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刘玄等-SR:胶东三山岛金矿剥露历史
2017-09-12 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

矿床指的是出露在地表或近地表的“有用矿物集合体。“有用矿物中含有的元素(如金、铜、碳、硫)不仅具有经济价值,而且对人类科技、文化、社会的发展起着至关重要的作用。与生长在地表的树木、农作物等植物不同,大多数矿床需要在地壳内部几百米甚至几十公里的环境才能孕育形成,因此,人类开采的矿床大多经历了从地壳内部向地表迁移的“剥露过程。

胶东半岛地区是我国最大的金矿床集中区,占全国黄金储量的四分之一,也是全国最大的黄金产地。三山岛是该区西北部的一处超大型金矿床,已探明黄金储量达1500吨。研究表明,胶东金矿床形成于120百万年前的早白垩世,形成时位于地壳4公里以下,其如何剥露至地表是研究者们非常关注的一个科学问题。在国家重大研发项目、国家自然科学基金委和国土资源部的联合资助下,中科院地质地球所固体矿产资源研究院重点实验室刘玄博士及合作导师范宏瑞研究员与本所、科廷大学、山东省地质科学研究院等单位的研究人员系统进行合作,采集了矿床内不同深度(地表至-3560米)的样品,通过锆石和磷灰石(U-Th)/He定年,获得了采样剖面上矿物的冷却年龄。

分析发现,矿物中的包裹体可能是导致了单样内年龄分散的主要原因。排除掉受影响的年龄后,通过定性分析发现,锆石(U-Th)/He年龄(能够记录130-210温度区间的年龄信息)随深度变大而变年轻(100-55百万年),记录了早白垩世晚期和75-55百万年前两期快速冷却和之间的一期慢速冷却过程;磷灰石(U-Th)/He年龄(能够记录40-80温度区间的年龄信息)也随深度增大变年轻(60-0百万年),并且呈良好的线性关系,指示矿床经历了漫长的匀速冷却过程。他们通过计算得到,两次快速冷却及一次匀速冷却过程先后使矿床抬升了0.7km1.3km3.0km,确定矿床至今已被剥露了5km。对比锆石年龄发现,同一深度控矿断层上盘年龄大于下盘,指示断层经历了正断活动(与野外构造测量结果一致),通过计算得到,断层断距约为0.5-2.3km。从金矿成矿深度推测,三山岛深部仍有巨大的成矿潜力;从剥蚀程度来看,胶东不适合勘探浅成低温和斑岩型等成矿深度较浅的矿床。 

1 胶东金矿集区a, b)、三山岛金矿床 c地质图及本研究采样位置图

2 三山岛金矿床所有锆石a)、磷灰石b(U-Th)/He 年龄对采样深度投图

3 三山岛金矿床“清理后”的锆石磷灰石(U-Th)/He年龄对采样深度综合投图

 

  上述研究成果近期发表在Nature出版集团下属的在线期刊Scientific Reports(Liu et al. Exhumation history of the Sanshandao Au deposit, Jiaodong: constraints from structural analysis and (U-Th)/He thermochronology. Scientific Reports, 2017, 7:7787, DOI: 10.1038/s41598-017-08103-w)。

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