河南桐柏老灣金礦床成礦地球化學及巖漿熱液成礦動力學

　　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)科學研究院、中科院地質(zhì)研究所、中國地質(zhì)大學、成都地質(zhì)學院、西北工業(yè)大學、河南地調(diào)三隊、四隊以及河南省地質(zhì)科學研究所等生產(chǎn)、科研、教學部門對區(qū)內(nèi)的巖漿巖、變質(zhì)巖、構(gòu)造、礦床等方面進行了大量的研究和工程勘探工作，初步提出了地球化學找礦標志。國內(nèi)外許多著名的地質(zhì)學家也曾先后在該區(qū)進行考察和研究工作。但總的來說，前人在該地區(qū)的工作重點多偏向于研究華北板塊、揚子板塊碰撞構(gòu)造演化、成巖年齡、變質(zhì)作用等方面，而在巖漿巖成巖機制、礦床成因等方面的研究相對較為薄弱，一些問題有待進一步深化和系統(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、成巖機制以及成巖物質(zhì)來源；③巖漿的物理學和動力學特征；④巖漿一熱液的轉(zhuǎn)換機制、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理；⑦成礦物質(zhì)的來源、礦質(zhì)的遷移、富集、沉淀機制。秦嶺-桐柏-大別造山帶的形成與演化的動力學機制已得到了眾多研究者在巖石學、礦物學、地球化學、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及巖漿熱液成礦動力學》結(jié)合原地質(zhì)礦產(chǎn)部重點科技項目“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，并進行有關(guān)的測試實驗、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，取得了一些認識和成果。此次研究工作在以下方面取得新進展：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、巖石化學和微量元素、稀土元素地球化學、成巖年齡、成巖機制、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)來源及巖漿演化機理，認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，對巖漿巖的物理學與動力學特征進行了研究，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)成分在熔體中的擴散速率，討論了巖漿的對流機制與礦質(zhì)遷移的關(guān)系，討論了巖漿的動力學機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)進一步找礦提供了一定的科學依據(jù)。

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