埃塞俄比亚施瑞地区VMS型矿床成矿机制及成矿规律研究

论文摘要

摘要：埃塞俄比亚北部位于西冈瓦纳古陆北缘,是阿拉伯-努比亚地盾西南部新元古代岛弧增生带的重要组成部分。施瑞（Shire）地区是厄立特里亚阿斯马拉（Asmara）—埃塞俄比亚施瑞VMS型铜多金属成矿带的南西延伸地段,具有优越的区域地质成矿条件和找矿前景。近年来,该成矿带发现了阿迪内弗斯（Adi Nefas）、德巴瓦（Debarwa）及英坝德芙（Emba Derho）等中大型VMS型矿床,被誉为是世界上近三十年来VMS型矿床找矿勘探方面取得的最大成就。然而,研究区的基础地质和矿产地质研究程度较低,赋存VMS型矿床的新元古界地层已广泛遭受绿片岩区域变质和强烈的构造变形,造山前、造山期及造山后花岗岩类岩浆侵入活动均较为强烈,使得该地区地质和矿化面貌比较复杂,矿床成因模式、定位机制、定位规律的把握较困难,严重影响铜多金属矿床的勘查部署及外围成矿预测,故迫切需要强化施瑞地区块状硫化物型铜多金属矿床成矿地质条件、成矿机理、控矿因素及矿化定位机制研究。通过本文研究工作,主要取得如下成果：（1）查明了埃塞俄比亚北部施瑞地区具有造山前、造山期和造山后三期花岗岩类型,各花岗岩类与铜多金属矿床不具有成因关系,不存在成矿元素的叠加作用；较完整的认识了各花岗岩类的成因类型、构造环境及地壳演化背景,为成矿带铜多金属矿的成矿环境提供了必要的基础性数据,为探讨西冈瓦纳古陆东北缘消减带的构造特征和演化机制提供了进一步的依据。（2）首次获得埃塞俄比亚北部施瑞地区造山前花岗岩全岩Sm-Nd等时线年龄（824.4Ma±15.5Ma）,属新元古代的拉伸纪；源区以幔源物质为主的Ⅰ型花岗岩,构造环境处于新元古代早期沟—弧—盆演化阶段,被动大陆边缘—火山岛弧环境。（3）利用地球化学元素频数直方图、蚀变指数及构造环境等方法,查明Pvai变火山岩并不具有明显的双峰式火山岩特征,即非裂谷成因火山岩。变火山岩全岩Sm-Nd等时线年龄（830.7Ma±15.4Ma）,与造山前花岗同属新元古代的拉伸纪,形成于洋壳为底的岛弧构造域的张应力较强的弧后扩张盆地。（4）首次利用地球化学数据进行小波分析处理,不仅有效划分了区域火山旋回,还有效判别了旋回中的韵律,为利用地球化学资料研究火山旋回韵律提供了一条新的途径。根据火山旋回的地质特征、地球化学及遥感解译综合分析,研究区变火山岩系共划分出6个旋回15个韵律。（5）首次利用剖面地球化学数据,通过转换计算得出绿泥石化指数、绢云母化指数、高岭土化指数和硅化指数,研究其蚀变与矿化的关系。结果表明矿体产出位置往往处于各蚀变指数的波峰位置,综合蚀变指数明显大于非赋矿围岩的蚀变指数,且上下盘围岩蚀变程度具有明显对称的特点。（6）查明了埃塞俄比亚施瑞地区铜多金属矿的成矿作用,划分出三个成矿期,即次火山热液期、区域变质期和表生氧化期,其中次火山热液期是研究区主成矿期；区域变质作用有限,未叠加新的成矿元素。（7）查明了铜多金属矿的成矿物质来源,主要来自富含挥发份铜多金属成矿元素的次火山热液,部分来自流经的先形成的中基性火山熔岩,少部分来自海水从上覆中酸性火山碎屑岩中渗滤萃取出来的成矿元素。（8）详细查明了埃塞俄比亚施瑞地区铜多金属矿的矿床成因、控矿因素和成矿规律。施瑞地区铜多金属矿是一个与陆缘岛弧海相火山活动有关的次火山热液充填交代型块状硫化物矿床。矿体主要就位在中（基）性—（中）酸性岩性转换界面附近,构造的交汇部位,火山旋回韵律的第Ⅱ旋回的第3韵律、第Ⅲ旋回的第2韵律和第Ⅳ旋回的第3韵律等。（9）提出并探讨了次火山热液充填交代型块状硫化物矿床的成矿机制及成矿理论研究,建立了施瑞地区铜多金属矿床的成矿模式,丰富了VMS型矿床成矿理论及成矿模式方面的研究。该成矿模式是在火山喷发间歇期,中酸性次火山热液（含矿热液）侵入到中基性熔岩与中酸性凝灰岩、沉凝灰岩的岩性组构界面或中酸性凝灰岩、沉凝灰岩内部的有利空间,与从上盘渗滤下来的海水（含矿）相遇,因物理化学条件的变化,形成的次火山热液充填交代型块状硫化物矿床。（10）以成矿模式、矿化定位机制和定位规律为建模指导思想,建立了研究区铜多金属多元信息成矿定位预测模型；并在施瑞地区Pvai变火山岩系中圈定了6个找矿靶区。

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第一章绪论

1.1 研究意义及选题来源

1.2 主要研究领域的现状和趋势

1.2.1 块状硫化物矿床研究现状

1.2.2 埃塞北部施瑞地区研究程度

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容及方法

1.3.2 技术路线

1.4 完成工作量

1.5 主要研究成果与创新点

第二章成矿地质背景

2.1 区域构造背景

2.1.1 地壳演化阶段及演化环境

2.1.2 构造分区系统

2.2 区域地层

2.3 区域构造

2.4 岩浆岩

2.4.1 火山岩

2.4.2 侵入岩

2.5 变质岩

2.6 矿产

2.7 本章小结

第三章花岗岩地质地球化学特征

3.1 花岗岩地质特征

3.2 花岗岩地球化学特征

3.2.1 钐钕同位素

3.2.2 主量元素特征

3.2.3 稀土元素特征

3.2.4 微量元素特征

3.3 花岗岩成因与地壳演化背景

3.3.1 岩浆源区性质及成因

3.3.2 成岩条件

3.3.3 构造环境及演化

3.4 本章小结

ai变火山岩系地质地球化学特征'>第四章 Pv^ai变火山岩系地质地球化学特征

ai变火山岩系地质特征'>4.1 Pv^ai变火山岩系地质特征

ai变火山岩系地球化学特征'>4.2 Pv^ai变火山岩系地球化学特征

4.2.1 钐钕同位素

4.2.2 主量元素特征

4.2.3 稀土元素特征

4.2.4 微量元素特征

ai变火山岩系构造环境'>4.3 Pv^ai变火山岩系构造环境

4.3.1 构造环境

4.3.2 源区性质

4.4 火山旋回划分及火山机构类型

4.4.1 火山旋回的地质特征

4.4.2 火山旋回的地球化学特征

4.4.3 火山旋回的空间分布特征

4.4.4 火山机构类型

4.5 本章小结

第五章典型矿床矿化特征

5.1 矿床地质及矿化特征

5.1.1 Terer矿区

5.1.2 Terakimiti矿区

5.1.3 Adi Bladie矿区

5.2 矿石特征

5.2.1 矿石物质组成

5.2.2 矿石结构构造

5.3 矿化围岩蚀变

5.4 成矿期及矿物生成顺序

5.5 本章小结

第六章矿床成因、成矿机理及成矿模式

6.1 矿床成因

6.1.1 矿床矿化特征

6.1.2 成矿时代及构造环境

6.1.3 矿化与火山岩岩性岩相的关系

6.1.4 矿化与火山旋回韵律的关系

6.1.5 围岩蚀变及蚀变指数特征

6.1.6 矿床地球化学特征

6.1.7 矿物标型特征

6.1.8 成矿作用演化特征

6.2 控矿因素

6.3 成矿机理

6.4 成矿模式

6.5 本章小结

第七章铜多金属成矿定位机制、定位规律及成矿预测

7.1 成矿定位机制

7.2 成矿定位规律

7.3 成矿预测

7.3.1 定位预测信息

7.3.2 定位预测模型

7.3.3 成矿预测

7.4 本章小结

第八章结论

8.1 主要结论

8.2 存在的问题

参考文献

攻读博士学位期间主要的研究成果

致谢

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