近期,昆明理工大学国土资源工程学院、自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室李文昌教授团队,在滇东南卡林型金矿成矿作用和成矿规律研究领域取得突破性进展。相关成果发表于矿床学领域著名期刊《Economic Geology》、《Ore Geology Reviews》以及《大地构造与成矿学》等期刊。
卡林型金矿是一种形成于大陆伸展背景之下的特殊金矿类型,其成矿深度一般小于3.0 km,以沉积岩为主要容矿岩石;金主要以极细颗粒(纳米级)或不可见金(固溶体)的形式赋存于含砷黄铁矿和毒砂之中,并与As、Sb、Hg、Tl等元素密切共生。华南右江盆地(滇黔桂“金三角”)是全球第二大卡林型金矿集区,其成矿机制与成矿规律长期备受关注。与黔西南地区金矿发现早、大型矿床多、研究程度高相比,滇东南地区长期处于“只见星星不见月亮”的状态,研究程度低,该区为什么没有大型-超大型矿床一直是横亘于云南地质人的一个“心结”。基于对滇东南15个矿床的调查和对底圩、别力、别力东、板栗树、者桑、安那6个典型矿床的精细解剖(图1),揭示了右江盆地金矿具有“流体异源-金属同源”、多期多层位及构造变形+剪张裂隙+岩性界面等联合控矿规律,建立了多幕式复合成矿模式,丰富了卡林型金矿理论,指出一些矿床具有超大型资源潜力。

图1(a)右江盆地大地构造位置图;(b)区域地质及金矿床分布简图
精确限定成矿时代及其地球动力学背景是揭示矿床成因机制的关键科学问题。研究团队突破了传统卡林型金矿依赖硫砷铊汞矿和冰长石进行年代学测定的技术瓶颈,创新性采用成矿期热液金红石和热液锆石的LA-ICP-MS原位U-Pb定年方法,揭示了滇东南地区普遍存在晚三叠世(223~213 Ma)和早白垩世(140~138 Ma)两期金成矿事件(图2)。在此基础上,结合主成矿期热液锆石U-Pb定年方法的交叉验证(图3),系统构建了右江盆地北缘与中南部金矿床统一的两期成矿年代学格架,进一步证实了盆地南北部具有一致的成矿动力学背景。

图2 别力(a)和底圩(b)金矿床热液金红石的Tera-Wassenberg图解

图3 底圩金矿热液锆石的谐和图(a)及Tera-Wasserburg U-Pb图解(b)
传统包裹体与H-O同位素方法难以精确厘定多端元混合流体,亦无法准确捕捉关键成矿信息。针对这一技术瓶颈,研究团队创新性地引入热液副矿物原位微区微量元素及同位素分析体系,成功揭示了右江盆地晚三叠世与早白垩世两期金成矿事件的流体本质:两期成矿虽均发育岩浆-变质混合成因流体系统,并均有大气降水混入,但流体组成比例存在显著差异,指示二者受控于截然不同的深部动力学过程(图4)。
具体而言,晚三叠世成矿流体以深循环壳源流体为主,形成于印支造山后期挤压-伸展过渡背景下的强烈水-岩相互作用;早白垩世成矿流体以岩浆热液为主导,响应古太平洋板块俯冲后期伸展构造背景下的强烈岩浆活动。上述成果揭示了构造体制从挤压向伸展转换对金成矿流体来源与运移路径的重塑机制。

图4 右江盆地卡林型金矿晚三叠世、早白垩世两期成矿示意图
金从何处来,又因何而聚?这个如谜般的问题,长久萦绕在金矿研究的核心。研究团队通过对成矿期黄铁矿富金热液环带开展高精度原位S同位素测定,结果显示δ34S值相对集中(5.17~14.7‰,平均9.81‰),并具有显著的Δ33S非质量分馏(MIF-S)特征。这表明,两期成矿作用的金属主要来自前寒武系基底变质岩系,经成矿流体淋滤萃取而富集。成矿流体沿着构造裂隙运移过程中,与围岩发生强烈的水-岩相互作用并混合了地表水,导致流体温度-压力降低,是载金硫化物沉淀的主要机制。
进一步通过精细显微岩相学与元素面扫描分析发现,成矿期黄铁矿普遍发育周期性溶解-再沉淀结构,结合富Au-As与贫Au-As韵律环带和晚阶段大量富As-Ni黄铁矿的形成(图5),揭示区内矿床具有显著的幕式成矿特点。这种成矿的脉动性既可归因于同一成矿期内岩浆流体的周期性出溶及构造应力周期性转换,也反映出印支-燕山两期成矿作用的复合叠加。上述成果表明,滇东南地区金矿具有多幕式、长期成矿的显著特征,这可能是导致该区金元素超常富集的关键机制。

图5 不同成矿阶段含矿硫化物结构与成分变化示意图
滇东南金矿呈现多期次、多层位、多类型地质体容矿的复杂成矿格局,区内找矿潜力巨大但成矿规律不清。通过系统总结区域典型矿床“成矿地质体—成矿结构面—成矿作用标志”三位一体成矿规律与成矿模式,研究团队确立了“构造变形+裂隙系统+高渗透率岩体”的复合控矿体系,并据此构建了区域成矿预测模型(图6),为区域找矿增储提供了科学参考依据。

图6 滇东南金矿成矿模式及预测模型
系列成果均以昆明理工大学为第一署名单位,李文昌教授为通讯作者,博士研究生缪宇为SCI论文第一作者,李聪为EI论文第一作者。相关研究工作由云南省新一轮找矿暨云南省地质勘查基金地质科研类项目、云南省重大科技专项项目、国家自然科学基金和中国地质调查局战略性矿产资源调查评价共同资助。
论文链接:
https://doi.org/10.5382/econgeo.5209
https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2025.106817
https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2025.106987
http://ddgzyckx.paperonce.org/#/digest?ArticleID=3631
(供稿:国资学院)