Olympic Dam Cu-U-Au-Ag矿床变形事件的年代学与显微构造约束：黄铁矿EBSD、绢云母Rb–Sr及U–Pb联合定年揭示约1410 Ma构造-热事件

《Precambrian Research》：Geochronological and microstructural constraints on deformation events in the Olympic Dam Cu-U-Au-Ag deposit, South Australia

　　

联合方法用于限定保存在矿物显微构造中的变形事件年龄；在～2 km深度重建Olympic Dam矿床的构造-热演化；最早变形由>400 °C条件下黄铁矿动态重结晶记录；黄铁矿位错蠕变与绢云母Rb–Sr（rubidium–strontium，铷–锶）定年揭示约1410 Ma主要构造事件；该事件将Laurentian Pinware–Baraboo–Picuris造山作用与South Australia相关联。

Samuel A. King等针对Olympic Dam Cu-U-Au-Ag铁氧化物铜金（IOCG）矿床开展研究。该矿床位于South Australia，已公布资源量为11,710 Mt @ 0.72% Cu、234 ppm U₃O₈、0.31 g/t Au和1.3 g/t Ag；2021—2023年钻探至地表以下近2,500 m，证实铜矿化在“deeps”中至少再延续约1 km。深部以黄铁矿为主导硫化物，其机械强度高、重结晶温度高，可保存显微构造；电子背散射衍射（EBSD）已用于黄铁矿变形机制研究，黄铁矿可在约260 °C发生位错蠕变，亚晶旋转（SGR）动态重结晶则指示>400 °C。问题在于EBSD多只能给出显微构造的相对时序，而直接用矿物年代计定年变形事件又可能受微量元素分布与迁移影响；已有方法多用于高温剪切带。为此，研究人员将黄铁矿EBSD显微构造与相邻的绢云母、K-feldspar Rb–Sr定年结合，并以赤铁矿、锆石U–Pb定年锚定成矿，首次系统限定Olympic Dam深部变形事件的时限与构造-热演化。

关键技术方法（≤250字）：样品取自BHP矿物学收藏的Olympic Dam深部7个代表性钻孔岩心，制备11个25 mm抛光块；对比样LCD47来自RD2488钻孔中距矿床约4 km的“未蚀变”Roxby Downs花岗岩（RDG）。研究人员以反射光、BSE、自动矿物学（AM）和CL表征，采用LA-ICP-MS/MS（laser ablation tandem inductively coupled plasma mass spectrometry，激光剥蚀串联电感耦合等离子体质谱）进行绢云母/K-feldspar Rb–Sr与赤铁矿/锆石U–Pb定年，用N₂O反应气消除⁸⁷Rb对⁸⁷Sr干扰；黄铁矿EBSD经宽离子束（BIB）抛光后采集，并以LADR、IsoplotR处理数据。

研究结果：4.1 岩石学（Petrography）：岩相学、BSE、AM和CL显示，深部由黄铁矿和/或铁氧化物角砾岩带、多相角砾岩及脉体组成；基质为Kfs-I和Ser-I，Ser-II为粗粒绢云母并与绿泥石共生，Ser-III限于穿切脉体，Kfs-II富Ba；赤铁矿具U-W-Sn-Mo振荡环带。结论是深部较好保存了早期矿物组合与显微构造。4.2 黄铁矿EBSD（Pyrite EBSD）：EBSD显示，Py-III邻近Ser-III脉，旋转达15°，绕单一〈100〉轴，属位错蠕变；Py-II邻近方解石±萤石–石英–重晶石脉，绕单一〈100〉轴并呈分支状；Py-I邻近赤铁矿角砾岩边缘，绕多个{100}轴，呈mortar结构，属SGR动态重结晶；变形显微构造仅见于脉旁黄铁矿。4.3 年代学（Geochronology）：4.3.1 锆石和赤铁矿U-Pb：锆石U-Pb上、下交点分别为1585±23 Ma和279±58 Ma；赤铁矿²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄为1585±2.9 Ma，锚定成矿。4.3.2 K-feldspar和绢云母Rb-Sr：Kfs-III最大表观年龄约1575±79 Ma、扰动至1490±63 Ma；Kfs-II表观年龄1401±86 Ma；Kfs-I最大约1500 Ma、扰动至约1400—1450 Ma；Ser-I表观年龄1501±45 Ma，Ser-III稳健年龄1411±37 Ma，Ser-II表观年龄1477±44 Ma。

讨论部分总结：5.1认为Ser-I、Ser-II和Kfs-I年龄反映后期同位素重置而非早期水解蚀变；Ser-III对应穿切脉形成；Kfs-II数据受扰动而 ambiguous；Kfs-III因位于矿床外约4 km而受屏蔽；深部耦合溶解–置换反应（CDRR）较弱，主矿体CDRR更普遍。5.2以锆石和赤铁矿年龄锚定约1590 Ma成矿，将Ser-III约1410 Ma解释为脉体事件，并显示其对基质矿物造成同位素扰动；Py-III位错蠕变>约260 °C，Py-II与1537±42 Ma方解石脉相关，Py-I的SGR>400 °C最早，顺序为Py-I→Py-II→Py-III。5.3.1将1595—1500 Ma成矿与早期高温变形、冷却及放射性热联系起来；5.3.2将约1410 Ma解释为主要构造事件，涉及Masher’s Fault再活化与层状碎屑相（BCF）并入，并与Laurentian Pinware–Baraboo–Picuris造山带及Nuna超大陆裂解开始相关。5.4指出该EBSD-靶向定年流程可推广至复杂IOCG地体、Fennoscandian矿床及行星地质。研究结论翻译：该研究通过黄铁矿EBSD与以绢云母为主、K-feldspar为辅的Rb–Sr定年耦合，重建了Olympic Dam变形条件；早期变形（约1590—1500 Ma）由>400 °C的SGR动态重结晶记录，并早于1537±42 Ma的位错蠕变；约1410 Ma位错蠕变再活化，与强烈斜向、局部剪切主导的脉体叠加于黄铁矿有关；基于时限与显微构造证据，约1410 Ma稳健年龄解释为BCF在大规模Masher’s Fault再活化中并入矿体，并与约1520—1340 Ma trans-Laurentian Pinware–Baraboo–Picuris造山带相关，对应Nuna超大陆裂解开始，为澳大利亚该造山作用的首批证据之一。