科学研究

王庆飞:造山型金矿统一模型【ESR,2023】
2023-03-27 阅读:915

虽然造山型金矿概念已被广泛接受近20年,但是成矿模型仍然存在争议,争议的主要焦点包括:(1)控制不同造山型金矿省成矿系统地球动力学因素以及与地幔岩石圈之间的内在联系仍不清楚;(2)显生宙深成造山型金矿是否存在;(3)由于相分离或流体与岩石氧化还原影响流体初始同位素成分,因此流体组分未能得到S同位素组成有效约束;(4)由于中国造山型金矿成矿年龄普遍晚于峰期变质作用时限,因此传统的地壳变质模型适用性面临挑战;(5)不同成矿深度的造山型金矿矿化样式和控制机理缺失系统梳理。中国造山型金矿成矿省通常分布于前寒武纪克拉通边缘,形成于多个成矿时代,这些金成矿省可为限定造山型金矿成因争议提供关键的证据。

我校“岩浆-热液演化与金属成矿”求真群体王庆飞、邓军教授等团队成员与澳大利亚西澳大学David Groves教授等选取中国典型造山型金矿省(带),系统综述和对比了不同成矿省成矿时代-矿床地质-地球化学-矿床成因,深入剖析了中国造山型金矿与经典造山型金矿成矿异同,并建立适用于中国造山型金矿统一成矿模型,主要取得了以下几点认识:

1、查明中国造山型金矿时空分布(图1和图2)。主要成矿省包括江南造山带泥盆纪金矿省、阿尔泰-泰山造山带二叠纪金矿省、华北克拉通北缘二叠-中三叠金矿省、古特提斯三叠-早侏罗纪金成矿省、华南板块三叠纪金成矿省、华北克拉通晚侏罗-早白垩纪金矿省和青藏高原新生代金成矿省

2、揭示壳幔结构控制造山型金矿分布。中国造山型金矿大多位于克拉通周缘岩石圈、碰撞造山带加厚地壳边缘减薄的交代岩石圈地幔地区,与软流圈上涌密切有关。

3、阐释矿床样式垂向分布和形成机制。深部脉状金矿具有较厚石英脉和较窄蚀变带,浅部蚀变岩型金矿石英脉较窄蚀变带较宽,其形成机制为:深部压力变化引起流体相分离在地壳深部易形成深成脉状金矿(3)。浅部水岩反应控制浅成蚀变岩型矿床(图3)。

4、揭示幔源流体来源成矿。中国造山型金矿成矿晚于区域变质峰期时限、多期造山型金成矿、成矿系统SOHe-ArPGE等多元同位素和元素(图4)指示成矿流体更可能来源于富集岩石圈地幔。

5、建立中国造山型金矿富集地幔活化成矿模型(图5)。成矿前期形成的富集岩石圈地幔,成矿期富集岩石圈地幔脱挥发份,含金流体沿着区域深大断裂运移并在不同成矿深度形成脉状和浸染状造山型金矿。该成矿模型是对经典地壳变质模型的补充,丰富了造山型金成矿理论。


图1 中国造山型金成矿省时空分布



图2 (a)中国造山型金矿省成矿年龄与构造-岩浆-变质事件演化图;(b)中国主要造山型金矿成矿期



图3 中国深成、中成、浅成造山型金矿蚀变矿化样式



图4 (a) 胶北地体和苏鲁造山带镁铁质脉岩烧矢量与Mg正相关关系图;(b)地幔熔融和硅酸盐-碳酸盐液体不混融性图;(c)造山型金矿氧化状态和亲硫酸与比值;(d)地幔岩石圈流体和金、硫累积模式图



图5 造山型金矿富集岩石圈地幔活化成矿模型


本研究受到国家自然科学基金(42130801, 42125203, 91855217, 42102107, 42002107, 42102106)、国家重点研发计划(2020YFA0714802, 2016YFC0600307)、国家基础研究发展计划(2015CB452606)等项目联合资助。发表在国际权威期刊《Earth-Science Reviews》:Wang, Q.F.*, Yang, L., Zhao, H.S., Groves, D.I., Weng, W.J., Xue, S.C., Li, H.J., Dong, C.Y., Yang, L.Q., Li, D.P., Deng, J.*, 2022. Towards a universal model for orogenic gold systems: A perspective based on Chinese examples with geodynamic, temporal, and deposit-scale structural and geochemical diversity. Earth-Science Reviews 224, 103861. [IF2021 = 12.038]

原文链接https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103861