经典理论认为造山型金矿床形成于增生造山背景,其成矿与造山带地壳变质作用近同期,然而目前已识别大量后变质成因的造山型金矿床,其成因与多期汇聚构造事件有关。复合造山背景下,造山型金矿床的叠加变形样式和成矿机机制备受关注。华北克拉通北缘经历了古亚洲洋和古太平洋的俯冲构造活动和华北克拉通的旋转。这些叠加的构造背景诱发异常金成矿省的形成,区内发育二叠纪、三叠纪、侏罗纪和早白垩世的金矿化,资源潜力巨大。因此,华北克拉通北缘是研究造山型金复合成矿的天然实验室,然而板块边缘汇聚和克拉通旋转相关的叠加构造变形及其控制多期造山型金矿成矿仍不明确。
针对上述科学问题,中国地质大学(北京)杨林副教授、王庆飞教授和邓军教授等团队成员,选择华北克拉通北缘柴胡栏子造山型金矿床为研究对象,通过构造-蚀变-矿化、矿物共生组合、电子背散射衍射、U-Pb 地质年代学等研究,查明叠加变形事件的性质和时间,约束不同金矿化事件的矿物共生时序和时限,尝试建立汇聚构造和块体旋转叠加构造控制的金成矿模型。取得以下重要成果:
1. 研究区系统构造解析识别五期构造变形,包括成矿前D1、D2 变形,成矿期D3、D4变形,成矿后破矿构造,其中D3期金矿脉受NW–SE向逆断层和ENE?WSW向伸展断层控制,最大主应力为近水平的NE–SW向,而D4金矿脉为NW–SE向和 NE–SW向一系列陡倾金矿脉,应力场最大主应力为近水平的E–W向(图1,2)。
2. D3变形相关金矿脉由黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、自然金组成,发育石英-绢云母化蚀变,石英C轴与控矿断裂面低角度相交;D4变形相关矿脉由黄铁矿、磁黄铁矿、自然金组成,发育石英-碳酸盐岩蚀变,石英C轴与控矿断裂面垂直,切割早期含金石英脉(图3)。
3. 热液独居石U-Pb年龄显示D3和D4构造控制的成矿时限分别290 Ma和170 Ma(图4),分别对应古亚洲洋板片俯冲阶段和古太平洋板片俯冲构造转换地块旋转阶段(图5)。研究揭示的两阶段叠加变形及其控矿样式为复合造山控制多期金矿提供研究范式,研究建立的成矿模型对于指导研究区矿产勘查具有借鉴意义。

图1 柴胡栏子金矿实测剖面和多期矿脉切割证据

图2 柴胡栏子金矿构造解析

图3 柴胡栏子金矿两期金矿化期石英电子背散射衍射影像

图4 柴胡栏子金矿金红石、独居石和方解石U-Pb定年

图5 柴胡栏子金矿成矿模型
本研究受到国家自然科学基金杰出青年基金(42125203)和重点基金(42330809)、江西省自然科学基金(20242BAB27002)、深时数字地球前沿科学中心“深时数字地球”中央高校科技领军人才团队项目(2652023001)和111 计划(BP0719021)联合资助。发表在国际权威期刊《Geological Society of America Bulletin》:Yang, L., Wang, Q.F.*, Liu, Z., Zhao, K., Groves, D.I., Xu, C., Li, W., Zhang, Z., Wang, K., Deng, J.*, 2025. Two episodes of orogenic gold mineralization at Chaihulanzi, NE China, in response to superimposed orogeny associated with subduction of the Paleo-Asian and Paleo-Pacific Ocean plates. Geological Society of America Bulletin [IF2024=3.7].
原文链接:https://doi.org/10.1130/B38071.1.