甘肃武都塘坝金矿花岗斑岩地球化学特征与成因探讨论文设计

1、摘 要秦岭造山带位于扬子板块和华北板块之间，是中国大陆中央造山带的重要组成部分。沿秦岭造山带南缘勉略缝合带及两侧发育一条长约400km、呈东西向展布的印支期花岗岩带。西秦岭造山带属于秦岭造山带的西段，塘坝金矿区位于西秦岭金矿带南成矿亚带的东段，在文县-康县-略阳断裂北侧，新关-何家坝-梨坪断裂南侧，主要侵入于泥盆系下统桥头组地层中，其岩石类型主要为花岗斑岩。金矿体主要分布于花岗斑岩上下盘附近的断裂构造中，或分布于花岗斑岩内部，花岗斑岩与金矿成矿关系较密。因此，对研究区脉岩的花岗质岩浆作用和大地构造背景的研究可以为矿床成因、成矿时代以及成矿地质背景提供依据。本文对塘坝金矿区花岗斑岩详细的野外地质

2、调查基础上，进行了岩石矿物学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学的综合分析和研究，探讨花岗斑岩的形成时代、成因类型、物质来源以及成岩动力学背景。得到一下认识成果：（1）通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得塘坝金矿区花岗斑岩形成年龄为212.8Ma2.7Ma，与西秦岭花岗岩体的主要形成时代（220200Ma）一致，均属于印支末期岩浆作用的产物。（2）研究区花岗斑岩总体上为过铝质的钙碱性系列岩石，在A/CNK-A/NK判别图、Zr-TiO2判别图以及SiO2-P2O5图解中，显示出花岗斑岩具有S型花岗岩的特征。具体表现：具有高硅（w(SiO2)为70.84%75.23%）、富铝（w(Al2O3

3、）为14.59%16.08%），A/CNK平均值为1.16，大于1.1，在CIPW标准矿物中均出现刚玉矿物且大于1%；稀土配分模式呈海鸥型，轻稀土分馏明显，LREE/HREE介于3.9811.98之间，(La/Yb)N介于3.7718.6之间，具有明显的负铕异常，且明显亏损Ta、Nb、P和Ti高场强元素等特征。（3）研究区花岗斑岩的Mg#值介于24.9535.90之间（平均30.47）小于45，显示壳源特征；Nb/Ta值在8.9012.31之间（平均10.29）与陆壳平均值（11）一致，Sm/Nd平均值为0.21小于0.3，均表明成岩物质可能来源于大陆地壳；CaO/Na2O平均值为0.42，大

4、于0.3，显示源区成分可能与杂砂岩熔融有关。在Rb/Sr-Rb/Ba和A/MF-C/MF源区判别图解中也显示花岗斑岩源岩可能为为变质杂砂岩。花岗斑岩以地壳变质杂砂岩为源岩，经过部分熔融而形成。（4）研究区花岗斑岩具有后碰撞岩浆活动的特征，是印支期华北板块与扬子板块碰撞挤压后伸展减压熔融为主导的机制下，以杂砂岩为主部分熔融的岩浆快速高侵位冷凝形成的，形成于挤压环境向伸展环境转化的阶段。关键词：甘肃武都，塘坝金矿区，花岗斑岩，岩石地球化学，年代学，构造环境IVAbstractThe qinling orogenic belt is located between the Yangtze plate

5、 and the north China plate and is an important part of the central orogenic belt of the Chinese mainland. Along the mian-lue suture zone at the southern edge of the qinling orogenic belt and on both sides, a 400km long Indochina granite belt with east-west distribution was developed. The xiqinling o

6、rogenic belt belongs to the western segment of the qinling orogenic belt, and Tangba gold mining area is located in the eastern segment of the southern metallogenic subbelt of the west qinling gold belt, and is located to the south of the xinguan-hejiaba-liping fault and to the north of the wenxian-

7、kangxian-liuyang fault. Gold ore bodies are mainly distributed in fault structures near the footwall of granite porphyry, or in the interior of granite porphyry. Therefore, the study of granitic magmatism and geotectonic setting of vein rocks in the study area can provide the basis for the genesis,

8、metallogenic era and metallogenic geological background of the deposit. Based on the detailed field geological survey of the granite porphyry in Tangba gold mining area, this paper conducted a comprehensive analysis and research on rock mineralogy, rock geochemistry and zircon u-pb chronology, and d

9、iscussed the formation age, genetic type, material source and diagenetic dynamic background of granite porphyry.The following cognition results are obtained:(1)Through U-Pb dating of LA-ICP-MS zircon, the age of granoporphyry formation in Tangba gold deposit was 212.8Ma2.7Ma, which was consistent wi

10、th the main age of granoporphyry formation in the west qinling mountains (220200Ma) and was the product of magmatism at the end of Indo-chinese.(2)Granite porphyry in the study area is generally a calc-alkaline series of over-aluminiferous rocks. In the A/CNK-A/NK discriminant diagram, Zr-TiO2 discr

11、iminant diagram and SiO2-P2O5 diagram, it is shown that granite porphyry has the characteristics of s-type granite. Specific manifestations: high silicon (w(SiO2) is 70.84%75.23%), rich aluminum (w(Al2O3) is 14.59%16.08%), and the average value of A/CNK is 1.16, greater than 1.1. The distribution mo

12、del of rare earth is gull-shaped, and the light rare earth fractionation is obvious. LREE/HREE is between 3.98 and 11.98, and (La/Yb)N is between 3.77 and 18.6, with obvious negative europium anomaly, and obvious deficit of Ta, Nb, P and Ti elements with high field strength.(3)The Mg# value of grani

13、te porphyry in the study area is between 24.95 and 35.90 (mean 30.47) and less than 45, indicating shell source characteristics. The Nb/Ta value between 8.90 and 12.31 (mean 10.29) was consistent with the continental crust mean value (11), and the Sm/Nd mean value was 0.21 less than 0.3, indicating

14、that the diagenetic material may have originated from the continental crust. The mean value of CaO/Na2O was 0.42, greater than 0.3, indicating that the composition of the source area might be related to the melting of the complex sandstone. The discriminant diagrams of Rb/ Sr-Rb /Ba and A/ MF-C/MF s

15、ource areas also show that the granitic porphyry source rocks may be metamorphic complex sandstones. Granitic porphyry is formed by partial melting from metamorphic sandstones.(4)Granitic porphyry in the study area is characterized by post-collision magmatic activity. Under the mechanism dominated b

16、y extensional decompression and melting after the collision and extrusion of the north China plate and the Yangtze plate in the Indochina period, the magma with mixed sandstone as the main part of melting was rapidly and highly embedded and formed at the stage of transformation from the extruded env

17、ironment to the extensional environment.Key words：Mineralized granite porphyry; Chronology; Rock geochemistry; Tectonic setting第一章 绪 论1.1选题背景及项目依托秦岭造山带主要经历了新元古代造山带基底的形成与演化阶段、古生代板块构造演化阶段以及中生代陆内造山作用阶段3个演化过程，是典型的复合型大陆造山带1.2。其大致以宝成铁路为界可划分东、西秦岭造山带2。东秦岭造山带晚中生代构造岩浆事件发育强烈，出露面积大约为14000km2，主要以小岩株和岩基形式产出，前人对东秦

18、岭造山带花岗岩体进行了成岩时代、岩石类型和物源以及构造环境等研究3-8。通过收集前人研究资料，显示东秦岭造山带花岗岩体主要集中在110160Ma之间，主要是燕山期构造岩浆事件的产物。而西秦岭造山带发育大量早中生代花岗岩体，沿着西秦岭造山带走向，花岗岩体不连续（或断续）出露，其形态多呈拉长条状（少量近等轴状），明显受近EW、NWW向区域断裂构造控制，大多数表现为复式岩体，其主要形成时代为印支期。西秦岭造山带西段的花岗岩体侵位时间为印支早期9-11，而东部的花岗岩体则主要形成于印支晚期12-15。西秦岭地区是我国重要的多金属矿产地区之一，矿产资源十分丰富，主要以金、铅锌和汞锑矿床著称，矿产资源空间

19、分布具有分段成带展布的特点。多数金矿床（点）分布在花岗岩体外围附近，与岩浆作用关系十分密切，金矿床(点)主要沿近东西、北西西向断裂构造带分布。本文以西秦岭造山带南部武都塘坝金矿区花岗斑岩为对象。塘坝金矿床发现于1987年，位于西秦岭造山带南部文县-康县金锰成矿亚带的东段，阳山金矿分布于该带西段，最新的研究认为，阳山金矿是与花岗斑岩有关的中低温热液型金矿床16。通过详细的野外地质调查，发现塘坝金矿矿区出露的花岗斑岩与金矿在空间上关系密切。然而，至今对该矿床的研究资料较少，缺乏对矿区花岗斑岩岩石地球化学特征、成岩时代、形成的构造背景、岩石成因的研究。本文对塘坝金矿区花岗斑岩进行了LA-ICP-MS

20、锆石U-Pb定年及岩石地球化学特征分析，结合区域研究成果，对花岗斑岩形成时代、构造背景及岩石成因进行了探讨，为矿床成因、成矿时代及区域成矿地质背景研究提供基础资料。本论文选题来源于项目“甘肃石鸡坝-阳山地区金矿整装勘查区矿产调查与找矿预测”，项目编号（211527180320），论文以该项目为基础，选择甘肃武都塘坝金矿花岗斑岩地球化学特征与成因探讨作为硕士论文题目。通过详细的野外地质调查、室内实验样品测试分析以及收集相关文献，以系统详细的岩相学和矿物学研究为基础，结合研究区花岗斑岩地球化学特征和成岩时代等方面的研究，综合分析塘坝金矿区花岗斑岩成因、年代学以及构造环境，为进一步探索该矿床成因、形

21、成背景以及找矿方向，以期能为本区的勘查工作提供一些建议。1.2区域位置与自然地理经济概况1.2.1位置与交通塘坝金矿区位于甘肃省陇南市武都区（原行政划为武都县），130方位直距46km处，公路里程55km，属陇南市武都区琵琶镇管辖，地理座标：东经10518191052050，北纬331255331359。区内有省道S206线（武都-洛塘）相通；东距康县54km与康县-琵琶公路相接；南距兰州-海口高速（G75）武都-罐子沟段12km，在琵琶镇设有出口；北距正在建设的兰州-重庆铁路陇南站60km。矿区内有村村通公路相连，交通方便（图1.1）。矿山生产、生活物资可以通过陇南市采购，运输便捷，成本较低

22、。1.2.2自然地理研究区地处西秦岭山脉南麓，山系多呈近东西走向，地势总体为东北高、西南低。山势陡峻，地形切割强烈，“V”字型沟谷发育，海拔16002600m，相对高差400500m，森林茂密、植被发育，岩石露头较差。区内水系发育，大小河沟有常年及季节性流水，洛塘河在矿区南部流过，可满足生产生活用水，属长江中上游地区嘉陵江流域的白龙江支流。本区属温暖带大陆性季风湿润气候。年平均温度为10.8,最低温度-0.8，最高温度21.4，由于是山区且森林覆盖大，气候温和宜人，冬无严寒夏无酷暑。雨季为79月份，年均降水量为816.3mm，是甘肃省降水量最多的地区。无霜期210240天。由于受地形影响，气候

23、垂直差异明显，具有亚热带、暖温带、冷温带三种气候特征。按气候和地貌，可分为川坝河谷区、半山干旱区、高寒阴湿区和林缘区，有“一山有四季，十里不同天”之说。境内山川秀丽、风光迷人、气候温和、四季分明，由于特殊的地理环境，使这里既有南国的灵秀，又具北国之雄奇，素有“陇上江南”和“植物大观园”之称。图1.1 塘坝金矿交通位置图1.2.3经济概况研究区属农业区，具有“千年药乡”、“千年椒乡”之美称，工业尚不发达，耕地面积较少，居民点比较分散，劳动力资源丰富。居民主要以汉族为主。农作物以冬小麦为主，其次为玉米、黄豆、马铃薯、高粱等，经济作物有油料、大麻、花椒、党参、核桃等。森林资源有松、桦、椴树等。区内矿

24、产资源较为丰富，己经查明的大概有20多种。其中金属资源主要以金、铜、铁、锰等为主；非金属资源主要以煤、水晶、大理岩、石英岩、重晶矿石等为主。1.3区域研究现状1.3.1区域基础地质工作（1）19671970年，陕西省地质区测队进行了1：20万碧口幅区测地质调查工作，重点对本区地层、构造、岩浆岩及矿产等方面进行了较为系统的研究工作，划分了构造体系，建立了区域地层构造基本格架，分析和探讨了地层沉积、岩浆活动、地质构造与成矿的关系，总结了区域成矿规律，提出了找矿的方向。（2）19821984年，甘肃省地矿局化探队开展了碧口幅1：20万水系沉积物测量工作，基本查明了区内各元素的地球化学特征，圈出单元素

25、异常760个，其中金单元素异常78个，铜单元素异常33个，为本区开展地质工作提供了基础地球化学资料。（3）19861989年，甘肃地质局区测队对1：20万区调碧口幅进行了修测，重点对原碧口群及原三河口群进行了重新测定，将原碧口群地层分解成蓟县系、青白口系、震旦系和寒武系四个大的地层单元，对地质找矿工作提供了新理论依据和基础资料。（4）19971999年，甘肃地质矿产勘查开发局地质科学研究所康县1：5万分队，开展了1：5万碾坝幅和康县幅区域地质调查，1：5万水系沉积物测量。对原1：20万武都幅中的泥盆系中统三河口组，根据地层的分布和组合规律，重新进行了划分，将该套地层厘定为震旦系下统关家沟组、泥

26、盆系下统桥头组、屯寨组和羊汤寨组。1.3.2国内外花岗岩研究现状花岗岩是组成大陆地壳的主要岩石，尽管其主要成分较为简单，但记录了大陆地壳的形成、壳-幔相互作用以及岩石圈演化等重要信息。不同成因类型的花岗岩和岩石组合反映不同的构造环境和地球动力学背景，且多数金矿床成矿作用与花岗岩的形成有着密切联系，往往为矿产资源提供了热源和物源。随着研究技术的进步、测试方法的改进以及大陆动力学研究的发展，使得学者对花岗岩体的研究取得了显著性的成果，以花岗岩体的地质学（岩相学、矿物学以及岩体的分布和穿插关系等）为研究基础，结合区域构造背景和岩石地球化学等特征，综合分析研究壳-幔混合作用。因此，对花岗岩体的研究即是

27、地质科学中的重点，也是地质问题中的热点。自20世纪70年代以来，对花岗岩体的研究大致经历了3个阶段：第一个阶段，澳大利亚地质学者Chappell和White（1974）17根据花岗质岩浆性质不同将其划分为S型和I型花岗岩；第二个阶段，地质学者Pitcher（1979）18以板块构造理论为基础，把不同成因类型花岗岩与大地构造环境相结合；第三个阶段，1993年美国地质学家提出了大陆动力学计划（NSF，1993）19，即花岗质岩浆的形成、运移和侵位等是大陆增生的基本过程，意识到壳-幔混合作用对花岗质岩浆形成具有重要的意义。综合所述，研究花岗岩体主要有以下3个方面。（1）花岗岩的分类常见的花岗岩分类有

28、3种。第一种按源区性质分类：幔源、壳源以及壳幔混源；第二种按构造环境分类：碰撞前、同碰撞和后碰撞；第三种按成因分类：S型、I型、A型、M型。目前最常用的是第三种分类方法，I型花岗岩是指一系列准铝质钙碱性花岗质岩石的总称17；S型花岗岩是经过风化的壳源沉积物，经过部分熔融、结晶而产生的花岗岩17；A型花岗岩是指碱性、贫水和非造山的花岗岩20；M型花岗岩是指幔源型花岗岩21。这类方法在判断花岗岩成因类型中存在很多问题，因此需要结合岩石地球化学和构造环境等多方面知识来探讨。（2）花岗岩成因与壳-幔演化花岗岩的成因类型一直在学术界有所争论，最早认为花岗岩的成因有两种：第一种认为花岗岩是玄武岩分异演化而

29、来；第二种认为花岗岩成因是独立演化的。随着大陆动力学研究发展以及实验方法和设备的改进，越来越多的学者认为花岗岩主要起源于地壳。初始时大陆地壳成分为玄武质，但如今大陆地壳成分为长英质，因此可以说明早期形成的地壳发生过分异作用，而使地壳中部分镁铁质物质发生拆沉作用再次进入到地慢之中，在拆沉作用过程中地幔深部的热源上涌，使上覆地壳发生部分熔融，进而从玄武质向长英质方向演化22，在此过程地幔中的物质发生部分熔融被带到地壳，以岩浆暗色微粒包体的形式在中酸性岩体中体现。关于花岗岩类中的暗色微粒包体，前人研究认为是花岗质岩浆的残留物，而不是地幔岩浆的产物23。也有学者认为花岗岩类主要起源于地壳，但地幔可以为

30、花岗岩类的形成提供热源，也是花岗岩类形成过程中重要因素之一24-26。随着岩石地球化学、Hf同位素以及岩石矿物学研究的不断发展，证实地幔中部分熔融的物质参与了花岗质岩浆的形成，即幔源岩浆和壳源岩浆发生混合作用。如一些学者对暗色微粒包体和寄主岩石进行了锆石U-Pb测年，得出年龄范围大体一致，但锆石中Hf同位素组成特征有较大的出入，研究表明了两种岩浆发生过混合作用26-27。即使幔源岩浆中的物质参与花岗岩的形成有限，但在此过程中起着不可或缺的作用。因此花岗岩的形成不一定来源于壳源岩浆，有可能也是壳-幔岩浆混合作用的产物。（3）花岗岩形成的构造环境花岗岩形成的大陆构造环境及其判别是目前地质学者非常关

31、心的问题之一。花岗岩通过岩相学、矿物学以及岩石地球化学等特征记录了其当时所形成的构造环境。到目前为止花岗岩构造环境的判别方法已有多种，其中最常用的方法是应用岩石地球化学数据进行投图进而判断其形成环境22。Pearce et al（1984）根据微量元素Rb、Y、Nb等元素相关关系将花岗岩划分为五种类型：火山弧花岗岩（VAG）、洋脊花岗岩（OBG）、板内花岗岩（WPG）、后碰撞花岗岩（Post-COLG）和同碰撞花岗岩（Syn-COLG）。Maniar et a1.（1989）根据不同成因类型花岗岩的形成阶段将其划分为造山花岗岩与非造山花岗岩两类。一些学者认为花岗岩不同成因类型都有相对应特定的构

32、造环境28，如I型花岗岩是在俯冲作用背景下形成、S型花岗岩是在碰撞作用背景下形成和A型花岗岩是在伸展作用背景下形成。在我国川西和峨眉山玄武岩形成花岗岩，同时存在I型和A型花岗岩29；我国华南侏罗纪花岗岩相同时间、相同地点存在S型、I型以及A型花岗岩3种30，都与上述观点不一致。另一些学者认为花岗岩的地球化学特征往往取决于花岗岩源岩的性质、物理化学条件以及岩浆演化方式22。这些影响因素并没有与构造直接联系，构造背景只控制某个影响因素，不是一一对应的，往往会导致花岗岩构造环境判别图解是多解的31，从而得出的结论不是唯一的。因此，花岗岩形成的构造背景问题复杂多样，不能简单的依靠岩相学或地球化学特征进

33、行判别，将采用综合方法进行研究。1.3.3西秦岭印支期花岗岩研究现状西秦岭造山带内早中生代构造岩浆事件发育，沿着北西西-南东东主构造线方向形成一条长约600km的花岗岩带。主要侵位于古生代、中生代地层之中，与围岩接触关系明显，无明显变形变质特征32。西秦岭印支期花岗岩性主要二长花岗岩和花岗闪长岩，含有少量的花岗斑岩、黑云母花岗岩、淡色花岗岩等，且在多数花岗岩中发育有暗色微粒包体32-33，包体具有中-细粒岩浆结构，表明花岗岩体为岩浆混合作用的产物14、34。西秦岭印支期花岗岩体按时间和空间分布可划分为印支早期和印支晚期两个阶段35-36：印支早期花岗岩（248234Ma）主要呈拉长条状，分布于

34、西秦岭北带的中-西段；印支晚期花岗岩（236203Ma，集中于224211Ma）则遍布整个西秦岭，但主要集中在西秦岭东段以及西秦岭的南带。前人对西秦岭地区大量印支期花岗岩进行岩石地球化学和Sr-Nd-Pb同位素示踪的研究，认为西秦岭印支期花岗岩体以I型花岗岩为主10、14、33、37-38，但一些学者认为印支期花岗岩体以S型花岗岩为主（少量I型花岗岩）15、39。因此，西秦岭印支期花岗岩体在整体成因类型及源区性质的认识上有不同的见解，而且西秦岭具体的花岗岩体在成因类型及源区性质上也存在较大的差异（如中川岩体）。西秦岭印支期花岗岩体形成的构造背景存在争议（主要是阿尼玛卿-勉略洋盆在西秦岭何时关闭

35、，以何种方式关闭），目前主要有以下4种不同观点：（1）西秦岭印支期花岗岩（248203Ma）形成于后碰撞构造环境，认为印支期花岗岩是碰撞后大陆地壳加厚和拆沉作用的产物40-41；（2）西秦岭印支早期花岗岩（248234Ma）是活动大陆边缘弧环境下下地壳的部分熔融的产物9、42；而印支晚期花岗岩（236203Ma）则形成于碰撞造山作用环境下38、43-47；Dong et al.（2011）48进一步将印支晚期花岗岩划分为同碰撞环境（228215Ma）和后碰撞环境（215200Ma）两个阶段；（3）西秦岭印支期花岗岩（240211Ma）是大洋盆地消减环境下的产物49；（4）西秦岭印支期花岗岩（2

36、48200Ma）形成于活动大陆缘弧岩浆活动作用环境，说明大陆碰撞是发生时间为晚三叠世末期50。1.4研究内容及技术路线1.4.1研究内容本文在广泛收集整理塘坝金矿区花岗斑岩及其周边岩体资料的基础上，经过详细的野外地质调查，以岩相学和矿物学研究为基础，系统全面的岩石地球化学和成岩时代研究，测定出可靠的数据，在此基础上，讨论塘坝金矿区花岗斑岩的形成年代，岩石成因类型及岩浆物质来源和岩脉形成的构造环境问题。（1）野外调查和样品采集：在准备开展野外工作之前先进行详细文献收集与整理工作，然后开展详细的野外地质勘查工作。先对塘坝金矿区花岗斑岩所在的西秦岭地区基础地质情况进行全面了解，之后对塘坝金矿区及其花

37、岗斑岩进行详细的野外勘查，查明塘坝金矿区花岗斑岩的岩石矿物学特征，以及花岗斑岩在野外分布和产状，还有岩脉与矿体和围岩之间的接触关系，进行具体详细的野外描述记录，并系统采集具有代表性的岩石样品和野外照片。（2）岩相学研究：先将塘坝金矿区花岗斑岩脉的岩石手标本制成薄片，并在显微镜下进行观察描述，然后根据其矿物成分、含量、结构构造确定岩石分类命名。（3）岩石成因类型研究：通过对塘坝金矿区花岗斑岩岩石地球化学（主量和稀土微量元素）分析确定其岩石成因类型及岩浆物质来源。（4）岩体年代学研究：通过对塘坝金矿区花岗斑岩的岩石样品锆石U-Pb同位素年代学特征进行分析，探讨岩脉的形成时代，综合西秦岭花岗岩的研究

38、资料，对塘坝金矿区花岗斑岩的年代学意义进行探讨，即脉岩是西秦岭造山带岩浆演化的哪一时期。1.4.2技术路线1.5完成的主要工作量本次论文从准备到完成历时两年，具体时间安排如下：从2018年5月至2018年6月全面收集西秦岭花岗岩和工作区相关基础地质资料，初步了解工作区地质概况；2018年7月至2018年9月进行野外调研、收集野外资料，熟悉区域地质背景，并采集样品和照片；2018年10月至2018年12月为室内资料整理，初步确定专题研究方向；2018年12月至2019年1月确定论文框架，完成开题报告；2019年7月至2019年8月针对性、倾向性对塘坝金矿区花岗斑岩进行野外调研，丰富和完善野外第一

39、手资料，在此期间完成样品测试与分析；2019年9月至2020年3月为室内综合研究，撰写论文并完成初稿；2020年4月至2020年6月论文修改、完善及答辩等工作。本次论文完成主要的实物工作量见表1.1。表1.1 实物工作量序号项目数量完成单位完成人1野外调研40天项目组导师、本人及项目组成员2野外路线9000米项目组导师、本人及项目组成员3钻孔、坑道编录4000米项目组导师、本人及项目组成员4矿点调查2个项目组导师、本人及项目组成员5照片采集197张项目组导师、本人及项目组成员6样品采集109个项目组导师、本人及项目组成员7实测剖面1500米项目组本人及项目组成员8薄片鉴定25片项目组本人9光片

40、鉴定15片项目组本人10锆石挑选1件河北廊坊物化勘察研究所技术人员11锆石制靶1个长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室本人及实验室老师12锆石CL图像采集5张长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室本人13锆石U-Pb定年1件长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室本人14全岩主量元素分析15件长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室本人及实验室老师15全岩微量元素分析15件长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室本人及实验室老师16全岩稀土元素分析15件长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室本人及实验室老师45第二章 区域地质背景2.1区域构造背景及

41、演化位于华北板块和扬子板块之间的秦岭造山带，是中国大陆中央造山带的重要组成部分。其横穿中国东部伸展构造区以及西部挤压构造区，是研究挤压与伸展构造域交替、转换和叠合的最理想之地。秦岭造山带西接祁连-昆仑造山带，东连大别-苏鲁高压-超高压变质带，呈近东西展布，以商丹、勉略缝合带为界划分为华北地块南缘、秦岭微地块和扬子地块北缘，以宝成铁路为界划分为东、西秦岭造山带2。秦岭造山带主要经历了新元古代陆块的汇聚与裂解、古生代洋壳俯冲增生和陆弧碰撞、以及中生代陆壳俯冲和陆陆碰撞2、51-52，完整记录了大陆裂解、洋盆消减、以及陆陆碰撞等多种板块运动形式，是研究不同板块运动形式演化、继承与转换的理想地区。其中

42、中生代时期，构造岩浆事件强烈，在西、南秦岭形成了大量的中生代花岗岩体，出露面积大。西秦岭造山带在地理位置上横跨陕西、甘肃、四川以及青海四省，面积大约为180000km2，地理上位置大致在N33N3740，E96（E9630）E10630区域内，除西秦岭山之外，还包括了西倾山、青海南山、宗务隆山和鄂拉山等一系列山系32。西秦岭造山带东以宝成铁路（或徽成盆地）与东秦岭分界，西以柴达木盆地、东昆仑地块以及鄂拉山断裂相邻，南以松潘-甘孜地块与玛沁-略阳断裂相接，北以祁连山和青海南山北缘-土门关断裂为界。从大地构造位置来说，西秦岭造山带处于三个构造域（古亚洲构造域、滨太平洋构造域以及特提斯构造域）交汇的

43、特殊地段，是中国中央造山带的构造集结部位53-54，也是一个“碰撞-陆内复合型”造山带55。张国伟等56将西秦岭造山带与松潘-甘孜地块紧密结合在一起，提出了“西秦岭-松潘大陆构造结”概念，认为西秦岭-松潘大陆构造结是一个巨型构造，由中国大陆的各个主要造山带和地块交汇而形成的，总体上呈一个倒三角形形状。自西秦岭的基底形成以来，先后经历了Redinia超大陆裂解、秦-祁-昆古大洋形成、俯冲碰撞造山、碰撞后期板内伸展和陆内叠覆造山等多个阶段55，西秦岭造山带是众多构造聚集、多期构造活动、壳幔物质流体交换以及物理化学作用剧烈的活动区，而使其成为矿产资源富集的良好场所和成矿流体与物质活跃的汇聚储集区 5

44、7-58，构成了我国最大的卡林-类卡林型金矿省59或造山型金矿集中区60，是碰撞造山带成矿系统的重要地区之一。本次研究区塘坝金矿床区地理位置在甘肃省陇南市武都区，大地构造位置位于碧口地体北侧的勉略缝合带上，即南秦岭地块、松潘-甘孜地块和扬子板块交汇部位61（图2.1）。区域褶皱、断裂构造较为发育，主构造线呈近东西向，东西向。构造、热液活动频繁，具多期次相互叠加特征。区域变质作用普遍，变质程度较低，沿断裂带分布动力变质岩如碎裂岩、糜棱岩等。部分花岗斑岩脉周围可见接触变质岩如黑云母角岩、角闪石角岩等。具备金成矿的有利地质背景。图2.1 西秦岭造山带构造划分（a）及侵入岩分布图（b）（据62-63修

45、改）1-印支期花岗岩；2-印支期火山岩；3-缝合带；4-断裂带；5-年龄（Ma）；6-地点；7-宝成铁路；8-塘坝金矿区2.2区域地层区域上出露的地层从老至新有元古界青白口系豆坝岩组（Qbd）、秧田坝组（Qby）以及震旦系关家沟组（Z1g）和临江组（Z2l），寒武系干沟组（1g），志留系卓乌阔组（Szw），泥盆系桥头组（D1q）、屯寨组（D1t）、羊汤寨组（D1y），石炭系益哇沟组（C1y），白垩系田家坝组（K1t）以及更新世（Qpeol）、全新世（Qhpal）（表2.1）。1.青白口系豆坝岩组（Qbd）主要分布于区域的西南部，呈北东向条带状挟持在文县-康县断裂带之中，北西与泥盆系桥头组呈断层

46、接触，南东部与石炭纪益哇沟组呈断层接触，未见顶底。岩性组合主要以变火山岩、变砂岩和千枚岩为主，部分地区见有少量片岩，其岩性主要包括变玄武质角砾熔岩、变玄武岩、变玄武质沉角砾岩、变玄武质凝灰岩、变玄武岩、碧玉岩、绿帘绿泥片岩、绢云绿泥石英片岩、绢云石英千枚岩、变岩屑长石杂砂岩等。表2.1 地层单元划分一览表年代地层岩石地层界系统组段新生界第四系全新统冲洪积物更新统风成黄土中生界白垩系下白垩统田家坝组古生界石炭系下石炭统益洼沟组泥盆系下泥盆统三河口岩群羊汤寨岩组第二岩段第一岩段屯寨岩组第三岩段第二岩段第一岩段桥头岩组第三岩段第二岩段第一岩段志留系上志留统卓乌阔组寒武系下寒武统干沟组新元古界震旦系临

47、江组关家沟组第三岩段第二岩段第一岩段青白口系秧田坝岩组d岩段c岩段豆坝岩组2、青白口系秧田坝岩组（Qby）秧田坝岩组大面积出露于区域东南部，其上与震旦系关家沟组、石炭系益哇沟组呈断层接触，未见底。按岩石组合特征划分为a、b、c、d、e、f五个岩性段。区域内只出露c、d两个岩段。c岩段（Qbyc）为凝灰质千枚岩、变凝灰质砂岩与杂砂岩及粉砂质板岩互层，下部为凝灰质千枚岩夹凝灰质砂岩。d岩段（Qbyd）以长英质杂砂岩为主夹千枚岩，下部夹变砾岩，砂砾岩及千枚岩、板岩。下与秧田坝岩组c岩段韧性断层接触。3、震旦系关家沟组（Z1g）关家沟组位于区域中部及北部，呈北东东-南西西向展布，主要分布于文县-康县断

48、裂带附近，分布范围仅次于青白口系和泥盆系，其下部与青白口系秧田坝岩组呈断层接触，上部与震旦系、泥盆系和石炭系呈断层接触。关家沟组自下而上划分为三个段。一段（Z1g1）岩性主要有变长英质砂岩、杂砂岩及凝灰质砂岩互层夹粉砂质千枚岩，下部夹火山集块岩，变中基性凝灰岩。二段（Z1g2）岩性主要有变长石石英砂岩夹粉砂质板岩、粉砂质千枚岩，下部为千枚状板岩及含炭千枚岩夹含磷层。三段（Z1g3）岩性主要有凝灰质含砾千枚岩，凝灰质千枚岩，下部为含砾凝灰质千枚岩，千枚岩含砾石，为冰水沉积。4、震旦系临江组（Z2l）临江组仅在区域西南部呈楔状分布于断裂带中，向南西延伸，其下部与震旦系关家沟组呈断层接触，上部与石炭

49、系益哇沟组呈断层接触，在区内出露不全，厚度较小。为浅海相碳酸盐岩组合，由深灰色硅质条带灰质白云岩及白云岩组成。5、志留系卓乌阔组（Szw）分布于区域西北角一带，分布范围小，出露面积约4km2，由于受构造及断层影响，呈北东-南西向条带状展布，其与北部石炭系田家坝组呈角度不整合接触，南与石炭系益哇沟组呈断层接触，未见顶底。岩性以千枚状板岩为主。6、泥盆系广泛分布于区域文县-康县断裂带以北，出露面积大，约180km2，总体呈北东-南西向展布，与区域构造线一致，主要为三河口岩群。三河口岩群按变质岩石组合及原岩建造特征、变形变质特征和宏观可分性构造标志及构造叠置关系，自下而上划分为三个构造岩石地层单位桥

50、头岩组（D1q）、屯寨岩组（D1t）羊汤寨岩组（D1y），属总体有序、局部无序的构造地层单位。（1）桥头岩组（D1q）区域内桥头岩组主要分布于西南角，整体呈北东向展布，其南部与豆坝岩组呈断层接触，北西部与屯寨岩组呈断层接触。桥头岩组内部可根据特征岩性组合标志划分为三个非正式岩段。第一岩段（D1q1）岩性主要为灰色、灰黑色粉砂质、炭质板岩、灰绿色绢云绿泥千枚岩夹少量的灰色、灰白色粉-细晶灰岩、灰褐色变岩屑石英砂岩。第二岩段（D1q2）主要为一套重结晶灰岩组成，岩性主要为中-厚层状粉-细晶灰岩，夹少量的千枚岩、板岩、变砂岩、含炭硅质岩、片理化绢云方解石英岩。第三岩段（D1q3）下部为灰黑色含炭质绢

51、云千枚岩、绢云石英片岩夹灰绿色绿泥绿帘石岩（变玄武岩）、变长石石英砂岩、片理化绢云方解石英岩；上部为灰色中-薄层状不等粒结晶灰岩、含生屑粉-细晶灰岩夹少量绢云千枚岩、绢云绿泥千枚岩、条带状白云母石英岩。（2）屯寨岩组（D1t）分布于区域北中部至西部，整体呈北东向展布，其南东与桥头岩组呈断层接触，北西与羊汤寨岩组呈整合接触。屯寨岩组内部可根据特征岩性组合标志划分为三个非正式岩段。第一岩段（D1t1）中下部为浅灰色薄层中-细晶灰岩、深灰色薄层粉-细晶灰岩、浅灰色中-厚层状硅化细晶灰岩夹浅灰色绢云石英千枚岩、绢云绿泥千枚岩、灰黑色千枚状炭质板岩；上部以绢云绿泥千枚岩为主，夹粉-细晶灰岩及少量的变绢云

52、母石英细-粉砂岩。第二岩段（D1t2）中下部以中-厚层状粉-细晶灰岩为主，夹含炭质绢云千枚岩、浅褐色绢云石英千枚岩、绢云千枚岩，上部以强碳酸盐化绿泥绢云片岩、强碳酸盐化绿泥绢云石英片岩、绢云石英千枚岩为主，夹少量的薄层状方解石英岩、中-厚层状细-中晶灰岩。第三岩段（D1t3）下部以灰色厚层块状结晶灰岩、硅化结晶灰岩及内碎屑灰岩为主，中部以绢云绿泥千枚岩为主，上部以绢云千枚岩、钙质千枚岩和灰黑色中薄层状碎裂结晶灰岩互层为特点。（3）羊汤寨岩组（D1y）主要分布于区域北西部，整体呈北东向展布，其南东部与屯寨岩组三岩段呈整合接触，北西部与石炭系益哇沟组呈断层接触。第一岩段（D1y1）上部为千枚状板岩

53、夹薄层灰岩，下部为钙质千枚状板岩夹含凝灰千枚岩，夹铁矿层。第二岩段（D1y2）薄层状微晶灰岩及泥灰岩、钙质千枚状板岩交互出现。7、石炭系益洼沟组（C1y）主要分布于区内西北角一带、文县-康县断裂带大梁山等两处，面积约57km2，与其他地层均呈断层接触。其岩性以薄层微晶灰岩和中厚层白云岩组合为特征，底部见少量陆源碎屑岩。8、白垩系田家坝组（K1t）分布于区域西北角一带，出露面积约3km，受断裂构造影响，分布不连续。北部均延伸，南部与卓乌阔组呈角度不整合、断裂接触。其岩性以紫红色泥质粉砂岩、砂质泥岩与砾岩互层为主，多为中厚层状，砾岩多为厚-巨厚层状。9、第四系（Q）区域内第四系分布广泛，按沉积成因

54、分类，主要有近、现代冲洪积、残坡积、崩积、风积等，其中能够作为独立地质体圈定的有冲洪积和风积。全新统冲洪积物（Qhpal）：分布于各河流中，为近、现代的河流堆积物，在塘坝以及沿碾坝河、燕子河等较大河流处都有较大范围的分布。冲洪积层由碎石、砾卵石、砂土及腐殖质壤土组成。风积黄土（Qpeol）：分布于区域西北角，以淡灰黄色黄土为主，黄土较疏松，柱状节理发育，厚0-3m，直接覆于基岩之上。2.3区域构造区域属于南秦岭印支褶皱带，位于文县-康县-略阳断裂北侧，新关-何家坝-梨坪断裂南侧。不同期次、不同性质和不同层次的断裂，以及不同类型的褶皱构造发育。区域性断裂构造主要有范家坝-临江断裂、何家坝-梨坪断

55、裂以及东北部牛舍山一带断裂等。（1）范家坝-临江断裂随区域构造线方向而变化，断裂长约60km，走向NE-SW向，倾向NW向，断层两侧岩石明显破碎，为下古生界与泥盆系地层的分界线。（2）何家坝-梨坪断裂挤压破碎强烈，断裂长约50km，走向呈NE向，倾向呈NW向，宽度为10-1000m。断层具有分枝现象，但断层面产状整体向北倾斜。强烈的挤压破碎带内硅化蚀变明显，带内发育角砾岩化、糜棱岩化、碳化、泥化等。（3）牛舍山一带断裂主要呈EW向，挤压强烈破碎，被一组NW-SE向的小型断层错断，为石炭系与二叠系地层的分界线。区域褶皱构造发育，在震旦系-寒武系地层中以关家沟背斜、周家沟背斜、月照背斜等为主。在泥

56、盆系-石炭系地层中主要为紧闭的背向斜褶皱，以塘坝背斜为典型代表。岩脉或金矿化即受背斜轴向断裂控制，也受鞍部的层间剥离断裂以及翼部断裂控制。韧脆性变形在震旦系-寒武系地层中发育。其中尚家沟-三官韧脆性剪切带最发育，早期呈现为左行平移韧脆性剪切变形，可见拉伸线理；晚期被走滑断层复合，以脆性变形为主，可见糜棱岩。2.4区域岩浆岩西秦岭中生代构造岩浆事件非常强烈，尤其是中酸性侵入岩在区域内广泛分布（图2.1），时代跨度范围大，在空间上沿近东西向或北西向断裂带呈拉长条状分布。该区处于文县-康县断裂带上，区内先后加里东-华力西期、印支期和燕山期三个构造岩浆事件。加里东-华力西期构造岩浆事件强烈，使深部含矿

57、物质的上升侵入，为成矿提供了物质基础；印支期造岩浆事件使区内地层发生强烈变形，产生一系列褶皱、断裂构造，为成矿提供了控矿容矿空间；燕山期造岩浆事件活动强烈，分布范围较广，具同源、同期、异相的特点，且与该区金及多金属成矿有着密切的关系。区域内虽然没有大规模岩体产出，但中性、中酸性侵入脉岩或小岩株较发育，主要有闪长（玢）岩脉、花岗闪长（玢）岩脉、花岗斑岩脉等，岩脉宽度范围变化大，延长数十米至数百米，受区域构造控制较为明显，多集中分布在北东向及近东西向断裂构造带上，与区域构造线相一致。发现多数矿区中-酸性脉岩与金矿化关系极为密切，有些岩脉整体矿化。2.5区域变质作用区域变质作用类型有区域变质作用、动力变质作用和接触变质作用。区域变质作用比较普遍，主要出露于新元古代-古生代变质地层中，其变质程度普遍达千枚岩-板岩，形成了低温低压区域变质岩，属低绿片岩相。由于受后期构造作用的强烈改造，各地层单元间以韧性剪切带或断层接触。变质岩主要有板岩、变质砂岩、千枚岩等，原岩建造特征基本保留。动力变质作用仅局限于断裂带、韧脆性剪切带及其附近的变质地层，变质岩石主要有碎裂岩、糜棱岩等，如尚家沟-三官韧脆性剪切带中，以糜棱岩为主，岩石具糜棱岩化，矿物组合为黑