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黑龙江省内生金矿成矿作用研究

【摘要】:黑龙江省位处兴蒙造山带东段,内生金矿成矿条件良好,但目前区内仅发现矿产地34处,矿床数量和规模与成矿条件极不匹配。本次工作以分析总结区域地质和地球物理资料为基础,结合与成矿有关岩浆岩的锆石年代学、岩石学和地球化学资料,认为黑龙江省内生金矿成矿地球动力学背景是古亚洲和环太平洋两大构造域的演化及其叠加、转换,受构造域转换及太平洋板块俯冲作用的影响,岩石圈经历了强烈的挤压增厚,进而发生了大规模的拆沉、伸展、减薄,引发了大规模构造岩浆活动和成矿作用,查明区域动力学演化与成矿耦合关系为:(1)海西晚期(260~250Ma)晚二叠世末古亚洲洋闭合额尔古纳-佳木斯地块与华北板块陆-陆碰撞,该体制下可形成老柞山、英城子等造山型金矿,且存在地壳连续成矿模式。(2)早燕山期(190~170Ma)中生代早-中侏罗世进入环太平洋构造域,太平洋板块强烈俯冲,区内大地构造体制发生根本变化,西太平洋大陆边缘由被动陆缘转化为活动陆缘,控制了霍吉河、鹿鸣等一系列规模巨大的细网脉型钼矿床、矽卡岩型钼多金属矿床和大安河矽卡岩型金矿,原认为属晚三叠世的花岗岩绝大多数为该期侵位。(3)晚燕山期(120~100Ma)早白垩世太平洋板块俯冲后岩石圈大规模拆沉、伸展、减薄,该体制下可形成东安、三道湾子等浅成低温热液型、砂宝斯等中低温热液脉型金矿床,成矿作用最强。 本文系统地对晚古生代碰撞体制下形成的造山型金矿(老柞山、英城子)、中生代早-中侏罗世岩石圈挤压加厚体制下形成的矽卡岩型金矿床(大安河)、早白垩世岩石圈伸展减薄体制下形成的浅成低温热液型(三道湾子、东安和四平山)以及中低温热液脉型金矿床(砂宝斯)等各类典型矿床开展野外地质调研、成矿流体学以及成矿年代学等方面的研究,确定了主要的矿床成因类型,建立了内生金矿的成矿模式及成矿系列。并获得创新成果如下:(1)本次通过矿区有关侵入岩中锆石SHRIMP U-Pb定年以及首次在黑龙江选取与金属矿物密切共生的热液独居石进行SHRIMP U-Pb定年以及矿石中辉钼矿Re-Os测年等,明确厘定出老柞山金矿存在两期成矿。早成矿期成矿岩体片麻状花岗岩年龄256±3.1Ma,早成矿期辉钼矿Re-Os等时线年龄为256±1.3Ma,由此确定早成矿期的成矿年龄为海西晚期的256Ma,成矿与古亚洲洋闭合陆-陆碰撞体制有关;并准确确定晚成矿期成矿前闪长岩年龄106.8±1.0Ma、晚成矿期成矿后霏细岩年龄100.9±1.6Ma,晚成矿期热液成因独居石SHRIMP U-Pb法年龄为105.3±3.2Ma,从而确定晚成矿期的成矿年龄为燕山晚期的105Ma,成矿与早白垩世的岩石圈拆沉、伸展、减薄体制有关。热液成因的独居石在热液矿床中普遍发育,可应用于矿床直接定年,其前景广阔,值得大力推广。(2)浅成低温热液低硫化型金矿是省内规模最大、分布最广泛的一类金矿床,其标型蚀变矿物冰长石的形成时间可代表成矿年龄,而冰长石在东安、团结沟、金厂等大型矿床中普通发育。本论文首次选取东安金矿矿化蚀变过程中形成的冰长石进行Ar-Ar法测年,获得了105.14±0.7Ma的成矿年龄,其与东安成矿岩体石英斑岩的8个锆石206Pb/238U年龄平均值109.6±1.7Ma十分接近。该方法的成功应用,对研究区内规模大、分布广的浅成低温热液低硫化型金矿(如东安、团结沟、金厂等)的成矿年龄具有重要的参考价值。(3)前人多认为砂宝斯金矿等赋存于砂岩中的金矿为蚀变砂岩型、中低温热液型或造山型金矿床。本次研究认为:区内发育的早白垩世(133±5Ma和142.79±2.11Ma)闪长玢岩、闪长岩、煌斑岩、辉绿玢岩、流纹斑岩、花岗斑岩等双峰式岩脉,与金矿空间关系密切,是成矿前侵入岩,属伸展体制下产物;主要控矿构造为伸展状态下形成的、明显切层的一系列正断层,而非前人认为的逆冲推覆构造控矿,也不是有人认为的层间构造控矿;结合砂宝斯金矿成矿流体特点,确认矿床为受正断层控制的中低温热液脉型金矿床,成矿时代应与区内早白垩世(120-100Ma)大规模成矿的时代一致,矿化类型与老柞山第二期金矿化类型一致;最后,认为该类矿床存在浅部中低温热液脉型金矿和深部斑岩-矽卡岩金矿二套成矿系统,深部的斑岩-矽卡岩型金矿应是今后找矿勘探工作的重点方向。(4)通过对世界上极富的三道湾子金矿成矿动力学背景和地质特征研究,首次明确提出三道湾子金矿为幔源物质成矿。三道湾子金矿是与碱性岩有关的浅成低温热液低硫化型Au-Ag-Te矿床,矿石中发现的大量碲金硫化物为主要载金矿物,碲为深源来源,大量发育的碲化物是幔源成矿的重要矿物学标志,在早白垩世研究区岩石圈强烈伸展减薄的背景下,金与碲以地幔射气的方式迁移至地壳内并富集成矿;三道湾子与成矿关系密切的碱性岩也富含Te,而碱性岩通常来自上地幔;三道湾子矿石硫和铅同位素研究也表明硫和铅主要来自地幔。 在前人资料基础上,系统地分析了黑龙江省区域金矿控矿条件,并总结了黑龙江省金矿的时空分布规律;尤其是通过对小兴安岭北西向上地幔凹陷、北西向深部重力异常低值带(可能为深部中酸性岩体引起)、北西向线性构造(重力异常)以及黑龙江追踪断裂的识别,进一步明确了小兴安岭北西向浅成低温热液型、中低温热液脉型金成矿带的存在。最后,针对内生金矿找矿指出今后应关注的关键问题是:(1)地球动力学背景是矿床形成的最根本的控制因素,是找矿选区的基础和必要条件,据此确定目标矿床类型最为重要;(2)区内主要类型金矿床为浅成低温热液型和造山型。前者形成深度浅,剥蚀(包括差异剥蚀)及保存情况的研究可有效指导找矿,目前黑龙江省发现的该类矿床均为LS型金矿,HS型金矿及LS型银铅锌矿在区内有良好的找矿前景,应引起高度重视;后者形成深度大,准确确定不同地壳层次造山型金矿成矿深度,可为区域找矿和深部资源预测提供可靠依据。(3)利用矿床类型特征和矿化富集规律,选用有效的勘查方法,是发现和勘查矿床的关键;利用矿体的群带规律、横向对应规律、等距分布规律、分段富集规律、侧伏规律等可有效地进行成矿预测。

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