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湖南千里山花岗岩对成矿作用的约束

作　者: 万贵龙
导　师: 张德会
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地球化学
关键词: 千里山岩体燕山期放射性产热裂变径迹热质输运数值模拟
分类号: P588.121
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

千里山花岗岩体出露面积仅10km2,其周围却分布着一系列W、Sn、Mo、Bi、 Be、Pb、Zn、Ag大型-超大型矿床。多年来许多地质学者对该地区进行了深入的研究,并在许多结论认识上达成了一致。而对于千里山花岗岩体侵位过程中温度场、流体场的变化,放射性元素产热量以及热年代学等方面尚没有深入研究。笔者通过放射性产热量估算、裂变径迹、热质输运数值模拟等方面对千里山岩体进行了研究,主要获得了如下认识：1.根据重力资料和大地电磁资料反演,得出了千里山花岗岩侵入体的深部延深、赋存状态：该花岗岩体深部侵位不超过20km,属于无根花岗岩,花岗岩成因以陆壳重熔为主。地表出露面积虽小但其深部存在巨大的隐伏岩体,周围有东坡、红旗岭、柿竹园、瑶岗仙、野鸡尾等成矿带。根据岩体的分布状态及规律,推断得出这些小岩体往往是成矿的有利区带。2.千里山花岗岩的放射性元素平均丰度为：U=17.01×10-6, Th=42.09×10-6, K=42.63×10-3,Rb=55.46×10-5,属高产热花岗岩,其放射性产热量达4.123×1014J·a-1。论文认为,放射性元素产热在延长对成矿有重要影响的温度场持续时间上起到了重要作用。3.裂变径迹实验结果表明：锆石样品的裂变径迹年龄可分为125～141Ma和149～165Ma两个年龄组。与千里山岩浆两个活动期次的年龄相当。热液矿化温度区间(200℃～580℃)的持续时间约45Ma,长时期的高温环境为成矿提供了所必须的热量。磷灰裂变径迹显示可分为2个年龄组：28～36Ma、20～22Ma,径迹长度平均为11.0±2.2～12.8±2.2um。样品裂变径迹部分退火主要集中在约50Ma-10Ma,表明150Ma～50Ma,由于地层的隆升剥蚀,使古地温下降到80℃-120℃的温度区间,计算得知自150Ma以来,千里山地区地层的隆升剥蚀幅度为6080m。4.通过热质输运数值模拟分析,认识到千里山花岗岩体SE方向上温度场持续了约10Ma,流体场持续了约10Ma。在1Ma～10Ma,温度场和流体场整体衰减局部加强,且向东南方向迁移,与地形的影响及岩浆侵位过程中岩浆流的运移有关,该区域具备了更好的成矿环境,也正是柿竹园、野鸡尾等成矿区带的位置所在。该岩体NE方向上温度场持续了约30Ma,流体场持续了约30Ma。温度场、流体场长时期持续存在的高热、长热效应,为岩浆热液中矿质的萃取分离、运移富集、成矿提供了非常有利的条件,这也是该岩体周围一系列大型、超大型矿床得以形成的关键所在。5.千里山岩体形成于后碰撞环境下的伸展构造体制中,裂隙和裂隙构造相对发育,为含矿流体的运移富集提供了良好的通道。岩体侵位深度较浅,易形成大规模的热液环流,且富含U、Th等放射性元素,为高产热花岗岩,多次的岩浆侵位和放射性元素产热大大延长了温度场和流体场的持续时间,提供了有利的成矿条件。千里山岩体富含Be、Li、F, Cl等挥发分,大大降低了岩浆熔体粘度和结晶温度,F的存在还可以延缓岩浆的结晶速度,使岩浆分异的更充分,从而使得矿质元素有更长的时间被萃取、运移、富集成矿。放射性元素产生的热量在延长持续加热时间方面同样起到了重要的作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 前言  11-21
  1.1 选题依据及其研究意义  11-12
  1.2 课题的国内外研究现状及存在问题  12-17
  1.3 研究内容及研究方法  17-19
    1.3.1 研究内容  17
    1.3.2 研究方法  17-18
    1.3.3 技术路线  18-19
  1.4 工作概况及实物工作量  19
  1.5 论文的主要创新点  19-21
2 区域地质背景  21-40
  2.1 区域地层特征  21-26
    2.1.1 区域地层划分  23-25
    2.1.2 不同地层中成矿元素的丰度分布情况  25-26
  2.2 区域构造特征  26-30
    2.2.1 区域构造格架的演化  26-28
    2.2.2 区域内主要褶皱构造  28
    2.2.3 区域内主要断裂构造  28-30
  2.3 区域岩浆岩特征  30-32
    2.3.1 火山岩  30
    2.3.2 岩脉、岩墙  30-31
    2.3.3 侵入岩  31-32
  2.4 区域地球物理特征  32-34
    2.4.1 重力场特征  32-33
    2.4.2 地磁场特征  33-34
  2.5 区域地质演化过程  34-35
  2.6 千里山地区地质特征  35-38
  2.7 花岗岩与区域成矿  38-40
3 千里山花岗岩体特征  40-57
  3.1 千里山复式花岗岩成岩阶段及时代  43-44
  3.2 千里山花岗岩体地球化学特征  44-47
  3.3 千里山岩体物质来源  47-49
  3.4 千里山地区物探分析  49-52
  3.5 放射性元素产热量计算  52-56
  3.6 本章小结  56-57
4 裂变径迹实验及模拟分析  57-82
  4.1 裂变径迹研究山体隆升的理论基础  58-60
    4.1.1 裂变径迹测年的基本原理  58
    4.1.2 裂变径迹的退火带划分  58
    4.1.3 径迹长度及其意义  58-59
    4.1.4 径迹年龄及其意义  59-60
  4.2 样品采集与实验方法  60-62
    4.2.1 锆石实验方法  61
    4.2.2 磷灰石实验方法  61-62
  4.3 实验结果与地质意义  62-68
    4.3.1 锆石样品实验结果分析  62-65
    4.3.2 磷灰石样品实验结果分析  65-68
  4.4 与锆石U-Pb测年相比较  68-73
  4.5 时间-温度关系  73-75
  4.6 磷灰石裂变径迹热史模拟及隆升剥蚀  75-80
    4.6.1 热史模拟的基本原理  75-77
    4.6.2 热演化模拟结果  77-79
    4.6.3 岩体的隆升与剥蚀  79-80
  4.7 本章小结  80-82
5 热质输运数值模拟  82-102
  5.1 地质模型的建立  83-86
    5.1.1 千里山岩体特征  83-84
    5.1.2 建立地质模型  84-86
  5.2 各项参数设置  86-92
    5.2.1 岩石的渗透率  88-89
    5.2.2 岩石孔隙度  89-91
    5.2.3 岩石导热系数  91
    5.2.4 主要参数设置汇总  91-92
  5.3 热质输运数值模拟  92-101
    5.3.1 千里山岩体SE方向热运动状况  93-97
    5.3.2 千里山岩体NE方向热运动状况  97-101
  5.4 本章小结  101-102
6 千里山花岗岩体与成矿关系探讨  102-108
  6.1 王仙岭岩体与千里山岩体相对比  102-104
  6.2 成岩成矿时差原因探讨  104-106
  6.3 本章小结  106-108
7 结语  108-112
  7.1 论文的研究成果  108
  7.2 论文的创新点  108-111
  7.3 论文的努力方向  111-112
致谢  112-113
参考文献  113-121
附录  121-122

湖南千里山花岗岩对成矿作用的约束

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