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        西秦嶺雙王金礦床與火成碳酸巖成因關(guān)系*

        2021-03-11 09:18:42
        礦床地質(zhì) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:碳酸巖角礫巖造山

        張 娟

        (河北地質(zhì)大學(xué),河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北石家莊 050031)

        西秦嶺是中國(guó)一個(gè)重要金礦集區(qū),絕大多數(shù)為脈狀金礦床,位于西秦嶺太白縣境內(nèi)的雙王金礦以廣泛發(fā)育角礫巖而具有特殊性(圖1),其成因一直廣受爭(zhēng)議,主要觀點(diǎn)可歸納為:①卡林-類卡林型(陳衍景等,2004);②與深源熱液有關(guān),如堿性碳酸巖漿熱液交代型(石準(zhǔn)立,1993;樊碩誠(chéng),1994;賈潤(rùn)幸等,2004);③與韌脆性剪切帶相關(guān)的深源熱液型(騰道鵬,2001);④巖漿作用參與的造山型(毛景文,2001;Wang et al., 2015;2019);與巖漿熱液和幔源熱液有關(guān)的角礫巖型(謝玉玲等,2000)。實(shí)際上,造成上述爭(zhēng)議有2 個(gè)關(guān)鍵因素:①在雙王金礦區(qū)未發(fā)現(xiàn)與金礦有關(guān)的巖漿巖,盡管富有地幔物質(zhì)的特點(diǎn)清晰,但來(lái)源不明;②金礦形成時(shí)代尚未準(zhǔn)確厘定。

        圖1 西秦嶺構(gòu)造格架和金礦床分布(a,據(jù)陳衍景等,2004;朱賴民等,2009)和鳳縣-太白縣礦集區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(b,據(jù)王相等,1996;王瑞廷等,2007;胡喬青等,2013修編)1—新生代河湖相沉積物;2—中朝克拉通南緣;3—北秦嶺造山帶;4—南秦嶺造山帶;5—前陸褶沖帶;6—前寒武紀(jì)地體;7—克拉通-造山帶邊界斷裂;8—不同尺度的區(qū)域性斷裂;9—Au儲(chǔ)量>20 t 的金礦床;10—Au儲(chǔ)量為5~20 t 的金礦床;11—Au儲(chǔ)量為1~5 t 的金礦床;12—Au儲(chǔ)量<1 t 的金礦床(點(diǎn));13—白堊系礫巖夾碳質(zhì)頁(yè)巖;14—三疊系細(xì)碎屑巖夾碳酸鹽巖;15—二疊系淺變質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r;16—石炭系淺變質(zhì)千枚巖及含碳硅質(zhì)巖;17—泥盆系千枚巖、碳酸鹽巖及變質(zhì)雜砂巖;18—前寒武副變質(zhì)巖、變火山巖及石英片巖;19—印支期—燕山期中酸性侵入巖;20—斷層及編號(hào);21—古岔河殷家壩復(fù)式向斜;22—地層界線;23—不整合界線;24—鉛鋅礦床(點(diǎn));25—鉛鋅銅礦床;26—金礦床(點(diǎn));27—銅礦點(diǎn)Fig.1 The distribution of tectonic framework and gold deposits in western Qinling(a,modified after Chen et al.,2004;Zhu et al.,2009)and geological map of Fengxian-Taibai ore concentratuiin area(b,modified after Wang X et al.,1996;Wang R T et al.,2007;Hu et al.,2013)1—Cenozoic fluvial and lacustrine sediments;2—South rim of the Craton;3—North Qinling orogenic belt;4—Southern Qinling orogenic belt;5—Foreland folding belt;6—Precambrian terrane;7—Craton-orogenic boundary fault;8—Regional faults of different scales;9—Gold deposits with reserves >20 t Au;10—Gold deposits with reserves of 5~20 t Au;11—Gold deposits with reserves of 1~5 t Au;12—Gold deposits(ore spots)with reserves <1 t Au;13—Cretaceous conglomerate intercalated with carbonaceous shale; 14—Triassic fine clastic rocks intercalated with carbonate rocks;15—Permian hypometamorphic phyllite intercalated with limestone;16—Carboniferous metamorphic phyllite and carbonaceous siliceous rock;17—Devonian phyllite carbonate rock and metamorphic sandstone;18—Precambrian metamorphic rock,volcanic rock and quartz schist;19—Indosian—Yanshanian intermediate acid intrusive rock;20—Fault and its serial number;21—Compound syncline of Yingjiaba in Guchahe;22—Stratigraphic boundary;23—Unconformity;24—Lead-zinc deposit(ore spot);25—Lead-zinc copper deposit; 26—Gold deposit(ore spot);27—Copper ore spot

        圖2 雙王金礦床礦石和碳酸巖的標(biāo)本照片及副礦物組成a.含金角礫巖;b.礦石薄片TIMA測(cè)試掃面;c.礦石中鋯石和磷灰石;d.礦石中磷灰石和獨(dú)居石;e.角礫狀碳酸巖;f.塊狀碳酸巖;g、h.碳酸巖薄片TIMA測(cè)試掃面;i.碳酸巖中鋯石;j.碳酸巖中磷灰石Fig.2 The specimen photographs and accessory mineral composition of the ore and carbonatite of the Shuangwang gold deposita.Au-bearing breccia;b.TIMA scanning of thin section of ore;c.Zircon and apatite in ore;d.Monazite and apatite in ore;e.Brecciated carbonatite;f.Massive carbonatite;g,h.TIMA scanning of thin section of carbonatite;i.Zircon of carbonatite;j.Apatite of carbonatite

        雙王金礦床的鈉長(zhǎng)角礫巖型礦化特征在秦嶺造山帶乃至全球都十分獨(dú)特。角礫巖中角礫成分主要為鈉長(zhǎng)巖和鈉長(zhǎng)質(zhì)板巖,具有可拼合性(圖2a),膠結(jié)物主要為鐵白云石和黃鐵礦,含少量石英、方解石和白云石等(圖2b~d),金賦存在膠結(jié)物中。陳衍景等(2004)通過(guò)對(duì)比分析認(rèn)為雙王金礦床為卡林-類卡林型金礦,但后來(lái)許多學(xué)者相繼報(bào)道了金礦成礦流體為中高溫?zé)嵋海ㄖx海鷹,2011;劉必政,2012;Wang et al.,2019)。穩(wěn)定同位素組成反映成礦作用與巖漿活動(dòng)密切相關(guān),成礦流體主要來(lái)自于深部,成礦過(guò)程中可能有幔源物質(zhì)的加入(張作衡等,2004;王可新等,2012;汪歡等,2012)。此外,雙王金礦床含金角礫巖中的黃鐵礦和鐵白云石中還發(fā)現(xiàn)有鉑族元素富集(石準(zhǔn)立等,1989;石準(zhǔn)立,1993;謝玉玲等,2000;邱士東等,2007),且鐵白云石的碳、氧同位素組成與火成碳酸巖基本一致,金礦石及圍巖發(fā)育強(qiáng)烈堿性-碳酸鹽交代蝕變,部分學(xué)者提出金直接來(lái)自于深部高溫富堿的碳酸巖巖漿(石準(zhǔn)立,1993)或與碳酸巖巖漿熱液有關(guān)(樊碩誠(chéng),1994)。從成礦熱液特征和成礦物質(zhì)來(lái)源等方面來(lái)看,前人研究推測(cè)其來(lái)自深源或者幔源,但卻始終缺少深源物質(zhì)和金成礦關(guān)系的直接證據(jù)。最近,雙王金礦礦區(qū)深部坑道揭露了碳酸巖巖墻,那么金礦化與碳酸巖墻在成因上是否存在關(guān)系?因此,碳酸巖巖墻的揭露為探索雙王金礦成因提供了良好突破口。

        成礦時(shí)代限定是雙王金礦礦床成因研究的一大難題,原因在于2 方面:第一是難以直接對(duì)自然金礦物進(jìn)行測(cè)年取得精確數(shù)據(jù),雖然國(guó)外有學(xué)者對(duì)自然金礦物進(jìn)行了原位U/Th-4He 年齡測(cè)定研究(Alexandre et al.,2013),但受限于測(cè)試方法尚未成熟,因此尚存在一定的局限性。第二是通過(guò)測(cè)定含金石英脈中的熱液礦物或熱液蝕變礦物來(lái)確定成礦時(shí)代也存在局限。例如,前人研究得到的雙王金礦床年齡數(shù)據(jù)(黃鐵礦40Ar/39Ar:(183.09±20.64)Ma、(168±16.2)Ma 和鉀長(zhǎng)石40Ar/39Ar:202~198.3 Ma)(石準(zhǔn)立等,1989;1993),不僅誤差大,也難以保證鉀長(zhǎng)石和金是同一階段形成。但成巖成礦時(shí)代也是解決雙王金礦礦床成因的關(guān)鍵,所以,獲取高精度成巖成礦時(shí)代數(shù)據(jù)十分重要。

        雙王金礦區(qū)內(nèi)碳酸巖墻走向延長(zhǎng)大于60 m,垂向延深大于370 m,厚度變化在20~73.5 m。區(qū)內(nèi)碳酸巖墻蝕變較強(qiáng)烈,大部分露頭呈角礫狀(圖2e)、砂糖狀,部分地方仍可找到較新鮮的碳酸巖(圖2f)露頭。作者對(duì)碳酸巖進(jìn)行了初步研究,其主要礦物組成為方解石、斜長(zhǎng)石、白云石、鐵白云石(圖2g、h),及豐富的副礦物如鋯石(圖2i)和磷灰石(圖2j)等;其方解石和白云石的碳、氧同位素組成δ13CPDB為-5.6‰~-1.2‰,平均值為-3.6‰;δ18OSMOW為14.7‰~19.8‰,平均值為17.8‰,顯示與典型的火成碳酸巖組成一致,對(duì)比雙王金礦主成礦階段黃鐵礦和鐵白云石的碳、氧同位素組成,也清楚地反映出雙王金礦與深部來(lái)源巖漿的聯(lián)系。此外,通過(guò)TIMA測(cè)試,在金礦主成礦階段含金石英脈中找到了鋯石(圖2c)、磷灰石(圖2c、d)和獨(dú)居石(圖2d),為運(yùn)用副礦物微區(qū)測(cè)年研究成巖成礦時(shí)代及碳酸巖與金成礦作用的關(guān)系提供保障。進(jìn)一步獲得高精度的成巖成礦時(shí)代數(shù)據(jù)不僅有望深化金礦成因認(rèn)識(shí),還可為區(qū)內(nèi)金礦找礦勘查工作提供新的思路。

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