郭林楠,劉書生*,聶 飛,吳松洋,徐思維,施美鳳
(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610081;2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局應(yīng)用地質(zhì)研究中心,四川 成都 610036)
老撾瑯勃拉邦—泰國(guó)黎府成礦帶位于中南半島中部,縱貫老撾西北部和泰國(guó)中北部,是東南亞重要的金銅成礦(區(qū))帶之一(圖1;Goldfarb et al., 2014)。目前帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金、銅等多金屬礦床(點(diǎn))40余處,共計(jì)金資源量近200噸、銅資源量超過(guò)100萬(wàn)噸、銀資源量超過(guò)1000噸(Khin Zaw et al., 2014;趙延朋等,2017;劉書生,2021)?,槻睢韪傻V帶大地構(gòu)造位置處于特提斯構(gòu)造-成礦域東段,印支板塊西緣,經(jīng)歷了早古生代—中生代原-古特提斯構(gòu)造演化作用,構(gòu)造-巖漿-成礦活動(dòng)復(fù)雜(Feng et al., 2005; 陳永清等,2010;潘桂棠等,2020;耿全如等,2021;王立全等,2021),是研究東特提斯域和印支板塊古特提斯構(gòu)造-巖漿演化與金銅成礦作用的理想選區(qū)。目前對(duì)于瑯勃拉邦—黎府成礦帶的研究集中于巖漿作用時(shí)限和區(qū)域大地構(gòu)造演化(Qian et al., 2015, 2016a, b; Wang et al., 2016, 2018; Shi et al., 2021; 郭林楠等,2020),關(guān)于該帶成礦作用研究也多集中在礦床尺度,(Kamvonget al., 2006; Salam et al., 2014; 趙延朋等,2015;郭林楠等,2019)。
已有勘查和研究工作表明,瑯勃拉邦—黎府成礦帶主要產(chǎn)出和古特提斯構(gòu)造-巖漿演化相關(guān)的斑巖-矽卡巖型銅金礦床、淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床和熱液脈型金礦床。其中,斑巖-矽卡巖型和淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的成礦地質(zhì)特征和礦床成因較為典型(Khin Zaw et al., 2014),而老撾帕奔和薩納坎等以含金石英/方解石-金屬硫化物脈為主要金礦體,受斷裂構(gòu)造控制的熱液脈型金礦的礦床成因類型則存在爭(zhēng)議。此外,上述3類金銅礦床成礦地質(zhì)背景與印支板塊西緣的古特提斯演化聯(lián)系仍缺乏深入研究,瑯勃拉邦—黎府成礦帶區(qū)域成礦理論認(rèn)識(shí)仍缺乏系統(tǒng)總結(jié)。
本研究收集了瑯勃拉邦—黎府成礦帶關(guān)于巖石學(xué)、礦床學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)等方面的研究成果,結(jié)合作者近幾年對(duì)老撾帕奔和薩納坎脈型金礦床的最新研究成果,探討了成礦帶內(nèi)熱液脈型金礦的礦床成因,總結(jié)了瑯勃拉邦—黎府成礦帶金銅礦床的時(shí)空分布規(guī)律,探討了帶內(nèi)古特提斯構(gòu)造-巖漿-成礦演化模式,以期為區(qū)域進(jìn)一步礦產(chǎn)勘查提供理論支撐。
瑯勃拉邦—黎府成礦帶因其特殊的大地構(gòu)造位置,記錄了古特提斯洋在印支板塊西北緣的演化,同時(shí)也記錄了隨著古特提斯洋消亡,滇緬?cǎi)R蘇地塊與印支地塊俯沖-碰撞-造山的整個(gè)過(guò)程(錢鑫,2016)。自早古生代岡瓦納大陸裂解,其西北邊緣相繼分離出東羌塘-思茅-印支板塊、西羌塘-滇緬?cǎi)R蘇地塊和拉薩-西緬地塊,并伴隨著原-中-新特提斯洋的打開(kāi)—閉合、洋陸俯沖—碰撞等過(guò)程,這些地塊逐漸增生于歐亞大陸的南緣,并于中生代形成了多條蛇綠混雜巖帶以及巖漿巖帶(Hall,2011;劉書生等,2018)。其中,昌寧-孟連-清邁結(jié)合帶代表了印支期原-古特提斯主洋盆俯沖消減的產(chǎn)物,作為一級(jí)構(gòu)造單元分界線,區(qū)分出了西部滇緬?cǎi)R蘇(Sibumasu)地塊以及東部思茅-印支板塊(李文昌等,2010;Deng et al.,2014;劉書生等,2018),在印支地塊西北緣形成了老撾瑯勃拉邦—泰國(guó)黎府構(gòu)造帶(圖1a)。區(qū)域巖漿巖年代學(xué)和地球化學(xué)研究表明,瑯勃拉邦—黎府成礦帶自晚奧陶世至晚三疊世大致經(jīng)歷了4期與原-古特提斯洋增生拼貼、碰撞造山相關(guān)的構(gòu)造-巖漿活動(dòng),包括晚奧陶世—早志留世、石炭紀(jì)—中二疊世、晚二疊世—中三疊世和晚三疊世。
帶內(nèi)已知最古老的巖漿巖為晚奧陶世—早志留世長(zhǎng)英質(zhì)-鈣堿性火山巖,出露于成礦帶中部,老撾和泰國(guó)交界處(圖1b),包括老撾境內(nèi)的凝灰?guī)r、英安巖等(ca. 450~415Ma,Long et al., 2019),以及泰國(guó)黎府東北普龍地區(qū)的流紋巖、英安巖和安山巖(ca. 445~420Ma,Khositanont et al., 2013;劉書生,2021)。該套早古生代流紋巖w(SiO2)為76.03%~77.85%;w(Al2O3)較高,約11.62%~12.69%;呈輕稀土輕度富集、重稀土輕度虧損、中等負(fù)Eu異常特征。同時(shí),流紋巖富集Th、U、K、Sr等大離子親石元素(LILE),相對(duì)虧損Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE),屬于高分異的I型花崗巖(劉書生,2021),指示巖漿主要形成于活動(dòng)大陸邊緣的環(huán)境中,與陸源弧火山巖相似。綜合分析認(rèn)為,該帶在晚奧陶世—早志留世處于一個(gè)與俯沖有關(guān)的構(gòu)造環(huán)境(Shi et al., 2021),可能為原特提斯洋板片向印支板塊之下俯沖形成了上述黎府地區(qū)的陸緣弧型火山巖。
圖1 老撾及鄰區(qū)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D(a); 瑯勃拉邦—黎府成礦帶地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(b)(據(jù)郭林楠等,2020修編)Fig. 1 Tectonic units of Laos and neighboring areas (a), simplified geological map of the Luang Prabang-Loei metallogenic belt (b) (modified after Guo et al., 2020)
石炭紀(jì)—中二疊世火山巖和淺成-超淺成侵入巖廣泛分布于成礦帶中北部(圖1b),包括成礦帶北部老撾瑯勃拉邦地區(qū)的輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、玄武巖和凝灰?guī)r(ca. 340~265 Ma; Qian et al., 2016a;Wang et al., 2020; Shi et al., 2021),老撾巴萊南部的安山巖、玄武巖(ca. 320~310 Ma; Qian et al., 2015),以及巴萊東部的安山巖、流紋巖等(ca. 350~330 Ma; Qian et al., 2015)?,槻畹貐^(qū)的玄武巖樣品w(TiO2)(0.55%~0.79%)較低,w(Al2O3)較高(9.42%~20.43%),相對(duì)富集輕稀土和LILE,相對(duì)虧損HFSE,且具有較低的Sm/Th比值(0.86~1.96)和較高的Th/Y比值(0.11~0.32),顯示弧火山巖特征,表明其巖漿可能來(lái)源于由虧損地幔與俯沖沉積物及其伴隨的流體經(jīng)水巖反應(yīng)而形成的富集地幔(Plank and Languir, 1998)。樣品的Ba/Th(72~227)、Ba/La(24~36)、Ba/Nb(26~244)比值變化范圍較大,而(La/Sm)N(1.6~2.1)變化較小,表明源區(qū)主要受俯沖洋殼脫水釋放的流體影響(Qian et al., 2016a)。巖漿巖年代學(xué)、地球化學(xué)和化石證據(jù)表明,瑯勃拉邦—黎府成礦帶自早石炭世起主體為弧后盆地環(huán)境,其西部的古特提斯洋(如昌寧-孟連-因他暖洋)及其分支洋(瑯勃拉邦—黎府洋)自晚石炭世開(kāi)始向東俯沖,使素可泰地體、難河-程逸弧后盆地、瑯勃拉邦—黎府古特提斯分支洋依次向印支板塊俯沖,形成了老撾瑯勃拉邦、巴萊一帶的陸緣弧火山巖(Sone and Metcalfe, 2008; Wang et al., 2020; Shi et al., 2021)。
晚二疊世—中三疊世巖漿巖廣泛分布于整個(gè)成礦帶,包括老撾瑯勃拉邦—沙耶武里一帶的中酸性火山巖(ca. 260~240 Ma;Rossignol et al., 2016;Qian et al., 2016b;郭林楠等,2020;劉書生,2021),泰國(guó)碧差汶西部的中基性火山巖(ca. 255~245 Ma; Salam et al., 2014),以及泰國(guó)黎府東北部的中酸性侵入巖(ca. 248~240 Ma; Khin Zaw et al., 2014; 聶飛等,2019)。老撾沙耶武里一帶的鈣堿性安山巖樣品(87Sr/86Sr)i值較低(均值為0.70378),εNd(t)為正(均值為4.14);具有高LREE/HREE和LILE/HFSE比值,以及較低的Ba/Th比值(21.45~73.21,均值為45.35)(劉書生,2021),表明安山巖形成于造山帶中的島弧環(huán)境,源區(qū)為地幔,且基本未遭受增生造山俯沖帶流體改造。黎府弧后盆地在中二疊世巖漿活動(dòng)較弱,但在晚二疊世—早中三疊世發(fā)生了較強(qiáng)的巖漿活動(dòng),形成了一系列以Nb、Ta、Ti、P虧損,高LILE/HFSE比值為特征的大陸弧火山巖(Qian et al., 2015)。成礦帶內(nèi)的斑巖-矽卡巖型和淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床也在這一時(shí)期形成,如泰國(guó)普辛菲勒(Puthep)矽卡巖型礦體與約242 Ma的閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)斑巖侵入體相關(guān)(Khin Zaw et al., 2014),泰國(guó)普龍(Phu Lon)矽卡巖型銅金礦床與約244~240 Ma的閃長(zhǎng)巖體相關(guān)(Kamvong and Khin Zaw, 2009; 聶飛等,2019),泰國(guó)切垂(Chatree)淺成低溫?zé)嵋航疸y礦則與259~250 Ma的安山質(zhì)角礫巖、火山沉積巖相關(guān)(Salam et al., 2014)。這些巖漿-成礦活動(dòng)均與晚二疊世開(kāi)始的古特提斯洋板片東向俯沖、難河-沙繳弧后盆地關(guān)閉,以及早—中三疊世古特提斯洋持續(xù)俯沖閉合相關(guān)(Sone and Metcalfe, 2008; Shi et al., 2021; 郭林楠等,2020)。
晚三疊世巖漿活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)早中三疊世較小,以中酸性火山巖為特征。主要包括分布于老撾瑯勃拉邦周邊的凝灰?guī)r(ca. 226~215 Ma; Blanchard et al., 2013),老撾沙耶武里附近的安山巖和角礫巖(ca. 235~224 Ma; Shi et al., 2019, 2021; 劉書生,2021),以及老撾巴萊—泰國(guó)黎府一帶的中酸性火山巖(ca. 236~220 Ma; Khin Zaw et al., 2014; Shi et al., 2021)。巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)研究表明,沙耶武里地區(qū)的火山巖具有高LREE/HREE比值,Nb、Ta、Sr虧損,以及εHf(t)高正值(9.87~12.13)特征,表現(xiàn)為大陸弧巖漿來(lái)源(Shi et al., 2019, 2021)。瑯勃拉邦周邊的火山碎屑巖也表現(xiàn)出大陸邊緣弧來(lái)源特征(Blanchard et al., 2013)。因此,瑯勃拉邦—黎府成礦帶自早三疊世到晚三疊世經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而連續(xù)的大陸邊緣演化,并于晚三疊世發(fā)生古特提斯洋閉合,滇緬?cǎi)R蘇地塊與印支板塊碰撞拼貼(Khin Zaw et al., 2014)。成礦帶中北部的熱液脈型帕奔(Phapon)和薩納坎(Sanakham)金礦的形成與本期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)相關(guān)。
前文述及,古特提斯洋在印支板塊西北緣的俯沖-碰撞-造山演化過(guò)程控制了老撾瑯勃拉邦—泰國(guó)黎府成礦帶的金銅礦床的形成。主要成礦系列包括3類:斑巖-矽卡巖型銅金礦床、淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床和熱液脈型金礦床。其中,本研究將熱液脈型金礦床歸為造山型金礦(詳見(jiàn)下文論述)。本節(jié)將介紹上述3類礦床的時(shí)空分布規(guī)律及其與區(qū)域構(gòu)造-巖漿演化過(guò)程的耦合關(guān)系;同時(shí),挑選了達(dá)到中-大型規(guī)模且勘查/研究程度較高的5處典型礦床(圖1),簡(jiǎn)要分析其地質(zhì)地球化學(xué)特征和成礦過(guò)程。
綜合本研究和前人研究成果,總結(jié)老撾瑯勃拉邦—泰國(guó)黎府成礦帶內(nèi)的3類金銅礦床——斑巖-矽卡巖型、淺成低溫?zé)嵋盒秃驮焐叫偷V床的時(shí)空分布和成礦特征如下(表1,圖2):
圖2 瑯勃拉邦—黎府成礦帶古特提斯演化階段與主要銅金礦床Fig.2 Paleotethys evolution stage and major Cu-Au deposits of the Luang Prabang-Loei metallogenic belt
表1 瑯勃拉邦—黎府成礦帶主要金銅礦床基本信息Table 1 Basic information of major gold-copper deposits in the Luang Prabang-Loei metallogenic belt
(1)斑巖-矽卡巖型礦床包括老撾班康姆(Pangkuam)、泰國(guó)普龍(Phu Lon)、普欣非勒(Puthep)、普泰普發(fā)(Phu Thap Fah)等金銅礦床,主要分布在成礦帶中部,老撾巴萊和泰國(guó)黎府一帶(圖1b),與早中三疊世中酸性侵入巖相關(guān)。礦化樣式為典型的斑巖-矽卡巖型,礦體多為脈狀、透鏡狀,賦存于巖體或巖體與圍巖的接觸帶內(nèi)。熱液蝕變以矽卡巖化、鉀化、青磐巖化等為特征,成礦元素為金和銅,成礦流體為巖漿熱液來(lái)源,初始流體通常具有中高溫、中高鹽度、富CO2等特征。
(2)淺成低溫?zé)嵋盒偷V床包括泰國(guó)切垂(Chatree)、LD Prospect等金銀礦床,集中分布于成礦帶南部,泰國(guó)碧差汶一帶(圖1b),與晚二疊世—早三疊世古特提斯洋板片東向俯沖導(dǎo)致的火山活動(dòng)相關(guān)。礦化樣式為典型的低硫型淺成低溫?zé)嵋盒?,礦體賦存于上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)火山角礫巖、火山沉積巖內(nèi),礦化多為脈狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀。熱液蝕變礦物以冰長(zhǎng)石、石英、方解石、絹云母、綠泥石、伊利石、蒙脫石等為特征,成礦元素為金和銀,成礦流體主要來(lái)源于巖漿流體(火山次火山熱液)和大氣降水混合,通常具有中低溫、中低鹽度特征。
(3)造山型金礦包括老撾帕奔(Phapon)和薩納坎(Sanakham)2處礦床,分布于成礦帶中北部,瑯勃拉邦斷裂帶附近,是該成礦帶近年來(lái)新識(shí)別出的金礦床類型(圖1b)。這類礦床受NE—NNE向瑯勃拉邦斷裂帶的次級(jí)斷裂控制,礦體為充填斷裂帶的含金石英或方解石脈體,對(duì)圍巖沒(méi)有選擇性。圍巖蝕變以硅化、絹云母化、碳酸鹽化為主,金為單一成礦元素,成礦流體具有中低溫、中低鹽度、富CO2特征,金沉淀與斷裂活動(dòng)導(dǎo)致的流體不混溶/沸騰作用密切相關(guān)。目前還沒(méi)有關(guān)于這類金礦床的精確定年報(bào)導(dǎo),根據(jù)礦體層位和區(qū)域成礦規(guī)律推測(cè)其形成于晚三疊世,古特提斯洋閉合,滇緬?cǎi)R蘇地塊與印支板塊碰撞拼貼時(shí)期(Makoundi et al., 2014; Khin Zaw et al., 2014)。
2.2.1 班康姆金銅礦床
班康姆金銅礦位于成礦帶中段,老撾西部,巴萊縣城西北42km處(圖3)。探明金資源量20.5噸,銅資源量3.7萬(wàn)噸,金、銅平均品位分別為2.41g/t和0.69%,是該成礦帶眾多金礦床(點(diǎn))中的少數(shù)幾個(gè)大型金礦之一(趙延朋等,2017)。
圖3 班康姆金銅礦床地質(zhì)圖(據(jù)趙延朋等,2017修編)Fig.3 Geological map of Pangkuam gold-copper deposit (modified after Zhao et al., 2017)
礦區(qū)出露地層主要為一套石炭—二疊系灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖為主的陸相-淺海相沉積系列。二疊—三疊紀(jì)安山巖覆蓋于灰?guī)r之上,是主要的賦礦圍巖。礦區(qū)東南部出露以花崗閃長(zhǎng)巖為主的侵入巖,與礦體沒(méi)有直接接觸關(guān)系。金和銅礦體呈脈狀和似層狀,主要賦存在安山巖以及安山巖與大理巖的接觸帶內(nèi);受NNE向瑯勃拉邦—黎府區(qū)域深大斷裂的次級(jí)斷裂控制。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ號(hào)主礦體地表走向延伸均超過(guò)1km,最大斜深達(dá)200~250m,平均厚度在7~8 m。圍巖蝕變主要包括矽卡巖化、鉀化、絹云母化、青磐巖化、硅化、云英巖化等。礦化樣式包括角礫狀、致密塊狀、脈狀及浸染狀,其中致密塊狀金(銅金)礦石為高品位礦石。多組脈狀或似層狀礦體呈斜列展布,且表現(xiàn)出“上金下銅”的空間分帶特征(趙延朋等,2015;史琪等,2016)。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、斑銅礦,其次為自然金、毒砂、鏡鐵礦、輝銻礦等。
流體包裹體研究表明(趙延朋等,2018①),班康姆銅金礦成礦流體屬NaCl-H2O-CO2體系,初始成礦流體具有低鹽度特征(5.34 wt% NaCl eq.)。成礦過(guò)程中流體從高溫氣液階段至低溫?zé)嵋弘A段,揮發(fā)分含量總體減低,鹽度升高(≥20 wt% NaCl eq.),流體沸騰導(dǎo)致了金屬沉淀。綜合地質(zhì)地球化學(xué)特征,認(rèn)為初始成礦流體來(lái)源于幔源巖漿出溶作用,富含銅、金等成礦物質(zhì)。巖漿上侵過(guò)程中,高溫低鹽度的成礦流體沿?cái)嗔褬?gòu)造體系上升,與安山質(zhì)圍巖發(fā)生大規(guī)模水巖反應(yīng),并在斷裂構(gòu)造體系內(nèi)發(fā)生了廣泛的沸騰作用。銅礦化主要發(fā)生于早期硫化物階段,與大規(guī)模水巖反應(yīng)和青磐巖化以及矽卡巖的退化蝕變相關(guān);金礦化則主要發(fā)生于晚期硫化物階段,與大范圍沸騰作用相關(guān)。
2.2.2 普龍銅金礦床
普龍銅金礦床位于成礦帶中部,泰國(guó)北部的湄公河右岸,與老撾相鄰(圖4)。探明資源量為銅12.96萬(wàn)噸、金3.46噸,銅、金平均品位分別為2.4%和0.64 g/t(Khin Zaw et al., 2014)。
圖4 普龍銅金礦床地質(zhì)圖(據(jù)聶飛等,2019修編)Fig.4 Geological map of Phu Lon copper-gold deposit(modified after Nie et al., 2019)
礦區(qū)出露地層主要為泥盆系火山-沉積巖,二疊系—早三疊統(tǒng)火山巖,以及少量第四系沉積。泥盆系可分為由塊狀白云質(zhì)灰?guī)r和薄層泥質(zhì)灰?guī)r組成的海相沉積巖,以及由安山質(zhì)凝灰?guī)r、塊狀角礫巖、角閃石安山巖、礫巖、頁(yè)巖和流紋凝灰質(zhì)砂巖組成的火山巖相單元(Kamvong et al., 2006)。二疊系—早三疊統(tǒng)火山巖主要由流紋巖、安山巖、英安巖組成。礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造主要為一組近SN向斷裂,這些斷層及其次級(jí)斷裂控制了侵入巖的產(chǎn)出。巖體以閃長(zhǎng)巖為主,具有I型埃達(dá)克質(zhì)特征(Kamvong and Khin Zaw, 2009),出露于礦區(qū)中部,鋯石U-Pb定年顯示其成巖年代為240.6±1.2Ma(聶飛等,2019)。閃長(zhǎng)巖與圍巖接觸帶發(fā)育矽卡巖化蝕變,成礦階段可分為矽卡巖階段和石英硫化物階段。矽卡巖階段主要礦物組合為石榴子石、輝石和磁鐵礦;石英硫化物階段的礦物組合為石英及含水礦物(綠簾石、綠泥石)和金屬硫化物(斑銅礦、黃鐵礦、黃銅礦等),金主要沉淀于石英硫化物階段。流體包裹體研究表明(Kamvong and Khin Zaw, 2009),普龍銅金礦的初始成礦流體具有高溫高鹽度特征(468°C,23 wt% NaCl eq.);石榴石中的流體包裹體含有赤鐵礦子礦物,指示氧化成礦環(huán)境;結(jié)合S同位素特征(δ34S為-2.6%~-1.1%),綜合認(rèn)為成礦流體和物質(zhì)來(lái)源于巖漿熱液。綠簾石中的流體包裹體表現(xiàn)出低溫低鹽度(0.5~8 wt% NaCl eq.)特征,可能指示了成礦過(guò)程中發(fā)生了巖漿熱液和其他來(lái)源流體(如大氣降水)混合。
淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的代表切垂金銀礦位于成礦帶南段,泰國(guó)中部,曼谷以北約300km處(圖5)。探明資源量為金96噸、銀735噸,金、銀平均品位為1.18 g/t 和9 g/t,是東南亞最大的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床(Khin Zaw et al., 2014)。礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要包括上二疊統(tǒng)中基性火山巖、中基性角礫巖,上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)火山沉積巖和火山角礫巖,鋯石U-Pb年齡為250±6 Ma(Salam et al., 2014)。其中,上二疊統(tǒng)安山質(zhì)角礫巖和上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)由粉砂巖、炭質(zhì)泥巖、輝石角礫巖組成的火山沉積巖為主要賦礦圍巖。侵入巖主要為分布于礦區(qū)南部的花崗閃長(zhǎng)巖,與礦體沒(méi)有直接接觸關(guān)系,其Re-Os年齡為244±1 Ma(Salam, 2013)。金礦化以脈狀、細(xì)脈狀和網(wǎng)脈狀為特征,礦體帶總長(zhǎng)約800~1800 m,垂直延伸約200 m。單個(gè)石英脈礦體長(zhǎng)約100~300 m,寬度變化較大,為1 mm至3 m。礦石礦物主要為黃鐵礦和少量黃銅礦、閃鋅礦;脈石礦物以石英和方解石為主,另有少量冰長(zhǎng)石、伊利石、綠泥石等。
圖5 泰國(guó)切垂金銀礦床地質(zhì)圖(據(jù)Salam et al., 2014修編)Fig.5 Geological map of Chatree gold-silver deposit (modified after Salam et al., 2014)
熱液石英氧同位素δ18O變化范圍總體在+10.4‰到+11.7‰,根據(jù)成礦溫度,計(jì)算得成礦流體δ18O值約為-3%。古地磁數(shù)據(jù)表明,礦床形成于赤道附近(Charusiri et al., 2002),且礦區(qū)內(nèi)主要地層為二疊系和三疊系濱海相沉積,因此,初始成礦流體可能為海水,也可能由巖漿水和大氣降水混合而成。流體包裹體研究顯示成礦溫度在150~250℃,鹽度在0.2~2.2 wt% NaCl eq.,表明成礦過(guò)程中大氣降水對(duì)成礦流體有較大貢獻(xiàn)(Tangwattananukul et al., 2014)。成礦期間發(fā)生了流體沸騰現(xiàn)象并導(dǎo)致金和銀快速沉淀,估算成礦深度為900~1000 m(Salam, 2013)。冰長(zhǎng)石40Ar/39Ar定年結(jié)果為250.9±0.8 Ma(Salam, 2013),顯示其成礦于晚二疊世—早三疊世,結(jié)合礦區(qū)出露的地層及礦床地質(zhì)特征,認(rèn)為成礦與火山-侵入巖漿活動(dòng)的轉(zhuǎn)換相關(guān)。
2.4.1 帕奔金礦床
帕奔金礦位于成礦帶北段,老撾瑯勃拉邦省東北部約30km處(圖6),巴烏縣帕奔村一帶。探明金資源量超過(guò)20噸,平均品位為6.28 g/t。帕奔金礦礦區(qū)出露地層主要為石炭系、二疊系和三疊系。石炭系為一套含硅細(xì)粒碎屑碳酸鹽和海相碳質(zhì)沉積地層。下二疊統(tǒng)為厚層微晶灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r,在礦區(qū)內(nèi)呈透鏡體并顯示出強(qiáng)烈的韌性-脆性剪切變形,是主要的賦礦圍巖。上二疊統(tǒng)主要為灰綠色玄武巖、安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r。中上三疊統(tǒng)主要由紫紅色砂巖、粉砂巖、礫巖組成。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為NE向瑯勃拉邦韌-脆性剪切帶(楊昌正等,2017),寬度可達(dá)幾百米,總體控制了NE向帶狀分布的金礦化。已發(fā)現(xiàn)的5個(gè)脈狀金礦體均發(fā)育于下二疊系灰?guī)r內(nèi),受一系列NE向大斷裂的雁列式次級(jí)斷裂——NNW向斷裂控制,近平行展布,間距約300 m。其中,Ⅴ-1號(hào)礦體占帕奔金礦金儲(chǔ)量的90%以上,總體呈脈狀,局部囊狀或透鏡狀,長(zhǎng)約650 m,寬0.3~10 m,延深約350 m,平均金品位為6.28 g/t(郭林楠等,2019)。金礦體由充填斷裂帶的含金方解石主脈以及兩側(cè)的褐鐵礦化、菱鐵礦化蝕變帶(宏觀上呈淡紅色)組成。熱液礦物組合相對(duì)簡(jiǎn)單,主要礦物有方解石、黃鐵礦、自然金,次要礦物有菱鐵礦、磁鐵礦、雄黃、雌黃、石英等。受次生風(fēng)化淋濾作用影響,原生金屬硫化物基本被褐鐵礦取代。金以裂隙金或包體金形式產(chǎn)出,通常直接賦存于方解石微裂隙內(nèi)或晶隙間,少量與褐鐵礦或磁鐵礦共生(Guo et al., 2018; 牛英杰等,2017)。
圖6 帕奔金礦床地質(zhì)圖(據(jù)郭林楠等,2019修編)Fig.6 Geological map of Phapon gold deposit (modified after Guo et al., 2019)
帕奔金礦熱液方解石內(nèi)流體包裹體巖相學(xué)、顯微測(cè)溫和群成分分析表明,成礦流體屬NaCl-H2O-CO2體系,溫度-鹽度變化范圍大體在180~240℃、3~10 wt.% NaCl eq.(Guo et al., 2019; 牛英杰等, 2017),流體不混溶是金沉淀的機(jī)制之一。熱液方解石和圍巖灰?guī)r的C-O同位素組成均表現(xiàn)出海相碳酸鹽特征(Guo et al., 2018; 牛英杰等,2015);成礦流體H-O同位素組成總體落在變質(zhì)流體和原始巖漿流體重疊范圍內(nèi)(Guo et al., 2019; 陸芳芳等, 2015)。然而,前人對(duì)帕奔金礦礦床成因依然存在爭(zhēng)議:(1)成礦流體來(lái)源于深部巖漿水,并在成礦過(guò)程中與淺部大氣水混合(陸芳芳等,2015;牛英杰等,2015);(2)成礦流體來(lái)源于剪切帶動(dòng)力變質(zhì)作用下的壓溶作用(李會(huì)愷等,2011;楊昌正等,2017);(3)剪切帶控制的低溫?zé)嵋旱V床(薛蘭花和史老虎,2016)。
作者開(kāi)展了一系列礦床地質(zhì)和地球化學(xué)研究(Guo et al., 2018, 2019;郭林楠等,2019),并總結(jié)了前人研究成果,認(rèn)為帕奔金礦的許多特征與造山型金礦(Groves et al., 1998)相近,其中包括:(1)礦體嚴(yán)格受NNW向斷層控制;(2)在不同深度上無(wú)蝕變或金屬分帶;(3)金的賦存形式為包體金和裂隙金;(4)Au/Ag比值極高(≥10,平均銀品位僅為0.05 g/t,薛蘭花和史老虎,2016);(5)成礦流體具有中低溫、低鹽度特征。此外在區(qū)域上,晚三疊世古特提斯洋殼東向俯沖引發(fā)緬?cǎi)R蘇地體與印支板塊碰撞,在印支板塊西緣形成了造山型金礦(Makoundi et al., 2014; Khin Zaw et al., 2014)。結(jié)合帕奔金礦地質(zhì)地球化學(xué)特征和區(qū)域地質(zhì)背景,作者將帕奔金礦歸入造山型金礦類型。
2.4.2 薩納坎金礦床
薩納坎金礦位于成礦帶中部,老撾萬(wàn)象省西南部沙拉縣城正北方向,隔湄公河與泰國(guó)相鄰,是近年來(lái)成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的主要金礦床之一(圖7)。探明金資源量為10.6 t,平均品位為3.05 g/t。
圖7 薩納坎金礦床地質(zhì)圖(據(jù)劉書生,2021修編)Fig.7 Geological map of Sanakham gold deposit (modified after Liu, 2021)
礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為上石炭統(tǒng)南坡組,巖性組合為紫紅色、褐紅色厚層狀變質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖、板巖、褐色薄層狀角巖化細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖。礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較為發(fā)育,主要為中三疊世石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖,總體為NNE向展布的巖株(或巖基)。礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NNE向脆-韌性剪切帶,與區(qū)域瑯勃拉邦構(gòu)造帶走向基本一致,控制了巖體和金礦體帶的產(chǎn)出。目前已發(fā)現(xiàn)十多個(gè)礦體群,其中Au9礦體群占金資源總量的3/4。礦體呈脈狀,長(zhǎng)約80~400 m,走向NE,傾角10°~40°SE,傾向延深300~600 m。礦體平均厚度為1.5 m,金平均金品位為3.05 g/t。賦礦圍巖主要為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和上石炭統(tǒng)板巖,局部為角巖。圍巖蝕變以硅化、硫化、絹云母化和碳酸鹽化為主,發(fā)育于石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖內(nèi),受NE—NNE向斷層控制。礦物組合主要包括石英、黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦,金主要為包體金和裂隙金。本團(tuán)隊(duì)最新的流體包裹體研究表明(Liu et al., 2022),薩納坎金礦初始成礦流體屬于中高溫CH4-CO2體系,并逐漸演化為成礦主階段的中溫、中等鹽度NaCl-H2O-CO2±CH4體系,再到成礦晚階段的中低溫、中高鹽度NaCl-H2O體系。成礦過(guò)程中發(fā)生了兩次流體不混溶過(guò)程,伴隨著兩次重要的金沉淀事件,估算出金沉淀的溫、壓條件為337~272 °C和236~65 MPa左右,成礦深度為8.7~6.5 km。現(xiàn)有探礦工程揭露,金礦體均為充填斷裂的熱液石英硫化物脈,與周邊矽卡巖化、角巖化蝕變帶沒(méi)有接觸關(guān)系;礦體雖多位于巖體內(nèi),但其延伸并不受圍巖巖性約束,與巖性沒(méi)有明確的關(guān)系。另外,礦體與圍巖界線清晰,結(jié)合流體包裹體研究結(jié)果,綜合推斷薩納坎金礦與老撾帕奔金礦類似,為造山型金礦床。
瑯勃拉邦—黎府成礦帶自晚奧陶世至晚三疊世經(jīng)歷了原-古特提斯洋增生拼貼、碰撞造山等的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)。其中,晚奧陶世—早志留世原特提斯階段洋板片向印支板塊俯沖及其相關(guān)陸緣弧火山活動(dòng)與區(qū)域成礦沒(méi)有直接關(guān)系。成礦帶主要在晚二疊世—晚三疊世發(fā)生了三期與古特提斯洋俯沖-閉合與陸陸碰撞過(guò)程相關(guān)的金銅成礦作用,分別形成了3類金礦床,其構(gòu)造-巖漿-成礦模式分述如下(圖8):
圖8 瑯勃拉邦—黎府成礦帶古特提斯構(gòu)造-巖漿演化與金成礦模式圖Fig.8 Paleotethys tectonic-magmatic evolution and gold mineralization model of the Luang Prabang-Loei metallogenic belt
該期構(gòu)造-巖漿-成礦作用主要持續(xù)時(shí)間為260~250 Ma,從晚二疊世至早三疊世早期。受古特提斯主洋板片東向俯沖的影響,素可泰地塊、難河-程逸弧后盆地、思茅地塊、瑯勃拉邦—黎府弧后盆地被整體驅(qū)動(dòng)向印支板塊俯沖,并在印支板塊西緣發(fā)育一套中基性火山角礫巖和火山沉積巖,深部發(fā)育中酸性侵入體。該時(shí)期主要發(fā)育以泰國(guó)切垂和以LD Prospect為代表的淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床(圖8a)。巖漿流體沿區(qū)域張性斷裂上涌,受到巖層頂部相對(duì)致密的輝石角礫巖影響,流體在下部滲透性相對(duì)較強(qiáng)的角礫巖中橫向移動(dòng),并與滲濾的大氣降水循環(huán)混合形成了初始成礦流體。斷層活動(dòng)過(guò)程中,流體CO2和H2S脫氣并發(fā)生沸騰,物理化學(xué)條件變化,金和銀的二硫化物絡(luò)合物失穩(wěn)導(dǎo)致金銀快速沉淀成礦。
該期構(gòu)造-巖漿-成礦作用主要持續(xù)時(shí)間為250~240 Ma,從早三疊世晚期到中三疊世。古特提斯洋板片持續(xù)向東俯沖到印支板塊之下,瑯勃拉邦—黎府弧后盆地逐漸閉合,并在帶內(nèi)廣泛發(fā)育了基性-酸性火山巖、火山角礫巖以及中酸性侵入巖體,該時(shí)期主要發(fā)育以老撾班康姆、泰國(guó)普龍等為代表的斑巖-矽卡巖型銅金礦床(圖8b)。初始富銅金成礦流體來(lái)源于幔源巖漿出溶作用,沿?cái)嗔严到y(tǒng)上升并與圍巖碳酸鹽巖或碎屑巖發(fā)生接觸交代作用,發(fā)生大規(guī)模矽卡巖化或角巖化、鉀化、青磐巖化等蝕變作用。成礦作用過(guò)程中發(fā)生多期次流體沸騰、脫氣和退化蝕變作用,成礦流體由高溫、低鹽度、富CO2流體逐步演化為中低溫、中高鹽度、貧CO2流體,金和銅隨之沉淀成礦。
該期構(gòu)造-巖漿-成礦作用主要持續(xù)時(shí)間為235~220 Ma,即晚三疊世早中期。隨著古特提斯洋閉合,滇緬?cǎi)R蘇地塊與印支板塊拼貼,陸陸碰撞導(dǎo)致沿構(gòu)造活動(dòng)邊界出現(xiàn)深大斷裂和巖漿活動(dòng),該時(shí)期主要發(fā)育以老撾帕奔和薩納坎為代表的造山型金礦床(圖8c)。強(qiáng)烈的碰撞擠壓導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)變質(zhì)作用,并可能引起原始洋板片的脫水和脫碳酸鹽作用,形成了最初中低溫、中低鹽度、富CO2含金成礦流體。區(qū)域巖漿活動(dòng)與金成礦無(wú)成因聯(lián)系,但為驅(qū)動(dòng)流體循環(huán)提供熱源。流體沿張性斷裂進(jìn)入圍巖,并與圍巖發(fā)生水-巖反應(yīng),控礦斷裂多期開(kāi)合也引起了壓力波動(dòng)而導(dǎo)致流體不混溶/沸騰。水-巖反應(yīng)和流體不混溶作用均可引起流體內(nèi)金的絡(luò)合物失穩(wěn),金沉淀成礦。
(1)老撾瑯勃拉邦—泰國(guó)黎府成礦帶經(jīng)歷了石炭紀(jì)—中二疊世古特提斯洋初始俯沖的弧后盆地環(huán)境,晚二疊世—中三疊世古特提斯洋俯沖閉合,以及晚三疊世滇緬?cǎi)R蘇地塊與印支板塊陸陸碰撞3個(gè)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)期。其中,后兩個(gè)時(shí)期是帶內(nèi)主要的金銅成礦期。
(2)瑯勃拉邦—黎府成礦帶內(nèi)金銅成礦系列主要有3類:斑巖-矽卡巖型銅金礦床、淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床和造山型金礦床??偨Y(jié)區(qū)域地質(zhì)背景、控礦構(gòu)造特征、金賦存狀態(tài)等研究資料,結(jié)合成礦流體來(lái)源、演化方面的新證據(jù),將老撾帕奔和薩納坎等以熱液石英/方解石脈為主要礦體的金礦床成因類型歸為造山型金礦。
(3)成礦帶內(nèi)的金銅成礦作用與晚二疊世—晚三疊世古特提斯洋俯沖-閉合和陸陸碰撞過(guò)程相關(guān)。淺成低溫?zé)嵋盒偷V床與晚二疊世—早三疊世古特提斯洋板片東向俯沖導(dǎo)致的火山活動(dòng)相關(guān);斑巖-矽卡巖型銅金礦床與早中三疊世中酸性侵入巖相關(guān);造山型金礦與晚三疊世陸陸碰撞過(guò)程中沿構(gòu)造活動(dòng)邊界出現(xiàn)的深大斷裂和巖漿活動(dòng)相關(guān)。
致謝:謹(jǐn)以此文慶賀中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心(原國(guó)土資源部成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所)成立60周年!并向長(zhǎng)期在境外從事地質(zhì)調(diào)查和科學(xué)研究的地質(zhì)工作者致以崇高的敬意!敬請(qǐng)各位專家學(xué)者不吝批評(píng)與指教。
注釋:
①趙延朋,陳曉峰,康鐵鎖,等, 2018. 老撾班康姆銅金礦床成礦作用與勘查技術(shù)示范研究[R].中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司.