哀牢山成矿带老王寨金矿床成矿流体来源——来自氩-氦-氖-氙同位素证据.pdf

研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 25 期哀牢山成矿带老王寨金矿床成矿流体来源来自氩-氦-氖-氙同位素证据邓碧平，刘琴，练晓矜，吴永忠，张耀，丁旭（贵州水利水电职业技术学院，贵阳 551416）介于扬子、印度两大板块之间的构造单元极不稳定、长期活动，发育了由金厂、老王寨、大坪和长安等数十个大型-超大型金多金属矿床组成的哀牢山成矿带，该带内规模最大的新生代金矿床就是老王寨金矿床1。自上世纪 80 年代初发现开采老王寨金矿至今，已有很多学者对其成矿作用开展了大量研究，主要形成了构造、岩浆、火山、变质和热液蚀变等成矿论2，都揭示了流体活动参与了地质成矿过程，但是对成矿流体来源研究较少且尚未取得共识。因此，本文通过对哀牢山成矿带老王寨金矿床流体包裹体中稀有气体同位素开展系统研究，重点分析稀有气体同位素地球化学特征，探讨金矿床中的成矿流体来源。1区域成矿地质背景1.1大地构造单元演化滇西老王寨金矿床是哀牢山成矿带上规模最大的金矿床，哀牢山成矿带发育于印度板块（印度-缅泰马微大陆）与欧亚板块（扬子微大陆）的拼接地带，处于极不稳定的过渡型活动构造单元。哀牢山地区构造单元的形成大致经历了以下演变阶段：在晋宁构造运动期，哀牢山西侧洋壳沿现在的红河深大断裂带位置向北东方向俯冲，致使东侧扬子古陆基地抬升、西侧洋壳形成海沟，到古生代时，海沟地带便沉积了一套具海槽沉积特征的沉积物；从中生代开始，拼接地带沿雅鲁藏布江两侧发生大规模裂解，从而形成特提斯大洋；印支构造期至三叠纪末，特提斯大洋发生强烈褶皱，致使哀牢山摘要院老王寨金矿床流体包裹体中稀有气体同位素地球化学特征表明：40Ar/36Ar、38Ar/36Ar 平均比值约为 1 400.0、0.20，相应地介于地球大气与 MORB 之间；3He/4He 平均比值约为 0.75 Ra，相应地在地壳和地幔之间；20Ne/22Ne 和21Ne/22Ne 平均比值约为 11.6、0.04，相应地接近地幔；129Xe/130Xe、132Xe/130Xe、134Xe/130Xe、136Xe/130Xe 平均比值分别约为 2.2、2.6、6.8、6.6，相应地高于大气而呈现过剩。稀有气体同位素系统研究揭示，成矿流体主要来自深部地幔，在深部地质过程中，不可避免地混入地壳流体，有利于大量金与硫化物等沉淀形成矿床。关键词：稀有气体同位素；老王寨金矿；成矿流体；地球化学特征；硫化物中图分类号院P611文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤25-0107-04Abstract:The geochemical characteristics of rare gases in fluid inclusions of Laowangzhai gold deposit show that the averageratios of40Ar/36Ar and38Ar/36Ar are about 1 400.0 and 0.20,which are correspondingly between the Earth atmosphere and MORB.The average ratio of3He/4He is about 0.75 Ra,which is correspondingly between the crust and mantle.The average ratios of20Ne/22Ne and21Ne/22Ne are 11.6 and 0.04,which are close to the mantle.The average ratios of129Xe/130Xe,132Xe/130Xe,134Xe/130Xe,and136Xe/130Xe are about 2.2,2.6,6.8,and 6.6,respectively,which are correspondingly higher than the atmosphere and show excess.The study of noble gas isotope system reveals that the ore-forming fluids mainly come from the deep mantle,and the crustal flu鄄ids are inevitably mixed in the deep geological process,which is conducive to the precipitation of a large number of gold andsulfide deposits.Keywords:noble gas isotope;Laowangzhai gold mine;Ore-forming fluid;Geochemical characteristics;sulphide第一作者简介院邓碧平（1975-），男，博士，高级工程师。研究方向为矿物学、岩石学、矿床学。DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.25.026107-2023 年 25 期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application地区地壳上隆成陆、海水退出，结束地槽演化历史；燕山运动时期，从侏罗纪开始，哀牢山地区进入了陆地环境沉积阶段，形成了侏罗系及白垩系地层；喜山期，从新生代始新世起，全区再次受到强烈的挤压与拉张改造，地壳再次发生褶皱，导致元古界、古生界地层又一次遭受变质、变形并发生大规模混合岩化；第四纪以来，该区地壳不断上升，并受元江及其支流强烈的下蚀作用影响，便塑造了哀牢山脉的现代景观3。1.2深大断裂系统演化受印度板块与欧亚板块开、合的影响，哀牢山地区断裂构造活动十分强烈，由东向西主要发育有红河、哀牢山、九甲-墨江三大断裂带，总体走向 NW-SE，倾向NE，倾角 3070毅，宽几百米至数千米，长达数百千米。晋宁时期，红河深大断裂带主要表现为逆断裂性质，为板块的缝合线。在华力西晚期-印支期，哀牢山深大断裂带受强烈挤压剪切作用改造成为韧性剪切带，左行走滑特征显著，严格控制老王寨等大型金矿床的形成与产出；同期，由若干逆冲断裂构成的九甲-墨江深大断裂带，由东向西推覆，致使东侧古生界浅变质岩系被推覆在西侧滇西中生界红层之上，具有脆性-韧性剪切性质4。从燕山到喜山期，红河深大断裂带以左行平移活动为主，新近纪中新世以后主要表现为张性-张剪性正断作用，第四纪以来则主要以右行平推活动为特征。1.3区域地层概况区内出露地层主要为元古界深变质岩系、古生界浅变质岩系以及中新生界未变质岩系。元古界深变质岩系呈 NW-SE 向展布，夹持于哀牢山断裂带与红河断裂带之间，岩石组合主要有斜长角闪岩、（花岗质）混合岩、二云母片岩等5，归属于扬子古陆结晶基底，总厚度近万米。古生界（志留系至二叠系）浅变质岩系，分布在红河断裂带与九甲-墨江断裂带之间，主要为碎屑岩建造，夹碳酸盐岩、火山岩建造，表现为各种成分的板岩和硅质岩，变质程度较低，是区内主要含矿地层，总厚度大于 5 km。中、新生界岩系，主要分布在九甲-墨江断裂带以西，具磨拉石建造特点，属陆相红色碎屑沉积建造，岩系基本上未发生变质。1.4区域岩浆活动与岩浆岩哀牢山地区构造-岩浆活动具有多旋回、多来源特点。从晋宁、海西、印支、燕山到喜马山期都有岩浆活动，岩性主要分布有哀牢山断裂两侧的超基性岩带和花岗岩带、九甲-墨江断裂东侧的基性岩带，以及断裂带两侧以富碱侵入岩（基性煌斑岩和中酸性斑岩）为主的脉岩类。1.缘区域变质作用与变质岩晋宁运动时期，哀牢山西侧洋壳向 NE 俯冲造成岩石局部重熔，在红河与哀牢山断裂间形成由变粒岩、角闪岩、片岩、大理岩和片麻岩等组成的下元古界深变质岩带；华力西-印支运动时期，因 NE-SW 向强烈挤压引起由东向西逆冲推覆，地壳岩层发生构造热变质作用，在哀牢山与九甲-墨江断裂间形成由板岩和硅质岩等组成的上古生界浅变质岩带6，哀牢山金矿带紧靠在古生界浅变质岩带中。2矿床地质特征夹在哀牢山与九甲-墨江两大深大断裂间的老王寨金矿床分布在滇西镇沅县以东，由南至北主要矿段依次为搭桥箐、冬瓜林、老王寨等，而老王寨金矿主要受岩浆岩、断裂构造及古火山机构控制，走向上呈条带脉状、不规则透镜状及分支复合成群出现特征；矿床中的岩浆岩主要有基性-超基性和中-酸性岩类，其中金矿化与基性煌斑岩有关；粒玄及玻基玄武岩等基性岩，形成海西末-印支期；煌斑岩类主要以云煌岩为主，含少量云斜煌岩，呈岩脉状在新生代形成，矿物组成以黑云母、辉石和长石为主，煌斑结构，斑晶黑云母、少量辉石，纤闪石交代部分黑云母斑晶，同时叠加有硅碱质蚀变长英质矿物；矿石类型以构造蚀变和石英脉岩型为主，主要有角砾斑杂浸染、细脉、层纹条带状构造和固溶包裹、增生环带、压碎粒状、穿插交代结构，金矿物以自然金为主、含少量银金矿，金属矿物主要有毒砂、黄铁矿，脉石矿物以石英、绢云母为主；矿床蚀变有硫化物、碳酸盐、硅化等，金矿化因多类多期蚀变叠加而加强；据矿物、脉体等地质体之间的穿插、包裹、交代关系，将金矿的成矿阶段分为早期硅化（玉）、硫化物（域）、晚期硅化（芋）3 个阶段；其中金含量在硫化物阶段最高，在早期与晚期硅化阶段较低，硫化物（域）及早期硅化（玉）阶段的金常分别与黄铁矿-毒砂、白钨矿等共生7。3样品采集与分析研究样品主要取自哀牢山成矿带老王寨金矿床，稀有气体同位素选择以成矿阶段热液矿物内的流体包裹体作为分析对象，其寄主矿物主要包括石英、黄铁矿等，采用稀有气体同位素质谱峰高比检测分析方法108-研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 25 期（LDB03-01-94），稀有气体同位素是在中国科学院兰州地质研究所地球化学测试部进行测试，国际公认空气中 Ra=3He/4He=1.400伊10-6 8-9。40Ar/36Ar 平均比值约为 1 400.0，远高于地球大气比值（295.5），而接近 MORB 的比值（2 80040 000），38Ar/36Ar 平均比值约为 0.20，略高于地球大气比值（0.188 0），而远低于 MORB 的比值（6 0008 000）10；3He/4He 平均比值约为 0.75 Ra，介于地壳特征值与地幔特征值之间（图 1）11；20Ne/22Ne 平均比值约为 11.6，远高于地壳和大气的20Ne/22Ne 比值（00.3 和 9.8），落在地幔流体的20Ne/22Ne 比值（9.813.2）范围内，21Ne/22Ne 平均比值约为 0.04，低于饱和大气和地壳的21Ne/22Ne 比值（0.29 和 0.100.47），接近地幔流体的21Ne/22Ne 比值（0.0580.068）（图 2）12；129Xe/130Xe、132Xe/130Xe、134Xe/130Xe、136Xe/130Xe 平均比值分别约为 2.2、2.6、6.8、6.6，都分别高于相应的大气比值 2.176、2.563、6.607、6.496，总体上表现出过剩特征（图 3）13。4讨论成矿流体中含有40Ar/36Ar 与3He/4He 低值端元（40Ar/36Ar抑450，3He/4He抑0.2Ra），反映了哀牢山成矿带老王寨金矿床地幔流体中混有地壳流体（图 1）；然而，地壳流体混入前，地幔端元的20Ne/22Ne 在地幔范围内（9.813.2），而3He/4He 只在 3Ra 附近、仍低于陆下正常地幔的3He/4He（57Ra）（图 2）14。已有研究表明，流体包裹体被捕获后，原地产生的放射成因4He 并不会明显降低其3He/4He15。因此，研究区地幔流体端元3He/4He 偏低的原因要么是该区陆下地幔的3He/4He 本来就较低，要么是本身就含有地壳放射成因的氦16。哀牢山成矿带老王寨金矿床形成于 50 Ma 左右