浅成低温热液型富银多金属矿床是ag最重要的来源之一,但其相关的岩浆系统却存在显著性差异(回凯旋等,2021)。据此可主要分为两类:一类是与中度演化的i型氧化侵入体(磁铁矿系列花岗岩)相关的ag-zn-pb-(cu)矿床,时空上与深部的斑岩型cu-mo-(au)矿化/矿床相关(金露英等,2020),比如南美的科迪勒拉型银多金属矿床;另一类是与高度演化的s型/a型还原侵入体(钛铁矿系列花岗岩)相关的ag-pb-zn-(sn)矿床(李真真等,2019),例如玻利维亚的银锡矿床。值得注意的是,银锡成矿系统产出了世界上最大的银矿床——玻利维亚cerro rico和亚洲最大的银矿床——内蒙古双尖子山,它们都是非常重要的银矿类型。但对于银锡成矿系统,银在岩浆和岩浆-热液演化过程中地球化学行为的研究目前却很少见。
针对上述问题,中国科学院地质与地球物理研究所博士生回凯旋(现为该所博士后),在导师秦克章研究员和加拿大拉瓦尔大学bertrand rottier助理教授的指导下,与瑞士日内瓦大学zoltan zajacz教授和alexandra tsay博士、地质地球所赵俊兴副研究员等合作,以双尖子山巨型ag-pb-zn-(sn)浅成低温热液矿床相关的高演化a型花岗斑岩为研究对象,探讨ag在岩浆结晶分异和岩浆-热液过渡阶段的演化。
双尖子山矿床是亚洲已知最大的ag矿床(145mt @ 128.5 g/t ag和2.2 wt.% pb zn),位于大兴安岭南段银铅锌锡稀有金属成矿带。在双尖子山矿床,高演化的a型花岗斑岩体与成矿密切相关,它主要包括三种岩相:粗粒二长花岗斑岩、细粒正长花岗斑岩和细粒正长花岗岩。高分异的细粒正长花岗岩形成于最晚阶段。细粒正长花岗岩存在单向固结结构(usts)、石英斑晶中熔体包裹体和中密度相流体包裹体共存(图1),表明细粒正长花岗岩达到了流体饱和。因此,形成细粒正长花岗岩的硅酸盐熔体被认为是双尖子山ag-pb-zn-(sn)浅成低温热液矿床成矿流体的来源。
图1 双尖子山矿床花岗斑岩石英斑晶中的熔体包裹体镜下照片。(a-b)粗粒二长花岗斑岩和细粒正长花岗斑岩的石英斑晶中熔体包裹体;(c)细粒正长花岗岩石英中的硅酸盐熔体包裹体(smi)和共存的中密度相流体包裹体(fl);(d)细粒正长花岗岩石英中的熔体包裹体;(e-f)usts中粗结晶质熔体包裹体和共生的中密度相流体包裹体
该研究通过石英中硅酸盐熔体包裹体(结果见图2)和角闪石中岩浆硫化物包裹体(结果见图3)的la-icp-ms分析,结合地球化学模拟,重建了不同花岗岩相中银的演化。粗粒二长花岗斑岩角闪石斑晶和镁铁质微粒包体角闪石中存在的富ag单硫化物固溶体包裹体,表明形成花岗斑岩的硅酸盐熔体在早期发生了硫化物饱和。然而这些富ag的岩浆硫化物对岩浆系统ag的成矿潜力影响很小,因为在岩浆系统演化过程中石英斑晶熔体包裹体的ag浓度一直在增加(从~100到1000 ppb),直到细粒正长花岗岩开始流体出溶。
图2 双尖子山粗粒二长花岗斑岩(cgp)、细粒正长花岗斑岩(fgp)、细粒正长花岗岩(fgg)和单向固结结构(usts)石英中熔体包裹体(smis)的la-icp-ms分析结果
图3 双尖子山粗粒二长花岗斑岩的角闪石斑晶(msis in am-cgp)和镁铁质微粒包体中的角闪石(msis in am-mme)岩浆硫化物包裹体la-icp-ms分析结果
质量平衡模型显示,ag和sn可以在岩浆结晶分异过程中高效地富集到残余熔体中。所以,浅成低温热液富银多金属矿床可以形成于相对小体积、高演化熔体出溶的富ag成矿流体,类似于云英岩型sn矿床的形成。
研究成果发表于国际权威学术期刊eg(回凯旋,bertrand rottier*,秦克章*,zoltan zajacz,alexandra tsay,赵俊兴,高燊,施睿哲. silver behavior during magmatic and magmatic-hydrothermal evolution of a highly evolved reduced granitic system related to the giant shuangjianzishan ag-pb-zn-(sn) epithermal deposit, northeast china [j]. economic geology, 2024, 119 (1): 59-83. doi: .)。研究受中国科学院重点部署项目(zdrw-zs-2020-4-1)、国家重点研发计划(2017yfc0601306)、seg stewart r. wallace基金、国家自然科学基金(41872086)、加拿大nserc discovery grant (rgpin-2021-02593)联合资助。