河南西峡县高庄金矿床地球化学特征与成矿机制研究
doi: 10.20008/j.kckc.202604004
白曜宇1 , 何丽萍1 , 英亚歌2 , 宋超1 , 王昊2 , 张莹2 , 赵爱华2
1. 云南富盛锌鑫投资股份有限公司,云南 昆明 650021
2. 河南省第三地质大队有限公司,河南 郑州 450016
基金项目: 本文受河南省豫地科技集团有限公司科研项目(JTZCKY2023020)、河南省国土资源厅地质科研项目(2014-6)和河南省地勘基金项目“河南省西峡县高庄矿区深部及外围金矿普查”(2013-5)联合资助
Geochemical characteristics and mineralization mechanism of the Gaozhuang gold deposit in Xixia County, Henan Province
BAI Yaoyu1 , HE Liping1 , YING Yage2 , SONG Chao1 , WANG Hao2 , ZHANG Ying2 , ZHAO Aihua2
1. Yunnan Fusheng Zinc Xin Investment Co., Ltd., Kunming 650021 , Yunnan, China
2. Henan Third Geological Brigade Co., Ltd., Zhengzhou 450016 , Henan, China
摘要
高庄金矿床位于秦岭造山带北秦岭构造带二郎坪地体,与造山作用密切相关,矿体赋存于早古生界二郎坪群火神庙组地层斜长角闪片岩中,受北北西向脆-韧性剪切带控制,呈薄脉状、似层状、长条状、透镜状,沿走向、倾向具膨大、缩小等现象。矿石主要有石英脉型和蚀变岩型两种,金属矿物主要以金矿物和硫化物形式赋存,围岩蚀变主要为硅化、钾化、碳酸盐化、绿帘石化、绿泥石化等。本文通过对区域地质背景、矿床地质、地球化学特征等方面的研究,查明该矿床形成于早白垩世秦岭造山碰撞后伸展阶段,成矿物质具深源性,成矿流体为中温变质水为主、混合了部分岩浆水,因温度变化、降压、流体混合导致成矿物质沉淀,在有利的储矿空间富集成矿,矿床为造山变质热液型金矿床。
Abstract
The Gaozhuang gold deposit is located in the Erliangping structural body of the North Qinling Tectonic Belt within the Qinling orogenic belt. It is closely related to the orogenic process. The ore body is hosted in the gabbroic amphibolite of the Shengwenshe Formation of the Erliangping Group in the Early Paleozoic, and is controlled by the north-northwest trending brittle-ductile shear zone. It is in the form of thin veins, lamellar, elongated, and lens-shaped, and shows phenomena of expansion and contraction along the strike and dip. The ores mainly consist of quartz vein type and alteration rock type. The metal minerals are mainly in the form of gold minerals and sulfides. The alteration of the surrounding rocks mainly includes silicification, potassiumization, carbonatization, epidotization and chloritization. Through the research on the regional geological background, deposit geology, geochemical characteristics, etc., this paper has identified that this deposit formed in the extension stage after the collision and extension of the Qinling orogen in the Early Cretaceous, and the ore-forming materials are of deep source nature. The ore-forming fluids are mainly medium-temperature metamorphic water, mixed with some magma water. Due to temperature changes, depressurization, and fluid mixing, the ore-forming materials precipitated, and the deposit accumulated in favorable ore storage spaces under the influence of temperature changes. This deposit is an orogenic metamorphic hydrothermal gold deposit.
0 引言
高庄金矿床位于西峡县米坪镇高庄村,地理坐标:东经111°26'00″~111°30'01″,北纬33°33'15″~33° 37'19″。大地构造位置处于秦岭造山带北秦岭构造带二郎坪地体,位于朱阳关—夏馆深大断裂带北侧,属镇平—西峡北部 Au-Ag-Cu-Mo-Sb-Pb-Zn-Hg-As 多金属Ⅳ级成矿区带(图1)(罗铭玖等, 2000燕长海等,2007朱广彬等,2007王昊,2011马玉见等,2019王莉等,2024高明等,2025)。该区找矿工作自 1986 年开始,90 年代完成矿山建设,但由于当时勘查资金投入不足,主矿体边部和底部没有得到控制。直至上一轮找矿突破战略行动启动,间断多年的勘查工作再度开始,共计探获金资源量6793.07 kg(杨永千等,2021),达中型规模;区内还有相当可观的潜在资源量,有提交大型矿床的前景(李庆恒等,1993;杨永千等,2021)。作为北秦岭矿集区典型矿床之一,高庄金矿床历来倍受重视,吸引众多学者开展了矿床地质、同位素定年、流体包裹体、成矿物质来源及矿物学等方面的研究,但对矿床成因认识存在分歧,已有观点包括剪切带型(庞绪成等,2001)、石英脉-蚀变构造岩型(马庚杰等,2010)、岩浆热液型(向世红等,2017)等。本文在总结该矿床区域成矿地质条件和地质特征的基础上,通过系统的包裹体和 Pb、H、O、S 同位素示踪研究,提出高庄金矿受北北西向脆—韧性剪切带控制,成矿热液是变质水混合部分岩浆水组成的混合水,首次提出为造山变质热液型金矿床,并初步探讨其成矿机制,可对该地区同类型矿床研究和勘查找矿工作提供一定的示范和指导作用。
1 区域地质背景
秦岭造山带位于扬子板块和华北板块衔接地带,以商南—丹凤断裂缝合带为界,分为南秦岭和北秦岭两大构造单元(裴先治等,1995卢欣祥等, 2002李永峰等,2005)。高庄金矿床大地构造位置属北秦岭造山带,产于朱阳关—夏馆深大断裂带北侧的二郎坪群地层中(图1)。二郎坪群南以朱阳关—夏馆深断裂为界与秦岭岩群相接,北以瓦穴子—鸭河口深断裂为界与宽坪岩群相邻,为早古生代形成的一套海相火山碎屑岩系,主要岩性为大理岩、黑云石英片岩、斜长角闪片岩、二云片岩、黑云斜长片岩、绢云斜长片岩等(张侍威和和志军, 2003李健和王昊,2019)。区内构造演化复杂,岩浆活动强烈,为成矿的理想构造环境(李文勇等, 2004;李永锋等,2005)。
2 矿床地质特征
高庄金矿床位于北秦岭造山带二郎坪地体(王昊等,2007马庚杰等,2010)。区内出露地层主要为二郎坪群(Pz1E)大庙组(Pz1d)、火神庙组(Pz1h)和第四系(Q)(图2)。
大庙组(Pz1d):分布于矿区北部,岩性主要为大理岩、黑云石英片岩和绢云片岩,其原岩为碎屑岩和碳酸盐岩,碎屑岩中岩屑含量高,成分复杂,分选及磨圆度差,为不稳定环境下快速堆积产物。
火神庙组(Pz1h):主要分布于矿区南部,与下伏大庙组地层整合接触,呈南东方向展布,由海相沉积、火山熔岩及火山碎屑岩组成,属细碧-角斑岩建造。成岩后经中级变质作用,细碧质岩石均已变质为斜长角闪片岩,石英角斑质岩石变质为浅粒岩及绢云钠长片岩等,其岩性主要为斜长角闪片岩、白云斜长变粒岩,局部夹薄层黑云角闪斜长变粒岩及绢云钠长片岩。火神庙组为矿床直接容矿围岩。
另外区内还有分布于山前及沟谷中的第四系 (Q),主要为洪积物、残坡积物及砂砾石等。
区内褶皱构造不甚发育,总体上表现为一缓倾单斜,走向呈北西 305°,倾向 30°,受造山运动的影响,层间小褶皱发育。区内的主体构造是北北西向高庄韧性剪切带,为区内重要的控岩和控矿构造,位于火神庙组地层内,南北宽约450 m,东西长2000 m 以上,总体产状为 202°~205°∠34°~39°,先期以韧性为主,中期开始出现脆性破裂,由剪切作用产生的挤压破碎带为该区含矿层位,控制了区内矿体的分布。带内岩石普遍遭受糜棱岩化及构造片理化,常见有构造透镜体。
1研究区位置图(a)与北秦岭构造带地质简图(b,据杨永千等,2021修改)
区内岩浆活动频繁,主要有燕山期堂坪复式花岗岩体,其次为加里东期闪长岩株及燕山期各类岩脉。燕山期花岗岩多与矿体相伴产出,与成矿关系密切,成岩与成矿时代为同期岩浆活动产物(罗铭玖等,2000),不仅提供部分成矿物质,还提供热动力和热流体,促使地层中的成矿元素活化、迁移,为成矿物质的运移提供了动力来源(图2)。
高庄金矿床赋矿围岩为火神庙组斜长角闪片岩。共圈出 13个金矿体,以 307、101、103矿体规模较大,103矿体是近期工作发现的隐伏盲矿体,严格受韧性剪切带内发育的挤压破碎带控制。矿体形态较为简单,主要呈薄脉状、似层状、长条状、透镜状。矿体长度26~570 m,厚度变化大,以薄为特征,一般 0.31~2.54 m,平均 1.00 m,沿走向存在膨大、缩小等现象,倾向 290°~234°,倾角较缓,主要为 13°~35°,在倾向上由陡变缓地段,矿体厚度变大。物、化探异常显示,区内深部还有巨大的找矿潜力,圈出的众多找矿预测区还未验证,这为继续开展勘查工作、增储上产提供了有利的条件。
矿石矿物成份比较复杂。金属矿物有26种,含量约 15%,主要有原生矿物黄铁矿+白铁矿(11%)、磁黄铁矿(3.4%)、黄铜矿、自然金、银金矿、自然铋、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、菱铁矿、碲铋矿、碲金矿、辉钼矿、辉铜矿、毒砂及次生氧化矿物褐铁矿 (1.5%)、钛铁矿、铜蓝、针铁矿、赤铁矿、孔雀石等。非金属矿物有 17 种,以石英为主(含量达 71% 左右),少量角闪石、绢云母、绿泥石、绿帘石、长石。
矿石结构主要有自形、他形、他形粒状、交代、共边、压碎、胶状、填隙及晶簇状结构等。矿石构造主要有块状、团块状、浸染状、条带状、细脉状、蜂窝状等(图3)。
2高庄金矿床地质图(a,据杨永千等,2021修改)与16勘探线剖面示意图(b)
3矿石显微特征及野外标本
a—自形粒状的黄铁矿;b—粗粒黄铁矿受挤压发生碎裂;c—团块状金矿石;d—浸染状金矿石;Py—黄铁矿;Q—石英
矿石中金矿物有自然金、含银自然金及银金矿等。粒度最小 0.007 mm,最大 0.4 mm,一般为 0.014~0.159 mm。主要以填隙金形式赋存于石英裂隙、晶隙、粒隙之中,次为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿中。少量作为包体包裹于石英和黄铁矿中。主要形态有粒状、片状、长条状、枝叉状、根须状。
根据矿物组合特征及野外地质观察,区内成矿可划分为3个阶段:(Ⅰ)石英-金-少硫化物阶段,导致金矿化的初始富集。石英脉沿断裂构造充填、胶结,形成厚大脉体,石英多呈乳白色,油脂光泽,黄铁矿多为粗大自形晶,碎裂结构发育,含金较差; (Ⅱ)石英-金-多金属硫化物阶段,为成矿的主要成矿阶段。伴随多金属硫化物呈脉状贯入,沿第Ⅰ阶段石英脉破碎裂隙充填,呈条带状或不规则状分布。磁黄铁矿、黄铜矿呈网脉状充填于前期阶段形成的黄铁矿裂缝中,或独立产于石英脉中。黄铁矿以中细粒为特征;磁黄铁矿常蚀变为黄铁矿,其粒度比早期阶段形成的黄铁矿小数倍至数十倍。该阶段形成的矿石品位高;(Ⅲ)石英-金-碳酸盐岩阶段,该阶段矿化强度已大大减弱,发育于石英脉裂隙中及其顶底板两侧围岩,呈细脉状、网脉状分布,以含大量碳酸盐岩为特征,是矿化尾声的标志,发育规模较小,品位较低。
区内围岩蚀变主要有硅化、钾化、碳酸盐化、绿帘石化、绿泥石化等,其中以硅化、钾化、碳酸盐化最为明显,蚀变带宽0.1~0.98 m,自矿体中心向外逐渐减弱、并表现出不同的蚀变类型,依次为石英核石英钾化、碳酸盐化、绿帘石化、绿泥石化,显示出由高温向低温渐变的特征。
3 采样位置与分析测试方法
本文用于研究的包裹体样品均采自高庄金矿 103、101、308 矿体,主要为见矿钻孔岩心(ZK3304、 ZK336、ZK0106 等),兼顾不同成矿阶段和海拔标高,为主成矿Ⅱ及Ⅲ阶段产物。包裹体岩相学观测、照相及测温工作由北京科荟测试技术有限公司完成,采用仪器为英国 LinKam 公司 THMS600 型冷/ 热两用台,测度精度±1℃。
铅、硫同位素样品取自 103 矿体控矿钻孔 ZK3304、ZK336、ZK1704 岩心,样品新鲜,为原生矿石,样品经过粉碎、淘洗、筛分等,然后挑选出粒度为 40~60 目黄铁矿单矿物,研磨至 200 目以下。Pb、S同位素组成分析由核工业北京地质研究院同位素实验室完成,采用仪器为 Finnigan MAT252 型气体同位素质谱仪和 ISOPROBE-T 电离质谱法。Pb 同位素样品经二次蒸馏的 HF和 HNO3溶样后蒸干,采用 Sr特效树脂上柱法解析分离出 Pb,测量精度为 1 μg 其比值小于 0.05%。S 同位素采用 V-CDT 相对标准,测试精度为±0.2‰。
选取的 H、O 同位素样品采自深部找矿钻孔岩心ZK0106、ZK166、ZK1610,分析由北京科荟测试技术有限公司完成,测试仪器为 Finnigan MAT252 型气体同位素质谱仪, H 同位素分析采用真空热爆法,O同位素采用BrF5法,分析误差均在0.2‰之内。
4 矿床地球化学特征
4.1 包裹体特征
包裹体是矿物在结晶过程中捕获的流体介质,是成矿溶液的原始样品,反映成矿流体的基本特征,而且揭示流体系统的演化(王富贵,1991路彦明等,2006张文博和侯树桓,2006)。经显微镜下观察,高庄金矿床流体包裹体较为发育,大部分为次生包裹体,少量为原生包裹体及假次生包裹体。包裹体大小不一,大多2~30 μm,一般4~20 μm,气液比 5%~30%,个别可达 35%。形态多样,多呈椭圆形、负晶形、长粒形、长条状、不规则状形状产出(图4)。按常温下呈现的相态,高庄金矿床包裹体分为气液两相、气相、液相 3 种类型,以气液两相的包裹体为主,气相、液相包裹体较少。
流体包裹体成分分析表明(杨崇辉等,1996),气相成分主要是 H2O 和 CO2,含量分别为 192.51×10-6~417.17×10-6、54.62×10-6~71.3×10-6,还含有属于还原性气体的CH4、CO,含量分别为0.02×10-6~0.36×10-6, 0.03×10-6~0.04×10-6,它们的存在和含量多少反映成矿流体是否处于还原环境及还原性强弱,它们的变化对成矿物质沉淀析出起着重要作用。液相成分中主要以离子成分Na+、K+、Cl-、SO4 2- 等为主,含量分别为 0.74×10-6~1.22×10-6、0.17×10-6~1.33×10-6、0.06×10-6~1.21×10-6、0.38×10-6~1.21×10-6,Na+ /K+ =0.55~7.18,而富含Na+、K+、Cl-、CO2的流体对金有较强的活化迁移能力。通过冷冻法测得成矿流体温度为-5.61~-9.64℃,对应盐度 w(NaCl)为 8.7%~13.6%,密度为 0.770 g/cm3,认为成矿流体属低盐度、低密度、偏还原性的Cl--Na+ 型溶液。
4高庄金矿床石英中流体包裹体显微特征
a—主成矿阶段(Ⅱ)石英中包裹体;b—成矿末期(Ⅲ)石英中包裹体;V—气相;L—液相
成矿流体的盐度 w(NaCl)和 Na+ /K+ 是判断成矿流体来源的一个重要标志,岩浆热液多为酸性-强酸性,其成矿流体盐度w(NaCl)大于30%,Na+ /K+ <2; 盐度w(NaCl)大于10%通常被认为地下热卤水,介于 2%~10% 时为变质热液(张德会和刘伟,1998)。而高庄金矿床成矿流体盐度 w(NaCl)介于 8.7%~13.6%,远小于 30%,说明其成矿流体不可能是单一的岩浆热液,而且表现出造山型或变质热液矿床低盐度、富CO2流体特征(倪培等,2018);Na+ /K+ 变化幅度为 0.55~7.18,变化范围比较宽,这种情况可能是不同流体不混溶造成的,表明存在各种来源热液的汇集,推测在变质热液的基础上又有后期岩浆热液的叠加。
对矿石样品进行流体包裹体均一法测试温度 (表1),结果表明高庄金矿床流体包裹体均一温度变化范围为100~420 ˚C,变化区间较大,集中分布于 200~300 ˚C,这是高庄金矿床主成矿阶段成矿期的流体均一温度,表明矿床成矿温度属于中温。
1高庄金矿床包裹体温度测定结果
4.2 铅同位素组成
铅同位素具有很好的示踪性,可以判别硫化物矿石中金等成矿物质的来源(蒋斌斌等,2017)。高庄金矿床铅同位素特征(表2)显示,206Pb/204Pb、207Pb/204Pb 和208Pb/204Pb 比值范围变化不大,分别为 17.56~18.29、15.45~15.62、37.60~38.42,说明成矿时铅的来源比较稳定。将上述铅同位素数据投影到207Pb/204Pb-206Pb/204Pb构造模式图(图5)上,投影点集中落在了造山带与上地壳演化线内,并靠近造山带,个别落在了造山带和地幔演化线之间,表明铅的来源为混合源。利用 Geokit 软件计算求得 Pb 同位素 ΔβΔγ 值,分别为 11.44~19.80、30.38~38.65,其在 Δβ-Δγ 图解上的投点(图6),集中分布在与岩浆作用有关的上地壳与地幔混合源区范围内,个别落入造山带源区内,结合铅同位素构造模式图(图5),认为铅具壳幔混合铅的特征,不仅来自于地幔和上地壳,而且主要与造山作用紧密相关。
2高庄金矿床Pb同位素组成
注:Pb同位素参数使用Geokit软件(路远发,2004)计算。
5高庄金矿床铅同位素构造模式图(底图据Zartman and Doe,1981
6高庄金矿床Pb同位素Δβ-Δγ图解(底图据朱炳泉,1998
1—地幔源Pb;2—上地壳源Pb;3—上地壳与地幔混合的俯冲带Pb (3a—岩浆作用,3b—沉积作用);4—化学沉积型Pb;5—海底热水作用Pb;6—中深变质作用Pb;7—深变质下地壳Pb;8—造山带Pb; 9—古老页岩上地壳Pb;10—退变质作用Pb
4.3 氢氧同位素特征
成矿溶液的来源是解决矿床成因的重要因素,不同来源的水其δ18OSMOWδDSMOW不一样,对其进行氢氧同位素测定,可以指示热液来源(杨言辰等, 2004郭保健等,2005崔银亮等,2008杨晓飞等, 2018)。从高庄金矿床氢氧同位素测试结果(表3) 可以看出,δ18OSMOW 为 +10.6‰~+12.1‰,δDSMOW 为-74.8‰~-42.5‰,这与区域变质岩 δ18OSMOW 的范围 +12‰~+18‰,变质岩 δDSMOW 的范围-30‰~-110‰ (魏菊英和王关玉,1988),基本一致或较为接近,说明成矿流体有可能与围岩进行了强烈的同位素交换,或来自于赋矿围岩。根据石英-水体系氧同位素分馏系数和包裹体均一温度,利用公式103 lnαA-BδA-δB 及 103 lnαA-B =3.38×106 /T2-2.90(200<T<500)计算得出 δ18OH2O(‰)值介于 2.16‰~3.01‰,将氢氧同位素测试结果投影在δ18OH2O-δD关系图上(图7),落在变质水区域及附近,临近岩浆水区域,表明成矿流体具有多源性。考虑到高庄金矿床的赋矿地层主要是火神庙组海相火山喷发形成的细碧-角斑岩系变质而来的斜长角闪片岩,认为成矿流体主要以来自赋矿地层的变质水为主,混合了部分岩浆水。
3高庄金矿床H、O同位素测定结果
7高庄金矿床成矿流体δ18OH2O-δD关系图 (底图据Taylor,1978
4.4 硫同位素特征
金属矿床中硫是最重要的成矿元素之一,研究硫的来源可以为流体和物质来源提供重要信息,硫同位素是成矿物理化学条件和矿床成因的指示剂,硫的来源主要有地幔硫(δ34S =0±3‰)、地壳硫(δ34S= 20‰)、混合硫(郭保健等,2005张文博和侯树桓, 2006)。从高庄金矿床硫化物同位素测试结果表 (表4)可知,硫同位素组成变化为-2.8‰~-1.6‰, δ34S 平均值为-2.33‰,变化范围窄,均一化程度高,落入原始地幔硫0±3‰的范围内,具有幔源硫特征。研究表明,成矿流体中的 δ34S 基本都富集于硫化物中,而富含 δ34S 的硫酸盐的沉淀会导致成矿流体中34S 亏损,高庄金矿石中含硫矿物主要为黄铁矿、黄铜矿等,未发现硫酸盐矿物,成矿过程中不会发生硫酸盐和硫化物之间的硫同位素分馏,故硫化物中的 δ34S 特征可以代表成矿流体 δ34SΣ 的特征。区内赋矿的火神庙组斜长角闪片岩由基性火山岩细碧质岩石变质而来,推测高庄金矿床矿石硫可能来自于赋矿地层。
4高庄金矿床硫化物δ34S同位素组成
5 矿床成因及成矿机制探讨
区域变质作用与造山运动有密切的成因关系 (罗铭玖等,2000)。高庄金矿床位于北秦岭构造带,这是一个厚皮叠瓦逆冲构造带,由于较早卷入秦岭造山带,其变质、变形、岩浆活动强烈而复杂 (张国伟,1988)。高庄金矿床成矿物质来源于火神庙组基性火山岩,伴随俯冲和碰撞造山运动发生广泛的区域变质,基性火山岩变质形成斜长角闪片岩,矿体赋存于这些变质改造的绿片岩相地体中,主要以薄脉状、似层状产出,并受北北西向高庄脆-韧性剪切带控制,与造山作用密切相关,属于造山型金矿床。
早古生代该区为海洋环境,首先沉积了一套凝灰质碎屑-碳酸盐岩,为大庙组地层初始沉积,其后由于地壳拉张作用,位于海底的裂陷槽不断裂开,导致海底火山喷发,来自地幔富含金等成矿物质的基性岩浆从裂陷槽喷溢而出,形成一套分异比较完全的细碧-角斑岩系,成矿物质从地幔随岩浆进入地壳,在有利岩相内中,金及大量黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等硫化物得到一定的初始富集,形成火神庙组初始矿源层。
陈衍景(2013)认为秦岭东段金多金属矿床与碰撞造山关系密切,碰撞造山为矿床提供了成矿构造和物质来源。扬子板块与华北—秦岭联合大陆之间的碰撞起始于 230~200 Ma(陈衍景,2010),在三叠纪完成整个碰撞造山过程(张国伟,1988)。秦岭地体向二郎坪地体逆冲推覆,使得区域隆升,促使二郎坪群各地层产生挤压,发生广泛的区域变质作用,形成了二郎坪群低压变质为特征的绿片岩相变质岩组,作为区内出露地层主体的火神庙组基性火山岩,变质形成斜长角闪片岩,在此过程中,通过变质脱流体形式释放出 H2O-NaCl-CO2体系流体,由于挤压系统封闭,流通受到限制,变质流体环绕矿源层不断淬取其中的成矿元素,形成含金成矿流体,这是矿床成矿的初始矿源池。
矿床地球化学特征研究表明成矿流体和物质来自于地幔,还有上地壳物质的加入,且与造山作用紧密相关,硫同位素研究证明成矿流体主要来自深部喷发形成的火神庙组火山岩建造,氢氧同位素特征显示,成矿流体具混合源特征,由于火神庙组地层发生区域变质,产生了具有研究所揭示地球化学特征的成矿流体和物质,主要为变质水,成矿流体属中温、低盐度、低密度、偏还原性、富CO2的Cl--Na+ 型流体,物质主要来自于变质围岩。早白垩世,碰撞造山结束后开始陆内造山演化,在秦岭造山带板块内部构造变形的背景下(张健等,2019),朱阳关—夏馆深大断裂不断被复活,发生剪切、拉伸、拆离等运动,在其北侧二郎坪群火神庙组形成了次级韧性剪切带,带内发生挤压揉皱等作用,形成了半封闭的储矿空间及通道,金开始小规模迁移,并初步富集。当剪切带由韧性向脆性改变,裂隙张开,形成张性断裂,循环系统逐渐开放,流体开始大规模迁移,变质围岩中金及其他伴生金属元素不断以不同形式被带入,形成浓度更高的成矿热流体。伴随着燕山运动的到来,引发大规模花岗质岩浆作用(陈衍景,2013),岩浆热液汇合前期生成的富含矿质的热流体,形成混合成矿流体。这时高庄韧性剪切带为成矿流体提供了上升通道及储矿场所,当成矿流体进入到浅部构造薄弱带,由于温度、压力等其他物理化学条件的改变,加上成矿流体的混合作用,在北北西向剪切带内发育的张性断裂构造沉淀并富集成矿,形成石英脉型金矿石;在张性断裂构造两侧的裂隙及节理中,形成蚀变岩型金矿石,最终形成由中间石英脉、两侧蚀变岩组成的矿体(图8)。
8成矿机制示意图
6 结论
高庄金矿床位于北秦岭造山带,作为区内出露主体的早古生代火神庙组变基性火山岩,在造山运动的背景下,发生广泛的区域变质作用,基性火山岩通过变质脱流体形式形成富 CO2、低盐度的变质流体,不断淬取围岩中较丰富的成矿元素,加之燕山期岩浆活动的叠加,形成了以变质水为主、混合了部分岩浆水的混合热流体,随着上升侵位、温度压力物理化学环境的改变,在北北西向张性断裂构造内沉淀并富集成矿,形成由中间石英脉、两侧蚀变岩组成的矿体;成矿温度为中温,成矿热液主要来自变质水,叠加了后期部分岩浆热液;成矿时代为早白垩世之后,经历了秦岭碰撞造山后构造变形作用的改造,矿床属造山变质热液型金矿床。
注释
① 杨永千,王鹏飞,王杰,陈鹏.2021. 河南省西峡县高庄矿区深部及外围金矿普查报告[R]. 郑州: 河南省有色金属地质勘查总院.
② 李庆恒,马庚杰,郑祥瑞 .1993. 河南省西峡县高庄金矿区勘探报告[R]. 南阳: 河南省地质矿产厅第四地质调查队.
1研究区位置图(a)与北秦岭构造带地质简图(b,据杨永千等,2021修改)
2高庄金矿床地质图(a,据杨永千等,2021修改)与16勘探线剖面示意图(b)
3矿石显微特征及野外标本
4高庄金矿床石英中流体包裹体显微特征
5高庄金矿床铅同位素构造模式图(底图据Zartman and Doe,1981
6高庄金矿床Pb同位素Δβ-Δγ图解(底图据朱炳泉,1998
7高庄金矿床成矿流体δ18OH2O-δD关系图 (底图据Taylor,1978
8成矿机制示意图
1高庄金矿床包裹体温度测定结果
2高庄金矿床Pb同位素组成
3高庄金矿床H、O同位素测定结果
4高庄金矿床硫化物δ34S同位素组成
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