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论文分类号论文分类号 P611. 13 单单 位位 代代 码码 10183 密密 级级 公公 开开 研究生学号研究生学号 2006612001 吉 林 大 学 硕 士 学 位 论 文 硕 士 学 位 论 文 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、 地球化学特征及成矿模式 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、 地球化学特征及成矿模式 Geological, geochemical characteristics and metallogenic model of Jin chang super-large gold deposit， Dongning，Heilongjiang Provinces 作者姓名门兰静作者姓名门兰静 专专 业地球化学业地球化学 导师姓名孙景贵导师姓名孙景贵 职职 称教称教 授授 学位类别理学硕士学位类别理学硕士 论文起止年月论文起止年月2007 年年 10 月至月至 2008 年年 4 月月 吉林大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明所呈交的硕士学位论文，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 由于本人学位论文中的数据尚未发表，只能将学位论文的摘要提供给研究 生院，希望给予理解。 论文级别■硕士 □博士 学科专业地球化学 论文题目黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模 式 作者签名 指导教师签名 年 月 日 作者联系地址（邮编） 作者联系电话 作者姓名 门兰静 论文分类号 作者姓名 门兰静 论文分类号 P611. 13 保密级别 公开 研究生学号 2006610001 保密级别 公开 研究生学号 2006610001 学位类别 理学硕士 授 予 学 位 单 位 吉 林 大 学 学位类别 理学硕士 授 予 学 位 单 位 吉 林 大 学 专业名称 地球化学 培养单位 专业名称 地球化学 培养单位 （（院、所、中 心） 地球科学学院 院、所、中 心） 地球科学学院 研究方向 矿床地球化学 学习时间 2006 年 9 月 至 2008 年 6 月 研究方向 矿床地球化学 学习时间 2006 年 9 月 至 2008 年 6 月 论文中文题目 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及 成矿模式 论文中文题目 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及 成矿模式 论文英文题目 论文英文题目 Geological,geochemical characteristics and metallogenic model of Jinchang super-large gold deposit，，Dongning，， HeilongjiangProvinces 关键词3-8 个关键词3-8 个 金厂金矿床 矿床地质特征 流体包裹体 暗色脉岩 年代学 地球化学特征 金厂金矿床 矿床地质特征 流体包裹体 暗色脉岩 年代学 地球化学特征 姓 名 孙景贵 职称 教授 姓 名 孙景贵 职称 教授 导师情况 学历学位 博士 工作单位 吉林大学地球科学学院 导师情况 学历学位 博士 工作单位 吉林大学地球科学学院 论文提交日期 2008 年 月 日答辩日期 2008 年 月 日 论文提交日期 2008 年 月 日答辩日期 2008 年 月 日 是否基金资助项 目 是 基金类别及编号 国 家 自 然 科 学 基 金 No40772052 是否基金资助项 目 是 基金类别及编号 国 家 自 然 科 学 基 金 No40772052 如已经出版，请填写以下内容 如已经出版，请填写以下内容 出版地 （城市 名、省名） 出版者（机构）名称 出版地 （城市 名、省名） 出版者（机构）名称 出版日期 出版者地址（包括邮编） 出版日期 出版者地址（包括邮编） 内内 容容 提提 要要 金厂金矿床是中国东北部陆缘超大型热液金矿床之一。矿体类型复杂，矿床主 要由角砾岩型金矿体和铜金矿体构成。本文通过深入研究该矿床的地质、地球化学 特征、流体包裹体特征及成矿关系密切的暗色脉岩的地球化学特征、锆石年龄，对 该矿床的成矿流体及成矿物质来源，取得了如下认识 矿床地质特征表明，矿化类型有角砾岩型、蚀变岩型、细脉浸染状黄铁矿化型、 多金属硫化物-石英脉型；岩相学及矿相学研究表明本区矿化类型可分为钾长石- 石英-黄铁矿阶段、石英-黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段、石英-方解石阶段 四个矿化阶段。 流体包裹体研究表明，流体包裹体的均一温度为 110～600℃，主成矿阶段温度 为 150～400℃；通过流体包裹体的均一温度、盐度、密度等参数的计算，可知该矿 床的成矿压力为 1.45～79.9MPa、深度为 3Km 以下，为浅成环境；重晶石、硬石膏、 黄铜矿及磁铁矿等子晶矿物的存在，说明初始成矿流体为高氧化环境。 与成矿关系密切的花岗斑岩和闪长玢岩的锆石年龄的加权平均年龄为 203Ma， 推测成矿时限大致为 190～210Ma（晚三叠-早侏罗） 。 综合上述的研究结果，确定矿床的成矿模式为中生代古太平洋板块的俯冲， 使得该区处于活动大陆边缘的挤压环境； 来源于下地壳上地幔的含有成矿物质岩浆， 沿裂隙不断的上升，至近地表 3Km 左右，隐爆沸腾作用引起流体盐度升高，导致磁 铁矿大量结晶和还原硫的释放，使得金和铜等金属硫化物大量结晶；而后期大气水 的加入，是角砾岩型金矿形成的主要机制。 关键词关键词金厂金矿床 矿床地质特征 流体包裹体 暗色脉岩 地球化学特征 年代学 吉林大学硕士学位论文 目目 录录 引引 言言......................................................................................................................................................... 1 一、研究现状............................................................................................................................................ 1 二、论文的选题及意义............................................................................................................................ 2 1．论文选题及意义............................................................................................................................. 2 2．研究思路及方法............................................................................................................................. 2 三、完成的工作量.................................................................................................................................... 4 第一章第一章 区域地质概况区域地质概况................................................................................................................................... 6 第一节 区域地层 ...................................................................................................................................... 6 第二节 区域构造 ...................................................................................................................................... 8 一、褶皱............................................................................................................................................... 8 二、断裂............................................................................................................................................... 8 第三节 区域岩浆岩 .................................................................................................................................. 9 第四节 区域矿产概况 ............................................................................................................................ 10 第二章第二章 矿床地质、地球化学特征矿床地质、地球化学特征............................................................................................................. 12 第一节 矿区地质特征 ............................................................................................................................ 12 第二节 矿体地质特征 ............................................................................................................................ 13 一、矿体类型和特征......................................................................................................................... 13 二、矿石特征..................................................................................................................................... 16 第三节 矿石的微量元素特征和矿石矿物的同位素特征..................................................................... 23 一、矿石的微量元素特征................................................................................................................. 23 二、矿石矿物的同位素特征............................................................................................................. 24 第三章第三章 矿床流体包裹体研究矿床流体包裹体研究..................................................................................................................... 28 第一节 流体包裹体类型及特征............................................................................................................. 28 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模式 一、高丽沟J-0号流体包裹体........................................................................................................... 28 二、半截沟J-1号流体包裹体........................................................................................................... 30 第二节 物理化学和成份特征................................................................................................................. 31 一、流体包裹体的均一温度和盐度................................................................................................. 31 二、压力与深度的计算..................................................................................................................... 35 三、流体包裹体成分......................................................................................................................... 35 第三节 氢氧同位素特征 ........................................................................................................................ 37 第四章第四章 与成矿有关的暗色脉岩的地质、地球与成矿有关的暗色脉岩的地质、地球......................................................................................... 39 化学特征及年代学化学特征及年代学....................................................................................................................................... 39 第一节 地质、岩相学特征..................................................................................................................... 39 第二节 地球化学特征 ............................................................................................................................ 40 一、主量元素..................................................................................................................................... 40 二、微量元素..................................................................................................................................... 40 三、亲铜元素、铁族元素................................................................................................................. 42 四、锶、钕同位素............................................................................................................................. 43 第三节 成矿年代学研究 ........................................................................................................................ 48 一、地质、岩相学特征..................................................................................................................... 48 二、实验结果..................................................................................................................................... 48 三、有关成矿时代的讨论................................................................................................................. 51 第五章第五章 成矿作用与成矿模式成矿作用与成矿模式..................................................................................................................... 54 第一节 成矿流体的来源、性质............................................................................................................. 54 第二节 流体演化与成矿作用................................................................................................................. 55 第三节 成矿物质来源 ............................................................................................................................ 57 第四节 成矿构造背景与成矿模式......................................................................................................... 59 一、成矿构造背景............................................................................................................................. 59 吉林大学硕士学位论文 二、成矿模式..................................................................................................................................... 59 结结 论论......................................................................................................................................................... 62 参考文献参考文献....................................................................................................................................................... 63 中中 文文 摘摘 要要....................................................................................................................................................I ABSTRACT.................................................................................................................................................III 致致 谢谢.....................................................................................................................................................V 导师及作者简介导师及作者简介...........................................................................................................................................VI 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模式 1 引引 言言 一、研究现状一、研究现状 黑龙江金厂金矿于 20 世纪 90 年代被发现，它是中国东北部陆缘超大型的典型 热液矿床之一。该矿以隐爆角砾岩型矿体为主要特征，局部地段发育后期热液充填 的脉状矿体。关于热液金矿床及角砾岩型矿床国内外有过很多研究（Sillitoe R H.， 1997；Leavitt E D, Spell T L, Goldstrand P M, et al.，2004；Echavarria L, Nelson E, Humphrey J, et al.，2006；Simeone R, Dilles J H, Padalino G, et al.，2005） 。目前认为 角砾岩型矿床具有储量大,品位高,易采易取的特点；多产在活动大陆边缘、岛弧或聚 敛大陆边缘环境下的火山深成岩弧（Sillitoe R H，1985） ，如美国西海岸、智利、澳 大利亚、俄罗斯、菲律宾等；关于隐爆角砾岩筒的形成机制国内外都认为流体或气 体是造成隐爆作用发生的最直接的因素, 它们可以是岩浆直接分馏的产物, 岩浆热 液和地下水、 海水的混合, 也可以是岩浆只提供热源, 使岩体附近的地下水受热循环 而导致爆破（Sillitoe R H，1985；Bryner L, 1961; Burnham C W, 1985；卿敏，2006）。 十几年来，武警黄金地质研究所等单位在此开展找矿勘探和科研。他们在生产 找矿方面上取得了一些成果，相继完成了金厂矿区控矿条件及找矿方向1997、 黑龙江省东宁县金厂矿区及外围金矿成矿规律与深部预测2000以及黑龙江 省东宁县金厂矿区金矿普查报告2002等勘探报告和科研报告。发表论文多篇慕 涛等 2000；陈锦荣等，2002；李高生等，2003；朱成伟等，2003。确定了在金厂金 矿区具有工业价值的矿体 15 条，矿化体 9 条，提交金资源量 50 余吨，规模已经达 到了特大型金矿床。 近几年来，该矿床也引起了一些学者的关注。在成矿理论方面有如下认识矿 床类型上有如下几种观点，与火山－次火山岩有关的大型金矿床（陈锦荣等，2002； 李高生等，2003） 、隐爆角砾岩型金矿（艾霞，2002） 、与两次火山－次火山活动有 关的次火山热液矿床（张德会，2005）等；成矿流体认为主要来源于岩浆水，同时 有部分大气水的混入（王艳钟等，2002；朱成伟等，2003；贾国志等，2005） ；成矿 吉林大学硕士学位论文 2 年代学上，前人得出两个年龄119～123Ma、190.8～226.2Ma（陈锦荣等，2002； 黑龙江省地质矿产，1993） 。 二、论文的选题及意义二、论文的选题及意义 1．论文选题及意义．论文选题及意义 黑龙江金厂金矿处于中国东北部东宁-延吉金矿集中区。该成矿区一直被认为 是我国典型浅成低温-斑岩型热液金铜矿集区之一； 但近来的研究发现原为斑岩型矿 床并非典型，而浅成低温热液矿床中约一半是浅成中温热液矿床。该区是否存在斑 岩型铜矿床典型浅成低温热液金矿床与上述矿床的成矿作用以及与岩石圈地幔演 化的关系如何这些问题亟待深入解剖，而本文研究的金厂金矿是其中的典型。因 此该论题的意义在于确定金厂金矿的矿床类型， 探讨该矿床与东宁-延吉金矿集中区 斑岩型、浅成低温矿床之间的区别与联系；研究该区浅成低温热液矿床、斑岩型铜 金矿床在成矿时间、空间上的匹配关系。这将对吉黑东部地区开展金矿地质理论研 究和找矿勘查工作具有重要的指导性意义。 2．研究思路及方法．研究思路及方法 针对金厂金矿研究现状以及我们在野外地表和井下的观察取样、室内分析测试 工作，我们从地质和地球化学两个角度入手进行以下内容的研究（图 0-1） 其思路如下 1）单个流体包裹体的地球化学分析从流体包裹体特征、子晶矿物的类型、单 个流体包裹体的气液成分、形成的温压条件等角度进行实验研究，以确定矿 床流体性质、来源、成因类型以及成矿作用机理； 2）利用硫、铅及氢氧同位素地球化学方法确定成矿物质及成矿流体来源； 3）通过与成矿密切的侵入岩的地球化学特征，进一步确定成矿物质来源及构造 环境； 4）将精细的年代学方法用于成矿时限的确定，并与岩石学相结合探讨成矿的地 质背景； 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模式 3 5）在成矿物质来源、成矿流体来源及成矿年代学的基础上，结合区域构造发展 史，建立成矿模型。 图 0-1 本文研究框架图 针对论文研究的思路，将采取以下方法完成本论题的研究 1 收集前人关于该矿的研究成果、区域地质资料，为后续工作打下基础 2 进行野外地表及井下工作 吉林大学硕士学位论文 4 3 开展矿相学、岩相学研究工作 通过显微镜下薄片及光片鉴定，确定矿石的矿物类型、矿物共生组合、结构、 构造，划分成矿阶段。通过岩石薄片的镜下观察，对该岩体进行岩相学描述，镜下 测定斜长石号码，判别矿物成分及含量,对岩石类型进行准确命名。 4 年代学研究 采用锆石 SHRIMP U-Pb 进行年龄的测定。首先锆石单矿物分离按常规碎样、重 力和磁力方法进行分选，在双目镜下进行矿物单颗粒挑选分离；实验前完成样品制 备（耙）、反射光、透射光照相和阴极发光扫描电镜图像、内部结构分析。 5 地球化学研究 全岩元素分析在上述鉴定基础上，选取新鲜、无蚀变和与成矿密切的矿化蚀 变、但未风化的代表性样品。运用 ICP-MS 法测定微量元素、REE、PGE 等，为进行 岩浆演化和成岩成矿的构造环境分析， 以及岩浆演化对成矿的贡献提供精细的数据。 6 包裹体研究 选取代表性的样品于冷热台测定矿物熔体、流体包裹体的特征常数（均一温度、 冰点） ，并在激光拉曼探针（Linkam THMS-600 冷热台-US、LM2000 型）下进行相应 的气、液、子晶矿物的成分测定，为确定含矿流体性质、上述包裹体的地球化学分 析奠定基础。 三、完成的工作量三、完成的工作量 本论文以自然科学基金项目为依托，于 2006 年在野外进行了地质调查工作，并 在室内进行了岩矿分析测试、光片、薄片鉴定、流体包裹体显微测温及激光拉曼成 分的测试、锆石 U-Pb SHRIMP 定年等工作。有关工作量统计如下（表 0-1） 表 0－1 研究金厂金矿工作量一览表 序号 研究内容 工作量 1 修编地质图 2 张 2 坑道地质调查及编录 2000m 3 坑道及地表地质素描、照相 300 张 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模式 5 4 采集岩矿标本 200 块 5 磨制及光片鉴定 20 个 6 磨制及薄片鉴定 20 个 7 流体包裹体测温 300 个 8 流体包裹体激光拉曼测试 150 个 9 全岩、微量元素分析 25 个 10 氢氧同位素分析 10 个 11 硫同位素分析 20 个 12 铅同位素分析 15 个 13 Sm-Nd 同位素测试分析 3 个 14 Rb-Sr 同位素测试分析 3 个 15 锆石年龄分析 2 个 吉林大学硕士学位论文 6 第一章第一章 区域地质概况区域地质概况 研究区处于天山-兴蒙造山带的北 东端，北邻佳木斯地块，西南为华北地 块。区域上构造岩浆活动十分强烈，形 成一系列隆起带和凹陷带，金厂金矿床 正好处于太平岭隆起带上 （图 11） 。 区 内出露地层有基底岩系新元古界黄松 群、中浅变质岩、中生代火山－沉积岩 及第四纪陆源碎屑岩系；侵入岩有闪长 岩、花岗闪长岩、粗粒文象花岗岩、花 岗岩等;浅成岩为花岗斑岩、 闪长玢岩等； 断裂和褶皱构造发育。 第一节第一节 区域地层区域地层 区域上出露的地层主要有上元古界、上古生界及中新生界的地层（图 1-2，表 1-1） 。其中，上元古界黄松群在本区出露广泛，恢复原岩，下部以中酸性火山岩为 主，上部为砂岩与泥质岩或中酸性火山岩喷发交替；上古生界，仅出露上石炭统及 二叠系，上部为安山岩、安山玄武岩，下部为砂岩及板岩；中生界地层较齐全，主 要为火山熔岩及喷出岩；新生界，主要为河漫滩冲积物，而在绥芬河、八里坪、金 厂及道河一带，Ⅰ、Ⅱ阶地发育。 图图 1-1 东宁金厂所处大地构造部位东宁金厂所处大地构造部位 1-构造单元线；2-上元古界构造层；3-印支期构造 层；4-燕山期构造层；5-花岗岩类；6-工作区位置 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模式 7 表 1-1 研究区地层柱状图 地层单位 界 系 统 组 厚度 （m） 岩性特征 第四系 全新统 河漫滩冲积物。 新 生 界 第三系 上新统 道台桥 组 由气孔状玄武岩、橄榄粗玄岩、伊丁石玄武岩等 组成的高位玄武岩或船底山玄武岩 下统 穆棱组 一套陆相、湖泊相粒度较细的韵律状煤层沉积， 粉砂岩、泥质岩和凝灰岩所占比重较大 白 垩 系 上统 石沟组 零星分布，下部为砾岩夹砂岩，上部为砂岩、粉 砂岩和泥岩 上统 天桥岭 组 主要岩性为灰－灰黄色流纹斑岩及凝灰熔岩夹熔 凝灰岩、凝灰岩及凝灰角砾岩 中统 屯田营 组 主要岩性为灰色、紫色玄武岩、安山玄武岩、安 山玢岩及凝灰岩 侏 罗 系 下统 东宁组 主要岩性为灰绿色、灰白色砾岩、砂砾岩、粗砂 岩、细砂岩 中 生 界 三 叠 系 上统 828 与上下伏分别呈角度不整合，火山喷发强烈，以 酸性爆发和熔岩喷溢活动为主，在火山活动间歇 期沉积了一些正常的沉积岩且含丰富的植物化石 上统 二龙山 组 岩性为灰绿色片理化安山岩、杏仁状安山岩，夹 安山玄武岩及灰白色薄层大理岩。下部为剧烈火 山爆破形成的集块岩，向上过渡为宁静溢流和间 歇式喷发形成的熔岩及凝灰质岩石夹碳酸盐岩 二 叠 系 下 统 城山组 2198 主要岩性为砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、板岩等， 自下而上砾岩变薄，砾石磨圆度较好,成分以酸性 火山岩居多，板岩、花岗岩较少；砂岩以中粗粒 为主，由长石及岩屑组成 古 生 界 石 炭 系 下 统 塔头河 组 岩性为黄褐色、灰绿色粉砂岩、粉砂质板岩、碎 屑砂岩、砾岩。由砂岩和板岩组成韵律性陆相沉 积，下部岩石粒度较粗，上部炭质及泥质成分增 加 阎王殿 组 2031m 主要岩性为千枚状含石榴石炭质绢云母片岩。南 部和北部变质程度相对较浅，中间地带变质程度 较深，由南至北，火山岩夹层有所增加。绝大部 分岩石具有千糜岩化 元 古 界 黄 松 群 杨木组 3828m 主要由含石榴二长片岩、黑云斜长片岩、石英片 岩、变粒岩、角闪片岩及大理岩组成。下伏地层 不清，与上伏地层为整合接触 吉林大学硕士学位
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