赞比亚Chambishi矿区新元古代Roan群沉积作用及其对铜钴成矿的贡献

论文摘要

赞比亚铜矿带位于刚果克拉通东南缘,以星罗棋布的大型、超大型层状铜矿闻名于世。本次研究选取Chambishi铜矿区,采用岩石学、岩石地球化学、地质年代学和同位素地球化学等方法,厘定了Roan群沉积时代和物质来源,探讨了Roan群沉积环境和构造背景,确定了Chambishi辉长岩体年龄及其构造意义,精细反演了新元古代刚果克拉通东南缘裂谷演化历史。通过系统剖析Roan群与铜钴成矿作用的关系,探讨了Roan群对成矿作用的贡献,为研究区未来的勘查工作提供了有益指导。Roan群自下而上可分为下Roan亚群、上Roan亚群和Mwashia亚群。下Roan亚群岩石整体富集轻稀土,δEu、La/Sc、Th/Sc、Th/Cr值指示其来源于长英质物源区。碎屑锆石多呈次棱角状,具有明显的振荡环带和高Th/U比值（0.52.0）,支持下Roan亚群源区为长英质物源区。下Roan亚群碎屑锆石207Pb/206Pb年龄集中于2.11.7 Ga,出现少量新太古代（2.72.4 Ga）,古元古代（2.3–2.1 Ga）和中元古代（1.51.0 Ga）碎屑锆石。对比区域岩石单元的地球化学和年龄特征,本文认为下Roan亚群物质主要来源于中酸性的基底Lufubu变质杂岩、Bangweulu地块和Muva超群,少量物质来源于Irumide带中花岗岩。自下而上,下Roan亚群碎屑岩SiO2/Al2O3比值升高,CIA值降低（小于65）,表明矿物成分逐渐成熟,化学风化程度降低,下Roan亚群整体沉积于寒冷、干燥的气候条件。下Roan亚群最年轻碎屑锆石207Pb/206Pb年龄为1003±35 Ma,与Nchanga花岗岩提供的沉积时代下限（883 Ma）一致。下Roan亚群层状矿床成矿年龄为约820 Ma,因此,下Roan亚群沉积时代为883820 Ma。上Roan亚群底部出现硬石膏,指示早期炎热干燥、强烈蒸发的环境;上部白云岩Sr含量为168.0243.0 ppm,Ba含量为1.7287 ppm,Sr/Ba比值远大于1,指示后期为稳定的碳酸盐台地环境。白云岩Th/U比值较低,δCe略大于1,暗示了弱还原环境。上Roan亚白云岩厚度较大,Mg2+/Ca2+比值较低（1.067.46）,底部泥质岩遭受强烈镁化,上述特征支持白云岩成因模式为以渗透回流为主,局部为萨布哈模式。Chambishi辉长岩体结晶年龄为772762 Ma,标志了第二次裂谷作用开始。辉长岩受地壳混染程度低,La/Yb、Th/Ta、Th/Yb和Ta/Yb比值与富集地幔相似。锆石εHf（t）为0.4212.46,低于同期的亏损地幔（约+14）,TDM2（8601620 Ma）大于形成年龄,表明辉长岩岩浆源区为富集地幔。全岩ISr（t）为0.706220.70859,INd（t）为0.511600.51169,εNd（t）为-0.720.64,指示岩浆来源于富集地幔EMI。多组地球化学证据证明Chambishi辉长岩源区为富集地幔EMI。结合前人研究成果,本文认为赞比亚铜矿带新元古代裂谷成矿历史为:伴随着Rodinia超大陆的裂解,新元古代刚果克拉通东南缘经历了两次裂谷事件。第一次裂谷期为883820 Ma,沉积了下Roan亚群和上Roan亚群。820800 Ma时,受压实成岩、石膏脱水作用影响,氧化性成矿流体沿着同生断裂和透水层下渗,淋滤萃取Mindola组和基底早期铜矿床的铜金属。由于地温梯度大幅升高,富钾、铜成矿流体受热循环上升至COM层时发生还原作用导致矿质沉淀。经历长周期、持续性的成矿流体循环,最终在COM层形成了超大型沉积岩型层状铜矿。820772 Ma时为地壳稳定期,伴随小幅地隆升使沉积作用停止。约772Ma,第二次裂谷作用使得基性岩浆开始活动。第二次裂谷期为772620 Ma,沉积了Mwashia亚群、Nguba群和Kundelungu群。682645 Ma时,赞比亚铜矿带出现第二次裂谷成矿作用。620 Ma之后,裂谷开始闭合,最终在560530 Ma时,刚果克拉通与Kalahari克拉通碰撞聚合形成冈瓦纳大陆,使得540490 Ma时发生叠加成矿作用。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 刘春发

导师: 张静

关键词: 赞比亚铜矿带,新元古代,裂谷演化,层状铜钴矿床

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P618.41;P618.62

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000192

总页数: 149

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