河南桐柏老灣金礦床成礦地球化學(xué)及巖漿熱液成礦動力學(xué)

　　老灣金礦床位于河南省桐柏縣城西北約20km處。該礦床為桐柏-大別山北坡河南省南部產(chǎn)金區(qū)的一個組成部分。現(xiàn)在桐柏-大別山北坡分布的金、銀、銅等礦床有銀洞坡金礦床、破山銀礦、老灣金礦、大河銅礦等，其中老灣金礦金屬儲量約50t。對老灣礦區(qū)較全面的地質(zhì)研究工作自1977年確立了老灣金礦化帶后開始，先后有原地礦部地質(zhì)科學(xué)研究院、中科院地質(zhì)研究所、中國地質(zhì)大學(xué)、成都地質(zhì)學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)、河南地調(diào)三隊(duì)、四隊(duì)以及河南省地質(zhì)科學(xué)研究所等生產(chǎn)、科研、教學(xué)部門對區(qū)內(nèi)的巖漿巖、變質(zhì)巖、構(gòu)造、礦床等方面進(jìn)行了大量的研究和工程勘探工作，初步提出了地球化學(xué)找礦標(biāo)志。國內(nèi)外許多著名的地質(zhì)學(xué)家也曾先后在該區(qū)進(jìn)行考察和研究工作。但總的來說，前人在該地區(qū)的工作重點(diǎn)多偏向于研究華北板塊、揚(yáng)子板塊碰撞構(gòu)造演化、成巖年齡、變質(zhì)作用等方面，而在巖漿巖成巖機(jī)制、礦床成因等方面的研究相對較為薄弱，一些問題有待進(jìn)一步深化和系統(tǒng)研究，其中包括：①巖漿巖的成巖時代以及巖漿巖的形成與造山帶構(gòu)造演化的關(guān)系；②巖漿巖的成因類型、成巖機(jī)制以及成巖物質(zhì)來源；③巖漿的物理學(xué)和動力學(xué)特征；④巖漿一熱液的轉(zhuǎn)換機(jī)制、巖漿巖與成礦的內(nèi)在聯(lián)系；⑤礦床的形成時代以及礦床的形成與造山帶構(gòu)造演化的關(guān)系；⑥成礦流體的來源以及演化機(jī)理；⑦成礦物質(zhì)的來源、礦質(zhì)的遷移、富集、沉淀機(jī)制。秦嶺-桐柏-大別造山帶的形成與演化的動力學(xué)機(jī)制已得到了眾多研究者在巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)、變質(zhì)作用和構(gòu)造變形等諸方面的系統(tǒng)研究，而在造山過程中的巖漿作用與成礦作用也受到了極大的關(guān)注。圍繞上述問題，《河南桐柏老灣金礦床成礦地球化學(xué)及巖漿熱液成礦動力學(xué)》結(jié)合原地質(zhì)礦產(chǎn)部重點(diǎn)科技項(xiàng)目“大別造山帶形成與演化及有關(guān)成礦作用”（9501102）對其中的老灣金礦成礦作用進(jìn)行研究。自1997年7月始，筆者隨同課題組成員數(shù)次前往老灣地區(qū)及鄰區(qū)，進(jìn)行了歷時3個多月的野外地質(zhì)現(xiàn)場研究、資料收集和樣品采集工作，在室內(nèi)對已有的資料、數(shù)據(jù)全面分析和整理，并進(jìn)行有關(guān)的測試實(shí)驗(yàn)、微觀研究和樣品分析等。在綜合分析處理所有資料的基礎(chǔ)上從造山帶的構(gòu)造演化歷史入手，探討研究區(qū)構(gòu)造作用、巖漿作用和成礦作用間的相互關(guān)系，取得了一些認(rèn)識和成果。此次研究工作在以下方面取得新進(jìn)展：第1，深入研究了龜山巖組變質(zhì)巖的原巖性質(zhì)、變質(zhì)作用以及變質(zhì)作用與構(gòu)造演化的關(guān)系，并對比區(qū)域變質(zhì)作用研究成果，指出龜山巖組峰期變質(zhì)作用發(fā)生于印支期，為同期的韌性剪切活動的結(jié)果。第2，系統(tǒng)地分析了老灣礦床產(chǎn)出的地質(zhì)特征和顯微構(gòu)造，結(jié)合成礦作用過程，認(rèn)為老灣金礦床與典型的韌性剪切帶礦床不同。第3，綜合礦區(qū)巖石組合、古構(gòu)造環(huán)境和構(gòu)造演化、地球化學(xué)等方面的研究，說明在元古代時期老灣地區(qū)存在海底噴溢.沉積成礦作用，韌性剪切造成原始富集的金向應(yīng)變帶遷移、富集，建立了龜山巖組中金與造山帶構(gòu)造演化的關(guān)系。第4，通過巖石學(xué)、巖石化學(xué)和微量元素、稀土元素地球化學(xué)、成巖年齡、成巖機(jī)制、成巖地質(zhì)構(gòu)造背景等的綜合分析，指出老灣花崗巖為燕山晚期拉張伸展的構(gòu)造體制中下地殼高程度部分熔融形成的I型或同熔型花崗巖。第5，對巖漿巖的氧、鉛、鍶、釹同位素體系進(jìn)行了深入研究，首次系統(tǒng)地建立了巖漿的成巖物質(zhì)來源及巖漿演化機(jī)理，認(rèn)為老灣花崗巖的源巖為殼源與幔源物質(zhì)混合的晚太古代巖系，部分熔融的發(fā)生是由于地幔的熱作用。第6，對巖漿巖的物理學(xué)與動力學(xué)特征進(jìn)行了研究，估算和模擬了巖漿的成核密度、晶體生長速度、巖墻上升速度和巖漿的冷卻速率，并計算了物質(zhì)成分在熔體中的擴(kuò)散速率，討論了巖漿的對流機(jī)制與礦質(zhì)遷移的關(guān)系，討論了巖漿的動力學(xué)機(jī)制與含礦巖漿熱液形成的內(nèi)在聯(lián)系。第7，計算了巖漿熔體中水的含量，并討論了水的演化過程：不飽和一飽和_過飽和，在水的過飽和狀態(tài)下形成熔體.氣泡體系，首次系統(tǒng)建立了含礦巖漿熱液逸出熔體的動力學(xué)模型。第8，通過對礦床微量元素、稀土元素及氫、氧、氦、硫、鉛同位素體系等礦床地球化學(xué)特征的深入研究，明確了成礦流體、成礦物質(zhì)的具體來源，并提出該區(qū)以巖漿熱液成礦作用為主，認(rèn)為區(qū)內(nèi)金礦床屬巖漿熱液礦床。第9，建立了區(qū)內(nèi)的成巖.成礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換模式，闡明了在造山帶演化過程中的成巖、成礦的關(guān)系，為在秦嶺一大別地區(qū)進(jìn)一步找礦提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

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