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北山造山带由一系列大陆碎块、岛弧、火山弧及增生楔由南向北拼贴而成,西连东天山造山带,东接内蒙构造带,地处全球最大的显生宙增生型造山带中亚造山带的南缘,是一个经历了多期次洋-陆俯冲及弧-弧、弧-盆碰撞事件的复杂构造区,成矿地质条件优越,矿产资源丰富;北山成矿带新发现众多的钨多金属矿床,且主要集中于星星峡-明水地块周缘(红尖兵山、小白石头、梭梭井等钨矿)及花牛山岛弧地区(花牛山、珍石峰、白峡尼山南、玉山、白山东、国庆等钨矿);因此,对于该区钨矿床的研究,不但可以发展区域成矿学,也为北山地区类型矿床勘查和开发具有重要的理论价值和指导意义。 中国钨矿床研究多集中于华南成矿带,而针对中亚成矿带中钨矿开展的研究工作较少,绝大多数矿区未经系统研究,其成矿物质来源,成矿年代及成矿动力学背景也存在很大争议。基于上述科学问题,本文通过北山红尖兵山钨矿、国庆、鹰嘴红山钨矿和玉山钨矿地质特征、岩石地球化学、同位素地球化学及流体包裹体研究,阐明北山钨矿成矿时代、岩体及成矿物质来源、区域成矿大地构造背景,并取得以下认识: 1、北山典型钨矿成矿时间:国庆-鹰嘴红山、红尖兵山及玉山钨矿成矿时间分别为中晚志留世(424.0±3.2~416.9±7.1Ma)、中晚石炭世(321.2±2.7Ma)及二叠纪(250±9~286.0±4.1Ma)。 2、花岗岩的成矿专属性及成岩物质来源:古生代石英脉型黑钨矿多与S型花岗岩有关,中生代矽卡岩型白钨矿、斑岩型钼(钨)矿多与A型花岗岩有关。红尖兵山成矿二长花岗岩由基性下地壳的部分熔融后分离结晶形成,在岩浆上升过程中可能受到地壳物质的混染,而国庆、鹰嘴红山及玉山成矿花岗岩均来自于前寒武纪变质沉积盖层的部分熔融。 3、成矿物质来源:北山钨矿成矿物质主要来源于富矿花岗质岩浆,且在岩浆上移过程中,也有部分古老地层中的成矿金属活化迁移,与岩浆后期演化的含矿热液共同叠加成矿。 4、成矿流体特征:成矿流体主要源于岩浆流体,偶有变质及大气热液的参与。国庆-鹰嘴红山钨矿主成矿阶段成矿流体主要发育H2O-NaCl型包裹体及NaCl-H2O-CO2包裹体(除主要组分CO2外,还含有少量CH4组分的存在),属中低盐度流体,流体包裹体测温显示成矿于中-高温、中低压环境,形成于地壳浅部。含CO2的流体包裹体较为发育是成矿流体最为明显的特征,晚期流体被捕获时发生以CO2逸失为特征的流体不混溶作用是导致成矿元素沉淀的重要因素。 5、成矿动力学演化过程:北山造山带钨矿成矿持续时间长,可分为三期成矿作用:1)晚加里东-中华力西期(439-362Ma,322-314Ma),形成于岛弧碰撞构造背景下,以花牛山岛弧内的白峡尼山、珍石峰、国庆、鹰嘴红山钨矿、星星峡-旱山地块的红尖兵山钨矿为代表,主要成矿类型为石英脉型黑钨矿;2)晚华力西期(286-244Ma),形成于后碰撞伸展构造环境下,以流沙山钼(钨)矿及玉山、小白石头钨矿为代表,在花牛山岛弧及星星峡-旱山地块均有分布,主要成矿类型为矽卡岩型白钨矿;3)印支期(246-222Ma),形成于后碰撞伸展环境下,钨作为钼的伴生矿种出现,矿床类型为斑岩型钼(钨)矿,以花牛山、小狐狸山钼(钨)矿为代表。晚加里东-中华力西期为北山钨矿的成矿作用高峰期。 6、钨成矿作用对比研究:中国钨矿成矿集中于古生代及中生代,以石英脉型黑钨矿及矽卡岩型白钨矿为主,且成矿物源多源于富矿花岗质岩浆,但北方地区与华南钨矿床在构造背景以及成矿时代等方面无可比性,未发现明显相关关系。