长江中下游池州地区燕山期侵入岩及其与成矿作用的关系研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxebabi
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下扬子地区在晚中生代时发生了强烈的、多阶段的成岩成矿作用,形成了大量的岩浆岩和多金属矿床。然而,下扬子地区内的两大构造单元,长江中下游成矿带和江南造山带东段,却有着明显不同的成矿特征。长江中下游成矿带燕山期岩浆作用主要产生Cu-Au-Fe矿床,而江南造山带东段却发育大量W-Mo矿床。此外,相对于与成矿密切相关的早阶段岩浆岩而言,长江中下游地区晚阶段A型花岗岩的岩石成因及构造背景研究较为薄弱,且争议较大。位于两大构造单元结合部位的池州地区燕山期岩浆作用不仅产生了Cu-Au矿床,还产生了Mo-Cu(W)矿床,这与两大构造单元的成矿规律均不同。此外,池州地区还发育许多由多种岩性组成的晚阶段A型花岗岩,如花园巩岩体。因而,通过对池州地区早、晚两阶段岩浆岩(150~132 Ma;130~125 Ma)进行岩石学、矿物学、全岩地球化学、Sr-Nd-Pb同位素、锆石U-Th-Pb-Hf同位素以及微量元素研究,不仅可以探讨这些岩浆岩的岩石成因及其形成的构造动力学演化过程,还有助于深入理解整个下扬子燕山期成岩成矿作用规律。首先,本文对池州地区多个早阶段含矿岩体进行研究。结果发现池州地区含矿岩体(150~141 Ma)包含高钾钙碱性系列辉石闪长岩、石英闪长(玢)岩和花岗闪长(斑)岩,属于长江中下游成矿带晚中生代第一阶段岩浆作用的产物。其中,小丁冲辉石闪长岩具有低的Si O2和高的Mg O含量、类似于弧型的微量元素组成,以及富集的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成,表明其来源于富集岩石圈地幔。然而,牌楼花岗闪长斑岩具有弱富集的Sr-Nd-Hf同位素组成和高放射性成因Pb同位素,以及埃达克质岩的地球化学特征,表明其来源于中-新元古代加厚增生地壳的部分熔融。其它中-酸性含矿岩体可分为两组,其中一组由幔源岩浆结晶分异和中-新元古代增生地壳部分熔融而来,而另一组则由幔源岩浆与中-新元古代增生地壳部分熔融产生的熔体混合而来。因而,池州地区的Cu矿来源受控于幔源岩浆,而Mo(W)矿来源受控于中-新元古代增生地壳,且该增生地壳对Mo(W)成矿的影响范围可能延伸至长江中下游地区。长江中下游成矿带第一阶段岩浆岩的年龄由西向东逐渐变年轻。此外,较低的锆石Ti温度以及含有大量的继承锆石表明,池州地区含矿岩浆岩形成于低温、富水的环境,这与古太平洋板块以低角度俯冲至本地区,形成交代富集地幔的构造背景相一致。其次,本文选择位于池州中部的、研究程度较弱的巴山杂岩体作为晚阶段岩浆岩的代表性岩体进行研究。该杂岩体由一个M型花岗岩类岩体(石英二长岩)和三个A型花岗岩体组成,后者包括石英正长岩、钾长花岗岩和碱性长石花岗岩。锆石U-Pb年代学研究表明这些侵入岩形成于126~123 Ma,属于区内晚阶段岩浆作用的产物。石英二长岩具有中等的Si O2含量(60.5~63.1 wt%)、高的Na2O+K2O含量(8.66~9.83 wt%)、类似于弧型的微量元素组成、富集的全岩Sr-Nd和锆石Hf同素组成、高放射性成因Pb同位素((87Sr/86Sr)i=0.7082~0.7091;εNd(t)=-6.9~-7.1;εHf(t)=-5.3~-8.2;206Pb/204Pb(t)=18.581~18.792)。因而,推断其起源于富集岩石圈地幔源区的部分熔融,并经历分离结晶作用和有限的地壳混染。石英正长岩具有高的Si O2(65.9~69.8 wt%)和Na2O+K2O(11.3~12.3 wt%)含量、低的Mg O含量(0.14~0.23)、高的104*Ga/Al值(2.34~3.61)、类似于弧型的微量元素组成,和与石英二长岩相似的全岩Nd和Pb以及锆石Hf同位素组成,指示其由石英二长岩结晶分异而来,并伴有一定程度的地壳混染。石英二长岩具有比石英正长岩(TTi-in-Zrn=623~805°C;TZr=856~909°C;ΔFMQ=+3.5~+4.8)更高的锆石Ti温度(TTi-in-Zrn=696~832°C)和更低的锆石饱和温度(TZr=772~818°C)和氧逸度(ΔFMQ=+1.8~+2.8),这表明石英正长岩中的锆石在较低的温度下结晶,并且其氧逸度随岩浆温度的降低而明显提高。钾长花岗岩具有较高的Si O2含量、高的TTi-in-Zrn(671~871°C)、TZr(799~822°C)和低的氧逸度(ΔFMQ=+0.9~+3.7),因而其不可能由石英正长岩演化而来。它们具有高的104*Ga/Al值(2.67~2.95)、低的Mg O(0.1~0.17 wt.%)含量和(La/Yb)N(7.60~10.19)值、明显的负Eu异常(Eu/Eu*=0.28~0.38)以及富集的Sr-Nd和锆石Hf同位素组成(εNd(t)=-7.2~-7.5;εHf(t)=-5.1~-14.0),表明它们是由新元古代钙碱性花岗岩类岩石在低压和高温的条件下通过缺水熔融而来。碱性长石花岗岩具有高的Si O2(76.5~78.0 wt%)和Na2O+K2O(8.34~9.02 wt%)含量,但具有低的Mg O(0.03~0.08 wt%)含量。它们具有弱富集的Nd同位素组成(εNd(t)=-5.7)、宽泛的锆石εHf(t)值(-1.9~-11.2)和高的氧逸度(ΔFMQ=+2.9~+4.3)。它们是通过高分异碱性玄武质岩浆与中元古代地壳熔融产生的熔体混合而成的。巴山杂岩体的岩石成因表明,长江中下游地区的A型花岗岩具有多个岩浆源区,且结晶时的温度、水含量、氧逸度范围十分宽泛。在中生代时期,古太平洋板块的俯冲和回卷引发地壳拉伸和强烈的壳-幔相互作用,这对长江中下游地区A型花岗岩的形成起到了主要作用。本文还利用石榴子石U-Pb定年对位于池州东北部的许桥-乌谷墩矽卡岩型Pb-Zn-Ag矿床的形成时代进行了制约,并且重新梳理了区内的成岩成矿作用规律。详细的野外地质调查和锆石U-Pb定年发现,矿区内发育两种岩性的岩脉,其一为闪长玢岩,与铜、钼矿化关系密切,并且年龄为146~141 Ma;另一为花岗岩,与钼矿化关系密切,并且年龄为113.4±2 Ma。矽卡岩中的石榴子石U-Pb定年结果为148~143 Ma,与闪长玢岩脉年龄相似。因此,池州地区存在三个阶段的成岩成矿作用:第一阶段(150~135 Ma),主要形成中酸性侵入岩和与之相关的铜、金、钼、铅、锌等矿床;第二阶段(134~124 Ma),形成钾长花岗岩和小规模的铅锌钼矿化;第三阶段(115~110 Ma),岩浆活动接近尾声,主要发育花岗岩脉,并伴随弱的钼矿化。此外,池州地区的成矿作用规律不完全与长江中下游地区相同,且池州区内的多期Mo(W)矿化可能与中-新元古代增生地壳多阶段活化有关。本次研究表明,尽管池州地区主要的两阶段岩浆岩的岩石成因不同,但它们都与古太平洋板块西向俯冲有关。晚中生代时,古太平洋板块以低角度俯冲至长江中下游地区,并且在俯冲过程中发生脱水和熔融,进而产生的流体和熔体交代上覆岩石圈地幔。持续的脱水、熔融使得俯冲板片密度变大,然后发生下沉、回卷。与此同时,软流圈地幔侧向流动,加热交代地幔,引发了从西向东的早阶段岩浆作用。幔源岩浆底侵,然后与不同的基底岩石发生强烈的壳幔相互作用,形成了早阶段岩浆岩和类型多样的金属矿床。由于俯冲方向的改变和持续的板片回卷,下扬子地区发生更为强烈的地壳伸展,使得幔源岩浆快速上升至浅部地壳,不仅形成了第二阶段的火山岩,也使得浅部地壳发生熔融,形成第三阶段的A型花岗岩。因而,池州地区多阶段的成岩成矿作用反应了本地区在古太平洋板块俯冲背景下,从宽阔的陆缘弧到弧后的演化过程。
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