摘要
巴隆-沟里地区位于东昆仑造山带东段,受两期特提斯演化的影响,该区岩浆活动强烈,加里东期、印支期侵入岩广泛分布。区内构造发育,地层、岩浆岩的分布受到区域性深大断裂昆中断裂及其次级断裂的控制,为金多金属成矿提供了优越的成矿地质背景。沟里地区是东昆仑造山带内重要的金多金属矿集区,近年来不断有新矿床(点)被发现报道,目前已控制的金金属量超过125吨。巴隆地区位于沟里地区西部约40km,成矿地质背景与沟里地区相似,该地区金矿床成因、成矿模式缺乏深入研究,多年来找矿工作也无较大突破。本文以巴隆金矿床为研究对象,在资料收集、野外地质调查工作的基础上,利用岩相学、岩石地球化学、矿床地球化学、同位素地球化学等多种研究手段,分析巴隆地区中-晚三叠世中酸性侵入岩岩石成因与构造背景,总结古特提斯洋的演化过程,为金成矿作用研究提供基础;剖析巴隆金矿床成矿流体与成矿物质来源,分析金矿床成因与成矿模式;在上述研究的基础上,分析巴隆-沟里地区金多金属矿床关键控矿因素,构建巴隆-沟里地区金多金属矿床综合找矿概念模型。以沟里地区为模型区,提取地物化遥有利找矿信息,构建综合找矿模型,将模型应用于巴隆地区并开展成矿预测,为后续勘查工作提供参考依据。论文主要成果与认识如下:(1)巴隆地区中-晚三叠世花岗闪长岩、石英闪长岩与闪长岩的锆石U-Pb年龄分别为238.2Ma、229.5Ma与223.0Ma,上述三个岩体具有相似的主微量特征与Sr-Nd-Hf同位素组成。较高的K_2O含量与与较低的里特曼指数表明其均为高钾钙碱性岩石,较高的Al_2O_3含量表明其均具准铝质特征,微量稀土元素方面所有样品均表现出轻稀土元素分馏明显,重稀土元素分馏相对较弱,并具有富集大离子亲石元素Rb、Th、U和K,显著亏损高场强元素Nb、P和Ti的特征。本文认为巴隆地区上述三处岩体均属于I型花岗岩,石英闪长岩具有高Sr低Y的特征,可判断为埃达克质岩。全岩(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值(0.70819~0.70896)和ε_(Nd)(t)值(-6.05~-4.79)较为集中,锆石ε_(Hf)(t)值为-5.2~-1.1。综合分析表明,巴隆地区中-晚三叠世中酸性岩体具有相似的岩浆源区,主要起源于中元古代下地壳的部分熔融,受幔源受到了幔源玄武质岩浆的影响,发生了壳幔岩浆混合,岩浆快速上升冷却最终成岩。结合构造背景分析与前人研究,本文认为巴隆地区花岗闪长岩形成于古特提斯洋俯冲阶段,是板片与岩石圈地幔在俯冲过程中熔融,形成镁铁质岩浆上涌,底侵下地壳发生部分熔融与岩浆混合作用而形成;后碰撞阶段初期,俯冲过程不断加厚的下地壳发生拆沉作用使软流圈物质上涌,与下地壳接触发生部分熔融与岩浆混合,形成了成岩深度较深、具有埃达克质岩特征的巴隆石英闪长岩体;软流圈物质的不断上涌还诱使相对浅部的下地壳部分熔融,进而形成了具有普通I型花岗岩特征的巴隆闪长岩体。巴隆地区中酸性岩体的岩石成因和构造背景研究为讨论古特提斯洋构造转换时限提供了更充分证据,本文认为古特提斯洋的俯冲发生于278~238Ma,经过短暂的同碰撞阶段后在约230Ma进入后碰撞阶段。(2)巴隆金矿床赋存于印支期中酸性石英闪长岩中,矿区构造以近东西向、北西西向、北西向断裂为主。矿体大多赋存于破碎蚀变带中,走向主要为北西西向。巴隆金矿矿石主要呈浸染状、脉状、块状构造、角砾状构造,矿石矿物主要结构为自形-半自形-他形粒状结构、包裹结构、填隙结构、包含结构等,常见的金属矿物包括黄铁矿、毒砂及少量闪锌矿、黄铜矿、方铅矿及自然金,与矿化有关的围岩蚀变主要有绢云母化、硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、黄钾铁矾化、高岭土化。根据矿石类型、矿脉穿插顺序,可以将巴隆金矿床的成矿作用划分为热液成矿期和表生期两个成矿期,其中热液成矿期可以划分为石英-黄铁矿阶段、石英-黄铁矿毒砂阶段、多金属硫化物阶段、石英-碳酸盐阶段。通过与巴隆-沟里地区赋存于地层和岩体中的果洛龙洼金矿床、阿斯哈金矿床进行对比,发现两类矿床均严格受到构造控制,其中赋存于地层中的矿床主要受近东西向断层控制,矿石矿物中几乎没有毒砂;赋存于岩体中的矿床受到近北东向和近北西向断层的控制,毒砂是重要的矿石矿物。(3)从成矿时代、成矿流体、金沉淀机制、成矿物质来源等方面对巴隆金矿床开展了系统的矿床地球化学研究。黄铁矿Rb-Sr同位素年代学表明,巴隆金矿床成矿时间为227Ma,该时期构造背景为古特提斯洋俯冲的后碰撞伸展阶段,伸展的构造背景使成矿有足够的空间,晚三叠世的岩浆活动也为成矿提供了物质来源、流体来源及热源。流体包裹体和H-O同位素特征显示其成矿流体为岩浆起源,后期有大气降水加入。在主成矿期可见不同气液比例的两相包裹体及含CO_2三相包裹体,同一阶段的不同类型包裹体具有相似的均一温度,表明流体不混溶过程的发生。成矿阶段流体具有中高温、中低盐度及较低密度的特征,由于大气降水的加入导致第四成矿阶段成矿流体温度、盐度降低,密度略微升高。四个成矿阶段的黄铁矿一共可以划分为9个不同世代,其中石英-黄铁矿阶段、石英-黄铁矿毒砂阶段、多金属硫化物阶段各2个世代,石英-碳酸盐阶段三个世代。电子探针分析表明所有成矿阶段的黄铁矿的边部比核部具有较高的As、较低的S,并且As与S具有较为明显的负相关关系。微区微量元素分析显示,Au元素大多以固溶体的形式存在于黄铁矿中,Pb元素与Bi和Ag元素具有良好的正相关,可能表明Ag、Bi元素与Pb元素存在一定程度的置换关系,几乎所有黄铁矿都存在As、Au等特定元素的环带。单矿物硫同位素δ~(34)S值0.7~4.1‰,显示出岩浆硫特征。原位硫同位素分析结果表明各成矿阶段的黄铁矿硫同位素分布较为稳定,并且均表现出黄铁矿颗粒内部硫同位素值低于颗粒边缘,并且第二至四成矿期中,S同位素的值整体具有升高趋势。黄铁矿单矿物铅同位素分析结果与岩石铅相似,其分布特征表明铅的来源与深部地幔有关,在成矿过程中可能受到了壳源铅的混染。综合来看,本文认为成矿流体中的Au以金硫络合物的形式迁移,迁移过程中发生流体不混溶过程,导致Au的沉淀。成矿物质主要来源于壳幔混合岩浆,黄铁矿形成过程中,由于不断发生的与围岩的水岩反应、沸腾作用以及构造的间歇性变化,导致几乎所有成矿阶段的黄铁矿均具有富Au-As的环带,成矿过程中有外来的富Au-As流体的加入,可能来源于萃取了变质岩特定元素的深源岩浆。(4)巴隆-沟里地区金矿床的时空分布、成矿过程与构造岩浆作用关系密切。在空间上,几乎所有金矿均分布在昆中断裂北侧,时间上,金矿的成矿年龄与区内中酸性岩浆岩具有一致性,归属于古特提斯洋的后碰撞阶段。成矿流体与物质来源方面,巴隆金矿的成矿流体与物质均来源于多次注入的壳幔混合岩浆。在古特提斯洋俯冲的背景下,昆中断裂活化并生成了大量次级断裂,形成了成矿前的构造格架,后碰撞伸展阶段断裂构造扩张,为成矿流体上涌提供了导矿与容矿空间。成矿流体进入容矿空间后由于温压变化发生流体不混溶现象,金发生沉淀,最终成矿。(5)总结了巴隆-沟里地区主要控矿因素。研究区金多金属矿床的空间分布受该地区三级构造的严格控制,大多数金多金属矿床分布于昆中断裂以北,矿床分布于矿田尺度构造附近,且矿体产出于矿田尺度构造的次级断裂中。大多数矿床分布于加里东与印支期侵入岩内或其与地层的接触带附近,并且岩浆岩与矿床具有同期性和成因联系。巴隆与沟里地区成矿地质背景相似,为了促进巴隆地区取得新的找矿突破,在相似类比理论的指导下,本文提取了沟里地区有利找矿信息并构建了该地区综合找矿模型,并将该模型应用于巴隆地区,对巴隆地区有利找矿信息进行了提取与模型应用,圈定了3个一级成矿有利区、7个二级成矿有利区及5个三级成矿有利区。