古生代斑岩型銅礦剝露與儲存機制研究獲進展

斑岩型銅礦是最重要的銅礦型別之一。該類礦床在空間上主要分佈於匯聚板塊邊緣的環太平洋成礦域、中亞成礦域和特提斯成礦域,成因上與淺成-超淺成(1-6 km)中酸性斑狀侵入體有關。匯聚板塊邊緣的島弧或陸緣弧在增生匯聚過程中抬升剝蝕的速率非常快,因此,目前斑岩型礦床多發現於中、新生代。對於這種時空分佈模式,前人透過對全球斑岩礦床的數值模擬認為古生代及更古老的斑岩型銅礦床較少是由於被抬升剝蝕掉了。然而,中亞成礦域內的斑岩型銅礦多形成於古生代,這些古老斑岩型礦床能夠儲存下來是受到獨特的地質作用的影響,釐清這些古老斑岩型礦床變化與儲存的控制因素對於資源潛力評價和勘探具有重要意義。理解這些機制的關鍵是確定成礦後的剝露與埋藏過程。由於相對低的封閉溫度和對於近地表地質過程的敏感性,低溫熱年代學定年方法是目前定量約束成礦後剝露演化歷史的重要手段。

針對上述問題,中國科學院廣州地球化學研究所礦物學與成礦學重點實驗室博士研究生龔林,在其導師、研究員陳華勇的指導下,與澳大利亞墨爾本大學教授Barry Kohn、中科院地質與地球物理研究所副研究員張志勇等合作,選取位於中亞成礦域南緣形成於晚古生代的延東銅礦開展典例研究,綜合運用低溫熱年代學定年手段(磷灰石裂變徑跡分析、鋯石(U-Th)/He定年和磷灰石(U-Th)/He定年),並結合區域上的地質記錄(包括構造、地層和古氣候),以期查明延東銅礦的剝露與儲存過程、機制及其對應的地質事件,併為區域找礦勘查提供指示。

低溫熱年代學資料和熱史反演模擬顯示延東銅礦至少經歷了兩期冷卻過程和一期熱重置,第一期顯著的冷卻事件與晚二疊-三疊紀塔里木板塊的北向運移以及羌塘地體與歐亞大陸的碰撞相關;第二期相對較弱的冷卻事件與中侏羅-早白堊世蒙古-鄂霍茨克洋的閉合以及拉薩地體與羌塘地體的碰撞有關;兩期冷卻事件被中侏羅世的沉積熱重置所分隔(圖1)。結合區內的地質記錄,研究認為張性的構造背景、成礦後的埋藏作用、乾旱的古氣候條件和未遭受新生代印度-歐亞大陸碰撞遠端效應的影響是控制延東銅礦能夠儲存至今的有利因素。此外,該研究還利用前人對於天山地區已有的磷灰石裂變徑跡年齡和高程資料,提出裂變徑跡熱年齡-高程關係可以作為剝蝕程度評價的有利指標,認為哈爾裡克山部分地區、土屋-延東、庫魯克塔格和北山的剝露程度相對較弱,具有較好的礦床儲存潛力(圖2)。

近日,相關研究成果發表在Economic Geology上。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項(B類)和國家傑出青年科學基金專案的資助。

古生代斑岩型銅礦剝露與儲存機制研究獲進展

圖1。延東銅礦成礦後的剝露與演化過程及其對應的構造事件和古氣候條件

古生代斑岩型銅礦剝露與儲存機制研究獲進展

圖2。(a)中國天山地區地貌和已表的磷灰石裂變徑跡年齡分佈圖;(b)中國天山地區磷灰石裂變徑跡年齡等值線圖;(c-d)橫切延東礦區的年齡-高程關係圖。具有較老冷卻年齡的低海拔地區有利於礦床的儲存

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