桂西隆或金矿床流体包裹体与C-H-O-He-Ar同位素对成矿流体来源的制约.pdf
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1、矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年10月October,2023第 42 卷第 5 期42(5):907926安鹏等:桂西隆或金矿床流体包裹体与 C-H-O-He-Ar 同位素对成矿流体来源的制约文章编号:0258-7106(2023)05-0907-20Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.05.004桂西隆或金矿床流体包裹体与 C-H-O-He-Ar 同位素对成矿流体来源的制约安鹏1,陈懋弘2*,孔志岗1*,陈港2,王昱1(1 昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明650093;2 中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部成矿作用和资源评价重点实验
2、室,北京100037)摘要广西隆或金矿床位于右江盆地隆或孤立碳酸盐岩台地内部,为一产于 C/D 不整合面上的层状卡林型矿床。为了查明隆或金矿的成矿流体来源,探讨矿床成因,本次工作对其开展了详细的野外地质考察,对不同成矿阶段石英、方解石进行了系统的包裹体岩相学观察、显微测温及 C-H-O-He-Ar 同位素分析。包裹体岩相学及测温结果显示,石英、方解石中主要发育富液相气液两相水溶液包裹体,含有少量 CO2三相包裹体。其中石英中包裹体均一温度集中在 170.4282.6,盐度 w(NaCleq)集中在 2.57%8.41%,密度为 0.7740.938 g/cm3;方解石中包裹体的均一温度集中在
3、178.5237,盐度 w(NaCleq)集中在 2.9%7.17%,密度为 0.8450.935 g/cm3,为中低温、低盐度、低密度的 H2O-NaCl 体系。通过计算得出成矿流体的成矿压力为 45.8374.17 MPa,成矿深度为 1.6112.472 km。石英的18OV-SMOW值为 25.528.7,对应的 18OH2O为 14.1017.18,DV-SMOW值为-79-51,两个阶段石英 H、O 同位素投点虽位于变质水区域及附近,但阶段石英具有向岩浆水漂移的趋势。方解石的 13CPDB集中在-6.5-4.6,18OV-SMOW分布在 19.921.1,其投点靠近海相碳酸盐岩区域
4、,表明方解石的形成主要来源于碳酸盐的溶解。石英包裹体中3He/4He 的值为 0.3510.744 Ra,位于地幔氦和地壳氦之间,幔源 He(%)值为 5.11%11.17%,说明地壳流体占主导地位;方解石中3He/4He 值为 0.0380.073 Ra,位于地壳氦附近。石英、方解石的40Ar/36Ar 值为 303.1436.4,经计算得成矿流体中大气40Ar 贡献介于 67.71%97.49%,表明了成矿流体具有壳幔混合的特征,并且有大量大气水的参与。综上分析,文章推测隆或金矿床中原始成矿流体来自深部岩浆流体,原始成矿流体在上升过程中与盆地建造水发生混合,形成了多流体混合的成矿流体,并且
5、随着成矿的进行,大量的大气降水或地下水的渗入。结合构造环境、矿化蚀变等特征,文章认为隆或金矿床为中低温低压浅成热液卡林型金矿床。关键词流体包裹体;C-H-O-He-Ar 同位素;矿床成因;隆或金矿;桂西孤立台地中图分类号:P618.51文献标志码:ARestriction of source of ore-forming fluid by fluid inclusions and C-H-O-He-Arisotopes of Longhuo gold deposit in western GuangxiAN Peng1,CHEN MaoHong2,KONG ZhiGang1,CHEN Gang
6、2and WANG Yu1(1 Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,Yunnan,China;2 MNR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assesment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of GeologicalSciences,Beijing 100037,China)AbstractThe Longhuo gold d
7、eposit in Guangxi is a layered Carlin-type deposit located in the interior of the Longhuo*本文得到国家自然科学基金面上资助项目 桂西孤立台地内部寒武系中卡林型金矿成矿机理研究(编号:42072110)和广西找矿突破战略行动地质矿产勘查项目 桂西隆林孤立台地卡林型金矿的“梯式”结构模型及找矿前景(编号:桂国土资函2018377 号)联合资助第一作者简介安鹏,男,1996 年生,硕士研究生,矿物学、岩石学、矿床学专业。Email:*通讯作者陈懋弘,男,1971 年生,博士,研究员,从事矿床学方面研究。Emai
8、l:*通讯作者孔志岗,男,1980 年生,博士,副教授,从事区域成矿学研究。Email:收稿日期2023-03-29;改回日期2023-08-15。秦思婷编辑。908矿床地质2023 年isolated carbonate platform on the C/D unconformity surface of the Youjiang Basin.A detailed field geological investigation was carried out in this work to investigate the source of ore-forming fluid of the
9、Longhuo gold depositand discuss its genesis,and systematic petrographic observation,microscopic temperature measurement,and C-H-O-He-Ar isotope analysis were carried out for fluid inclusions in quartz and calcite formed in different metallogenic stages.Petrography and inclusion temperature measureme
10、nts revealed that liquid-rich gas-liquid two-phaseaqueous solution inclusions developed primarily in quartz and calcite,with a tiny amount of CO2three-phase inclusions.The homogenous temperature of the inclusions in quartz is between 170.4282.6,the salinity w(NaCleq)is between 2.57%8.41%,and the den
11、sity is 0.770.93 g/cm3.The homogenous temperature of the inclusions incalcite is between 178.5237,the salinity w(NaCleq)is between 2.9%7.17%,and the density is 0.8450.935 g/cm3,which are H2O-NaCl system with medium-low temperature,low salinity,low density.It is calculatedthat the ore-forming fluids
12、metallogenic pressure is in the range of 45.8374.17 MPa,and the metallogenicdepth is 1.6112.472 km.Quartz has an18OV-SMOWvalue of 25.228.7,a matching18OH2Ovalue is 14.1017.18,and the DV-SMOWvalue is-79-51,Although the H and O isotope plotting sites of the two stages ofquartz are in or near the metam
13、orphic water region,but stage quartz tends to shift to the magma water.The calcites 13CPDBand 18OV-SMOWvalues are concentrated in the range of-6.5-4.6 and 19.921.1,respectively.The plotting points are close to the marine carbonate area,indicating that the formation of calcite is mainlyfrom the disso
14、lution of carbonate rocks.The3He/4He values of fluid inclusions in quartz range between 0.3510.744 Ra,which is placed between mantle helium and crustal helium,the values of mantle-derived He(%)is5.11%11.17%,indicating the domination of crustal fluid.The3He/4He values of fluid inclusions in calcite a
15、re0.0380.073 Ra,which is located near crustal helium.The40Ar/36Ar values of quartz and calcite are 303.1436.4.The calculated contribution of atmospheric40Ar ranges between 67.71%97.49%,indicating that the ore-formingfluid possesses crust and mantle mixing features,and theres a significant amount of
16、atmospheric water involved.Based on the above analysis,it is deduced that the original ore-forming fluid in Longhuo gold deposit comes fromdeep magmatic fluid,and the original ore-forming fluid mixes with basin formation water during the ascent process,forming a multi-fluid mixed ore-forming fluid,a
17、nd there is a large amount of atmospheric precipitation orgroundwater infiltration with the progress of mineralization.Combining the characteristics of tectonic environment and mineralization alteration,it is ascertain that the Longhuo gold deposit is a medium-low temperature andlow-pressure epither
18、mal Carlin-type gold deposit.Key words:fluid inclusion,C-H-O-He-Ar isotope,ore genesis,Longhuo gold deposit,isolated platform inwestern Guangxi滇黔桂“金三角”是世界著名的卡林型金矿矿集区之一(Hu et al.,2002;Cline et al.,2013),该区累计探明金资源储量已逾1200 t(韦启锋,2022)。自20世纪80年代在区内发现此类矿床以来,已有众多地质工作者对该区卡林型金矿的矿床地质特征、地球化学特征、成矿年代、矿床成因及成矿规律等
19、进行了系统的研究((Su et al.,2009;刘建中等,2014;Tan etal.,2015;谭亲平等,2017;Su et al.,2018),并获得了大量的成果。但由于不同的矿床具有不同的流体来源,导致区内卡林型金矿床的成矿流体的来源研究存在较大的争议,使得该区卡林型金矿床的成矿模式及成因并未有统一的观点。前人研究总结的卡林型金矿床主要成因模式有:渗流热卤水成矿模式(Zhuo et al.,2019);油气运移-构造成矿模式(Geet al.,2021;He et al.,2023);盆地流体成矿模式(Yan et al.,2018;Li et al.,2021);花岗岩浆热液成矿模
20、式(Tan et al.,2015;Song et al.,2022);深部变质流体模式(Zhang et al.,2003;Lin et al.,2021);幔源岩浆成矿模式(Zheng et al.,2016;郑禄林等,2019),因此,矿床成因模式仍有较大的争议,而流体来源的不确定是导致矿床成因存在争论的主要原因之一。广西隆或金矿位于滇黔桂“金三角”矿集区内,产于滇黔桂晚古生代裂谷拗陷区中的隆或穹窿孤立第 42 卷 第 5 期 安鹏等:桂西隆或金矿床流体包裹体与 C-H-O-He-Ar 同位素对成矿流体来源的制约909碳酸盐岩台地内部,是桂西地区典型的层状卡林型金矿之一(庞保成,2004
21、;唐松华,2006)。迄今为止,该矿床的研究程度较低,仅张辰光等(2022)通过对其地质特征和地球化学特征进行了研究,初步推测该矿床的成矿流体来源于深部幔源流体。惰性气体因其地球化学惰性,使其在参与各种地质作用过程中能保持化学性质不变;同时,由于He同位素在地壳与地幔中的分布比值相差较大,通过对其含量的分析可以较好地识别出流体中是否有幔源物质的加入,因此,对于惰性气体的研究可以有效地示踪成矿流体的来源(Stuart et al.,1995;Winckler et al.,2001;Hu et al.,2004;蔡明海等,2021),其中,He-Ar同位素也成为用来判断成矿流体中是否有幔源流体参
22、与的重要手段之一。近年来,国内众多学者通过利用He-Ar同位素在示踪幔源流体是否参与成矿方面取得了大量成果,例如在胶东、粤北、桂西北丹池地区、扬子克拉通西缘及鄂东地区的 W-Sn-Cu-Fe-Au等矿床中通过He-Ar同位素的示踪均识别出了有幔源流体的参与(Zhang et al.,2002;Hu.,2004;翟 伟 等,2012;Xie et al.,2016;蔡 明 海 等,2021)。而对于滇黔桂地区的一系列卡林型金矿床,He-Ar同位素的研究还鲜有报道。本文选取隆或金矿床中不同成矿阶段的石英、方解石脉开展流体包裹体、C-H-O同位素及稀有气体He-Ar同位素的研究分析,从而探讨隆或金矿
23、床的成矿流体来源和演化,分析矿床的成因,为进一步的深部找矿工作提供理论依据,同时也补充了滇黔桂地区对He-Ar同位素的研究,为该地区的壳幔作用与成矿关系的研究提供借鉴。1区域地质特征右江盆地位于扬子克拉通的西南侧,该区构造演化与特提斯洋的开闭及太平洋板块的俯冲有着密切关系,区内经历了多期次的“开”、“合”、“升”、“降”、“扭”等运动(马杏垣,1982;曾允孚,1995;Li etal.,2007),最终演变成了在广阔的三叠系陆源碎屑岩盆地中“漂浮”着数十个大小不等的孤立碳酸盐岩台地的古地理格局(图1)(陈懋弘等,2021),盆地内岩浆活动较发育,主要3期岩浆活动分别为海西期、印支期和燕山期岩
24、浆活动(吴松洋,2017)。右江盆地遭受了燕山期强烈的构造岩浆活动的影响,在盆地边缘形成了与花岗岩活动有关的锡多金属矿床,并且在盆地内部形成了一系列大-中型卡林型金矿床(陈懋弘等,2008)。桂西隆林地区位于右江盆地的西北缘,区域上主要分布有西林、德峨、马雄、坡陇4个大型背斜和隆或、大瑶寨2个穹窿,均属于晚古生代的孤立碳酸盐岩台地(陈懋弘等,2021)。这些背斜和穹窿构造主要由泥盆系至二叠系的碳酸盐岩组成,其中核部出露主要为寒武系白云岩和泥盆系砂泥岩。众多地质工作者研究发现,这些背斜和穹窿内部均发育了一系列大小不等的金矿床(点),例如马雄、德峨、隆或等。隆或穹窿位于隆林地区的东部,整体呈椭圆状
25、,长约20 km,宽约15 km。穹窿核部为泥盆系,向外依次为石炭系和二叠系。穹窿内断裂发育,其中以北东向断裂为主,北西向为辅,隆或穹窿东翼地层由于受到断裂构造影响较大,导致该地层被破坏而残缺不全,西翼地层受影响较小而相对较完整(刘显凡等,1998)。隆或穹窿从晚泥盆世至晚二叠世,期间台地经历了多次间隙抬升并形成了多个平行不整合(陈懋弘等,2018),这为后期的形成似层状矿体提供了构造薄弱面。2矿床地质特征隆或金矿位于隆或穹窿(孤立碳酸盐岩台地)内部。矿区范围内地层由古至新依次为上泥盆统融县组、下石炭统英塘组、中-下石炭统都安组和中石炭统黄龙组、马平组,穹窿四周主要为深水盆地相三叠系砂泥岩(图
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