韓秀麗, 李昌存, 李發(fā)興, 許英霞, 劉麗娜, 王 君

(1.河北理工大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,唐山 063009;2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,唐山 063009; 3.桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院,桂林 541004;4.河北地礦局第五地質(zhì)大隊(duì),唐山 063000)

阿拉善堿泉子金礦礦床地質(zhì)和流體包裹體特征及其與小秦嶺文峪金礦床的對比

韓秀麗1,2, 李昌存1,2, 李發(fā)興1,3, 許英霞1,2, 劉麗娜1, 王 君4

(1.河北理工大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,唐山 063009;2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,唐山 063009; 3.桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院,桂林 541004;4.河北地礦局第五地質(zhì)大隊(duì),唐山 063000)

論文通過對堿泉子金礦床和文峪金礦床成礦地質(zhì)背景的認(rèn)識,得出了兩礦床的礦床地質(zhì)特征都顯示了明顯的造山型熱液金礦床的礦床地質(zhì)特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上對比研究了兩礦床的流體包裹體特征及氫氧同位素組成特征。研究結(jié)果表明,兩礦床的成礦流體均以中溫、低鹽度、高CO2含量為特征,這些特征也吻合了典型的造山型熱液金礦床成礦流體的基本特征;兩礦床氫氧同位素組成的數(shù)據(jù)投影點(diǎn)主要落在變質(zhì)水與巖漿水的混合區(qū)附近、并有向大氣降水漂移的趨勢?；谝陨戏治鼋Y(jié)果,推斷出兩礦床在成礦機(jī)制方面也有很大的相似性,并由此探討了堿泉子金礦床的成礦機(jī)制特點(diǎn)。

堿泉子金礦床 文峪金礦床 對比研究 成礦流體 成礦機(jī)制

Han Xiu-li,L iChang-cun,L iFa-xing,XuY ing-xia,L iuL i-na,Wang Jun.Characteristics of geology and fluid inclusions of the Jianquanzi gold deposit at Alashan in comparison with the W enyu gold deposit at Xiaoqinling[J].Geology and Exploration,2010,46(5):0880-0886.

堿泉子金礦床位于阿拉善右旗境內(nèi),大地構(gòu)造位置位于華北地臺阿拉善地塊西南緣的合黎山隆起帶。阿拉善右旗是國家級貧困地區(qū),礦業(yè)是該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。文峪金礦床位于小秦嶺北部,屬于小秦嶺金礦田北礦帶,是一個典型的石英脈型金礦床。堿泉子金礦床和小秦嶺文峪金礦床在控礦構(gòu)造、流體包裹體特征、礦床類型等方面都具有相似性。小秦嶺文峪金礦床研究相對深入,本文擬借助對比性研究,以提高對堿泉子金礦床成礦規(guī)律的認(rèn)識,為在該區(qū)進(jìn)一步的找礦工作提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

堿泉子金礦床大地構(gòu)造位置位于華北地臺阿拉善地塊西南緣的合黎山隆起帶。區(qū)域上出露的地層主要為前震旦系變質(zhì)巖,主要以云母石英片巖為主,其次有變粒巖、斜長角閃巖及片麻巖夾大理巖等組成。區(qū)域主要構(gòu)造帶有東西向復(fù)雜構(gòu)造帶,這些構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育大量韌脆性斷裂帶,正是這些斷裂帶控制了區(qū)域內(nèi)各種礦床的產(chǎn)出和分布(崔惠文等, 1996)。區(qū)域巖漿活動十分強(qiáng)烈,其侵入活動時間主要集中在海西中期(龔全勝等,2003)。海西中期侵入巖可劃分為第一次超基性、基性和中性侵入巖;第二次中酸性和酸性侵入巖;第三次酸性侵入巖。其中堿泉子分布的侵入巖均為第二次的片麻狀黑云母角閃斜長花崗巖。

文峪金礦區(qū)屬于小秦嶺成礦帶的一部分,小秦嶺成礦帶在大地構(gòu)造上位于華北地塊的南緣、秦嶺EW向復(fù)雜構(gòu)造帶的北側(cè)(高世賢,2009)。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為太古宙太華群變質(zhì)巖,該變質(zhì)巖系主要由斜長角閃巖、石英巖、大理巖和混合花崗巖等組成(崔豐會,1998)。小秦嶺褶皺構(gòu)造主要由兩個軸向近EW的背形夾一個向形組成。小秦嶺金礦田區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,自太古代、元古代到中生代皆有表現(xiàn),具多旋回,多期次特點(diǎn)。小秦嶺地區(qū)發(fā)育的中生代花崗巖巖體主要有華山巖體、文峪巖體和娘娘山巖體,它們在小秦嶺的基底巖石區(qū)中自東向西分布。文峪和娘娘山巖體具有相似的巖石組成,主要巖性為中細(xì)粒-中粗粒含斑黑云母二長花崗巖(黎世美等,1996)。

由上可知,堿泉子金礦床位于華北地臺阿拉善地塊西南緣的合黎山隆起帶,屬于華北陸塊與西伯利亞陸塊碰撞作用的地質(zhì)背景;文峪金礦床位于華北地塊南緣中段華山-熊耳山隆起帶,屬于華北陸塊與揚(yáng)子陸塊碰撞作用的地質(zhì)背景。兩者成礦構(gòu)造背景同屬于陸陸碰撞造山環(huán)境,礦床的分布和產(chǎn)出嚴(yán)格受韌-脆性剪切帶的控制。

2 礦床地質(zhì)特征

文峪金礦床和堿泉子金礦床都為典型的石英脈型金礦床。堿泉子附近斷裂帶比較發(fā)育,與褶皺同時形成的平行褶皺的壓性斷層有兩條,它們均切割褶皺翼部,呈近東西向平行分布,具有明顯的擠壓性質(zhì)。一條是黑山井?dāng)鄬?產(chǎn)于前震旦系變質(zhì)巖層中,近東西走向。另一條是沙棗泉斷層,產(chǎn)于前震旦系變質(zhì)巖層與花崗巖之間,呈近東西向分布。與近東西向壓性結(jié)構(gòu)面相伴生的南北向張性斷層和北東向扭性斷層亦甚為發(fā)育(圖1)。堿泉子北東向斜主要由前震旦系組成,軸向近東西,亦呈反S型分布,向西展布隱沒于中、新生代地層之下,軸長5～6km。文峪金礦區(qū)斷裂構(gòu)造也非常發(fā)育(圖2),共發(fā)現(xiàn)大小斷裂80多條。按其走向可分為3組,即近東西向、北北東向和北北西向(徐葉兵等,2003)。其中,近東西向斷裂是礦區(qū)內(nèi)最為發(fā)育、規(guī)模最大的斷裂構(gòu)造,長達(dá)數(shù)千米,寬0.5～10m不等,走向260°～310°,傾向南,傾角40°～70°。斷裂具似等間距分布特征,斷裂性質(zhì)為壓扭性,斷裂帶糜棱巖發(fā)育。

造山型金礦床指的是產(chǎn)于變質(zhì)地體中、受構(gòu)造和韌性剪切帶控制的、在時間和空間上與造山作用有關(guān)的一類脈狀型金礦床(陳衍景,2006)。堿泉子金礦床、文峪金礦床與典型造山型金礦床主要地質(zhì)特征對比見表1,從表1可以看出,兩礦床的礦床地質(zhì)特征都顯示了明顯的造山型熱液金礦床的礦床地質(zhì)特點(diǎn)。

3 流體包裹體特征及其對比

基于兩礦床的主要礦床地質(zhì)特征都顯示了明顯的造山型熱液金礦床的礦床地質(zhì)特點(diǎn),進(jìn)一步對比研究兩礦床的流體包裹體特征。其中,堿泉子金礦床的包裹體顯微測溫在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所流體包裹體實(shí)驗(yàn)室Linkam THMS600型冷熱臺上完成。可測溫度范圍為-196℃～+ 600℃,測試前用人造純H2O及鹽度為25%的H2O -NaCl包裹體(國際標(biāo)樣)進(jìn)行系統(tǒng)校正,該冷熱臺在-120℃～-70℃溫度區(qū)間的測定精度為±0. 5℃,-70℃～+100℃區(qū)間為±0.2℃,在100℃～500℃區(qū)間為±2℃。測試升溫速率一般為5℃/min,相變點(diǎn)附近升溫速率應(yīng)降低為1℃/min。堿泉子金礦床的氫氧同位素測試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)室MAT-253質(zhì)譜儀上完成,氫同位素誤差為±0.2‰,氧同位素誤差為±2‰。

圖1 阿拉善堿泉子金礦床區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Sketch geologicalmap of the J ianquanzi gold deposit in Alashan

圖2 文峪金礦床區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig 2 Sketch geologicalmap of theW en-yu gold deposit in the X iaoqingling

表1 堿泉子、文峪金礦床與典型造山型金礦床主要地質(zhì)特征對比Table1 Comparison of geologic features of the J ianquanzi gold deposit andW enyu gold deposit

堿泉子金礦床主成礦期流體包裹體巖相學(xué)特征主要為:原生流體包裹體可分為三大類:即氣液二相鹽水溶液包裹體(Ⅰ型)、含CO2三相包裹體(Ⅱ型)和含CO2純氣體包裹體(Ⅲ型),以前者為主,其中氣液兩相鹽水溶液包裹體形態(tài)有橢圓形、四邊形和長條形、部分為圓形,大小一般在2～7μm,個別達(dá)10μm;堿泉子金礦床主成礦期流體包裹體測溫學(xué)特征主要為(見表2和圖3):流體包裹體均一溫度范圍為182.5～308.6℃,主要溫度范圍為240～260℃,平均為249.1℃;鹽度為2.07%～9.21%,平均為6.03%,有兩個明顯的峰值,分別為3%～5%和7%～8%,說明存在不同來源流體的混合(盧煥章,1997)。

表2 堿泉子金礦床石英中氣液兩相流體包裹體特征及參數(shù)Table2 Characteristics and parameters of gas-liquid inclusions in quartz from the Jianquanzi gold deposit

圖3 堿泉子金礦床流體包裹體均一溫度(a)和鹽度(b)直方圖Fig.3 Histogram s showing homogen ization temperature(a) and salin ity(b)of fluid for the Jianquanzi gold deposit

堿泉子金礦床成礦流體以中溫、低鹽度、高CO2含量為特征,跟文峪金礦床成礦流體特征非常相似(表3),這些特征也吻合了典型的造山型熱液金礦床成礦流體的基本特征;富CO2氣體包裹體和兩相鹽水包裹體共存的現(xiàn)象可以推測流體發(fā)生過氣相與鹽水溶液分離的沸騰作用;流體的沸騰和不混溶作用是形成以中溫、低鹽度、高CO2含量為特征的成礦流體的主要原因;這說明了流體的沸騰和不混溶作用是導(dǎo)致堿泉子金礦床金沉淀的原因之一(徐九華等,1997;朱文戈,2006)。

表3 堿泉子和文峪金礦床石英中流體包裹體特征Table3 Data of fluid inclusions in quartz from theW enyu and Jianquanzi gold deposits

堿泉子金礦床氫氧同位素組成的數(shù)據(jù)投影點(diǎn)主要落在變質(zhì)水與巖漿水的混合區(qū)附近、并有向大氣降水漂移的趨勢,這與文峪金礦床氫氧同位素組成的特征很相似(圖4);說明兩礦床成礦流體的來源都不是單一的,巖漿水、變質(zhì)水和地下水的環(huán)流都參與了成礦作用(范宏瑞等,2000;徐光榮,1992)。在古生代或中生代構(gòu)造-巖漿活動期間,金及其伴生元素從深部巖石中活化出來,被成礦流體帶到韌脆性剪切帶的合適部位聚集沉淀成礦。

4 討論及結(jié)論

堿泉子金礦床和文峪金礦床在礦床特征上具有很多相似性,對比研究前人關(guān)于文峪金礦床的成礦規(guī)律后(何知禮,1992),我們可以由此探討堿泉子金礦床的成礦機(jī)制特點(diǎn)。合黎山一帶在前震旦紀(jì)早期,發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿活動,在地槽環(huán)境中形成一套以中-基性火山巖為主的富金層位。到前震旦紀(jì)晚期發(fā)生強(qiáng)烈的角閃巖相至麻粒巖相變質(zhì)作用,不但使原巖中礦物晶格內(nèi)的金轉(zhuǎn)移到粒間,而且隨著變質(zhì)脫水作用及深部富CO2流體的導(dǎo)入,形成富CO2的含金流體。由于發(fā)生于晚前震旦紀(jì)的變質(zhì)作用是最強(qiáng)烈的變質(zhì)作用,因此,盡管后期又遭受了幾期變質(zhì)作用,但是由于規(guī)模和強(qiáng)度較小,因此并未改變這一巖石-熱液體系的性狀。直到海西中期,發(fā)生了大規(guī)模的構(gòu)造巖漿活動,尤其是花崗巖體的大量侵入,不但帶來了大量的熱能,而且?guī)砹舜罅亢V化劑的熱液,從而打破了封存變質(zhì)熱液與巖石的平衡狀態(tài)。因此在混合熱液對流過程中,可不斷地從圍巖中淋濾出金礦質(zhì),從而形成以變質(zhì)熱液為主,混有巖漿熱液及大氣降水熱液的含金成礦熱液流體(胡志宏,1986)。這種成礦流體沿著伸張斷裂構(gòu)造裂隙通道向上運(yùn)移,當(dāng)遷移至壓扭性斷裂空間時,隨著空間大小的突變,流體的壓力和溫度迅速降低,使原來組分相對均一的混合流體發(fā)生不混溶作用,局部分離出富CO2流體和富H2O的流體,氣體迅速逸出,破壞了原來的平衡,使Au從絡(luò)合物中析出,并沉淀富集,從而形成了石英脈型金礦床。

圖4 堿泉子金礦床和文峪金礦床石英中流體包裹體水的δ18O水關(guān)系圖圖解(底圖據(jù)Taylor,1974)Fig.4 D iagram show ingδ18O水of water in fluid i nclusions in quartz from the Jianquanzi gold deposit andW enyu gold deposit(The base diagram is after Taylor,1974)

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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Characteristics of Geology and Fluid I nclusions of the J ianquanzi Gold Deposit at Alashan in Comparison with theW enyu Gold Deposit at Xiaoq inling

HAN Xiu-li1,2, L IChang-cun1,2, L I Fa-xing1,3, XU Ying-xia1,2, L IU Li-na1, WANG Jun4
(1.College of Resources and Environment,Hebei Polytechnic University,Tangshan 063009; 2.Laboratory forM ining Developm ent and Safety Technology of Hebei Province,Tangshan 063009; 3.Guilin Research Institute of Geology and M ineral Resources,Guilin 541004; 4.Fifth Geological B rigade,Geological Prospecting Bureau of Heibei Province,Tangshan 063009)

The researches on the metallogenic geological settings of the Jianquanzi gold deposit andWenyu gold deposit show that they both have geological characteristics of orogenic hydrother mal gold deposits.On this basis,the characteristics of fluid inclusions aswell as hydrogen and oxygen isotope compositions are analyzed and compared.It is found that the ore-forming fluids are characterized by medium temperature,low salinity and rich CO2, which accordswith the characteristics of the fluid inclusions at typical orogenic gold deposits.The projectpoints of hydrogen and oxygen isotope compositions data aremainly located in themixure zone ofmagmaticwater andmetamorphicwater,while tending to drift towardsprecipitatewater.From the above analysis,it is concluded that the Jianquanzi gold deposit andWenyu gold deposit are greatly similar in themetallogenic mechanis m.And themetallogenic mechanism characteristics of the Jianquanzi gold deposit are discussed further in detail.

Jianquanzi gold deposit,Wenyu gold deposit,contarison research,ore-forming fluid,metallogenic mechanism

book=9,ebook=736

P618.51

A

0495-5331(2010)05-0880-07

2010-04-06;

2010-08-04;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號:40802014)資助。

韓秀麗(1966年-),女,教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事礦床地質(zhì)及礦物學(xué)研究,Email:hanxl1965@126.com。