内蒙古霍各乞Cu-Pb-Zn矿床39 Ar/40 Ar年代学研究:元古代预富集叠加印支期变质热液矿化实例

摘要

霍各乞大型Cu-Pb-Zn矿床地处华北陆块北缘的狼山-渣尔泰山成矿带.该矿赋存于元古代带裂谷沉积岩系,矿区内围岩发生角闪岩相变质作用,并遭受剪切变形.赋矿围岩主要包括石英岩、云母片岩、碳质千枚岩、大理岩.此外,在赋矿围岩中存在铁建造层位,主要由磁铁矿及富铁角闪石构成.该矿的Cu-Pb-Zn矿化受剪切带控制,且发生于围岩剪切变形的晚期,退变质抬升阶段.成矿流体为变质流体.尽管霍各乞矿床Cu-Pb-Zn均显示后生热液矿化特征,矿床中硫化物却普遍具有元古代两阶段铅模式年龄(约1000Ma),表明成矿元素最初起源于元古代海底喷流沉积过程.此外,硫化物普遍富集重硫同位素,亦表明其最初来源于海水中硫酸盐的还原.为揭示Cu-Pb-Zn矿化及围岩变质时代,我们对围岩铁建造中的变质角闪石及成矿期的热液黑云母进行39 Ar/40 Ar年代学测试.围岩铁建造中的变质角闪石坪年龄为271.4±29.5Ma,代表峰期变质年龄.成矿期热液黑云母坪年龄为239.8±3.4Ma,代表Cu-Pb-Zn热液矿化时代.霍各乞热液矿化年龄略晚于围岩峰期变质年龄,这与该矿退变质期成矿的现象非常吻合.由于岩石在其退变质阶段无法产生变质流体,霍各乞Cu-Pb-Zn矿化的成矿流体来自深部岩石的进变质脱水.据此提出霍各乞矿床两阶段矿化模式:元古代期间,伴随海底热液活动发生同生沉积期Cu-Pb-Zn预富集,形成富合成矿元素的裂谷火山-沉积岩.在印支期(二叠纪末-三叠纪初)的变质过程中,这些经历预富集的裂谷岩系变质脱水,其中的Cu、Pb、Zn再活化,含矿流体向浅部迁移,形成受剪切带控制的变质热液Cu-Pb-Zn矿床.从更宏观的角度考察,霍各乞印支期Cu-Pb-Zn矿化事件并不是孤立发生的,而是中国印支期大规模矿化事件的一部分.霍各乞变质热液Cu-Pb-Zn矿化实例反映了此次印支期事件的成矿类型多样性,进一步确证了在挤压构造体制下除岩浆热液矿床及造山型金矿外,在某些特定地质背景下还可以形成变质热液型贱金属矿床.除霍各乞Cu-Pb-Zn矿床外,在狼山-渣尔泰山及临区发育若干印支期大型-超大型造山型金矿床.这些造山型金矿具有与霍各乞Cu-Pb-Zn矿床相似的地质特征,且形成于相似的大地构造背景.相比于形成造山型金矿,形成霍各乞等变质热液Cu-Pb-Zn矿床需要更为苛刻的地质条件.除形成造山型金矿所需的地质条件外(如变质作用、剪切带活动),形成Cu-Pb-Zn矿床的变质流体源区需要经历Cu、Pb、Zn预富集;此外,搬运大量的Cu需要富含CH4的还原性变质流体,这就要求成矿体系中存在富含有机质的岩性层.因此,在发育造山型金矿的地区,叠加上述有利地质条件之处具有形成大型变质热液Cu-Pb-Zn矿床的潜力.