山东招平金矿带构造—流体耦合成矿动力学

论文摘要

招平断裂带是胶东矿集区重要的赋矿断裂带之一。NNE－NE向招平断裂带主要沿玲珑花岗岩体与太古代胶东群斜长角闪岩接触面发育，矿体主要产于下盘的玲珑花岗岩中，围岩蚀变以钾长石化、硅化、绢英岩化、黄铁矿化、碳酸盐化和黏土化等为特征，矿石类型包括蚀变岩型和石英脉型。前人研究认为断裂带大规模金成矿作用时间为早白垩世（135～100Ma），成矿流体和成矿物质来源具有多元性，构造－蚀变－矿化具有时空分带性。然而大量野外证据表明断裂带构造－蚀变－矿化分布并非呈简单的线性变化，构造与蚀变（矿化）存在强烈的相互制约。本文运用构造－流体－成矿系统思想，以构造－蚀变－矿化网络为主要研究对象，基于野外地质调查和室内显微观测的第一手资料，借助年代学、构造地质学、蚀变岩地球化学、流体地质学和数理统计等多学科方法，力图从多重尺度来阐明断裂带构造－流体耦合及其对构造－蚀变－矿化网络形成的控制作用。研究表明，区域挤压向伸展的构造体制转换是断裂带成矿作用发生动力学背景，成矿期区域主压应力为NNE－NE向，招平断裂带以张剪活动为主。显微观测、超显微位错构造、动态重结晶颗粒分维值估算显示，断裂带变形变质条件以低绿片岩相为主（280～400°C），局部达到高绿片岩相（400～500°C）。共轭节理和石英位错密度统计发现，断裂带古差应力值变化较大，为39.8～180MPa。蚀变岩矿化元素多元统计分析揭示，壳源岩浆热液和幔源流体共同参与了断裂带流体－岩石反应；质量平衡计算表明，绢英岩化过程中矿质大量富集，Au可能部分来源于胶东群变质岩。Ar－Ar年代学、显微构造、断层泥粒度分布分形特征、流体包裹体组成和蚀变岩质量平衡计算等系统研究认为，断裂带早白垩世（135～100Ma）Au成矿以120Ma±为界，可以分为两个阶段，二者在区域构造应力方位、岩浆活动、流体－热来源、变形温度、应变强度和蚀变矿化特征等方面均存在明显差异。野外调查、显微观测、SEM和CL等分析表明，断裂带构造－蚀变－矿化网络具有分形特征，其自相似性体现在不同尺度存在多个强－弱层的共生组合。强层和弱层分别控制了石英脉型和蚀变岩型金矿（化）体的产出。持续的构造－流体耦合作用（断裂作用、反应弱化－强化、水力破裂等相互作用）致使强－弱层转换或生成新的组合，导致矿化作用叠加和蚀变岩型与石英脉型矿石的密切共生。主成矿期构造应力场模拟结果认为，招平断裂带由NNE向NE转换地段是构造引张部位，有利流体汇聚与Au成矿。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 成矿区带的矿床形成分布规律研究是矿床学发展趋势
• 1.1.2 构造－流体耦合分析已成为成矿动力学研究重要方向
• 1.1.3 胶东矿集区金矿床研究和找矿预测工作取得重大进展
• 1.1.4 招平断裂带金矿床形成与分布机理有待于进一步研究
• 1.2 研究内容与技术路线
• 1.2.1 成矿地球动力学背景
• 1.2.2 变形特征及变形环境
• 1.2.3 流体－热来源及演化
• 1.2.4 构造－蚀变分带机理
• 1.2.5 差异构造－流体成矿
• 1.3 论文结构与主要工作量
• 1.3.1 论文结构
• 1.3.2 实物工作量
• 2 区域构造－岩浆演化与动力学体制转换
• 2.1 区域构造演化
• 1变形期（245～180Ma）'>2.1.1 D₁变形期（245～180Ma）
• 2变形期（180～135Ma）'>2.1.2 D₂变形期（180～135Ma）
• 3变形期（135～100Ma）'>2.1.3 D₃变形期（135～100Ma）
• 4变形期（100～90Ma）'>2.1.4 D₄变形期（100～90Ma）
• 5变形期（85～65Ma）'>2.1.5 D₅变形期（85～65Ma）
• 2.2 区域岩浆活动
• 2.2.1 晚三叠世岩浆活动（225～205Ma）
• 2.2.2 晚侏罗世岩浆活动（160～150Ma）
• 2.2.3 早白垩世岩浆活动（135～105Ma）
• 2.3 区域构造体制转换
• 2.3.1 早白垩世挤压向伸展转换
• 2.3.2 转换时限
• 2.3.3 构造体制转换的地球动力学环境
• 3 断裂带构造特征与变形环境
• 3.1 几何特征
• 3.1.1 剖面分带特征
• 3.1.2 构造分带与糜棱岩化带的关系
• 3.2 成矿期运动学特征
• 3.3 断裂岩特征及变形环境
• 3.3.1 断裂岩分类和命名
• 3.3.2 显微构造特征
• 3.3.3 变形环境
• 4 断裂带蚀变－矿化网络与流体－岩石化学反应
• 4.1 蚀变－矿化网络结构
• 4.1.1 蚀变作用类型
• 4.1.2 典型矿床蚀变－矿化特征
• 4.1.3 蚀变矿化空间分布的制约因素
• 4.2 蚀变－矿化年代学与地球化学
• 4.2.1 蚀变－矿化年代学
• 4.2.2 成矿流体地球化学
• 4.2.3 蚀变矿化岩石地球化学
• 4.3 流体－岩石化学反应
• 4.3.1 典型蚀变过程中的质量迁移
• 4.3.2 断裂带不同部位流体－岩石反应差异
• 5 构造－流体耦合与金成矿动力学
• 5.1 断裂带流体输运
• 5.1.1 输运通道
• 5.1.2 输运方式
• 5.1.3 输运过程中流体性质变化
• 5.2 断裂带差异构造－流体活动与金成矿过程
• 5.2.1 NNE 和 NE 向断裂构造－流体作用
• 5.2.2 构造应力场模拟
• 5.2.3 断裂带金成矿过程
• 5.3 构造－流体耦合成矿机制
• 5.3.1 脆－韧性变形转换与金成矿作用
• 5.3.2 断层泥形成演化及其构造和成矿意义
• 5.3.3 构造－蚀变－矿化分带机理
• 5.3.4 构造－蚀变－矿化网络分形生长
• 5.4 构造－流体耦合动力学及其意义
• 5.4.1 成矿意义
• 5.4.2 找矿意义
• 6 结论及存在问题
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在问题及工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 图版说明
• 图版
• 个人简介