显生宙造山型金矿床主要形成于碳质沉积岩的变质脱挥发分作用(Pitcairn et al., 2006; Large et al., 2011; Tomkins, 2013; Goldfarb and
Groves, 2015),个别地区(如胶东)金矿床的成因被认为与俯冲大洋板片和上覆交代岩石圈地幔有关(Groves et al., 2020; Deng et al., 2020; Wang et al., 2022, 2023; Qiu et al.,
2023)。虽然火山岩可能具有较高的金含量(可超过10 ppb; Pitcairn, 2011;
Pitcairn et al., 2015),但是这一类岩石通常被认为是前寒武纪绿岩带中造山型金矿床的物质来源(Elmer et al., 2006; Phillips and Powell, 2010;
Augustin and Gaboury, 2017; Patten et al., 2020, 2023),火山岩与显生宙造山型金矿床之间是否具有成因联系目前并不清楚。 秦岭造山带是古-中生代以商丹洋和勉略洋闭合为构造背景经历多期增生-碰撞造山作用形成的复合造山带(张国伟等, 1995; Meng and Zhang, 1999; Ratschbacher et al.,
2003; Dong et al., 2011, 2021),以商丹缝合带为界秦岭可以进一步划分为南秦岭和北秦岭。秦岭造山带的金矿床,在空间上主要分布于南秦岭(Mao et al., 2002; Liu et al., 2015a),时间上主要形成于早三叠世-早侏罗世(Zeng et al., 2012; Jin et al.,
2017; Yue et al., 2017; Wang et al., 2020; He et al., 2023),与勉略洋闭合背景下增生-碰撞造山过程中下古生界海相沉积岩变质脱挥发分作用有关(Chen and Santosh, 2014;
Goldfarb et al., 2014, 2019; Deng and Wang, 2016; Wu et al., 2018)。与之对应的,早古生代商丹洋闭合及随后的碰撞造山背景下是否有金矿床形成,迄今为止,这一科学问题仍未解决。 为回答上述问题,中国地质大学(武汉)李建威教授团队柴明春博士(现为桂林理工大学地球科学学院专任教师)以秦岭造山带东端桐柏地区银洞坡大型金矿床为研究对象,开展了详细的矿床地质调查、金红石U-Pb测年、流体包裹体显微测温、石英原位O同位素、黄铁矿He-Ar同位素、硫化物原位S-Pb同位素研究。▲图1. 银洞坡金矿床金红石U-Pb年龄Tera-Wasserburg谐和图
▲图2. 银洞坡金矿床石英中典型流体包裹体岩相学照片(包裹体比例尺为10 μm)
▲图3. 银洞坡金矿床石英的内部结构和SIMS氧同位素分析结果
研究结果表明,银洞坡金矿床形成于早泥盆世~400 Ma。成矿阶段(Ⅰ和Ⅱ)发育富CO2(~10 mol%)气、液两相和三相流体包裹体,它们的均一温度为241~352 ºC,盐度低于4.9wt%。成矿阶段流体的O同位素变化于–3.1~7.0‰,氧同位素的变化与大气降水混入和瑞利分馏作用有关。黄铁矿40Ar*/4He(1.7~30.0)值较大的变化范围是放射性Ar累积和He丢失的结果,认为与区域变形变质作用有关。矿石中硫化物与赋矿围岩中黄铁矿具有相似的S-Pb同位素,暗示成矿物质来源于区域内火山岩的变质脱挥发分作用。综合研究认为,银洞坡矿床是早泥盆世南、北秦岭碰撞造山构造背景下,二郎坪群火山岩变质过程中形成的造山型金矿床,成矿作用与古生代商丹洋闭合有关。
银洞坡矿床是目前在秦岭造山带厘定的第一个古生代造山型金矿床。北秦岭古生代银洞坡金矿床、火神庙铁矿床、南阳山稀有金属矿床的发育,它们共同强调以商丹洋闭合和增生、碰撞造山作用有关的古生代多金属成矿作用。研究工作丰富了秦岭造山带的成矿体系,对于在北秦岭造山带勘查金矿床具有重要启示意义。
上述成果近期发表于矿床学领域重要期刊《Mineralium Deposita》,论文第一作者为桂林理工大学专任教师柴明春,通讯作者为中国地质大学(武汉)李建威教授,合作者包括中国地质大学(武汉)吴亚飞特任教授、中国科学院广州地球化学研究所夏小平研究员、中国科学院地质与地球物理研究所贺怀宇研究员和桂林理工大学付伟教授。 Chai, MC., Li, JW., Wu, YF., Xia, XP., He, HY., Fu, W. Paleozoic orogenic
gold mineralization from metamorphism of volcanic sequences in the North
Qinling terrane (central China): Insights from the Yindongpo gold deposit in
the Tongbai area. Mineralium Deposita (2024). https://doi.org/10.1007/s00126-024-01265-4