯冲造成了华南地区中生代的金属成矿和剧烈的岩浆活动。本文通过对卫磁数据的解译发现,在中国大陆内部存在有一条NE向的高磁异常带,江南造山带地区以及华北地区的造山型金矿都分布在高磁异常带的两侧。地震的p波剖面证明了高磁异常带为太平洋板块俯冲的前缘位置。(10)根据本地区的成矿模式和找矿预测模型,简述了基于本体的成矿预测方法。并在方法的指导下提取了与金矿预测有关的地质、地球化学异常。最后利用余弦相似度的方法对区域的金矿成矿潜力进行了定量预测与评价。根据计算出来的单元网格的余弦相似度,结合成矿地质条件划分出1个一级远景区(A1),2个二级远景区(B1、B2)和3个三级远景区(C1、C2、C3)。(11)大浩山利山金矿的原生晕分带都具有首尾共存的反分带现象,结合黄铁矿标型特征,认为深部还存在脉状金矿第二赋矿空间的可能性。根据高精磁测和CASMT反演结果,认为在-600m海拔标高以下存在着隐伏的酸性侵入岩体。根据成矿系统和成矿谱系的理论,目前发现的脉状金矿为侵入岩成矿系统的远岩体端,因此推测其深部有寻找高温岩浆热液矿床的可能。
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