辽宁省金昌沟金矿床原位硫化物地球化学及热液独居石 U-Pb 定年：对成矿年龄和成矿物质来源的启示

《Journal of Geochemical Exploration》：In situ sulfides geochemistry and hydrothermal monazite U Pb dating of the Jinchanggou gold deposit, Liaoning Province: Implication for the metallogenic age and ore-forming material sources

　　

•水热独居石 U-Pb 定年得出了 164.8 ± 4.5 Ma 的成矿年龄。
•初始成矿物质来源于岩浆热液流体。
•金以不可见金的形式存在于黄铁矿中。
•温度下降和硫逸度波动导致了金的沉淀。

引言
华北克拉通（NCC）拥有三个主要金成矿省：胶 - 辽、燕 - 辽和崤 - 小秦岭成矿省（Yang et al., 2003）。辽东地区位于北部 NCC 边界的最东端，介于鸭绿江断裂和郯庐断裂之间（图 1），属于胶 - 辽成矿省的一部分（Li et al., 2024; Yang et al., 2003）。该地区经历了强烈的中生代构造运动和岩浆活动，其大多数金矿床集中在毛岭、青城子和五龙矿田。这些矿田共同拥有许多大型到超大型金矿床，包括五龙、毛岭、大洞沟和白云矿床（Zhu et al., 2015, Zeng et al., 2019, Zhang et al., 2019a）。
石英脉型金矿床在全球主要造山带中常见，类似于毛岭矿田中的金厂沟金矿。石英脉型金矿床提供了重要的金源，并存在于广泛的构造环境中（Rice et al., 2016; Tavares Nassif et al., 2022）。加拿大阿比提比绿岩带中的 Garrcon 矿床，其金在跨越脆性 - 韧性转变的压力循环期间沉淀（Tavares Nassif et al., 2022）。东哈萨克斯坦的黑页岩含有石英脉，被认为代表了隐藏金矿床系统的上部（Konopelko et al., 2025）。中国南方的世界级金山矿床，其黄铁矿中的金通过多阶段纳米颗粒聚集和再迁移形成（Wu et al., 2025）。辽东半岛上的五龙金矿床与华北克拉通破坏引起的岩浆热液事件密切相关（Yu et al., 2020）。这些矿床的特征是金主要集中在含金黄铁矿中，以不可见金（晶格结合型和纳米颗粒型）和可见自然金的形式存在，沉淀通常与围岩硫化、流体沸腾和水 - 岩相互作用有关（Groves et al., 1998）。尽管全球对石英脉金系统进行了广泛研究，但关于赋存于北部 NCC 边缘内的侏罗纪石英脉型矿床的详细地球化学约束很少，毛岭矿田中金厂沟金矿（JGD）的成因仍知之甚少。
在这一全球背景下，受多阶段板块演化控制，辽东地区的金成矿作用一般可分为三个不同的成矿期次：晚三叠世（约 231–200 Ma）、侏罗世（约 190–160 Ma）和白垩纪早期（约 131–120 Ma；主要成矿阶段）（Zhu et al., 2024; Zhang et al., 2021; Zhang et al., 2017）。受深部俯冲及随后华北板块与扬子板块碰撞的驱动，三叠世金成矿作用产生了广泛的岩浆 - 热液活动，并形成了白云（225 ± 7 Ma）（Liu et al., 2019a）和林家三道沟（227 ± 2 Ma）（Yao et al., 2022）等矿床。侏罗世太平洋板块（PPP）在欧亚板块之下的俯冲驱动了大规模的岩浆活动和成矿，产生了毛岭（183 ± 2 Ma）（Zhang et al., 2022a）等矿床。本研究所关注的金厂沟金矿位于毛岭矿田（图 2）。白垩纪早期太平洋板块（PPP）的板片回卷引发了克拉通破坏，相关的岩浆 - 热液活动形成了五龙（128 ± 2 Ma）（Yu et al., 2020）和大洞沟（133 ± 1 Ma）（Li et al., 2024）等矿床。
作为热液金矿床中的主要含金矿物，黄铁矿通过形态、结构和成分的变化记录了热液系统的演化，为划分成矿阶段和追溯成矿物质来源提供了可靠基础（Large et al., 2009; van Ryt et al., 2020）。草谷金矿床黄铁矿的微尺度成分数据显示，金以两种不同形式存在：赋存于成分环带黄铁矿中的不可见金，以及捕获在生长区中的微米级包裹体（Taylor et al., 2021）。基于夏河沟金矿床黄铁矿的 S-Pb 同位素数据，Yu 等（2025a）提出夏河沟矿床代表了一个成矿物质同时来源于岩浆和浅部地壳来源的热液系统。利用黄铁矿的原位微量元素成分，Gao 等（2024）提出由水 - 岩相互作用驱动的硫化作用是成矿的关键机制；原位 S 同位素数据进一步表明，相关的矽卡岩型铜（金）成矿接收了来自岩浆源和围岩的成矿物质。基于高家铺子金矿床获得的 Pb 同位素特征，Yu 等（2009）确定来自深部隐伏花岗岩浆的物质贡献提供了一个重要的物质来源。此外，黄铁矿的原位 Pb 同位素分析也揭示了外部岩浆源的参与（Yu et al., 2021）。这种原位黄铁矿研究已被广泛应用于金矿床。在穆棱矿床，通过黄铁矿的原位微量元素和 S 同位素揭示了多阶段流体演化，其中不可见金以晶格结合型 Au+ 形式存在于金溶解度线以下（Zhang et al., 2020）。在巨大的西林矿床，黄铁矿中的微量元素和 S 同位素与流体包裹体的结合表明，强烈的水 - 岩相互作用驱动了金的沉淀（Yu et al., 2024a）。流体包裹体和 S-Pb 同位素数据表明，辽东地区白云金矿床的成矿物质主要获取自岩浆源，同时伴有盖县组的贡献（Zhang et al., 2019a）。流体包裹体显微测温法直接约束了成矿流体的盐度、温度和演化路径。当与原位黄铁矿地球化学相结合时，它使得对热液过程和金沉淀机制进行更全面的重建成为可能（Wilkinson, 2001）。黄铁矿的微尺度分析克服了整体分析技术的关键局限性，可以避免多阶段矿化的信号干扰。它不仅为划分石英脉型金矿床的矿化阶段、识别金富集机制以及地球化学追溯成矿物质来源提供了技术基础，也为总结区域成矿模型和指导深部勘探提供了可靠的科学依据。然而，金厂沟金矿尚未进行系统的流体包裹体研究或高分辨率原位黄铁矿地球化学分析，其成矿流体演化和成因机制仍存在关键的不确定性。
毛岭矿田代表辽东地区的重要组成部分；仅毛岭矿床就拥有 214 吨的黄金资源量，平均品位为 0.87 g/t（Han et al., 2023），该矿田还包含王家洼子、金厂沟和太平岭矿床。主要矿体赋存岩性是太古宙辽河群的盖县组（GXF），分布在中生代卧龙泉岩体周围。在这些矿床中，毛岭和太平岭矿床代表在侏罗纪古亚洲洋板块俯冲相关构造背景下形成的蚀变岩型金矿床（Zhang et al., 2022a），而王家洼子和金厂沟矿床是石英脉型金矿床，其成矿年龄仍未得到良好约束。金厂沟金矿直接赋存于卧龙泉岩体中（图 2），并与铅 - 锌矿化有关。金厂沟金矿先前报道的石英 RbSr 年龄为 159.0 ± 29.0 Ma，约束较差，且与矿体围岩花岗岩（191 ± 1.9 Ma; Zhang et al., 2015）的遗传联系尚未建立。在本研究中，我们专注于金厂沟金矿，并结合了每个成矿阶段黄铁矿的原位 LA-ICP-MS 微量元素分析与 LA-(MC)-ICP-MS S-Pb 同位素分析，旨在约束金厂沟金矿内成矿物质的成因和来源。研究结果为毛岭矿田石英脉型金矿床的成矿模型以及勘探预测提供了理论支持。

章节片段
区域地质
构造上，辽东地区被划分为北部的鞍山 - 抚顺太古宙结晶杂岩带（北辽宁地块），南部的锦州太古宙结晶杂岩带（南辽宁地块），中部的辽河群和辽冀花岗岩带（古元古代辽冀造山带），以及太古宙龙岗地块（LB）和南岭地块（NB）（Zeng et al., 2019; Zhao et al., 2012）。辽冀造山带位于 NCC 的东缘，由...界定
矿床地质
矿区出露的地层包括古元古代辽河群的盖县组（GXF）、中元古代余水砬子组以及第四系覆盖层，北辽河群主要由碎屑岩和碳酸盐岩组成，而南辽河群富含变质火山岩（Zhao et al., 2012）。位于辽河群顶部的盖县组分为两个岩性单元，并与上覆的余水砬子组呈角度不整合接触。盖县组的第二单元...
样品
用于地质年代学定年的所有独居石颗粒均取自金厂沟金矿，并从含矿石英脉中分离；本测试共获取了 12 个分析点。用于黄铁矿原位微量元素分析和 S-Pb 同位素分析的硫化物样品采集自金厂沟矿区。我们获得了 41 个微量元素分析点的结果以及 40 个 S-Pb 同位素测定点。用于流体包裹体显微测温的标本采集于金厂沟水热独居石 U-Pb 定年
在本研究中，我们对金厂沟金矿第三阶段与硫化物共生的水热独居石进行了 LA-ICP-MS U-Pb 定年（图 4e, f）。共获得了 12 个有效分析点，定年结果见表 1 和图 6。由于 Tera-Wasserburg 谐和图可以直接校正独居石中的普通铅，它有效地减少了普通铅校正引起的年龄误差（Yuan et al., 2011）。使用该方法，我们获得了一个下相交年龄
金成矿年龄
年代学研究显示，辽东地区的金成矿作用可分为三个阶段：白垩纪早期（131–120 Ma），以五龙金矿床（128 ± 2 Ma; Yu et al., 2020）为代表；侏罗世（190–160 Ma），以毛岭金矿床（183 ± 2 Ma; Zhang et al., 2022a）为代表；以及晚三叠世（233–200 Ma），以白云金矿床（225 ± 7 Ma; Liu et al., 2019a）为代表。在全球范围内，石英脉型金矿床形成于...

结论
水热独居石 U-Pb 定年得出 164.8 ± 4.5 Ma 的下相交年龄（MSWD = 1.8），将金厂沟金矿的形成置于中侏罗世，并在时间和成因上将其与由太平洋板块（PPP）俯冲驱动的花岗岩浆作用联系起来。
成矿流体被解释为来源于深部侏罗纪岩浆热液源。硫同位素表明主要来源于岩浆，伴有少量盖县组（GXF）的贡献，而铅同位素表明铅主要来源于...

CRediT 作者贡献声明
吴松松：写作 – 初稿，调查。陈沛文：写作 – 审阅 & 编辑，监督，调查，资金获取。张浩：调查。孙南天：调查。曾庆冬：资源，调查。于冰：项目管理，调查。孙国涛：调查。傅勇：资源。

未引用参考文献
Liu et al., 2020
Sterner and Bodnar, 1984

竞争利益声明
作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本文中报告的工作。

致谢
本研究由深地探测与矿产资源勘探 - 国家重点科技重大项目（编号 2024ZD1001307, 2024ZD1001301）和国家自然科学基金（编号 42102084）资助。我们衷心感谢段晓霞教授、于冰教授和曾庆冬教授在野外调查和富有洞察力的学术讨论中提供的宝贵帮助。

吴松松 | 陈沛文 | 张浩 | 孙南天 | 曾庆冬 | 于冰 | 孙国涛 | 傅勇