东昆仑造山带岩浆镍钴硫化物矿床形成构造背景探讨

【研究目的】青海省夏日哈木超大型岩浆镍钴硫化物矿床是世界范围内造山带背景发现的最大岩浆镍钴硫化物矿床。此外在东昆仑造山带夏日哈木外围还发现了石头坑德等岩浆镍钴硫化物矿床,初步显示东昆仑造山带良好的镍钴硫化物矿床形成条件和巨大的找矿潜力。【研究方法】通过野外地质调查,室内开展岩石学、矿相学、主微量元素分析、同位素地球化学等。【研究结果】精确锆石U-Pb测年发现,东昆仑造山带夏日哈木等含矿镁铁—超镁铁质岩体基本形成于425~330 Ma,沿柴达木盆地南缘昆北断裂和昆中断裂自西向东依次展布。含矿岩体的岩性主要为辉石橄榄岩、辉石岩、二辉橄榄岩、纯橄岩等,其SiO_(2)含量31.52%~53.31%,MgO含量7.5%~39.03%,Al_(2)O_(3)含量0.1%~16.01%,CaO含量0.23%~13.85%,MgO与SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Na_(2)O、K2O均呈负相关关系。稀土总量介于6.36×10^(-6)~81.5×10^(-6),平均为29.92×10^(-6),LREE/HREE平均值为5.34,(La/Sm)N、(La/Yb)N、(Sm/Nd)N、(Gd/Yb)N平均值分别为2.58、5.99、0.76、1.78,轻重稀土分异程度较高。含矿超镁铁质岩普遍具有较为一致的微量元素分布曲线,且与镁铁质岩石表现特征类似,亏损高场强元素Ta、Nb、Ti、P等,而相对富集大离子亲石元素Rb、Th、U等。Sr、Nd同位素研究指示夏日哈木、石头坑德等岩体岩浆源区来源于软流圈地幔,同时δ^(34)S均表现出较高的正值,揭示地壳物质同化混染是形成岩浆镍钴硫化物矿床的关键因素。【结论】结合区域最新构造演化认识,认为东昆仑夏日哈木等超大型岩浆镍钴硫化物矿床是伴随古特提斯裂解岩浆活动的成矿表现。该认识对丰富造山带内岩浆镍钴硫化物矿床成矿理论研究、拓展岩浆镍钴矿床找矿空间与潜力、支撑引领区域找矿实践实现新突破,均具有重要的研究价值和意义。

东昆仑造山带花岗岩及地壳生长

东昆仑造山带是青藏高原内可与冈底斯相媲美的又一条巨型构造岩浆岩带。该带内的花岗岩形成可以划分为4个时段,分别与4个造山旋回相对应:前寒武纪(元古宙);早古生代;晚古生代—早中生代;晚中生代—新生代。其中,以晚古生代—早中生代(或称华力西—印支旋回)、特别是三叠纪的花岗岩最为发育。东昆仑造山带基底主要形成于古元古代晚期。其早古生代构造-岩浆事件序列与北祁连造山带可以对比,属祁连—东昆仑加里东造山系统的一部分。到晚古生代—早中生代时东昆仑卷入古特提斯构造体制,属于古特提斯造山系统的北缘。华力西—印支是一个完整的造山旋回,与西南"三江"古特提斯的演化历史相似。昆南缝合带是当时中国南北大陆的主要构造分界线。新生代印度—欧亚大陆的碰撞,使东昆仑造山带又卷入了青藏大陆碰撞造山系统,但对东昆仑的影响是一种远程效应。东昆仑造山带大陆地壳主要形成于古元古代晚期,但在显生宙还有新生地壳(juvenilecrust)产生,与兴蒙、冈底斯、安第斯等造山带相似。东昆仑花岗岩带中丰富的幔源岩浆底侵作用与壳-幔源岩浆混合作用的证据,以及花岗岩类的Nd、Sr同位素成份(87Sr/Sr初始值多数小于0.710;εNd(t)值变化于-9.2和+3.6之间),说明86地幔物质的注入及其与地壳物质的混合,对显生宙地壳的形成演化起着重要作用,是显生宙东昆仑地壳生长的重要方式。根据花岗质寄主岩、镁铁质暗色微粒包体(MME)及底侵辉长岩的锆石SHRIMPU-Pb定年,东昆仑造山带在显生宙发生过两次大规模的底侵作用与岩浆混合作用,一次在早-中泥盆世(394～403Ma),另一次在中三叠世(239～242Ma),分别相当于加里东旋回、华力西-印支旋回的俯冲结束/碰撞开始阶段。

东昆仑造山带东段早泥盆世侵入岩的成因及其对早古生代造山作用的指示

研究发现,早泥盆世东昆仑造山带东段和西段均发育较大规模的岩浆活动。然而对于其成因、深部动力学机制以及与始特提斯构造演化的关联等问题一直缺乏系统的研究。本文以东昆仑东段地区跃进山岩体为例,探讨早泥盆世岩浆活动机理及其构造意义。该岩体主体由二长花岗岩和花岗闪长岩组成,含少量的辉长岩和含堇青石花岗岩,前三种岩性是本文的重点。其中,二长花岗岩和花岗闪长岩无角闪石和堇青石,具有高硅和钾,低铁、镁和钙,铝饱和指数(A/CNK)多数在1.0～1.1之间,富集大离子亲石元素(LILE:Rb、Th和K)和轻稀土(LREE),明显亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Ti、P和Eu等元素,属过铝质I-S过渡型花岗岩;辉长岩具有显著高的Fe和Ti(FeOT为8.17%～12.70%,TiO2为4.50%～6.54%)含量,高Cu(11.5×10-6～30.6×10-6)和Cu/Ni值(1.41～6.41),相对富集的LREE((La/Yb)N为1.94～3.15,LREE/HREE为2.65～3.48),相对低的Mg#(48～50)、Cr(3.8×10-6～60.4×10-6)、Ni(1.8×10-6～12.5×10-6)值,相对于原始地幔具有明显的Nb-Ta-Ti正异常。二长花岗岩和花岗闪长岩均具有相对高的ISr值(分别为0.710～0.740和0.710)、相对低的εNd(t)值(分别为-4.05～-5.80和-3.54～-3.71)和偏古老的t2DM(分别为1.47～1.62Ga和1.43～1.45Ga),但花岗闪长岩具有相对高的εHf(t),其变化在-3.00～0.86。跃进山辉长岩具有相对高的ISr(0.711～0.714)、相对低的εNd(t)值(-3.44～-6.82)和较为集中的εHf(t)值(-2.19～1.05),显示富集地幔的特征。本次利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得花岗闪长岩的形成年龄为407±3Ma,辉长岩的形成年龄为406±3Ma。综合岩石学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素等多方面的指标,可以判断该岩体的形成为:幔源岩浆上侵至地壳,供热诱发古老的地壳物质部分熔融产生S型岩浆最终形成含堇青石花岗岩,同时与壳源熔体发生混合产生I-S过渡型岩浆并经历较高程度的分异最终形成二长花岗岩和花岗闪长岩。跃进山与东昆仑造山带其他地区早泥盆世岩浆活动均具有与典型后碰撞岩浆作用类似的岩石组合,并且显示很强的幔源岩浆作用的印记。这表明,至少从早泥盆世开始,东昆仑地区已经进入后碰撞的伸展阶段。综合区域上的研究成果,本文认为早泥盆世应为中央造山带(特别是东昆仑、北秦岭和柴北缘)始特斯构造体制转换的关键时期,这一时期相关地体的碰撞拼合已基本完成,区域构造体制由挤压开始转向伸展。

东昆仑造山带东段元古界小庙岩组的锆石U-Pb年龄

通过对东昆仑造山带东段香日德南部可可沙地区前寒武纪变质基底小庙岩组的野外地质调查,运用岩石学研究和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,探讨小庙岩组的形成时代。结果表明：小庙岩组主要为一套石英质变质岩系,可归纳为4种岩性组合,即黑云石英片岩-石英岩组合、片麻岩-片岩组合、角闪片岩-黑云石英片岩组合和石英岩-大理岩组合。原岩组合可能为一套火山-沉积建造,属于浅海陆缘沉积,变质条件为中压低角闪岩相。锆石U-Pb年代学表明,小庙岩组物源区存在1 600~2 729 M a的构造-热事件,其主体形成于1 683~1 554 M a,时代归属中元古代。

东昆仑造山带晚三叠世岩浆混合作用：以和勒冈希里克特花岗闪长岩体为例

东昆仑造山带晚华力西期—印支期花岗质岩石中广泛发育暗色微粒包体。本文以东昆仑东段和勒冈希里克特花岗闪长岩体为例,对暗色微粒包体及其寄主岩进行了详细研究。包体的野外产出特征、形态、结构构造和矿物学特征表明,他们是基性岩浆进入中酸性岩浆快速冷凝结晶的产物,和寄主花岗岩有着相似的稀土元素配分模式,显示轻稀土富集,重稀土亏损,轻重稀土元素分馏明显的特征,微量元素蛛网图也具有明显的相似性,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,反映了岩浆混合作用的特征;LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学研究显示,暗色微粒包体的形成年龄为(224.9±4.1)Ma,与寄主岩的同位素年龄值(225±5)Ma在误差范围内一致,表明了在晚三叠世期间东昆仑地区存在着后碰撞阶段壳-幔岩浆混合作用。

东昆仑造山带东段南缘和勒冈希里克特花岗岩体时代、成因及其构造意义

东昆仑造山带东段出露有较多的晚华力西期-印支期岩浆岩,其岩石成因和源区性质一直是地质学家研究的热点。本文对该区的和勒冈希里克特花岗岩体开展了详细的岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学及岩石地球化学研究。结果显示,岩体具有高Sr/Y、La/Yb比值和Na2O、Sr含量,轻重稀土元素分馏明显,轻微的Eu负异和正异常,Yb和Y的含量很低,说明岩体具有埃达克质岩石特征;岩体为准铝质到弱过铝质高钾钙碱性花岗岩类,富集大离子亲石元素(LILE)和亏损高场强元素(HFSE),高的Mg#值和Cr、Ni含量,近似于大陆地壳的Nb/Ta比值,并大量发育暗色微粒包体,表明其是以暗色微粒包体为代表的基性岩浆底侵下地壳的产物。岩体的锆石同位素年龄为225±5Ma,代表岩体的形成年龄,结合其地球化学特征表明在这一时期东昆仑造山带东段处于碰撞到后碰撞的转换阶段。

东昆仑造山带白日其利辉长岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地质意义

东昆仑中段的白日其利基性岩体由橄榄辉长岩、斜长岩和角闪辉长岩组成。主体岩相角闪辉长岩的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄表明,其侵位于248.9Ma±4.2Ma,为早三叠世阿尼玛卿古特提斯洋关闭过程中的岩浆活动。结合前人的研究,认为东昆仑造山带中生代岩浆混合作用至少始于早三叠世,白日其利岩体为研究俯冲阶段岩浆混合作用提供了窗口。同时,白日其利辉长岩中大量继承锆石的年龄表明,东昆仑基底经历了前寒武纪多旋回多期次的构造热事件,其中新发现的2109～2310Ma的古老年龄指示东昆仑在古元古代时期还存在一期岩浆热事件,其地质意义有待进一步研究。

东昆仑造山带牦牛山组火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其构造意义

东昆仑造山带牦牛山组磨拉石建造不整合覆盖在前泥盆系之上,记录了东昆仑早古生代洋盆关闭的时间。对格尔木南锯齿山一带牦牛山组上部火山岩段的英安岩进行了SHRIMP锆石U-Pb测年,11颗岩浆锆石206Pb/238U年龄加权平均值为(406.1±2.9)Ma,这表明牦牛山组上部火山岩形成于早泥盆世,进一步佐证了根据牦牛山组底部磨拉石中火山岩夹层的岩浆锆石U-Pb年龄所得出的结论:东昆仑早古生代洋盆关闭的时间为晚志留世—早泥盆世,而非传统认为的晚泥盆世。

东昆仑造山带纳赤台群流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄

纳赤台群是东昆仑早古生代造山带中岩石组成复杂的重要岩石地层单位,长期以来对其形成时代存在较大分歧。采用SHRIMP锆石U-Pb定年方法,对格尔木南水泥厂地区出露的纳赤台群石灰厂组流纹岩进行了高精度年代测定,结果表明,流纹岩中13个岩浆岩锆石206Pb/238U年龄平均值为450.4±4.3 Ma,它被解释为火山作用年龄,由此限定纳赤台群石灰厂组火山岩段形成时代为晚奥陶世。

基于ASTER遥感图像的东昆仑造山带岩性信息提取研究

应用ASTER数据,通过主成分分析和矿物指数等岩性信息提取方法,对东昆仑造山带温泉水库地区进行了岩性信息的遥感识别与提取。研究结果表明,主成分图像和矿物指数图能很好地反映岩石物质组成信息。元古宇结晶灰岩、二叠系灰岩、中三叠统闹仓坚沟组砂岩以及上三叠统八宝山组碎屑岩等分布面积较大的岩石地层单位在ASTER图像上可以识别出来。ASTER图像对基岩裸露区岩性信息进行提取是行之有效的方法,特别是碳酸盐岩及具有不同SiO2含量的沉积岩和火山岩;但对厚度较小的岩性识别及岩石蚀变还需要进一步研究。

东昆仑造山带海德乌拉一带早侏罗世火山岩特征及其构造意义

对东昆仑造山带哈拉郭勒地区海德乌拉山一带的火山岩进行了较系统的岩石学、地球化学研究.在实测剖面研究、同位素年代学及区域地层对比的基础上,把该套火山岩厘定为早侏罗世火山岩.火山岩岩石组合主要为基性和酸性熔岩,成分上具典型的裂谷"双峰式"特征,缺乏中性岩石,基性火山岩碱性程度较高,酸性火山岩主要为钙碱性岩石,其形成的构造环境为俯冲过程中在岛弧靠近大陆一侧弧后拉张形成的陆内裂谷的构造环境.

东昆仑造山带中地壳存在古洋壳俯冲的深反射地震证据

INDEPTH Ⅳ深反射地震测线横跨可可西里-巴颜喀拉地块和东昆仑-柴达木地块,为揭示青藏高原东昆仑造山带深部构造提供了直接地球物理证据。针对地表和地下"双复杂"地质构造条件,地震数据处理中通过剩余折射波静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术,获得了较高信噪比的地震反射叠加剖面。INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面揭示,在东昆仑造山带岩石圈上、下地壳之间存在不连续的古洋壳反射同相轴,该反射界面应属古特提斯域松潘-甘孜洋壳向北俯冲遗迹,不连续特征反映中生代东昆仑-柴达木地块南缘属于被动大陆边缘碰撞带。利用INDEPTH Ⅳ深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以助于深化东昆仑造山模式认识。

INDEPTH Ⅳ深反射地震揭示的东昆仑造山带隆升过程

INDEPTH Ⅳ深反射地震数据处理的重点和难点是近地表风化壳静校正和异常振幅噪音衰减,通过初至波剩余折射静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术获得了信噪比较高的地震剖面.由INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面揭示,东昆仑造山带上地壳地层具有挤压走滑、断展褶皱等动力学特点,岩石圈上、下地壳之间存在不连续的松潘—甘孜古洋壳反射特征,东昆仑山下偏南局部Moho面以上低频异常反射特征指示局部熔融、低速高导体存在.综合INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面和其他地球物理数据分析认为,东昆仑造山带隆升过程非常复杂,隆升过程至少经过两次主期变形,一期是中生代三叠纪松潘—甘孜洋向北俯冲引发被动大陆边缘造山,另一期是新生代古近纪印度—欧亚板块碰撞致使羌塘地块北移造成的上地壳挤压隆升.利用INDEPTH Ⅳ深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,最终提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以有助于深化对东昆仑造山模式的认识.

中美合作东昆仑造山带地质填图的启示：填图理念与填图方法

在中美合作东昆仑造山带地质填图实践的基础上,结合美国地质调查局(USGS)最近完成的地质填图实例的对比分析,初步总结和探讨了美国的地质填图方法和填图理念。结果表明,尽管地球物理和3S技术在地质填图中的应用不断推陈出新,但是地质填图理念、地质填图方法和地质报告风格自USGS成立以来未曾改变。"对所有地质实体按岩性进行划分和详细填图"的地质填图理念伴随USGS走过了130年曲折而艰难的历程。"地质现象引导地质路线"的填图方法是美国地质填图长期采用的方法,但应用于澳大利亚厚层风化壳和加拿大冰雪覆盖区的高精度地球物理填图方法并没有应用到造山带地质填图中,而遥感技术成为造山带基岩区填图的重要技术支撑。美国基岩区高效的地质填图速度并不能用高精度地球物理和遥感技术的应用来解释,已有地质成果的继承与利用、填图工作模式、填图与科学研究的合理定位、简明地质报告和GIS的地质应用才是决定地质填图速度的关键因素。

东昆仑造山带下中三叠统沉积岩地球化学特征

东昆仑造山带具有软碰撞、多旋回的特点 ,造山带内的沉积盆地具有多物源和不同的大地构造背景 .东昆仑造山带东段下、中三叠统沉积岩的常量元素组成特征表明 ,母岩大多数为杂砂岩 ,部分为长石砂岩和岩屑砂岩 ,表明该沉积盆地是一个多物源的浊积岩复理石盆地 ,陆源碎屑来自与其毗邻的活动大陆边缘、被动大陆边缘和火山岛弧 .稀土元素的配分模式和特征值表明该沉积盆地的大地构造背景具有活动大陆边缘和大陆岛弧的特征 ,更接近于活动大陆边缘 。

东昆仑造山带巴颜喀拉山群ASTER岩性信息提取!

巴颜喀拉山群在东昆仑地区分布广泛,岩性复杂,准确划分其岩性对巴颜喀拉山群的地层划分及构造属性的研究具有重要意义。对东昆仑造山带巴颜喀拉山群地区ASTER图像进行几何校正和大气校正后,通过主成分分析和矿物指数等岩性信息提取方法,获得主成分分析及比值图像;根据不同地质体的影像特征并结合野外地质调查,对研究区的巴颜喀拉山群进行了岩性段的划分。研究发现:分布于南部的上巴颜喀拉山群(T3by)岩性相对单一,主要为灰-深灰色粉砂质板岩和砂岩,在影像上特征不明显,所以仍将其划分为2个岩性段;而分布于研究区北部的原下巴颜喀拉山群(T1by),影像上色调纹理特征差异较大,由此将原来的2段细化分为4段,a段主要为深灰色粉砂岩和千枚岩,b段为灰绿色细砂岩,c段为黄褐色细砂岩,d段为深灰色细砂岩夹板岩。研究结果较好地体现了遥感技术在高原区域岩性划分中的优点,同时为巴颜喀拉山群地层的对比提供了参考。

东昆仑造山带家琪式斑岩型Cu-Mo矿床中花岗闪长岩的斜长石晶体群及其成矿意义

近年来,越来越多的作者接受火成岩由多种晶体群组成的新概念。本文以东昆仑造山带家琪式斑岩型Cu-Mo矿床中花岗闪长岩为例,试图阐明火成岩晶体群的涵义及其研究方法和意义。显微镜观察表明,花岗闪长岩的斜长石按其结晶习性可划分为5种不同类型,阴极发光图像分析证实了这一观察,并揭示了它们的生长过程。电子探针剖面分析揭示了横跨晶体切面的化学变化,进一步表明这些晶体具有不同的生长环境和生长过程,属于不同的晶体群。基于平衡热力学原理,推测晶体群来自5个不同的岩浆子系统,暗示形成花岗闪长岩的岩浆为多重岩浆房系统岩浆混合作用的产物,且混合岩浆经历了快速固结过程。这些认识对于探讨斑岩型矿床成因具有重要意义。

三维地质建模技术方法研究——以东昆仑造山带为例

三维地质建模的关键技术,是如何利用专业地理信息系统(GIS)的立体空间平台将三维空间地质实体真实地再现,实现地质体的三维可视化和相关空间分析,为地质研究和矿产资源勘查提供技术支撑。本文以东昆仑造山带为研究对象,利用Micromine软件系统对地质体三维实体建模中的关键技术和建模方法进行了探索性研究,初步总结出三维地质建模的主要技术和方法流程。

阿尔金和东昆仑造山带中酸性侵入岩地质、地球化学特征及地质意义

据青藏高原北部1∶25万区域地质调查资料,针对阿尔金和东昆仑造山带中主要出露的中酸性侵入岩类岩体地质、岩石地球化学特征进行对比研究,探讨原始古陆系统隶属关系.结果得出:岩体类型、岩石类型组合、成岩时代、岩浆系列、岩浆源岩物性及形成的地球动力学背景均可完全进行对比.认为前晋宁和晋宁期S型花岗岩类,可能是在碰撞造山地球动力学背景下,由成年期TTG陆壳局部或循环熔融形成;加里东和华力西期以I型和A型花岗岩类为主,推测是在一种大陆岩石圈伸展减薄或是大陆裂谷动力学背景下,由地幔基性超基性岩浆上侵引起中下地壳岩石局部熔融产生的一种岩浆作用产物,源区可能是副变质类型榴辉岩相和麻粒岩相下地壳.结合前人研究成果,初步提出阿尔金和东昆仑造山带古老基底同属一个古陆系统.

东昆仑造山带纳赤台群形成的大地构造环境探讨

纳赤台群是东昆仑造山带重要的岩石地层单位,对恢复早古生代地质演化历史具有重要意义,但对其形成构造环境分歧较大。在野外详细地质填图的基础上,对东昆仑造山带奥陶—志留系纳赤台群碎屑岩进行地球化学分析,以探讨东昆仑早古生代构造环境,为东昆仑早古生代构造演化研究提供地球化学证据。研究结果表明,纳赤台群形成于被动大陆边缘,而非活动大陆边缘的弧前盆地沉积,该结果与前人根据地质分析得出的结论一致。