尼日利亚中北部Kaiama金矿化的形成机制：来自流体包裹体及稳定氧-氢同位素的证据

《Journal of African Earth Sciences》：Genesis of Kaiama gold mineralization, Northcentral Nigeria: Evidence from fluid inclusion and stable O–H isotope

　　本研究以尼日利亚中北部Kaiama金矿为对象，通过流体包裹体petrography、微热力学及稳定同位素分析，揭示其矿化流体具有变质- meteoric混合来源，低-中温、中等盐度特征，并受NE-SW韧性剪切带控制，流体混合主导金沉淀过程。

　　

阿里尤·奥希亚尼·乌马拉（Aliyu Ohiani Umaru）|奥卢格本加·奥昆洛拉（Olugbenga Okunlola）|乌马拉·亚当·丹巴塔（Umaru Adamu Danbatta）|伊尔马兹·德米尔（Y?lmaz Demir）|亚尔塞·布罗迪维耶·马武恩古（Yarsé Brodivier Mavoungou）|萨莱姆·布拉希姆·瓦尔（Salem Brahim Vall）|哈曼·伊沙库·卡马莱（Hamman Ishaku Kamale）

泛非生命与地球科学大学研究所（包括健康与农业领域），尼日利亚伊巴丹大学

摘要

凯阿马（Kaiama）金矿床位于尼日利亚中北部的元古代基底复合体中，主要分布在受构造控制的石英-硫化物脉中，这些脉体嵌入了糜棱化的石英岩和滑石片岩中。矿化作用与NE–SW走向的韧性剪切带空间相关，这些剪切带被认为是区域性广泛的安卡-约里（Anka–Yauri）断层系统的次要构造。虽然尼日利亚的金矿发现已得到广泛记录，但成矿流体的起源和演化仍存在争议。本研究结合了流体包裹体岩石学、微热测量以及稳定同位素（δ¹⁸O和δD）地球化学方法，以揭示矿化过程中的物理化学条件和流体来源。详细的岩石学观察表明，硫化物组合包括黄铁矿、方铅矿、辉铜矿和闪锌矿，而石英、绢云母和长石是主要的脉石矿物。流体包裹体岩石学研究发现了三种不同的流体类型：I型（含碳的水相三相流体）、II型（富含蒸汽的双相流体）和III型（富含液体的双相流体），它们的共存表明流体混合是关键的成矿机制。微热测量结果显示，这些流体的均一化温度范围为169°C至339°C，盐度在0.4%至15.3% NaCl当量之间，符合低温至中温、中等盐度的热液特征。流体包裹体的稳定同位素组成（δ¹⁸O Wasser = +1.57‰至+7.07‰；δD_water = –114‰至–33‰）表明流体来源混合了变质岩成分和大气成分。总体而言，这些结果表明，构造控制的流体流动以及不同来源流体的混合在凯阿马金矿的沉淀过程中起到了关键作用。

引言

全球的金矿床展示了多种成矿模型，其成因机制一直是科学研究的焦点，尤其是关于成矿流体的来源和性质（Singh, 2020）。这种复杂性源于多种因素，包括它们与花岗岩侵入体的空间和时间关联（Akande et al., 1988; Groves & Santosh, 2015; Yang et al., 2016; Mateen et al., 2022）、矿化与峰值变质作用的时间关系不确定性（Perring et al., 1987; Doublier et al., 2014）、矿物的层控性（Hu et al., 1998）、矿金属和流体来源的不确定性（Goldfarb & Groves, 2015; Yang et al., 2016），以及矿床沉积的构造环境争议（Xu et al., 2017; Deng et al., 2018）。在尼日利亚，金矿的成因仍存在争议。先前对伊佩林多（Iperindo）和宾约里（Bin Yauri）金矿的地球化学和同位素研究为成矿过程提供了宝贵见解（Garba and Akande, 1992; Garba, 2000, 2002, 2003; Oyinloye, 2004; Oyinloye and Steed, 2004）。这些研究结合了流体包裹体和稳定同位素（S、C和O）分析，表明金矿沉积主要由变质岩热液作用形成，可能还含有大气或少量岩浆成分。

尽管取得了这些进展，但由于尼日利亚许多金矿的勘探有限，成矿流体的确切性质和来源仍不明确。尼日利亚西北部的凯阿马地区尽管具有巨大的矿产潜力，但勘探程度仍然较低。以往的研究主要集中在岩石、土壤和河流沉积物的初步地球化学调查上，识别出有前景的勘探目标；然而，成矿流体的起源和演化过程并未得到探讨（Alepa et al., 2019a; 2019b）。此外，区域性的航空地球物理研究也确定了具有金矿潜力的构造控制区，强调了主要构造趋势在矿化定位中的作用（Umaru et al., 2022）。本研究旨在通过结合流体包裹体微热测量和稳定同位素（δ¹⁸O和δD）分析，填补这一知识空白，以揭示金矿沉积的物理化学条件，并更深入地理解尼日利亚基底复合体中的金矿形成过程。具体而言，本研究旨在确定成矿流体主要是变质岩来源、岩浆来源还是混合来源，以及流体混合或与围岩的相互作用是否促进了金的沉淀。

地质背景

研究区域“凯阿马”位于尼日利亚中北部的基底复合体中（图1b）。该基底复合体由两部分组成：1）前寒武纪基底复合体；2）侏罗纪年轻花岗岩。基底复合体属于泛非活动带的一部分，位于西非克拉通和刚果克拉通之间，塔乌雷格盾（Tuareg Shield）的南部（Black, 1980）。尼日利亚中北部的基底复合体包含三个岩石单元

材料与方法

本研究使用了从多个石英脉中采集的手工标本来研究凯阿马金矿床。收集了代表不同脉石和矿石矿物组合的样本，这些样本涵盖了矿石形成的不同阶段。虽然所有样本都进行了岩石学分析，但只有来自主要矿石阶段的样本被选用于流体包裹体和稳定同位素分析。

热液蚀变与石英脉形态

野外和岩石学观察表明，凯阿马地区的热液蚀变和脉体形态与围岩的变形历史和构造框架密切相关。金矿化主要发生在糜棱化石英岩和滑石片岩中的石英-硫化物脉中。这些脉体通常呈NNE–SSW至NE–SW走向，与围岩的接触边界清晰或渐变。它们的形态从简单的平面状

矿石矿物学与共生关系

凯阿马金矿的矿石矿物组合包括黄铁矿、方铅矿、辉铜矿、闪锌矿和闪锌矿，以及少量的铁氧化物和自然金，这与宾约里（Bin Yauri）和阿拉格贝德（Alagbede）金矿区的矿物组合有很强的相似性（Garba, 2003; Ajadi, 2018）。岩石学观察发现了两代黄铁矿，具有不同的纹理和共生特征。第一代黄铁矿（Py₁）呈无定形至亚定形颗粒，颗粒被压碎

结论

本研究探讨了尼日利亚中北部凯阿马金矿的成矿流体演化过程和沉积环境。该矿床位于糜棱化的石英岩和滑石片岩中，其特征是NNE–SSW至NE–SW走向的石英-硫化物脉及相关剪切带。成矿过程受热液流体在脆性-韧性剪切带中的流动控制，硫化物矿物是在构造事件后由流体沉淀形成的。

作者贡献声明

哈曼·伊沙库·卡马莱（Hamman Ishaku Kamale）：撰写、审稿与编辑。亚尔塞·布罗迪维耶·马武恩古（Yarsé Brodivier Mavoungou）：撰写、审稿与编辑、软件应用。萨莱姆·布拉希姆·瓦尔（Salem Brahim Vall）：撰写、审稿与编辑、可视化处理。乌马拉·亚当·丹巴塔（Umaru Adamu Danbatta）：撰写、审稿与编辑、监督工作。伊尔马兹·德米尔（Y?lmaz Demir）：撰写、审稿与编辑、资料收集。阿里尤·奥希亚尼·乌马拉（Aliyu Ohiani Umaru）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、软件应用、方法学设计、概念构建。奥卢格本加·奥昆洛拉（Olugbenga Okunlola）：撰写、审稿与编辑、监督工作

未引用参考文献

Goldfarb et al., 1988; Jenkin et al., 2015; Kerrich, 1983; Kerrich and Fryer, 1988; Kokhetal et al., 2017; Kouhestania et al., 2019; Lie′geois, 2019; Ohmoto, 1986; Oyinloye, 2002; Sheppard, 1986; Vennemann and O'Neil, 1993; Vikent’eva et al., 2017.

资助

本研究是第一作者的博士论文的一部分，得到了非洲联盟通过尼日利亚伊巴丹大学泛非生命与地球科学研究所（包括健康与农业领域）的资助。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。