廣西排山樓金礦穩(wěn)定同位素特征及其地質意義

廣西排山樓金礦穩(wěn)定同位素特征及其地質意義

義烏廬山變質核巖位于遼西以西的義烏廬山中部。它位于燕山造山帶的東端和遼河盆地的西端。該區(qū)屬于華北地塊北緣東部中段,以太古宇結晶巖系為基底;中新元古代屬燕遼坳拉槽的東北端,長城系、薊縣系、青白口系沉積巨厚;古生代時該區(qū)具典型的地臺特征;中生代該區(qū)發(fā)生了強烈的構造-熱事件(遼寧省地質礦產局,1989)。排山樓特大型金礦、大板中型金礦、大櫻桃溝小型金礦、五家子金礦點分別產于白堊紀形成的醫(yī)巫閭山變質核雜巖構造系統的不同部位,其礦床成因、成礦年代均受變質核雜巖構造系統控制(馬寅生等,1999;孟憲剛等,2002)。本文對上述金礦床的流體氫、氧、鉛、硅、硫及碳等穩(wěn)定同位素進行了測試,綜合前人資料,討論了核雜巖拆離斷裂帶上金礦的穩(wěn)定同位素特征。1體包裹體的氫同位素組成對醫(yī)巫閭山變質核雜巖中5個金礦床(點)的礦石及近礦圍巖的氧同位素進行了分析,主要測定對象為石英。并根據石英的氧同位素組成、流體包裹體的均一溫度或估算溫度和礦物-水之間的氧同位素分餾方程,計算了成礦溶液的氧同位素組成。成礦溶液的氫同位素組成則直接用石英和方解石的流體包裹體的氫同位素組成代替(表1)。在δ18O-δD分布圖上(圖1),醫(yī)巫閭山變質核雜巖中金礦成礦溶液的氫、氧同位素組成總體上既不同于變質水,也不同于巖漿水,主要分布在巖漿水左下方,成為一個獨立的遼西金礦氫、氧同位素組成范圍。排山樓圍巖落在變質水與正常巖漿水重疊區(qū)域;海棠山巖體與對面溝巖體氫、氧同位素分布區(qū),位于遼西諸礦床的右下方?？傮w趨勢是,排山樓金礦、包括醫(yī)巫閭山北段及整個遼西地區(qū)的金礦在300℃中溫階段成礦時,成礦溶液具有變質水、晚燕山巖漿水與天水混合的特征。在100～180℃的低溫成礦階段?的δ18OH2O值為-11.4‰～-3.6‰,在δD-δ18OH2O圖解上從主要成礦范圍向雨水線作長程漂移,直到逼近雨水線上。表明,遼西地區(qū)的金礦,相當于組合水-復合水熱液礦床類型(張理剛,1985)。具體可與漂塘鎢錫礦床的V、VI、VII成礦階段相對比。2成礦地質背景及成礦作用由于遼西地區(qū)金礦及醫(yī)巫閭山變質核雜巖中金礦已作大批鉛同位素測試,故此次只對大櫻桃溝金礦礦石作檢驗性分析,由石英脈型金礦石中的方鉛礦測得:206Pb/204Pb為17.605±0.010、207Pb/204Pb為15.431±0.008、208Pb/204Pb為37.588±0.015,并列入區(qū)域的綜合圖解上(圖2)。遼西地區(qū)鉛同位素經歷多種U-Th-Pb體系的演化過程,但主體在正常鉛范圍。在單階段增長曲線上與μ值近于9的增長曲線一致,明顯顯示單U-Th-Pb體系的演化態(tài)勢。排山樓地區(qū)展現從巖石鉛開始,演化到中后期產生礦化,最后以白云質大理巖鉛同位素結束。模式年齡從1900Ma開始至200Ma結束,金礦化過程的鉛則表現從1296Ma起至627Ma,并可延續(xù)到200Ma之后的剪切帶糜棱巖化作用過程。模式年齡雖不能代表鉛同位素演化年齡,但可反映成巖成礦的階段性和相關性。在構造圖解上(據Doe等,1974)鉛同位素分布域比較寬,主要分布在地幔鉛區(qū)域及由此向造山帶鉛過渡范圍。表明排山樓、大櫻桃溝與遼西地區(qū)相似,鉛以地幔鉛為主,顯示成礦物質來源主要與太古宙變質巖有關,并有晚期上地殼、造山帶鉛影響,表現為后期改造成礦因素。天津地質礦產研究所,遼寧省第四地質隊.1994(內部報告).3體現了地球化學的研究硅在地球上的豐度僅次于氧元素,在地球化學方面占有重要地位。在自然界其穩(wěn)定同位素的相對豐度依次為28Si為92.23%、29Si為4.6%、30Si為3.10%,32Si是放射性同位素。由于硅同位素組成變化小,長期以來分析精度低造成地質應用方面滯后于硫、碳、氧等穩(wěn)定同位素。20世紀80年代末,國外只著重對硅同位素組成變化較顯著的隕石、月巖樣品進行研究;丁悌平等(1994)改進分析方法、提高分析精度,對不同地質體測定了近千個數據,初步建立了硅同位素地球化學的框架。此次工作測定了12個樣品的硅同位素組成(表1,圖3),經對比得出初步認識如下:醫(yī)巫閭山地區(qū)與金礦化有關的脈石英、硅化巖、糜棱巖的δ30Si為-0.5‰～-0.2‰,大部分位于-0.3‰～-0.2‰之間,八樓子礦區(qū)稍低,為-0.5‰～-0.4‰。其δ30Si值為單邊峰,峰值在-0.2‰處,與對比組的花崗巖石、脈石英、硅化巖峰值基本一樣,并與地殼巖石的平均δ30Si值接近;這與該區(qū)樣品原巖或圍巖大多為片麻巖是一致的。4碳和硫的形成4.1變巖石地球化學特征醫(yī)巫閭山變質核雜巖北端五家子金礦點附近蝕變大理巖的δ13C為-1.2‰,與海相沉積碳酸鹽的δ13C值基本一致,這比排山樓金礦礦石中蝕變巖石的δ13C為-6.7‰～-7.0‰大(曲亞軍,1991)。排山樓遠礦圍巖在太古宙白云質大理巖和高于莊白云石大理巖中測得白云石δ13C為-1.2‰和-1.3‰(駱輝等,1997),與此次測定結果一致。礦體頂板白云質大理巖δ13C為-3.6‰,而其礦石中蝕變礦物白云石則為-6.67‰～-7.0‰,“與巖漿或深源碳同位素一致”。說明成礦溶液中的碳主要不是來自大理巖,而是來自深部;或者為二者的混合。4.2樣品均值變化22件排山樓金礦礦石、蝕變巖和太古宇變質巖圍巖的δ34S變化范圍在+0.3‰～+4.8‰之間,3類樣品均值變化在+2.5‰～+3.5‰之間,平均為+3.0‰(曲亞軍,1991)。結果表明各類樣品的δ34S基本相同,都為較小的正值,分布范圍窄,極差小,均一化程度高,近于隕石硫特點。從金礦石、強蝕變巖石的δ34S與圍巖δ34S的相似性,反映金礦石黃鐵礦的硫同位素組成受賦礦巖石制約,礦石硫來源于太古宙變質巖。5排山樓金礦成礦作用(1)流體氫、氧同位素組成表達了區(qū)內金成礦溶液來源的多元性。區(qū)域變質水、變質核雜巖中心熱隆上升的晚燕山期海棠山巖體巖漿水,以及雨水是成礦溶液的3個組成部分。(2)礦石鉛同位素和多種樣品的硫穩(wěn)定同位素研究表明,成礦物質主要來源于太古宙變質巖。(3)碳同位素表明,成礦溶液中的碳主要來自深部,或深源碳與地層碳的混合。(4)各種穩(wěn)定同位素反映的綜合信息說明以排山樓金礦為代表的該區(qū)金礦成礦的長期性、復雜性和多源性。但是,各種穩(wěn)定同位素信息都將成礦的物源指向晚燕山期北鎮(zhèn)巖體的中心巖株海棠山花崗巖、近礦巖枝大石頭溝花崗巖,以及含礦剪切帶的糜棱巖。前者的成巖時代為161～70.1Ma(遼寧省地質礦產局,1989;馬寅生等,1999),中者的SHRIMP