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吉林官马金矿床成矿物质来源与形成时代

发布日期:2020-06-27   来源:矿道网   投稿者:李京谋   浏览次数:1102

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  本次研究认为官马金矿床安山玢岩 体及相关金矿化发生于古太平洋板块向欧亚大陆俯 冲的动力学背景。官马金矿床位于华北地台北缘与兴蒙造山带东南端交汇部位,是吉林省中部地区的一个小型金矿床。矿 床 产 于安山玢岩和中二叠统寿山沟组大理岩的接触带及其附近,矿体受 NNW 向构造破碎蚀变带控制明显。矿石中金属矿物主要有黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、闪锌矿和自然金等,非金属矿物有石榴子石方解石、绿帘石等,围岩发育矽卡岩化、硅化、绿帘石化、 绢云母化和碳酸盐化等蚀变现象。为确定该矿床的成矿物质来源和形成时代,本次研究主要开展了黄铁矿的 S-Pb同位素分 析以及黄铁绢英岩中绢云母40Ar-39Ar测年研究。结果表明,金矿石中3件黄铁矿的δ34S值分 别 为0.4‰,0.6‰,1.3‰,平均 值为0.77‰,表现为 深 源 硫 的 组 成 特 征;黄 铁 矿 中 的206Pb/204Pb值 为 18.477,18.509 和 18.579,207Pb/204Pb值 为 15.599, 15.603和15.611,208Pb/204Pb值 为 38.333,38.393 和 38.408,μ 值 为 9.45,9.46 和 9.48,具有壳幔混源的特征;绢 云 母 40Ar-39Ar坪年龄为190.88±4.09Ma,限定其成矿时代为早侏罗世。根据官马金矿床的成矿地质条件、蚀变矿化特征以及与 国内典型矽卡岩型金矿床的对比研究,综合确定官马金矿床成因类型为矽卡岩型;根据本次测年结果,并结合区内其它金矿 床的成矿时代,认为官马金矿床与吉林中部的兰家、夹 皮 沟、海沟等金矿床同属于燕山早期古太平洋板块俯冲的构造背景之 下大规模构造岩浆成矿作用的结果。

2.1 成矿物质来源

硫同位素组成特征是判断成矿物质来源和矿床 成因的重要依据。在研究硫同位素组成 特 征、判 断成矿物质硫的来源时,必须根据成矿溶液中的总 硫同位素组成,充分考虑到成矿溶液中pH 值、氧逸 度等 因 素 的 影 响,而 不 能 只 依 靠 δ34S 值 进 行 判 断。官马金矿床并未发现硫酸盐类矿物,而是出 现大量的毒砂、黄铁矿和闪锌矿,表明该矿床形成于 低pH 值、低氧逸度的成矿条件中。在这种环境中, δ34S值可近似代表成矿热液的总硫同位素组成, 即官马金矿床的总硫δ34SΣs可近似等于硫化物样品 中的δ34S平均 值(0.77‰)。将兰 家 金 矿 床 S同 位 素组成投入 硫 同 位 素 组 成 图 与 官 马 金 矿 床 进 行 对比,发现 二 者δ34SΣs值都 与 地 幔 硫 的δ34S 值(δ34SΣs≈0)相近,表明官马金矿床中的硫与兰家 金矿床中的硫具有相似的来源特征,即深源岩浆硫。 矿石铅同位素组成可以反映源区 U-Pb体系特 征,是获取成矿物质来源信息的有效手段之一。铅 构造模式图解法是根据不同铅同位素比值的投影点 特征与不同地质单元平均演化曲线的关系判断铅的 来源的直接有效的途径。将本次研究所获得3组数 据投入铅同位素构造模式图中,样品 点均落于造山带增长线附近,表明铅的来源为各储 库的混合源,即壳幔混源铅。为了消除时间因素 对铅的来源的影响,我们又将数据投入朱炳泉[19]提 出的矿石 铅 同 位 素 的 Δβ-Δγ 成因分类图解中,3组数据点全部落入图中上地壳与地幔混合的 俯冲带铅(3a)区域,表明铅的来源并不单一,这也与 前述壳幔混源铅的结论一致。

2.2 矿床形成时代

绢云母40Ar-39Ar同位素年龄记录的是矿物低 于绢云母的 Ar的封闭温度(400 ℃)之后的冷却年 龄据朱群等 研 究 结 果,官马金矿床的成矿温 度为200~300 ℃,低于绢云母的 Ar同位素的封闭 温度,因此本次研究获得的绢云母40Ar-39Ar测年结 果是可靠的。 通过对与矿石矿物密切共生的富 K 矿物(绢云 母)进 行40Ar-39Ar测年 分 析,可 以 为 热 液 矿 床 提 供 间接的成矿 年 龄。本次 实 验 所 选 测 试 样 品 绢 云母与黄铁矿、毒砂、闪锌矿等矿石矿物密切共生,是 准确判定官马金矿床成矿时代的理想对象。实验结 果表明,官马金矿床矿石绢云母40Ar-39Ar坪年龄为 190.88±4.09 Ma,这一 结 果 与 官 马 金 矿 床 成 矿 岩 体安山玢岩的形成时代183.0±3.3 Ma(未发 表 数 据)较为接近。同时,朱群等通过对官马金矿床矿 石进行 K-Ar稀释法定年,认为其成矿年龄为193.6 Ma,也与本次研究所测结果一致。综 合 对 比 认 为, 官马 金 矿 床 矿 石 绢 云 母40Ar-39Ar年龄 可 以 代 表 其 成矿时代,即早侏罗世。

2.3 成矿构造背景

前已述及,根据成矿地质背景、成矿地 质 条 件、 矿床地质特征等,认为官马金矿床具有典型矽卡岩 型金矿床特征。本次研究所测官马金矿床的成矿时 代为190.88Ma,与吉黑地区典型矽卡岩矿床集中 形成于燕山 期的观 点 一 致。官马金矿床中生代 时期位于环 太 平 洋 区 域,赵 一 鸣 等 研 究 认 为,环 太平洋区域也是世界上最重要的矽卡岩型矿床成矿 带。 越来越多的研究表明,在吉林省南部和东部存 在两个重要的金成矿带。其中,吉林省南部金成矿 带也称夹皮沟-海沟金矿带,大地构造位置位于华北 地台北缘,发育海沟、夹皮沟、三道岔、二道沟和沙金 沟等20多个典型中温岩浆热液脉型金矿床,成矿时 代集中于早 中 侏 罗 世(190~160 Ma);吉林 省 东部金成矿带主要位于吉林省延边地区,地处兴蒙 造山带东段,分布有闹枝、刺猬沟、小西南岔、农坪、 五凤-五星山等金矿床,主要形成于早白垩世(130 ~100Ma)。本次 研 究 表 明,官 马 金 矿 床 的 成 矿年龄与吉林南部的许多金矿的成矿年龄相近,而与吉林东部延边地区金矿的成矿年龄有很大 差异。例如,贺云鹏利用 Rb-Sr测年法测得六批 叶金矿 成 矿 年 龄 为186 Ma,孙忠实和冯亚民利 用 K-Ar 测 年法测得八家子金矿的成矿年龄为 185Ma,利用 Rb-Sr测年法测得四道岔金矿的成 矿 年龄为177.7Ma,闻爽 等利用 LA-ICP-MS锆石 U-Pb法测 得 兰 家 金 矿 的 成 矿 岩 体 年 龄 为 170.2 Ma。最新的区域构造演化研究结果表明,在早—中 侏罗世(190~160 Ma),吉林中南部地区经历古太 平洋板板块__次向欧亚大陆俯冲后由挤压向伸展 的转换期。在这种挤压环境下,俯冲板片脱水释 放的流体交代地幔楔,并造成地幔楔发生部分熔融, 使得成矿元素在岩浆和流体中大量富集,熔融产生 的幔源岩浆上涌至下地壳发生底侵作用,并加热地 壳致使其发生部分熔融并混合了部分幔源岩浆形成 钙碱 性 岩 浆 ,在吉林中部形成了南楼山组火山岩 系,同时岩浆房内演化出大量的含矿流体。据 此,本次研究认为在南楼山组火山岩形成过程中,喷 出地表的岩浆冷凝结晶形成了广泛分布在官马金矿 区附近的安山岩和安山质凝灰岩等,同期浅成-超浅 成岩浆则形成了安山玢岩等浅成-超浅成侵入体,在 侵位过程中与碳酸盐岩围岩发生了接触交代作用, 在接触带附近形成矽卡岩型金矿体。 

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