内蒙古柴胡栏子金矿床岩浆作用与成矿过程

作者:曲云伟
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华北克拉通北缘经历了从太古宙到新生代的复杂构造事件,形成了中国北方重要的Au、密苏里、Cu、Pb和Zn多金属成矿带。柴胡兰子金矿位于赤峰市西部60公里处,是华北北缘成矿带的重要组成部分。近年来,柴胡兰子金矿勘查取得重大突破。探明金矿资源已达20余吨,规模较大。然而,矿区内岩浆活动特征、矿床成因类型及成矿物质来源等问题仍存在争议。本文以柴胡兰子金矿床为研究对象,针对岩浆作用与成矿作用这一关键科学问题,在详细野外地质调查的基础上,综合运用矿物学、岩石学、矿床学、矿床地球化学、成岩成矿年代学等方法和手段,研究了岩浆活动与成矿作用的关系,研究了岩浆多期活动与金成矿床成矿物质来源及演化。结果表明,矿区及其周边地区的主要容矿岩石不是longmeir沉积岩或变质火山岩,而是由叶状太古宙、花岗闪长岩-闪长岩(Ga2.57-2.59)、钾长石花岗岩(Ga2.50)和其他深成侵入岩和古元古代碳酸岩(Ga1.85)和超镁铁质岩组成。闪长质片麻岩太古宙花岗闪长质大学的岩石地球化学特色与TTG相似,花岗片麻岩具有钾质深成岩特色,分别代表了陆壳在华北克拉通的增长和重建事件。该地区的碳酸岩和超镁质岩是幔源和岩浆岩的典型代表,它们的形成可能与夏洛克·古元的古哥伦比亚超大陆的破解事件有关。结果对矿区前寒武纪岩石单元的Au含量分析表明,太古宙片麻岩中Au含量较低,而古元古代和超镁铁质岩的Au含量通常较高(高达0.19ppm),远高于地壳的平均值。此外,超镁铁质岩还含有高含量的西马基安和镍。LAICP-MS对超镁铁质岩(黄铜矿、镍黄铁矿和磁黄铁矿)原生硫化物的微量元素分析结果表明,金主要存在于超镁铁质岩的硫化物矿物中。矿区矿石中的硫化物具有幔源硫同位素特征,与古元古代超镁质岩中硫化物的S同位素组成相似。此外,除Au外,该矿石还含有较高的Co和Ni含量,表明古元古代幔源岩浆事件可能为显生宙金成矿奠定了物质基础。这一认识对华北克拉通北缘金矿床探索成矿物质来源具有启发意义。除前寒武纪岩浆作用外,矿区及其周边地区还发育晚古生代、中生代和新生代岩浆活动岩期岩浆作用。根据矿区蚀变和矿化特征,以及矿化与侵入岩和火山岩的侵彻和切割之间的关系,本文提出矿区金矿化发育两个阶段。早期金矿化类型为蚀变岩石英脉型,是矿区的主要矿化类型。与矿化有关的蚀变主要为硅化、扬旗石化和绢云母化,矿石矿物为天然金。与早期矿化相关的蚀变云母Ar-Ar年代学结果(263.670.99Ma))表明,它是晚古生代成矿事件的产物,成矿年龄与细粒花岗岩(264.51.3Ma)的侵位年龄一致,以及蚀变的空间分布也表明了与细粒花岗岩的成因关系。细粒花岗岩的地球化学特征和锆石Hf同位素组成表明,岩浆形成于古亚洲洋封闭伸展改造的构造背景下,岩浆活动起源于古克拉通基底的重熔。流体包裹体研究表明,与早期金矿化有关的成矿流体为中高温、中盐度流体,主要为岩浆水。成矿流体盛产CO2和CH4,流体演化过程中的水岩相互作用可能是早期金矿化事件中中金沉淀的主要原因。晚期金矿化主要以含金石英粘土矿脉为代表。可以看出,晚期矿化和相关的热液蚀变切割了早期金矿化和中生代火山岩,这表明它可能是中生代成矿事件的产物。晚期金矿化的矿石矿物组成和矿石特征表现为低硫低温热液成矿特征。碲化物的主要矿石矿物是金和银,与早期金矿化明显不同。流体包裹体分析结果表明,与晚期金矿化有关的成矿流体为低温低矿化度流体,流体中的挥发分除水外还含有少量水。叶片状矿床常见于晚期含金矿脉中,共生的石英中形成沸腾流体包裹体组合,表明沸腾发生在流体演化过程中,这可能是金沉淀的原因之一。方解石C同位素结果显示了幔源C同位素特征,因此晚期金矿化可能与中生代幔源的岩浆事件有关,形成于克拉通破坏背景下。