论文部分内容阅读
抱伦金矿床位于华南南部,是海南省目前最大的高品位金矿床,平均品位为29g/t,金属Au储量在80t左右。抱伦金矿主要呈脉状产出,赋存于一系列NNW向构造破碎带内,其赋矿围岩为浅变质的下志留统陀烈组千枚岩。为了查明抱伦金矿床的成矿物质和成矿流体来源以及成矿时代,以约束该矿床的成因机制,本文系统研究了该矿床的地质特征、矿物学和矿物化学特征、同位素地质年代学特征和流体包裹体特征以及S、He-Ar和Sm-Nd等同位素地球化学特征,取得如下主要认识: 1、根据含金石英脉中石英矿物颗粒的基本特征及其与金属矿物的共生组合关系和生成次序,将石英的形成分为三期:第一期石英(Q1),具有波状消光的特征,与韧性剪切作用有关;第二期为颗粒大且自形的干净石英(Q2);第三期为热液成因小颗粒的石英(Q3)。抱伦金矿成矿期次划分为成矿前、成矿期和成矿后,成矿期由早到晚可划分为四个阶段,即“自然金-Q2石英”阶段(Ⅰ),“自然金-硫化物-Q3石英(黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂和黄铜矿等)”阶段(Ⅱ),“自然金-铋矿物-石英(自然铋、辉铋矿和黑铋金矿等)”阶段(Ⅲ)和“石英-碳酸盐”阶段(Ⅳ)(成矿后);第二阶段(Ⅱ)中毒砂、绿泥石以及闪锌矿矿物温度计投图获得温度均值分别为410℃、275℃~320℃和215-230℃之间,这些数据暗示抱伦金矿形成于一个中高温的物理条件。 2、首次获得含金石英脉中与金共生的辉钼矿(成矿阶段Ⅱ)Re-Os等时线年龄为224.6±7.2Ma,该年龄与前人获得的含金石英脉中白云母的Ar-Ar坪年龄ca.220Ma在误差范围内一致,因而抱伦金矿床的成矿年龄在ca.225-220Ma之间。利用锆石LA-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年获得了矿区西北侧尖峰岭花岗岩ca.247-236Ma的年龄。结合前人锆石U-Pb和黑云母40Ar-39Ar定年成果,尖峰岭花岗岩体侵位时代集中在ca.250~236Ma的印支期。虽然尖峰岭花岗岩与抱伦金矿有着密切的空间关系,但两者间有ca.25-11Ma的时差,因此,推测尖峰岭花岗岩与抱伦金矿的形成没有直接成因关系。 3、抱伦金矿的成矿流体总体上是一种富含H2O、CO2、CH4的流体,流体总体特征为中高温、低盐度。在显微镜下观察到抱伦金矿石英颗粒中包裹体分为以下三类:第一类为H2O-CO2包裹体,第二类为H2O溶液包裹体,第三类为纯CO2包裹体。其中,H2O-CO2包裹体又可以分为含CO2三相包裹体和含CO2两相包裹体。主要成矿期不同成矿阶段的成矿流体特征如下:(1)自然金-Q2石英阶段(Ⅰ):均一温度在252-335℃之间、盐度在1-10Wt.%之间(平均4.5Wt.%);(2)自然金-硫化物(毒砂、磁黄铁矿)-绿泥石-绢云母-Q3石英阶段(Ⅱ):均一温度在220-320℃之间、盐度在2.6-11.7Wt.%之间(平均7.8Wt.%);(3)自然金-铋矿物(少量自然铋)-石英阶段(Ⅲ):包裹体均一温度在220-299℃之间,盐度在2.4-11.0Wt.%之间(平均8.9Wt.%);(4)石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)的均一温度为149-223℃、盐度在6.9-12.7Wt.%之间(平均9.9Wt.%)。从主要成矿期Ⅰ到Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ成矿阶段,流体的演化总体上是趋向于温度降低、盐度增大的方向。此外,包裹体中还检测到了C2H6有机气体的存在,暗示成矿过程发生在还原的环境。通过对比含金石英脉和不含金石英脉包裹体的成分特征发现,CO2在流体中的存在与Au的矿化有着非常密切的关系。 4、来自黄铁矿Co/Ni、黄铁矿He-Ar同位素以及含金石英脉H-O同位素的研究结果显示,抱伦金矿成矿流体来源于地幔和地壳,以岩浆水和变质水为主,并有大气降水的参与。(1)含金石英脉中与自然金共生的黄铁矿的Co/Ni变化范围1.03~30.5,平均值为6.21,均大于1,反映矿床形成主要与岩浆热液有关。(2)含金石英脉中与自然金共生的黄铁矿He-Ar同位素3He/4He特征值介于地壳和地幔流体之间,平均0.41Ra,远高于地壳特征值(0.01~0.05Ra),但又明显低于地幔,该特征表明,抱伦金矿成矿物质主要来源于地壳,在成矿过程中有地幔流体的参与;并且地壳流体对成矿的作用贡献比地幔大;(3)H-O同位素特征说明抱伦金矿床成矿流体早期以原生岩浆水为主,中期有较大部分变质水的混入,在成矿中晚期大气降水的混入程度越来越大。 5、来自于不同地质体Au丰度对比、赋矿围岩碎屑锆石U-Pb定年、S同位素、辉钼矿Re含量以及Sm-Nd同位素的研究结果显示,抱伦金矿的成矿物质最有可能来源于赋矿围岩志留系陀烈组,深部岩浆可能提供了部分成矿物质来源。(1)赋矿围岩陀烈组和矿区基性岩的Au的丰度相对较高,可以为抱伦金矿提供Au等成矿元素;(2)赋矿围岩碎屑锆石U-Pb定年表明,陀烈组源岩为高Au丰度的古中元古代抱板群地层,因此陀烈组地层很可能为金成矿提供了Au等成矿元素;(3)矿石中与金共生的黄铁矿和磁黄铁矿的δ34S值(平均3.7‰)和志留系陀烈组中黄铁矿和磁黄铁矿的δ34S值(4.9‰)相近,所以矿石中的硫应该是来自于志留系陀烈组,部分具有岩浆硫的特征,因此成矿物质很可能主要是来源于志留系陀烈组,深部岩浆可能提供了部分成矿物质。(4)与自然金共生的辉钼矿Re含量很低(平均值为0.1198ppm),符合地壳Re含量很低的特征,因此推测抱伦矿床的成矿物质主要来源于地壳;(5)含矿石英脉Sm-Nd同位素特征主要与下志留统陀烈组地层相似,少数与尖峰岭花岗岩相似。表明抱伦金矿成矿物质主要来自于下志留统陀烈组,少量来自于尖峰岭花岗岩。 6、抱伦金矿的成矿机制主要有流体沸腾与流体不混溶、Bi对Au的富集作用以及燕山期岩浆热液对矿床的叠加富集作用。(1)抱伦金矿初始成矿流体为富含CO2、中高温的热液流体,该流体进入抱伦地区NNW向断裂破碎带时,由于压力突然降低和大气水的加入,流体发生沸腾和不混溶作用,导致CO2、N2、CH4等挥发性气体逃逸,因此成矿流体的物理化学性质不断改变,使得Au等物质沉淀下来;(2)在第Ⅰ到Ⅱ成矿阶段后,流体中Au的浓度已经很低,在Au/Bi比值大于0.15时,在低硫逸度,低氧逸度条件下,当温度降至371℃~241.1℃,铋熔体可以持续捕获金,不断的从低Au浓度的流体中将Au吸附出来,随着温度的降低,形成Au和Bi矿物的共生组合,从而富集成矿,因此铋熔体对金的聚集作用是“自然金-铋矿物”阶段金富集的主要机制;(3)矿区尖峰岭花岗岩和细晶岩脉中的热液锆石反映了燕山期热液的活动,该燕山期的热液事件可能对抱伦金矿有富集作用。 7、抱伦金矿是一个受NNW向剪切破碎带控制、具中高温和低盐度的成矿流体并产于后碰撞伸展环境的石英脉型金矿,其地质地球化学特征与典型造山型金矿特征一致,所以抱伦金矿很可能是一个形成于印支期的造山型金矿。