山西五台山东腰庄金矿的叠加成矿及物质来源研究

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作者刘燚平
来源中国地质大学(北京)
出版年2020
摘要
恒山-五台-阜平地区是华北克拉通中部重要的金成矿区域,因处于古陆边缘,其构造的复杂性以及容矿体系的开放性使得对那些赋存于太古宙变质基底中的金矿床的形成时间、过程及物质来源等的认识都还较模糊,不利于进一步认识其成因和找矿。东腰庄金矿位于五台山中南部,赋存于绿片岩相变质的新太古代火山-沉积岩石序列中。笔者对其野外地质、矿物组合及流体包裹体进行了详细的观察,分析其成分特点和捕获的P-T条件;对不同阶段的绿泥石和黄铁矿进行了成因矿物学研究,探究成矿条件、时代、叠加与物质来源等问题,论文得到以下如要成果和认识:(1)通过野外地质及室内岩(矿)相学观察,对东腰庄金矿的成矿期次进行了划分野外地质及矿物组合显示至少存在两期矿化事件:第一期以石英-硫化脉充填在区域性性片理中并发生变形(MI),基于是否发育电气石化而划分为MIa和MIb,矿物组合为石英+碳酸盐矿物+黄铁矿+黄铜矿(+电气石,MIb)。两个阶段均被无矿的白色石英脉穿切;第二期矿化以未变形的网脉/细脉为特征,矿物组合为石英+碳酸盐矿物+黄铁矿+黄铜矿±毒砂±自然金为特征(MIIa),穿切MI。上述所有脉都被无硫化物的白色石英和/或碳酸盐脉(MIIb)穿切,标志着矿化的结束。(2)尝试利用黄铁矿Re-Os同位素对成矿年龄进行限定MII的黄铁矿Re-Os同为素分析结果显示4个样品可获得1237±6Ma(MSWD=3.6,187Osi=0.00234±0.00031)的等时线年龄,解释为东腰庄金矿的实际成矿时间,暗示金矿化可能与中元古代的构造热事件有关。而同时存在的较古老的年龄如1838Ma、2257-2637Ma等,则分别记录了五台地区不同时代的构造-热事件。(3)结合流体包裹体、绿泥石及黑云母,对不同矿化期次的物理化学条件进行了限定。各时期流体包裹体类型具有相似性,均表现为低盐度(范围)的含CO2的水溶液,其捕获温度与绿泥石形成温度相近并共同限定了两次矿化的物理化学条件分别为:MI:320440℃,2.2-3.7kbar,QFM-NNO(fo2,黑云母);MII:200℃(或更低)320℃,0.81.5kar。(4)结合各期黄铁矿主、微量元素及C-H-O-S同位素,对东腰庄金矿的成矿流体及物质来源进行了探讨黄铁矿微量元素分析显示:1)MII以相对富集As以及Bi、Sb、Pb、Au、Sr、Cu、Ag、Rb、Ba、Zr、W、Mn等元素而区别于MI;2)MI黄铁矿具有多物质来源;3)MI黄铁矿兼具火山和热液两种成因特征,而MII主要为热液成因;MII黄铁矿存在部分溶蚀-再结晶的现象,伴随着Au的迁移-富集-沉淀过程。各期/阶段矿物C-H-O同位素结合流体包裹体的低盐度指示最可能的流体来源为变质流体;34S显示MI和MII的物质来源相似,而S同位素的非质量分馏(Δ33S)指示两次矿化的物质来源与太古-古元古代地壳的贡献密不可分,指示同一或相似物源在不同构造-热事件背景下的贡献。比如MI成矿物质物质可能来自造山作用过程中古老沉积(≥2.32Ga)岩石的脱水+火山岩脱水;MII物质则可能来自于中元古代伸展背景下地幔上涌/地幔柱事件造成的基底岩石脱水,并在流体上升的过程中受到下伏沉积的混染。(5)东腰庄金矿叠加矿化的探讨综合东腰庄金矿野外及镜下穿插关系、矿相学特征、Re-Os同位素年龄的叠加、矿物尺度上流体包裹体捕获压力的差异以及MI和MII硫化物主/微量元素的部分相似,认为东腰庄是一个不同时期构造-热事件背景下矿化叠加而形成的造山型金矿。

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