胶西北地区金矿成矿物质来源及成矿模式

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作者范玉超
来源吉林大学
出版年2022
摘要
胶西北地区在中生代发生了大规模的金成矿作用。数十年来,地质学家在该地区金矿的成矿时代、成矿背景、成矿流体性质等方面进行了大量工作,并逐渐达成共识,认为该地区的金矿是相同的构造环境下同一成矿事件的产物,具有相同的成因。然而,对成矿物质来源的不同认识,导致该地区金矿的成因一直存在争议。本文在胶西北地区3个主要成矿带各选取1个典型金矿作为研究对象,进行了系统的地质地球化学、矿物地球化学和同位素地球化学研究,厘定了该地区金矿的成矿物质来源,建立了胶西北地区金矿的成矿模式。本文取得的主要认识如下:1.主量元素特征表明典型金矿的围岩主要为钙碱性、过铝质系列岩石。矿床围岩蚀变强烈,蚀变过程中K2O、Fe2O3、Au、Ag、Cu、Pb、Zn和S等成矿元素明显带入,Si O2、Na2O、Ba和Sr明显带出。矿石稀土元素配分模式呈右倾型,轻重稀土分异明显。与胶东群变质岩和中生代花岗岩相比,矿石和伴生的基性岩脉明显富集HREE,反映了二者的同源性。2.胶西北地区金矿中的金矿物主要为银金矿,其次为自然金和金银矿。金矿物主要以裂隙金和晶隙金的形式赋存于黄铁矿和其他硫化物的微裂隙中,少量以包裹金的形式存在于硫化物或石英中,因此金矿物没有固定的形状,粒径范围也较大,主要集中在2~25μm,大者可达100μm以上。扫描电镜及能谱分析显示,金矿物不存在环带结构,部分金矿物中存在硅酸盐矿物包裹体。与金密切共生的矿物包括黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和黄铜矿,以及辉碲铋矿、碲银矿等含Bi、Te的矿物。金矿物中Au和Ag的含量一般在98 wt.%以上,其次金矿物中普遍含有一定量的Bi和Te。除了Au和Ag存在明显的负相关关系外,其他元素与Au无明显相关性。对应分析结果显示胶西北地区金矿的金矿物以Au-Bi、Ag-Te两组元素对为特征,与幔源岩浆热液有关的金矿最为相似,这暗示胶西北地区金矿的成矿物质存在地幔组分的贡献。3.胶西北地区不同金矿的黄铁矿具有相似的特征,根据其结构、形态和矿物共生组合可以划分为3种类型,即Py1、Py2和Py3。形成于成矿早阶段的Py1主要为自形晶,几乎不含空隙和矿物包裹体,富集Co、Ni,而亏损Cu、Pb、Ag、Au,反映了较稳定的形成环境;而代表主要金成矿阶段的Py2和Py3含有丰富的纳米级矿物包裹体,富集As、Cu、Pb、Ag、Au而亏损Co、Ni,形成于快速结晶作用,表明主成矿阶段发生了剧烈的流体沸腾。黄铁矿中的Co、Ni、As和不可见Au主要以固溶体的形式存在,而Pb、Bi、Ag、Cu、Zn等元素主要以纳米级矿物包裹体的形式存在。黄铁矿中的Pb、Bi和Ag通常存在正相关关系,其他元素在不同类型的黄铁矿中没有统一的相关性。所有的黄铁矿中不可见金的含量都极低,说明早期黄铁矿中不可见金再活化成矿模型不适用于胶西北地区的金矿。Py2和Py3中Co和Ni的含量及比值特征与沉积成因的黄铁矿相似,反映成矿物质源区混入了沉积物。4.岩石地球化学、矿物地球化学以及多种同位素的地球化学特征共同指示胶西北地区金矿的成矿流体和成矿物质来源主要为受俯冲古太平洋板块及其上覆沉积物释放的流体交代富集的岩石圈地幔。5.尽管胶西北地区的金矿床与典型造山型金矿的构造背景存在差异,但其成矿模式与造山型金矿的地幔流体成矿模式相近,且该地区金矿床的同位素组成、围岩蚀变、矿化类型、流体来源、温压条件、成矿深度等方面均与造山型金矿高度相似,因此本研究认为胶西北地区的金矿床应属于造山型金矿。

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