白乃庙-吉中造山带东段早古生代地层的识别及其地质意义

白乃庙-吉中造山带中的诸多前寒武纪地体是否属于同一个微陆块一直存在着争议,由此制约了对该造山带前寒武纪构造演化及其中微陆块基底构造亲缘性的认识。对造山带东段吉林南部头道沟组的野外观察及锆石U-Pb年代学研究表明,该地层形成时代为631~460Ma,是长春-延吉蛇绿混杂岩带的重要组成部分;白乃庙-吉中造山带东、西两段前寒武纪碎屑锆石年龄谱系和εHf(t)值均具有很好的相似性,同时造山带不同地区岩浆岩的锆石Hf同位素模式年龄和全岩Nd同位素年龄均具有很好的对应性,表明卷入该造山带的前寒武纪地体曾同属于一个微陆块;白乃庙-吉中造山带内的下古生界中存在大量泛非期碎屑锆石(~600Ma),结合造山带与冈瓦纳大陆的前寒武纪碎屑锆石年龄谱系和εHf(t)值的高度吻合性,我们认为该造山带中的微陆块可能来自于冈瓦纳大陆,但其在冈瓦纳大陆中的位置与中亚造山带东段的其他地块(额尔古纳、兴安及布列亚-佳木斯-兴凯地块)相距较远。

内蒙古白乃庙铜金矿区侵入岩锆石和磷灰石裂变径迹年代学及其地质意义

斑岩铜矿形成后常常遭受后期抬升剥蚀和破坏改造,内蒙古白乃庙铜金矿床是中国北方造山带中少有的几个早古生代斑岩铜矿床之一,其变化保存过程研究具有理论和找矿双重意义。锆石裂变径迹和磷灰石裂变径迹热年代学研究表明,自150 Ma以来白乃庙铜金矿区总体剥蚀量为3.11~3.25 km。矿区内岩体隆升冷却呈快速—缓慢—快速阶梯状3个阶段:150~<90 Ma快速剥露阶段,构造应力以挤压作用为主,平均剥蚀速率0.0457 mm/a;90~<20 Ma稳定剥蚀阶段,矿区构造应力由挤压转变为伸展,平均剥蚀速率0.0033 mm/a;20 Ma至今快速剥露阶段,矿区构造应力为挤压作用,平均剥蚀速率0.0388 mm/a。加里东期到燕山期,矿区受古亚洲洋俯冲、碰撞以及陆内造山活动的影响,白乃庙铜金矿成矿后处于挤压和伸展交替的环境,为白乃庙铜金矿的变化保存提供了有利的地质条件。

华北克拉通北缘白乃庙组变质火山岩锆石定年与岩石地球化学特征

白乃庙组绿片岩是白乃庙铜金矿床赋存层位,矿区构造上位于华北克拉通北缘古生代陆缘增生带内.岩石学、岩石地球化学特征指示该绿片岩原岩为中基性火山岩.对白乃庙组变质火山岩的锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学研究表明,该火山岩形成年龄为449±3 Ma（n=33,MSWD=4.0）,为晚奥陶世岩浆活动的产物.白乃庙组变质火山岩具有低的SiO2 （43.47％～54.64％）、TiO2 （0.60％～1.31％）和P2O5（0.08％～0.35％）,宽的MgO（3.98％～12.99％）含量,属于钙碱性系列岩石,岩石富集大离子亲石元素K、Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta,Zr、Hf也表现为轻微的亏损.轻重稀土分馏明显,具有不同程度的Eu异常（Eu/Eu＊=0.7～1.2）和轻微负的Ce异常（Ce/Ce＊=0.74～1.01）.岩石地球化学特征表明白乃庙变质火山岩经历了一定程度的结晶分异,橄榄石和单斜辉石为主要的结晶相.该变质火山岩具有较低的Ti/Y（2.5～5.0）和Zr/Y（189～355）值、低的176Hf/177Hf比值和较宽的εHf（t）值,暗示源区可能为岩石圈地幔,且受到了地壳的混染.Nb和Ta强烈亏损、极低的Nb/Ta值（0.08～1.09）以及Ce的负异常表明与大洋板块的俯冲作用有关,岩浆源区可能已受到俯冲组分的影响.构造环境判别显示白乃庙变质火山岩为与消减作用有关的大陆弧岩浆岩.锆石二阶段Hf模式年龄（tDM2）变化范围为1073～1470 Ma,平均值为1285 Ma（n=30）,暗示华北板块北缘在中新元古代时期曾发生过一次重要的构造热事件.

内蒙古白乃庙铜金矿床的成矿时代和成矿构造背景

内蒙古白乃庙铜金钼矿床位于华北板块北缘的中亚造山带的温都尔庙加里东期增生带内,其成矿时间、成因类型和构造环境一直存在分歧。为确定成矿时间,作者运用高精度单颗粒激光熔融氩氩法对含矿石英脉中的黑云母和白云母矿物进行了年龄测定。获得黑云母样品22点^(40)Ar/^(39)Ar等时线年龄为396±2 Ma(MSWD=20),白云母样品23点^(40)Ar/^(39)Ar等时线年龄为358±2 Ma(MSWD=11),确证矿床形成于泥盆纪。矿区斑岩等岩浆岩类侵位年龄为428～466 Ma,早于成矿年龄至少40 Ma;赋矿地层白乃庙群形成于1130Ma左右,早于成矿时间约700Ma。如此大的年龄差表明白乃庙矿床不是斑岩型或海底喷流沉积型矿床,而是通过矿床地质和流体包裹体研究所确定的造山型铜金矿床。白乃庙矿床的成矿年龄与赋矿地层白乃庙群的峰期变质作用年龄(384.5±6Ma)基本一致,也与晚志留世-泥盆纪时温都尔庙增生岩浆弧与华北克拉通北缘的碰撞拼贴时间吻合,因此认为白乃庙铜金矿床形成于碰撞造山体制,是世界首例造山型铜矿床。

内蒙中部白乃庙地区格林威尔岩浆事件记录:石英二长闪长岩脉锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄证据

本文主要报道内蒙古中部白乃庙地区侵入古生界徐尼乌苏组沉积地层中的石英二长闪长岩脉的锆石LA-ICP-MS法U-Pb定年结果。测试结果显示大量锆石为捕获锆石并获得了从古元古代1.9Ga到中元古代1.26Ga左右的谐和年龄。其中中元古代年龄可划分为1.7Ga,1.6～1.47Ga和1.26Ga等三个不同阶段;前两阶段年龄分别与华北克拉通化之后初始裂谷和非造山岩浆作用以及白云鄂博裂谷中火成碳酸盐的侵位时代相对应;而1.26Ga的年龄则与全球格林威尔构造-岩浆热事件时代相吻合。结果表明华北北缘存在中元古1.26Ga左右岩浆热事件。该结果为进一步认识华北北缘地壳演化及华北板块是否参与过罗迪尼亚超大陆演化提供了重要线索。

内蒙古白乃庙铜矿床成矿时代的研究

内蒙古白乃庙铜矿床是华北地区知名的大型铜矿床之一,位于兴蒙造山系满都拉-霍林郭勒弧盆系白乃庙早古生代岛弧内。该矿床包括南、北两个矿带,南矿带矿体产于白乃庙组绿片岩中,北矿带矿体产于花岗闪长斑岩内。白乃庙组共划分为五个岩性段,第一、三、五岩段岩性主要为绿泥斜长片岩、阳起绿泥斜长片岩,是白乃庙铜矿的主要赋矿层位;第二、四岩段为长英片岩和变质流纹英安岩组合。白乃庙组地层的原岩为一套中基性-中酸性海相火山-沉积岩组合。对于该矿床及白乃庙组地层的形成时代争议较大,前人多认为二者均形成于中元古代。本文采用锆石SHRIMP U-Pb同位素定年获得了白乃庙组第三岩性段绿泥斜长片岩的形成年龄为439.8±6.7Ma,花岗闪长斑岩的形成年龄为433.9±2.2Ma、451.8±3.0Ma,采用辉钼矿Re-Os同位素分析获得辉钼矿的形成年龄为433.9±3.1Ma。结合前人成果,提出白乃庙组地层及花岗闪长斑岩的成岩时代和白乃庙铜矿的成矿时代均为晚奥陶-早志留世,它们同属早古生代白乃庙岛弧岩浆作用的产物。

内蒙古白乃庙地区金矿成矿作用

内蒙古白乃庙金矿床为石英脉型和石英脉+蚀变岩型金矿,赋存于海西期的岩浆岩和白乃庙组的绿片岩中。海西期的石英闪长岩和斜长花岗岩的金丰度值为9 0×10-9～15 0×10-9,矿石铅同位素与海西期斜长花岗岩的铅同位素组成相似,反映成矿母岩可能为矿区的海西期岩浆岩;硫化物铅同位素的Δγ和Δβ值及硫同位素δ34S值显示成矿物质来源于深部,与岩浆岩有关;石英流体包裹体的δD水值、计算得出的δ18O水值和方解石的δ13C值表明成矿流体起源于岩浆,演化过程中有大气降水的加入。成矿作用是在区域构造体制发生转换后,于伸展地球动力学环境下进行的,成矿期控矿构造均呈张性,具有多阶段活动的特点。Au在成矿热液体系中可能与Cl-、HS-结合形成络合物或与H3SiO-4结合形成AuH3SiO4并发生迁移而形成金矿。

内蒙古白乃庙铜矿床辉钼矿铼锇同位素定年及其地质意义

内蒙古白乃庙铜矿床位于兴蒙造山带温都尔庙加里东增生带铜多金属成矿带。矿床包括南北两个矿带,南矿带矿体产于白乃庙组绿片岩中;北矿带矿体主要产于花岗闪长斑岩体内,其成矿作用复杂,矿床成因争议较大。采用铼锇同位素定年法对矿区的7件辉钼矿单矿物样品进行分析,所获铼锇同位素模式年龄变化范围为(439.6±6.4)～(450.0±6.6)Ma,加权平均值为(446.5±3.5)Ma,获得等时线年龄为(451.2±3.5)Ma,MSWD值为1.3。结合矿床地质特征分析,认为白乃庙铜矿床是在原始喷流沉积作用形成矿源层基础上,经加里东期岛弧花岗闪长斑岩成矿作用形成,矿床成因应属多期叠加成矿。

内蒙古白乃庙逆冲推覆构造的组成及其构造特征

地层对比结果显示,白乃庙地区发育在古生界之上并与其呈构造接触的地层为中新元古界白云鄂博群哈拉霍圪特组和白音宝拉格组。经过详细的野外观察和构造剖面测量可知,自南向北的逆冲推覆作用将白云鄂博群由华北克拉通北缘推覆至兴蒙造山带南缘的白乃庙岛弧岩带内,进而形成白乃庙逆冲推覆构造。根据逆冲断层、飞来峰与下盘地层、岩体的时代及相互关系,推断该逆冲推覆构造向NNW方向推覆7～15 km,形成于晚二叠世至早三叠世,是古亚洲洋闭合后陆陆碰撞作用在陆缘的响应。该逆冲推覆构造的发现和研究对于进一步了解白乃庙地区陆陆碰撞的过程具有重要意义。

内蒙古白乃庙铜金矿床流体包裹体研究

内蒙古白乃庙铜金矿床位于华北板块北缘增生型造山带,石英脉型和蚀变岩型矿体受 EW 向韧-脆性剪切带控制。成矿过程分为三个阶段:早阶段石英-黄铁矿,乳白色石英和粗粒黄铁矿变形、破碎;中阶段多金属硫化物充填胶结早阶段变形、破碎的石英角砾和黄铁矿裂隙;晚阶段为石英-碳酸盐细脉,穿切早中阶段脉体和矿物组合。冷热台显微测温结果显示,早阶段石英中原生流体包裹体的均一温度为248℃～380℃,盐度为4.34%～6.59%,次生包裹体均一温度为180℃～260℃,盐度为3.23%～4.18%NaCl eqv;中阶段石英中原生包裹体的均一温度变化范围为215℃～241℃,盐度为2.90%～4.18%NaCl eqv,与早阶段次生流体包裹体一致;晚阶段石英细脉和方解石中的流体包裹体均一温度为137℃～181℃,盐度为0.50% ～2.00%NaCl eqv。激光拉曼测试结果表明,流体包裹体气相成分为 CO_2、CH_4和 N_2。成矿流体为低盐度、低密度、富 CO_2的流体,当这种流体到达剪切带时,由于压力骤然降低发生以 CO_2逸失为特征的沸腾作用,导致成矿流体过饱和,成矿物质快速沉淀下来形成矿床。白乃庙铜金矿床成矿流体及矿床地质特征与造山型矿床一致,确证了造山型铜矿的存在并提供了实例。

内蒙古白乃庙铜矿成因研究

白乃庙铜矿赋存于中浅变质的中元古界白乃庙组基性-中酸性海相火山岩系中。矿床地质特征和同位素地球化学以及成矿流体研究表明,该矿床曾经历与海相火山喷发相伴的金属矿化和斑岩矿化两个矿化期。早期矿化发生于中元古代晚期,形成含铜矿源层;晚期矿化发生于志留纪,使矿床最终形成。该矿床应属多因复成的层控型矿床。

内蒙古白乃庙铜钼矿区侵入岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年及地质意义

白乃庙铜钼矿是华北地块北缘最重要的大型铜钼矿,矿区中部花岗闪长斑岩与成矿关系密切。为探讨成岩成矿关系,笔者选取花岗闪长斑岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学特征研究。花岗闪长斑岩测年分别为432.4±2.2 Ma、440.7±2.1Ma和443±1Ma,岩体侵位时代为早志留世,与铜矿石中辉钼矿Re-Os等时线年龄440.5±4.4Ma(待刊)基本一致。岩体属高钾钙碱性岩石组合系列,稀土曲线右倾,δEu 14.83^-19.54,弱亏损,富集Rb、Ba、Th、U、K,亏损Nb、Ta、Ti,具有岛弧花岗岩的地球化学性质。结合区域地质背景,认为白乃庙铜钼矿成矿与早志留世花岗闪长斑岩岩浆期后热液活动密切相关,成矿构造背景为早古生代古亚洲板块向华北板块俯冲形成的白乃庙古火山岛弧带。

内蒙古白乃庙岛弧发现古元古代变质基底——来自双胜地区斜长角闪岩年龄和地球化学的证据

白乃庙岛弧位于兴蒙造山带南缘,是研究古亚洲洋早古生代地质的重要单元,其基底属性存在争议。在内蒙古东部阿鲁科尔沁旗附近开展地质调查过程中,在双胜地区发现了一套古元古代变质杂岩,为白乃庙岛弧基底属性研究提供了新素材。对该杂岩中的斜长角闪岩进行岩相学、年代学和地球化学研究。该斜长角闪岩原岩属于辉长岩类,至少经历了2期变质作用,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄研究表明变质年龄为1924±17 Ma和1814.2±9.4 Ma。地球化学研究显示,该岩石原岩属拉斑玄武岩系列,具有富铁、镁、钙、钛,贫碱,高Na 2 O/K 2 O(2.05~3.12),中等Mg#值(41.09~51.71)等特征,稀土和微量元素曲线特征与洋岛玄武岩相似,推测其来源于岩石圈地幔,形成于大洋板内背景。双胜地区变质杂岩可能记录了古元古代哥伦比亚超大陆聚合过程中的洋陆转化事件。结合区域资料,推测白乃庙岛弧具有统一的前寒武纪基底,与华北克拉通具有极好的构造亲缘性。

内蒙古白乃庙铜(钼)矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

内蒙古白乃庙铜(钼)矿床是华北板块北缘中段最重要的一个铜(钼)矿床,矿床由南、北两矿带构成。南矿带矿体主要产于寒武系白乃庙组绿片岩中,矿体产状与围岩基本一致;北矿带矿体大部分产于花岗闪长岩体中,部分延进围岩。利用Re-Os同位素定年方法对南、北矿带主要矿段的5件辉钼矿样品进行了成矿时代研究,结果表明,辉钼矿样品的Re-Os同位素模式年龄为(435.8±6.0)^(443.0±6.1)Ma,Re-Os同位素等时线年龄为(440.5±4.4)Ma(2σ,MSWD=1.4),属于早志留世,与花岗闪长斑岩成岩时代(440.0 Ma)一致。结合区域地质背景和矿床特征,认为白乃庙铜(钼)矿主成矿期为早志留世,与早志留世花岗闪长斑岩(440.0 Ma)岩浆侵入关系密切,又与早古生代古亚洲洋向华北板块强烈俯冲期(446.0~453.0 Ma)相吻合,但晚于围岩白乃庙组。综合分析认为该成矿事件是早古生代华北板块北缘"沟、弧、盆"体系演化和陆缘增生的产物。

内蒙古苏尼特右旗白乃庙地区徐尼乌苏组的形成时代及其地质意义

本文对白乃庙地区徐尼乌苏组沉积特征、原岩建造、变质火山岩及变质碎屑岩的年代学和地球化学进行了研究,探讨了白乃庙地区早古生代构造演化。本次研究采集了徐尼乌苏组中具有代表性的变质含砾粗粒杂砂岩、变质英安质晶屑凝灰岩和变质长石石英细砂岩样品,进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩石地球化学分析。结果显示,2个变质英安质晶屑凝灰岩锆石的加权平均年龄分别为440.9±1.8Ma(MSWD=0.10)和440.9±1.7Ma(MSWD=0.15),锆石Th/U比值为0.46~1.59,自形程度较好,发育有典型的岩浆锆石振荡环带结构,显示为岩浆成因锆石的特点,表明徐尼乌苏组的形成时代为早志留世。变质含砾粗粒杂砂岩的碎屑锆石年龄在452.0±1.3Ma^535.0±1.0Ma之间,最高峰值年龄为490Ma左右;变质长石石英细砂岩碎屑锆石年龄则在440.1±5.7Ma^3268.9±57.7Ma之间,最小谐和年龄为440.1±5.7Ma,峰值年龄为490Ma左右,另有1.0Ga、1.6Ga、1.8Ga和2.5Ga四个明显的峰值年龄。根据研究区徐尼乌苏组岩性组合与结构构造,可将该组划分为3个不同的沉积旋回。结合白乃庙地区徐尼乌苏组测年结果、岩石地球化学特征、原岩建造及区域岩浆岩资料,白乃庙弧后盆地沉积可划分为三个演化阶段:早期快速堆积阶段(452.3~440.9Ma),形成了一套成熟度较低的粗碎屑岩建造,物源主要来源于白乃庙岩浆弧中的岩浆岩;中期火山喷发阶段(440.9~440.1Ma),以火山沉积作用为主,为火山碎屑岩建造夹有碳酸盐建造和少量碎屑岩建造,碎屑物质主要来源于该时期的火山活动;晚期稳定沉积阶段(<440.1Ma),形成一套细碎屑岩建造和碳酸盐建造,为浅海相稳定沉积,此时物源广泛,分别来源于华北克拉通基底、兴蒙造山带和白乃庙早古生代火山弧。根据徐尼乌苏组的沉积建造和火山建造特征,结合白乃庙火山弧岩浆活动特征,认为徐尼乌苏组形成于早古生代弧后盆地中,此时华北板块北缘属于安第斯型活动大陆边缘。

内蒙古白乃庙铜矿床稳定同位素地球化学特征及其地质意义

内蒙古白乃庙铜矿床位于中亚造山带温都尔庙加里东增生带铜多金属成矿带,矿床包括南、北两个矿带,南矿带矿体产于白乃庙组绿片岩中,北矿带矿体主要产于加里东期花岗闪长斑岩体内。成矿作用大致分为早、中、晚3个阶段,分别以石英-黄铁矿,石英-黄铜矿、辉钼矿,石英、方解石-方铅矿、闪锌矿组合为标志。同位素测试结果显示:石英流体包裹体中的δ18OH2O值在-3.2‰~5.5‰之间,δD变化范围为-94.2‰^-69‰,随着成矿作用的进行,δD基本不变,δ18OH2O逐渐降低;热液方解石的δ13CPDB为-5.4‰^-2.4‰,δ18OSMOW为-3.1‰~10.9‰,随着成矿作用的进行,δ13CPDB基本不变,δ18OSMOW逐渐降低;硫化物的δ34S值变化范围为-0.6‰^-6‰,显示出幔源硫的特征。碳、氢、氧、硫同位素显示南、北矿带不同成矿阶段流体主要来自岩浆系统,且南、北矿带间没有明显差异,但南矿带流体显示有更多大气降水和壳源物质的加入。结合矿床地质特征分析,认为在加里东期古洋壳经俯冲作用发生部分熔融形成花岗闪长岩岩浆,并沿着裂隙上升到浅部,带来成矿物质,对原始矿源层的成矿物质进行活化富集,在白乃庙岛弧带形成白乃庙斑岩铜矿床。

内蒙古白乃庙铜矿区含矿中酸性侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成矿时代

为了限定白乃庙铜矿的成矿时代和成矿环境,对含矿中酸性岩类进行同位素年龄和岩石地球化学研究。获得的3个含矿花岗闪长岩样品的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为421.5±1.8Ma、438.6±3.4Ma和459.3±3.6Ma。含矿中酸性岩类属于过铝质钙碱性系列岩石,稀土元素曲线显示为轻稀土元素富集型,具有弱正Eu异常,微量元素曲线表现为明显的Ta、Nb亏损。综合含矿中酸性岩类时代、地球化学特征及区域构造背景,认为白乃庙铜矿总体形成于早古生代,具有多期成矿的特点,成矿作用与古蒙古洋早古生代俯冲消减事件有关。

内蒙古白乃庙铜矿成矿地质演化

白乃庙铜矿赋存于中浅变质的白乃庙组基性—中酸性海相火山岩系中,其矿体呈似层状等顺层产出。矿床既有同生成矿特征,又有后期热液叠加、改造标志。基于矿床地质特征和同位素测试资料,通过对沉积、构造、岩浆以及蚀变与矿化的关系等分析,认为该矿床的形成经历了海相火山沉积预成矿期和斑岩矿化期两个阶段,晚志留世为成矿后变化期。矿床形成于中志留世,属典型层控矿床。

内蒙古白乃庙铜-金-钼矿床成矿机制--来自流体包裹体和He-Ar同位素的证据

白乃庙铜-金-钼矿是华北板块北缘中段一个重要矿床,其矿化特征既显示斑岩型蚀变特征,同时又表现出明显的后期造山作用改造的特点。本次研究通过系统的流体包裹体显微测温、激光拉曼和气液相色谱分析揭示其成矿流体为中—低温、中低盐度的CO_2(CO)-H_2O-CH_4(C_2H_2+C_2H_4)-NaCl-CaCl_2体系,流体混合作用和CO_2逃逸为成矿主要因素。富还原性流体的存在可能促使气相流体携带大量的Cu、Au等成矿元素迁移至较远点的白乃庙群地层,沿着片理或裂隙沉淀成矿。对不同成矿阶段矿石中黄铁矿的He-Ar同位素组成测试结果显示白乃庙矿床黄铁矿流体包裹体的~3He/~4He比值在0.06~0.71Ra之间,^(40)Ar/^(36)Ar比值为375.5~1436.3,指示成矿体系由不同性质和组成的两个端元流体混合而成,即混入了类似于MORB型地幔端元的高温高盐度流体和富含地壳放射成因氦但具有空气氩同位素组成特征的低温大气降水。白乃庙矿床属受后期造山作用改造的斑岩型铜-金-钼矿床,形成于古亚洲洋板块持续向南俯冲背景。

白乃庙金矿床控矿构造解析

白乃庙金矿区的节理包括东西向剖面共轭剪切节理，北东—北西向平面共轭剪切节理，北北东向剖面共轭剪切节理。与之相应的断层有近东西向逆断层，北东向和北西向的平移断层以及北北东向的斜冲断层。此外，北东向断层的低序次构造亦呈北北东走向，但其性质为平移断层。东西向、北东和北西向断裂形成于南北向挤压构造应力场。它们控制了主要含金石英脉展布。其中，２６号主矿脉就位于北东向平移大断裂———白乃庙断裂的北北东向低序次平移断层中。尽管矿脉均就位于南北向挤压作用形成的主断裂系统及低序次构造中，但它们均属成矿前构造。在成矿期，深部岩浆侵位引起的局部构造应力场使成矿前构造张开控制了含金石英脉的就位。而北北东向的斜冲断层为成矿后构造。