《Journal of Geochemical Exploration》：Multi-stage rapid cooling and thermal events in the Dongping Gold deposit in Zhang-Xuan district, North China: Evidence from apatite geochemistry and geochronology
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•水羌沟岩体经历了三个截然不同的热事件阶段。•张宣地区在约 304–289 Ma 经历了岩浆期后蚀变。•岩石圈减薄导致晚白垩纪的快速剥蚀冷却。•板块汇聚共同驱动了始于 40–30 Ma 的快速剥蚀冷却。引言华北克拉通 (NCC) 是中国最重要的金矿化区之一 (Zhu et a
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水羌沟岩体经历了三个截然不同的热事件阶段。
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张宣地区在约 304–289 Ma 经历了岩浆期后蚀变。
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岩石圈减薄导致晚白垩纪的快速剥蚀冷却。
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板块汇聚共同驱动了始于 40–30 Ma 的快速剥蚀冷却。
引言
华北克拉通 (NCC) 是中国最重要的金矿化区之一 (Zhu et al., 2015)，包含三个成金富集区：小秦岭、胶东-辽宁和燕山-辽宁 (图 1a; Yang et al., 2003)。与克拉通内大多数矿床系统通常表现出与克拉通化过程的遗传联系不同，华北克拉通内的金矿床主要成矿于克拉通后阶段。其中，东平被认为是典型的与泥盆纪水羌沟 (SQG) 岩体在时空上有关联的碱性岩相关金矿床。然而，由于对成矿年龄的不同解释，该矿床的成因仍存在争议。提出的成矿模型建议为前寒武纪 (Hu et al., 1997; Qiu et al., 1997)、泥盆纪 (Lu et al., 1997; Wang et al., 2019) 或白垩纪 (Luo et al., 2001; Miao et al., 2002; Wei et al., 2018; Fan et al., 2021) 成矿，同时也有假说主张多期、叠加的成矿过程 (Wang, 2015; Bao et al., 2016)。尽管现有的热年代学约束相当丰富，但东平矿床及其邻近岩体自泥盆纪以后的热演化仍存在约束不足和理解不深的问题。建立热演化历史对于为揭示成矿过程与华北克拉通更广泛构造框架之间复杂相互作用提供关键见解至关重要。
磷灰石通常作为副矿物存在于多种岩浆-热液系统中 (Watson and Green, 1981; Zhao et al., 2015 及文献内引用)。U-Pb 测年的闭合温度范围为 425 °C 至 500 °C (Cherniak et al., 1991; Chamberlain and Bowring, 2001)，裂变径迹测年的闭合温度范围为 90 °C 至 120 °C (Laslett et al., 1987; Ketcham et al., 1999)，这使得磷灰石成为阐明岩浆作用后热液过程的有效热年代计。本研究专注于对收集自东平矿床、水羌沟 (SQG) 闪长岩岩体、SSQ 花岗岩和太古宙桑干群的磷灰石进行综合分析。采用多种分析技术来表征磷灰石颗粒，利用激光剥蚀-(多接收)-电感耦合等离子体质谱 (LA-(MC)-ICPMS) 进行同位素 (U
Pb 和 Sr) 和微量元素测量，利用电子探针微区分析 (EPMA) 进行主量元素组成分析，并采用磷灰石裂变径迹 (AFT) 分析重建热历史。通过比较各自的冷却路径和磷灰石成分，我们重建了与成矿相关的热液演化以及该地区更广泛的热历史。
各节摘要
区域地质
华北克拉通 (NCC) 主要由太古宙至古元古代的变质结晶基底和中元古代至第四纪的沉积覆盖层组成 (Zhai and Santosh, 2011; Santosh et al., 2017; Yang et al., 2018)，在构造上可细分为西部陆块、华北造山带和东部陆块 (Zhai and Santosh, 2011; Santosh, 2010; Nutman et al., 2014)。燕山造山带 (YOB) 位于华北克拉通的北缘。其形成和演化...
矿床地质
东平矿床表现出复杂的构造演化，其特征为三个截然不同的变形阶段 (Bao et al., 2016)。初始阶段的裂隙呈 NE 和 EW 走向，容纳了石英脉，这些石英脉或是无矿的，或仅具有微弱的矿化。第二个变形阶段以呈雁行式排列的 NNE 走向、NW 倾向的剪切断层为标志。主要共约 70 个金矿体受呈雁行式排列的 NNE 走向断层影响。第三...
采样点
代表性样品采集自张宣地区内的东平金矿及其周边地区。本研究分析了 5 个样品：70 号矿脉的蚀变碎裂岩 (D-9)、ZK12301 钻孔 274 米深处的深部钻芯 (F-2)、来自水羌沟 (SQG) 岩体的新鲜和钾长石蚀变伟晶岩岩脉 (分别为 F-3-2 和 F-4)，以及来自小营盘金矿区内桑干群的蚀变钾长石石英脉 (F-5) (距东平金矿约 16 公里)...
磷灰石颗粒的形态
矿化碎裂岩样品 (D-9) 的颗粒表现出强烈的破裂特征，粒度范围广泛，在 50 μm 至 150 μm 之间。它们主要作为碎片存在于脆性角砾岩脉以及钠长石和正长石中 (图 4a, b)。相比之下，其他样品的颗粒通常完整无损，呈现自形至半自形形态，粒度范围较广 (80 至 120 μm，图 4a, b)。
详细的阴极发光 (CL) 和光学阴极发光...
两种类型的磷灰石及其成因
岩浆磷灰石通常在岩浆演化过程中于狭窄的温度窗口内结晶 (Tan et al., 2022)。Si、Mn 和 Fe 浓度通常被用于了解磷灰石的成因 (Yao et al., 2007; Chen et al., 2017)。如第 5.3 节所述，在蚀变伟晶岩样品 (F-4) 中识别出了两个截然不同的磷灰石 U
Pb 测年年龄群。形态上，G1 和 G2 在粒度和自形程度上几乎没有差异。然而，它们的 MnO...
结论
对东平及相邻的水羌沟 (SQG) 和 SSQ 岩体以及桑干群进行了综合的磷灰石地球化学和热年代学分析，阐明了该地区复杂的岩浆-热液和剥蚀冷却历史。在水羌沟岩体中揭示出三个截然不同的磷灰石 U
Pb 年龄群 (~289 Ma, ~144 Ma 和 ~98 Ma)，其中最年轻的磷灰石群显示出热液磷灰石的地球化学特征和 OP-CL (光学阴极发光) 特征。最古老的年龄群约 289 Ma...
CRediT 作者贡献声明
冯云龙：写作 – 原稿、数据管理、概念化。张立婷：资金获取、数据管理。Nimat Ullah Khattak：形式分析。王志伟：资源。李杰：资源。魏浩：调查。刘宇：可视化。李春雷：可视化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。
致谢
我们感谢西安矿普地质勘探技术有限公司的泉瑞萍在测试过程中的帮助。此外，我们还要感谢东平金矿的黄伟在野外工作方面给予的帮助。本研究受中国河北地质大学河北省战略关键矿产研究协同创新中心的开放项目计划 (资助号：HGUXT-2023-4) 和河北地质大学以及河北省自然科学基金 (资助号...
冯云龙|张立婷|Nimat Ullah Khattak|王志伟|李杰|魏浩|刘宇|李春雷
