辽东五龙金矿鸡心岭断裂的年代学约束及其对成矿潜力的指示.pdf
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1、五龙金矿是辽东地区形成于早白垩世的代表性石英脉型金矿与胶东地区“玲珑式”金矿相似 胶东地区早白垩世金矿受北东向断裂控制且规模宏大五龙金矿已知矿体主要赋存于北西向和近南北向断裂内其北东向断裂研究程度较低、成矿潜力尚不清楚 针对五龙矿区的鸡心岭断裂开展了地质调查对侵位其中的岩脉和热液白云母进行定年为断裂内构造岩浆热液活动提供年代学约束 调查发现鸡心岭断裂整体为脆性变形具有多期活动的特征依次有煌斑岩、含白云母石英脉和闪长岩脉侵入其中 测年结果显示煌斑岩的锆石/年龄加权平均值为.热液白云母的/坪年龄为.闪长岩的锆石/年龄加权平均值为.年龄数据指示鸡心岭断裂在 之前形成在 之间经历了岩浆热液活动依次对应
2、区域上的早白垩世初期北北西南南东向挤压和早白垩世中期北西南东向/北西西南东东向伸展背景 从现有调查程度看鸡心岭断裂较胶东地区北东向断裂具有序次低、规模小、构造和流体活动较弱的特征 辽东地区燕山期金矿找矿应注意关注更高序次的低角度断裂五龙一带的北东向断裂找矿工作应优先评价断裂走向变化、深部由陡变缓的部位关键词:华北克拉通辽东金矿五龙控矿断裂年代学矿产勘查工程成矿潜力中图分类号:.文献标志码:文章编号:()./././.华北克拉通东部中生代金成矿作用规模巨大胶东半岛金资源量可超过 (宋明春)但在辽东半岛仅有 左右的金资源量(曾庆栋等)前人大量研究成果显示胶东地区金成矿时限主要集中于早白垩世 之间(
3、杨立强等 .范宏瑞等)矿体主要受北东北北东向断裂带控制(.)按照矿石产出特征可分为蚀变岩型和石英脉型矿床 辽东地区也发育形成于 左右的金矿床如五龙、新房、四道沟等(曾庆栋等)但是其控矿构造不同 五龙金矿主体受北西向和近南北向断裂控制(.刘军等 .)四道沟金矿主要受古元古代层间构造带控制(曾庆栋等)而新房金矿与基底剥离断层关系密切(秦松贤等张璟等)胶东地区北东向断裂内产出大型、超大型金矿辽东地区北东向断裂资源潜力如何是辽东成矿规律研究和找矿勘查部署需要解决的现实问题五龙金矿是辽东地区早白垩世石英脉型金矿的代表(.)尽管目前控制的矿体主要赋存于近南北向和北西向断裂内但矿区及外围也发育鸡心岭、黑沟、
4、杨家等一系列北东向断裂前人仅在北东向构造内发现零星矿化或矿点总体找矿效果不乐观区内北东向构造的研究较少肖国洪等()认为北东向构造为左行平移断裂肖世椰等()认为其经历了左行平移和正断 期运动 区内北东向构造的活动时限、形成深度及与岩浆热液活动的关系等问题尚不清楚这是影响成矿潜力评价的重要因素本文以五龙金矿北东向鸡心岭断裂为研究对象通过开展地质调查、老硐编录和年代学研究阐述了鸡心岭断裂的基本地质特征利用断裂内穿插岩脉的年龄数据为构造活动提供时限约束利用与石英脉共生的白云母年代学数据为热液活动时间提供指示旨在进一步提升鸡心岭断裂的认知程度为辽东地区北东向构造成矿认识和区域找矿评价提供参考 成矿地质背
5、景及中生代构造演化.成矿地质背景五龙金矿位于华北克拉通东北部(图)区域出露地层有古元古界辽河群和白垩系(图)前者主要有云母片岩、石英片岩和浅粒岩后者主要为一套湖相沉积砂岩和砾岩 区域侵入岩按照时间可分成两类第一类为晚侏罗世()具有片麻状构造的黑云母花岗岩和二云母花岗岩(刘军等 .)以五龙岩体为代表第二类为早白垩世()花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、辉绿岩和煌斑岩(刘军等 .)花岗岩类以五龙背、三股流岩体为代表其余岩性主要以岩脉形式发育 区域性构造主要为北东向断裂从东向西依次有鸭绿江、郑家堡子、黑沟、鸡心岭、杨家和红石断裂鸭绿江断裂被认为是这些断裂的上级断裂(张国仁等)五龙矿区内主要出露五龙岩体和少
6、量第四系、高家峪组片岩、闪长岩和花岗斑岩岩脉(图)矿区构造主要有北东向、近南北向、北西向 组断层第 卷 第 期姚晓峰等:辽东五龙金矿鸡心岭断裂的年代学约束及其对成矿潜力的指示图 五龙矿集区大地构造位置图()(据 .修改)、区域地质简图()和代表性剖面()(据肖昌浩等).()()()第四系白垩系古元古代辽河群早白垩世花岗闪长岩晚侏罗世黑云母花岗岩早白垩世岩脉左行走滑断层(平面)左行走滑断层(剖面)正断层(剖面)大型和小型金矿床剖面平面位置其中北东向构造为鸡心岭断裂北西向和近南北向断裂在平面上呈近“菱形”产出(图)北西向断裂走向 倾向南西倾角在 之间近南北向断裂走向 既有东倾又有西倾倾角在 之间
7、北西向和近南北向断裂是目前查明的主要赋矿断裂其中侵位了大量的闪长岩、花岗斑岩、辉绿岩等岩脉和石英脉型矿体矿体一般呈大脉状、脉状、透镜状产出具有尖灭再现和尖灭侧现的特征 矿石矿物以黄铁矿为主其次可见磁黄铁矿、辉铋矿、辉钼矿、白钨矿等脉石矿物以石英为主其次可见绢云母、绿泥石和方解石 围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、绿泥石化、碳地 质 通 报 年酸盐化和钾长石化.保罗纪白垩纪区域构造演化框架华北板块在中生代之前为稳定的克拉通 中生代中后期区域构造演化主体与古太平洋俯冲作用关系密切可能在某种程度上或某些方面也受到鄂霍茨克洋、特提斯洋演化的远程影响(张岳桥等张允平等)早中侏罗世华北克拉通燕山太行山一带发育
8、有南北向缩短变形构造(张长厚等)可能与北侧西伯利亚板块碰撞和蒙古鄂霍茨克洋演化有关(邓晋福等)或者是华北板块南北两侧碰撞缝合的综合响应(张岳桥等)晚侏罗世华北克拉通内部可见发育北东北东东向的逆冲断层(张长厚等)区域上该期构造作用的代表可能为五龙岩体内发育的低角度逆冲形成的透入性构造(李三忠等)五龙岩体的年龄()(刘军等.)和穿插其中的未变形的侵入岩年龄()(刘军等肖世椰等 .)限定其变形的大致时间在 之间杨进辉等()对糜棱岩内的黑云母、白云母和钾长石进行了激光 定年进一步约束变形时间下限为 通过与华北克拉通同期构造特征对比有研究者将其对应为燕山运动 幕的产物(肖世椰等)是区域上北西南东方向挤压
9、缩短所形成可能是古太平洋板块向北西俯冲的响应(朱光等)早白垩世初期华北克拉通内部发育一系列北东北北东向的左行平移断裂、近南北向和北西南东向的双重收缩变形构造(张长厚等朱光等)被认为是燕山运动 幕的产物可能与古太平洋俯冲方向调整为北北西向有关(朱光等)在该阶段鸭绿江断裂左行平移(.)肖世椰等()将五龙矿集区一带北东向的郑家堡子、黑沟、鸡心岭、杨家等断裂认为是该期构造运动的产物早白垩世区域上还经历了构造体制由挤压背景向伸展背景的转变(刘俊来等)以辽东地区发育的辽南、万福等变质核杂岩构造为代表(.关会梅等申亮等)其形成时限在 之间(刘俊来等)面理、线理显示伸展方向为北西西南东东向至北西南东向(.关会
10、梅等申亮等)同时发育有断陷盆地(如辽东丹东、绿江村、凉水等盆地)(张允平等)该区域性构造伸展可能涉及整个欧亚大陆东部(刘俊来等)在该阶段鸭绿江断裂具有正断特征(.)五龙矿区先形成的北东向断裂也有再活动的特征(肖世椰等)早白垩世末晚白垩世初郯庐断裂带再一次发生左 行 平 移 运 动(张 岳 桥 等 朱 光 等)导致早白垩世形成的断陷盆地普遍经历了一次抬升、反转和沉积间断(.)例如在辽西地区发现晚白垩世地层与早白垩世地层不整合接触现象该期构造作用被当作燕山运动最后一期挤压事件(幕)(朱光等)鸭绿江断裂在该阶段再次左行平移主压应力方向为近南北向(.)晚白垩世华北克拉通转入弱伸展背景(张岳桥等 .)郯
11、庐断裂带右行走滑图 五龙金矿矿区地质简图(据 .修改).第四系古元古代高家峪组云母石英片岩晚侏罗世二云母花岗岩(属于五龙岩体)闪长岩脉花岗斑岩脉辉绿岩脉煌斑岩脉早白垩世花岗闪长岩(三股流岩体)鸡心岭断裂矿体老硐位置第 卷 第 期姚晓峰等:辽东五龙金矿鸡心岭断裂的年代学约束及其对成矿潜力的指示并形成拉分盆地 在该阶段鸭绿江断裂同样具有右行平移特征在其东侧形成了古楼子拉分盆地区域伸展方向为近南北向(.)鸡心岭断裂地质特征鸡心岭断裂在地表晚侏罗世黑云母花岗岩内断续可见尽管北侧在早白垩世五龙背岩体内没有明显出露但是表现为负地形(图)断裂整体为北东 走向倾向北西倾角在 之间(图、图、)断层破碎带宽度一般
12、在 之间可见构造透镜体、断层泥和劈理化带发育在断层面上偶见擦痕和阶步(图)构造透镜体可见黑云母花岗岩、石英脉、闪长岩、煌斑岩等透镜体长轴方向与断层面小角度斜交且锐角指向上方(图)指示晚期有逆冲或斜冲运动 断层泥可见 种形式发育一种为 条次级压扭性断裂所夹倾向倾角 厚度 (图、)另一种发育于挤压透镜体之间使破碎带松散而易于风化 劈理化带、密集节理带发育于黑云母花岗岩、石英大脉和闪长质脉岩内(图、)同样可以指示后期的压扭性活动断层具有多期活动的特征可见石英脉和不同期次的脉岩沿断层侵位其空间位置严格受断层所局限并被后期构造活动改造(图)煌斑岩侵位相对较早之后被石英脉所穿插后期再次破碎而形成透镜体(图
13、)保留的擦痕和阶步指示后期经历左行斜冲(图)石英大脉在破碎带中部和边部都有发育宽度在 之间后期构造活动使之透镜体化并发育密集节理带(图、)石英细脉可见在花岗岩早期剪节理、张裂隙内发育脉宽 不等(图)石英和鳞片状白云母密切伴生(图)断层内还发育侵位稍晚的闪长质岩脉可见其侵入切割石英脉闪长质岩脉被后期断裂活动进一步改造形成劈理带和断层泥(图)基于上述特征鸡心岭断裂从早到晚至少经历了断裂初始形成、煌斑岩侵位、石英脉穿插就位、闪长岩类侵位、再次构造活动等过程 采样与测试.锆石 测年本次采集了平硐内沿断层侵位并被石英大脉穿插的早阶段煌斑岩以及晚阶段局部劈理化的闪长岩样品开展锆石 测年 煌斑岩为灰黑色显微
14、斑状结构块状构造斑晶为角闪石、黑云母、斜长石(图)未变形闪长岩为灰黑色细粒结构块状构造矿物成分为斜长石、角闪石、黑云母、石英等(图)岩脉样品破碎和锆石挑选在首钢地质勘查院进行样品破碎后经淘洗除去密度小的矿物再经重液分选和电磁分离得到锆石含量较高的重砂样品最后在双目镜下挑选出锆石晶体 将锆石样品置于环氧树脂中然后磨蚀、抛光至锆石核心出露对锆石靶进行阴极发光()显微照相并结合反射光和透射光照片观察锆石的内部结构避开包裹体和裂隙分布位置选定测点 锆石定年所用仪器为 型 及与之配套的 准分子激光剥蚀系统 激光剥蚀所用斑束直径为 频率为 能量密度约为./以氦为载气 激光剥蚀采样运用单点剥蚀的方式测试前先
15、用锆石标样 进行调试仪器使之达到最优状态 锆石 定年以标样 为外标(.)测试过程中每测定 个样品前后重复测定 个锆石标样 对样品进行校正并测量 个锆石 观察仪器的状态以保证测试的精确度 数据处理采用 程序测量过程中绝大多数分析点/未进行普通铅校正 含量异常高的分析点可能受包体等普通 的影响对 含量异常高的分析点在计算时剔除锆石年龄谐和图用 .程序 获 得 详 细 实 验 测 试 过 程 参 见 侯 可 军 等()样品分析过程中 标样作为未知样品的分析结果为.()对应的年龄推荐值为.()(.)两者在误差范围内完全一致.测年本次采集了断层破碎带内石英脉内的白云母样品开展 测年 测试在核工业北京地质
16、研究院完成 白云母多为灰白色、浅黄色具有丝绢光泽呈大鳞片状产出(图、)白云母的 样品粉碎后挑选至 目清洗后用铝箔将每个样品单独包装将多个样品用石英管融封外面包裹厚 的镉皮样品在中国原子能科学研究院快中子反应堆照射 照射后的样品在超高真空析地 质 通 报 年图 鸡心岭断裂构造破碎带特征示意图及典型照片.老硐内鸡心岭断裂构造破碎带剖面示意图后期构造运动在石英大脉内形成的密集节理带(硐内照片)断层破碎带内 条次级断裂所夹的断层泥(硐内照片)沿断裂侵位煌斑岩被含白云母石英大脉所穿插(硐内照片)后期构造活动在煌斑岩形成的擦痕和阶步指示为左行斜冲(硐内照片)石英脉沿先成的剪节理贯入(露头照片)断层破碎带内
17、晚阶段闪长质岩脉发育断层泥和劈理(露头照片)晚侏罗世黑云母花岗岩早白垩世煌斑岩石英大脉主断裂面断层泥带左行平移断层黑云母花岗岩构造透镜体煌斑岩构造透镜体石英脉透镜体石英白云母第 卷 第 期姚晓峰等:辽东五龙金矿鸡心岭断裂的年代学约束及其对成矿潜力的指示图 鸡心岭断裂内煌斑岩、闪长岩和含白云母石英脉特征.煌斑岩手标本照片闪长岩手标本照片含白云母石英团块自形白云母镜下特征石英白云母氩系统双真空炉中进行阶段升温融样用含有锆铝泵的 型纯化系统纯化各阶段释放的气体 室温下 本底小于.时本底小于.利用 型惰性气体质谱仪静态测定氩的同位素比值 通过阶段升温获得各温度段的年龄及累计 百分比含量用 软件绘制年龄
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