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基于成矿构造和成矿流体耦合条件下的贵州锦丰(烂泥沟)金矿成矿模式

陈懋弘  
【摘要】: 贵州锦丰(烂泥沟)金矿是滇黔桂“金三角”目前已知最大的卡林型金矿床。尽管前人作了不少的研究工作,但有关矿床成因的一些重大问题仍未解决。本文在深入解剖该矿床的基础上,抓住成矿构造、成矿流体和成矿时代三个拟解决的关键科学问题,运用现代构造解析、显微构造与组构分析、岩石地球化学、流体包裹体地质学、电子探针显微分析、X射线衍射分析、稳定和放射性同位素年代学等方法和手段,主要研究了矿床构造与成矿关系、成矿流体性质和物质来源、成矿年代等内容,并取得了如下主要成果: 1.锦丰(烂泥沟)金矿床是一个与岩浆作用无关的,以钙质陆源碎屑岩为容矿岩石,断层控矿的后生金矿床。热液蚀变从早到晚可划为四个阶段:①去钙化+白云岩化+弱硅化(交代)阶段→②硅化+黄铁矿化+毒砂化+粘土化(交代)阶段→③石英+方解石+不含金硫化物(充填)阶段→④石英+方解石+高岭石+绢云母(充填)阶段。主要载金矿物环带状含砷黄铁矿电子探针显微分析(EPMA)表明较大颗粒黄铁矿晶体中富As环带与细小无核的富As黄铁矿晶体是同期形成的。岩石中存在四种不同成因的层状硅酸盐矿物,其中热液交代伊利石和热液脉状充填绢云母代表了热液作用的年龄。 2.详细的构造解析表明矿区构造样式总体表现为褶皱-断层组合,北西向构造控制了矿床的总体构造格局。北西向大型复式褶皱是矿床主要褶皱,后期北东向小型褶皱叠加在早期北西向大型褶皱之上。近南北向断层主要是长期活动的同生断层;北西向断层是矿床主要断层,其中主赋矿断层F3上陡下缓,运动学分析表明其早期为由北东向南西的逆冲,后期为右旋-正滑运动。北东向断层则切割前两组断层,其中主赋矿断层F2运动学特征与F3相配套,早期为右旋正滑,晚期左旋剪切。 3.矿床构造演化主要经历了同生期裂陷、造山期挤压、后碰撞造山侧向挤压和岩石圈伸展等四个阶段,并与右江盆地的裂陷-闭合-坍塌的发展演化历史相吻合。成矿发生在由挤压向拉张过渡的构造体制转换阶段。造山期逆冲作用形成的构造闭圈和造山期后挤压向伸展转变的过程中形成的张性构造环境是矿质得以大量聚集、沉淀的主要控制因素。 4.岩矿石常量元素分析表明热液蚀变过程中Fe、Mg、K、Ti等元素带入,Ca、Na等带出。铂族元素配分型式为左倾斜型,说明铂族元素来源与右江盆地裂解有关的基性-超基性岩浆活动有关。含砷黄铁矿和石英及其包裹体稀土元素配分曲线均为明显的右倾斜型,负铕异常清楚;代表成矿流体特征的石英包裹体稀土配分型式及特征值与区域上不同时代的幔源基性-超基性岩差别较大,而与矿床围岩、矿石、含砷黄铁矿及其包裹体稀土配分型式及特征值十分相似,反映成矿流体总体上以壳源为主。Eu负异常反映了偏酸性(富CO2)、具还原性的成矿环境。稀土元素特征表明成矿热液有可能来源于沉积盆地中的建造水。含砷黄铁矿和石英及其包裹体微量元素分析表明,含砷黄铁矿富含亲硫元素,亏损V、Sr及高场强元素;石英除亲石元素含量高以外,还表现为亲硫元素以及Mo、Bi富集。HFSE和REE比值(Th/L、Nb/La)均小于1,HFSE明显亏损,说明成矿流体为富Cl的流体;含砷黄铁矿及其包裹体中Co/Ni比值仅为0.20-0.31,远远小于1,说明成矿温度较低,成矿流体主要为盆地流体。 5.含砷黄铁矿包裹体3He/4He为0.0786~0.43R/Ra, 40Ar/4He为2.26~5.37,40Ar/36Ar为292~372,指示成矿流体属于大气饱和水(ASW),包括由原始大气降水和海水演化形成的盆地建造水。含砷黄铁矿Re-Os同位素等时线初始187Os/188Os比值为1.127±0.043,明显高于地幔比值而接近现代海水的比值,也说明成矿物质为壳源,成矿流体主要为盆地流体。 6.首次采用含砷黄铁矿的Re-Os测年方法,获得加权拟合的Re-Os等时线年龄为193±13 Ma。首次采用常规40Ar/39Ar阶段升温测年法对石英-方解石脉中充填的热液绢云母进行测年,获得坪年龄为194.6±2 Ma。上述两个测年数据在误差范围内十分相似,反映金的成矿时代为早侏罗世,与构造解析推断的金沉淀的构造演化阶段(即碰撞造山后印支期挤压造山向燕山期伸展的构造转换期)吻合。7.建立在成矿时代约束下,基于成矿构造和成矿流体耦合条件下的成矿模式为:①右江盆地裂解-弧后盆地阶段(D2-T1),形成初始矿源岩(层),同生断层F7活动→②右江盆地前陆盆地阶段(T2),巨厚浊流沉积物之下的盆地建造水从矿源层中萃取成矿物质,逐步演化为含矿流体→③右江盆地挤压造山阶段(T3),F7反转成逆断层,并与造山作用形成的北西向逆断层(如F3、F14)及配套走滑断层(如F2、F12)三者共同构成导矿网络体系。而F5及其上盘T2xm4-3泥岩共同形成一个良好的构造闭圈,导致矿液主要在构造闭圈所限制的以同生断层为主的热液运移网络内活动→④右江盆地碰撞后造山侧向挤压阶段(J1),一方面使造山期形成的褶皱发生重褶,形成走向北东的叠加褶皱;另一方面随着构造应力在F2-F3近“X”型断裂系上的分配,F3右旋-正滑运动,在F2-F3交切地段的引张区域形成减压扩容带,含矿流体进入减压扩容空间沉淀形成超大型金矿床。认为该矿床是与盆地流体有关的沉积期后中低温热液矿床,属于后碰撞造山成矿作用的产物。


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