第1章 绪论
1.1 西秦岭造山带是我国重要金锑铜成矿区
秦岭造山带横亘中国中部,是中央造山带的重要组成部分(Deng and Wang,2016;Dong and Santosh,2016;陈衍景,2010;张国伟,2001;张国伟等,2019;朱赖民等,2008),以徽成盆地为界分为东秦岭和西秦岭两部分(Yu et al.,2020a;张国伟,2001)。西秦岭造山带处于古亚洲、特提斯和环太平洋三大构造动力学体系之间(Dong et al.,2011b;卢欣祥等,2008;张国伟,2001),地质演化复杂(Dong and Santosh,2016),岩浆岩发育广泛,发育美武、阿姨山等多个岩体(Luo et al.,2015;Wang et al.,2013;骆必继等,2012),成矿地质条件优越,矿化类型多样且密集(Deng et al.,2019;陈衍景,2010;张德贤等,2015;张国伟等,2019),是中国中部*重要的成矿带之一。西秦岭造山带作为我国*重要的金成矿带之一,区内已探明大小上百个金矿床,如阳山、寨上、大水、早子沟(也称枣子沟)、格娄昂、李坝、拉尔玛等数十个大型-超大型金矿床和众多中小型金矿床,累计探明黄金储量已超过1200t(李建威等,2019),已成为中国第二大金成矿省,是我国*具成矿潜力和找矿远景的地区之一(Dong et al.,2011b;Qiu et al.,2016)。
该地区以往研究工作集中于区域成矿构造背景、矿床分布规律、矿化地质特征及矿床成因等方面,将区内矿床划分为不同的成矿系列和矿床成因类型。前人研究工作表明,西秦岭地区金矿床的成因类型仍存在争议,主要争议类型为卡林-类卡林型、岩浆热液型、造山型、破碎蚀变岩型、中低温热液型等(Deng and Wang,2016;Jin et al.,2016;Luo et al.,2012a;Qiu et al.,2020;Yu et al.,2020a;Yu et al.,2020b;陈衍景,2010;靳晓野,2013;李建威等,2019;邱昆峰,2015;邱昆峰等,2014;隋吉祥和李建威,2013;于皓丞等,2019)。Du等(2021a)通过黄铁矿电子探针、S同位素以及黄铁矿Rb-Sr定年,认为西秦岭甘南岗岔金矿床为浅成低温热液型金矿床。Jin等(2016)对西秦岭甘南老豆金矿床进行LA-ICP-MS锆石U-Pb、绢云母Ar-Ar年代学以及硫化物单矿物S同位素研究,厘定老豆金矿床为与侵入体有关的金矿床。Yu等(2020a)通过LA-ICP-MS锆石、磷灰石U-Pb定年,热液绢云母Ar-Ar定年提出录斗艘金矿床为造山型金矿床。Sui等(2018)通过绢云母Ar-Ar定年和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析认为早子沟金矿床为与侵入岩有关的金矿床。曹晓峰等(2012)基于对早子沟金矿床地质特征、金的赋存状态及稳定同位素的研究认定其为卡林型金矿床。Yu等(2019a)通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、微量元素、原位锆石Lu-Hf以及岩浆氧逸度(fO2)计算认为早子沟金矿床为造山型金矿床,而Qiu等(2020)利用LA-ICP-MS*居石、锆石U-Pb定年以及S同位素分析进一步证明了早子沟金矿床属于造山型金矿床。通过对德乌鲁石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及矿床地球化学研究认为拉不在卡金矿床表现出明显的岩浆热液成矿特征(昌佳和李建威,2013)。Yu等(2020b)通过对以地南金矿床含矿石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学以及热液绢云母Ar-Ar定年分析认为以地南金矿床为造山型金矿床。长期以来这些矿床存在争议的根本原因在于对该区构造演化、成矿流体特征、成矿物质来源、年代学的研究尚有欠缺,对矿床类型的判断及其与区域其他矿床的对比研究方面还需提供更多证据,这些尚需完善的工作在一定程度上制约了对矿床成因等方面的深入理解。
1.2 研究现状与存在问题
1.2.1 成矿年代学
西秦岭成矿省目前已探明数百个金矿床,是我国第二大金成矿省,区内广泛出露三叠纪的中酸性岩体和岩脉,与金矿床具有密切的空间关系,如早子沟金锑矿床(Qiu et al.,2020;耿建珍等,2019)、谢坑-江里沟-双朋西夕卡岩型多金属矿床(路英川等,2017)、南办-老豆金矿床(Jin et al.,2016)、录斗艘金矿床(Yu et al.,2020a)、以地南金矿床等(Wang et al.,2021b;Yu et al.,2020b)。目前对于金矿化事件存在着与岩浆侵位时间一致和晚于岩浆活动两种观点。Sui等通过对早子沟金矿床的研究发现矿区石英闪长岩和石英闪长斑岩的侵位年龄为244Ma和248Ma,成矿后脉岩的年龄为237Ma;而与黄铁矿毒砂等金属矿物共生的绢云母的40Ar/39Ar年龄为245Ma和243Ma,说明金矿化发生在两次岩浆活动之间。靳晓野(2013)通过对老豆金矿床赋矿岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,表明德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩的侵位时代分别为238.6±1.5Ma和247.6±1.3Ma,早期老豆石英闪长斑岩与晚期德乌鲁石英闪长岩侵位年龄相差10Ma;成矿期热液绢云母40Ar/39Ar定年结果表明老豆金矿床成矿时代约为249Ma,老豆金矿床金矿化时间与赋矿围岩形成时间一致,属于印支早期岩浆—成矿事件。Qiu等(2020)和Yu等(2019a)通过对早子沟金矿床中两类*居石进行研究发现,英安斑岩中岩浆成因*居石的U-Pb年龄为238Ma,与赋矿英安斑岩中锆石年龄一致,而热液硫化物脉中与金共生的热液成因的*居石的U-Pb年龄为211Ma,表明金矿化的时间晚于岩浆活动时间(约30Ma)。Yu等(2020a)通过对录斗艘金矿床研究得到其赋矿围岩的年龄分别为252Ma和247Ma,与毒砂和黄铁矿共生的热液绢云母和磷灰石的年龄均为235Ma,提出矿化时间晚于岩浆活动时间(Yu et al.,2020a)。Du等(2021a)研究发现岗岔金矿床中不同阶段黄铁矿的Rb-Sr年龄为225.3±2.6Ma,结合区域构造演化,认为岗岔金矿床金矿化与岩浆活动密切相关。第鹏飞(2018)结合锆石U-Pb年代学特征和野外地质特征认为早子沟金矿床的金矿化时间晚于233Ma,形成于中酸性岩浆岩侵位之后。
1.2.2 成矿流体性质和演化
前人对西秦岭造山带内金矿床成矿流体性质和演化的认识主要集中在对流体包裹体和矿物微量元素特征的研究上。对流体包裹体热力学研究表明,流体包裹体的主要类型为H2O-CO2-NaCl,少量包裹体含有CO2;成矿流体具有低温低盐度的特征,但在成矿流体性质和演化过程观点存在分歧。陈国忠等(2014)将早子沟金矿床的流体包裹体分为H2O-NaCl包裹体、NaCl-H2O-CO2包裹体、H2O-CO2包裹体3种类型,均一温度范围为195~360℃。成矿深度为2.10~6.02km,pH为2.25~5.88,成矿溶液为酸性,在成矿阶段pH呈升高的趋势,Eh为0.409~0.139,成矿溶液体系从早期到晚期Eh呈逐渐降低的趋势。刘珉(2020)将老豆金矿床划分为早、中、晚三个成矿阶段,对不同阶段石英中的流体包裹体研究发现,老豆金矿床成矿流体具有早阶段中温、中高盐度、含CO2的流体向晚阶段低温、低盐度的水溶液流体演化的特点,同时在流体演化过程中发生了流体沸腾作用。第鹏飞等(2021)通过早子沟金矿床和加甘滩金矿床中石英微量元素特征研究发现,早子沟金矿床石英中Li含量随流体含量的增加而减少,而Cs含量随流体含量的增加而增加。两个矿床中的石英具有Eu负异常和弱的Ce正异常,说明成矿流体属于还原性质,且成矿温度较低。Sui等(2020)通过对早子沟黄铁矿微区化学成分分析提出,在成矿过程中流体与围岩发生反应,使温度或盐度降低,或pH升高,并且流体可能发生了多期次流体的注入。刘海明(2015)对岗岔金矿床中石英流体包裹体测试研究发现,岗岔金矿床成矿流体温度范围是190~250℃,盐度为3.17%~4.91%,流体成分以CO2为主,含有少量的CH4和H2O,提出该矿床成矿流体属于低盐低密度的浅成低温热液流体。陈瑞莉等(2018)认为早子沟成矿流体为NaCl-H2O-CO2体系,成矿流体为浅成中低温低盐度低密度流体,在成矿的晚阶段可能有大气水的加入。Nie等(2017)通过对岗岔金矿床黄铁矿微量元素特征分析得出,在成矿流体的演化过程中Cu、Zn、Pb和Ag等元素含量逐渐降低,且在成矿过程中成矿流体的温度也在逐渐降低。
1.2.3 成矿流体和成矿物质来源
目前对于西秦岭成矿省内金矿床成矿流体和成矿物质的来源存在着岩浆流体、变质流体以及岩浆流体与变质流体的混合流体三种观点。李建威等(2019)认为H、O、*、*、*和B等同位素地球化学特征指示该地区早中三叠世金矿床的成矿热液均是岩浆来源,显示出低氧逸度的特征,这些金矿床构成了一个与还原性侵入岩有关的金成矿系统。Jin等(2016)通过对老豆金矿床热液石英硫化物脉中的硫化物S同位素和电气石的B同位素特征指出成矿流体源于岩浆流体的出溶,强调岩浆流体在该区域金成矿过程中具有重要作用。刘珉(2020)通过S同位素特征和Pb同位素投图表明成矿物质主要来源于深部岩浆,结合H-O同位素特征,认为成矿流体早期以岩浆水为主,中晚期流体中有大气降水的加入。Sui等(2020)通过对早子沟微区化学成分和S同位素特征研究表明,早子沟S同位素值(-12.0‰~-5.5‰)与三叠世镁铁质中酸性侵入岩的S同位素组成一致,结合H-O同位素特征,认为成矿流体是岩浆流体和变质流体的混合流体。Du等(2021b)通过对早子沟黄铁矿微区成分和微区结构特征约束成矿流体和成矿物质的来源,提出成矿物质来源于岩浆,伴随着水岩反应有沉积物质的加入。而Qiu等(2020)结合早子沟金矿床S同位素值(-12.0‰~-5.5‰)明显低于岩浆硫,结合成岩成矿年代学格架认为早子沟的成矿流体不是属于岩浆来源。Du等(2021a)提出岗岔金矿床黄铁矿微量元素特征和S同位素特征指示成矿流体来源于岩浆,但在后期有大气水的加入。Yu等(2020b)通过根据以地南金矿床的地质特征、岩浆岩的侵位时间和金矿化的时间,结合西秦岭地区的区域地质演化历史,提出以地南金矿床的成矿流体和成矿物质可能是来源于晚三叠世碰撞造山过程中绿片岩相变质作用形成的变质流体。第鹏飞等(2021)对早子沟和加甘滩金矿床石英微量元素特征研究发现,早子沟和加甘滩金矿床成矿流体应是富Cl-流体,且成矿流体中相对富集Cr、W、Pb和U等元素,成矿流体与地壳关系密切。
1.2.4 存在问题
通过以上总结目前对西秦岭成矿省内金矿床成矿年代学、成矿流体的性质和演化过程、成矿的物理化学条件以及成矿流体和成矿物质的来源还存在着一定争议。因为成矿可能存在多期次/多阶段流体活动叠加特征,由于成矿过程的复杂性,矿体中往往出现多期次或者多阶段蚀变、矿化叠加,矿物具有复杂的显微结构,不同期次或者阶段的矿物在空间上相互穿插交代,因此群体分析方法的局限性导致得到的结果多为混合信息,所以对该区域金成矿过程或者成矿物质来源无法进行精确判定。另外,在成矿过程中由于水岩反应和流体自我演化,流体初始的成分特征、pH氧逸度的变化会导致矿物沉淀的差异、矿物化学成分和同位素的差异以及在矿物结构上的差异(Evans et al.,2014;Pokrovski et al.,2019;Rusk et al.,2008;Xing et al.,2019)。近年来随着微区原位微束分析的不断进步与成熟,通过显微矿物学、微区微量元素及同位素地球化学分析等方面的细致研究,为从矿物学的角度研究精细的成矿过程开辟了新的思路,通过原位微区分析可以精确限定各个阶段矿物的地球化学特征而获取更加丰富的成矿信息。
目录
“博士后文库”序言
前言
第1章绪论1
1.1西秦岭造山带是我国重要金锑铜成矿区1
1.2研究现状与存在问题2
第2章秦岭造山带地质背景6
2.1构造单元和基底组成6
2.2沉积建造8
2.3岩浆活动8
2.4变质作用9
2.5造山作用9
2.6成矿作用11
第3章西秦岭岩浆作用与深部过程13
3.1晚三叠世花岗岩类岩石学、岩相学13
3.2晚三叠世花岗岩类年代学16
3.3三叠纪花岗岩类元素和同位素地球化学21
3.4岩石成因及岩浆源区32
3.5不均匀壳幔相互作用及地块南西向挤出39
第4章典型矿床特征48
4.1德乌鲁铜矿床48
4.2温泉钼矿床67
4.3太阳山铜矿床87
4.4录斗艘金矿床110
4.5下看木仓金矿床135
4.6以地南金矿床176
结束语214
参考文献216
编后记239