辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件.pdf
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1、书书书 ():岩石学报 :俞炳,王永彬,曾庆栋等 辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件 岩石学报,():,:辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件俞炳,王永彬曾庆栋,陈伟军杨进辉,周伶俐孙国涛陈沛文 ,中国地质调查局发展研究中心,北京 自然资源部矿产勘查技术指导中心,北京 中国科学院地质与地球物理研究所,岩石圈演化国家重点实验室,北京 云南大学云南省地球系统科学重点实验室,昆明 中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室,北京 中国科学院大学地球与行星科学学院,北京 中国冶金地质总局矿产资源研究院,北京 阿姆斯特丹自由大学地球科学系,阿姆斯特丹 贵州大学资源与环境工程学
2、院,贵阳 ,收稿,改回 ,():,:,本文受国家自然科学基金项目()、国家重点研发计划项目(、)、中国地质调查局项目(、)和国家留学基金委()联合资助第一作者简介:俞炳,男,年生,博士,工程师,主要从事找矿预测研究工作,:通讯作者:曾庆栋,男,年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事内生金属成矿作用及预测研究工作,:,;();摘要王家崴子金矿床位于辽东半岛猫岭金矿集区内,为一中型石英脉型金矿床。矿体产于古元古代辽河群盖县组地层中,主要受控于区内一系列近平行的 向韧性剪切带。本文选择与金密切共生的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿为研究对象,采用 ()原位微区分析技术,开展原位 同位素和微量元素特征研究。同
3、位素测试结果显示王家崴子金矿床硫化物 值为 ,明显高于典型岩浆硫值范围,与盖县组地层硫范围重叠,推断可能主要来源于地层硫。王家崴子金矿床硫化物的 、和 值分别为 、和 ,落在上地壳演化线附近且在盖县组地层范围内,表明上地壳地层围岩盖县组是王家崴子金矿床重要的 源。微量元素分析显示黄铁矿具有低的 和 比值,明显富集 、和 等元素,指示了其为沉积热液成因黄铁矿。综合前人有关盖县组地层及矿区岩浆岩研究结果,本文认为该地区可能存在着一期古元古代金预富集作用,而晚期的早侏罗世岩浆热液活动大量萃取了盖县组地层中早期预富集的成矿物质形成了王家崴子金矿。盖县组地层是辽东地区金成矿重要的矿源层,需在今后的找矿勘
4、查工作中给予重视。关键词王家崴子金矿床;辽东半岛;();同位素;微量元素中图法分类号 ;辽东半岛位于华北克拉通东北部,东西分别以鸭绿江断裂带和郯庐断裂带为界,是我国重要的金矿产地。金矿床主要分布在青城子、五龙、猫岭等矿集区内(,;曾庆栋等,;,),累计已探明金资源量 。相比于具有相似地质特征和演化历史的胶东地区,辽东半岛的勘查深度和探明资源量均较小,深部资源成为我国地球科学研究的热点(朱日祥等,;曾庆栋等,;姚晓峰等,;俞炳,)。众多地质工作者对辽东半岛金矿床进行了大量的研究,尤其是对主要分布于青城子和五龙矿集区内的众多金矿床开展了大量的控矿构造机制(肖世椰等,;,;于?等,)、成岩成矿时代(
5、刘军等,;,;,)、成矿流体和成矿物质来源(,;,)、金迁移沉淀和富集机制(,;,;,)、矿床成因(,;,;,)、成矿潜力和找矿方向(俞炳等,;刘建民等,;张拴宏等,;,)等方面研究工作,取得了一系列较为一致的成果。然而,对于猫岭金矿集区内的众多金矿床关注较少,往往聚焦于区内大型猫岭金矿床,研究程度也较弱,且主要存在着 种不同的观点。认识分歧在成矿物质来源方面主要有来源于辽河群盖县组(孙宝亮等,;喻钢等,;刘军等,)还是来源于深部成矿热液(,);在成矿时代方面主要集中在古元古代(喻钢等,;刘军等,)还是早侏罗世(,);在矿床成因方面主要为变质热液成因(王宏和国家辉,;孙宝亮等,;张朋等,)还是
6、岩浆热液成因(余昌涛等,;,;刘军等,)。由于这些关键地质问题长期以来均未得到有效约束,相比于青城子和五龙金矿集区内的金矿床最新研究进展,猫岭金矿集区内的金矿床研究认识明显滞后,这极大地限制了辽东半岛金矿床的当前理论研究水平及下一步找矿勘查工作部署。尤其是古元古代辽河群盖县组地层产出大量金矿(曾庆栋等,;,;,;俞炳,),但盖县组对该地区金成矿起多大的作用仍有待深入研究。王家崴子金矿床地处辽宁省盖州市卧龙泉镇金厂沟村,位于猫岭金矿集区内,是一处已探明的赋存于辽河群盖县组中的中型()石英脉型金矿床,矿体金平均品位达 (冯啸宇等,)。前人仅对王家崴子金矿床的矿床地质特征(冯啸宇等,;吴文彬等,)、
7、构造演化(于莉,)、金赋存状态(冯啸宇等,)、矿床成因及成矿模式(郝瑞霞,;郝瑞霞和彭省临,;孙宝亮等,)和找矿方向(徐山等,;吴文彬等,)等开展过初步研究。但对于王家崴子金矿床的金赋存状态、成矿物质来源和矿床成因等关键科学问题仍不清楚。随着原位微区分析技术的快速发展,使得 单点和扫面微量元素分析以及 原位 同位素分析技术(,;,;范宏瑞等,;周伶俐等,),在示踪成矿物质来源,厘定成矿流体性质,刻画精细成矿过程,以及约束矿床成因等方面显示出巨大优势。因此,本文以王家崴子金矿床为研究对象,立足详实的野外观察的基础上,对与金密切相关的硫化物开展 单点和扫面微量元素分析和 岩石学报 ,():图 辽东
8、半岛猫岭金矿集区地质简图(据 ,修改)(,)原位 同位素分析工作,查明金的赋存状态,探讨成矿物质的来源,剖析盖县组地层与金成矿的关系,进而尝试约束该矿床的成因类型,为猫岭金矿集区乃至辽东半岛下一步开展金矿成矿预测和找矿勘查提供理论基础。区域地质背景猫岭金矿集区位于辽东半岛的西南部(图 ),在大地构造位置上处于华北克拉通东北部。猫岭金矿集区内分布有大型猫岭金矿床、中型王家崴子金矿床以及众多小型金矿床或金矿点(图 ),共同构成了当前辽东半岛最为重要的 个金矿集区之一。矿集区内出露地层主要为古元古代辽河群盖县组和第四系(图)。其中,盖县组是一套海相陆源碎屑岩 碳酸盐岩沉积建造,岩性具体可分为上下两段
9、,一段为含十字石片岩类夹变质砂岩,二段为含绢云母片岩类夹变质砂岩。盖县组是猫岭金矿集区乃至辽东半岛最重要的赋矿地层(曾庆栋等,;,;吴文彬等,;,)。矿集区内岩浆活动十分发育,以中生代侵入岩为主。卧龙泉岩体在矿集区内广泛分布,呈岩基状侵入到盖县组地层中,面积约 ,岩性为黑云母二长花岗岩,锆石 年龄为 (张朋等,)。猫岭岩体仅在矿集区南部出露,面积约 ,岩性为黑云母花岗岩,锆石 年龄为 (,)。卧龙泉和猫岭岩体具有较为相似的主微量和稀土元素地球化学特征,一致的冷却结晶年龄,表明它们是在同一期岩浆事件中形成的(,)。此外,矿集区西南和东南区域还分别发育少量三叠纪正长岩、闪长岩和花岗闪长岩。各类脉岩
10、仅在矿集区内零星出露,主要有花岗斑岩、闪长岩、闪长玢岩和煌斑岩脉等,这些脉岩主要呈 和 向产出。矿集区内断裂构造发育,主要由 向、向和近 向断裂构成了完整的区域断裂构造格架。其中,向断裂构造最为发育,倾向 或 ,倾角 ,为区域主要的控矿和赋矿构造(吴文彬等,)。矿床地质矿区内出露地层为古元古代辽河群盖县组和第四系(图)。盖县组地层在矿区内以一岩段为主,岩性主要为云母石英片岩,含少量黑云石英片岩、含十字石云母石英片岩、十字石二云母片岩、夕线二云片岩、黑云片岩夹大理岩等。该地层大体走向北西,倾向北东,产状为 (吴文彬等,)。第四系主要为腐殖土、黏土、砂土、砂砾土和砾石。其中,矿体主要赋存在盖县组一
11、岩段的云母石英片岩中(孙宝亮等,;吴文彬等,)。俞炳等:辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件图 王家崴子金矿床地质简图(据吴文彬等,修改)(,)图 王家崴子金矿 勘探线深部采矿巷道工程地质剖面图(据吴文彬等,修改)(,)矿区内断裂主要为一系列近平行的 向韧性剪切带(图 ),这些韧性剪切带长约 ,宽多在 ,贯穿整个矿区,倾向 ,倾角为 。含金石英矿脉主要赋存在该组 向韧性剪切带中。矿区内仅见少量煌斑岩(图 )、闪长玢岩、细晶岩和石英斑岩脉等,在位于该矿床东北部 处发育有早侏罗世卧龙泉岩体(图 ),该岩体可能与王家崴子金成矿密切相关(郝瑞霞和彭省临,)。金矿床主要由、号 条金矿带组成,各矿
12、带在空间上以 的距离近等距平行产出,各金矿带均有多条含金石英脉组成。金矿脉多呈脉状、薄脉状和扁豆状(图、图)。其中,号为主金矿带由条赋存在该 向韧性剪切带中的、含金石英矿脉组成。号金矿带长约 ,宽为 ,其中 为当前主要矿体长 ,倾向延深 ,赋存标高为 ,倾向 ,倾角为 ,矿体平均厚度为 ,金平均品位 (吴文彬等,)。矿石类型以含金石英脉型为主(图 ),含少量蚀变岩型(图 )。金属矿物以黄铁矿为主(图 ),次为方铅矿、闪锌矿、毒砂和黄铜矿,并含少量的磁黄铁矿、褐铁矿、辉铜矿、黝铜矿、银金矿和金银矿。脉石矿物以石英为主,次为绢云母、绿泥石、方解石和白云母,局部见少量的黑云母和电气石。金以可见金的形
13、式存在(图 ,),以裂隙金为主,包体金和晶隙金少量。金矿物以银金矿为主,次为金银矿,金成色为 (郝瑞霞等,)。金矿物形态以各种粒状为主,占 ,其次为树枝状()、长粒状()、岩石学报 ,():图 王家崴子金矿床矿石和矿相学特征()石英 黄铁矿脉矿石;()石英 多金属硫化物脉矿石;()石英 黄铁矿 碳酸盐脉矿石;()蚀变岩型矿石;()粗粒自形 半自形黄铁矿;()半自形 他形晶黄铁矿集合体;()金以包体金的形式赋存在黄铁矿中;()金以裂隙金的形式沿着黄铁矿的裂隙生长;(、)黄铁矿原位 打点位置;(、)黄铁矿、方铅矿和闪锌矿共生 金;黄铜矿;方铅矿;石英;黄铁矿;闪锌矿 (),()(,)针状()和片状
14、()。金的粒度以中 细粒为主,微粒次之,粗粒极少(冯啸宇等,)。围岩蚀变类型主要有绢英岩化、硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化,其中硅化和黄铁矿化与金矿化关系密切(郝瑞霞和彭省临,)。围岩蚀变具有分带性,从矿体中心向外依次存在着强硅化黄铁矿化绢英岩化绢云母化绿泥石化碳酸盐化的分带过渡(冯啸宇等,)。根据矿物共生组合特征及相互穿切关系,可将王家崴子金矿床划分为早期石英 黄铁矿、中期石英 多金属硫化物和晚期石英 黄铁矿 碳酸盐阶段。早期阶段以大量石英为主(图 ),含少量黄铁矿。黄铁矿为浅黄色,不规则或粗粒立方体自形晶。中期阶段广泛发育各类金属硫化物(图 ),包括黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒
15、砂、黄铜矿和金矿物等。黄铁矿为灰黄色,半自形 他形晶和集合体。晚期阶段以大量石英和方解石为主(图 ),含少量黄铁矿。黄铁矿为深俞炳等:辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件图 王家崴子金矿床硫化物硫同位素组成()与辽东地区金矿床矿石和围岩的硫同位素()对比数据来源:刘先利等,;肖鹏,;刘军等,;,;,;,;,;,;,;,()()黄色,细粒半自形 他形晶(郝瑞霞等,)。样品采集及分析方法 样品采集在野外地质观察的基础上,对王家崴子金矿床 个不同成矿阶段的矿石样品进行了系统采样。对采集到的矿石样品首先进行 厚度的激光片磨制,接着对这些激光片开展单偏光显微镜反射光和扫描电镜背散射图像观察。由于
16、早期的石英 黄铁矿阶段和晚期的石英 黄铁矿 碳酸盐阶段中的矿石样品的激光片中所含金属硫化物极少,不具备对这 个阶段开展相应的原位微区分析工作,相反,大量金属硫化物出现在中期的石英 多金属硫化物阶段中。因此,本次研究仅对来自于中期的石英 多金属硫化物阶段的激光片开展原位 和微量元素分析工作。硫同位素分析硫化物原位 同位素测试在西北大学进行,使用仪器为配备 激光剥蚀系统的 型多接收等离子体质谱仪。测试过程中使用条件为:能量密度 ,剥蚀频率 ,黄铁矿和闪锌矿激光束斑直径 ,方铅矿 。测试数据校正使用“标样 样品标样”交叉测试方法。黄铁矿、闪锌矿和方铅矿的标样分别使用 、和 (,)。整个测试过程包括
17、的背景收集、的数据收集和 的清洗时间。铅同位素分析硫化物原位 同位素测试在西北大学进行,使用仪器为配备 激光剥蚀系统的 型多接收等离子体质谱仪。测试过程中黄铁矿使用条件为:激光束斑直径 ,能量密度 ,剥蚀频率 ;方铅矿使用条件为:激光束斑直径 ,能量密度 ,剥蚀频率 。数据采集使用静态时序分析模式,积分时间为 。整个测试过程包括 的背景收集、的数据收集和 的清洗时间。微量元素分析黄铁矿微量元素测试在爱尔兰都柏林圣三一学院进行,使用仪器为配备 激光剥蚀系统的 型四极杆等离子体质谱仪。在单点测试过程中使用条件为:激光束斑直径 ,能量密度 ,剥蚀频率 。整个测试过程包括 的背景收集、的数据收集和 的
18、清洗时间。在扫面测试过程中使用条件为:方形激光束斑直径 ,能量密度 ,扫描速率 ,剥蚀频率 。外标使用 、和 校正,内标使用电子探针测定的 含量校正。黄铁矿微量元素单点和扫面数据由 软件处理完成(,)。测试结果 硫同位素分析结果王家崴子金矿床共计测试了中期成矿阶段的 个硫化物原位 同位素值,测试结果见表 和图 。个黄铁矿的 值为 ,个闪锌矿的 值分别为 、和 ,个方铅 矿 的 值 分 别 为 岩石学报 ,():、和 。铅同位素分析结果王家崴子金矿床共计测试了中期成矿阶段的 个硫化物原位 同位素值,测试结果见表 和图 。个方铅矿的 、和 比值分别为 、和 ,个黄铁矿的分别为 、和 。微量元素分析
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