遼寧小骼家堡子金礦床的成礦特征及成因分析

遼寧小骼家堡子金礦床的成礦特征及成因分析

遼東是中國的一個重要礦區(qū)。在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了許多大型和中型金礦床。90年代發(fā)現(xiàn)的小佟家堡子大型金礦床為產(chǎn)于古元古代中級變質(zhì)巖中的微細粒浸染型礦床,礦床類型獨特(劉國平,1999;Liuetal.,1999;劉國平等,1998a,1998b,1998c)。對遼東地區(qū)金礦床的成因和成礦時代有多種觀點(胡受奚等,1998;李力等,1996;余昌濤等,1994;王孔海等,1988;姚鳳良等,1988;彭金起等,1988),有人認為小佟家堡子金礦的成因為古元古代沉積噴流成礦?,也有人認為是印支期熱液成礦?。礦床是地殼演化過程中特定階段的產(chǎn)物,其定位時代對于礦床成因的確定和找礦方向具有十分重要的理論和實際意義。然而,由于礦床形成的復(fù)雜性、多期性和測年方法及對象的局限性,導(dǎo)致對成礦時代的認識存在很大差異。近年,測年技術(shù)發(fā)展很快,傳統(tǒng)的利用與礦體有關(guān)的地質(zhì)體間接地測定成礦時代的方法已趨向被更準確、更直接地測定與礦石共生的礦物年齡的測年方法所取代(王義文,1993,1997;桑海清等,1994;吳尚全,1991;Arehartetal.,1993)。本文在K_Ar法測年的基礎(chǔ)上,采用了絹云母40Ar/39Ar法研究小佟家堡子金礦床的成礦時代。1小建立礦物基、金礦床和含礦石充填材料的控制小佟家堡子金礦區(qū)出露的地層主要為古元古代遼河群層狀變質(zhì)巖系的里爾峪組、高家峪組、大石橋組、蓋縣組。礦區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生了多次構(gòu)造巖漿熱事件,分布有古元古代鉀質(zhì)花崗巖、中元古代鈉質(zhì)花崗巖、印支期和燕山期巖漿巖。金礦床分為小佟家堡子(丹銀)、楊樹、露采場、羅圈背等礦段。容礦巖石為遼河群大石橋組碳酸鹽巖建造,主要為變粒巖、大理巖和片巖,其原巖為鈣質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖,與微細粒浸染(卡林)型金礦圍巖相比,雖然變質(zhì)程度較高,但化學(xué)成分、化學(xué)性質(zhì)相似;另有少量圍巖為煌斑巖。小佟家堡子礦段金礦體產(chǎn)于大石橋組上部與蓋縣組地層過渡部位的層間滑脫構(gòu)造帶中。礦體形態(tài)為似層狀、透鏡狀,礦體總體走向近東西,傾角20°左右。金礦石中硫化物含量低,質(zhì)量分數(shù)為3%～5%;礦石礦物組成簡單,以黃鐵礦、毒砂為主,少量石墨、閃鋅礦,微量方鉛礦、磁鐵礦、黃銅礦、銀金礦等。礦石構(gòu)造以浸染狀、細脈浸染狀為主,少量角礫狀和“顯微角礫狀”。礦石中的金絕大多數(shù)為不可見金,粒度小于1μm。與金礦化密切相關(guān)的圍巖蝕變有硅化、水絹云母_絹云母化、黃鐵礦化和含鐵白云石化,為一套低溫蝕變礦物組合。73個氣液包裹體均一溫度測定表明小佟家堡子金礦成礦溫度范圍為140～240℃,峰值為200℃左右,具低溫成礦特征(Liuetal.,1999)。2小朱家寶金40ar和39ar的起始年齡測試2.1實驗材料及方法挑選絹云母的樣品取自小佟家堡子金礦104中段32穿脈的金礦體中,為變粒巖型金礦石。小佟家堡子金礦中發(fā)育有鉀長石化(微斜長石化)、水絹云母_絹云母化、硅化(微細粒石英化)、含鐵白云石化等蝕變。本次工作在野外采選了多個樣品,經(jīng)鏡下觀察選擇了金品位高、水絹云母_絹云母化發(fā)育的97_20變粒巖型礦石挑選絹云母單礦物。由于組成礦石的礦物顆粒細小,在140～160目粒級的樣品中在雙目鏡下進行挑選,并且用油浸壓片進行純度檢查,絹云母純度大于99%,僅含極少量的石英。本次采用40Ar/39Ar階段加熱法測定年齡。其實驗方法是將挑選的單礦物絹云母樣品與用于中子通量監(jiān)測的標準樣分別裝入等高度的小鋁筒內(nèi),然后一起封入玻璃瓶中,置于中國科學(xué)院原子能研究所的核反應(yīng)堆中進行快中子照射。經(jīng)照射的樣品冷卻到安全劑量后在氬提取系統(tǒng)中進行階段加熱分析,分析采用高頻爐熔樣,每階段加熱時間為20min,提取的氣體經(jīng)氧化銅、海綿鈦純化后直接進入質(zhì)譜計進行靜態(tài)氬同位素分析,質(zhì)譜計為英國RGA_10氣體源質(zhì)譜計(VSS公司);每個視年齡的計算都經(jīng)過質(zhì)量歧視、記憶效應(yīng)、K和Ca對氬同位素的干擾及37Ar的放射衰變校正。對樣品做了8個溫度點的40Ar/39Ar階段加熱分析。2.2確定等時線年齡97_20絹云母的氬同位素數(shù)據(jù)和年齡譜圖見表1及圖1,650～1000℃間四個測試點的視年齡構(gòu)成了一條平坦的年齡譜線,它對應(yīng)的40Ar/39Ar坪年齡為(167±2)Ma,其39Ar析出量占總析出量的93.13%;對組成這個坪年齡的四個階段的氬同位素比值進一步作40Ar/36Ar_39Ar/36Ar等時線處理,得到一條擬合得很好的等時線,獲得等時線年齡為(167±4)Ma,與坪年齡一致,其40Ar/36Ar初始比為306±11,基本相當于大氣氬的比值。年齡譜呈馬鞍形分布,表明樣品中可能存在有少量的過剩氬。3u3000為kar法測定金成礦年齡的依據(jù)本次工作還在小佟家堡子礦區(qū)采選了4件巖石樣品進行K_Ar法同位素年齡的測定,其中一件為絹云母石英交代巖型金礦石,三件為新鮮的煌斑巖樣品,測定結(jié)果見表2。97_24號樣品取自小佟家堡子礦區(qū)被金礦體切割的煌斑巖巖脈,其表面年齡為211Ma,代表了印支期巖漿活動,是金礦成礦時間的上限;另兩件煌斑巖樣品為礦區(qū)巖脈,與金礦體無明顯的交切關(guān)系,其表面年齡非常接近,分別為130Ma和149Ma,代表燕山期巖漿活動。從金礦與煌斑巖的關(guān)系推斷,金礦成礦時代應(yīng)小于211Ma,但無法確定是印支期成礦還是燕山期成礦。礦區(qū)絹云母石英交代巖的K_Ar表面年齡為183～272Ma,分布范圍較大,不能準確地確定金礦的成礦年代。顯然,與金礦化關(guān)系密切的絹云母石英交代巖的K_Ar表面年齡偏大是由于絹云母石英交代巖的原巖為古元古代的云母片巖,過剩氬影響了蝕變巖全巖鉀氬年齡代表交代蝕變作用時代的可靠性。40Ar/39Ar法可以避免K_Ar法測定的諸多不足,如稀釋劑分裝、樣品本身的不均一性及K測定等因素造成的測量誤差。它只需要在一份樣品上進行40Ar/39Ar階段加熱及氬同位素比值的測定,即可獲得精度高誤差小的坪年齡、等時線年齡和初始比等多項資料,并且,40Ar/39Ar法馬鞍形年齡譜可用來判斷樣品中過剩氬的存在。絹云母石英交代巖的原巖為古元古代的黑云母片巖,在蝕變過程中所形成的蝕變礦物可能不同程度地捕獲過剩氬,從而使含金蝕變巖全巖的K_Ar年齡過度偏高;同時由于蝕變巖石中鉀的不均一性,導(dǎo)致含金蝕變巖全巖的K_Ar年齡變化范圍較大,因此絹云母石英交代巖全巖K_Ar法的表面年齡不能代表金礦的成礦年齡。絹云母40Ar/39Ar坪譜線的39Ar析出量占總析出量的90%以上,年齡譜十分平坦,得到了很好的坪年齡,與等時線年齡基本吻合,并且,40Ar/36Ar初始比與大氣氬大致相當,這些都充分證明了實驗獲得的絹云母40Ar/39Ar坪年齡精確可靠。同時,絹云母的40Ar/39Ar坪年齡落入97_24煌斑巖K_Ar法所確定的上限之下,與其他兩個煌斑巖所測得的K_Ar法年齡也大體相當,即與水絹云母_絹云母化密切共生的金礦化有與之相對應(yīng)的巖漿熱事件。因此,用絹云母40Ar/39Ar階段加熱法測得的金礦成礦年齡為167Ma,小佟家堡子金礦床的成礦時代為燕山期。中國東部地區(qū)中生代開始逐漸受太平洋板塊作用的影響,印支期構(gòu)造形跡的方向由以東西向為主逐漸向以北東向為主轉(zhuǎn)化,燕山期歐亞板塊與太平洋板塊相互作用強烈,其構(gòu)造線方向以北東、北西向為主。小佟家堡子金礦床及