论文部分内容阅读
甘肃省早子沟金矿床位于西秦岭造山带,是一个超大型金矿床。矿区赋矿地层为中三叠统古浪堤组下段细碎屑岩及灰岩,并发育大量闪长质脉岩。金矿体产状严格受NE、NW及近SN向3组断裂构造控制。本论文在西秦岭造山带早子沟金矿床地质特征和岩相学观察的基础上,通过对早子沟金矿床花岗闪长斑岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩主量元素、微量元素、Rb-Sr-Sm-Nd同位素及锆石原位Hf同位素,以及对花岗闪长斑岩和大理岩样品进行了黄铁矿和毒砂的电子探针分析、包裹体和H-O-S同位素特征等地球化学方面的研究,获得了早子沟金矿床花岗闪长斑岩的形成时代,进一步约束了早子沟金矿床的成矿时代,分析了成矿流体的特征及成矿物理化学条件,探讨了早子沟金矿床花岗闪长斑岩的成因、黄铁矿的类型及成因、金的物质来源及赋存状态,确定了早子沟金矿床的成因,并探讨了西秦岭造山带三叠纪构造动力学过程。(1)早子沟金矿床花岗闪长斑岩SiO2含量变化范围为60.71–67.70 wt.%,MgO含量较高,变化范围为1.56–3.24 wt.%,Mg#值变化范围为42-60。高钠花岗闪长斑岩为偏铝质到过铝质岩石,铝饱和指数(ASIs)=0.961.06,属于高钾钙碱性系列。Zr+Nb+Ce+Y(<350 ppm)低,FeO*/MgO<4,以及(K2O+Na2O)/CaO<7,属于未分异的花岗岩。样品具有轻稀土富集的特征及负Eu异常(Eu/Eu*=0.81–0.89),强烈亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P和Ti,大离子亲石元素(LILE)如Th、U和K相对富集,以及Pb正异常。花岗闪长斑岩(87Sr/86Sr)i=0.7104310.712458;εNd(t)=-14.85-10.06,T2DM模式年龄为1822 Ma2210 Ma。εHf(t)变化范围为-11.5-10.1,T2DM模式年龄为1908 Ma1998 Ma。根据锆石的Ti含量计算的锆石饱和温度变化范围为598°C761°C。因此,早子沟花岗闪长斑岩的岩浆可能起源于高压、低温条件下古元古代镁铁质地壳的部分熔融。花岗闪长斑岩脉岩在Nb-Y和(Y+Nb)-Rb图解中主要落入了火山弧花岗岩的范围,表明了它们具有岩浆弧地球化学特征,源岩为与岛弧岩浆作用有关的基性岩再次发生部分熔融的结果。早子沟花岗闪长斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为233.4±1.5 Ma和242.6±0.63 Ma,表明了早子沟金矿床的中酸性岩脉是夏河-合作地区三叠纪岩浆作用的产物。中酸性岩脉被金矿体切割,部分岩脉经历了强烈的金矿化,甚至成为金矿体,据此限定早子沟金矿床的成矿年龄晚于233Ma。(2)早子沟金矿床黄铁矿中Au含量变化范围为991149 ppm,毒砂中Au含量变化范围为1211734 ppm。As在黄铁矿中以阴离子As1-的形式存在。早子沟金矿床Au-As关系表明毒砂中的金主要以固溶体金(Au+)的形式存在,黄铁矿中金以固溶体金(Au+)和纳米级自然金颗粒(Au0)形式存在。黄铁矿具有高Co(472-2248 ppm)低Ni(10-1156 ppm)的特点,Co/Ni比值较高,变化范围为0.07-76,平均值为12.5,表明早子沟金矿床遭受了与火山活动相关的热液事件的叠加。(3)根据黄铁矿核部、过渡带及边部的微量元素分布特征及黄铁矿的结构特征,表明早子沟金矿床黄铁矿的形成过程中至少存在4期流体参与。第一期岩浆流体富集Au,这是金最主要的成矿时期。第二期的变质流体富集As,第三期的变质流体富集Pb亏损Au,第四期热液流体富集Au和Fe,这是金成矿的另一个重要时期。(4)早子沟金矿的流体包裹体的均一温度范围为120.8℃257.5℃,主要集中于150℃230℃(平均为177.94℃),冰点温度介于-3.6℃-0.1℃(平均为-1.55℃)。石英样品的氢氧同位素测试结果显示,δDV-SMOW值介于-99.8‰-91.40‰之间,δ18OH2O值介于-2.53‰4.08‰之间,表明成矿流体可能由岩浆水/变质水与大气降水或地下水混合形成。单个流体包裹体激光拉曼显示流体包裹体中的气相成分主要为H2O和CO2,成矿流体为NaCl-H2O-CO2体系。流体包裹体研究揭示了早子沟金矿床主成矿阶段的成矿流体为浅成中低温低盐度低密度流体。(5)早子沟金矿床黄铁矿样品的δ34S值均为负值,具有较窄的分布区间,介于-14.2‰-7.6‰之间,说明成矿物质很有可能与区域内的岩浆作用或者变质作用有关。黄铁矿206Pb/204Pb=18.19018.727,平均值为18.531;207Pb/204Pb=15.55515.682,平均值为15.634;208Pb/204Pb=38.25039.103,平均值为38.645。表明矿石铅同位素组成为壳幔混合成因铅。(6)根据早子沟金矿床的金含量,计算得到黄铁矿的形成温度变化范围为148℃304℃,平均温度为213℃。早子沟金矿床中黄铁矿的Au和As含量的摩尔百分比与浅成低温热液矿床和卡林型金矿床相重叠,结合早子沟金矿床的围岩特征及矿化流体中Au过饱和,认为早子沟金矿床为浅成低温热液矿床。