燕山地区银矿及成矿作用地球动力学背景

论文摘要

燕山地区位于华北板块北缘中段,地理坐标大致为东经114°-120°,北纬40°00’-42°20’,行政区划上基本包括了冀北、冀东和辽西部分地区,是环西太平洋金属成矿带的一部分,研究、开发程度较高。但,针对贵金属银矿种来说,无论单个矿床成因还是区域成矿规律都存在很多争议或者干脆是空白,成矿理论研究深度不够,这在一定程度上影响了区域银矿产资源的评价和找矿实践工作。本文在实际工作及前人工作成果的基础上,以全新的思想方法对燕山地区银多金属矿的成矿规律进行了总结,内容涵盖丰富,既有理论研究,也有实证分析；既有前瞻性探索,也有实践经验的总结。并首次在燕山地区针对银矿种提出区域成矿模式和成矿作用与地球动力学背景的耦合关系,这有助于统一起长期以来不同学者对区内银多金属成矿理论和成矿机理认识上的分歧,并对有关矿床的基础地质研究及找矿实践工作有着重要的理论指导意义和实践应用价值。主要从以下几个方面开展研究工作：一是根据野外地质调查,从矿床地质和矿床地球化学研究的角度出发,结合研究区或整个华北地区区域地质、地球物理、地球化学资料,确定燕山地区银多金属矿床成矿规律、时空分布特征,并从区域层面角度统一认识,确立研究区银矿床的成矿理论体系及地球动力学的制约机制,并找出有关证据、表现特征和相应的理论支持；二是通过重点剖析河北省丰宁次火山岩型银矿床,并结合该带上的涿鹿相广、张北蔡家营、辽宁建昌八家子三个典型银多金属矿床,探讨其成矿地质地球化学特征及其演化特点,确定燕山地区陆相火山岩型银矿床成矿体系重要的成矿要素及其特征；三是根据成矿理论和已掌握的典型矿床资料努力构建简洁、适用的区域银矿成矿模式,并试图对区域银多金属资源远景作出尝试性评价。通过深入系统研究,主要取得以下新的进展和认识：一、燕山地区银多金属矿成矿域概括有以下两种成矿环境,其中赋存的各种规模银矿床居首者为陆内坳陷区构造—岩浆带和隆起活化区构造—岩浆带。前者产出的典型矿床有八家子、彭家沟、相广等大、中型银矿床,他们共同特点是都含锰银,和锰的结合是这类成矿地质环境银矿床的特点。隆起活化区的代表性矿床有蔡家营、大井、梁家沟等,元素组合Cu、Pb、Zn、Sn、等都有,也有Mn-Ag组合。银多金属矿床产出绝大部分直接受控于Ⅲ、Ⅳ级断裂构造带,尤其与北东—北北东断裂构造有密切的空间关系,矿体常充填于区域性深大断裂旁侧次级断裂中,或位于次火山岩体顶部及与围岩接触带及其附近。赋矿地层主要为中生界陆相中酸性浅成—超浅成侵入岩、侏罗纪火山碎屑沉积岩以及古生界滨浅海相碳酸盐岩系等。矿床范围内发育的岩系以熔岩（多为安山质—流纹质）,火山碎屑岩,沉凝灰岩和含凝灰质沉积岩及各类潜火山杂岩为主。二、研究区陆相火山岩型银矿体形态较复杂,多呈脉状、网脉状、透镜状及似层状；并具有特征的热液成因中低温矿石矿物组合及其组构和围岩蚀变。脉石矿物以萤石、矿石矿物以铁锰矿化大量发育为其主要特点。成矿作用物理化学参数及地球化学信息显示,本地区银矿床成矿条件为中低温（一般<300℃）的浅—超浅成环境；成矿物质具有多来源特征,流体为以大气降水为主兼有岩浆水和建造水的混合流体。三、丰宁银矿床次火山隐爆作用只是一种构造动力作用,起到动力源和提供扩容空间的间接成矿作用,而直接的成矿环境为浅成低温水热流体的成矿演化体系。热液流体大致可分为两类：一是富含Si02的热流体,形成于每次隐爆作用之后,起到胶结花岗质角砾的作用,并有少量以黄铁矿为主的硫化物沉淀；二是含矿的水热流体,并有大量的地下水参与,此阶段的热液活动形成方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、金、银等大量金属及其硫化物。成矿物质主要来源于深部,原始成矿流体与深部的壳幔重熔岩浆作用密切相关,最终的成矿演化热液为有浅部大气降水加入的混合流体。隐爆角砾岩体形成之后的晚期热液活动或地下水溶滤作用充分利用了这一构造体系,并最终形成受同生断裂控制的热水液压致裂—隐爆作用成因的银多金属矿床。首次提出丰宁银矿不同类型萤石的空间分布对矿化强弱有指示意义：即萤石颜色越深距矿化中心越近,可为找矿勘探提供新的思路。四、研究区陆相火山岩型银矿床成矿作用受控于区域中生代碰撞造山、大陆动力体制转换和地幔热柱联合作用的地球动力学背景。五、确立区域陆相火山岩型银矿床成矿规律与成矿模式,提出找矿方向,认为在燕山地区乃至整个华北板块北缘在大—超大型陆相火山岩型银矿床的成矿远景勘查评价上有望取得突破性进展。尤其在火山盆地沉积中心盖层中寻找中-新生代沉积改造成因的层控银多金属矿床：在基底岩系寻找被埋藏的中生代次火山岩型银矿床应给以足够的重视。本文是在大量前人工作基础上对燕山地区银多金属成矿规律进行的探索性研究,在观点、方法、问题的阐述及结论等方面肯定存在不足或经不起时间的考验,承望各位同行专家批评指正。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 陆相火山岩型银矿床研究的历史回顾
• 1.2 选题背景
• 1.3 论文立题依据及研究意义
• 1.4 论文工作的指导思想和技术路线
• 1.5 完成的工作及主要成果
• 第二章 区域地质背景
• 2.1 区域地层
• 2.1.1 太古界—古元古界结晶基底
• 2.1.2 中、上元古界地层
• 2.1.3 古生界地层
• 2.2 基本构造格局
• 2.2.1 褶皱构造
• 2.2.2 韧（脆）性剪切变形变质带
• 2.2.3 环状构造
• 2.3 火山—次火山（浅成侵入）岩建造
• 2.3.1 次火山侵入岩
• 2.3.2 火山沉积岩系
• 第三章 陆相火山岩型银矿床基本特征
• 3.1 陆相火山岩型银矿床产出地质背景
• 3.2 陆相火山岩型银矿床成矿时代
• 3.3 银成矿与萤石的伴生关系
• 3.3.1 银矿与某些萤石矿的时空分布统一性
• 3.3.2 萤石中及萤石矿中元素Ag的含量较高
• 3.3.3 银矿床中普遍发育有萤石化
• 3.4 银矿床中元素银与卤素的相关性
• 3.4.1 银矿床中元素Ag与F含量的相关关系
• 3.4.2 银矿床中元素CI、I含量与Ag的相关性
• 3.4.3 矿石类型制约卤素与Ag的相关关系
• 3.5 银矿床中元素AG与MN的共生关系
• 3.6 其他地球化学特征
• 3.6.1 成矿温度
• 3.6.2 铅同位素
• 3.6.3 硫同位素
• 3.6.4 氢氧同位素
• 3.7 本章小结
• 第四章 典型银多金属矿床
• 4.1 河北省丰宁银（金）矿床
• 4.1.1 成矿地质背景
• 4.1.2 矿床（体）地质
• 4.1.3 矿床流体包裹体研究
• 4.1.4 矿床地球化学
• 4.1.5 成矿模式
• 4.2 河北省涿鹿相广锰银矿床
• 4.3 河北省张北蔡家营银（铅、锌）矿床
• 4.4 辽宁建昌八家子银多金属矿床
• 4.5 本章小结
• 第五章 成矿作用地球动力学背景
• 5.1 中生代燕山地区地质构造演化
• 5.1.1 燕山造山带形成、演化序列
• 5.1.2 中生代构造体制大转换及其地质效应
• 5.2 区域岩石圈热状态分析
• 5.2.1 岩浆热能作用过程
• 5.2.2 地壳浅表热流变化及花岗质岩浆形成的热作用机理
• 5.3 壳内流体活动特征
• 5.3.1 碰撞造山体制下流体的活动
• 5.3.2 基于构造体制转换的深部流体多层循环
• 5.4 深部作用机理
• 5.4.1 燕山及其邻区地幔亚热柱的建立
• 5.4.2 燕山地区幔枝构造基本特征
• 5.5 成矿控矿作用
• 5.5.1 碰撞造山与成矿作用
• 5.5.2 构造动力体制转换与突发地质事件及成矿
• 5.5.3 燕山地区幔枝构造与成矿控矿作用
• 5.6 本章小结
• 第六章 银矿成矿模式与找矿远景展望
• 6.1 燕山地区银矿床成因类型
• 6.1.1 燕山地区银矿床成因类型的划分
• 6.1.2 各类型银矿床的基本特征
• 6.2 燕山地区银矿床的时空分布
• 6.2.1 成矿时代
• 6.2.2 空间分布规律
• 6.3 成矿物质来源
• 6.3.1 硫同位素地球化学
• 6.3.2 铅同位素地球化学
• 6.3.3 氢、氧同位素地球化学
• 6.3.4 成矿流体系统的活动
• 6.4 区域成矿控矿条件
• 6.4.1 火山—次火山岩浆活动
• 6.4.2 构造动力体系
• 6.5 成矿模式
• 6.6 找矿远景展望
• 6.6.1 银矿产资源现状
• 6.6.2 燕山地区银矿有利的成矿地质环境及找矿方向
• 第七章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及在学成果
• 附录 图版及图版说明