第 37 卷 第 期 08 年 月 地质科技情报 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.37 No. Jan. 08 doi:0.9509/j.cnki.dzkq.08.00 孙亮, 张林, 张海东. 内蒙古白云鄂博群地层岩石地球化学 : 对浩尧尔忽洞金矿床层控机理研究 [J]. 地质科技情报,08,37): 7G 内蒙古白云鄂博群地层岩石地球化学 : 对浩尧尔忽洞金矿床层控机理研究 孙亮 a,, 张林, 张海东 3. 北京大学 a. 地球科学与空间科学学院 ;. 造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京 0087;. 陕西省煤层气开发利用有限公司天宇地质研究所, 西安 70065;3. 长安大学地球科学与资源学院, 西安 70054) 摘 要 : 华北克拉通北缘黑色页岩中分布了一系列大型 - 超大型金矿床和金矿点, 但对于沉积地层与层控型金矿床间的成因联 系至今尚未完全查明. 对白云鄂博群的地层岩石学 地球化学 P 同位素组成等方面展开了相关研究, 以此来讨论地层对于浩尧 尔忽洞金矿床的控矿机制. 比鲁特组第一 二岩性段是金矿床的主要赋矿围岩, 岩性间存在明显的物性差异, 并富含碳. 金矿石 比鲁特组和海西期岩浆岩的微量元素 稀土元素具有相似的变化曲线, 均表现为 La Sm Y LREE 富集,Nd Ta Sr Zr Hf HREE 亏损, 和明显负 Eu 异常的特征. 比鲁特组炭质板岩中的星点状黄铁矿与金矿石中的硫化物具有相似的 P 同位素组成 08 P/ 04 P=38.9600~38.989, 07 P/ 04 P=6435~684, 06 P/ 04 P=8.5660~8.97). 这些地质与地球化学数据结 果表明, 形成浩尧尔忽洞金矿床的成矿物质主要来源于白云鄂博群, 加里东期区域挤压变形 海西期大规模岩浆活动和海西 - 印 支期脆 - 韧性剪切作用一方面使地层中的金发生大规模活化 迁移, 另一方面为含矿热液提供了良好通道和沉淀空间. 比鲁特组 中富含的有机质是金沉淀的有利还原剂. 关键词 : 浩尧尔忽洞金矿床 ; 白云鄂博群 ; 比鲁特组 ; 星点状黄铁矿 ;P 同位素 中图分类号 :P59 文献标志码 :A 文章编号 :000G784908)0G0007G09 黑色页岩建造系形成于特定地质时期 特殊地质环境中, 以富含有机质为特征的一套陆内碎屑岩 [] 组合, 赋存了许多重要的有色金属 P Zn Cu) 贵金属 Au Ag Pt) 稀有元素 V Mo Hg) 等矿 [G5] 产. 其中, 世界上许多特大型金矿床就赋存在黑色页岩中, 如 : 乌兹别克斯坦 Muruntau 金矿床 俄 [6G3] 罗斯 SukhoiLog 金矿床和干谷金矿床等. 近几年来, 我国在华北克拉通北缘白云鄂博群和渣尔泰山群的黑色页岩中陆续发现了大型 - 超大型浩尧尔忽洞金矿床 朱拉扎嘎金矿床 十八倾壕金矿床 [4G6] 等, 一举使得华北克拉通北缘黑色页岩成为寻找金矿最重要的潜力区. 虽然对黑色页岩中金矿床研究程度已经较 [7G8] 高, 但对于金矿床受地层控制的认识仍存在较大分歧. 如, 浩尧尔忽洞金矿床是近年来在内蒙古中部地区发现的一个大型 - 超大型金矿床, 探明黄金储量达 48t, 金矿体受地层控矿特征明显, 主要 赋存于白云鄂博群比鲁特组第一 二岩性段炭质板 岩 千枚岩 片岩内 [9], 关于金矿床的控矿机理有 3 种认识 : 第 种观点认为白云鄂博群是金初始矿源 层, 为金矿形成提供了成矿物质 [0], 但缺点是白云 鄂博群 wau) 普遍偏低 约.5 0-9 ), 无法提供 足够多的成矿物质 ; 第 种观点认为金矿床受 EW 向和 NEE 向构造控制 [], 其缺点是除比鲁特组第 一 二岩性段的构造带内有金矿体外, 其他地质体的 断层带内是不含矿或只含少量金矿体 ; 第 3 种观点 认为金矿床受控于海西期岩浆活动, 因为金矿体与 海西期岩体和脉岩在时间和空间上关系密切 [], 但 缺点是海西期岩体和脉岩本身并不成矿, 且其 wau) 也较低 约.64 0-9 ). 基于此, 笔者拟通过对白云鄂博群开展岩石学 地球化学以及 P 同位素地球化学研究, 探讨地层 对浩尧尔忽洞金矿床的控矿机理, 为该地区下一步 找矿提供理论依据. 收稿日期 :06GG4 编辑 : 刘江霞基金项目 : 国家自然科学基金项目 44004); 中国地质调查局项目 04000) 作者简介 : 孙亮 990 ), 男, 现正攻读构造地质学专业博士学位, 主要从事矿床学与矿产资源定量预测与评价工作.EGmail: sunliang5@foxmail.com
8 地质科技情报 08 年 成矿地质背景 华北克拉通北缘从中元古代开始逐渐由挤压构 [3] 造环境转变为伸展 - 裂解构造环境, 在华北板块北缘古元古代大陆边缘的基底上裂解形成了 条平行排列的巨大裂谷, 并沉积了白云鄂博群和渣尔泰山群 图 ) [4]. 其中, 白云鄂博群的比鲁特组 尖山组和渣尔泰山群的阿古鲁沟组均含有一定的黑色页 4 00 0 50 km 岩, 是我国寻找 egngree Au PGZnGCu 等矿产 [] 的有利区域. 从加里东期开始, 华北和西伯利亚两大板块开始汇聚, 大致在二叠纪, 两大板块最终拼 [5] 贴在一起. 之后, 随着构造力的不断减小, 华北克拉通北缘构造背景由挤压转变伸展, 形成了大规 [6] 模后造山性质的岩浆岩. 在此过程中, 含炭质页岩的白云鄂博群和渣尔泰山群地层中形成了一系列大型 - 超大型金矿床和金矿点, 其中以浩尧尔忽洞金矿床最为典型. a 40-06 08 0 0 80 km 图 浩尧尔忽洞金矿床区域地质简图 据文献 [4] 修改 ) ig. SimplifiedregionalgeologicalmapofHaoyaoerhudonggolddeposit 浩尧尔忽洞金矿床位于华北克拉通北缘白云鄂 博裂谷带中部. 区内出露的地层呈长条状, 面积小 于 00km, 包括中元古界白云鄂博群尖山组 哈拉 霍疙特组和比鲁特组, 岩基为海西期中酸性花岗岩 图 Ga). 浩尧尔忽洞向斜横贯整个矿区, 整体走向 NEE, 两翼倾角 0 ~4 图 G,c). 断裂构造主要为 NEE 向脆韧性剪切带和 NW 向平移断层.NEE 向断裂在矿区内最为发育, 是主要的导矿控矿构造 图 Gc), 由一系列挤压破碎带和片理化带组成. 矿 区内发育 NW 向的成矿后构造, 为断距约为十米至 上百米的平移断层, 切割近 NEE 向的挤压破碎带, 对于矿体的保存具有一定的破坏作用 图 G). 矿 区及其周边地区岩浆活动频繁, 以加里东期和海西 [6,8] 中 晚期岩浆活动为主. 区内岩浆岩类型主要包括花岗闪长岩 辉长岩 黑云母花岗岩 粗粒花岗岩, 以岩基 岩脉产出 图 G). 此外, 区内还产出一定量脉岩, 主要类型为辉绿岩 闪长玢岩 煌斑岩等. 矿床地质特征 浩尧尔忽洞金矿床产出于 NE 向展布的浩尧尔忽洞向斜核部 图 G,c, 图 3Ga), 受比鲁特组第一 二岩性段控制, 含矿围岩主要为炭质板岩 千枚岩 片岩等. 以 9300E 勘探线为界, 将浩尧尔忽洞金矿床分为东 西 个矿带, 长 4000 m. 矿体以层状为
第 期孙亮等 : 内蒙古白云鄂博群地层岩石地球化学 : 对浩尧尔忽洞金矿床层控机理研究 9 主, 走向 NE 并与围岩走向一致, 平均厚度十米至数十米. 浩尧尔忽洞金矿区矿石的金赋存状态有 种形式 : 一是赋存于石英细脉中 ; 二是以不可见状态赋存于硫化物细脉中. 因此, 将矿石类型分为石英细脉型 图 3Ga) 和硫化物细脉型 图 3G) 种. 石英细脉型矿石主要分布在浩尧尔忽洞向斜核部和构造破碎带内. 石英细脉宽 ~0cm, 呈透镜体 香肠状 揉 皱状. 矿石矿物主要为黄铁矿 磁黄铁矿 方铅矿 闪锌矿 黄铜矿 辰砂等 ; 脉石矿物以石英为主, 其次 [9] 有少量的绢云母 方解石等. 硫化物细脉型矿石主要分布在层间薄弱带内, 围岩主要为炭质板岩 千枚岩和片岩等. 矿石矿物有黄铁矿 磁黄铁矿 毒砂 方铅矿 自然金和辰砂, 脉石矿物有石英 绢云母 绿泥石 红柱石 方解石等. 矿石矿物以细脉状 [7] 和薄膜状沿炭质板岩的板理面或节理面产出. 0 km a 0 50 m 3 4 3 4 c 5 6 7 8 9 0 5 6 7 8 9 c 3 3 / 0 80 m 90 DDH 79 d DDH-8 DDH-6 DDH-80 DDH-5 DDH 78 DDH-8 E0 E6 E8 E3 E E3 E E 89.m) 39.0m) E E6 E3 04.6m) E E3 64.6m) E9 330.9m) E5 E 38.4 m) E6 36. m) 64m) DDH-8. 第四系 ;. 白云鄂博群比鲁特组 ;3. 比鲁特组第四段 ;4. 比鲁特组第三段 ;5. 比鲁特组第二段 ;6. 比鲁特组第一段 ;7. 白云鄂博群哈拉霍疙特组 ;8. 哈拉霍疙特组第三段 ;9. 哈拉霍疙特组第二段 ;0. 哈拉霍疙特组第一段 ;. 白云鄂博群尖山组 ;. 花岗岩 ;3. 钾长花岗岩 ;4. 花岗闪长岩 ; 辉绿岩和辉绿岩脉 ;6. 金矿体 ;7. 向斜 ;8. 背斜 ;9. 断层 图 浩尧尔忽洞金矿床矿区地质简图 a,) 及金矿体空间分布图 c,d) 据文献 [7] 修改 ) ig. GeologicalmapoftheHaoyaoerhudonggolddeposita,)andthespatialdistriutionofgoldoreodiesinHaoyaoG erhudongarea
地 质 科 技 情 报 １０ a!"#.$ ２０１８ 年 c 5 mm ')*+,%-.$ d 50 mm e f 00 mm Py %&!"#$ 炭质板岩中的石英细脉; 炭质板岩中的石英细脉和黄铁矿细脉; 炭质板岩的板状结构光片); 炭 质 板 岩 中 的 石 墨 团 块光 片); a c d e 千枚岩; 炭质板岩中被拉长 定向排列的星点状黄铁矿光片); 黄铁矿 f Py 图 ３ 浩尧尔忽洞金矿床矿石结构构造和沉积围岩特征照片 ig ３ PhotographsoftexturesandstructuresoforesandsedimentaryrocksintheHaoyaoerhudonggolddeposi t ３ 比鲁特组岩石学特征 区内 出 露 的 地 层 为 中 元 古 界 白 云 鄂 博 群,地 层 从老到新依次为都拉哈拉组 尖山组 哈拉霍疙特组 和比鲁特组.其中,与 成 矿 关 系 密 切 的 地 层 主 要 为 比鲁特组第一 二岩性段. １)都拉哈拉组 岩 性 主 要 为 暗 灰 色 变 质 细 砾 岩 长 石 石 英 砂 岩 绢 云 母 板 岩 大 理 岩 等.底 界 与 组成体积分数)为 微 细 石 英 ５ ~１０ )和 鳞 片 状 黑云母 ６０ ) 绢 云 母 ２０ ~３０ ) 胶 团 状 石 墨 ) ) ５ ~１０ 图 ３ Ｇ d 和黄铁矿 ５ ). 千 枚 岩 呈 灰 黑色,鳞片变晶结构,千枚状构造图 ３ Ｇ e),矿物组成 体积分数)为 极 微 细 粒 状 石 英 １０ ~１５ ) 鳞 片 状黑云母 ２０ ~２５ ) 绢云母 ４５ ~５０ ) 胶团 状石墨 ５ ~１０ )和黄铁矿 ５ ~１５ ).值得注 意的是,在第二岩性段含炭质的地层中可见被拉伸 新太古界宝音图岩群呈断层接触,未发现金矿化. 定向排列的星点状 微 小 黄 铁 矿 颗 粒,显 示 原 始 沉 积 ２)尖山组 为一套滨海相的碎屑岩建造,岩性 主要为暗灰色粉砂质绢云母板岩 变质粉砂岩 黑色 成,夹 变 质 同 生 角 砾 岩. 变 砂 岩 呈 浅 灰 色,层 状 构 含炭质板岩 红柱石角岩和长石石英砂岩,未发现金 矿化. ３)哈拉霍疙特组 自下而上可分为 ３ 岩性段: 第一岩性段以灰黑色 灰色千枚岩 板岩 片岩为主, 夹少量的薄层灰岩,变形较弱;第二岩性段为灰白色 石英岩 硅灰岩,夹 少 量 的 千 枚 岩;第 三 岩 性 段 为 灰 色灰岩夹薄层泥灰岩,各类脉岩发育. 的特征图 ３ Ｇ f).第三岩性段由变粉砂岩 变砂岩组 造,变余砂状结构. 第 四 岩 性 段 由 灰 白 色 青 灰 色 中厚层状灰岩组成,产状近直立. ４ 岩石地球化学特征 ４ １ 样品采集及分析测试 为了能够更好地了解白云鄂博群对浩尧尔忽洞 ４)比鲁特组 是矿区内主要的控矿围岩,按岩 石组合类型自下而 上 可 划 分 为 ４ 个 岩 性 段:第 一 岩 金矿床的层控机理,笔者对白云鄂博群特别是比鲁 岩石产状近直立,节理 裂隙和薄膜状黄铁矿均较发 下观察,从中挑选出 ６ 件 矿 石 和 围 岩 样 品 进 行 了 微 性段主要由炭质变粉砂岩组成,并夹有粉砂质板岩, 育;第二岩性段以炭质板岩 千枚岩和红柱石 十字 石 石榴石片岩为主,夹中厚层状变粉砂岩,发育黄 铁矿化和硅化,是 金 的 主 要 赋 存 层 位. 炭 质 板 岩 呈 黑色 灰黑色,隐晶质结构,板状构造图 ３ Ｇ c),矿物 特组第一 二岩性段) 浩 尧 尔 忽 洞 金 矿 床 进 行 了 详 细调研,共采集各类岩石样品 １２８ 件,经偏光显微镜 量元素 稀土元素分析,对 ５ 件黄铁矿单矿物进行了 P 同位素分析.样品经过手工粉碎,由长安大学地 质实验室中心用ICP ＧMS 完成微量元素和稀土元素 REE)分析测 定.P 同 位 素 的 分 析 测 定 在 核 工 业
第 期孙亮等 : 内蒙古白云鄂博群地层岩石地球化学 : 对浩尧尔忽洞金矿床层控机理研究 北京地质研究院分析测试研究中心完成, 样品通过三酸分解, 通过树脂交换法得到铅, 蒸干后得到分离好的用来进行质谱测定的铅样品, 质谱测定所用仪器为 ISOPROBEGT 热电离质谱仪. μg 铅的 08 P/ 06 P 测量精度优于 0.005%. 4. 分析结果矿石 岩石的微量元素和稀土元素分析结果显示, 含金属硫化物石英细脉的微量元素和稀土元素质量分数明显比炭质板岩 红柱石片岩以及海西期 岩浆岩偏低 表 ). 在微量元素蛛网图 图 4Ga) 中, 石英脉 炭质板岩 红柱石片岩和海西期岩浆岩间微 量元素的变化曲线虽然存在差异, 但整体变化趋势 较为一致, 均表现出 K La P Sm Y 富集,Nd Ta Sr Zr 和 Hf 亏损的特征. 在稀土元素配分曲线图 图 4G) 上, 除了含金属硫化物石英细脉稀土元素 质量分数较其他各类岩石偏低以外, 其余岩石稀土 元素配分曲线变化基本一致, 均表现出轻稀土元素 富集 重稀土元素亏损和明显负 Eu 异常的特征. 0 000 000 HR004-8 HR00- HR006-3 a HR004- HR004-3 HR008-0 000 00 / 00 0 / 0 0. R Ba Th U K Ta N La Ce Sr Nd P Zr Hf Sm Ti Y 0. La Ce Pr Nd Sm Eu Gd T Dy Ho Er Tm Y Lu 图 4 浩尧尔忽洞地区矿石 岩石微量元素蛛网图 a) 和稀土元素配分图 ) 海西期岩浆岩数据引自文献 [8]) ig.4 PrimitivemantleGnormalizedspidergramsa)andchondriteGnormalizedREEpaterns)ofironoreandrocksinHaoyaoerhudongarea 表 浩尧尔忽洞地区矿石 围岩的微量 稀土元素分析 Tale Traceandrareearthelementsanalysisoforeandwalrocksfrom Haoyaoerhudongarea 岩石类型含金属硫化物石英细脉含黄铁矿闪长岩脉红柱石片岩炭质板岩 野外编号 HR00G HR004G HR006G3 HR008G0 HR004G3 HR004G8 R 3.95.47 89.49 66.9 47.7 56.8 Ba 79.7 7.48 57.60 64.8 534.4 57.57 Th 0.37 0.4.67 7.84 3.79 0.83 U 0.06 0.5 0.60.99.06 3.74 K 995.74 33.9 403.40 7757.45 38.98 9997.87 Ta 0.03 0.0 0.33 0.34 0.7 0.83 N 0.5 0.50 8.40 6.43 5.58.59 Sr 3.33 3.70 70.3 604.6 8.5 88.76 Nd 4.33.7 7.35 3.73 0.48 36.6 P 44.8 9.9 36677.0 8080.7 4347.6 54958.98 Zr 7.08 3.57 6.88 4.93 6.55 08.5 Hf 0. 0.07 3.36.9.58.6 Sm 0.77 0.59 5.34 4.37 4.4 7.43 Ti 359.70 79.85 6534.54 4496.5 5395.49 87.65 Y w B /0-6.4.63 8.3 7.68 6.54 45.06 La 6.40.84.74 0.75 6.66 40.7 Ce 0.90 4.77 46.9 33.43 50.0 68.8 Pr.7 0.56 6.85 5.6 6.4 0. Nd 4.33.7 7.35 0.48 3.73 36.6 Sm 0.77 0.59 5.34 4.4 4.37 7.43 Eu 0.4 0..78.08.6.34 Gd 0.7 0.78 4.89 5.09 4.06 7.94 T 0.08 0.09 0.68 0.67 0.58.3 Dy 0.39 0.36 3.5 3. 3. 7.8 Ho 0.07 0.05 0.69 0.58 0.65.73 Er 0.6 0.0.74.39.70 4.7 Tm 0.0 0.0 0.3 0.8 0.4 0.69 Y 0. 0.07.4.3.56 4.35 Lu 0.0 0.0 0. 0.7 0.4 0.6 ΣREE 5.8 3.6.63 4.67 97.7 93.67 LREE 3.7 0.5.5.53 85.39 64.49 HREE.57 3.36.48.4.33 9.8 LREE/HREE 8.5 7.53 9.7 6.93 5.64 δeu 0.58.05 0.54 0.90 0.69 0.53 La/Y) N 39.6 0.8 6.95.55.38 6.3 La/Sm) N 5.6.68 3.04 3.84.96 3.45
地质科技情报 08 年 5 铅同位素地球化学 为了较好地了解白云鄂博群是否为浩尧尔忽洞 金矿床的形成提供了成矿物质, 笔者从比鲁特组炭 质板岩 炭质千枚岩中共挑选出 3 件具有原始沉积 特征的黄铁矿样品 图 3Gf), 从硫化物细脉型金矿石 中挑选出 件黄铁矿样品, 分别进行了 P 同位素 测试, 测试结果见表. [,] 表 对比了本次及前人发表的不同岩 矿 ) 石 P 同位素数据, 可以看出比鲁特组炭质板 岩中星点状黄铁矿与各类型金矿石中硫化物 P 同 位素组成相当均一, 08 P/ 04 P 比值范围为 38.9600~38.989, 低于 39.0000; 07 P/ 04 P 比值范围为 6435~684, 大于 3000; 06 P/ 04 P 比值范围为 8.5660~8.97, 大于 8.0000, 显示铀铅富集 钍铅亏损的特征 [9]. 与石英脉型金矿石中石英和白云鄂博群炭质板岩的 P 同位素组成相近, 只不过石英 炭质板岩的 P 同位 表 素比值略偏低. 而白云鄂博群长石石英砂岩的 P 同位素组成 08 P/ 04 P=5.9353, 07 P/ 04 P= 8066, 06 P/ 04 P=.360) 明显高于地层和金矿石中的硫化物. 在 Zartman 构造模式图 图 5) 中, 件石英脉 中的石英样品均分布在地幔和造山带之间, 地层中 的星点状黄铁矿和金矿石中的硫化物和硫化物细脉 中的黄铁矿样品较集中分布在造山带和上地壳之 间, 而白云鄂博群样品分布在上地壳线之上. 在 Δγ -Δβ 成因分类图解 图 6) 中, 件石英样品分布在地幔铅和岩浆作用铅范围内, 显示其成因与岩浆活 动有关. 而其他样品均分布在上地壳铅范围内, 显 示其来源于上地壳, 但它们在空间上的分布表现出 明显的规律. 白云鄂博群具有最大的 Δβ 值, 地层 中星点状黄铁矿的 Δβ 值次之, 同时地层中星点状黄 铁矿具有最大的 Δγ 值, 白云鄂博群的 Δγ 值次之, 而 金矿石中硫化物和石英的 Δγ 和 Δβ 值最小, 这可能 暗示它们的成因与上地壳和岩浆活动具有密切联系. 浩尧尔忽洞金矿床 P 同位素组成及相关参数 Tale PisotopecompositionandparametersofHaoyaoerhudonggolddeposit 岩 矿 ) 石类型样品号测试对象 08 P/ 04 P 07 P/ 04 P 06 P/ 04 P μ ω Δβ Δγ 资料来源 炭质板岩中 星点状黄铁矿 硫化物细脉型 石英脉型 白云鄂博群长石石英砂岩 白云鄂博群炭质板岩 HY00G 黄铁矿 38.9643 6534 8.7675 9.53 37.0 7. 86.9 HY00G 黄铁矿 38.974 663 8.7745 9.55 37.9 7.85 86.4 HY03G8 黄铁矿 38.968 675 8.78 9.57 37.30 8.46 86.5 HY003G6 黄铁矿 38.989 684 8.790 9.59 37.45 4.0 5.6 HY003G8 黄铁矿 38.943 6735 8.7937 9.57 37.0 3.3 50.68 CSHGPG8 石英 37.4308 45 7.45 9.9 36.7 8.86 0.36 CSHG3 石英 37.868 584 7.6350 9.4 37.87 3.84.7 06CSHG 黄铁矿 38.9600 6435 8.5660 9.53 38.9.35 5.64 06CSHG 毒砂 38.979 674 8.97 9.56 36.65 3.35 5.6 B945 全岩 5.9353 8066.360 0.65 74.38 37.6 447.78 B949 全岩 38.4474 98 7.087 0.36 48.05 44.58 7.78 本文 文献 [0] 文献 [30] 注 : μ = 38 U/ 04 P;ω= 3 Th/ 04 P;Δβ=[ β / βm t)-] 000;Δγ=[γ/γMt)-] 000, 其中 β= 07 P/ 04 P γ= 08 P/ 04 P 为测 定值, β t) γmt) 为 t 时的地幔值, 地幔值按照对应的现代亏损地幔 μ 值计算 P/ P 07 04 8 7 6 5 4 3 0 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 P/ P 06 04 0.0 图 5 浩尧尔忽洞金矿床 P 同位素构造模式图 底图据文献 [3]) ig.5 PisotopediagramofHaoyaoerhudonggolddeposit 6 讨论 6. 成矿物质来源在微量元素蛛网图 图 4Ga) 和稀土元素配分曲 线图 图 4G) 中, 石英细脉型矿石 含黄铁矿闪长岩 脉 炭质板岩 红柱石片岩和海西期岩浆岩虽然个别 元素存在一定的差异, 但整体具有相似变化曲线 La Sm Y LREE 富集,Nd Ta Sr Zr Hf HREE 亏损和明显负 Eu 异常 ), 这可能说明浩尧尔忽洞金 矿床的形成与海西期岩浆岩 白云鄂博群有一定继 承性. 为了研究地层是否为金矿床的形成提供了物质 来源, 笔者从比鲁特组炭质板岩中挑选出星点状黄 铁矿进行了 P 同位素分析. 分析结果显示 : 地层
第 期孙亮等 : 内蒙古白云鄂博群地层岩石地球化学 : 对浩尧尔忽洞金矿床层控机理研究 3 γ 90 80 70 60 50 40 30 0 0 0-0 6 7 8 0 5 3a 3 4 9 拉霍疙特组 比鲁特组第三 四岩性段到赋矿围岩比 鲁特组第一 二岩性段, 地层中金的平均质量分数和 峰值都有增高的趋势, 说明金在地层中发生了非常 明显的分散和迁移, 并具有从外围向金矿床不断运 移 富集的特征, 这进一步说明白云鄂博群为浩尧尔 忽洞金矿床的形成提供了成矿物质来源. 表 3 [9] 浩尧尔忽洞地区各地层单元金地球化学参数特征 Tale3 AugeochemicalaspectsofeveryunitinHaoyaoerG hudongarea 参数 n/ 个 x/0-9 σ/0-9 CV/% xmax/0-9 哈拉霍疙特组 65.5.63 63.64 40 比鲁特组第三 四岩性段 90.8.65 7.4 90 比鲁特组第一 二岩性段 468.5.73 65.7 5000-0 -30-0 -0 0 0 0 30 40 50 β. 地幔铅 ;. 上地壳铅 ;3. 上地壳与地幔混合的俯冲带铅 3a. 岩 浆作用 ;3. 沉积作用 );4. 化学沉积型铅 ;5. 海底热水作用铅 ;6. 中深变质作用铅 ;7. 深变质下地壳铅 ;8. 造山带铅 ;9. 古老页岩 上地壳铅 ;0. 退变质铅 图例同图 5) 图 6 ig.6 浩尧尔忽洞金矿床 P 同位素 Δγ-Δβ 成因分类图解 底图修改自文献 [3]) Δγ - Δβ diagram ofpisotopein Haoyaoerhudong golddeposit 中星点状黄铁矿 P 同位素组成与石英细脉型 硫 化物细脉型金矿石中的硫化物 P 同位素组成相近 表 ), 说明它们在成因上存在密切关系. 在 P 同 位素构造模式图 图 5) 和 Δγ-Δβ 成因分类图 图 6) 中, 星点状黄铁矿和各类金矿石中硫化物的分布特征均显示它们来源于上地壳, 但它们间却存在明 显的差异, 从星点状黄铁矿到各类金矿石中的硫化 物, 表现为上地壳属性逐渐减弱, 而岩浆属性逐渐增 多的趋势 ; 石英细脉型金矿石中石英分布在与地幔 和壳幔混合相关的区域内, 显示其成因与区域内海 西期大规模岩浆活动有关, 说明浩尧尔忽洞金矿床 的成矿物质主要来源于地层, 但海西期岩浆活动对 成矿也有一定的促进作用. 为了更好地说明浩尧尔忽洞金矿床的成矿物质 来源问题, 笔者还对比鲁特组中呈星点状分布的黄 铁矿微小颗粒进行了电子探针分析 数据未发表 ). 分析结果显示 : 这些星点状黄铁矿 Au 质量分数普 遍较高, 分析点 HR0G9G 金质量分数达 74 0-6,HR03G5G4 金质量分数达 56 0-6, 这进一步说明白云鄂博群比鲁特组为该地区金矿床的形成提 供了重要的成矿物质来源. 另外, 根据收集到的浩尧尔忽洞金矿区 万 金元素化探数据 表 3) 可以看出, 金矿区内 3 个地 层单元中金质量分数普遍较低 约.5 0-9 ), 但 整体变异系数较大 >63%), 并具有从矿体外围哈 注 :σ =[x-x) + x-x) + + xn -x) ]/n;cv = σ/x) 00%, 其中,n 为样品个数,x 为算术平均值,σ 为均方差, CV 为变异系数,xmax 为峰值 6. 岩性组合 - 构造 - 岩浆活动的控矿作用浩尧尔忽洞金矿床主要赋存于白云鄂博群比鲁 特组第一 二岩性段炭质板岩 千枚岩中的脆韧性构 造带 张性裂隙和节理面内. 地层岩石学研究显示, 浩尧尔忽洞地区主要出露的炭质板岩 千枚岩 片 岩 粉砂岩存在明显的力学性质差异和易滑动的层 面 [3], 所以, 在后期 加里东期 海西期和海西 - 印支 期 ) [33] 的构造运动中, 特别是褶皱变形和脆韧性剪切 变形过程中, 极易发生层间滑脱和张性断裂, 为后期 海西期 ) 岩浆和含矿热液上升 沉淀提供了良好的通 道和场所, 从而在浩尧尔忽洞金矿区内形成了一系列 平行排列的含硫化物石英细脉和硫化物细脉. 浩尧尔忽洞金矿床主要赋矿围岩含有大量石墨 图 3Gd). 石墨的存在, 一方面使地层在受到构造 作用时更容易滑动, 形成层间薄弱带 ; 另一方面石墨 在受到海西期岩浆活动所携带热和流体的作用下降 解为 HS 和 CH [] 4, 作为还原剂可以使热液中的 Au 发生沉淀, 形成金矿床. [G33] 野外调研和前人研究的成果表明, 研究区 内先后存在加里东期区域挤压变形 海西期大规模 岩浆活动和海西 - 印支期脆 - 韧性剪切变形共 3 期 较强烈的构造 - 岩浆作用. 大约在加里东期, 受西 伯利亚板块向华北板块俯冲作用的影响, 研究区内 发生了一期强烈加压变形作用并形成了一系列紧闭 褶皱和层间破碎带 [34]. 其中, 浩尧尔忽洞紧闭褶皱 就是这一期构造活动的产物. 大约在海西期, 研究 区在完成加里东期板块间的俯冲 碰撞后, 进入了伸 展构造环境 [34], 并随后发生了大规模岩浆活动 []. 受此影响, 白云鄂博群的形态发生变化, 并以柳叶状 残留体 形态产出在岩基中 图 Ga). 海西期岩浆 活动所携带的热和流体促使地层中的金开始发生大 规模活化 迁移, 并沿次级张性断裂带和层间虚脱带
4 地质科技情报 08 年 形成了一系列中酸性脉岩和含金属硫化物的石英细 脉, 是该区石英细脉型金矿石的重要形成阶段. 之 后, 区域内又发生了一期较强烈脆 - 韧性剪切作用, 空间上叠加于 早期构造之上. 早期形成的各类脉 岩和石英细脉受这一期脆 - 韧性剪切作用的影响, 被 拉伸呈串珠状透镜体分布 图 3Ga,), 并与之伴随或 稍后发生了强烈的硫化物蚀变, 在比鲁特组第一 二 岩性段内形成了大量硫化物细脉型金矿细脉. 综上所述, 浩尧尔忽洞金矿床主要赋存于浩尧 尔忽洞紧闭向斜核部比鲁特组第一 二岩性段炭质 板岩 千枚岩中脆韧性构造带 张性裂隙和节理内. 浩尧尔忽洞金矿床的形成主要受控于矿源层 岩性 组合 - 构造 岩浆活动 有机质等, 其中, 岩性组合 - 构造是主要的控矿因素, 而矿源层则为金矿床的形 成起预富集作用, 岩浆活动为地层中的金活化 迁移 提供了热量和流体, 同样地层中的有机质为金成矿 提供了还原剂. 根据以上分析对浩尧尔忽洞金矿床 的形成过程简述如下 : 古元古代末华北克拉通北缘 开始裂解, 并沉积了富含 e NGREE Au 的白云鄂 博群 ; 受加里东期的强烈挤压变形作用影响, 研究区 内形成了包含浩尧尔忽洞紧闭褶皱在内的一系列紧 闭褶皱和层间破碎带 ; 在海西期区域内爆发的大规模 岩浆活动, 使白云鄂博群解体, 呈 残留体 漂浮在花 岗岩岩基中, 随后沿张性裂隙和层间破碎带形成了含 金属硫化物石英细脉, 是石英细脉型金矿石的重要形 成时期 ; 在海西 - 印支期区域内又发生了一期脆韧性 剪切作用, 形成了一系列挤压破碎带和片理化带, 为 稍后期硫化物细脉侵位提供了良好通道和沉淀空间, 形成了硫化物细脉型金矿石. 7 结论 ) 浩尧尔忽洞金矿床主要赋存于紧闭向斜核 部比鲁特组第一 二岩性段炭质板岩 千枚岩中脆韧 性构造带 张性裂隙和节理内, 矿石类型主要为石英 细脉型和硫化物细脉型. ) 含金属硫化物石英脉 赋矿围岩和海西期岩 浆岩的微量元素 稀土元素变化曲线相似, 暗示它们 在成因上存在密切联系. 3) 比鲁特组炭质板岩中星点状黄铁矿与金矿 石中硫化物具有相似的 P 同位素组成 08 P/ 04 P =38.9600~38.989, 07 P/ 04 P=6435~ 684, 06 P/ 04 P=8.5660~8.97), 显示它们起源于上地壳, 并具有上地壳属性逐渐减弱 而岩浆 属性逐渐增强的趋势, 暗示金成矿物质来源于白云 鄂博群. 4) 比鲁特组第一 二岩性段岩性间物性差异和 高的炭质含量, 为地层间形成层间滑动和张性断裂提供了条件. 区域内存在 3 期构造 - 岩浆作用, 一方面使地层中的金开始活化 迁移, 另一方面为含矿热液提供了良好通道和沉淀空间. 参考文献 : [] WignalPB.BlackShales[M].New York:Oxford University Press,994:G7. [] CoveneyR M,MurowchickJB,Grauch RI,etal.Goldand platinum in shales with evidence against extraterrestrial sourcesof metals[j].chemical Geology,99,99/3): 0G4. [3] Mitkin V N,Galizky A A,KordaT M.Someoservationson thedeterminationofgoldandtheplatinumggroupelementsin lackshales[j].geostandardsand Geoanalytical Research, 000,4):7G40. [4] PasavaJ.A group ofpapersdevotedtothe metalogeny of lackshales[j].economicgeology,996,9):g3. [5] Starostin VI,YapaskurtO V.AuGCulackshaleformations [J].EarthSciencerontiers,007,46):45G56. [6] DistlerV V,YudovskayaM A,MitrofanovGL,etal.Geology, compositionandgenesisofthesukhoilognolemetalsdeposg it,russia[j].oregeologyreviews,004,4/):7g44. [7] Drew LJ,BergerBR,KuranovN K.Geologyandstructural evolutionofthemuruntaugolddeposit,kyzylkum Desert,UzG ekistan[j].oregeologyreviews,996,4):75g96. [8] KempeU,BelyatskyB,KrymskyR,etal.SmGNdandSrisotope systematicsofscheelitefromthegiantaugw)depositmuruntau Uzekistan):ImplicationsfortheageandsourcesofAumineraliG zation[j].mineralium Deposita,00,365):379G39. [9] LargeRR,MaslennikovV V,Roert,etal.MultistagesediG mentaryandmetamorphicoriginofpyriteandgoldinthegiant SukhoiLogdeposit,Lenagoldprovince,Russia[J].Economic Geology,007,07):33G67. [0]MefreS,LargeRR,ScotR,etal.AgeandpyritePGisotopic compositionofthegiantsukhoilogsedimentghostedgolddeg posit,russia[j].geochimicaetcosmochimica Acta,008,7 9):377G39. []PorterT M.TheTienShanelt:GoldenheartofCentralAsia [J].Gangue,006,88):4G5. [] Wilde A R,LayerP,Mernagh T,etal.Thegiant Muruntau golddeposit:geologic,geochronologic,andfluidinclusioncong straintsonoregenesis[j].economic Geology,00,963): 633G644. [3] Wood B L,Popov N P.ThegiantSukhoiloggolddeposit, Sieria[J].Russian Geologyand Geophysics,006,473): 35G34. [4] 聂凤军, 江思宏, 侯万荣, 等. 内蒙古中西部浅变质岩为容矿围岩的金矿床地质特征及形成过程 [J]. 矿床地质,00,9):58G70. [5] 张振法, 牛颖智, 杨万金, 等. 内蒙古朱拉扎嘎金矿物探化探新进展和超大型远景规模评述 [J]. 物探与化探,00,65): 357G364. [6] 梁一鸿, 张宏颖, 秦亚, 等. 内蒙古十八顷壕金矿床的叠加成矿作用 : 来自黄铁矿组分特征的证据 [J]. 吉林大学学报 : 地球科学版,0,4):77G83. [7]KempeU,BelyatskyBV,KrymskyRS,etal.SmGNdandSriG
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