晚二叠世-早三叠世东南亚成矿系统的岩浆-热液演化：以泰国Chatree浅成热液金矿为例的启示

《Journal of Asian Earth Sciences》：Magmatic-hydrothermal evolution of the Late Permian-Early Triassic Southeast Asian metallogenic system: Insights from the Chatree epithermal gold deposit, Thailand

本文通过地质年代学、稳定同位素分析及岩石地球化学研究，揭示泰国Loei矿带Chatree金矿的成矿与岩浆活动关系。结果显示，金矿化与晚二叠世至早三叠世（262-244 Ma）岩浆活动相关，受弧后盆地构造控制，流体与基底岩石相互作用导致Sr同位素分馏。研究确认两个岩浆期：晚二叠世（262-250 Ma）和早三叠世（250-238 Ma），矿化与蛇纹石化安山岩中流体活动耦合，为东南亚弧相关热液成矿提供新证据。

　　在东南亚大陆的矿产资源中，洛伊矿带是铜-金-铁矿化的重要区域，特别是在与岩浆弧相关的地质环境中。这一矿带内分布着热液型金矿和斑岩型铜-金矿。然而，目前对于岩浆活动与低硫化热液矿化之间的关系仍不明确。通过地质年代学和稳定同位素研究，可以发现热液流体在矿床形成过程中起到了主导作用。本研究聚焦于矿脉、侵入岩和火山岩的岩石学、地球化学、年代学以及锶同位素，以探讨岩浆活动与金矿化之间的联系。矿床主要分布在石炭纪到三叠纪的火山和沉积岩序列中，以安山岩和流纹岩碎屑岩为主。安山岩火山岩在下部地层中占据主导地位，其铀-铅锆石年龄为262–250 Ma，而安山岩和玄武岩岩脉的年龄为244–238 Ma。通过绢云母的40Ar/39Ar定年，矿化作用被限定在262–244 Ma之间，与晚二叠纪至早三叠纪的时间吻合。地质年代学分析表明，至少发生了两次岩浆活动：晚二叠纪（262–250 Ma）和早三叠纪（250–238 Ma）。通过研究高锶同位素比值（0.708765–0.717607）的强烈金脉，可以推测热液流体与下方沉积岩基底的相互作用影响了矿化流体的组成。

东南亚地区的金属矿产包括金、铜、铅、锡、锌和铁等，其复杂的地质结构导致了多种矿床的形成，主要集中在活跃的构造活动区，尤其是俯冲带和大陆碰撞区。这些过程促成了包括斑岩铜矿、夕卡岩矿和沉积型金矿在内的矿化作用。东南亚地区的矿产资源，尤其是斑岩、夕卡岩、热液和造山型矿床，显示出显著的地质和年代学多样性，如Hotson (2009)、Salam等人（2014）以及Tangwattananukul等人（2014）等研究结果所示。这些矿床的形成经历了漫长的构造历史，始于冈瓦纳大陆的分裂，并随后发展出岩浆弧活动。岩浆弧与大陆碰撞在塑造火山亲和性、侵入体的空间分布以及重要矿床的形成中发挥了关键作用。洛伊-Phetchabun-Nakhon Nayok褶皱带中的矿床与岩浆弧和后弧盆地的岩浆活动有关，这一过程在石炭纪到早三叠纪期间发生。

泰国的构造演化吸引了广泛关注和讨论，因其复杂的结构框架和重要的经济地质资源。这种复杂性与区域金属矿化框架密切相关，泰国的矿床受到过去构造过程的影响。泰国主要由两个冈瓦纳衍生的地块组成：西边的 Shan-Thai（或 Sibumasu 地块）和东边的 Indochina 地块。在晚泥盆纪，Indochina 地块从冈瓦纳大陆分离，而 Shan-Thai（或 Sibumasu 地块）在二叠纪分离，并在晚二叠纪到晚三叠纪期间与 Indochina 地块合并，导致了特提斯洋盆的形成。这一构造演化过程通过裂谷作用进行。这些地块在构造演化过程中逐渐靠近，直到它们被缝合在一起。研究者认为，Sukhothai 和 Loei 折皱带的形成与 Sibumasu 和 Indochina 地块的分离有关，这一过程在泰国的火成岩分布中得到了体现。

因此，本研究旨在通过整合与 Chatree 金矿相关的矿脉、侵入岩和火山岩的岩石学、地球化学、同位素和年代学数据，细化洛伊褶皱带的构造-岩浆演化。具体来说，研究将探讨矿化流体的性质、来源和演化过程，以及其与岩浆活动的关系，使用锶同位素和年代学方法。研究结果有望提高我们对泰国地区岩浆相关热液系统的成因和矿化作用的理解，并为东南亚更广泛的构造重建提供贡献。

研究区域的地质背景表明，该地区的地质演化包括火成岩序列与石炭纪至早二叠纪沉积岩的非整合关系，这些沉积岩被三叠纪的闪长岩和花岗闪长岩侵入。白垩纪至新生代的砂岩进一步非整合覆盖了这一序列，构成了 Khorat 组的一部分。石炭纪地层主要由砾岩、砂岩、页岩、片岩、燧石、石灰岩、流纹岩碎屑岩和流纹岩组成。石炭纪沉积单元以石灰岩为主，含有腕足类和珊瑚化石，表明其年代为早石炭纪至中石炭纪。上石炭纪至二叠纪的序列则由砂岩、页岩、砾岩和燧石组成，沉积年代为327±7 Ma。在 Khao Sai 和 Wang Yai 区域的流纹岩碎屑岩和流纹岩的年代分别为323±5 Ma和321±5 Ma。Chatree 矿床中的金矿化作用发生在二叠纪至三叠纪的安山岩至玄武岩流、火山碎屑岩和陆源沉积岩中。

LPN 火山带包括从中泥盆纪到晚白垩纪多次侵入的碱性至长英质火山岩。该带的主导岩性为安山岩和玄武岩，这些岩浆活动可能与板块构造的演化有关。这些火山和侵入岩反映了与岩浆弧和伸展环境相关的长期岩浆历史。这一带与 Paleo-oceanic 板块在石炭纪和三叠纪期间俯冲到 Indochina 地块下方有关。Chatree 热液型金矿床位于 LPN 岩浆带的 Paleozoic 至 Mesozoic 岩石中，包括一系列北南向的侵入岩和火山岩。这一岩浆带是铜、铁、锡、金和银等亲硫矿物的富集区。

本研究的材料和方法部分详细描述了 Chatree 区域的火山岩和侵入岩的岩石学和地球化学分析过程。这些样品被送往日本秋田大学，使用X射线荧光（XRF）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行分析。主要和微量元素分析通过 Rigaku X射线荧光光谱仪进行，使用岩石标准样品进行校准。样品的灼烧损失（LOI）通过在950°C下加热3小时的重量差计算。在 Akita 大学使用 ICP-MS 对样品进行分析，以确定 Rb 和 Sr 的浓度。研究还涉及 Sr 同位素分析，其中样品被粉碎并用超纯水超声波清洗约10分钟，随后用研钵研磨。每份粉末样品（200毫克）被封闭在 Teflon 瓶中，与浓 HF-HClO4-HNO3 溶液一起在电热板上进行完全消化。消化后的溶液样品在 Akita 大学使用 ICP-MS 进行分析。对于 Sr 同位素比值的测定，使用了 Eichron Sr Spec 树脂通过离子交换法提取 Sr，其方法由 Na 等人（1995）描述。Sr 同位素比值通过 Thermo Fisher 质谱仪（NEPTUNE）在 Kyoto 的 Research Institute for Humanity and Nature 进行测定。测定的87Sr/86Sr比值被归一化到 NBS 的87Sr/86Sr值（0.710251）。同位素分析的运行精度（2σ）为±0.000014至±0.000015。

40Ar/39Ar年代学分析的结果显示，Chatree 矿床中的金矿化作用发生在 262.60 ± 0.31 Ma 和 249.10 ± 0.28 Ma 之间，分别对应于样本 5111RD 和 5184RD。其中，一个样本通过总熔融法进行测定，得到 213.21 ± 0.26 Ma 的年龄。金矿化作用的年代学数据表明，矿床的形成与岩浆活动密切相关，特别是与低硫化热液矿化过程有关的流体相互作用。

Sr 同位素比值的分析表明，Chatree 区域的金矿化作用与热液流体与沉积岩基底的相互作用有关。强变质的安山岩的 Sr 同位素比值（0.708765）高于弱变质的安山岩（0.70556–0.706729）和金矿化作用的矿脉（0.707597–0.720887）。这些比值的差异表明，热液流体在与沉积岩基底相互作用后，其 Sr 同位素组成发生了变化，可能与岩浆活动和热液流体的演化过程有关。Sr 同位素比值的演变进一步支持了矿化作用与演化中的岩浆-热液系统之间存在遗传联系。

综上所述，本研究通过综合分析 Chatree 金矿相关的岩石学、地球化学、年代学和 Sr 同位素数据，揭示了岩浆活动与金矿化之间的关系。研究结果不仅有助于理解泰国地区岩浆相关热液系统的成因和矿化作用，还为东南亚更广泛的构造重建提供了重要依据。此外，研究还表明，热液流体的演化与沉积岩基底的相互作用密切相关，这一过程对矿化作用的形成起到了关键作用。通过这些研究，我们可以更好地理解区域构造演化对金属矿化的影响，并为未来的矿产勘探和资源评估提供科学依据。