【摘要】：鄂東南礦集區(qū)是長江中下游Cu-Fe-Au成礦帶的重要組成部分。已查明一大批與中酸性侵入巖有關(guān)的銅、鐵、金、鉬、鎢、鉛、鋅有關(guān)的礦床,是我國重要的鐵、銅生產(chǎn)基地。該區(qū)大地構(gòu)造位置處于長江中下游成礦帶最西端。中生代以來,發(fā)生了多期次構(gòu)造疊加,并控制了區(qū)內(nèi)的巖漿活動和熱液成礦。因此,鄂東南礦集區(qū)構(gòu)造控礦規(guī)律一直是研究熱點。前人對于本區(qū)中生代以來成礦作用進(jìn)行了深入的研究,取得了豐富的成果。綜合來看,關(guān)于鄂東南礦集區(qū)控礦構(gòu)造代表性的觀點是接觸帶構(gòu)造(或?qū)涌匦蜆?gòu)造)和結(jié)點構(gòu)造,并且以此構(gòu)造控礦規(guī)律為指導(dǎo)取得了良好的找礦效果。雖然接觸帶構(gòu)造或?qū)涌匦蜆?gòu)造以及結(jié)點構(gòu)造等觀點能夠很好的解釋礦床的產(chǎn)出空間位態(tài),但是,這些認(rèn)識還不能全面的解釋構(gòu)造演化與成礦演化的關(guān)系,也不能詮釋區(qū)域成礦的動力學(xué)過程。本文選取鄂東南礦集區(qū)銅綠山、雞冠嘴、陽新、程潮、大冶、金山店、靈鄉(xiāng)等典型礦區(qū),通過野外地質(zhì)調(diào)查研究,識別并分析了成礦前、成礦期和成礦后構(gòu)造及其對應(yīng)的構(gòu)造變形特點,總結(jié)了多層次滑脫剝離系的主要特征,在搜集和分析前人的研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步梳理和總結(jié)礦區(qū)構(gòu)造型式、構(gòu)造組合和構(gòu)造類型與成礦的關(guān)系,建立成礦構(gòu)造序列。通過系統(tǒng)采集成礦巖體及礦石樣品,挑選鋯石和磷灰石單顆粒礦物,采用裂變徑跡熱年代學(xué)方法,揭示研究區(qū)巖體(礦體)溫度-時間演化關(guān)系,反演巖體(礦體)熱演化歷史,解析成礦后構(gòu)造對礦床的改造,定量計算巖體(礦體)抬升-剝蝕速率,總結(jié)礦床變化保存規(guī)律。在理論上,從另一個視角詮釋該區(qū)多層次滑脫剝離系控巖控礦規(guī)律;在實踐上,能夠為區(qū)域礦產(chǎn)資源潛力評價和找礦預(yù)測工作提供科學(xué)依據(jù)。本論文取得的主要成果和認(rèn)識如下:1、解析了鄂東南地區(qū)多層次滑脫剝離系的主要特征。通過野外地質(zhì)調(diào)查研究,結(jié)合鉆孔剖面資料,在分析和總結(jié)前人的相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,鄂東南礦集區(qū)多層次滑脫剝離斷層的主要特征可以歸納為兩點。一是,在拆離過程中會造成明顯的構(gòu)造剝蝕,地層普遍減薄甚至缺失。由于地幔熱隆伸展,造成隆升基底與伸展蓋層能干性差異較大的地層之間發(fā)育多層次剝離斷層。在研究區(qū)內(nèi),主要發(fā)育在泥盆系石英砂巖、硅質(zhì)巖與志留系粉砂質(zhì)泥巖之間,以及侏羅系石英砂巖、硅質(zhì)巖與三疊系灰?guī)r夾泥質(zhì)粉砂巖之間。其中,中、下泥盆統(tǒng)及上侏羅統(tǒng)地層在整個鄂東南地區(qū)缺失,局部出現(xiàn)二疊系、石炭系地層缺失。二是,剝離斷層上盤與下盤之間發(fā)生韌性與脆性轉(zhuǎn)換,下部出現(xiàn)韌性剪切變形,平面上伴生一系列的層內(nèi)剪切褶皺、拉伸線理等韌性變形構(gòu)造,剝離斷層上盤還可見正斷層。2、總結(jié)了鄂東南地區(qū)多層次滑脫剝離系控巖控礦規(guī)律。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料和前人的相關(guān)研究成果,根據(jù)滑脫層的構(gòu)造層位、剝離程度、斷層組合規(guī)律和巖石變形特征,本研究區(qū)可以劃分出上、中、下三個滑脫剝離系。下部滑脫剝離系由基底剝離斷層和上盤奧陶系與志留系、志留系與泥盆系之間的兩個次級剝離斷層組成;中部滑脫剝離系由中石炭統(tǒng)大埔組與黃龍組之間的主剝離斷層和上二疊統(tǒng)與下三疊統(tǒng)之間的次級剝離斷層組成;上部滑脫剝離系由中三疊統(tǒng)蒲圻組與嘉陵江組之間的剝離斷層和上盤脆性滑脫層組成。通過構(gòu)造解析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)內(nèi)巖體和礦體受多層次剝離斷層控制,且具有以下特征。在幾何形態(tài)上,巖體和礦體沿剝離斷層展布,平面上呈現(xiàn)不規(guī)則的長條形,剖面上呈板狀;在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上,巖體內(nèi)部不發(fā)育流動構(gòu)造和變形構(gòu)造,沒有發(fā)現(xiàn)面理;在接觸關(guān)系上,與地層圍巖呈穿插關(guān)系,平面上看巖體膨大縮小,不均勻分布,野外露頭局部可見由剝離斷層多期活動產(chǎn)生的斷層角礫巖。3、建立了區(qū)域成礦構(gòu)造序列。通過在野外露頭和礦井巷道地質(zhì)調(diào)查研究,結(jié)合長江中下游區(qū)域構(gòu)造及其演化過程,詳細(xì)解析了區(qū)域構(gòu)造變形特點,總結(jié)了不同構(gòu)造型式、構(gòu)造組合及類型與成礦的關(guān)系,識別并劃分出成礦前構(gòu)造、成礦期構(gòu)造和成礦后構(gòu)造。分析并闡述了前印支期、燕山旋回和喜馬拉雅旋回及其對應(yīng)的構(gòu)造體制、變形序列、構(gòu)造型式和成礦序列之間的內(nèi)在聯(lián)系,在此基礎(chǔ)上建立了礦集區(qū)成礦構(gòu)造序列。4、系統(tǒng)采樣測試并獲取了磷灰石和鋯石裂變徑跡年齡和長度參數(shù)。在鄂東南礦集區(qū)選取了7個礦區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)采樣,測試分析得到以下實驗數(shù)據(jù):銅綠山礦區(qū)磷灰石裂變徑跡中心年齡集中在40-65 Ma之間,平均徑跡長度范圍為11-13μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在60-90 Ma;雞冠嘴礦區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡集中在53-65 Ma,平均徑跡長度范圍為11-13μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在60-83 Ma;陽新磷灰石裂變徑跡年齡集中在39-6 5Ma,平均徑跡長度范圍為12μm-14μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在63-119 Ma;程潮礦區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡集中在27-61 Ma,平均徑跡長度范圍為11.5μm-13.4μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在56-81 Ma;大冶礦區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡集中在38-54 Ma,平均徑跡長度范圍為13.1μm-13.8μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在39-63 Ma;金山店磷灰石裂變徑跡年齡集中在50-69 Ma,平均徑跡長度范圍為13.1μm-14.2μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在64-81 Ma;靈鄉(xiāng)磷灰石裂變徑跡年齡43-72 Ma,平均徑跡長度范圍為12.9μm-13.3μm,鋯石裂變徑跡年齡集中在83-95Ma。5、對鄂東南礦集區(qū)內(nèi)7個礦區(qū)的磷灰石裂變徑跡長度分布特征進(jìn)行分析。經(jīng)對比徑跡長度分布類型,銅綠山、雞冠嘴、陽新和程潮4個礦區(qū)的徑跡長度及分布特征均為雙峰型和混合型,說明礦區(qū)均經(jīng)歷了復(fù)雜的熱歷史過程。大冶、金山店和靈鄉(xiāng)礦區(qū)樣品的長度分布特征不一致,一組樣品徑跡長度分布類型為未受干擾基巖型,另一組樣品徑跡長度分布類型為雙峰型和混合型。說明這3個礦區(qū)至少經(jīng)歷過1次構(gòu)造熱事件。6、對7個礦區(qū)的樣品均進(jìn)行了磷灰石裂變徑跡熱歷史模擬。模擬結(jié)果顯示,銅綠山、雞冠嘴、陽新和程潮4個礦區(qū)的t-T曲線出現(xiàn)2次構(gòu)造熱事件的時限,分別為晚白堊世(約65 Ma)和始新世(約50 Ma),都是由快速冷卻突變?yōu)榧眲∩郎?反映這一時期該區(qū)經(jīng)歷了兩期較為顯著的構(gòu)造熱事件。大冶、金山店和靈鄉(xiāng)礦區(qū)的t-T曲線都是分為兩組,一組只出現(xiàn)1次構(gòu)造熱事件,時限要么為晚白堊世(約65 Ma),要么是始新世(約50 Ma)。另一組為單調(diào)冷卻過程。熱模擬結(jié)果顯示,發(fā)生在晚白堊世(約65 Ma)和始新世(約50 Ma)這兩次構(gòu)造熱事件對應(yīng)的時限與鄂東南鄰區(qū)的相關(guān)研究所獲得的數(shù)據(jù)基本一致。7、根據(jù)7個礦區(qū)的熱歷史過程,每個礦區(qū)分別計算了總剝蝕量。7個礦區(qū)在燕山晚期(約70 Ma)以來的剝蝕量大致在5.2km-2.2km之間。與鄂東南鄰區(qū)采用裂變徑跡熱年代學(xué)方法所獲得剝蝕量(4.8-6.0km)基本吻合。相比較而言,7個礦區(qū)中大冶、金山店和靈鄉(xiāng)礦區(qū)的總剝蝕量相對少一些。每個礦區(qū)的深部找礦潛力需要根據(jù)具體的成礦深度,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)一步計算和評估。綜合來看,本文取得的創(chuàng)新成果和認(rèn)識主要有兩個方面。在理論上,通過野外地質(zhì)調(diào)查研究和典型勘探剖面分析,識別出成礦前、成礦期和成礦后構(gòu)造并分析了其對應(yīng)的構(gòu)造變形特點,解析了研究區(qū)多層次滑脫剝離系的主要特征,系統(tǒng)總結(jié)了多層次滑脫剝離系控巖控礦規(guī)律,建立了區(qū)域成礦構(gòu)造序列。在實踐上,采用裂變徑跡熱年代學(xué)方法,反演了礦集區(qū)熱演化歷史,揭示了成礦后構(gòu)造對礦床的抬升剝蝕過程,定量計算了礦集區(qū)燕山期以來的剝蝕量,為深部礦產(chǎn)勘查和潛力評價提供參考依據(jù)。
【圖文】：

被廣泛接受的試驗方法有外探測器法(ExternalDetectorMethod，簡稱 EDM）和 LA-ICP-MS 法。兩者在實驗方法和實驗流程方面均有不同（圖 1-1）。LA-ICP-MS 法省去了熱中子輻照、云母片外探測器蝕刻及誘發(fā)徑跡統(tǒng)計等諸多程序，比傳統(tǒng)的外探測器法步驟更為方便、快捷，縮短了樣品測試分析的時間周期，減少了人為因素對測試結(jié)果的誤差，提高樣品測試結(jié)果的精度，可以實現(xiàn)實驗流程的可再現(xiàn)性(李天義等，2013)。但是，采用 LA-ICP-MS 法計算磷灰石裂變徑跡年齡的等式方程及其對應(yīng)的實驗參數(shù)，目前還有很多爭論。外探測器法的實驗流程和年齡計算方程及對應(yīng)的參數(shù)均比較成熟。

解譯礦床成因，量化礦體抬升、剝露速率，預(yù)測礦床保存潛力。（1）成礦作用的裂變徑跡熱年代學(xué)研究20世紀(jì)70年代以來，裂變徑跡熱年代學(xué)方法開始應(yīng)用于成礦時代的研(Banks et al.，1973；Lipman et al.，1976；Koski et al.，，1990；Arne，1992；Kental.，1995；Bigazzi et al.，1996；Zhang et al.，1996；Belhadi et al.，1999；Resakal.，2010；Li et al.，2012；Wang et al.，2015；Milliard et al.，2016；Zhang，2017)如Wang Changming（2015）等在膠東半島新城金礦選取礦石和蝕變巖樣品，得了四組年齡：-135 Ma，-124 Ma，96 75 Ma，和66 52 Ma。其中-135 Ma反映了瓏花崗巖體冷卻和剝蝕時間；-124 Ma可能代表了金礦化的主要階段，并且與黃礦Rb Sr年齡保持一致；而96 75Ma和66 52Ma兩組年齡可能與后來的構(gòu)造活動起熱退火有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P618.2

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本文編號：2701243