OGR: 内蒙古毕力赫金矿成因新解

内蒙古毕力赫金矿位于中亚造山带中部南缘，是一例与花岗闪长质斑岩有关的大型（> 24 t）金矿床（图1）。该矿床以大量自然金颗粒产于具有单相固结结构（UST）和富硅酸质熔体包裹体（MI）的石英中为典型特征。

前人研究指出毕力赫的UST石英属于石英斑晶，金直接沉淀于硅酸质熔体相，属于岩浆型金矿化的罕见实例。而实际上，矿区还发育典型的热液脉状金矿化，主要集中在早期石英-钾长石-白钨矿-黄铜矿脉和稍晚的灰黑色条带状石英-磁铁矿±黄铜矿脉（类似于A脉）中，而更晚期形成的辉钼矿±石英±黄铜矿±黄铁矿脉（类似于B脉）通常是贫矿化的。并且，矿区发育大面积以绿泥石-绢云母-伊利石-方解石±电气石为主的绿色蚀变，以及局部的钾化蚀变。显然，毕力赫金矿存在流体出溶，那么对于具有高流体/熔体分配系数的Au来说，流体出溶对于该区的金矿化扮演着什么样的角色呢？                           

图1 内蒙古毕力赫金矿地质简图 

针对上述问题，中国科学院地质与地球物理研究所博士生黄柯，在导师张连昌研究员和朱明田副研究员指导下，基于详细的地质观察，通过石英阴极发光（SEM-CL）和LA-ICP-MS原位微量元素，联合石英光谱学研究，以及辉石、黑云母和金等多种矿物的电子探针（EPMA）成分分析，提出了对毕力赫UST石英和金矿化新的成因认识。

（1）毕力赫UST石英样品中常见指示流体饱和的显微晶洞结构，暗示在UST石英形成过程中富流体的条件（图2a-d）。毕力赫UST石英在镜下呈现出明显不同的颜色，可以分为棕色（brown zone）和无色（colorless zone）两种石英域。其中前者几乎不含熔体包裹体，但高倍镜下可见大量透明的微米–亚微米级包体（< 5 μm），金基本上都分布在该石英域内；相比之下，无色石英区域内含有大量半透明、细结晶质的硅酸质熔体包裹体（3–50 μm），但通常是贫金的（图2e-h）。

图2 毕力赫金矿中UST石英的岩相学特征

(a)平行的梳状石英层被条带状石英脉穿切；(b)弯曲的梳状石英层以及两侧细晶斑岩中的石英晶洞；(c)UST石英层连接石英晶洞；(d)UST石英中可见沿裂隙产出的硫化物；(e)棕色石英域中的串珠状金线；(f)UST石英中的棕色和无色石英域；(g)棕色富Au和无色富MI区域的显微特征；(h)棕色石英中含大量微米–亚微米级的包体. 

（2）光谱特征显示，富金的棕色石英域具有更高的分子水（晶格缺陷）和明显的白云母OH峰，暗示该石英区域内存在大量的液相水和白云母包体（图3）。此外，棕色的UST石英区域具有扇形（UQ1）或者自形振荡环带状（UQ2）的CL特征，而无色石英域则显示出相对均一的CL结构特征（UQ3）（图4a）。从UQ1到UQ3，石英的微量元素呈现出系统性的变化，其中UQ1+UQ2更加富集流体迁移元素，如Na，K，B，Fe，As，Mg，Mn和Rb等，并且这些元素表现出与Al的强烈正相关关系，暗示明显受白云母和流体成分影响的特征。而UQ3中的微量元素表现出与石英斑晶成分更为一致的趋势，但相对富集Ge和B以及具有更高的Ge/Ti和Ge/Al比值，指示了比石英斑晶更为演化和富流体的熔体环境（图4b）。

图3 毕力赫金矿UST石英光谱学特征

(a)不同UST石英区域的红外光谱特征，其中棕色石英区域具有明显的白云母OH峰，以及更高的水含量；(b)拉曼光谱显示棕色石英中部分微米–亚微米级包体具有白云母的OH峰.

图4 毕力赫金矿UST石英LA-ICP-MS原位微量元素剖面图 

（3）岩相学和矿物成分特征显示，毕力赫成矿母岩浆具有相对贫水，贫S，较高的F/Cl比值，以及高的B含量。此外，UST石英到典型热液脉体中的金成分表现出连续的演化特征，比如随Au/Ag比值降低，表现出升高的Au/Cu和降低的Au/S比值特征，暗示了流体成分和温度的变化。

图5 毕力赫金矿UST石英形成模式图

Au主要赋存在具有UQ1或UQ2特征的石英中，UQ3仅偶见意外捕获Au. 

综合研究表明，毕力赫UST石英可能生长于非单一的成分介质，棕色富金部分可能形成于岩浆房顶部的流体囊，而无色富熔体包裹体的区域生长于富水的熔体环境。成矿岩浆高的助融挥发份含量（如B）维持了其长期的演化，流体在上升过程中不断地萃取熔体中的金并聚集在岩浆房顶部，较低的流体压力导致金在流体囊中过早达到金饱和而沉淀，而岩浆房顶部熔-流体界面的波动导致了毕力赫独特的UST石英金矿化（图5）。此外，我们以前的研究也表明，尽管更晚期的流体相对贫金，但毕力赫金矿致矿岩体的结晶年龄和典型热液脉状金矿化的形成时间难以区分（~ 268 Ma, Zhu M.T. et al., 2018），也从侧面佐证了成岩到流体出溶的连续演化。

上述研究由国家自然科学基金项目（41390445，41572073），国家重点研发计划（2016YFC0600106）和国家重点实验室开放基金（SKL-K201806，SKLODG -201501）共同资助。

文章信息：

Huang, K., Zhu, M., Zhang, L., Bai, Y.,Cai, Y., 2020. Geological and Mineralogical Constraints on the Genesis of the Bilihe Gold Deposit in Inner Mongolia, China. Ore Geology Reviews 124, 103607. https:///10.1016/j.oregeorev.2020.103607.

Zhu, M., Huang, K., Hu, L., Bai, Y., Li,W., Gao, B., Zhang, L., 2018. Zircon U–Pb–Hf–O and molybdenite Re–Os isotopicconstraints on porphyry gold mineralization in the Bilihe deposit, NE China. Journal of Asian Earth Sciences 165, 371-382. https:///10.1016/j.jseaes.2018.07.016.