摘要
大兴安岭北段晚侏罗世斑岩型铜矿床直到近年来才被相继报道,这些同时期的斑岩型铜矿床为矿床地质特征、成矿流体特征和演化、成岩成矿时代、岩石成因、成矿物质来源和区域构造演化等方面的研究工作提供了很好的范例。本文选择大兴安岭北段小柯勒河铜(钼)、霍洛台铜(钼)和富克山铜(钼)斑岩型矿床作为研究对象,基于对这些典型矿床的矿床地质特征、成岩成矿年代学、岩石地球化学、同位素地球化学和流体包裹体等方面的研究,结合区域地质、磁异常和遥感解译资料,本文厘定了成岩成矿时代,探讨了成矿流体特征和演化、区域构造演化,限定了岩石成因和金属成矿物质来源,建立了成矿模式,提出了找矿方向,这些研究将为该区晚中生代区域成矿规律和找矿勘探提供进一步的理论依据。三个典型矿床矿化主要呈浸染状和细脉状发育于晚侏罗世(约149Ma)中酸性斑岩体内,小柯勒河和霍洛台铜(钼)矿床成矿与花岗闪长斑岩体有关,富克山铜(钼)矿床成矿岩体岩性为石英闪长斑岩。除了富克山铜(钼)矿床空间上的蚀变分带不明显外(受成矿后岩浆作用叠加的影响),小柯勒河和霍洛台铜(钼)矿床围岩蚀变从内向外具有明显的面型分带特征。这些矿床的蚀变以钾化、硅化、绿泥石-绢云母化、绢英岩化和青磐岩化为主,与典型斑岩型矿床的蚀变特征相似。通过流体包裹体测温、激光拉曼光谱成分和氢-氧同位素组成研究,小柯勒河和霍洛台铜(钼)矿床成矿Ⅰ阶段成矿流体为H_2O-NaCl-CO_2体系,成矿Ⅱ到Ⅳ阶段成矿流体为H_2O-NaCl体系,成矿过程中流体发生了沸腾。富克山铜(钼)矿床成矿Ⅰ到Ⅳ阶段成矿流体为H_2O-NaCl体系,成矿Ⅰ阶段发生了流体沸腾。这些矿床最初成矿流体以岩浆水为主,具有高温、高盐度和高氧逸度的特征,晚阶段成矿流体逐渐与大气降水相混合,成矿流体均一温度从早到晚呈下降趋势。本文所研究的斑岩型铜(钼)矿床不同成矿阶段硫化物矿物多存在于含子矿物三相(S型)流体包裹体中,说明金属铜和钼在盐水中多以络合物的形式运移。以小柯勒河铜(钼)矿床为例,本文探讨了大兴安岭北段典型晚侏罗世斑岩型铜矿床的金属沉淀机制,提出流体冷却是诱发矿质沉淀的重要机制。除此之外,其他因素也对矿质沉淀产生了影响,温度降低、磁铁矿沉淀和钾化蚀变导致流体中H_2S的增加,高活性的H_2S引起了矿质的沉淀;流体沸腾导致铜和钼等元素更多地分配到卤水中,形成富含矿质的流体,沸腾期间去气也将造成一定的矿质沉淀;大气水的侵入也可能有助于温度的下降,并进一步促进矿质的沉淀。大兴安岭北段晚侏罗世斑岩型铜(钼)矿床硫-铅-铼同位素特征显示成矿物质来源具有壳幔混合特征,本文认为成矿物质铜主要来源于俯冲洋壳,地幔楔可能提供了一部分铜,另有少量壳源成矿物质混入。另外,大兴安岭北段晚侏罗世斑岩型矿床火山岩围岩可能提供了部分矿质(如Mo和Pb)。大兴安岭北段早-中侏罗世(约200~160Ma)的埃达克岩和晚侏罗世晚期含矿埃达克质花岗闪长斑岩(约149Ma)是由俯冲的大洋板片部分熔融形成的,源区有海洋沉积物的参与。由于蒙古-鄂霍茨克洋的平坦俯冲作用,早-中侏罗世的埃达克岩上升过程中所穿越的地幔楔很薄,与橄榄岩间的相互作用十分有限,而晚侏罗世晚期含矿花岗闪长斑岩上升穿越的地幔楔相对厚,与橄榄岩发生了较充分的反应。霍洛台晚侏罗世闪长玢岩(146.1±1.3Ma)由俯冲大洋板片所释放流体交代的岩石圈地幔楔部分熔融形成,并伴有少量的地壳污染。霍洛台早白垩世早期花岗斑岩(142.2±1.5Ma)很可能是由加厚镁铁质下地壳部分熔融形成的。大兴安岭北段起源于俯冲大洋板片部分熔融的早-中侏罗世埃达克岩暗示蒙古-鄂霍茨克洋的平坦俯冲可能开始于早侏罗世,本文通过统计大兴安岭北段侏罗纪-早白垩世岩浆岩的年龄数据,发现大兴安岭北段存在大约10Ma的岩浆活动间歇期(160~150Ma),表明大兴安岭北段蒙古-鄂霍茨克洋的平坦俯冲作用已进入晚期阶段。东北地区晚侏罗世-早白垩世早期(约150~133Ma)岩浆岩和相关矿床主要分布在松辽盆地以西的大兴安岭地区,表明它们的形成与蒙古-鄂霍茨克构造体系演化有关,而与环太平洋构造体系无关。大兴安岭北段晚侏罗世斑岩型铜(钼)矿床形成于构造体制转换阶段,即蒙古-鄂霍茨克洋长期平坦俯冲挤压后的伸展构造背景,极可能是蒙古-鄂霍茨克大洋板片撕裂和坍塌的结果。大兴安岭北段早白垩世早期强烈的挤压构造作用证明蒙古-鄂霍茨克洋东段在早白垩世早期已经闭合。基于以上研究结果,结合区域上地层、构造和岩浆岩等方面的证据以及前人研究成果,本文重新构建了大兴安岭北段侏罗纪-早白垩世(约200~106Ma)构造岩浆演化的综合模型,从早到晚划分为以下五个阶段:蒙古-鄂霍茨克洋板片平坦俯冲阶段(约200~160Ma)、岩浆活动间歇期(约160~150Ma)、蒙古-鄂霍茨克洋板片撕裂和坍塌阶段(约150~145Ma)、地壳挤压增厚阶段(约145~133Ma)和岩石圈拆沉阶段(约133~106Ma)。通过对大兴安岭北段磁异常和遥感数据的系统分析,构建了大兴安岭北段晚中生代斑岩型矿床的磁异常和遥感信息找矿模型,研究结果表明:弱正磁异常及正负磁异常梯度带对于寻找大兴安岭北段晚中生代斑岩型矿床具有重要的指示作用,遥感线环构造交点频度高值区边缘同样对寻找斑岩型矿床具有重要的指示意义。对于研究区内典型斑岩型矿床的进一步找矿思路,本文认为小柯勒河铜(钼)矿区花岗闪长斑岩体内接触带和花岗闪长斑岩体南侧深部具有较大找矿潜力。霍洛台铜(钼)矿床矿化向南东深部有一定延伸。富克山铜(钼)矿床矿化向南侧深部有一定延伸。