哀牢山成礦帶老王寨金礦床成礦流體來源

摘" 要：老王寨金礦床流體包裹體中稀有氣體同位素地球化學特征表明：40Ar/36Ar、38Ar/36Ar平均比值約為1 400.0、0.20，相應地介于地球大氣與MORB之間;3He/4He平均比值約為0.75 Ra，相應地在地殼和地幔之間;20Ne/22Ne和21Ne/22Ne平均比值約為11.6、0.04，相應地接近地幔;129Xe/130Xe、132Xe/130Xe、134Xe/130Xe、136Xe/130Xe平均比值分別約為2.2、2.6、6.8、6.6，相應地高于大氣而呈現過剩。稀有氣體同位素系統研究揭示，成礦流體主要來自深部地幔，在深部地質過程中，不可避免地混入地殼流體，有利于大量金與硫化物等沉淀形成礦床。

關鍵詞：稀有氣體同位素;老王寨金礦;成礦流體;地球化學特征;硫化物

中圖分類號：P611" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）25-0107-04

Abstract： The geochemical characteristics of rare gases in fluid inclusions of Laowangzhai gold deposit show that the average ratios of 40Ar/36Ar and 38Ar/36Ar are about 1 400.0 and 0.20， which are correspondingly between the Earth atmosphere and MORB. The average ratio of 3He/4He is about 0.75 Ra， which is correspondingly between the crust and mantle. The average ratios of 20Ne/22Ne and 21Ne/22Ne are 11.6 and 0.04， which are close to the mantle. The average ratios of 129Xe/130Xe， 132Xe/130Xe， 134Xe/130Xe， and 136Xe/130Xe are about 2.2， 2.6， 6.8， and 6.6， respectively， which are correspondingly higher than the atmosphere and show excess. The study of noble gas isotope system reveals that the ore-forming fluids mainly come from the deep mantle， and the crustal fluids are inevitably mixed in the deep geological process， which is conducive to the precipitation of a large number of gold and sulfide deposits.

Keywords： noble gas isotope; Laowangzhai gold mine; Ore-forming fluid; Geochemical characteristics; sulphide

介于揚子、印度兩大板塊之間的構造單元極不穩定、長期活動，發育了由金廠、老王寨、大坪和長安等數十個大型-超大型金多金屬礦床組成的哀牢山成礦帶，該帶內規模最大的新生代金礦床就是老王寨金礦床[1]。自上世紀80年代初發現開采老王寨金礦至今，已有很多學者對其成礦作用開展了大量研究，主要形成了構造、巖漿、火山、變質和熱液蝕變等成礦論[2]，都揭示了流體活動參與了地質成礦過程，但是對成礦流體來源研究較少且尚未取得共識。因此，本文通過對哀牢山成礦帶老王寨金礦床流體包裹體中稀有氣體同位素開展系統研究，重點分析稀有氣體同位素地球化學特征，探討金礦床中的成礦流體來源。

1" 區域成礦地質背景

1.1" 大地構造單元演化

滇西老王寨金礦床是哀牢山成礦帶上規模最大的金礦床，哀牢山成礦帶發育于印度板塊（印度-緬泰馬微大陸）與歐亞板塊（揚子微大陸）的拼接地帶，處于極不穩定的過渡型活動構造單元。哀牢山地區構造單元的形成大致經歷了以下演變階段：在晉寧構造運動期，哀牢山西側洋殼沿現在的紅河深大斷裂帶位置向北東方向俯沖，致使東側揚子古陸基地抬升、西側洋殼形成海溝，到古生代時，海溝地帶便沉積了一套具海槽沉積特征的沉積物;從中生代開始，拼接地帶沿雅魯藏布江兩側發生大規模裂解，從而形成特提斯大洋;印支構造期至三疊紀末，特提斯大洋發生強烈褶皺，致使哀牢山地區地殼上隆成陸、海水退出，結束地槽演化歷史;燕山運動時期，從侏羅紀開始，哀牢山地區進入了陸地環境沉積階段，形成了侏羅系及白堊系地層;喜山期，從新生代始新世起，全區再次受到強烈的擠壓與拉張改造，地殼再次發生褶皺，導致元古界、古生界地層又一次遭受變質、變形并發生大規模混合巖化;第四紀以來，該區地殼不斷上升，并受元江及其支流強烈的下蝕作用影響，便塑造了哀牢山脈的現代景觀[3]。

1.2" 深大斷裂系統演化

受印度板塊與歐亞板塊開、合的影響，哀牢山地區斷裂構造活動十分強烈，由東向西主要發育有紅河、哀牢山、九甲-墨江三大斷裂帶，總體走向NW-SE，傾向NE，傾角30～70°，寬幾百米至數千米，長達數百千米。晉寧時期，紅河深大斷裂帶主要表現為逆斷裂性質，為板塊的縫合線。在華力西晚期-印支期，哀牢山深大斷裂帶受強烈擠壓剪切作用改造成為韌性剪切帶，左行走滑特征顯著，嚴格控制老王寨等大型金礦床的形成與產出;同期，由若干逆沖斷裂構成的九甲-墨江深大斷裂帶，由東向西推覆，致使東側古生界淺變質巖系被推覆在西側滇西中生界紅層之上，具有脆性-韌性剪切性質[4]。從燕山到喜山期，紅河深大斷裂帶以左行平移活動為主，新近紀中新世以后主要表現為張性-張剪性正斷作用，第四紀以來則主要以右行平推活動為特征。

1.3 區域地層概況

區內出露地層主要為元古界深變質巖系、古生界淺變質巖系以及中新生界未變質巖系。元古界深變質巖系呈NW-SE向展布，夾持于哀牢山斷裂帶與紅河斷裂帶之間，巖石組合主要有斜長角閃巖、（花崗質）混合巖、二云母片巖等[5]，歸屬于揚子古陸結晶基底，總厚度近萬米。古生界（志留系至二疊系）淺變質巖系，分布在紅河斷裂帶與九甲-墨江斷裂帶之間，主要為碎屑巖建造，夾碳酸鹽巖、火山巖建造，表現為各種成分的板巖和硅質巖，變質程度較低，是區內主要含礦地層，總厚度大于5 km。中、新生界巖系，主要分布在九甲-墨江斷裂帶以西，具磨拉石建造特點，屬陸相紅色碎屑沉積建造，巖系基本上未發生變質。

1.4 區域巖漿活動與巖漿巖

哀牢山地區構造-巖漿活動具有多旋回、多來源特點。從晉寧、海西、印支、燕山到喜馬山期都有巖漿活動，巖性主要分布有哀牢山斷裂兩側的超基性巖帶和花崗巖帶、九甲-墨江斷裂東側的基性巖帶，以及斷裂帶兩側以富堿侵入巖（基性煌斑巖和中酸性斑巖）為主的脈巖類。

1.5 區域變質作用與變質巖

晉寧運動時期，哀牢山西側洋殼向NE俯沖造成巖石局部重熔，在紅河與哀牢山斷裂間形成由變粒巖、角閃巖、片巖、大理巖和片麻巖等組成的下元古界深變質巖帶;華力西-印支運動時期，因NE-SW向強烈擠壓引起由東向西逆沖推覆，地殼巖層發生構造熱變質作用，在哀牢山與九甲-墨江斷裂間形成由板巖和硅質巖等組成的上古生界淺變質巖帶[6]，哀牢山金礦帶緊靠在古生界淺變質巖帶中。

2 礦床地質特征

夾在哀牢山與九甲-墨江兩大深大斷裂間的老王寨金礦床分布在滇西鎮沅縣以東，由南至北主要礦段依次為搭橋箐、冬瓜林、老王寨等，而老王寨金礦主要受巖漿巖、斷裂構造及古火山機構控制，走向上呈條帶脈狀、不規則透鏡狀及分支復合成群出現特征;礦床中的巖漿巖主要有基性-超基性和中-酸性巖類，其中金礦化與基性煌斑巖有關;粒玄及玻基玄武巖等基性巖，形成海西末-印支期;煌斑巖類主要以云煌巖為主，含少量云斜煌巖，呈巖脈狀在新生代形成，礦物組成以黑云母、輝石和長石為主，煌斑結構，斑晶黑云母、少量輝石，纖閃石交代部分黑云母斑晶，同時疊加有硅堿質蝕變長英質礦物;礦石類型以構造蝕變和石英脈巖型為主，主要有角礫斑雜浸染、細脈、層紋條帶狀構造和固溶包裹、增生環帶、壓碎粒狀、穿插交代結構，金礦物以自然金為主、含少量銀金礦，金屬礦物主要有毒砂、黃鐵礦，脈石礦物以石英、絹云母為主;礦床蝕變有硫化物、碳酸鹽、硅化等，金礦化因多類多期蝕變疊加而加強;據礦物、脈體等地質體之間的穿插、包裹、交代關系，將金礦的成礦階段分為早期硅化（Ⅰ）、硫化物（Ⅱ）、晚期硅化（Ⅲ）3個階段;其中金含量在硫化物階段最高，在早期與晚期硅化階段較低，硫化物（Ⅱ）及早期硅化（Ⅰ）階段的金常分別與黃鐵礦-毒砂、白鎢礦等共生[7]。

3" 樣品采集與分析

研究樣品主要取自哀牢山成礦帶老王寨金礦床，稀有氣體同位素選擇以成礦階段熱液礦物內的流體包裹體作為分析對象，其寄主礦物主要包括石英、黃鐵礦等，采用稀有氣體同位素質譜峰高比檢測分析方法（LDB03-01-94），稀有氣體同位素是在中國科學院蘭州地質研究所地球化學測試部進行測試，國際公認空氣中Ra=3He/4He=1.400×10-6 [8-9]。

40Ar/36Ar平均比值約為1 400.0，遠高于地球大氣比值（295.5），而接近MORB的比值（2 800～40 000），38Ar/36Ar平均比值約為0.20，略高于地球大氣比值（0.188 0），而遠低于MORB的比值（6 000～8 000）[10];3He/4He平均比值約為0.75 Ra，介于地殼特征值與地幔特征值之間（圖1）[11];20Ne/22Ne平均比值約為11.6，遠高于地殼和大氣的20Ne/22Ne比值（0～0.3和9.8），落在地幔流體的20Ne/22Ne比值（9.8～13.2）范圍內，21Ne/22Ne平均比值約為0.04，低于飽和大氣和地殼的21Ne/22Ne比值（0.29和0.10～0.47），接近地幔流體的21Ne/22Ne比值（0.058～0.068）（圖2）[12];129Xe/130Xe、132Xe/130Xe、134Xe/130Xe、136Xe/130Xe平均比值分別約為2.2、2.6、6.8、6.6，都分別高于相應的大氣比值2.176、2.563、6.607、6.496，總體上表現出過剩特征（圖3）[13]。

4" 討論

成礦流體中含有40Ar/36Ar與3He/4He低值端元（40Ar/36Ar≈450，3He/4He≈0.2Ra），反映了哀牢山成礦帶老王寨金礦床地幔流體中混有地殼流體（圖1）;然而，地殼流體混入前，地幔端元的20Ne/22Ne在地幔范圍內（9.8～13.2），而3He/4He只在3Ra附近、仍低于陸下正常地幔的3He/4He（5～7Ra）（圖2）[14]。已有研究表明，流體包裹體被捕獲后，原地產生的放射成因4He并不會明顯降低其3He/4He[15]。因此，研究區地幔流體端元3He/4He偏低的原因要么是該區陸下地幔的3He/4He本來就較低，要么是本身就含有地殼放射成因的氦[16]。

哀牢山成礦帶老王寨金礦床形成于50 Ma左右，區內與金礦化時空上關系密切的幔源煌斑巖單元類型為交代富集地幔，地幔捕虜體中的氦同位素研究已表明，相對于陸下正常地幔，交代富集地幔的3He/4He較低（可至1 Ra），這類似于吉林輝南及歐洲大陸地幔包體中的氦同位素組成，因地幔交代作用富含放射性成因的4He，致使富集地幔的3He/4He極低、可低至大氣[17]。所以，研究區的地幔流體端元，很可能反映了礦區富集地幔同位素的真實組成[18]。

一般認為，是在地球吸積階段，原始物質中的129I發生衰變，產生過剩的129Xe，而129I的半衰期很短（17" Ma），在形成地殼前，129I應全衰變，故過剩的129Xe只能保留在地幔中;同樣，成礦流體中的244Pu發生裂變，產生過剩的136Xe，也只可能留存在地幔中[19]。因此，Xe的過剩再次揭示，哀牢山成礦帶老王寨金礦床中的成礦流體源自深部地幔[15]。

5" 結論

稀有氣體同位素地球化學特征系統分析研究揭示，成礦流體主要來自深部地幔，在深部地質過程中，不可避免地混入了地殼流體，有利于大量金與黃鐵礦等硫化物沉淀形成礦床。

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