新疆灰绿山-满硐山矿集区金成矿机制研究：来自相平衡计算和硫化物微区分析的限定

Pyrite and arsenopyrite are the most common sulfides in hydrothermal gold deposits. Studying the texture, trace element and sulfur isotope composition of pyrite and arsenopyrite can not only provide insight into the ore-forming condition and source of ore-forming elements and fluids, but also indicate the process of gold mineralization. West Junggar (Xinjiang, NW China) is the major component of Central Asian Metallogenic Domain. The multi-stage evolution of Paleozoic crust resulted in the multi-migration and concentration of ore-forming materials, which formed large-scale gold mineralization. The Huilvshan-Mandongshan ore district is located in the northeastern part of Hatu-Baobei volcanic-sedimentary basin. Previous researches suggested that multi-stage sulfide minerals both developed in the Huilvshan and Mandongshan gold deposits. The source of ore-forming elements and the evolution of gold mineralization have not yet been revealed because of lacking detailed study of ore microscopy, trace element, and sulfur isotope. Here, we plan to study the trace elements and sulfur isotopes of multi-stage pyrites and arsenopyrites in the Huilvshan and Mandongshan gold deposits on basis of the geological survey and study of ore microscopy. These results together with phase equilibrium calculations for sulfides are used to illustrate the source of ore-forming elements, evolution of gold mineralization, and mechanism of gold deposition in the Huilvshan-Mandongshan ore district.

黄铁矿和毒砂是热液金矿中最普遍的载金矿物，它们的结构特征、原位微量元素和同位素值可以有效地指示其形成的环境和源区，揭示金成矿过程。新疆西准噶尔地区是中亚成矿域的重要组成部分，该地区多阶段的地质演化将深部成矿物质多次迁移和活化，形成多个金（-铜）矿集区。灰绿山-满硐山金矿集区位于哈图-宝贝火山-沉积盆地的北东端。已有的研究表明，灰绿山和满硐山金矿均发育多阶段的硫化物，黄铁矿和毒砂分别是它们的主要载金矿物。由于缺乏系统的矿相学、黄铁矿原位微量元素和硫同位素研究，金成矿的物质来源以及成矿作用演化趋势尚不清晰。本项目拟以灰绿山和满硐山金矿为研究对象，在保持传统的野外地质调查、矿相学和矿物学研究的基础上，通过对两个矿床不同成矿阶段的黄铁矿和毒砂原位微量元素和黄铁矿原位硫同位素的研究，探讨其成矿物质来源和成矿体系演化过程，并结合相平衡计算揭示灰绿山-满硐山矿集区金矿化机制。

研究热液成矿作用过程是当今热液金矿床研究的前沿课题。热液金矿床通常发育多阶段的热液脉体，然而如何判断这些热液脉体是一期成矿流体演化的产物还是多期不同流体的产物，还存在一定的困难和争议。新疆西准噶尔地区是中亚成矿域的重要组成部分，该地区多阶段的地质演化将深部成矿物质多次迁移和活化，形成大规模金成矿作用。灰绿山-满硐山金矿集区位于哈图-宝贝火山-沉积盆地的北东端，区内均发育多阶段的热液硫化物。因此本项目在已有研究的基础上，主要选取灰绿山和满硐山金矿作为研究对象，通过详细的野外地质调查、细致的光学显微镜和扫描电镜下观察、精确的硫化物原位微量元素和硫同位素测试、热液榍石和白云母定年以及相平衡计算，厘定灰绿山-满硐山金矿集区的成矿时代；约束灰绿山-满硐山金矿集区的成矿演化过程；揭示灰绿山-满硐山金矿集区矿床成因机制。满硐山金矿内与含金毒砂共生的榍石原位U-Pb定年（309 ± 11 Ma）和灰绿山金矿内与含金黄铁矿共生的白云母Ar-Ar定年（300.0 ± 1.7 Ma，HL-3和301.1 ± 1.8 Ma，HL-42）表明灰绿山-满硐山金矿集区的形成时代大约为300Ma。多阶段硫化物原位微量元素和硫同位素研究表明矿床内多期热液脉体为不同热液流体的产物。灰绿山金矿早期热液流体富Ni，中期富Au，晚期富Sb和Tl；满硐山金矿早期热液流体富Te，晚期富Au。基于区域上的岩浆岩和金矿床在时间和空间上的密切性、区域上变质地层的缺失以及含金黄铁矿的硫同位素特征，我们认为晚石炭世的岩浆活动在灰绿山-满硐山金矿集区的金矿化过程中起到了重要作用。硫化物结构、微量元素和硫同位素特征以及相平衡计算表明硫逸度降低和氧逸度降低分别在灰绿山金矿和满硐山金矿矿化过程中起到了重要作用，区域上含草莓状黄铁矿的凝灰岩部分参与了成矿作用过程。