本文關(guān)鍵詞：柴北緣錫鐵山灘澗山群的構(gòu)造屬性及其時(shí)代歸屬

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【摘要】：柴達(dá)木盆地北部邊緣(簡(jiǎn)稱柴北緣)位于我國(guó)青藏高原東北部,是我國(guó)西北地區(qū)一條十分重要的構(gòu)造成礦帶。帶內(nèi)發(fā)育一套灰綠色淺變質(zhì)海相火山-沉積巖組合,即灘澗山群,該群以蘊(yùn)藏錫鐵山大型鉛鋅礦等多個(gè)礦床而備受關(guān)注。錫鐵山研究區(qū)位于柴北緣構(gòu)造帶的中部,礦區(qū)灘澗山群由北東向南西依次劃分為4個(gè)不正式的巖性組:1)下部火山巖沉積巖組(O3tna,簡(jiǎn)稱a組),包括下部雙峰式(基性-酸性)火山巖互層段(a-1組)和上部正常的沉積巖段(a-2組),為主要含礦層;2)中基性火山碎屑巖組(O3tnb,簡(jiǎn)稱b組);3)紫紅色砂礫巖組(O3tnc,簡(jiǎn)稱c組);4)上部中基性火山巖組(O3tnd,簡(jiǎn)稱d組),由下到上包括下部中基性火山碎屑巖段(d-1組)、正常碎屑沉積巖段(d-2)、上部中基性火山碎屑巖段(d-3)和頂部基性熔巖段(d-4)。前人對(duì)該區(qū)灘澗山群做過(guò)大量的研究,然而詳細(xì)系統(tǒng)的資料比較少,許多重大問(wèn)題依然沒(méi)有解決,如灘澗山群的地層層序、火山巖巖石成因、形成時(shí)代與構(gòu)造背景以及早古生代構(gòu)造演化與錫鐵山鉛鋅礦床成因等方面。本次研究選取錫鐵山礦區(qū)的灘澗山群為主要研究對(duì)象,在野外詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查和實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面繪制的基礎(chǔ)上,通過(guò)樣品薄片顯微鏡下觀察、全巖主量元素、微量元素和同位素地球化學(xué)分析、鋯石LA-ICPMS U-Pb定年,白云母激光剝蝕Ar-Ar法同位素測(cè)年等綜合研究,理清了灘澗山群的地層層序和火山巖成因,確定了灘澗山群的形成時(shí)代和成巖構(gòu)造環(huán)境,識(shí)別了錫鐵山礦區(qū)基底大型韌性剪切帶的存在和變形時(shí)代,建立了早古生代柴北緣灘澗山群構(gòu)造演化模型,初步探討了錫鐵山灘澗山群構(gòu)造演化與弧后盆地成礦體系的關(guān)系。本次研究取得的主要認(rèn)識(shí)如下:1.確定了灘澗山群的形成時(shí)代本次研究對(duì)錫鐵山灘澗山群不同巖性組9件樣品進(jìn)行了鋯石LA-ICPMS測(cè)年,其中a-1組4件、a-2組1件、b組1件、c組1件和d-4組2件。a-1組變基性火山巖(角閃石綠泥石片巖)樣品獲得最小峰值年齡為461.5±5.2 Ma,a-1組變酸性火山巖(流紋斑巖)樣品獲得454.1±4.2 Ma、454.2±3.9 Ma和452.1±5.5 Ma三個(gè)年齡,在誤差范圍內(nèi)基本一致,這4個(gè)年齡代表了a-1組雙峰式火山巖噴發(fā)年齡介于461-452 Ma之間,火山活動(dòng)持續(xù)約10 Ma。a-2組碎屑沉積巖樣品獲得兩個(gè)峰值年齡452 Ma代表了a-2組火山碎屑巖的最大沉積年齡。b組火山碎屑沉積巖樣品獲得最小的峰值年齡為451.4±7.4 Ma,代表了b組沉積的最大年齡。d-4組變基性火山巖(長(zhǎng)石綠泥石片巖)獲得年齡介于450.6 Ma和468.6 Ma之間,峰值462.7±3.7 Ma代表了基性巖漿噴出地表冷卻結(jié)晶年齡。d-4組變基性侵入巖樣品獲得了452.8±5.6 Ma的加權(quán)平均年齡,代表了基性侵入巖的結(jié)晶年齡。c組紫紅色砂礫巖樣品獲得U-Pb年齡介于429 Ma和2636 Ma,最小峰值為431 Ma,表明其沉積年齡要晚于431 Ma。綜上所述,灘澗山群主體火山-碎屑沉積巖組合的年齡在463-450 Ma,與底部大理巖中珊瑚及腕足類化石證據(jù)一致,表明錫鐵山灘澗山群的形成時(shí)代應(yīng)該為中-晚奧陶世,其中灘澗山群a-1組基性火山巖和d-3、d-4組基性火山巖年齡相當(dāng),為同時(shí)異相的產(chǎn)物;c組沉積年齡應(yīng)晚于431 Ma,屬于晚志留-早泥盆世,不再是晚奧陶世灘澗山群的產(chǎn)物,應(yīng)該從灘澗山群中剔除。2.闡明了灘澗山群火山巖的巖石成因錫鐵山灘澗山群由兩套火山沉積旋回組成,下部火山旋回(a和b組)主要包括呈互層產(chǎn)出的島弧鈣堿性鎂鐵質(zhì)巖石和長(zhǎng)英質(zhì)巖石,上部火山旋回(d組)則主要是過(guò)渡型到拉斑質(zhì)類似洋中脊的鎂鐵質(zhì)巖石。灘澗山群下部a組基性火山巖Si O2含量為46-54wt.%,K2O含量為0.8-2.9wt.%,輕稀土元素微弱富集(La/Sm N=2.76-3.36;Gd/Yb N=1.71-2.71),明顯地Nb、Ta、Ti、Zr和Hf負(fù)異常,其構(gòu)造環(huán)境為鈣堿性島弧火山區(qū)域。?Nd變化范圍從-4.28到0.19,87Sr/86Sr=0.705874和0.705579,表明其主要來(lái)源于地幔物質(zhì)的部分熔融,含少量或不含地殼物質(zhì)的混染。下部a酸性火山巖根據(jù)其巖石學(xué)和地球化學(xué)特征劃分為兩類:即RP1(rhyolite porphyry 1)和RP2(rhyolite porphyry 2)類流紋斑巖。RP1類流紋斑巖Si O2含量70.1-72.5wt.%,Na2O+K2O值為5.9-8.2wt.%,K2O含量為1.7-4.7wt.%,弱或者無(wú)Eu負(fù)異常,明顯Nb、Ta、Ti和Zr-Hf負(fù)異常,屬鈣堿性島弧火山巖系列;?Nd=-8.2和-7.7,87Sr/86Sr=0.726754和0.726119,進(jìn)一步指示了其巖漿源區(qū)的地殼來(lái)源特征。RP2類流紋斑巖Si O2含量為67.4-71.9wt.%,Na2O+K2O值為4.6-6.5wt.%,K2O含量為0.7-1.7wt.%,Eu負(fù)異常明顯,Nb、Ta、Ti強(qiáng)烈虧損,而Zr和Hf則呈微弱正異常;?Nd=0.09和0.68,87Sr/86Sr=0.706814和0.704949,顯示其為典型的殼�；烊井a(chǎn)物。RP1類流紋斑巖主要是玄武質(zhì)巖漿上升至地殼,使地殼物質(zhì)發(fā)生了熔融,在地殼中形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿沿著斷層或者裂隙,向上噴發(fā)而形成的酸性火山巖,這類流紋斑巖通常形成于弧后盆地初始擴(kuò)張階段。RP2類流紋斑巖應(yīng)當(dāng)是同期玄武質(zhì)巖漿在上升過(guò)程分離結(jié)晶的產(chǎn)物,與對(duì)應(yīng)的玄武巖相類似,同時(shí)發(fā)生了殼幔的混合作用,這類流紋斑巖通常對(duì)應(yīng)于弧后擴(kuò)張階段相對(duì)晚期的酸性巖漿作用。灘澗山群上部d-1組基性火山巖SiO2為45-50wt.%,Al2O3為15.7-22.7wt.%,總Fe2O3為6.5-12wt.%,Mg O為5.7-6.2wt.%,整體屬鈣堿性或部分為過(guò)渡型系列;輕重稀土元素微弱地分離(La/Sm N=1.72-2.04;Gd/Yb N=1.82-2.00),Nb-Ta明顯富集,形成典型的駝背形狀,與OIB型玄武巖類似;εSr值為1.5-7.4,εNd值為3.3。d-2組基性火山巖Si O2為44-49wt.%,Mg O為6-8wt.%,總Fe2O3為12-14wt.%,Al2O3為12-14wt.%,屬拉斑玄武巖系列,微量元素為平坦型微弱虧損輕稀土元素,微弱或者無(wú)重稀土元素分離(La/Sm N=0.74-1.17;Gd/Yb N=1.12-1.27),與典型的洋中脊玄武巖(N-MORB)相類似;εSr值為10.1-22.5,εNd值為5.6-6.2。d-3組基性火山巖Si O2為46-49wt.%,Mg O為7-11wt.%,總Fe2O3為8-11wt.%,Al2O3為13-18wt.%,屬于過(guò)渡型玄武巖系列;微量元素特征呈現(xiàn)出與d-1組和a組部分相似的特征,應(yīng)當(dāng)是介于二者之間的一種類型,Nb、Ta、Ti、Zr和Hf中等負(fù)異常,與弧后盆地玄武巖(BABB)相似;εSr值為8.9-17.5,εNd值為2.0-2.4。灘澗山群d-1組、d-2組和d-3組基性火山巖形成主要是在弧后持續(xù)擴(kuò)張機(jī)制下,玄武質(zhì)巖漿不斷上涌的結(jié)果。3.確定了灘澗山群的形成環(huán)境錫鐵山灘澗山群包含多套復(fù)雜成因的火山巖組合,包括a組雙峰式鈣堿性島弧火山巖(IAB)、d-1組類似大洋島弧火山巖(OIB)、d-3組典型弧后盆地玄武巖(BABB)和d-2組類似洋脊玄武巖(MORB),表明灘澗山群形成于一個(gè)復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境。這些特征與現(xiàn)代弧后盆地勞亞盆地和馬里亞納海溝相類似,它們均包括N-MORB、俯沖相關(guān)的MORB類型、島弧和大洋島弧玄武巖類型。灘澗山群不同類型的火山巖組合是奧陶世弧后盆地不同發(fā)展階段所形成的不同產(chǎn)物。灘澗山群a-1組、d-3組、d-1組和d-2組火山巖類型從鈣堿性島弧火山巖、弧后盆地玄武巖、大洋島弧玄武巖和典型洋中脊玄武巖的演化,反映了灘澗山群火山巖成巖構(gòu)造環(huán)境從陸源島弧背景、典型的弧后盆地背景、大洋島弧背景(即陸源島弧向洋中脊過(guò)渡的背景)到典型洋中脊背景的轉(zhuǎn)化,對(duì)應(yīng)于弧后盆地拉張初期、拉張過(guò)渡階段、拉張成熟期一個(gè)連續(xù)演化的弧后盆地拉張形成過(guò)程,該弧后盆地演化的三個(gè)階段分別與現(xiàn)代三個(gè)弧后盆地相對(duì)應(yīng),依次為沖繩海溝、Lau盆地和馬里亞納海溝。4.建立了灘澗山群早古生代構(gòu)造演化模型灘澗山群火山-沉積巖、與柴北緣超高壓變質(zhì)巖和蛇綠巖套一起記錄了柴北緣早古生代古洋殼俯沖、陸殼俯沖、弧陸碰撞-陸陸碰撞以及隨后的造山運(yùn)動(dòng)等一系列構(gòu)造熱事件。柴北緣灘澗山群構(gòu)造演化可劃分為幾個(gè)重要的階段:1)被動(dòng)大陸邊緣形成階段,約515 Ma之前,屬于古特提斯洋的南祁連洋將柴達(dá)木板塊和祁連板塊分開(kāi),隨后開(kāi)始了南祁連洋殼向北東的祁連板塊之下俯沖,被動(dòng)大陸邊緣形成;2)島弧火山巖形成階段,伴隨著洋殼俯沖,板片脫水和地幔物質(zhì)的交代,導(dǎo)致巖漿熱液上涌而形成一系列的島弧鏈;3)弧后盆地開(kāi)始擴(kuò)張階段,地幔上涌,地殼開(kāi)始減薄,導(dǎo)致弧后裂谷拉張;4)弧后盆地完全擴(kuò)張,弧后擴(kuò)張中心建立;5)弧后盆地?cái)U(kuò)張至類似MORB型玄武巖出現(xiàn),陸殼持續(xù)減薄至消失;6)弧后盆地開(kāi)始閉合階段,隨后開(kāi)始了弧陸碰撞和陸陸碰撞造山運(yùn)動(dòng)。整體上錫鐵山地區(qū)灘澗山群的構(gòu)造環(huán)境經(jīng)歷了整體擠壓到局部擴(kuò)張又折回整體擠壓的動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程。5.闡明了灘澗山群構(gòu)造演化與弧后盆地成礦體系的關(guān)系錫鐵山鉛鋅礦床形成于弧后盆地初始拉張階段,在雙峰式鈣堿性島弧火山巖的末期或者之后。類似N-MORB型玄武巖的出現(xiàn)表明錫鐵山灘澗山群是一個(gè)發(fā)育成熟的弧后盆地。弧后盆地發(fā)育的成熟度也決定了弧后盆地成礦體系的差異,在弧后盆地的最初期階段,Kuroko-type(黑礦型)成礦作用在沖繩海溝產(chǎn)生;在弧間擴(kuò)張的擴(kuò)張階段,主要以Lau盆地型成礦作用為主;在第三個(gè)階段,即弧后盆地發(fā)育成熟階段,則主要以Nornada-type(諾蘭達(dá)型)成礦作用為主,硫化物的組分與洋中脊的相類似。通過(guò)與世界其他類似礦區(qū)相對(duì)比,如Lau盆地和Abitibi綠巖帶,表明灘澗山群d-2組在某種程度上與弧后盆地MORB型礦床的成礦背景相類似。6.確定了錫鐵山灘澗山群底部韌性剪切帶的性質(zhì)和形成時(shí)間韌性剪切帶剪切面理為45°-60°D75°-80°,礦物拉伸線理或生長(zhǎng)線理呈現(xiàn)出波狀變化特征,整體傾向NW,側(cè)伏角大約20°-30°,局部發(fā)育近水平的,傾向SE的拉伸線理,側(cè)伏角在10°-20°。結(jié)合S-C組構(gòu)、不對(duì)稱褶皺、δ-型和σ-型旋轉(zhuǎn)碎斑系、“云母魚(yú)”構(gòu)造、不對(duì)稱的壓力影構(gòu)造等特征,表明錫鐵山基底韌性剪切帶為一右行擠壓逆沖的剪切帶。來(lái)自韌性剪切帶中花崗質(zhì)糜棱巖白云母獲得的Ar-Ar同位素坪年齡和等時(shí)線年齡分別為398 Ma和399 Ma,二者基本接近一致,代表錫鐵山基底韌性剪切帶的形成時(shí)間。形成韌性剪切帶的區(qū)域構(gòu)造事件背景是柴達(dá)木地塊向北東斜向俯沖碰撞,該時(shí)期韌性剪切變形對(duì)錫鐵山礦床產(chǎn)生了強(qiáng)烈地后期改造作用。7.為下一步錫鐵山礦床成因類型的劃分提供證據(jù)錫鐵山礦床和加拿大巴瑟斯特地區(qū)、西班牙伊比利亞黃鐵礦帶和加拿大渥弗林礦床非常相似,而三個(gè)典型的成礦區(qū)已經(jīng)被看作是研究介于SEDEX型和VMS型之間過(guò)渡型礦床的代表,即火山-沉積型塊狀硫化物礦床(VSHMS型)。綜合分析研究表明,將錫鐵山礦床劃分為VSHMS型比較合理。
【關(guān)鍵詞】：鋯石U-Pb年代學(xué) 地球化學(xué) 弧后盆地 灘澗山群 錫鐵山 柴北緣
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P548
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-11
• ABSTRACT11-18
• 第一章 引言18-24
• 第一節(jié) 選題依據(jù)和科學(xué)意義18-19
• 第二節(jié) 研究現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題19-21
• 第三節(jié) 研究方法、技術(shù)路線、研究?jī)?nèi)容和完成的工作量21-24
• 一、研究方法和技術(shù)路線21-22
• 二、研究?jī)?nèi)容22-23
• 三、完成的工作量23-24
• 第二章 區(qū)域地質(zhì)背景24-30
• 第一節(jié) 構(gòu)造24-26
• 第二節(jié) 地層26-28
• 第三節(jié) 巖漿活動(dòng)28-30
• 一、火山巖28
• 二、侵入巖28-30
• 第三章 灘澗山群的地質(zhì)特征30-64
• 第一節(jié) 灘澗山群火山-沉積巖的地層層序30-47
• 一、野外實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面的描述30-39
• 二、原灘澗山群地層特征39-47
• 第二節(jié) 構(gòu)造變形47-61
• 一、韌性剪切變形47-55
• 二、褶皺構(gòu)造55-58
• 三、脆性斷層58-61
• 第三節(jié) 礦床地質(zhì)特征61-64
• 第四章 分析方法64-68
• 第一節(jié) 鋯石U-Pb定年64-65
• 一、樣品前處理64
• 二、鋯石U-Pb定年64-65
• 第二節(jié) 全巖主量-微量元素分析65-66
• 一、樣品前處理65
• 二、主量元素分析65
• 三、微量元素分析65-66
• 第三節(jié) 全巖Sr-Nd同位素分析66
• 第四節(jié) 白云母Ar-Ar激光定年分析66-68
• 第五章 灘澗山群的年代學(xué)、地球化學(xué)特征以及白云母Ar-Ar年代學(xué)68-102
• 第一節(jié) 樣品采集及巖相學(xué)特征68-74
• 一、火山巖68-71
• 二、中基性侵入巖71-74
• 三、沉積巖74
• 第二節(jié) 鋯石U-Pb年代學(xué)74-83
• 一、樣品情況74
• 二、分析結(jié)果74-83
• 第三節(jié) 地球化學(xué)83-99
• 一、火山巖83-95
• 二、中基性侵入巖95-99
• 第四節(jié) 白云母Ar-Ar年代學(xué)99-102
• 第六章 討論102-122
• 第一節(jié) 灘澗山群的形成時(shí)代102-104
• 第二節(jié) 灘澗山群火山巖巖石成因及其意義104-107
• 第三節(jié) 灘澗山群的形成環(huán)境107-111
• 第四節(jié) 灘澗山群早古生代構(gòu)造演化111-113
• 第五節(jié) 灘澗山群構(gòu)造演化對(duì)弧后盆地成礦體系的啟示113-115
• 第六節(jié) 韌性剪切帶的形成時(shí)代和動(dòng)力學(xué)背景及其意義115-118
• 第七節(jié) 與世界上其他類似礦區(qū)圍巖作對(duì)比118-122
• 第七章 結(jié)論122-124
• 參考文獻(xiàn)124-146
• 附表 1146-155
• 附表 2155-168
• 附表 3168-170
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果170-17

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2 本報(bào)記者 劉紀(jì)巖　通訊員 金延海;一座工礦新城的崛起[N];柴達(dá)木日?qǐng)?bào);2011年

3 康維海;錫鐵山三年新增鉛鋅礦石儲(chǔ)量709萬(wàn)噸[N];青海日?qǐng)?bào);2006年

4 陳永春;華冶資源錫鐵山二礦產(chǎn)量再創(chuàng)新高[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2006年

5 秋實(shí);鹿志勇;以人為本管理出新[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2003年

6 陳永春;錫鐵山二礦抓質(zhì)量促管理[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2009年

7 記者 康維海;錫鐵山新增鉛鋅礦石量逾2000萬(wàn)噸[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2006年

8 ;錫鐵山至北霍布遜鐵路項(xiàng)目獲批[N];柴達(dá)木日?qǐng)?bào);2011年

9 安世遠(yuǎn);錫鐵山礦業(yè)尾渣各得其“所”[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2005年

10 本報(bào)見(jiàn)習(xí)記者　 韓金偉;扎根西部的礦界“神探”[N];團(tuán)結(jié)報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 付建剛;柴北緣錫鐵山灘澗山群的構(gòu)造屬性及其時(shí)代歸屬[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 鄧達(dá)文;錫鐵山鉛鋅礦床噴流沉積特征及構(gòu)造環(huán)境[D];中南大學(xué);2004年

2 趙向東;青海錫鐵山礦區(qū)中間溝礦段礦床地質(zhì)特征與找礦前景[D];昆明理工大學(xué);2008年

3 汪林峰;青海錫鐵山礦區(qū)片巖型鉛鋅礦床成因研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

4 冉書(shū)明;柴達(dá)木盆地北緣賽什騰—錫鐵山新第三紀(jì)末斜沖構(gòu)造及地質(zhì)意義[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2003年

5 張代斌;青海錫鐵山鉛鋅礦床成礦盆地特征及構(gòu)造變形研究[D];中南大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：896260