蒙特克里斯托矿区:脉状磁铁矿中,氧化铁-铜-金矿床之间的关系

晶晶评情 2024-09-21 03:18:06

氧化铁-铜-金和磁铁矿-矿化是一组有争议的矿床,它们具有一些共同特征,例如丰富的氧化铁,并且与钙-铁-碱蚀变有关。地球上最大的矿床是世界级的奥林匹克大坝,它被认为代表了整个 IOCG-MtAp 系统。IOCG 意义上的严格矿化被广泛解释为热液矿化,由磁铁矿和/或赤铁矿和黄铜矿组成,其次是黄铁矿、磁黄铁矿和斑铜矿,并在深层环境中伴生阳起石和碱长石,在浅层环境中伴生绿泥石-绢云母-长石。IOCG矿床产于晚太古代(如巴西卡拉加斯地区)至中生代(如智利和秘鲁矿带),并且这些矿床大多数是置换性的并显示出与长英质和镁铁质火成岩的时空关联,从侵入体到火山岩。

Montecristo矿区是本研究的重点,位于CIB中晚侏罗世亚带最西端,其中AFS 将东部的火山岩与西部的深层岩分开。该地区的矿化矿脉由 Matancilla 侵入岩杂岩体 (MIC) 托管。该杂岩体包括多种岩性,包括花岗闪长岩、闪长岩、石英闪长岩和二长花岗岩,其年代可确定为 178 至 154 Ma。总体而言,这些深成岩是准铝质岩石,具有拉斑斑岩至钙碱性、高钾亲和力。详细而言,矿化的母岩是中粒、不等粒且无定向的富含角闪石的闪长岩。

Abundancia 矿脉是一条北纬 40°E、宽约 4 m 的富铜 (1.4% Cu) 矿脉,含有少量的金 (0.4–0.5 g/t) 和钼 (0.03%),以及少量的 Co 和 Ni,已开采至地表以下 940 m。已识别出几种浅生矿物组合,它们是以下组合的一部分早期 MtAp 组合(MtAp I),包括磁铁矿、磷灰石和阳起石,主要排列为厘米厚的垂直近平行带。

浅绿色至深绿色的阳起石和厘米大小的白色磷灰石晶体可以具有垂直于 矿脉边缘生长的树状单向生长 纹理; 2)第二次MtAp事件(MtAp II)具有相同的矿物组合,但粒度减小,并且以横切脉的形式出现丰富的块状磁铁矿;3) IOCG 阶段似乎在 Abundancia 静脉的上部占主导地位,并明显横切并取代了 MtAp 组合。此阶段的矿物有中粒磁铁矿、深绿色阳起石、黄铜矿、黄铁矿、石英、钛矿、金等;黄铁矿被后来的黄铜矿所取代;4)富含铜的事件,具有厚约20厘米的块状矿脉,含有黄铜矿和石英;5) 晚期事件,沿断层表面有小细脉的方解石或层状辉钼矿,切割了早期的 MtAp 和 IOCG 矿化。

San Juan MtAp 矿脉位于 Abundancia 矿脉以南约 1.5 km 处,走向为 NE-SW,宽度约 4 m,推断长度约 600 m。它含有块状磁铁矿,其近垂直带不同程度地富含粗粒氟磷灰石和阳起石,形成与 Abundancia 矿脉中发现的类似伟晶岩结构。该矿脉的露头显示出强烈的表生蚀变,磁铁矿被赤铁矿和晚期横切方解石细脉取代。

电子探针微量分析仪 (EPMA) 分析是使用纽芬兰纪念大学的 JEOL JXA-8230 SuperProbe 进行的。EPMA 分析的详细信息总结于 ESM 阳起石分析、ESM 磁铁矿和 ESM 磷灰石。

对阳起石、磁铁矿和磷灰石的代表性颗粒进行主量元素和微量元素的 EPMA 横移和点分析。阳起石的分析包括 Ti、Mn、K、Ca、S、Na、Al、Si、Mg、Fe、F 和 Cl。特别关注钾的分析,如上所述,钾的分析对于选择适合后期40 Ar- 39 Ar 地质年代学的样品至关重要。磁铁矿 EPMA 分析包括 Cu、Ni、Mn、Ti、V、K、Ca、S、P、Na、Al、Si、Mg、Zn、Co、Fe、Cr 和 Ba,并分析了磷灰石的 F、Fe 、Mn、As、Ca、Sr、S、Na、Si、Mg、Cl、Y 和 P。EPMA 遍历穿过矿物颗粒,避免夹杂物、裂纹和明显的蚀变区域。

使用含有来自 Abundancia 和 San Juan 矿脉的阳起石的相同环氧树脂底座进行原位激光烧蚀电感耦合等离子体质谱 (LA-ICPMS) 微量元素分析。分析是在导线或先前进行 EPMA 分析的点上进行的。LA-ICPMS 总共测量了 43 种痕量元素,如 ESM所示。

阳起石中40Ar/39Ar 地质年代学

该研究包括两个阳起石的40 Ar/ 39 Ar 年代测定,一个与 Abundancia 矿脉中 MtAp I 事件相关的细粒阳起石(样品 MOC-18-09),以及一个来自圣胡安的中度绿泥石化的粗粒阳起石。静脉(样本 MOC-18–05)。使用 Plattner 研钵杵粉碎阳起石颗粒;使用镊子在双目显微镜下手工挑选各个碎片,避免改变碎片和杂质,例如方解石。随后使用 Plattner 研钵和杵再次粉碎这两个样品,并筛分至 90-150 µm 的尺寸,以获得纯阳起石浓缩物。

分离样品在麦克马斯特大学核反应堆中进行 30 MWh 辐照,小心避开 Cd 屏蔽。年龄监测仪是角闪石 MMhb1(科罗拉多州麦克卢尔山综合体),假定年龄为 523.98 Ma。按照 Bosio 等人描述的程序通过逐步加热进行40 Ar/ 39 Ar 分析。是在意大利米兰比可卡大学的 Nu Instruments Noblesse 惰性气体质谱仪上完成的,该质谱仪配备了一个带 10 11 的法拉第杯Ω 电阻器和两个离子计数器。在分析每个样品之前,先进行空白测量,然后对移液管系统输送的大气 Ar 进行两次连续测量。

分析协议由四个测量周期组成,允许在(可变)质谱仪条件下的每次单独运行中对相对收集器增益 F/IC0 和 IC0/IC1 进行运行中交叉校准。四个循环分别为:40 Ar(F)、38 Ar(IC0)、36 Ar(IC1);39 Ar (F)、37 Ar (IC0)、35 Cl (IC1);41 C 3 H 5 (F)、39 Ar (IC0)、37 Ar (IC1);38Ar (F)、36 Ar (IC0)。每次测量由 4 个循环重复 25 次组成,以避免离子计数器非线性造成的伪影(Barberini 和 Villa 2015)。离子计数器增益与大气移液器(也独立量化源自源的质量分馏)确定的增益相似,但不一定相等。

来自质谱仪零时间外推的原始数据使用内部 Excel 电子表格进行处理,方法是校正质谱仪背景、离子计数器增益、空白测量、源分馏和自照射以来 37 Ar 的衰变,以及传播所有相关的不确定性。39 Ar、38的总浓度Ar和37 Ar分别转换为K、Cl和Ca的绝对浓度,以控制化学计量;并提供 Ca/K 和 Cl/K 比率。由于当前样品的化学计量是由 EPMA 确定的,对于年龄计算,我们仅考虑“等化学步骤”,其中 Ca/K 和 Cl/K 比率与 EPMA 测量值匹配。

阳起石

我们的研究确定了蒙特克里斯托系统中的两种类型的阳起石:1)中等至粗粒、浅绿色至深绿色的阳起石 I,与 MtAp I 和 II 事件相关;2) 细粒深绿色阳起石 II,与后期 IOCG 阶段相关。这两种类型都可以根据矿物结构、相关矿物组合和横切关系来区分。

Abundancia 矿脉中的早期阳起石 I 为亚面状粗粒(长达 0.5 厘米)晶体,通常排列成厘米厚的带状,由磁铁矿托管或与磁铁矿夹层。阳起石 I 也以浸染状存在于磁铁矿中或被磷灰石晶体包围,呈“异质”型结构,类似于堆积岩中的结构,以及镁铁质和超镁铁质侵入体的冷却部分。后来的横切富磁铁矿矿化 MtAp II 事件也包含具有相同特征的阳起石 I,但晶粒尺寸较小(高达 200 µm)。San Juan MtAp 矿脉中的阳起石 I 与粗粒磁铁矿(最大 7 毫米)共生,形成块状聚集体,其中一些适度蚀变为绿泥石。阳起石似乎至少早于一些磁铁矿出现。

阳起石 II 是细粒的(最大 200 µm),出现在与 IOCG 事件的黄铜矿、黄铁矿、石英以及少量磁铁矿和钛矿共生相关的细脉中。IOCG 区域中还存在丰富的部分被替换的阳起石 I 和磷灰石残余物。

阳起石的化学成分见ESM表2B,比较氧化物成分如图所示。所有分析的样品均属于阳起石,Mg# [摩尔(Mg/(Mg + Fe)] 范围为 0.67 至 0.79,Si apfu 范围为 7.796 至 7.910。一般来说,阳起石样品的主要元素组成范围如下:MgO (15.20–18.70 wt.%)、CaO (12.20–12.60 wt.%)、FeO (8.70–13.10 wt.%)、Al 2 O 3 ( 0.90 –1.70 重量%)、Na 2 O (0.10–0.20 重量%)、MnO (0.10–0.30 重量%)、TiO 2 (0.01–0.04 重量%)、SO 3 (0.01–0.02 重量%)和少量的 K2 O(0.02–0.10 重量%)。它的 Cl 含量在 190 到 940 ppm 之间,F 低于 LOD。

磁铁矿

来自 Abundancia 和 San Juan 矿脉 MtAp 阶段的磁铁矿具有相似的结构,并被归类为 I 型磁铁矿。在某些情况下,磁铁矿颗粒表现出钛矿的出溶结构,尺寸小于 100 µm。来自 Abundancia 矿脉的 I 号磁铁矿含有丰富的针状阳起石包裹体。同时,圣胡安磁铁矿不含夹杂物。来自 IOCG 事件的磁铁矿 II 相对均质,仅含有石英包裹体。I 型和 II 型磁铁矿样品的主要、微量和痕量元素数据均显示在 ESM中,比较氧化物平均成分图绘制在图中。

母岩中的锆石 U-Pb 年龄和 Hf 示踪同位素

ESM 表5和图 7 b 至 d 中报告了闪长岩主岩(样品 MOC-18-02)的 U-Pb 锆石数据。Lu-Hf 数据如图7e所示 ,所有数据和计算结果均显示在 ESM中。锆石晶粒尺寸相对较小(长达 100 μm),自面体到亚面体,无夹杂物。一些颗粒显示出规则的生长分区,这是火成锆石的特征。在任何锆石颗粒中都没有发现继承的核心。

数据显示两个样本之间存在显著的年龄差异:162.4 ± 0.6 Ma (2-sigma) (MOC-18-07A) 和 151.8 ± 0.6 Ma (2-sigma) (MOC-18-07G)。Re 浓度差异很大,07A 产生 23.14 ppm Re,07G 产生 369.7 ppm Re。MOC-18-07A 样品在地质上不切实际的老年可能反映了辉钼矿内 Re 和 Os 的动员和重新分布或早期氧化。在一项对位于 Raúl-Condestable 的智利 IOCG 矿床的早期研究中,两个 Re-O 的年龄比相关的入侵早几百万年,可以用 Re 损失来解释。然而,在劳尔-康德斯特布尔,辉钼矿明显处于共生早期,先于黄铜矿和黄铁矿。在我们的研究中,辉钼矿处于共生晚期,并且跟随黄铜矿矿石成矿,使得直接类比变得困难。考虑到我们测年的样品与强烈光滑层区域的关联,我们认为辉钼矿内铼和放射性锇的重新分布是最合理的解释。

Sr 和 Nd 放射性同位素

全岩Rb-Sr和Sm-Nd结果见图。根据40 Ar/ 39 Ar 地质年代学计算得出的矿床形成年龄约为 154 Ma,用于计算初始87 Sr/ 86 Sr 和 εNd i值。这些计算得出IOCG 事件的εNd i值为 + 5.4 至 + 7.0,87 Sr/ 86 Sr i同位素组成为 0.70425 至0.70442 。这表明存在一个占主导地位的新生矿源,其值与区域范围内的相关火成岩相似。先前在蒙特克里斯托对方解石进行了其他研究(87 Sr/86 Sr i  = ~ 0.7058)、Julia ( 87 Sr/ 86 Sr i  = ~ 0.7046 至 ~ 0.7048) 以及加蒂科区的 Toldo-Velarde 矿床 ( 87 Sr/ 86 Sr i  = ~ 0.7041 至 ~ 0.7043),表明类似的87 Sr/ 86 Sr i值,因此具有类似的来源。

Montecristo 是世界上少数几个在较旧的 MtAp 系统上明显叠加 IOCG 矿化的地方之一。蒙特克里斯托脉系统由晚侏罗世马坦西拉侵入杂岩中非常晚的闪长岩脉所承载。它包括大约在大约的早期形成。154 Ma 的 MtAp 组合,包括磁铁矿、氟磷灰石和阳起石,具有相对较高的 εNd i价值观。这些岩石是由沿着穿地壳阿塔卡马断层系统的次级结构侵入的富铁熔体结晶而成的。这一早期岩浆事件很可能随后发生岩浆热液沿着相同的次生构造循环,并且早期矿化部分被IOCG组合所取代,该IOCG组合是从火成岩结晶和脱水产生的岩浆热液中沉淀出来的。地壳污染较多的岩石,可能相当于母体闪长岩。所有矿化事件都发生在相对较短的时间内,不到 340 万年。

尽管 MtAp 和 IOCG 矿床之间的成因关系仍存在争议,但本研究的岩相学、地球化学、矿物学、年代学稳定和放射性同位素以及现场数据结果表明,Montecristo 地区的 IOCG 和 MtAp 矿化事件在成因上是独立的。

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