内生金属矿床成矿机理研究.pdf

Y1 2 1 7 2 7 7 分粪号 瑞号m 1 0 2 4 1 0 ∞ 咿幽撼学 博士学位论文 广东长坑横江地区 内生金属矿床成矿机理研究 学位中情人 廑塞塑 } ”姓gn 职”． 整垦鳇塑 Lgn 矿物学、岩石学、矿床学 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 专业矿物学岩石学矿床学 博士生庄文明 指导教师陈国能教授 摘要 我国矿产资源勘查的新突破取决于深部隐伏矿床的发现，而深部隐伏矿床 发现，则取决于成矿理论的突破和技术手段的发展，前者是战略性的，后者是 战术性的。华南中生代大规模成矿作用的发生与大规模花岗岩活动在时间和空 间上密切相关。花岗岩的“原地重熔一壳内对流”理论，己系统阐述了陆壳大 规模熔融与大规模成矿作用的关系。本文是根据这一理论，选择广东的长坑一 横江矿田为靶区，研究中生代的构造岩浆作用与该区金、银、铜、铅、锌等矿 床形成的关系，以及成矿过程中的元素沉淀析出规律和氧、硫同位素的演化规 律等，并在原地重熔理论的基础上，建立了长坑一横江矿田成矿模型，使该区 的各种地质、地球化学、同位素方面的资料显得甚为和谐。本项研究所获得的 主要认识如下 1 ．研究区所处的粤中拗陷实质是中生代花岗岩层上的残留顶盖。拗陷中 的晚古生代地层的褶皱、断裂均发生于中生代，因而产于断裂中的各 类金属矿床，包括研究区内的所有矿床 点 也主要形成与中生代； 2 ．研究区中部的南蓬山复背斜 隆起区 和南部的笔架山复背斜 隆起 区 是区内的两个成矿分带中心；横江铜铅锌多金属矿床和茶山铜铅 锌多金属矿床分别位于两个复背斜的核部；白背斜核部的铜铅锌矿带 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 向外，依次为铅锌矿带和金银矿带，显示自复背斜 隆起区 核部向 外，成矿元素有C u Z n P b A g A u 的分带规律； 3 ．区内的三个主要矿床，即长坑金银矿床以及横江、茶山多金属矿床内 的成矿元素分带，从矿体下部向上，成矿元素的最大富集区间也表现 为C u Z n P b A g A u 的分带规律 4 ．区内有两处中生代花岗岩，其一位于笔架山复背斜核部，地表已经出 露；其二位于南蓬山复背斜核部下方，为隐伏花岗岩体。“岩体” 重 熔界面凸起部位 与成矿元素分带中心的吻合，显示本区上述矿床的 成矿物质是来自花岗岩，因而均属于花岗岩岩浆热液矿床 5 ．对长坑、横江两矿进行的系统氧、硫同位素测试结果，均表明自矿体 下部向上和自矿体向两侧围岩，氧、硫同位素成规律性变化。这一 发现验证了原地重熔说对成矿过程中氧、硫同位素演化规律的认识， 即矿床的氧、硫同位素组成，主要是反映成矿系统内部的物质演化而 不是矿床的物质来源。 简而言之，本项研究揭示了长坑一横江地区已知的各种内生矿床 点 ， 均围绕南蓬山和笔架山两个复背斜核部呈环带状分布，且自复背斜核部向外、 以及在代表性矿床中自深部向浅部，呈现出C u z n P b A g A u 的分 带规律，与花岗岩的“原地重熔理论”阐明的重熔界面上方盖层中的元素分带 规律一致。矿床自下而上成矿元素的规律性分带，氧、硫同位素组成的有序变 化和成矿温度的逐渐降低以及围岩蚀变的逐渐减弱等，均指示成矿流体是来自 深部花岗岩的热液流体，各矿床的形成构成了一个相互关联的整体。 关键词成矿机理花岗岩原地重熔成矿元素分带氧硫同位素演化 Ⅱ 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 M e t a l l o g e n e t i cS t u d i e so fO r e - d e p o s i t si nt h eC h a n g k e n g - H e n 西i a n gA r e a ，G u a n g d o n gP r o v i n c e M a j ‘o r “ M i n e r a l o g y , P e t r o g ya n dO r eD e p o s i t s N a m e Z h u a n gW e n - r u i n g S u p e r v b o r C h e nG u o - n e n gP r o f e s s o r A B S T R A C T I t i Se v i d e n tt h a tf u r t h e ri n c r e a s eo fm i n e r a lr e s o u r c e so fC h i n a m a i n l yd e p e n d s o nd i s c o v e r i e so fb u r i e d o r e d e p o s i t s ，a n d s u c h d i s c o v e r i e sa r er e l i e do nt h ed e v e l o p m e n to fb o t hm e t a l l o g e n t i ct h e o r y a n dp r o s p e c t i n gt e c h n o l o g yw i t l lt h ef i r s ta ss t r a t e g i ca n dt h el a t e ra s t a c t i c a l ．I nS EC h i n a , e x t e n s i v ef o r m a t i o no fO r ed e p o s i t si nt h e M e s o z o i ci sk n o w nw i t hc l o s er e l a t i o nt ot h el a 唱e - s c a l e dg r a n i t ea c t i v i t y i nt i m ea n d s p a c e ，a n d t h e f ti n t e r r e l a t i o nh a sb e i n ge l u c i d a t e d s y s t e m i c a l l yb yt h en e wm o d e lc o n c e r n i n gt og r a n i t ef o r m a t i o nn a m e d 舔“i n s i t um e l t i n g ／i n t r a c r u s t a lc o n v e c t i o n ’．T h e r ea r en u m e r o u sA u ． A g ，P b ，Z na n dC ud e p o s i t s p r o s p e c t s i nt h et h eC h a n g k e n g H e n a n g a r e a , G u a n g d o n gP r o v i n c e ．G u i d e db yt h en e wt h e o r yo fg r a n i t eg e n e s i s m e n t i o n e da b o v e ，a n da f t e rt h es t u d i e so ff i e l dg e o l o g y , c h e m i c a la n d i s o t o p i ca n a l y s e s ，am e t a l l o g e n e t i c m o d e lf o rf o r m a t i o no ft h e o r e - d e p o s i t si nt h es t u d ya r e ai sa d v a n c e d ，a n dt h em a i nc o n c l u s i o n sa l e a sf o l l O W S 1 1 I 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 1 ．T h eC e n t r a lG u a n g d o n gD e p r e s s i o na tw h i c ht h es t u d ya r e ai s l o c a t e di sa c t u a l l yar e l i cc o v e ro ft h eu p p e rP a l e o z o i cE r a t h e m0 1 1 t h eM e s o z o i cg r a n i t el a y e r s ．O r e - b o d i e sd i s t r i b u t e dw i t h i nt h e f a u l t - z o n e so fu p p e rP a l e o z o i cs t r a t aa r ea l lf o r m e di nt h e M e s o z o i c ； 2 ．T h e N a n p e n g s h a n a n d B i j i a s h a n a n t i c l i n o r i u m sl o c a t e d r e s p e c t i v e l yi nt h ec e n t r a la n dt h es o u t h e r np a r t so fs t u d ya r e aa r e e v i d e n t l ya sm e t a l l o g e n e t i cc e n t e r sw i t ha p p e a r a n c eo fC u Z n - P b d e p o s i t sa n do u t w a r dZ n - P bd e p o s i t sa n dt h eo u t m o s tz o n e ，A 争A l l d e p o s i t s ，d i s p l a y i n g f r o mac e n t e ro u t w a r d s ，t h eo r e - f o r m i n g e l e m e n t sa r ez o n e di nt h eo r d e ro f C u Z n P b A g A u ； 3 ．T h et h r e ei m p o r t a n td e p o s i t si nt h ea r e an a m e da sC h a n g k e n gi n t h en o r t h ，H e n g j i a n gi nt h em i d d l ea n dC h a s h a ni nt h es o u t h ， o r e - f o r m i n ge l e m e n t sf r o mt h eb o t t o mo fa o r e v e i nu p w a r d sa r e a l s of o u n dw i t ht h eZ o n m i o na so f C u Z n P b - A g A u 4 ．T w og r a n i t eb o d i e sf o u n di nt h i sa r el o c a t e da tt h ea x i so fb o t l l t h eB i j i a s h a na n t i c l i n o r i u ma n dt h eN a n p e n g s h a na n t i c l i n o r i u m r e s p e c t i v e l y ．G r a n i t ei nt h ea x i so fB i j i a s a na n t i c l i n o r i u mi s o u t c r o p p e db u tt h a ti nt h eN a n p e n g s h a na n t i c l i n o r i u mi sc o n c e a l e d ． T h el o c a t i o n so ft h et w o “r o c kb o d i e S ”a r ei nc o n s i s t e n tw i t ht h o s e o f m e t a l l o g e n e t i cz o n i n gc e n t e r s ，i n d i c a t i n gt h a tt h eo r e - m a t e r i a lo f t h ed e p o s i t si nt h i sa r e ai sm o s tl i k e l yc o m ef r o mg r a n i t ea n do u g h t t ob em a g m a h y d r o t h e r m a ld e p o s i t ； I V 中山大学博士学位论文 广东长坑．{ 黄江地区内生金属矿床成矿帆理研究 5 ．T h er e s u l t so fs y s t e m i ca n a l y s i sO i lb o t hO x y z e na n dS u l f u r i s o t o p e si nC h a n g k e n ga n dH e n g i i a n gd e p o s i t sr e s p e c t i v e l yi n d i c a t e t h a tf r o mb o t t o mu p w a r d sa n df r o mt h eo r e - v e i no u t w a r d s ，t h e i s o t o p i cc o m p o s i t i o n o fO x y z e na n dS u l f u rv a r i e s r e g u l a r l y , s u b s t a n t i a t i n gt h ei n t e r p r e t a t i o no ft h eI n s i t uM e l t i n gm o d e lo n e v o l u t i o no fi s o t o p e sd u r i n gf o r m a t i o no fo r e d e p o s i t s ． S u m m i n gu p ，t h i ss t u d yr e v e a l st h a ta l lt h eO r e d e p o s i t s p r o s p e c t s i nt h e s t u d ya r e a c o n s t i t u t et w om e t a l l o g e n e t i cz o n e sa r o u n dt h e m e t a l l o g e n e t i cc e n t e r si nc o n s i s t e n tw i t ht h ea x i so ft h eN a n p e n g s h a n a n dB i j i a s h a na n t i c l i n o r i u m sr e s p e c t i v e l y ．F r o mt h ec e n t e r so u t w a r d si n t h e r e g i o n ，a n d f r o mb o t t o m u p w a r d s i nas i n g l e d e p o s i t , t h e o r e e l e m e n t sa r ez o n e di nt h eo r d e ro fC u Z n P b A g A u ，i ng o o d a g r e e m e n tw i t ht h ee l e m e n tz o n i n go v e rt h eM Ic l a r i f i e db yt h eI n - s i t u m e l t i n gh y p o t h e s i s ．T h ez o n i n go f o r e - f o r m i n ge l e m e n t s ，v a r i a t i o no f t h e O x y z e na n d S u l f u r i s o t o p e s ，d e c r e a s i n gt e m p e r a t u r e o fm i n e r a l i n c l u s i o n sa n dd e c r e a s i n ga l t e r a t i o no fw a l l - r o c k sf r o mt h eb o t t o m u p w a r d o f o r e v e i n s ，i n d i c a t e t h a tt h e m e t a l l o g e n e t i c f l u i di s h y d r o t h e r m a lf l u i df r o mg r a n i t e ，a n da l lt h ed e p o s i t si nt h es t u d ya r e aa r e w i t hg e n e t i ci n t e r r e l a t i o n s h i p ． K e y w o r d s M e t a l l o g e n e s i s ，I n s i t um e l t i n gh y p o t h e s i s ，M e t a l l o g e n e t i c z o n i n g ，E v o l u t i o no fO x y z e na n dS u l f u ri s o t o p e s V 论文原创性声明 本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指 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。对本文的研究作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 枷 日期加叼年／／月，8 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规 定，即学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定 机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢 利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室 被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。保密的学位 论文在解密后使用本声明。 学位做储躲声搬导师虢深同她 日期加7 年，f 月，7 日 日期2 。眵年“月f7 日 中山大学博士学位论文广东长坑横江地区内生金属矿床成矿机理研究 1 ．1 选题的目的及意义 第1 章绪论 区域成矿作用往往发生于相对较短的地质时期。以世界上已发现的1 0 8 个超 大型矿床为例，在国外的9 9 个超大型矿床中，有4 0 个形成于前寒武纪，3 7 个 形成于新生代；而中国的9 个超大型矿床中，有6 个形成于中生代“3 ；又如，我 国的6 6 6 个岩金矿床中，有5 1 8 个形成于中生代，且基本上分布于中国东部。； 这种一定地质时期内地球某一定区域出现的“巨量金属堆积”，或称为“成矿大 爆发”、“大规模成矿作用”的现象‘州，随着全球经济快速发展而激发的对矿 产资源的强劲需求而受到国际地质界乃至各国政府的关注，“岩石圈过程与巨量 金属堆积”、“地球动力学与矿床演化”的大型国际合作项目已经展开。我国在 七年国土资源大调查的基础上，2 0 0 7 年又投入2 0 亿资金，启动了“战略性矿产 远景调查与预测专项”研究。 矿床形成在特定时间和空间的高度集中是事实，但不论称其为。巨量金属堆 积”、“成矿大爆发”抑或“大规模成矿”，都不过是描述现象的术语。问题 是，“巨量金属堆积”现象为什么会产生以及如何产生 这些问题如果得不到正 确的答案，显然是不可能达到“正确描述和模拟成矿过程，并提高预测可能 位置的能力” 美国国家研究委员会，1 9 9 3 Ⅲ的科学目标的。 华南是我国乃至全球重要的有色和稀有金属成矿带，其中8 0 ％以上的矿床 形成于中生代㈨。换言之，该区在中生代发生了“巨量金属堆积”或“成矿大爆 发”。“巧合”的是，在中生代“成矿大爆发”的同时，发生了“花岗岩浆大爆 发”，形成了著名的“南岭花岗岩带”阻“。由于两者时空上的密切关系，大部 分的这类矿床过去均被认为是与花岗岩有关的“岩浆热液矿床”盼⋯。然而，“热 液成矿”说近年来受到了“热水成矿”‘4 删、“地幔流体成矿”‘””等假说的 强烈挑战，其原因主要是有关花岗岩成因的“岩浆侵入论”无法解释这些矿床的 物质来源问题阻习因为矿床的产出空间上通常与小岩体或隐伏岩体有关 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 ”⋯，而规模巨大的岩基，如佛冈岩体、大东山岩体等，周边很少有与岩体 规模相适应的矿床。如果“热液矿床”的成矿物质来自岩浆，应该是岩基 越大，带来的成矿物质越多，周边形成矿床的概率越高；如果岩浆只是提 供热源，成矿元素来自围岩，同样应是岩体越大 与围岩接触面就越大 ， 可能造成围岩中元素活化的范围也越大，故大岩体成矿概率也应较小岩体 高，但事实均非如此”1 。 最近十多年来，有关花岗岩成因的研究取得了革命性的进展，我国学 者创立了花岗岩“原地重熔一壳内对流理论”‰“，证实花岗岩的形成并 非如传统理论所认为的、起源于深部“源区”的岩浆向上入侵到地壳浅部， “定位”固结形成岩体，而是上陆壳内部物质随着系统内能变化从有序 原 始岩石 一无序 岩浆 一新的有序 新岩石，即花岗岩 的演化结果； 花岗岩在地壳中呈层状或似层状分布，“岩体”只是花岗岩层上界面 重 熔界面 的凸起部分，其大小与形态，反映的是重熔界面与现代剥蚀面的 几何关系，与岩浆侵入量的多寡无关；与花岗岩有关的矿床的成矿物质来 自卷入熔融的原地岩石眦“。””1 。根据这一理论，华南中生代发生的大规模 成矿作用，起因于该区陆壳的大规模熔融，是后者使原分散于岩石中的成 矿元素大规模活化，并发生重新组合和重新分配的结果；成矿流体在向上 运移过程中，随着物理化学条件 T 、P 、E h 、P h 等 变化，不同的元素在 不同的物理化学区间沉淀析出，因而有可能形成规律性的成矿分带㈣。 为了进一步验证花岗岩的原地重熔说及其成矿理论，进一步探讨华南 中生代大规模成矿作用机理以及由此造成的各种矿床的空间分布规律，指 导本区新一轮的矿产资源调查和勘探，本人选择了广东长坑一横江矿田作 为博士论文研究的靶区。该区分布有长坑 一富湾 超大型金银矿床、横 江大型铜铅锌多金属矿床以及众多中小型矿床和矿点。查明这些矿床 点 的形成和产出规律、不同类型矿床 点 之间的内在联系及其与花岗岩的 关系等，对于充实原地重熔的成矿理论、揭示华南中生代大规模成矿的内 在原因，指导下一步找矿勘探等，无疑有重要的理论意义和实用价值。 2 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 1 ．2 研究区地理位置和地貌概况 长坑一横江矿田位于珠江三角洲西缘，东北距广东省省会广州市约4 0 k m 平 面距离 ，主体为佛山市高明区荷富镇所辖，小部分属广东省肇庆市 图1 ．1 。 区内有南北向的荷富三级公路，横江即在荷富公路中间地段，自荷富公路北端有 简易公路到长坑金银矿矿区；向东过西江大桥经3 2 5 国道可达佛山、广州，向北 经简易公路后上三肇高速公路可往肇庆或广州，向西亦有新修的二级公路可往肇 庆，向南经简易公路也可达3 2 5 国道，交通十分便利。 图1 - 1研究区地理位置图 F i g ．1 - 1M 印s h o w i n g t h el o c a t i o no f s t u d ya T c a 长坑横江地区地势总体呈不对称的‘w ’形，北部为凌云山一大岗顶的北东 向丘陵，凌云山海拔4 1 4 ．5 m ，东北的大岗顶海拔1 3 4 m ，中部南蓬山海拔1 7 8 m ； 南部的笔架山一高凹顶一带属皂幕山山脉东北部余脉，为高丘陵，仅高凹项属低 山，海拔5 4 0 m 。在凌云山一大岗项一线以南、南蓬山以北的富湾地区，和南蓬 山以南、笔架山一高凹顶以北的三洲荷城地区为西江冲积平原，水网发育． 中山大学博士学位论文 广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 1 ．3 研究区矿床成因或形成机理研究进展 研究区内的内生金属矿产主要有铜、铅、锌、银、金，已知矿床 点 有1 7 个，规模从超大型矿床到矿点不等。在这些矿床 点 中，唯有长坑 一富湾 金银矿床做过较多的研究工作，不同的学者从不同的角度对该 矿成矿物质或成矿流体来源和成矿方式等做过不同程度的探讨[ 7 - i o o ] 总括 起来至少有三种不同的认识 1 热水 大气降水加热 成矿。杜均恩等 1 9 9 3 ，1 9 9 4 ，1 9 9 6 认为， 矿床是地表水沿断裂下渗并被地温及岩浆热源加热，使围岩中的贵贱金属活化形 成成矿热卤水，由于物理化学条件的变化而导致成矿元素的沉淀析出而形成的”“ “”1 。关康等 1 9 9 7 通过对含矿角砾岩带特征及其微量元素与硫、氢、氧同位 素和流体包裹体研究，确定成矿物质主要来自下石炭统碳酸盐岩，成矿流体以大 气水为主㈣。梁华荚等 1 9 9 8 通过对金、银矿床矿化微量元素与铅同位素组成、 成矿流体氢氧同位素组成和富金硅质岩铷锶同位索组成的研究，认为金矿为早石 炭世晚期海底热水沉积形成，而银矿为燕山晚期改造形成，成矿溶液主要是大气 降水及建造水，深处元吉宙地层为矿源层⋯““1 。张生等 1 9 9 7 ，1 9 9 8 通过对 原岩和矿石中主要造岩氧化物、微量元素的质量迁移计算和热液一碳酸盐岩反应 模拟研究。认为金、银矿化是相同热液成矿事件在不同阶段和条件下的产物，水 岩相互作用是银矿石形成的有效机制，热液p H 值的改变是造成金、银矿体分 离和分带的主要因素⋯侧；张生等 1 9 9 8 通过对长坑金银矿床的化学组成、同 位素特征、流体性质、成矿物理化学条件和机理的系统研究，认为与矿化最密切 的硅质岩主要为热液交代成因，矿床的硫、铅、碳、锶同位素组成特征显示其为 壳源物质或沉积成因，成矿流体相对富C a 、K ，因而主要来自演化了的加热大气 水或建造水⋯1 。 2 沉积建造水萃取成矿。张文淮等 2 0 0 0 结合同位素和流体包裹 体方面的研究资料，提出长坑矿床的成矿流体主要来自盆地建造水的认识， 认为盆地的建造水受加温和挤压后不断排出，同时沉积物中的有机质不断 裂解和释放，从而形成富含有机质的热流体，使得岩石中的金属元素活化、 4 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 迁移和沉淀删。 3 沉积改造成矿。袁正新 1 9 9 6 认为金矿为早石炭世灰岩风化形成 的岩溶洼斗中沉积砂矿经后期剥离拉伸构造作用改造形成嘲。 上述各种认识虽然都有一定的依据，尤其是稳定同位素数据，但却常 与地质事实有冲突。以“建造水”说为例，据张文淮等 2 0 0 0 的估算， 该区盆地沉积物的厚度，下构造层 上古生界 约为2 0 0 0 m ，上构造层 中 生界 6 0 0 m ，而包裹体的均一化温度，金矿体平均为2 1 1 ℃，银矿体为2 3 5 ℃，这意味着当时盆地的地温梯度接近1 0 0 ℃／k m 。果若如此的话，岩石的 蚀变作用不应该限于矿体两侧围岩，而应自盆地上部向下逐渐增强，事实 并非如此。此外，有机包裹体的存在也不能证明成矿流体一定为建造水， 因为现有的研究表明，典型的岩浆热液矿床，例如江西大吉山钨矿“”1 、广 东下庄铀矿“⋯等，也含有众多的有机包裹体。 1 ．4 论文研究方案 2 根据原地重熔的成矿理论，成矿流体上升过程中，不同元素在 不同的温度区间沉淀析出，因而成矿元素在空间上一定存在某 种分带规律。因此，研究的第一步是将该区不同矿床的钻探和 分析资料进行“重新编码”，寻找元素的分带规律及其所指示 的成矿流体来源方向； 研究赋矿构造的空间展布与性质，结合围岩蚀变特征和矿物包 裹体测温，探讨成矿流体的性质和成矿温度； 研究矿床的氧、硫同位素组成及空间变化，判别成矿流体的来 源的演化过程； 研究区域成矿分带及其与区域构造和岩浆作用的关系，建立成 矿模型。 中山大学博士学位论文 广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 1 ．5 论文完成的实物工作量 本次研究工作自2 0 0 2 年下半年开始，进行了多次的野外地质调查研究，并 系统检查了长坑金银矿床1 6 勘探线，和横江多金属矿床o o 勘探线、1 2 勘探线、 1 5 勘探线、3 1 勘探线和6 3 勘探线共1 9 个钻孔岩芯，同时进行了钻孔岩芯采样； 在此基础上进行了各种镜下鉴定、包裹体测温、氧硫同位素分析等，完成的工作 量见表1 ．1 。 表1 - 1论文完成的实物工作量 序号1 工作项目数量 1 野外地质调查研究路线 2 3 ．4 k m 2地质剖面测制 1 1 0 0 0 0 7 ．2 k m 3 全岩氧同位素分析 4 5 件 4 全岩硫同位素分析 4 8 件 5包裹体测温 2 4 件 6 矿石光片磨制与鉴定 】6 件 1 ．6 论文主要创新点 6 1 ．提出研究区不同类型矿床 点 的形成过程是一个相互关联的整体的新 认识，揭示了该区区域成矿作用的分带规律及其内在原因 2 ．发现矿床的氧、硫同位素组成呈规律性变化6 ”0 值自矿体下部向上和 向两侧围岩逐渐增大，6 “S 值则逐渐降低这一发现不但揭示了成矿流 体运移汇聚过程中氧、硫同位素的演化规律，同时证伪了目前根据氧、 硫同位素比值变化范围判别成矿流体来源方法的理论基础； 3 ．在原地重熔理论基础上建立的成矿模型，统一解释了研究区的各种地质、 地球化学和同位素资料，同时揭示了本区陆壳大规模熔融与矿集区巨量 成矿物质聚集、即所谓“大规模成矿作用”的可能的内在联系。 中山大学博士学位论文 广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 第2 章区域地壳演化和地质构造 2 ．1 区域地壳演化特征 了解地壳的演化规律和不同演化阶段的构造岩浆活动特征，对于矿床成因 的认识，无疑具有重要的指导意义。据现有研究，本区的地壳演化至少经历了 三个阶段，即元古代一早古生代的地槽阶段，晚古生代一中三叠世的地台阶段， 和晚三叠世以来的地台活化或地洼阶段，形成了三套不同的构造层⋯”⋯。 2 ．1 ．1 地槽构造层 本区的地槽阶段可能开始于中元古代之后。上元古界南华系、震旦系和下 古生界寒武系、奥陶系、志留系共同构成了本区的地槽构造层，主要建造包括 硬砂岩建造、复理石建造、碳酸盐建造、硅质岩建造等。现将该构造层中不同 时代的地层和建造特征简述如下 1 上元古界 上元古界 P t 3 包括南华系大绀山组和活道组，震旦系坝里组和老虎塘组。 其中，大绀山组和坝里组主要为浅变质的海相复理石建造，含铁矿层；活道组上 部凝灰质和钙质成分增多，常见凝灰岩、灰岩和泥质岩类；老虎塘组为硅质建造 和黑色页岩建造。 上元古界之下为一套中一深变质岩系，时代可能属中元古代，主要由混合岩、 石英岩，片麻岩、变粒岩及各类片岩组成。由于岩石变质变形复杂，露头孤立， 风化强烈，与上覆上元古界关系不清，难以判断其大地构造属性。 2 下古生界 寒武系、奥陶系和志留系均有发育。其中，寒武系为浅海复理石建造，常 因变质作用而形成各类片岩、千枚岩、角岩及石英岩等，总厚约3 0 0 0 5 0 0 0 m ； 奥陶系主要为碳酸盐岩和黑色页岩建造，富含三叶虫、腕足类、珊瑚、牙形刺 化石，厚度 1 0 0 0 m 。 中山大学博士学位论文 广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 志留系分布于肇庆一四会一线以西地区，为一套自下而上变细的碎屑岩 底部为复成分砾岩，与下伏地层呈平行不整合接触；向上颗粒变细，岩性以细 粒长石石英砂岩为主，夹条带状页岩，总厚度 1 5 0 0 m 。 早古生代末的加里东运动伴随着较强烈的中酸性岩浆活动，形成了本区的 加里东期花岗岩 图2 - I ，同时结束了本区的地槽阶段，地壳演化进入到相对 稳定的地台时期。 2 ．I ．2 地台构造层 作为华南后加里东地台的一部分，本区的地台阶段经历了整个晚古生代， 至中三叠世末结束，形成了一套以河流和滨海相碎屑建造和浅海碳酸盐建造为 主的建造组合。建造分布面广、岩性岩相稳定、碎屑分选磨圆度高，反映了地 台时期稳定的大地构造环境“⋯。 地台构造层底部是中下泥盆统桂头群 D 1 ．2 G ，岩性主要为砾岩、砂岩、 粉砂岩等，角度不整合于地槽构造层之上；上泥盆统帽子峰组 D 3 r a 和春湾组 D 3 c 为浅海或滨海碎屑建造，岩性以粉砂岩、细砂岩和页岩为主．春湾组之上 的天子岭组 D 3 0 和与帽子峰组相变的长t l J 爿姐 D 3 c ／ 属浅海台地碳酸盐岩类建 造，主要岩性为中厚层块状灰岩，白云质灰岩、泥灰岩和钙质页岩等。 石炭纪地层在本区出露较广泛，主要沉积建造有滨岸浅海碎屑建造、含煤 建造和浅海碳酸盐岩建造。岩性主要为砂岩、页岩、炭质页岩、煤层和灰岩、 白云岩等，含丰富珊瑚类、腕足类、双壳类、菊石类及植物化石。 从二叠纪一中三叠世，本区以海相沉积环境为主，建造类型主要有浅海碳 酸盐岩建造、滨岸湖沼含煤建造和滨岸碎屑建造等。 印支运动结束了本区的地台过程，地壳演化进入地台活化 地洼 阶段。 2 ．I ．3 地洼构造层 本区的地洼沉积建造可分为下、中、上三套不同的亚建造。下部 包括上 三叠统和下侏罗统 为含煤碎屑建造 萍乡式 ，底部以一套厚层底砾岩与下伏 S 9 右嬗N餐昏甙蛸慑ln_【一巾媾1誊蟹。N_【立互掣善I【_I一献l}}律l。_【 一憾冒精la一峨埘如I∞ 一．士f刚￡尹l 一墨弧拳卜I∞ 一基嘲川qln一惦嘲“l口蔷铽峡l n一睡姐咏IN一睡甜峨柱I．【 ∞笔吉县∞o专Jo自。一虽TB口。强2％旨苫告苟贵I-N兽函 匝螅I峰碧茸凶凶恹富 l _ I N 圃 中山大学博士学位论文广东长坑一横江地区内生金属矿床成矿机理研究 构造层呈不整合接触；向上碎屑逐渐变细，主要岩性为砂岩、砂砾岩、粉砂岩、 炭质泥岩等；建造含劣质煤层或煤线，局部可采。 中部建造包括白垩纪和古近纪地层，为陆相红色碎屑建造 又称南雄式或 丹霞式建造 ，下部岩性以暗红、暗棕、灰紫、暗紫红色砾岩、砂砾岩、砂岩、 粉砂岩为主；中部主要为深灰、青灰、灰绿、暗棕色粉砂岩、泥质粉砂岩、钙 质粉砂岩、粉砂质泥岩、钙质泥岩等，含油气膏盐等矿产；顶部为一套下细上 粗的红色碎屑岩，主要为深灰、灰棕、紫红色钙质泥岩、粉砂岩互层，夹火山 碎屑岩、粗面岩、玄武岩等基性和碱性喷出岩夹层。 红色建造之上为第四系，主要山麓相、河流相和海陆交互相的砂、砾、粉 砂和淤泥沉积。 2 ．2 中生代构造变形特征及主要构造 2