十八倾壕金矿床硫同位素组成的构造学意义_梁一鸿

地质#矿床[收稿日期]2003-09-22;[修订日期]2004-01-29;[责任编辑]曲丽莉。

[基金项目]国家自然科学基金项目(编号:40372095)资助。

[第一作者简介]梁一鸿(1956年-),男,1994年毕业于长春地质学院,获博士学位;1998年毕业于日本新泻大学,获博士学位,教授,主要从事构造地质学和构造地球化学方面的教学与研究工作。

十八倾壕金矿床硫同位素组成的构造学意义梁一鸿,张宏颖(吉林大学,长春 130061)[摘 要]十八倾壕金矿有两种类型矿体:糜棱岩型矿体和石英脉型矿体。

糜棱岩型矿石硫同位素比值变化于-518j ~+018j 之间,峰值集中在0j 附近,具有幔源硫的特点。

结合矿床地质特征分析,其来源应该是作为围岩的绿岩带变质镁铁质)超镁铁质岩石,其成矿作用可能与韧性剪切变质变形作用有关。

石英脉型矿石硫同位素比值变化于+310j ~+1110j 之间,峰值集中在+4j 和+8j 附近,具有与中酸性侵入岩有关的矿床的硫同位素组成的特点。

十八倾壕金矿是两种不同性质的成矿作用叠加的结果。

这也从硫同位素组成上证明了前人关于该矿床是/不同层次叠加构造控矿0的观点。

[关键词]金矿 硫同位素 构造控制[中图分类号]P618151;P597 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2004)06-0001-040 引言几乎所有的韧性剪切带中的金矿床都存在着受脆性断裂控制的矿体。

关于这些矿体的成因以及与韧性剪切带之间的关系,历来是争论较多的问题。

强调韧性剪切带控矿者往往认为那些脆性断裂是造山作用晚期地壳抬升引起的膨胀作用所致;也有人强调,脆性断裂是后期构造作用叠加的结果。

事实上,两种情况可能都是存在的,只是对于具体矿床来说,判断其属于哪一种,在有些情况下比较困难。

这就使得韧性剪切带中的金矿成因及其构造控制问题变得复杂起来。

十八倾壕金矿就是这样一个例子。

十八倾壕金矿位于内蒙古自治区固阳县坝梁乡,阴山山脉中段的色尔腾山,华北克拉通北缘西段的一条北西西走向的构造带中。

据研究[1~3],该构造带经历了韧性剪切带和膝折带(2040M a)、劈理带(1740Ma)、逆冲断层(海西期)和张性断层(燕山期)4次主要构造的叠加。

十八倾壕金矿有两种类型矿体:糜棱岩型矿体和石英脉型矿体。

关于两种矿体的成因及其构造控制亦有较多争论。

本文试图从矿石硫同位素组成上讨论这一问题。

1 矿床地质十八倾壕金矿的围岩是一套晚太古代低角闪岩相一绿片岩相变质岩系和花岗岩杂岩体,李树勋等[4]将其定为晚太古代花岗岩一绿岩地体,并将其中绿岩带定名为东五分子群。

十八倾壕金矿就位于东五分子群中段的一条北西西走向的/顺层0构造带中(图1)。

图1 十八倾壕金矿区地质略图1)东五分子群第一岩性段;2)东五分子群第二岩性段;3)东五分子群第三岩性段;4)晚元古代渣尔泰群变质石英砂岩;5)早元古代末钾长花岗岩;6)早元古代石英闪长岩;7)韧性剪切带;8)控矿构造带;9)矿化带;10)断层该构造带产状总体为N60b ~80b W,75b NE,与区域片理和片麻理产状一致。

构造带强带宽达1第40卷 第6期2004年11月 地质与勘探G EOL OGY AN D PROSPECT I NGVol.40 No.6November,2004150m,矿区内延长达10km并向东西两侧伴随东五分子群的分布继续延伸。

同许多绿岩带一样,东五分子群中金含量较高,其含量值变化于215@10-9 ~3919@10-9,均值为1113@10-9[1,2],这几乎是地壳岩石金的丰度值的215倍。

李树勋等[4]和刘喜山等[5]的研究表明,与该花岗岩一绿岩带有关的英云闪长岩)奥长花岗岩的锆石U)Pb年龄为2450~2470M a,因此推测绿岩带的原岩可能形成于晚太古代。

十八倾壕金矿有两种类型矿体:糜棱岩型矿体和石英脉型矿体。

糜棱岩型矿体是指糜棱岩本身构成矿体。

其脉石矿物主要为长石、石英、绢云母、绿泥石等变质矿物。

矿石矿物以黄铁矿为主,黄铜矿、磁黄铁矿等均以少量的包体形式存在于黄铁矿晶体中。

黄铁矿粒径大,最大者达2cm。

自然金多以包体形式存在于黄铁矿中,裂隙金和晶隙金较少。

自然金粒度细(0105mm或更小)、几乎没有明金,成色高:据自然金颗粒表面电子探针面分析[6],其中金含量主要分布区为90%~96%。

在十八倾壕金矿北西西走向的控矿构造带中发育一系列大型石英脉。

这些石英脉宽几米至十几米,长几十米至上百米。

沿着构造带断续分布,形成一条醒目的石英脉带。

这些石英脉的一部分金含量达到工业品位,形成含金石英脉。

这就是该文中所说的石英脉型矿体。

石英脉型矿体之脉石矿物主要为石英,有少量方解石、绢云母和绿泥石。

矿石矿物主要为黄铁矿,其次为黄铜矿、磁黄铁矿和方铅矿。

自然金有包体金、裂隙金和晶隙金。

自然金粒度粗、常见明金,成色低,据自然金颗粒表面电子探针面分析,其中金含量主要分布区为85%或略小于85%[6],应该是银金矿。

2构造控制2.1控制糜棱岩型矿体的构造糜棱岩型矿体具有如下特征:¹糜棱岩型矿体与糜棱岩成渐变过渡关系。

据内蒙古地质局101地质队的勘探结果,糜棱岩型矿体沿控矿构造带走向可划分出5个矿段。

每个矿段由l~2个主矿体和若干次要矿体组成。

各矿段之间是150~200m长的无矿地段。

各矿段的矿体在平面上成反S形态的平面膝折构造。

各矿段的主要矿体和较大的次要矿体均位于平面膝折构造的头和尾部。

据孙德育[7],这些膝折构造是韧性剪切带内部的低级别构造,是韧性剪切作用晚期的产物。

º糜棱岩型矿石之主要矿石矿物的黄铁矿在宏观及微观上均呈现透镜状并与糜棱岩叶理整合。

黄铁矿压力影构造发育,并且黄铁矿本身往往出现韧性弯曲,表明黄铁矿是在糜棱岩化作用过程中形成的。

»如前所述,控矿韧性剪切带两侧绿岩带地层中金的含量较高,并有一定的变化规律:该处绿岩带中金的平均丰度为10.08 @10-9,距韧性剪切带稍远处为17#25@10-9,近韧性剪切带处则降至3.5@10-9,在韧性剪切带内又突然升高乃至形成矿体[1,2]。

这种分布规律暗示成矿组分有向剪切带运移的趋势。

¼在糜棱岩型矿体中发育一些小型石英脉。

此种石英脉分布于韧性剪切带中并受韧性剪切带及相关构造的控制;石英脉规模较小,宽度5~40cm,呈透镜状、串珠状和不规则脉状,脉壁与糜棱岩叶理整合;脉石英具有强烈的韧性变形,其组构特征与糜棱岩中石英组构特征一致;有的石英脉在韧性剪切带中滚动形成石英杆,线理平行杆轴方向,无论平面或剖面上均与韧性剪切带中鞘褶皱一致,表明是同韧性剪切作用所致;这些石英脉往往发育在糜棱岩型矿体中,与后者共同构成糜棱岩型矿体。

因此,糜棱岩型矿体的形成可能与围岩在韧性剪切变质变形作用过程中伴随着糜棱岩化作用的体积减小和变质流体活动、成矿组分在韧性变形带的扩溶区富集作用有关。

据李树勋等[4],该剪切带中糜棱岩锆石铀铅年龄为2045M a,是早元古代末期的产物。

212控制含金石英脉的构造含金石英脉具有如下分布特征:¹石英脉沿走向膨胀收缩,在平面上成蝌蚪状或纺锤状。

总体上产状与控矿构造带及糜棱岩型矿体产状一致,但是局部切割糜棱岩页理及糜棱岩型矿体,甚至少数规模大的石英脉中有糜棱岩型矿体的包裹体。

º中小型石英脉脉壁多成不规则状或锯齿状,有时可见追踪现象。

»小型石英脉中常见垂直脉壁生长的梳状石英,大型石英脉中常见围岩角砾。

角砾大小混杂,棱角清楚。

成分为糜棱岩或糜棱岩型矿石。

¼石英脉沿走向常见分支、合并,剖面上成树枝状。

这些特征暗示含金石英脉形成于脆性条件下的构造带的张开环境。

一般情况下,韧性剪切带的张开可能是与造山作用的晚期的抬升和地壳减薄伴随的伸展作用的结果;也可能是另外一次构造运动下平行早期韧性剪切带方向的挤压或垂直早期韧性剪切带方向的伸展作用的结果。

如果是前者,含金石英脉型矿体和糜棱岩型矿体是不同成矿阶段的产物;如果是后2地质与勘探2004年者,则是两种成矿作用的叠加。

3矿石硫同位素特征311样品制备与测试将手选高质量黄铁矿粉碎成粒度小于200L m 的粉末,每个样品取20mg并按1比2与CuO混合,在1100e及高真空条件下进行反应,15min后制成SO2气体样品。

样品在吉林大学岩矿测试中心稳定同位素室用MAT)25l质谱仪进行分析。

采用LTB)2标准样品(D34S=+1184j)。

每个样品测量10次取得平均值,测量精度为012j。

312硫同位素组成在两类矿石中分别选出黄铁矿样品进行测试,结果示于表1中。

从表1中可以看出:十八倾壕金矿矿石硫同位素比值变化较大:变化于-518j~ +1110j之间,极差达1611j。

中值应在1j附近。

不具明显的正态分布特点。

但是,在0j端和+4j ~+8j附近有两个明显的峰值。

如果将两类矿石的硫同位素数据分开,则很容易发现:糜棱岩型矿石硫同位素值变化于-518j~+018j之间,峰值集中在0j附近;石英脉型矿石硫同位素值变化于+310j~+1110j之间,但是峰值出现在+4j和+8j附近(图2)。

表1十八倾壕金矿床硫同位素组成矿石类型样品号矿物D34S/j糜棱岩型S-5M DS-8M XS-9M XS-M DS-11M DS-12M DS-13QDS-14M D 黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿-5.8-2.7+0.5+0.8-0.8-0.7-0.5-0.9石英脉型S-1QXS-2QXS-4QDS-6QDS-7QDS-13QDS-15QDS-17Q 黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿+8.3+5.5+3.2+3.6+4.2+3.0+4.4+11.0注:样品由吉林大学岩矿测试中心测试。

3.3矿石的硫源矿石的硫同位素是矿石硫源的最好的反映。

一般认为,D34S较集中的矿床其硫源是单一的。

如果一个矿床的D34S值变化范围较大(大于10j),可能有许多原因,例如,生物成因的硫同位素值变化于+20j~-40j;蒸发盐的硫同位素值变化于+10j~+30j;在成矿作用过程中,随着温度的降低、氧化还原电位以及酸碱度的变化也会引起同位素的分馏作用而使硫同位素的比值有较大的变化;在同一成矿过程中有不同的硫源,并且不同源的硫在成矿作用过程中没有达到均一化也是同一矿床硫同位素比值有较大变化的重要原因。

图2十八倾壕金矿硫同位素数据分布直方图1)糜棱岩型矿石;2)石英脉型矿石总体来看,十八倾壕金矿硫同位素比值变化于-5.8j~+1110j之间,极差为1618j。

一般认为,如果一个矿床D34S值变化范围在10j~30j之间,就不能作为单一硫源处理。

但是当我们把十八倾壕金矿按照不同矿体分别来观察其硫同位素组成时就会发现,糜棱岩型矿石和石英脉型矿石各自的硫同位素组成的变化范围均小于10j:前者为616j;后者为718j。