地质背景与成矿模式研究.pdf

分分 类类 号号P611.13 单位代码单位代码10183 研究生学号研究生学号2008612056 密密 级公级公 开开 吉 林 大 学 硕士学位论文 黑龙江省团结沟金矿床成矿地质背景与成矿模式研究 Study on Metallogenic Geological Background and Metallogenic Model in Tuanjiegou Gold Deposit，，Heilongjiang Province 作者姓名聂喜涛作者姓名聂喜涛 专专 业矿物学、岩石学、矿床学业矿物学、岩石学、矿床学 研究方向矿床地质学研究方向矿床地质学 指导教师孙景贵 教授指导教师孙景贵 教授 培养单位地球科学学院培养单位地球科学学院 2010 年年 06 月月 黑黑 龙龙 江江 省省 团团 结结 沟沟 金金 矿矿 床床 成成 矿矿 地地 质质 背背 景景 与与 成成 矿矿 模模 式式 研研 究究 吉吉 林林 大大 学学 黑龙江省团结沟金矿床成矿地质背景与矿模式研究 黑龙江省团结沟金矿床成矿地质背景与矿模式研究 Study on Metallogenic Geological Background and Metallogenic Model in Tuanjiegou Gold Deposit，， Heilongjiang Province 作者姓名聂喜涛 专业名称矿物学、岩石学、矿床学 指导教师孙景贵教授 学位类别理学硕士 答辩日期 年 月 日 未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书 面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全 部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改 编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此 限） 。否则，应承担侵权的法律责任。 吉林大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 日期 年 月 日 中国优秀博硕士学位论文全文数据库投稿声明 研究生院 本人同意中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程的内 容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版） 电子杂志社的 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 投稿， 希望 中 国优秀博硕士学位论文全文数据库给予出版，并同意在中国博硕 士学位论文评价数据库和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规 定享受相关权益。 论文级别□ √硕士□博士 学科专业矿物学、岩石学、矿床学 论文题目黑龙江省团结沟金矿床成矿地质背景与成矿模式研究 作者签名 指导教师签名 年 月 日 作者联系地址（邮编） 作者联系地址（邮编） 作者联系电话作者联系电话 I 内容提要内容提要 团结沟金矿床位于黑龙江省伊春市嘉荫县乌拉嘎镇境内，是东北地区主要的 大型-超大型岩金矿床。本论文主要从成矿地质背景、矿床地质特征、流体包裹 体、同位素特征、与成矿有关的地球化学特征、成矿环境讨论以及锆石 U-Pb 年 龄等方面对团结沟金矿进行研究，从而总结出团结沟金矿的成矿规律和成矿模 式。 团结沟金矿矿石的类型主要包括含金胶状玉髓状石英-黄铁矿型、碳酸盐-黄 铁矿型、含金胶状-玉髓状石英-辉锑矿型和富硫化物型。该矿床的矿石结构类主 要有胶状结构、镶嵌结构、细粒状结构、细晶质结构、包含结构。矿石构造以脉 状、网脉状构造、角砾状构造最为发育。矿区围岩蚀变主要有黄铁绢英岩化、冰 长石化、硅化、碳酸盐化、泥化等。 本次包裹体的均一温度主要集中在 150220℃。成矿流体的盐度主要集中在 3.0-4.1wtNaCl 范围。成矿流体的密度范围为 0.780.93g/ cm3。成矿压力为 10.214.1MPa。含矿热液成分是岩浆水和大气降水混合源。成矿物质来源于岩浆 岩，有少量生物硫的加入；花岗岩类岩浆不仅提供了成矿热液，也提供了部分的 成矿物质。成矿作用发生在早白垩世晚期（106Ma） ，成矿发生在火山岩喷发、 花岗斑岩浅成就位的晚期，建立了团结沟金矿的成矿模式。 结合火山岩和花岗斑岩的地质、地球化学特征和年代学研究，确立成矿环境 与晚中生代太平洋板块俯冲作用密切相关。 I 目录目录 引引 言言 ...........................................................................................................................1 1 研究现状..........................................................................................................................................1 2 选题依据及意义..............................................................................................................................4 3 研究思路及方法..............................................................................................................................4 4 完成工作量......................................................................................................................................5 第第 1 章章 区域成矿地质背景区域成矿地质背景.........................................................................................7 1.1 区域地层.......................................................................................................................................7 1.1.1 元古界地层............................................................................................................................7 1.1.2 中-新生界地层 ......................................................................................................................8 1.2 区域岩浆岩...................................................................................................................................9 1.2.1 印支期侵入岩.....................................................................................................................10 1.2.2 燕山期侵入岩.....................................................................................................................10 1.3 区域火山岩.................................................................................................................................11 1.3.1 宁远村期火山岩.................................................................................................................11 1.3.2 福民河期火山岩.................................................................................................................12 1.4 区域构造.....................................................................................................................................12 1.4.1 褶皱构造.............................................................................................................................13 1.4.2 断裂构造.............................................................................................................................13 1.5 区域地质矿产.............................................................................................................................14 第第 2 章章 矿区与矿床地质特征矿区与矿床地质特征...................................................................................15 2.1 矿区地质特征.............................................................................................................................15 2.1.1 矿区地层.............................................................................................................................15 2.1.2 矿区岩浆岩.........................................................................................................................16 2.1.3 矿区火山岩.........................................................................................................................16 2.1.4 矿区构造.............................................................................................................................16 2.2 矿床地质特征.............................................................................................................................17 2.2.1 矿体特征.............................................................................................................................17 2.2.2 矿石特征.............................................................................................................................19 2.2.3 矿石组构.............................................................................................................................22 2.2.4 成矿期及成矿阶段的划分.................................................................................................23 第第 3 章章 成矿流体物理化学条件成矿流体物理化学条件...............................................................................25 3.1 流体包裹体岩相学特征.............................................................................................................25 3.2 流体包裹体化学、物理特征.....................................................................................................26 3.2.1 流体包裹体测试的均一温度.............................................................................................26 3.2.2 流体包裹体测试的盐度、压力、深度计算.....................................................................28 3.3 流体包裹体成分特征.................................................................................................................29 3.4 氢氧同位素特征.........................................................................................................................30 3.5 硫、铅同位素特征.....................................................................................................................31 II 3.5.1 硫同位素特征.....................................................................................................................31 3.5.2 铅同位素特征.....................................................................................................................33 第第 4 章章 与成矿有关火成岩的地质、地球化学特征与成矿有关火成岩的地质、地球化学特征...............................................34 4.1 火成岩地质特征 .........................................................................................................................34 4.1.1 侵入岩的地质特征.............................................................................................................34 4.1.2 火山岩的地质特征.............................................................................................................34 4.2 常量元素特征.............................................................................................................................35 4.2.1 侵入岩常量元素特征.........................................................................................................35 4.2.2 火山岩岩常量元素特征.....................................................................................................36 4.2.3 侵入岩、火山岩相关性分析.............................................................................................37 4.3 稀土、微量元素特征.................................................................................................................38 4.4 成矿时代.....................................................................................................................................40 4.4.1 锆石特征.............................................................................................................................40 4.4.2 侵入岩时代.........................................................................................................................41 4.4.3 火山岩时代.........................................................................................................................41 4.5 形成环境讨论.............................................................................................................................41 4.5.1 侵入岩形成环境.................................................................................................................41 4.5.2 火山岩形成环境.................................................................................................................43 第第 5 章章 成矿作用与成矿模式讨论成矿作用与成矿模式讨论...........................................................................45 5.1 成矿作用分析.............................................................................................................................45 5.2 成矿特征对比.............................................................................................................................45 5.3 矿床成因.....................................................................................................................................47 5.4 成矿模式的研究.........................................................................................................................48 结论结论 .............................................................................................................................50 参考文献参考文献 .....................................................................................................................51 图版图版 .............................................................................................................................54 致谢致谢 .............................................................................................................................58 中文摘要中文摘要 .......................................................................................................................1 Abstract.......................................................................................错误未定义书签。 引言 1 引引 言言 1 研究现状研究现状 团结沟金矿床位于黑龙江省伊春市嘉荫县乌拉嘎镇境内， 矿区至伊春市新青 区新青火车站 70km。该矿床是 1966 年发现，1975 年正式投产开采，是黑龙江 省目前最大的岩金矿床。1975 年建矿至今，曾有中国科学院地质研究所、吉林 大学等单位在此进行过勘探工作，至今这项工作一直没有间断，共投入钻探工作 量 34706m，槽探工作量 4339m3（据齐永生等，2005） 。 1.1.1 浅成低温热液金矿床的研究现状浅成低温热液金矿床的研究现状 浅成低温热液型矿床最初是由 W Lindgre 于 1933 年提出的，但其系统的研 究却始于20世纪80年代。 浅成低温热液金矿床是金矿床中十分重要的类型之一， 在成矿理论研究方面也是发展最快、 成果最多的， 是目前金矿地质学研究的热点。 浅成低温热液金矿床是在地壳浅部（一般小于 1.5km）较低温度（一般为 100-300C，少数情况下可以大于 350C）和较低压力（一般为 n＊106Pa）条 件下形成的热液金矿床，主要指产于陆相火山岩中的浅成低温金矿床，部分浅成 低温热液金矿床可能产于非火山岩中。 Sillitoe1997在对环太平洋区的大型浅成低温热液型金矿研究时指出,大约 20的该类型金矿与碱性岩有关,而这类岩石在整个太平洋地区分布不超过 3。 Eaton1993更是指出浅成热液系统与斑岩矿化之间具有成因联系。 Corbett2002则用图解方式展现了岩浆弧背景下浅成低温热液型 Au-Ag 矿 床、斑岩型 Cu-Au 矿床和矽卡岩型矿床形成的理想概念模式。 中国一些专家学者也指出,浅成低温热液矿床向深部可以转变或过渡为斑岩 型矿床,并提出火山-次火山-侵入-热液热泉与斑岩成矿作用的关系,需要运用程 裕淇的成矿系列思想来分析,才能得出较为合理的解释。 浅成低温热液金矿床不仅产出于中新生代,而且在中生代以前也有产出（庞 奖励，1995；胡朋等，2004） 。该类型金矿成矿与岩浆活动密切相关，岩浆成分 具高Ｋ特征（陈衍景，2001） ，成矿物质组成显示出深部来源的特征。 另外,近年来还有学者就浅成低温热液型金矿床与卡林型金矿的关系进行了 研究,并认为卡林型金矿与浅成低温热液型金矿的主要区别是它们的主岩不同。 引言 2 1.1.2 团结沟金矿的研究现状团结沟金矿的研究现状 1.1.2.1 区域地质调查工作区域地质调查工作 1958 年至 1964 年，黑龙江省地质局小兴安岭区测队等单位在团结沟工作， 编写了报告，具体资料已经很难收集到。 1973 年黑龙江省地矿局物探大队的 120∶万重力和航磁调查，这项工作确 定了本区的整体构造格架轮廓。 19761979 年，黑龙江省第一区域地质调查队提交了嘉荫县幅、太平沟公社 幅 120 万区域地质调查报告。 1963 年到 1984 年，黑龙江冶金工业厅地质勘探公司地质二分队 15∶万重 砂工作， 黑龙江省冶金地质勘探公司和黑龙江省地矿局所属单位相继在该区展开 了 1∶20 万北沟幅区域地质矿产调查水系沉积物测量、乌拉嘎至金满屯一带的 15∶ 万土壤地球化学测量，并提交了黑龙江省嘉荫县乌拉嘎-金满屯一带地球 化学土壤测量报告 。15∶ 万水系地球化学测量、在乌拉嘎矿区以及外围的 12∶ 万水系测量等。 19851986 年，黑龙江省地质矿产局第三地质大队五队在柳树河-嘉荫河一 带开展了 15 万区域地质岩金矿调查工作，提交了黑龙江省嘉荫县柳树河- 嘉荫河一带 15 万区域地质岩金矿调查报告 。 19901992 年，原长春地质学院白士俊提交了黑龙江省嘉荫县团结沟金矿 区外围水系沉积物测量成果报告 。 上述区域地质调查工作，对指导矿山生产和科研具有重要的实际意义。 1.1.2.2 区域地质工作区域地质工作 从 1966 年至 1974 年冶金 704 队提交了 黑龙江省嘉荫县团结沟金矿床地质 报告书 。 19751979 年，冶金 704 队继续对东段矿带（116 线144 线）进行勘探，并 在矿区范围内， 尤其矿床周边沿葡萄沟岩体边部结合物化探成果布置了一些普查 钻孔。在无名沟、葡萄沟口等处个别钻孔见矿，南山小岩体附近矿化较普遍。完 成槽探 1217.34m3、钻探 8104.82m、坑探 481.4m、浅井 804.8m；探明东段矿带 以东黄金储量 1.66 吨。 1981 年 1 月，中国人民解放军 00515 部队提交了黑龙江省嘉荫县团结沟 引言 3 金矿区储量重新计算报告书 。 1992 年，黑龙江省第三地质大队所属佳木斯市三江地质技术开发公司提交 了黑龙江省嘉荫县团结沟金矿床西段补充勘探报告 。 矿山 1975 年起开采团结沟金矿，1979 年2004 年，直接为采矿服务的生产 勘探工作一直没有间断，共投入钻探工作量 34706m，槽探工作量 4339m3（据齐 永生等，2005）。 1.1.2.3 科研工作科研工作 19901993 年，王世称开展了由国家黄金管理局下达的“黑龙江省漠河-萝 北地区 120 万原生金矿综合信息定量成矿预测靶区研究”工作，将团结沟金 矿区 35 km2 范围作为预测重点，圈出了七个预测靶区，并在矿区外围布置了部 分探矿工程验证。 19901993 年， 吴国学提交 黑龙江省团结沟金矿矿区及外围隐伏矿体预测 研究报告。 19911992 年，徐瑞松等提交了黑龙江省小兴安岭金生物地化效应遥感研 究科研报告。 19911993 年，靳是琴著有黑龙江乌拉嘎金矿找矿矿物学研究 。 19941995 年， 武警黄金指挥部编写出版了 黑龙江省团结沟斑岩金矿地质 一书。 19961998 年，中国科学院地质研究所“矿山增储”课题组提交了黑龙江 省乌拉嘎金矿团结沟矿区深部与外围找矿远景研究及深部找矿靶区验证工程设 计书及有关的物探报告。 20002003 年，吴国学、白士俊提交了黑龙江乌拉嘎金矿矿区及外围隐伏 矿体定位预测成果报告。 20022004 年，魏俊浩等对乌拉嘎金矿的团结沟矿区和平顶山矿区两处的控 矿构造深入研究，并进行矿体预测。 20032006 年，吴国学、白士俊等与矿山再次合作，在 2000-1 课题成果的 基础上，具体实施 2003-1 课题隐伏矿体定位预测的生产性科研工作。 2007 年，吕志刚、霍亮分别完成了“黑龙江乌拉嘎金矿外围隐伏矿体定位 预测”和“黑龙江嘉荫县乌拉嘎金矿矿床成因及预测”的硕士论文题目。 引言 4 2008 年，来又东完成了“黑龙江省乌拉嘎金矿矿床地质特征及矿化富集规 律研究”的硕士论文题目。 2008 年，孙丰月等发表了“黑龙江乌拉嘎大型金矿床流体包裹体特征及矿 床成因研究” ； 李景强等发表了“黑龙江团结沟金矿床地质特征及矿床成因探 讨”。 上述矿产勘查，初步确定了区域发育的内生岩金矿资源，为进一步找矿提供 了基础。 2 选题依据及意义选题依据及意义 浅成低温热液型金矿床是浅成热液矿床中重要的矿床类型， 有关成矿理论方 面已有较深的研究，它与斑岩铜矿床/富金斑岩铜矿之间的时空、成因关系的论 述已被关注和研究；但是，目前提出的成矿作用模式均为概念模式，不仅科学依 据不足， 而且将它们与岩浆作用紧密结合探讨成矿作用与岩石圈地幔演化研究的 科学成果较少。前人对团结沟金矿的矿床地质、成矿流体、矿床成因以及成矿规 律、预测都进行过详细的探讨。但是，对团结沟金矿床的成因与成矿模式，特别 是成矿规律的认识还显得不足，以及与成矿密切的火成岩的地质、地球化学及年 代学研究相结合，对含矿流体起源与岩浆作用之间成因关系，做出判断。亟待加 强典型矿床的矿床成因、成矿模式研究和矿区外围的普查与勘探工作。 3 研究思路及方法研究思路及方法 在充分收集整理前人资料的基础上， 通过野外地质调查工作和室内的综合整 理，并运用现代矿床学理论，研究该矿床的区域地质背景、矿床地质特征、矿床 成因、成矿物质来源、成矿时代及成矿环境等，并最终建立矿床的成矿模式。 （1）矿床地质特征研究 通过详细的野外地质调查和室内资料的收集、 整理， 结合光片、 薄片的鉴定， 对矿床的地质概况包括矿体的形态、规模、产状以及矿石的矿化类型、矿物组 合、矿石结构构造特征划分成矿阶段进行研究。 （2）流体包裹体研究 挑选含硫化物石英脉切片进行流体包裹体的研究，主要对其显微镜下观察， 引言 5 以及内部所含的成矿流体进行温度、盐度、密度、压力和成分的测定，同时结合 氢、 氧同位素和硫、 铅同位素特征， 从而判断成矿流体的来源、 运移及演化过程， 探讨矿床成因问题。 （3）矿石矿物的年代学研究 对团结沟金矿的矿石以及与成矿有关的火山岩进行地球化学特征研究、 成矿 背景环境探讨、年代学研究。 （4）成矿模式的建立 基于以上研究，最后建立成矿模式。 具体研究思路和方法见下图（图 1） 4 完成工作量完成工作量 本论文以孙景贵老师的矿调项目为依托，本人于 2008 年 5 月跟随项目组对 团结沟金矿区进行了地质调查，并在室内完成了光、薄片鉴定、流体包裹体的测 试分析激光拉曼以及年龄数据的测试等工作。根据论文的要求，对团结沟金矿床 的具体工作量统计如表 1。 图1 研究内容流程图 图1 研究内容流程图 引言 6 表1 团结沟金矿床工作量统计表 表1 团结沟金矿床工作量统计表 序号 研究内容 工作量 1 野外及井下照片采集 160 张 2 野外岩、矿石标本采集 约 300 块 3 光片的磨制及鉴定 30 片