内蒙古北山老硐沟金矿石榴子石地球化学特征_唐卫东.pdf

引用格式：唐卫东，何佳乐，刘天航，等，2023.内蒙古北山老硐沟金矿石榴子石地球化学特征 J.地质力学学报，29（1）：6075.DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.2022098Citation:TANG W D，HE J L，LIU T H，et al.，2023.Geochemical characteristics of the garnets from the Laodonggou gold deposit,Beishan,InnerMongoliaJ.JournalofGeomechanics，29（1）：6075.DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.2022098内蒙古北山老硐沟金矿石榴子石地球化学特征唐卫东1，何佳乐1，刘天航1，魏立勇1，范堡程1,2，赵福东1，何毅3，郭永超3，杨冰3TANGWeidong1，HEJiale1，LIUTianhang1，WEILiyong1，FANBaocheng1,2，ZHAOFudong1，HEYi3，GUOYongchao3，YANGBing31.中国地质调查局西安矿产资源调查中心，陕西西安710000；2.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西西安710000；3.额济纳旗圆通矿业有限责任公司，内蒙古阿拉善盟7503001.Xian Center of Mineral Resources Survey,China Geological Survey,Xian 710000,Shaanxi,China;2.Xian Institute of Geology and Mineral Resources,China Geological Survey,Xian 710000,Shaanxi,China;3.Ejina Yuantong Mining Company,Alashan 750300,Inner Mongolia,ChinaGeochemical characteristics of the garnets from the Laodonggou gold deposit,Beishan,InnerMongoliaAbstract:TheLaodonggougolddepositisamedium-sizedgolddepositdiscoveredintheeasternsectionoftheBeishanmetallogenicbelt.Itresultedfromthesuperpositionofmulti-phaseandmulti-stagemetallogenesis.Duetoitscomplexdepositgenesis,thedeposithasfivesections,ofwhichskarnorebodiesdominateSectionIII.Skarnmineralsaremainlygarnet,which can be divided into early and late phases,with early garnet having more oscillatory ring bands.Wesystematicallystudiedthetwotypesofgarnetbydetailedmicroscopicobservationandelectronmicroprobe.Thecoreoftheearlygarnetprimarilyconsistsofessonites,andtheedgeiscalciumirontocalciumaluminumcomposition.Andraditesdominate the late garnet.The chemical composition of garnet indicates that the early skarnization stage is under amoderatelyacidicandweaklyoxidizingtoweaklyreducinghydrothermalenvironment,whiletheironcontentincreasesinthelaterstageandtheoxygenescapeincreases,resultinginincreasedalkalinityandoxidation.ThegarnetsinSection,originatingfromhydrothermalmetasomatism,belongtotheandraditeessoniteseries.Essonitesandandraditesprevailintheearlystage,accompaniedbycoppermineralization.Withthelatehydrothermalenvironmentalchanges,andraditesincrease,andpyritemineralizationandarsenopyritemineralizationincreaseaswell,resultingingold-richmineralization.Keywords:garnet；electronprobe；skarn；Laodonggougolddeposit；Beishanmetallogenicbelt摘 要：老硐沟金矿是北山成矿带东段发现的中型金矿床，是多期次多阶段成矿作用叠加的产物，矿床成因类型复杂。矿床共分为 5 个矿段，其中矿段以矽卡岩矿体为主。矽卡岩矿物以石榴子石为主，可分为早、晚两期，早期石榴子石更具震荡环带。通过详细的镜下观察和电子探针对两期石榴子石进行了系统研究，早期石榴子石核部以钙铝榴石组分为主，向边部为钙铁钙铝过渡组分；晚期石榴子石以钙铁榴石为主。石榴子石化学成分特征表明，早期矽卡岩化阶段，热液环境为中酸性、弱氧化弱还原环境；后期铁质含量增多，氧逸度增加，热液环境碱性、氧化性增强。老硐沟金矿矿段石榴子石为钙铁基金项目：中国地质调查局地质调查项目（DD20211552，DD20208009，DD030301）ThisresearchisfinanciallysupportedbytheGeologicalSurveyProgramsoftheChinaGeologicalSurvey(GrantsDD20211552,DD20208009,DD030301).第一作者：唐卫东（1990），男，硕士，工程师，主要从事矿产资源调查评价工作。E-mail:收稿日期：20220718；修回日期：20220816；责任编辑：王婧第29卷第1期地质力学学报Vol.29No.12023年2月JOURNALOFGEOMECHANICSFeb.2023钙铝榴石系列，属热液交代成因，早期多形成钙铝钙铁榴石，伴随铜矿化，晚期热液环境变化，钙铁榴石增多，黄铁矿化、毒砂矿化增多，造成金富集成矿。关键词：石榴子石；电子探针；矽卡岩；老硐沟金矿；北山成矿带中图分类号：P618.51文献标识码：A文章编号：10066616（2023）01006016DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.20220980引言作为矽卡岩矿床中最为重要的矽卡岩矿物，石榴子石主要有 6 种端元组分，通常在自然界中纯端元组分的石榴子石并不多见，大多数都是含有多种端元组分的过渡性石榴子石（艾永富和金玲年，1981；赵 斌 等，1983；梁 祥 济，1994；Meinert et al.，1992）。石榴子石不同的端元组分组成也反映了溶液的成分、温度、酸碱度、氧化还原环境等物理化学环境（艾永富和金玲年，1981；赵斌等，1983；Bau，1991；Jamtveitetal.，1993；梁祥济，1994）。在热液交代过程中，溶液环境大多会发生变化，形成的石榴子石多具有震荡韵律环带，因此针对石榴石子环带特征的研究对于确定矿床成因及热液演化过程有着 非 常 重 要 的 意 义（Yardleyetal.，1991；Jamtveitetal.，1993；Smithetal.，2004；Martinetal.，2011；Zhaietal.，2014）。老硐沟金矿自 2013 年规模化开采以来，累计探明资源储量已达中型规模，但是目前矿山开采在找矿勘查方面遇到了较大的阻力。大量实践证明，老旧矿山的勘查突破必须依托对矿床的成矿规律的综合认识，提出新的找矿思路。老硐沟金矿成矿作用类型多样，主要有 3 种矿石类型，分别为“溶洞型”氧化矿石（、V 矿段）、原生脉状硫化物矿石（、V 矿 段）和 矽 卡 岩 型 矿 石（、矿段）。不同的矿石类型受控于不同的构造子系统，分别为加里东期近东西向、印支期北西西向和喜马拉雅期溶洞构造子系统（钱建平等，2018）。张国震等（2021）通过对矿区内的主要控矿地质体闪长玢岩开展锆石原位微区同位素测年，限定老硐沟金矿成矿时代为 243Ma，为印支期。目前矿山主要的开采类型为“溶洞型”氧化矿石，该类型氧化矿石以其赋存状态的特殊性，成为矿区的典型代表，国内首次发现的砷钙锌石和烃砷锌石就是在对该矿区氧化矿石开展研究过程中取得的成果（黄典豪等，1996；黄典豪和王宝林，1997）。其他学者通过研究老硐沟金矿、V 矿段矿石特征、成矿作用、控矿因素等提出了氧化淋滤型（黄典豪和王宝林，1997；何 毅 等，2016）、热 液（蚀 变）型（于 文 松 等，2013）等成因认识。目前对于老硐沟金矿的成因尚存争议，而且已有研究多针对于、V 矿段的原生硫化物矿体和氧化矿体，对于矿区的另一重要矿石类型矽卡岩型矿石研究不足，仅限于描述矿体特征，对其矿物学特征、成矿作用特征等均未揭示。基于此，文章以野外和镜下岩相学观察为基础，结合电子探针分析，讨论老硐沟金矿矿段石榴子石形态、成分、环带、形成环境等特征及其与矿化关系，为进一步研究老硐沟金矿成矿机制提供重要依据。1区域地质北山地区位于西伯利亚、塔里木中朝、哈萨克斯坦 3 大板块过渡部位，大地构造位置非常特殊，以 4 条蛇绿岩带为界由北向南划分出 5 个岛弧构造单元（左国朝等，1990，2003；杨合群等，2006，2008）。北山地区岩浆热事件在该区地壳演化过程中起到了非常重要的作用，自前寒武纪至早古生代均有活动，侵入岩出露广泛，受构造活动影响，区内岩浆岩主要呈北西向带状展布，其中与成矿关系最为密切的岩浆岩类型为花岗岩。北山地区是国内西北地区重要的金属资源地之一（聂凤军等，2002），以洗肠井缝合带为界，北部在雀儿山狐狸山和公婆泉七一山活动陆缘带主要产出斑岩型铜矿，在红石山路井陆内裂谷带主要产出基性超基性侵入体有关的铁矿、铜镍矿，缝合带南侧在营毛沱鹰嘴红山被动陆缘带产出沉积型磷钒铀锰矿，同时在成矿带东缘还发育有古陆壳重熔花岗岩有关的钨锡稀有萤石成矿系统。北山成矿带东缘盘陀山古硐井一带发育有多处金矿床，该区位于洗肠井蛇绿混杂岩带南侧，方山口营毛沱鹰嘴红山早古生代被动陆缘带东段第1期唐卫东，等：内蒙古北山老硐沟金矿石榴子石地球化学特征61（图 1a）。区内主要出露地层为长城系古硐井群、蓟县系平头山组、青白口系大豁落山组、二叠系双堡堂组和白垩系赤金堡组，与金成矿密切相关的建造为长城系古硐井群细碎屑岩和蓟县系平头山组碳酸盐岩，古硐井群为主要的金矿源层（图 1b）。区内发育有鹰嘴红山加里东期黑云母二长花岗岩，主要呈岩基状产出，与区内金、钨矿化关系较为密切（杨合群等，2009，2010；赵国斌等，2010，2011；Tianetal.，2013，2014；丁嘉鑫等，2015；赵鹏彬等，2019；云龙等，2021）。受早古生代活动陆缘带向南俯冲影响，在该区形成了一系列北西向、近东西向脆韧性剪切带和脆性断层带，控制了区内金矿的产出。区内已发现有鹰嘴红山钨矿、老硐沟金矿等。2矿区地质老硐沟金矿位于盘陀山鹰嘴红山花岗岩带东段，区内出露地层主要为长城系古硐井群和蓟县