滇西北中生代花岗岩体副矿物地球化学特征及其对花岗岩成岩成矿的指示

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滇西北的中旬地区是三江古特提斯构造域的重要组成部分和铜多金属矿集区,广泛发育印支期至燕山期岛弧-陆内岩浆活动,以及与岩浆活动密切相关Cu-Mo-Au-W成矿作用。前人针对区内主要的岩体和矿床已开展了成岩成矿年代学、全岩Sr-Nd、锆石Hf-O同位素地球化学、流体包裹体地球化学及金属硫化物S同位素地球化学等各方面详细的研究工作,基本厘定了区内主要岩体和矿床的成岩成矿年代,岩浆和成矿物质的来源,流体性质和动力学背景等诸多问题。然而,对于区内印支和燕山两期岩体的母岩浆性质和演化过程的差异,以及由此差异控制的岩浆成矿专属性目前仍然缺乏相关的研究。为探索该问题,本论文选择了区内具有代表性的与石英脉型Mo-W矿床相关的休瓦促白垩纪岩体、与斑岩型Cu矿床相关的普朗岩体、与斑岩型Mo矿床相关的铜厂沟岩体,以及不成矿的休瓦促三叠纪岩体作为研究对象。在详细野外地质研究的基础上,通过对以上岩体中普遍发育副矿物(磷灰石、榍石、锆石、褐帘石等)开展矿物学、矿物化学和地球化学特征的系统研究,着重探讨了上述岩体的母岩浆来源、成分、温度、氧逸度、演化程度、结晶过程等各个方面的共性和差异,以及这些差异所制约的岩浆成矿专属性,揭示岩浆演化过程中成矿元素富集机制及主要控制因素。除此之外,本文还以区内典型的高分异花岗岩-休瓦促白垩纪复式岩体为例,总结了在岩浆结晶过程中分离相矿物的识别方法,探讨了分离相副矿物对岩浆稀土元素分馏的控制。本次研究工作证实了副矿物作为岩浆成岩成矿条件和过程指示剂的有效性,深入揭示了中旬地区的岩浆成矿系统、成矿机制和成矿规律,为找矿勘探工作的继续开展提供了新的思路,通过建立休瓦促岩浆房结晶分异的模式,为丰富花岗质岩浆成岩理论提供了新的实例。具体而言,论文取得以下主要研究成果:  (1)证实了磷灰石、榍石等副矿物作为岩浆成岩成矿条件和过程指示剂的有效性。其中磷灰石Sr含量与稀土元素比值的协同变化可以指示岩浆结晶过程;磷灰石的Sr/Y比值和δEu值可以指示岩浆是否为埃达克质;磷灰石Ga含量和δEu值可以指示岩浆氧逸度;磷灰石Cl/F比值可以指示岩浆挥发分特征。榍石Sr含量与稀土元素比值的协同变化可以指示岩浆的结晶过程,榍石δCe值和Ga含量可以指示岩浆氧逸度,榍石的Mo含量可以指示岩浆的含矿性。  (2)磷灰石、榍石等副矿物的化学性质揭示了区内岩浆成矿的专属性:与斑岩型Cu、Mo矿相关的岩浆均为埃达克质,而与石英脉型Mo矿相关的岩浆则为非埃达克质。斑岩型Cu和Mo成矿岩浆比石英脉型的Mo成矿岩浆具有更高的氧逸度和更高的Cl/F值,而同为埃达克质岩浆,未成矿的岩浆比Cu和Mo成矿岩浆具有更低的Cl/F比值和更低的Mo含量。  (3)证实了休瓦促白垩纪岩体的REE分馏源于副矿物的结晶分异,进而探讨了识别分离相副矿物的方法,认为在休瓦促岩浆房中,磷灰石、褐帘石、部分锆石作为分离相结晶,榍石和部分锆石作为非分离相结晶,共同导致了演化岩相轻稀土和中稀土相对于重稀土的亏损,并由此提出了一种可能的休瓦促岩浆房结晶分异的模式,为丰富花岗质岩浆成岩理论提供了新的实例。
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