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地質地球所揭示黑龍江多寶山斑巖銅礦床多期巖漿作用
對斑巖成礦及構造背景的指示意義

2019-06-28 地質與地球物理研究所
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  探討高鎂火山巖形成機制及其與斑巖成礦相關巖漿作用之間的成因聯系,可為揭示斑巖礦床深部源區特征、巖漿演化及動力學背景提供新的思路。

  北方造山帶東部自早古生代以來經歷了古亞洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋、古太平洋三大構造體制的復合造山及成礦作用,但不同構造體制間復合疊加的表現形式、時空關系、構造體制的轉換時限及其與成礦作用間的耦合關系尚不明確。基于這一科學問題,在國家重點研發計劃項目北方東部復合造山成礦系統深部結構與成礦過程的支持下,中國科學院地質與地球物理研究所礦產資源研究重點實驗室博士生趙超與導師秦克章及合作者,對中亞造山帶東段最古老的黑龍江多寶山斑巖銅礦床的巖漿過程進行了系統的研究。在扎實的采坑地質填圖基礎上(圖1),他們識別出多寶山斑巖銅礦發育4期巖漿作用:成礦前高鎂玄武巖-安山巖組合,近成礦花崗閃長巖及花崗閃長斑巖,成礦后玄武安山巖,以及中生代英云閃長巖。

  研究人員通過對這4期巖漿作用進行系統的年代學研究,確定了成礦前高鎂玄武巖-安山巖組合形成于506-485 Ma、近成礦花崗閃長巖-花崗閃長斑巖侵位于479-476 Ma,成礦后玄武安山巖噴發于~450 Ma,成礦后中生代英云閃長巖侵位于~223 Ma。通過系統的鋯石Hf-O同位素、全巖主量、微量元素以及Sr-Nd同位素綜合分析得到以下結論:

  1)多寶山成礦前高鎂玄武巖-安山巖組合(506-485 MaSiO2含量介于49.33-56.84 wt%,具有高MgO含量(6.20–11.23 wt%)及Mg#值(58-67),富集LILEs,虧損HFSEs,具有低的初始Sr同位素(87Sr/86Sr=0.70272-0.70451),高的εNd(t)4.8-8.7)及鋯石εHf(t)7.3-15.9)同位素組成,并具有高Sr(平均619.36 ppm)、低Y(平均11.92 ppm)和Yb(平均1.21 ppm)的類埃達克巖(adakite-like)微量元素組成。通過與全球高鎂安山巖(HMAs)進行對比,認為多寶山成礦前高鎂玄武巖-安山巖組合類似于adakitic HMAsbajaitic HMAs(圖2),形成于經俯沖板片熔體交代的地幔楔部分熔融源區。

  2)近成礦花崗閃長巖-花崗閃長斑巖(479-476 Ma)以及成礦后中生代英云閃長巖(~223 Ma)均具有高Sr、低YYb的類埃達克巖微量元素組成及虧損地幔Sr-Nd及鋯石Hf-O同位素組成,它們可能形成于新生下地殼的部分熔融或形成新生下地殼的幔源巖漿物質在殼幔邊界經過MASH過程演化而來。

  3)成礦后玄武安山巖(~450 Ma)具有與成礦前高鎂玄武巖-安山巖組合(506-485 Ma)以及近成礦花崗閃長巖-花崗閃長斑巖(479-476 Ma)不同的地球化學特征(平坦的REE配分,低Sr/Y(La/Yb)N等),屬拉斑玄武巖系列,具有高的Ba/La(平均37.55)和低的Th/Yb(平均0.38)比,顯示流體交代而非熔體交代的特征,因此可能形成于一次新的俯沖事件下板片脫水交代地幔楔部分熔融源區。

  地球化學綜合分析發現多寶山成礦前高鎂玄武巖-安山巖組合(506-485 Ma)與近成礦花崗閃長巖-花崗閃長斑巖(479-476 Ma)之間存在演化關系(圖2),來自俯沖板片熔體交代地幔楔部分熔融形成的高鎂熔體一部分噴發至地表形成高鎂的玄武巖-安山巖組合,其余大部分底墊至下地殼底部形成新生下地殼的一部分,并通過MASH+AFC過程演化成近成礦花崗閃長巖及花崗閃長斑巖,在持續俯沖作用下來自地幔的高鎂熔體為上覆斑巖系統提供了成礦必要的金屬、硫、水以及高的氧逸度環境。

  通過綜合對比多寶山發育的4期巖漿作用及區內其他巖漿活動,結合東北地區早古生代-中生代構造背景,認為506–476 Ma多寶山地區處于古亞洲洋向北的持續俯沖構造背景,~450 Ma左右古亞洲洋開啟了一期新的向北俯沖事件,二疊紀晚期古亞洲洋在東北地區完全閉合,自此東北地區構造體制轉變為蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋構造體制,~223 Ma的巖漿活動是蒙古-鄂霍茨克洋南向俯沖作用的產物,因此多寶山斑巖銅礦床的形成是古亞洲洋和蒙古-鄂霍茨克洋構造體制復合造山作用的結果(圖3),其后期抬升剝蝕可能與古太平洋的俯沖有關。

  該研究首次將高鎂玄武質-安山質火山巖的成因與新生下地殼及斑巖銅礦的形成相結合,為理解殼-幔相互作用及俯沖帶斑巖成礦的深部巖漿過程提供新的思路。

  研究成果分別發表于Gondwana ResearchLithosJournal of Asian Earth Sciences

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1 多寶山斑巖銅礦床采坑實拍圖、平面及剖面地質圖

 

2 多寶山斑巖銅礦各期巖漿巖地球化學特征圖

 

3 東北地區早古生代-中生代構造演化模式圖

打印 責任編輯:葉瑞優

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