Trituración progresiva 40Ar/39Ar Datación de un oro

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 12793 (2022) Citar este artículo

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Los depósitos de oro tipo Carlin se encuentran entre los depósitos de oro hidrotermales más grandes del mundo. Sin embargo, la datación directa de la edad metalogénica de estos depósitos es difícil, porque no todos los depósitos proporcionan material adecuado para los métodos radiométricos convencionales. Las vetas de cuarzo en etapa de mineralización sintética de estos depósitos generalmente contienen abundantes inclusiones fluidas, que permiten la datación por inclusión fluida 40Ar/39Ar. En este estudio, se realizó la datación por trituración progresiva 40Ar/39Ar en una veta de cuarzo aurífera del depósito de oro tipo Liaotun Carlin en el noroeste de Guangxi, China. Los isótopos de argón liberados de los pasos posteriores produjeron una edad isócrona de 200,7 ± 2,1 Ma. Inferimos que el gas que contiene Ar se extrajo de las inclusiones fluidas primarias y que la edad de ca. 200,7 Ma refleja el momento de la mineralización del oro. La relación inicial 40Ar/36Ar correspondiente a la isócrona es 298,0 ± 4,3, que es estadísticamente indistinguible del valor del aire, lo que indica que los fluidos formadores de minerales probablemente derivaron principalmente del flujo de presión gravitacional en la cuenca de agua saturada de aire. Nuestro estudio preliminar muestra la viabilidad y el gran potencial de la datación 40Ar/39Ar de gases procedentes de inclusiones fluidas mediante trituración progresiva de vetas de cuarzo para fechar la edad de mineralización y descifrar los orígenes fluidos de los depósitos de oro tipo Carlin.

El área de Yunnan-Guizhou-Guangxi, o área de Dian-Qian-Gui, en el suroeste de China, se conoce como el Triángulo Dorado ya que esta región contiene la segunda mayor concentración de depósitos de oro tipo Carlin en el mundo (Fig. 1a, b), con recursos totales de > 800 toneladas de Au con una ley promedio de 4,5 g/t1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. No siempre se dispone de determinaciones precisas de la edad de mineralizaciones diseminadas extremadamente finas, como los depósitos de oro tipo Carlin, ya que generalmente carecen de minerales datables mediante técnicas de datación isotópica convencionales5,11,12,13,14. Sin embargo, con el desarrollo y utilización de nuevas técnicas de separación de minerales y análisis isotópico, se han logrado grandes avances en la limitación de las edades metalogénicas de los depósitos de oro tipo Carlin durante las últimas décadas4,14,15. Por ejemplo, las edades metalogénicas de los depósitos de oro tipo Carlin en Nevada, EE. UU., se han limitado a entre 42 y 36 Ma mediante la aplicación de métodos de datación Rb-Sr y 40Ar/39Ar a galjaita y adularia, respectivamente11,16,17.

a) Mapa geológico simplificado de la estructura tectónica y ubicación del Triángulo Dorado; (b) Mapa geológico regional que muestra la distribución de los depósitos de oro de edades isotópicas representativas en el Triángulo Dorado y sus alrededores y la ubicación del área de estudio. (c) Mapa geológico del depósito de oro de Liaotun. Esta figura se modificó después de las referencias 4 y 18 y se creó con Adobe Illustrator versión 2022 (https://www.adobe.com/products/illustrator.html), editado por Rongguo Hu. Referencias de edad: [1]-2; [2]-6; [3]-4; [4]-19; [5]-20; [6]-21; [7]-22; [8]-8; [9]-23; [10]-15; [11]-24; [12]-25; [13]-26; [14]-27.

En los depósitos de oro tipo Carlin del área de Dian-Qian-Gui, todavía no se ha informado de galkhaita o adularia y, por lo tanto, los resultados de datación isotópica publicados en esta región (Fig. 1b) se derivan principalmente de la datación Rb-Sr de hidrotermalmente. minerales alterados e inclusiones fluidas19,20,21,28, datación Re-Os con arsenopirita, pirita y pirobitumen6,8,22, datación de rutilo hidrotermal, monacita, calcita o apatita por el método U-(Th)-Pb4,9,15 ,23, datación U-Th-He con circón29, datación con sericita e illita 40Ar/39Ar27 y datación Sm-Nd de calcita hidrotermal24,25,26. En resumen, los datos geocronológicos reportados indican que la región del Triángulo Dorado de Dian-Qian-Gui experimentó dos eventos de mineralización de oro independientes durante el Triásico tardío al Jurásico temprano (230–195 Ma) y del Jurásico tardío al Cretácico temprano (150–122 Ma). .

El depósito de oro de Liaotun en el condado de Bama, al noroeste de Guangxi (Fig. 1b, c), es un depósito de oro típico de tipo Carlin en el Triángulo Dorado y el único cuyos yacimientos están atravesados ​​por vetas de pórfido de cuarzo del Yanshaniano tardío. Limitar con precisión la edad de mineralización de este depósito de oro no sólo ayudará a revelar el vínculo genético entre estos diques félsicos y la formación de mineral, sino que también contribuirá a una mayor exploración del depósito de mineral. Sin embargo, la edad de mineralización del depósito de oro de Liaotun está poco limitada, principalmente porque no contiene minerales adecuados para los métodos tradicionales de datación isotópica. Las vetas de cuarzo de estos depósitos que son contemporáneos de la mineralización generalmente contienen abundantes inclusiones fluidas ricas en K, lo que permite la datación por inclusión fluida 40Ar/39Ar.

Los depósitos de oro en el área de Liaotun están alojados en la Formación Baifeng del Triásico medio (T2bf), que consiste en lutitas, areniscas y limolitas, y los yacimientos están controlados principalmente por fallas con tendencia NO o EW (Fig. 1c). Un dique félsico intruyó piedra caliza del Carbonífero y arenisca del Triásico a lo largo de una falla con tendencia de ENE a NE y cortó el yacimiento más grande (No. I). La datación 40Ar/39Ar de fenocristales de moscovita de este dique arrojó una edad meseta de 95,5 ± 0,7 Ma, que se interpretó como el límite inferior de la etapa metalogénica18. Posteriormente, la datación SIMS zircon U-Pb mostró que el dique Liaotun fue emplazado a 97,2 ± 1,1 Ma (MSWD = 2,9), y los autores infirieron que no existe un vínculo genético entre el dique félsico y el depósito de oro tipo Liaotun Carlin30. Dados estos datos no concluyentes sobre la edad de mineralización precisa de este depósito de oro, se necesitan datos metalogénicos directos más precisos.

La técnica de trituración progresiva al vacío 40Ar/39Ar para datar las edades de inclusiones fluidas se ha mejorado y desarrollado durante treinta y cinco años31,32. Este método se ha aplicado ampliamente para limitar las edades de formación de los recursos de hidrocarburos33,34, la regresión después del metamorfismo de alta presión ultraalta35,36 y, en particular, para la datación directa de depósitos minerales hidrotermales de casiterita, esfalerita y wolframita, y minerales de ganga como vetas de cuarzo mineralizado32,37,38,39,40,41,42,43. Sin embargo, esta técnica aún no se ha empleado con éxito en depósitos de oro tipo Carlin alojados en sedimentos, aunque en este tipo de depósitos de mineral se encuentran ampliamente desarrolladas vetas de cuarzo mineralizado con abundantes inclusiones fluidas.

En esta contribución, aplicamos la técnica de datación por trituración progresiva al vacío 40Ar / 39Ar a una veta de cuarzo piritizado que contiene oro relacionada con la etapa de mineralización principal en el depósito de oro tipo Liaotun Carlin, al noroeste de Guangxi (Fig. 2c). Basado en un enfoque combinado de observación petrográfica de inclusiones de fluidos y medición microtermométrica, nuestro estudio intenta descifrar el origen del flujo de fluido y limitar la edad de formación de las vetas de cuarzo mediante el uso de un enfoque de datación directa. Además, nuestro estudio demuestra la viabilidad de la datación 40Ar/39Ar mediante trituración progresiva in vacuo de cuarzo, lo que da como resultado la liberación de gas de inclusiones fluidas, y explota este enfoque para limitar la edad de mineralización de los depósitos de oro tipo Carlin, señalando que tales los depósitos normalmente carecen de minerales susceptibles de datación.

(a) Foto panorámica del depósito de oro de Liaotun, (b) trozo del yacimiento IV; (c) piritización en una veta de cuarzo que contiene Au en arenisca de cuarzo del Pérmico. Los minerales que contienen oro incluyen pirita arseniana y arsenopirita.

Los depósitos de mineral de Dian-Qian-Gui están restringidos a la cuenca Youjiang del Devónico-Triásico, que limita al noreste con la falla Ziyun-Du'an, al noroeste con la falla Mile-Shizong y al sureste con la falla Pingxiang. falla, que separa la cuenca del bloque Cathaysia (Fig. 1b)1. Contiene depósitos hidrotermales de baja temperatura de Au-As-Sb-Hg ampliamente desarrollados y es una de las mayores concentraciones de depósitos de oro tipo Carlin en el mundo1,2,3,8,10.

La evolución de la cuenca de Youjiang se puede dividir en seis etapas desde el Devónico temprano hasta el Cretácico44, mientras que los depósitos de oro en esta región se formaron principalmente durante un evento transpresional poscolisión en el orógeno de Indochina1,2,4,6,44. Los depósitos de oro en el Triángulo Dorado están alojados principalmente en piedra caliza del Pérmico y rocas sedimentarias volcánicas o rocas siliciclásticas y carbonatos del Triásico, y están controlados estructuralmente por varios pliegues y fallas asociadas, probablemente producidas durante la deformación orogénica del Indosiniano1,45.

El depósito de oro de Liaotun, situado en la falla, en el condado de Bama, al noroeste de Guangxi, es un depósito de oro de tipo Carlin de tamaño mediano, que se encuentra en el margen suroeste de la plataforma carbonatada aislada de Longtian (Fig. 1b)18,30,46. Las rocas sedimentarias expuestas en la plataforma son principalmente piedra caliza, intercalada con dolomita de la Formación Carbonífera Du'an (C1-2d) y piedra caliza de arrecife de esponjas del Pérmico (Pbls). Los estratos alrededor de la plataforma pertenecen a la Formación Triásica Baifeng (T2bf), que consiste en facies de cuencas de aguas profundas intercaladas de arenisca y lutita (Fig. 2a)18,30.

El área de estudio contiene fallas bien desarrolladas y pliegues lineales, con yacimientos de oro individuales controlados estructuralmente por fallas de alto ángulo. Se han reconocido cinco fallas con tendencia NO y cuatro con tendencia EW en el área (Fig. 1c). Entre ellas, las fallas F1 y F2 con tendencia NO son fallas sinsedimentarias, mientras que las fallas F4 con tendencia NO y F5, F6, F9 con tendencia EW son estructuras que contienen minerales y albergan los cuerpos minerales etiquetados como I, III, IV. y V, respectivamente (Fig. 1c)18,46. Las vetas de pórfido de cuarzo del Yanshaniense tardío (97–95 Ma) intruyeron piedra caliza carbonífera y arenisca del Triásico a lo largo de una falla con tendencia ENE a NE a través del domo longtiano18,30.

El depósito consta de cinco yacimientos y el yacimiento más grande (No. I) está cortado por la veta de pórfido de cuarzo de Yanshanian tardío en el medio y las partes noroeste y sureste han sido etiquetadas como I-1 y I-2, respectivamente (Fig. 1c). . La mineralización de oro en la parte superior del yacimiento es mineral oxidado, dominado por la silicificación y limonitización de grauvaca de cuarzo detrítico y cataclasita. Los minerales primarios a semiprimarios en la parte inferior del yacimiento son pirita diseminada y arsenopirita menor. La alteración hidrotermal asociada con la mineralización de oro en el depósito incluye silicificación, piritización, arsenopiritización, (des)carbonatación, arcilización y sulfuración. La ocurrencia, texturas y conjuntos minerales de los minerales en Liaotun indican que la alteración hidrotermal asociada con la mineralización de oro en el depósito se puede dividir en cuatro etapas: (1) etapa de descarbonatación + silicificación; (2) etapa de cuarzo + pirita + arsenopirita; (3) etapa de cuarzo + estibina; (4) cuarzo + calcita + etapa de arcilla18,46.

El yacimiento I controlado por fallas más grande, con tendencia NO (F4), tiene 656 m de largo y en promedio 9 m de espesor, generalmente buza hacia el SW con ángulos de buzamiento pronunciados de 50° a 85° y tiene una ley promedio de 1,62 g/t Au. . Los cuerpos minerales más pequeños III y V están controlados por fallas verticales F5 y F6 con tendencia EW. El cuerpo III tiene 230 m de largo y 7,20 m de espesor con una ley de oro promedio de 7,33 g/t, y el yacimiento V tiene 194 m de largo, 1,16 m de espesor y una ley de oro promedio de 0,34 g/t Au18,46. El yacimiento V está alojado en limolita, lutita y arenisca de estrato grueso en el segundo miembro de la Formación Baifeng del Triásico medio. En este yacimiento, los minerales dominantes son arenisca fina silicificada de color marrón pardo y rojo violáceo, cataclasita, roca triturada, limolita silicificada menor y lodo estratificado, y generalmente se puede observar cuarzo vetillado localmente (Fig. 1c). Las estructuras del mineral son diseminadas, manchadas, en red microveteada, brechadas, porosas y terrosas18. La muestra LT19-1-2Qz, utilizada en este estudio para la inclusión de fluido en la datación 40Ar/39Ar por trituración al vacío, se recolectó de los desechos de la mina del yacimiento IV (Fig. 2b, c). Es una veta de cuarzo piritizado que contiene oro de 0,5 a 2 cm de ancho con una ley de 4,02 g / t Au46.

Se han aplicado observaciones petrográficas y mediciones microtermométricas a la muestra de cuarzo de veta aurífera LT19-1-2Qz del depósito de oro tipo Liaotun Carlin. Las salinidades totales (W) se calculan con la fórmula de reducción basada en las temperaturas finales de fusión del hielo (|Tm|): W = 1,78|Tm| − 0,0442|Tm|2 + 0,000557|Tm|47. Las inclusiones líquidas están, en algunos lugares, agrupadas en racimos (Fig. 3b, c). Se seleccionaron para la medición dos o tres inclusiones de fluidos individuales en cada grupo.

Microfotografías de inclusiones de fluidos en la muestra LT19-1-2Qz de la veta de cuarzo que contiene Au del depósito de oro de Liaotun. (a) inclusiones de fluidos primarias y secundarias en vetas de cuarzo e inclusiones de fluidos secundarias que atraviesan el límite de grano; (b, c) inclusiones de fluido primario aisladas y agrupadas en vetas de cuarzo; (d,e) inclusiones de fluidos secundarios en vetas de cuarzo a lo largo de fracturas curadas.

Se desarrollaron abundantes inclusiones de fluido en la veta de cuarzo y se pueden separar en inclusiones de fluido primarias y secundarias (PFI y SFI, respectivamente) según los criterios de textura (Fig. 3a). La mayoría de los PFI tienen <5 μm de diámetro y se caracterizan por contenidos de líquido-vapor de dos fases con una burbuja de H2O extremadamente pequeña a temperatura ambiente (Fig. 3b, c). Tienen formas cristalinas negativas, redondas, alargadas o irregulares, y se presentan en distribuciones aisladas, aleatorias o agrupadas (Fig. 3b, c), lo que sugiere un origen primario. El análisis de la etapa de calentamiento-congelación muestra que los PFI tienen una Tm entre -6,5 y -9,5 ° C, correspondiente a salinidades de 9,9 a 13,4% en peso equivalente de NaCl (Fig. 4a). La temperatura de homogeneización está entre 245 y 180 °C (Fig. 4b). Pequeñas matrices lineales de SFI, de aproximadamente 1 a 3 μm de largo, se producen principalmente a lo largo de fracturas curadas transversales y tienen formas redondas, ovaladas, tubulares o irregulares (Fig. 3a,d,e), pero algunas SFI irregulares alcanzan de 5 a 10 μm. diámetro. Estas inclusiones suelen ser inclusiones acuosas puras, pero localmente se producen inclusiones de líquido-vapor de dos fases. Las inclusiones de fluido secundario arrojaron valores de Tm entre - 2,1 y - 7,5 ° C, correspondientes a salinidades de 3,5 a 11,1% en peso equivalente de NaCl (Fig. 4a). Los valores de Th estuvieron entre 200 y 160 °C (Fig. 4b).

Histogramas de salinidades (a) y temperaturas de homogeneización (b) de inclusiones fluidas en la veta de cuarzo que contiene Au del depósito de oro de Liaotun.

Durante el experimento de trituración al vacío, se trituró el cuarzo LT19-1-2Qz separado en 33 etapas con un número total de alrededor de 16,990 gotas de mortero (Apéndice S1). El número de caídas del mortero aumenta paso a paso desde decenas en el primer paso hasta centenas. Los espectros de edad para esta muestra, que se muestran en la Fig. 4, producen un espectro de edad en forma de escalera que disminuye gradualmente con edades aparentes de 268 a 191 Ma en las primeras cuatro etapas de trituración. Posteriormente, las edades aparentes de las etapas 5 a 11 forman una meseta, con una edad media ponderada (WMA) de 168,4 ± 1,9 Ma (Fig. 5a, error 2σ, 39Ar = 42%, MSWD = 5,5) y una K/Ca promedio. relación de 11,6 ± 3,7 (Fig. 5b, 2σ). Los pasos que definen el WMA producen una isócrona con una edad de 167,0 ± 1,9 Ma (2σ, MSWD = 2,3), correspondiente a una relación inicial 40Ar/36Ar de 308,9 ± 6,8 (2σ, Fig. 5c). Las edades aparentes aumentan de 175,7 Ma para el paso 12 a 191,5 Ma para el paso 15, seguido de una meseta definida por los pasos 16 a 33 con una edad media ponderada de 200,5 ± 1,9 Ma (Fig. 5a, 2σ, 39Ar = 24%, MSWD = 0,6) y una relación K/Ca promedio de 4,1 ± 1,0 (Fig. 5b, 2σ). En el diagrama isócrono inverso de 36Ar/40Ar frente a 39Ar/40Ar (Fig. 4c), estos puntos de datos definen una matriz lineal excelente y producen una edad isócrona de 200,7 ± 2. Ma (2σ, MSWD = 1,6) con una edad isócrona inicial. relación 40Ar/36Ar de 298,0 ± 4,3 (2σ), que son consistentes con la edad de meseta, así como con el valor atmosférico para la relación 40Ar/36Ar.

Gráficos basados ​​en los datos 40Ar/39Ar de la veta de cuarzo del depósito de oro tipo Liaotun Carlin mediante chancado progresivo al vacío. (a) Espectro de edades; (b) espectro K/Ca; (c) isócrono inverso. Los puntos de datos a través de la trituración (marcados del 1 al 33) producen una tendencia en el sentido de las agujas del reloj, lo que muestra que el argón radiogénico (40ArR) y atrapado en inclusiones fluidas y el argón atmosférico (aire) de la trituradora contribuyen sucesivamente a diferentes partes de la desgasificación.

Existen cinco isótopos de argón en los análisis de 40Ar/39Ar: 36Ar, 37Ar, 38Ar, 39Ar y 40Ar. En este estudio, a todos los isótopos de argón se les aplican correcciones de interferencia de forma rutinaria para las reacciones nucleares que interfieren con isótopos de Ca, K, Ar y Cl. 36Arair–36Ar atmosférico; 38ArCl: producido por cloro durante la irradiación después de la corrección del aire; 39ArK: producida en la reacción clave a 39 K durante la irradiación; 40Ar⁎: después de la corrección del aire, incluido el 40Ar radiogénico procedente de la desintegración in situ de 40 K y el exceso de 40Ar sin padres. En la Fig. 6 se presentan los patrones de liberación de 36Arair, 37ArCa, 38ArCl, 39ArK y 40Ar⁎ para el cuarzo. Los patrones de liberación de argón de la muestra LT19-1-2Qz por trituración indican que se liberaron cantidades muy grandes de 38ArCl en las primeras etapas de trituración. . Mientras tanto, las señales de 40Ar⁎, 39ArK y 37ArCa generalmente aumentan gradualmente desde señales muy bajas al principio y posteriormente con picos en los pasos de aplastamiento intermedios. La señal atmosférica de 36ArAir aumenta gradualmente en los primeros tres pasos y luego disminuye constantemente a medida que continúa la trituración.

Patrones de liberación de isótopos de argón durante el experimento de trituración progresiva al vacío. El número de gotas de mortero por etapa está marcado en la curva de 38ArCl.

Se han realizado estudios detallados de inclusión de fluidos en Shuiyindong, Lannigou, Yata, Taipingdong, Zimudang, Nibao, Mingshang y Liaotun en la región de Dian-Qian-Gui1. Como se ilustra en la tabla S2 del Apéndice, las inclusiones de fluidos acuosos de dos fases en cuarzo de etapa inicial, cuarzo de etapa principal y cuarzo de etapa tardía, calcita, fluorita y estibina de depósitos de la región de Dian-Qian-Gui tienen una Th de 301 a 159 °C. , 358–122 °C y 226–80 °C, correspondientes a salinidades de 0,7–13,7, 0,3–13,7 y 0,2–8,7% en peso equivalente de NaCl, respectivamente. Los datos de la veta de cuarzo que contiene Au de la etapa principal de nuestro análisis de inclusiones de fluidos son generalmente consistentes con estudios previos.

Los datos de isótopos de gases nobles (He, Ne, Ar) informados sobre inclusiones fluidas extraídas de arsenopirita, cuarzo, calcita y fluorita de depósitos de oro tipo Shuiyindong, Nibao y Yata Carlin en el Triángulo Dorado indican que los principales fluidos formadores de minerales eran una mezcla. de fluido magmático ascendente y fluido de poros sedimentarios, mientras que los fluidos metalogenéticos tardíos eran una mezcla de fluido de poros sedimentarios o fluido metamórfico de origen profundo y agua subterránea meteórica poco profunda1,3,20,45. Además, el análisis SIMS in situ de pirita con oro del depósito Jinya, un depósito de oro tipo Carlin cerca de Liaotun (Fig. 1c), arroja valores de δ34S (ca. − 6,22 ‰) similares a los de la pirita en la cuenca sedimentaria circundante ( ca. − 7‰), lo que sugiere que los fluidos que formaron el depósito de Jinya pueden ser aguas meteóricas transportadas por fallas regionales derivadas de la cuenca sedimentaria circundante51. Recientemente, Jin y sus colaboradores52 informaron datos de solutos analizados por lixiviación por trituración de extractos de inclusión fluida de cuarzo, calcita, rejalgar y fluorita de los depósitos de oro Shuiyindong, Nibao y Yata en el Triángulo Dorado, y los resultados también sugieren que el mineral -Los fluidos formadores contienen mezclas de fluidos de cuenca y magmático-hidrotermales.

La relación inicial 40Ar/36Ar de inclusiones de fluido proporciona limitaciones sobre el origen del fluido32,41. Estudios anteriores han demostrado que los fluidos hidrotermales metalogénicos magmáticos profundos, especialmente los fluidos hidrotermales derivados del manto, generalmente contienen un exceso de 40Ar32,40,41,43,53. Las proporciones iniciales de 40Ar / 36Ar de PFI y SFI de la veta de cuarzo aurífera que determinamos mediante datación progresiva in vacuo 40Ar / 39Ar en este estudio son 308,9 ± 6,8 y 298,0 ± 4,3, respectivamente (Fig. 5c), que son consistentes con la relación atmosférica moderna 40Ar/36Ar, lo que indica que no hay un exceso significativo de 40Ar ni en los PFI ni en los SFI. Por lo tanto, inferimos que los fluidos formadores de minerales del depósito de oro de Liaotun se derivan principalmente de aguas meteóricas transportadas por fallas regionales de control de minerales y/o fluidos de cuenca derivados de la presión gravitacional.

La composición isotópica Ar de los fluidos atrapados en inclusiones fluidas lleva una firma de la fuente del fluido32,35,40,41,48,49. Estudios anteriores han demostrado que se explotan varios depósitos de argón durante los experimentos de trituración al vacío, incluidos PFI, SFI, microfisuras, defectos cristalinos e interfaces minerales36,40,42,43,48,49,50. Además, el argón atmosférico atrapado en la trituradora de acero inoxidable puede liberarse después de una trituración intensa36,48. Según la distribución de puntos de datos en el gráfico isócrono inverso (Fig. 5), el proceso de liberación de gas se puede agrupar en dos etapas: gases mixtos de SFI y PFI en los pasos inicial y medio; y predominantemente PFI en los pasos finales del procedimiento de trituración. Los SFI tienen contenidos más altos de 39ArK, 38ArCl, 37ArCa (Fig. 6) y una relación K/Ca (Fig. 5b) que los PFI, lo que refleja contenidos relativamente más altos de potasio y cloro disueltos en los SFI. Esto puede indicar que la fuente de los fluidos SFI tuvo una extensa interacción agua-roca con las rocas del país, lo que resultó en una gran cantidad de potasio disuelto durante su migración, lo que es consistente con el depósito de mineral que alberga limolitas y lutitas del Triásico que son ricas en potasio. minerales que contienen, por ejemplo, mica, sericita, illita, minerales del grupo del caolín y feldespato potásico10,54. Por lo tanto, los SFI pueden derivar de aguas meteóricas transportadas a lo largo de fallas regionales y el alto contenido de potasio en los SFI podría estar relacionado con Cl- y/o HCl- disueltos en los fluidos. Por el contrario, los PFI tienen contenidos más bajos de 37ArCa y 38ArCl y una relación K/Ca más baja (Figs. 5b, 6). Esto sugiere que los fluidos hidrotermales formadores de minerales tuvieron una reacción intensa agua-roca con rocas ricas en calcio, en lugar de rocas ricas en potasio, y el potasio en los PFI probablemente esté relacionado con el HCO3- y el CO2- disueltos en el fluido formador de minerales40. Por lo tanto, nuestros resultados muestran que el origen de los PFI es probable en fluidos de cuenca derivados de la presión gravitacional, que migraron a través de rocas carbonosas dentro de la cuenca sedimentaria.

La datación por inclusión de fluidos es una técnica muy importante en los estudios modernos de depósitos minerales hidrotermales, ya que las inclusiones de fluidos fósiles atrapadas proporcionan información fundamental sobre la geoquímica y la geocronología de los sistemas de mineralización55,56,57,58. Es fundamental para obtener edades de mineralización, y uno de los aspectos más desafiantes de la geocronología de las inclusiones fluidas es cómo distinguir y extraer efectivamente los gases de las inclusiones fluidas primarias y secundarias, respectivamente31,38,39,40,42,53,59. Seguimos las definiciones de Bodnar60, quien indicó que las inclusiones fluidas que se forman durante y como resultado del crecimiento del cristal huésped se consideran primarias. Se forman inclusiones de líquido secundarias si un cristal se fractura y el líquido queda atrapado cuando la fractura sana. Por tanto, las inclusiones de líquido secundarias son posteriores al crecimiento de los cristales.

Como se mencionó anteriormente, los SFI en la muestra LQ19-1-2Qz son grandes (5 a 10 μm) y ocurren principalmente a lo largo de fracturas curadas transversales, lo que hace que sus fluidos se extraigan fácilmente durante los pasos iniciales de trituración. Por el contrario, los PFI son generalmente más pequeños que los SFI, más aislados y distribuidos aleatoriamente en los cristales huéspedes. Esto significa que probablemente necesiten más impactos para romperlos, pero es posible que se liberen fluidos de PFI raros de mayor volumen durante las etapas iniciales y medias de trituración. Los experimentos que prueban enfoques de trituración muestran que siempre que los tiempos de trituración sean suficientes, los gases de la mayoría de las inclusiones de fluido > 1 μm se pueden extraer de manera efectiva39,42. Mientras tanto, muchos experimentos de datación con 40Ar/39Ar han demostrado que las muestras de cuarzo datadas mediante la técnica de trituración progresiva 40Ar/39Ar pueden proporcionar buenas edades si tienen abundantes inclusiones fluidas con salinidades generalmente superiores al 8,0% en peso equivalente de NaCl31. Esto sugiere que los PFI de este estudio con salinidades superiores al 9,9% en peso equivalente de NaCl nos permiten obtener una edad geológicamente significativa de los PFI.

En el caso de la muestra LT19-1-2Q, el gas liberado de las etapas 5 a 11 produce una edad isócrona inversa de 167,0 ± 1,9 Ma (Fig. 5c). Siguiendo el razonamiento de Qiu y colaboradores31,36,40,49, inferimos que el gas de los SFI puede liberarse fácilmente durante los primeros pasos de trituración mediante el método de trituración al vacío, debido a su volumen relativamente grande y a sus características de distribución a lo largo de las grietas cicatrizadas. en sus cristales anfitriones. Por lo tanto, la edad isócrona inversa del primer segmento puede, en la mayoría de los casos, interpretarse como un pulso de líquido posterior a la mineralización separado registrado por los SFI31,48,59. Sin embargo, en este estudio, se debe considerar la posibilidad de que el Ar liberado en el primer segmento de edad se viera afectado por la liberación tanto de PFI como de SFI en diferentes proporciones por las siguientes razones. Primero, como se muestra en la Fig. 5c, los puntos de datos de trituración progresiva desde el primer paso hasta el último paso describen una secuencia en el sentido de las agujas del reloj en el diagrama de correlación de isótopos 36Ar / 40Ar frente a 39Ar / 40Ar. Específicamente, en el proceso de trituración, los datos cambian de relaciones 39Ar/40Ar bajas a altas para la línea de correlación SFI y luego a 39Ar/40Ar bajas a lo largo de la línea de correlación PFI. Esto sugiere que la tendencia de las proporciones para los pasos 12 a 15 reflejan una proporción creciente de gases provenientes de PFI. En segundo lugar, tanto el 40Ar* como el 39ArK aumentan desde contenidos muy bajos en los primeros pasos hasta su pico en los pasos intermedios, seguido de una lenta disminución en los pasos finales (Fig. 6). Esto muestra que, aunque en las etapas intermedias la muestra aún no se ha triturado completamente, la mayor parte del gas se libera, lo que apoya la hipótesis de que las composiciones de gas en las etapas intermedias son mezclas de PFI y SFI. Finalmente, como se muestra en la Fig. 1b, las edades isotópicas publicadas que indican las edades metalogénicas de los depósitos de oro tipo Carlin en el norte del Triángulo Dorado se concentran principalmente en 150–130 Ma y 223–191 Ma1,2,3,4. 24, mientras que la actividad magmática en esta región se concentra en 96–77 Ma18,30,61. La primera edad de meseta de ca. Los 167 Ma obtenidos aquí para las etapas de trituración 5 a 11 son intermedios entre los dos grupos de edades de mineralización. Por lo tanto, interpretamos esta edad como un límite de edad superior para un episodio de actividad tardía del fluido hidrotermal después de la formación del depósito de oro y registrado por los SFI en el cuarzo. Sugerimos que esta edad de ca. 167 Ma necesita más estudios, y el futuro análisis Raman de inclusiones fluidas junto con análisis con espectrómetro de masas cuadrupolo de los gases liberados durante la trituración progresiva pueden proporcionar nuevos conocimientos sobre los procesos de liberación de gases a partir de inclusiones fluidas y, por lo tanto, permitir una mejor comprensión de la importancia geológica de esta edad31,42.

Con trituración continua, los pasos 16 a 33 forman un espectro de edad plano que produce una isócrona bien definida con una edad de 200,5 ± 1,9 Ma (Fig. 5c). Este segmento se interpreta como la contribución del argón radiogénico (40ArR) y atrapado en los PFI. Los puntos de datos de los PFI muestran una progresión gradual a lo largo de la línea de correlación hacia la intersección de 36Ar / 40Ar a medida que avanza la trituración (Fig. 5c), lo que indica un componente de Ar no radiogénico creciente hacia el final del experimento de trituración. Estudios anteriores sugirieron que el aire liberado por la trituradora se vuelve más dominante debido a los tamaños de grano muy finos y al alto número (varios cientos) de gotas de mortero durante los análisis de trituración de la última etapa (Tabla S1)36,42,49,59, pero el La posibilidad de que algo de Ar atrapado se libere de la propia red de cuarzo y domine el componente no radiogénico no se puede eliminar por completo.

Dado que la veta de cuarzo piritizado que contiene oro en Liaotun está relacionada con la etapa metalogénica principal y su ley de oro es tan alta como ca. 4 g/t Au, la edad de los PFI determinada en este estudio puede tomarse como la mejor estimación del momento de la mineralización de Au, que es contemporánea con la edad metalogénica de los principales depósitos de oro tipo Carlin en la parte central y sur de el área de concentración de mineral de Youjiang en el sur de China1,2,4. Combinando este resultado con estudios previos1,2,4,7,19,44, sugerimos que el depósito de oro de Liaotun se formó durante la transición de la compresión por colisión a la tectónica extensional en el Jurásico temprano.

Las inclusiones fluidas suelen quedar atrapadas en múltiples momentos durante la existencia de un cristal. Pueden ser capturados en varios momentos durante el crecimiento del cristal, pero también durante la posterior fractura y curación del cristal55. El principal inconveniente de las técnicas convencionales de extracción de fluidos aplicadas a separadores minerales, como el método isócrono Rb-Sr, es que extraen diferentes generaciones de inclusiones fluidas simultáneamente42,62. Como resultado, la mezcla de PFI y SFI causará dispersión de los puntos de datos o dará como resultado una edad isócrona mixta de Rb-Sr sin sentido si las inclusiones se formaron durante un intervalo de tiempo relativamente largo. Por el contrario, la técnica de trituración progresiva de inclusiones fluidas 40Ar/39Ar ha superado este obstáculo, y los PFI y SFI en una muestra pueden potencialmente separarse mediante trituración progresiva debido a sus diversos volúmenes y características de distribución distintivas36,39,40,41,42. Además, hemos demostrado que se puede obtener un espectro de edad y una línea isócrona a partir de una sola muestra mediante trituración progresiva con 40Ar/39Ar, y utilizando el diagrama isócrono inverso de 36Ar/40Ar frente a 39Ar/40Ar, se puede detectar la contaminación del exceso de 40Ar, si está presente. eliminado por la relación inicial 40Ar/36Ar de la isócrona37,38. Por último, pero no menos importante, las correlaciones de los isótopos de K, Ca, Cl y Ar derivadas de la irradiación de neutrones tienen el potencial de usarse para obtener edades PFI y SFI37,40,42,48, y cuando se combinan con la relación inicial 40Ar/36Ar de En la isócrona, también se pueden utilizar para identificar la fuente y el historial de evolución de los fluidos formadores de minerales31,32,40,43,62,63.

Se realizaron experimentos de calentamiento y congelación sobre inclusiones de fluidos en secciones gruesas doblemente pulidas de la veta de cuarzo aurífera utilizando una etapa de congelación/calentamiento Linkam THMS 600 acoplada a un microscopio polarizador BX51 Olympus en la Universidad Tecnológica de Guilin, China. La velocidad de calentamiento y enfriamiento fue de ~ 10 °C/min y se redujo a 2 °C/min cerca de los cambios de fase. Se midieron las temperaturas de homogeneización (Th) de las inclusiones de fluidos acuosos que se homogeneizan en la fase líquida y las temperaturas de fusión del hielo (Tm). Las temperaturas de homogeneización son las temperaturas mínimas de captura de inclusiones fluidas, mientras que las temperaturas de fusión del hielo proporcionan una medida de la salinidad del fluido47.

La muestra de cuarzo de la veta de cuarzo aurífera se trituró con una trituradora de mandíbulas y se tamizó para obtener una fracción de tamaño de 500-1000 µm. La fracción de tamiz se puso en HNO3 para disolver la fracción de carbonato, después de lo cual la muestra se purificó mediante separación de líquidos pesados ​​(densidad del cuarzo: 2,64–2,66 g/cm3). Finalmente, la muestra se recogió manualmente bajo un microscopio binocular y se limpió en un baño ultrasónico con agua desionizada durante 30 min. Las muestras se envolvieron en papel de aluminio y se cargaron en recipientes de aluminio junto con los estándares. Los estándares del monitor de flujo para el cálculo del valor J fueron ZBH-2506, con una edad supuesta de 132,7 ± 0,5 Ma64. Este estándar se insertó entre cada dos o cuatro muestras. El tiempo de irradiación del reactor de investigación Mianyang en China para la irradiación WH01 fue de 40 h.

Se llevaron a cabo experimentos de trituración al vacío en un aparato de trituración diseñado internamente, que estaba conectado a una línea de extracción de tres etapas y a un espectrómetro de masas de gases nobles ARGUS VI en el Laboratorio Clave de Tectónica y Recursos Petroleros del Ministerio de Educación de la Universidad de China. de Geociencias (Wuhan). La trituradora consta de un tubo de acero inoxidable (altura = 160 mm, diámetro = 14,0 mm) con una curvatura esférica en la base interna y un mortero magnético de acero inoxidable (R = 13,8 mm, 222 g). El tubo, soldado con una brida DN40CF en la parte superior, se conectó a la línea de purificación a través de un fuelle. Después de cargar una muestra a través de la brida, se insertó el mortero en el tubo. El mortero se movió hasta el fondo usando una herramienta de imán fuerte permanente envuelta por una funda no magnética. El mortero se levantó y dejó caer con una frecuencia de 2 Hz utilizando un electroimán externo. Se dejó caer el mortero en caída libre desde una altura de 4 a 5 cm para triturar la muestra suavemente y luego se extrajeron los gases liberados de las inclusiones de fluido fracturadas en la muestra de cuarzo. Para mantener un nivel suficiente de argón disponible para el análisis, el número de gotas de mortero por paso de extracción se incrementó durante el experimento (Tabla S1). Se llevaron a cabo análisis de blancos fríos al inicio y al final del experimento y entre cada cinco a ocho pasos de mediciones de muestras para corregir los blancos del sistema. Estos espacios en blanco se midieron en estado estático sin el movimiento del mortero, en lugar de aplastar el tubo vacío con el riesgo de liberar cantidades significativas de aire atrapado dentro del acero. Los gases liberados fueron purificados mediante una bomba getter de Zr/Al operada a temperatura ambiente y otra bomba de Zr/Al operada a 400 °C durante 400 s. La discriminación de masas (0,99745–0,99749 por unidad de masa atómica) se controló mediante análisis frecuentes de alícuotas de pipetas de gas de referencia 40Ar/36Ar. Los factores de corrección para los isótopos de argón que interfieren derivados de los isótopos de Ca y K fueron: (39Ar/37Ar)Ca = 0,0006175, (36Ar/37Ar)Ca = 0,002348, (40Ar/39Ar)K = 0,002323 y (38Ar/39Ar)K = 0,009419. Los datos de 40Ar/39Ar se calcularon y representaron utilizando el paquete de software ArArCALC de Koppers65. Los datos detallados y los parámetros relevantes para los experimentos de trituración progresiva de 40Ar/39Ar se enumeran en la Tabla complementaria S1. El espectro de edad y la isócrona inversa de la muestra se ilustran en la Fig. 5. Tanto la incertidumbre de la edad de la meseta como la de la isócrona inversa se dan en el nivel 2σ.

Todos los datos se informan en la Información complementaria.

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Agradecemos a los miembros del consejo editorial y a dos revisores anónimos por sus comentarios y reseñas constructivos. Agradecemos sinceramente al Dr. Zhipeng Xia y al Sr. Guofeng Zheng por su ayuda en la preparación de la sección gruesa con doble pulido y su soporte técnico para el análisis de inclusión de fluidos. Este trabajo fue financiado por la Fundación de Ciencias Naturales de China (41362006) y el Programa de la Fundación de Ciencias Naturales de Guangxi (2020GXNSFAA297049).

Facultad de Ciencias de la Tierra y Laboratorio clave de exploración de depósitos de minerales metálicos ocultos de Guangxi, Universidad Tecnológica de Guilin, Guilin, 541004, Guangxi, China

Rongguo Hu, Baocheng Pang, Lingan Bai, Xijun Liu, Yuanqiang Li y Jianqi Xu

Laboratorio clave de tectónica y recursos petrolíferos del Ministerio de Educación, Universidad de Geociencias de China (Wuhan), Wuhan, 430074, China

Xiujuan Bai y Huaning Qiu

Departamento de Ciencias de la Tierra, Facultad de Ciencias, VU Amsterdam, De Boelelaan 1085, 1081 HV, Amsterdam, Países Bajos

Fraukje M. Brouwer

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RGH definió el tema de la investigación, interpretó los resultados y redactó el artículo. BCP brindó apoyo financiero. XJB y HNQ ayudaron a las citas Ar-Ar. FMB revisó el documento. LGB, XJL, YQL y JQX ayudaron a recolectar y pretratar las muestras y prepararon las Figs. 1, 2 y 3. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Rongguo Hu o Baocheng Pang.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Hu, R., Pang, B., Bai, X. et al. Trituración progresiva Datación 40Ar/39Ar de una veta de cuarzo aurífera del depósito de oro tipo Liaotun Carlin, Guangxi, sur de China. Informe científico 12, 12793 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17061-x

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Recibido: 04 de marzo de 2022

Aceptado: 20 de julio de 2022

Publicado: 27 de julio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17061-x

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