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焦家深部金矿床成矿流体来源:来自黄铁矿微量元素及S-He-Ar同位素的约束

李杰  宋明春  梁金龙  姜梦瑶  李世勇  丁正江  苏菲  
【摘要】:焦家金矿是胶东蚀变岩型金矿的典型代表,金储量超过200t。矿体受焦家主干断裂控制,呈脉状产出,发育钾化、绢英岩化、硅化和碳酸盐化等蚀变,矿石中主要载金矿物为黄铁矿。热液成矿期主要可分为四个阶段:黄铁矿-石英阶段(i)、金-石英-黄铁矿阶段(ii)、金-石英-多金属硫化物阶段(iii)和石英-碳酸盐阶段(iv)。本文选取焦家金矿床深部Ⅰ号主矿体为研究对象,采集了不同标高(-600~-1100m)的钻孔岩心样品,分析了黄铁矿的微量元素和S-He-Ar同位素组成,以此讨论成矿流体的组成、性质及来源。研究发现:焦家深部Ⅰ号矿体黄铁矿呈浅黄色,强金属光泽,自形-半自形粒状结构,粒度50~1000μm,呈浸染状-细脉状分布于黄铁绢英岩化碎裂岩中,为第ii成矿阶段的产物。黄铁矿的稀土元素含量较低,ΣREE为3. 27×10~(-6)~38. 5×10~(-6),富集轻稀土元素,δCe值为0. 81~1. 05,δEu值为0. 67~1. 43,Th/La、Nb/La比值均小于1,指示成矿流体为富Cl的还原性流体。Co/Ni比值介于0. 54~1. 57之间,平均值为0. 99,与变质流体相近; Y/Ho比值在21. 9~35. 5之间,与地幔值(25~30)和中国东部大陆地壳值(20~35)接近,指示成矿流体与壳-幔相互作用有关。Y/Ho值、Zr/Hf值和Nb/Ta值变化范围较大,表明成矿热液体系发生了交代作用或有外来热液加入。与大陆地壳相比,黄铁矿富集Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni等亲硫、铁族元素,亏损高场强元素。焦家深部金矿床黄铁矿的δ~(34)S值介于7. 5‰~9. 8‰之间,平均值为8. 7‰,低于浅部矿床δ~(34)S值,呈现出由浅到深δ~(34)S值逐渐降低的特点。胶东金矿硫同位素组成整体一致,绝大多数矿床δ~(34)S值均为正值,变化范围主要集中在6‰~12‰,其来源与古老的变质基底岩系、中生代花岗岩以及幔源流体具有继承演化关系。δ~(34)S值整体呈现出:石英脉型硫化物石英脉型蚀变岩型的变化规律,说明矿化类型的差异是造成硫同位素组成差别的最主要因素。黄铁矿的~3He/~4He值为1. 6±0. 1Ra~1. 8±0. 1Ra,~(40)Ar/~(36)Ar值为750~3106,均显示混合来源特征。幔源He所占比例为20%~22%,表明幔源流体可能参与了成矿过程。焦家金矿成矿与燕山晚期中国东部强烈的壳幔相互作用密切相关。

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