西秦岭夏河—合作地区老豆金矿矿床成因的地球化学和同位素年代学制约

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作者靳晓野
来源中国地质大学(武汉)
出版年2013
摘要
老豆金矿床的矿体明显受NS向断裂构造控制产出于老豆石英闪长斑岩中,矿体形态多呈脉状、透镜状产出,受断裂构造控制向下延伸较大,矿化连续性好。矿石类型可分为蚀变石英闪长斑岩型、电英岩型和石英-辉锑矿型,对不同矿石类型的化学全分析表明,老豆金矿床矿石的特征元素组合为Au-As-Sb-Bi±Cu±Pb±Zn,为典型中温热液矿化元素组合,其中蚀变石英闪长斑岩的品位最高、电英岩型矿石次之,石英-辉锑矿型矿石品位最低。矿石中的主要金属矿物为自然金、黄铁矿、毒砂、辉锑矿、黄铜矿、黝铜矿、方铅矿和闪锌矿等;非金属矿物主要为石英、绢云母、电气石、方解石、绿泥石、高岭石和迪开石等。围岩蚀变主要为钾化、黄铁绢云母化、电气石化、辉锑矿化和碳酸盐化等。根据野外地质调查及矿相学、岩相学研究可知,成矿作用主要分为热液交代成矿作用和热液充填成矿作用,前者包括钾化、黄铁绢英岩化及早期石英闪长斑岩中的电气石化阶段;后者包括石英-电气石化、石英-辉锑矿化和晚期的碳酸盐化阶段。扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)和电子探针分析(EMPA)结果显示,老豆金矿床中金主要以自然金和“不可见金”形式存在,自然金主要为粒间金和包裹金,前者多产于绢云母等粘土矿物和石英的颗粒间隙,而后者多被石英包裹产出;“不可见金”主要包括纳米级包裹体金和固溶体金极不均匀地赋存于黄铁矿和毒砂中。老豆金矿床中发育两种产状的电气石,一种主要呈团块状、浸染状或脉状(网脉状)分布于赋矿围岩中,另一种主要呈热液脉状与毒砂等硫化物相互交生穿插在蚀变石英闪长斑岩与辉锑矿脉间,电子探针分析表明这两种产状的电气石均属于电气石的碱类亚族。石英闪长斑岩中的电气石化学组成从黑电气石向镁电气石过渡,属于黑电气石-镁电气石类质同相系列;热液脉状电气石主要为镁电气石。结合野外地质关系及单颗粒环带结构电气石成分分析,表明老豆金矿床成矿流体可能从早期向晚期富镁流体演化。成矿流体中H-O-S-B稳定同位素的研究表明,在δDH2O-δ18OH2O图解中显示绢云母H-O同位素组成大部分落入岩浆水区域,稍晚期电气石的H-O同位素组成有从岩浆水向大气降水方向漂移趋势;黄铁矿等硫化物的δ34S值的变化范围为-5.9-5.1%o,平均值为-1.15‰,总体接近于0,与岩浆硫(或幔源硫)的平均硫值较为接近;电气石的δ11B值分布范围为-0.89-11.19‰并存在三个明显变化区间(-7-9‰、-3.5--5.5%‰和-0.5--2.5%‰),所有样品的分析值均分布于岩浆岩B的范围,表明老豆金矿电气石中的B具有明显的岩浆来源,且其流体同位素组成至少存在3期明显的变化。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩的侵位时代分别为238.6±1.5Ma和247.6±1.3Ma,表明德乌鲁岩体经历早期老豆石英闪长斑岩与晚期德乌鲁石英闪长岩2次相隔近10Ma的岩浆侵入事件最终形成;绢云母40Ar/39Ar定年结果表明老豆金矿床成矿时代约为249Ma,在误差范围内与其赋矿围岩侵位时代完全一致,属于印支早期岩浆-成矿事件。全岩主、微量元素和Sr-Nd同位素组成分析表明,石英闪长岩、暗色微粒包体及石英闪长斑岩的Si02含量分别为64.21~66.22wt.%,56.28~58.18wt%和62.33-64.58wt.%,全碱含量较高,相对富钾,Na2O/K2O比值接近或大于1。石英闪长岩及其中暗色微粒包体为准铝质(A/CNK=0.77~0.99),石英闪长斑岩为准铝质-弱过铝质(A/CNK=0.93~1.11),但它们均属于中-高钾钙碱性系列,具有较高的M矿值(61-70)。德乌鲁岩体的各单元岩石具有相似的微量元素及稀土元素组成,(La/Yb) N值介于6.88-16.55之间,具有中等到弱的负Eu异常(Eu*=0.43~0.79)。石英闪长岩、石英闪长斑岩及暗色微粒包体的Sr-Nd同位素组成非常相近,初始Sr同位素比值ISr=0.7073~0.7078, εNd(t)=-6.7~-7.6.以上元素地球化学及Sr-Nd同位素组成表明石英闪长岩和石英闪长斑岩岩浆均可能起源于富钾的基性下地壳的部分熔融,并有幔源岩浆的加入。暗色微粒包体的地球化学特征与高镁安山岩相似,其源区可能为受板片流体/熔体交代的富集岩石圈地幔。综合研究分析表明,老豆金矿床属于明显受断裂构造控制的造山型金矿床。老豆金矿床的矿床地质特征与世界范围内的造山型金矿非常相似且表现出与岩浆活动的成生关系,是研究造山型金矿与岩浆活动关系的典型实例。结合德乌鲁岩体岩石地球化学研究及区域地质背景分析认为,德乌鲁岩体及老豆金矿床均属于印支早期活动大陆边缘古特提斯洋向北俯冲过程中形成岩浆-成矿事件的产物。老豆金矿床所在的夏河-合作地区位于西秦岭西北段,区内矿化类型以夏河-合作断裂为界出现明显差异,南带主要发育以枣子沟金矿床为代表的卡林-类卡林型金矿床,而北带主要发育以老豆金矿床为代表的造山型金矿床。本文通过对南北矿带典型矿床的赋矿围岩、控矿构造、矿石类型、围岩蚀变以及主要矿物组成的对比分析,认为南北矿带是同一构造-岩浆-热液系统中不同深度的不同矿化形式,推测南矿带深部可能发育有同北矿带相近的矿化形式。

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