阿拉善碱泉子金矿矿床地质和流体包裹体特征及其与小秦岭文峪金矿床的对比

韩秀丽, 李昌存, 李发兴, 许英霞, 刘丽娜, 王 君

(1.河北理工大学 资源与环境学院,唐山 063009;2.河北省矿业开发与安全技术实验室,唐山 063009; 3.桂林矿产地质研究院,桂林 541004;4.河北地矿局第五地质大队,唐山 063000)

阿拉善碱泉子金矿矿床地质和流体包裹体特征及其与小秦岭文峪金矿床的对比

韩秀丽1,2, 李昌存1,2, 李发兴1,3, 许英霞1,2, 刘丽娜1, 王 君4

(1.河北理工大学 资源与环境学院,唐山 063009;2.河北省矿业开发与安全技术实验室,唐山 063009; 3.桂林矿产地质研究院,桂林 541004;4.河北地矿局第五地质大队,唐山 063000)

论文通过对碱泉子金矿床和文峪金矿床成矿地质背景的认识,得出了两矿床的矿床地质特征都显示了明显的造山型热液金矿床的矿床地质特点。在此基础上对比研究了两矿床的流体包裹体特征及氢氧同位素组成特征。研究结果表明,两矿床的成矿流体均以中温、低盐度、高CO2含量为特征,这些特征也吻合了典型的造山型热液金矿床成矿流体的基本特征;两矿床氢氧同位素组成的数据投影点主要落在变质水与岩浆水的混合区附近、并有向大气降水漂移的趋势。基于以上分析结果,推断出两矿床在成矿机制方面也有很大的相似性,并由此探讨了碱泉子金矿床的成矿机制特点。

碱泉子金矿床 文峪金矿床 对比研究 成矿流体 成矿机制

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.

碱泉子金矿床位于阿拉善右旗境内,大地构造位置位于华北地台阿拉善地块西南缘的合黎山隆起带。阿拉善右旗是国家级贫困地区,矿业是该地区的经济支柱产业。文峪金矿床位于小秦岭北部,属于小秦岭金矿田北矿带,是一个典型的石英脉型金矿床。碱泉子金矿床和小秦岭文峪金矿床在控矿构造、流体包裹体特征、矿床类型等方面都具有相似性。小秦岭文峪金矿床研究相对深入,本文拟借助对比性研究,以提高对碱泉子金矿床成矿规律的认识,为在该区进一步的找矿工作提供依据。

1 区域地质背景

碱泉子金矿床大地构造位置位于华北地台阿拉善地块西南缘的合黎山隆起带。区域上出露的地层主要为前震旦系变质岩,主要以云母石英片岩为主,其次有变粒岩、斜长角闪岩及片麻岩夹大理岩等组成。区域主要构造带有东西向复杂构造带,这些构造带内发育大量韧脆性断裂带,正是这些断裂带控制了区域内各种矿床的产出和分布(崔惠文等, 1996)。区域岩浆活动十分强烈,其侵入活动时间主要集中在海西中期(龚全胜等,2003)。海西中期侵入岩可划分为第一次超基性、基性和中性侵入岩;第二次中酸性和酸性侵入岩;第三次酸性侵入岩。其中碱泉子分布的侵入岩均为第二次的片麻状黑云母角闪斜长花岗岩。

文峪金矿区属于小秦岭成矿带的一部分,小秦岭成矿带在大地构造上位于华北地块的南缘、秦岭EW向复杂构造带的北侧(高世贤,2009)。区内出露的地层主要为太古宙太华群变质岩,该变质岩系主要由斜长角闪岩、石英岩、大理岩和混合花岗岩等组成(崔丰会,1998)。小秦岭褶皱构造主要由两个轴向近EW的背形夹一个向形组成。小秦岭金矿田区内岩浆活动频繁,自太古代、元古代到中生代皆有表现,具多旋回,多期次特点。小秦岭地区发育的中生代花岗岩岩体主要有华山岩体、文峪岩体和娘娘山岩体,它们在小秦岭的基底岩石区中自东向西分布。文峪和娘娘山岩体具有相似的岩石组成,主要岩性为中细粒-中粗粒含斑黑云母二长花岗岩(黎世美等,1996)。

由上可知,碱泉子金矿床位于华北地台阿拉善地块西南缘的合黎山隆起带,属于华北陆块与西伯利亚陆块碰撞作用的地质背景;文峪金矿床位于华北地块南缘中段华山-熊耳山隆起带,属于华北陆块与扬子陆块碰撞作用的地质背景。两者成矿构造背景同属于陆陆碰撞造山环境,矿床的分布和产出严格受韧-脆性剪切带的控制。

2 矿床地质特征

文峪金矿床和碱泉子金矿床都为典型的石英脉型金矿床。碱泉子附近断裂带比较发育,与褶皱同时形成的平行褶皱的压性断层有两条,它们均切割褶皱翼部,呈近东西向平行分布,具有明显的挤压性质。一条是黑山井断层,产于前震旦系变质岩层中,近东西走向。另一条是沙枣泉断层,产于前震旦系变质岩层与花岗岩之间,呈近东西向分布。与近东西向压性结构面相伴生的南北向张性断层和北东向扭性断层亦甚为发育(图1)。碱泉子北东向斜主要由前震旦系组成,轴向近东西,亦呈反S型分布,向西展布隐没于中、新生代地层之下,轴长5～6km。文峪金矿区断裂构造也非常发育(图2),共发现大小断裂80多条。按其走向可分为3组,即近东西向、北北东向和北北西向(徐叶兵等,2003)。其中,近东西向断裂是矿区内最为发育、规模最大的断裂构造,长达数千米,宽0.5～10m不等,走向260°～310°,倾向南,倾角40°～70°。断裂具似等间距分布特征,断裂性质为压扭性,断裂带糜棱岩发育。

造山型金矿床指的是产于变质地体中、受构造和韧性剪切带控制的、在时间和空间上与造山作用有关的一类脉状型金矿床(陈衍景,2006)。碱泉子金矿床、文峪金矿床与典型造山型金矿床主要地质特征对比见表1,从表1可以看出,两矿床的矿床地质特征都显示了明显的造山型热液金矿床的矿床地质特点。

3 流体包裹体特征及其对比

基于两矿床的主要矿床地质特征都显示了明显的造山型热液金矿床的矿床地质特点,进一步对比研究两矿床的流体包裹体特征。其中,碱泉子金矿床的包裹体显微测温在核工业北京地质研究院分析测试研究所流体包裹体实验室Linkam THMS600型冷热台上完成。可测温度范围为-196℃～+ 600℃,测试前用人造纯H2O及盐度为25%的H2O -NaCl包裹体(国际标样)进行系统校正,该冷热台在-120℃～-70℃温度区间的测定精度为±0. 5℃,-70℃～+100℃区间为±0.2℃,在100℃～500℃区间为±2℃。测试升温速率一般为5℃/min,相变点附近升温速率应降低为1℃/min。碱泉子金矿床的氢氧同位素测试在核工业北京地质研究院分析测试研究所稳定同位素实验室MAT-253质谱仪上完成,氢同位素误差为±0.2‰,氧同位素误差为±2‰。

图1 阿拉善碱泉子金矿床区域地质简图Fig.1 Sketch geologicalmap of the J ianquanzi gold deposit in Alashan

图2 文峪金矿床区域地质简图Fig 2 Sketch geologicalmap of theW en-yu gold deposit in the X iaoqingling

表1 碱泉子、文峪金矿床与典型造山型金矿床主要地质特征对比Table1 Comparison of geologic features of the J ianquanzi gold deposit andW enyu gold deposit

碱泉子金矿床主成矿期流体包裹体岩相学特征主要为:原生流体包裹体可分为三大类:即气液二相盐水溶液包裹体(Ⅰ型)、含CO2三相包裹体(Ⅱ型)和含CO2纯气体包裹体(Ⅲ型),以前者为主,其中气液两相盐水溶液包裹体形态有椭圆形、四边形和长条形、部分为圆形,大小一般在2～7μm,个别达10μm;碱泉子金矿床主成矿期流体包裹体测温学特征主要为(见表2和图3):流体包裹体均一温度范围为182.5～308.6℃,主要温度范围为240～260℃,平均为249.1℃;盐度为2.07%～9.21%,平均为6.03%,有两个明显的峰值,分别为3%～5%和7%～8%,说明存在不同来源流体的混合(卢焕章,1997)。

表2 碱泉子金矿床石英中气液两相流体包裹体特征及参数Table2 Characteristics and parameters of gas-liquid inclusions in quartz from the Jianquanzi gold deposit

图3 碱泉子金矿床流体包裹体均一温度(a)和盐度(b)直方图Fig.3 Histogram s showing homogen ization temperature(a) and salin ity(b)of fluid for the Jianquanzi gold deposit

碱泉子金矿床成矿流体以中温、低盐度、高CO2含量为特征,跟文峪金矿床成矿流体特征非常相似(表3),这些特征也吻合了典型的造山型热液金矿床成矿流体的基本特征;富CO2气体包裹体和两相盐水包裹体共存的现象可以推测流体发生过气相与盐水溶液分离的沸腾作用;流体的沸腾和不混溶作用是形成以中温、低盐度、高CO2含量为特征的成矿流体的主要原因;这说明了流体的沸腾和不混溶作用是导致碱泉子金矿床金沉淀的原因之一(徐九华等,1997;朱文戈,2006)。

表3 碱泉子和文峪金矿床石英中流体包裹体特征Table3 Data of fluid inclusions in quartz from theW enyu and Jianquanzi gold deposits

碱泉子金矿床氢氧同位素组成的数据投影点主要落在变质水与岩浆水的混合区附近、并有向大气降水漂移的趋势,这与文峪金矿床氢氧同位素组成的特征很相似(图4);说明两矿床成矿流体的来源都不是单一的,岩浆水、变质水和地下水的环流都参与了成矿作用(范宏瑞等,2000;徐光荣,1992)。在古生代或中生代构造-岩浆活动期间,金及其伴生元素从深部岩石中活化出来,被成矿流体带到韧脆性剪切带的合适部位聚集沉淀成矿。

4 讨论及结论

碱泉子金矿床和文峪金矿床在矿床特征上具有很多相似性,对比研究前人关于文峪金矿床的成矿规律后(何知礼,1992),我们可以由此探讨碱泉子金矿床的成矿机制特点。合黎山一带在前震旦纪早期,发生强烈的岩浆活动,在地槽环境中形成一套以中-基性火山岩为主的富金层位。到前震旦纪晚期发生强烈的角闪岩相至麻粒岩相变质作用,不但使原岩中矿物晶格内的金转移到粒间,而且随着变质脱水作用及深部富CO2流体的导入,形成富CO2的含金流体。由于发生于晚前震旦纪的变质作用是最强烈的变质作用,因此,尽管后期又遭受了几期变质作用,但是由于规模和强度较小,因此并未改变这一岩石-热液体系的性状。直到海西中期,发生了大规模的构造岩浆活动,尤其是花岗岩体的大量侵入,不但带来了大量的热能,而且带来了大量含矿化剂的热液,从而打破了封存变质热液与岩石的平衡状态。因此在混合热液对流过程中,可不断地从围岩中淋滤出金矿质,从而形成以变质热液为主,混有岩浆热液及大气降水热液的含金成矿热液流体(胡志宏,1986)。这种成矿流体沿着伸张断裂构造裂隙通道向上运移,当迁移至压扭性断裂空间时,随着空间大小的突变,流体的压力和温度迅速降低,使原来组分相对均一的混合流体发生不混溶作用,局部分离出富CO2流体和富H2O的流体,气体迅速逸出,破坏了原来的平衡,使Au从络合物中析出,并沉淀富集,从而形成了石英脉型金矿床。

图4 碱泉子金矿床和文峪金矿床石英中流体包裹体水的δ18O水关系图图解(底图据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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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;[责任编辑]郑 杰。

国家自然科学基金项目(编号:40802014)资助。

韩秀丽(1966年-),女,教授,硕士生导师,主要从事矿床地质及矿物学研究,Email:hanxl1965@126.com。