近日，矿床学领域权威期刊《Economic Geology》刊发我校资源学院和GPMR国家重点实验室李建威教授团队和昆士兰大学放射性同位素实验室合作的研究成果——首次利用LA-(MC)-ICPMS方解石U-Pb测年法精确确定了卡林型金矿床的形成时代。这是该团队继卡林型金矿成矿流体来源与演化示踪研究“ Noble gases fingerprint the source and evolution of ore-forming fluids of Carlin-type gold deposits in the Golden Triangle, South China ”（Economic Geology, 2020, 115: 455-469）成果后对卡林型金矿成因研究取得的又一重大突破。论文第一作者为资源学院靳晓野老师，通讯作者为李建威教授。

精确测定卡林型金矿床的成矿时代一直是国际矿床学家关注的重点和难点。传统的同位素测年技术很难获得精确可靠的成矿年龄，从而限制了这类矿床成矿构造背景的认识以及正确矿床成因模型的构建。已有研究显示硫砷汞铊矿的Rb-Sr等时线测年、冰长石40Ar/39Ar测年以及金红石与独居石等副矿物的U-Pb测年法在少数几个卡林型矿床中得到成功应用，但这些矿物在多数卡林型金矿床中并不常见，很难成为具有普适性且可推广的测年技术手段。

近年来随着分析技术的进步，LA-(MC)-ICP-MS方解石U-Pb测年法开始广泛应用于各种地质过程的年代学研究，但是迄今为止却鲜有在热液矿床中的成功应用。鉴于此，团队研究者选取了我国右江盆地储量最大、矿化特征最为典型的水银洞卡林型金矿床作为研究对象，在详细的野外及矿相学观察的基础上，结合冷阴极发光特征、矿物共生组合及方解石的微区（微钻取样）微量元素和C-O-Sr同位素组成特征，识别出了三个世代的方解石（Cal_1−Cal_3）。LA-ICP-MS方解石U-Pb测年结果显示3件样品中的Cal_1形成于204.3−202.6 Ma（图1A-C），1件样品中的Cal_2形成于191.9 Ma（图1B）。Cal_3的U含量在0.003−0.006 ppm之间，利用LA-ICP-MS很难获得有效的成矿年龄数据，进而采用更高检出限的LA-MC-ICP-MS进行方解石U-Pb测年，分析结果显示3件样品中的Cal_3的其形成时间为139.3−137.1 Ma（图1D-F）。

图1.  右江盆地水银洞金矿床六件样品中不同世代方解石U-Pb 测年结果

上述新的同位素年龄结果显示右江盆地水银洞金矿床形成于晚三叠世并在早侏罗世和早白垩世经历了两次热液活动叠加。根据前期，若与雄黄和/或雌黄共生的Cal_3形成于成矿晚阶段并且区域上已发表的其他金矿床的早白垩世同位素年龄（图2A）可靠的话，本次研究获得的Cal_3的形成年龄可能反映了右江盆地确实存在早白垩世卡林型金成矿事件。结合已有的同位素年代学数据（图2A）及区域构造演化（图2B），研究认为右江盆地的卡林型金矿床可能形成于晚三叠世印支造山作用（图2C）和早白垩世古太平洋板块俯冲作用（图2D）相关的伸展构造背景。

图2.  A.右江盆地及外围已有同位素年龄数据，晚三叠世年龄为蓝色，早侏罗世年龄为冰蓝色，早白垩世年龄为绿色，本次获得的同位素年龄为黑色；B.华南及邻区构造地质简图；C.晚三叠世可能的金成矿地球动力学背景；D.早白垩世可能的金成矿地球动力学背景。蓝色和绿色箭头分别为晚三叠世古特提斯洋洋壳和早白垩世古太平洋板块的俯冲方向。

研究结果表明：LA-(MC)-ICP-MS方解石U-Pb测年法可用于约束卡林型金矿床的成矿时代及叠加热液事件。鉴于这类矿床的赋矿岩石主要为不纯的碳酸盐岩，普遍发育脱碳酸盐化并发育大量热液方解石，团队研究者所提出的测年方法有望成为具普适性的可推广的卡林型金矿床成矿年代学研究手段。

该项研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、“111”引智计划等项目资助。  

论文信息：

Title: Calcite U-Pb dating unravels the age and hydrothermal history of the giant Shuiyindong Carlin-type gold deposit in the Golden Triangle, South China

Authors: Jin, Xiao-Ye., Zhao, Jian-Xin., Feng, Yue-Xing., Hofstra, Albert H., Deng, Xiao-Dong., Zhao, Xin-Fu., Li, Jian-Wei*

Source: Economic Geology, 2021, 116(6): 1253-1265

Published: 01 September 2021

DOI: 10.5382/econgeo.4870

论文链接：https://doi.org/10.5382/econgeo.4870