南盘江-右江卡林型金矿多层次构造滑脱成矿系统地球化学研究

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南盘江-右江地区是我国最重要的卡林型金矿床集中产区之一,也是公认的世界上第二大低温成矿域,同时也是我国华南大范围低温成矿域的重要组成部分。区内产出金矿床(点)数百个,其中包括超大型金矿床两个(水银洞和烂泥沟)、特大型-大型金矿床十几个(包括架底、泥堡等)和一大批中-小型金矿床,共同构成了我国西南著名的“金三角”区。前人曾对本区的典型矿床开展过大量的研究,主要集中在区域地质背景、矿床特征及控矿条件、矿物组成及共生序列、矿物组构特征及成矿阶段划分、围岩和矿石微量元素(包含稀土元素)全分析,部分硫化物和脉石矿物地球化学特征等方面,但是研究重点主要放在了黔西南和桂西北的个别金矿床上,对整个大区域上的金矿床(黔西南、桂西北和滇东南地区)缺乏整体的研究和对比分析,特别是滇东南的金矿床研究程度很低,仅有少量描述性的研究和矿石微量元素数据被报道出来,这制约了对于整个南盘江-右江的卡林型金矿床的成因机制的理解。本次主要选择滇东南和桂西北研究程度较低的堂上、老寨湾、革档、高龙和马雄金矿床为对象,这些金矿床既是整个成矿系统在不同区域上的代表性矿床,基于卡林型金矿多层次构造滑脱成矿系统产出在各个时代地层之间的SBT中的典型金矿床,具有重要的典型性和代表性。同时,收集黔西南和桂西北典型矿床的资料和数据,把整个南盘江-右江成矿区作为一个大系统来讨论矿床成因和成矿模式。首先在详细的电子显微镜(EM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)进行岩相学研究的基础上,利用先进且相对成熟的微区原位分析手段(LA-ICP-MS、LA-MC-ICP-MS和EPMA等)对各矿床主要载金硫化物和方解石开展精细的原位微量元素、S-Sr同位素分析。对各矿床矿石中的与金矿化相关的石英脉中的流体包裹体实施显微测温实验,并挑选石英单矿物测试其中包裹体的H-O同位素组成,在此基础上讨论相应矿床的矿化元素(主要是金)和含金热液的来源和矿床的可能成因,并结合矿石和围岩的主量、微量元素以及主要含金矿物的原位微量元素含量特征,探讨W、Ti、Co、Ni、Ag等元素的来源,解决南盘江-右江卡林型金矿与内华达金矿床之间存在显著差异的所谓高温元素的来源问题,分析南盘江-右江地区成矿条件的独特性。综合以上研究内容,结合区域地质、地层接触关系、地球物理、地球化学和年代学数据,充分考虑容矿地层和围岩岩性多样性,讨论多层次构造滑脱成矿系统控制的金矿床的成因和成矿过程,以及影响金沉淀富集的控制因素,并探讨成矿体系和构建区域成矿模式。本次研究取得的主要成果如下:(1)通过对南盘江-右江地区大量的卡林型金矿进行野外考察和研究发现,除黔西南地区产出在中-晚二叠世的茅口组和龙潭组或峨眉山玄武岩之间的构造蚀变体(SBT)之外,在更多更老或更新的地层中这种由区域滑脱构造作用和热液蚀变形成的特殊的地质体普遍存在。从区域大的沉积序列上看,在D/∈、D/O、C/D、P/C、P3/P2、T2/Pl+3、T2/T1地层之间的不整合界面和岩性界面上,由于岩石强度和能干性的显著差异性,在区域大地构造演化背景下上部碎屑岩系统发生剧烈的变形和揉皱,而下伏碳酸盐岩地层由于其强度高,在地质应力作用下常常发生弯曲变形形成背斜构造。在载金热液流体进入上述层间破碎带和断层及断裂系统,在有利的岩性组合配套下,形成多层次的SBT及其控制的金矿体。上述构造类型和SBT中产出的金矿体整体构成了南盘江-右江地区独特的矿体产出和控矿特征格架。(2)南盘江-右江南部多层次SBT控制的典型金矿床中普遍发育各种卡林型金矿床特征的蚀变类型并形成相应的热液载金矿物和其他脉石矿物,矿物组构特征非常类似,但相对于黔西南的金矿床未识别出雌黄、雄黄和萤石等矿物,基于矿相学研究的成矿阶段划分和矿物共生序列也基本一致,说明它们具有相似的成矿过程和成因特征,同时也揭示了区域上由南向北的或者多幕式含金热液灌入成矿系统的成矿流体演化过程。(3)南盘江-右江卡林型金矿床的含金流体包含有丰富的Au、As、Hg、Sb、Tl、Se、Cu、Ag、W、Rb和Li等元素。在岩浆岩容矿(玄武岩、辉绿岩和凝灰岩)地区Cr、Co、Ba、Zn、V、U、Ti、Rb、Ni和Mo元素含量显示基本不发生变化,而上述元素在沉积岩容矿地区显示不同程度富集,说明了含金流体中富集这些元素。此外,在不同容矿岩石产出的金矿床中的成矿前和成矿期的黄铁矿的原位微量元素显示,相对于成矿前的黄铁矿,金矿化期的黄铁矿更加富集V、Ti、Ni、Co,说明相对于围岩,含金流体中拥有丰富的上述元素。综合矿石微量和载金黄铁矿原位微量数据可以发现,含金流体中富集Au、As、Hg、Sb、Tl、Se、Cu、V、Ti、Ni、Co、Cr、W、Ag、Rb和Li等元素,同时证实它们并不是从玄武岩和辉绿岩等岩浆岩中被含金流体水岩交换反应带出的,而这些矿化微量元素可以作为金矿化的指示性元素应用到找矿勘查中去。与内华达金矿床相比,中国西南南盘江-右江地区的金矿床拥有更高的成矿温度、流体压力和深度,这些因素导致南盘江-右江的金矿床中不同程度的富集所谓的高温元素Ti、W、V等。而相对于黔西南金矿床,滇东南和桂西北的金矿床成矿温度更高,但是金矿床的品位则反而降低,这可能是相对高的含金热液温度会抑制卡林型元素组合(Au、As、Hg、Sb、Tl)卸载成矿。综合以上,认为分异出南盘江-右江卡林型金矿床含金流体的地质体是深部隐伏岩浆岩体,同时热液流体具有由南向北的演化过程,而卡林型元素组合倾向于在热液流体到达地壳浅部不断演化和运移的中后期沉淀成矿,热液演化初期形成的金矿化强度较弱,同时卡林型元素组合基本未发生矿化。(4)各矿床多元硫化物的原位硫同位素值绝大部分为正值(-0.49~16.92‰),而老寨湾金矿床产出的与载金黄铁矿共生的黄铜矿的硫同位素值全部接近接近零值(-2.49~1.54‰)。但是数据显示,相对于相应矿床围岩中的黄铁矿或者环带状黄铁矿的核部的原位硫同位素值往往高于成矿期形成的黄铁矿,与成矿前相比,矿化过程伴随着热液成因硫化物硫同位素值的降低。造成这种现象的具有低硫同位素值的含金流体可能主要来源于深部隐伏花岗岩体,而这种来源的流体也能够合理的解释金矿石中方解石脉的原位锶同位素显著低于沉积地层而相对接近岩浆岩值的锶同位素组成特征。(5)各典型金矿床的流体包裹体的均一温度较为集中(大致集中在130~380℃),且连续分布未发生间断,类型上均为水溶液包裹体和含CO2包裹体,气液比值主要集中在20%~35%,绝大多数均一到液相,极少量均一到气相,说明含金流体经历了不混融和/或流体混入。同时,这些矿床石英中流体包裹体的盐度分布不均一,大致可以分为3各主要区段,分别为0~3 wt.%Na Cl equiv.、3.8~8 wt.%Na Cl equiv.和11.33~11.47 wt.%Na Cl equiv.,每个区段之间是截然分开的,也证实了在成矿过程中发生了两种或两种以上的具有不同温度和盐度的流体的混合作用。同时,这种混合作用导致的含金流体的降温过程和理化条件的变化可能是导致金沉淀成矿的重要机制。石英中包裹体的H-O同位素投图显示,它们都落在岩浆水和变质水的范围内及下方的水岩交换曲线附近,可能说明了这些金矿床的成矿过程存在岩浆水、变质水和大气降水的混合流体参与成矿过程,但是上述矿床分布区的沉积地层的金背景值较低,以及南盘江-右江地区未发现大规模变质作用的发生和中-高级变质岩出露,所以我们认为成矿流体来源于深部隐伏花岗岩体,但是在向上运移过程中混入了变质水和大气降水。(6)通过对不同地区的多个金矿床开展细致的地球化学分析,结合前人的认识和区内主要控矿构造格架主要定形在燕山期,区内地层的接触关系,地球物理探测在主要金矿区发现了深部存在隐伏花岗岩体,并融入了富金地壳的演化过程,以及大量的相对可靠的年代学数据集中在晚侏罗至早白垩世(150~120 Ma),提出了南盘江-右江卡林型金矿多层次构造滑脱成矿系统的成矿模式。指出了在燕山期太平洋板块向西俯冲的大背景下,南盘江-右江地区发生了广泛的燕山期金成矿作用。
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