Determining the ore-forming processes of Dongshengmiao Zn-Pb-Cu deposit: Evidence from the linear discriminant analysis of pyrite geochemistry

• DOI: 10.1016/j.oregeorev.2023.105782
• Publication Date: 2023-11-18T04:50:16Z
• Authors: Hao Cui; Yi Deng; Richen Zhong; Wenbo Li; Chang Yu; Leonid V. Danyush...; Ivan Belousov; Zimeng Li; Haibo Wang
• Keywords: Mineral Prospectivity; Base metal; Sulfide; Geochronology; Chalcopyrite; Organic chemistry; Tectonic and Geochronological Evolution of Orogens; Artificial Intelligence; Volcanic rock; Soil water; Machine Learning for Mineral Prospectivity Mapping; Welding; Volcanogenic massive sulfide ore deposit; Volcano; Fluid inclusions; Soil science; Sphalerite; Pyrite; Mineralization (soil science); Paleontology; Geology; FOS: Earth and related environmental sciences; Quartz; Materials science; Earth and Planetary Sciences; Chemistry; Geophysics; Geochemistry; Seismicity and Tectonic Plate Interactions; Computer Science; Physical Sciences; Metallurgy; Sedimentary rock; Ore genesis; Copper

The orogenic base metal deposits gain more and more attentions in recent years. The ore-forming fluids associated with these deposits are enriched in reduced sulfur and have low salinity. Since this kind of fluid has low affinity to transport base metals, pre-enrichment of sulfide should take place during the formation of orogenic base metal deposits. The Dongshengmiao Zn-Pb-Cu deposit, which is located in the northern margin of the North China Block, was considered as orogenic base metal deposit, and a two-stage mineralization process was proposed by previous researchers, but other researchers proposed that the Dongshengmiao is a typical sedimentary exhalative (SEDEX) deposit. Even though the tectonic environment, fluid inclusion, geochronology and isotopic geochemistry have been widely investigated in the Dongshengmiao, its genesis is still under debate, and new data or proof should be presented to decipher the genesis model of the Dongshengmiao deposit. In this study, linear discriminant analysis (LDA), one of the commonly used machine learning methods, was employed to discriminate the genesis of pyrite in the Dongshengmiao deposit based on the trace element concentrations analyzed by LA-ICP-MS. The LDA results demonstrate that nearly all the early-stage fine-grained pyrites (Py1) show the same geochemical features as the pyrites from volcanic hosted massive sulfide (VHMS), whereas most of the late-stage recrystallized pyrite (Py2) is of orogenic origin. The Mesoproterozoic submarine volcanic activities resulted in pre-enrichment of sulfide with VHMS geochemical signature in the rocks hosting Dongshengmiao deposit. The pre-enriched sulfides were subsequently remobilized during the subsequent metamorphism in the early Cretaceous, leading to the formation of giant an orogenic base metal deposit.<br/>اكتسبت رواسب المعادن الأساسية الأوروجينية المزيد والمزيد من الاهتمام في السنوات الأخيرة. يتم إثراء سوائل تكوين الخامات المرتبطة بهذه الرواسب بكبريت منخفض ولها ملوحة منخفضة. نظرًا لأن هذا النوع من السوائل له تقارب منخفض لنقل المعادن الأساسية، يجب أن يتم التخصيب المسبق للكبريتيد أثناء تكوين رواسب المعادن الأساسية المنشأ. تم اعتبار رواسب Dongshengmiao Zn - Pb - Cu، التي تقع في الحافة الشمالية لكتلة شمال الصين، رواسب معدنية أساسية المنشأ، واقترح باحثون سابقون عملية تمعدن على مرحلتين، لكن باحثين آخرين اقترحوا أن Dongshengmiao هو رواسب زفير رسوبية نموذجية (SEDEX). على الرغم من أن البيئة التكتونية وإدراج السوائل والتوقيت الجغرافي والكيمياء الجيولوجية النظيرية قد تم التحقيق فيها على نطاق واسع في دونغ شنغماو، إلا أن نشأتها لا تزال قيد المناقشة، ويجب تقديم بيانات أو دليل جديد لفك تشفير نموذج نشأة رواسب دونغ شنغماو. في هذه الدراسة، تم استخدام التحليل التمييزي الخطي (LDA)، وهو أحد طرق التعلم الآلي الشائعة الاستخدام، لتمييز نشأة البيريت في رواسب دونغ شنغمياو بناءً على تركيزات العناصر النزرة التي تم تحليلها بواسطة LA - ICP - MS. توضح نتائج LDA أن جميع البيريتات الدقيقة الحبيبات في المرحلة المبكرة تقريبًا (Py1) تظهر نفس الميزات الجيوكيميائية مثل البيريتات من كبريتيد ضخم مستضاف بركاني (VHMS)، في حين أن معظم البيريت المعاد بلورته في المرحلة المتأخرة (Py2) هو من أصل أوروجيني. أدت الأنشطة البركانية البحرية في حقبة الطلائع الوسطى إلى التخصيب المسبق للكبريتيد مع التوقيع الجيوكيميائي VHMS في الصخور التي تستضيف رواسب Dongshengmiao. تم إعادة تعبئة الكبريتيدات المخصبة مسبقًا لاحقًا خلال التحول اللاحق في أوائل العصر الطباشيري، مما أدى إلى تكوين رواسب معدنية أساسية عملاقة.<br/>Los depósitos orogénicos de metales comunes ganan cada vez más atención en los últimos años. Los fluidos formadores de mineral asociados con estos depósitos están enriquecidos en azufre reducido y tienen baja salinidad. Dado que este tipo de fluido tiene baja afinidad para transportar metales base, el enriquecimiento previo de sulfuro debe tener lugar durante la formación de depósitos de metales base orogénicos. El depósito Dongshengmiao Zn-Pb-Cu, que se encuentra en el margen norte del Bloque del Norte de China, se consideró como un depósito de metal base orogénico, y los investigadores anteriores propusieron un proceso de mineralización en dos etapas, pero otros investigadores propusieron que el Dongshengmiao es un depósito típico de exhalación sedimentaria (SEDEX). A pesar de que el entorno tectónico, la inclusión de fluidos, la geocronología y la geoquímica isotópica se han investigado ampliamente en Dongshengmiao, su génesis todavía está en debate, y se deben presentar nuevos datos o pruebas para descifrar el modelo de génesis del depósito de Dongshengmiao. En este estudio, se empleó el análisis discriminante lineal (LDA), uno de los métodos de aprendizaje automático comúnmente utilizados, para discriminar la génesis de la pirita en el depósito de Dongshengmiao en función de las concentraciones de oligoelementos analizadas por LA-ICP-MS. Los resultados de LDA demuestran que casi todas las piritas de grano fino (Py1) en etapa temprana muestran las mismas características geoquímicas que las piritas de sulfuro masivo alojado volcánico (VHMS), mientras que la mayor parte de la pirita recristalizada en etapa tardía (Py2) es de origen orogénico. Las actividades volcánicas submarinas del Mesoproterozoico dieron como resultado el enriquecimiento previo de sulfuro con la firma geoquímica VHMS en las rocas que albergan el depósito de Dongshengmiao. Los sulfuros preenriquecidos se volvieron a movilizar posteriormente durante el metamorfismo posterior a principios del Cretácico, lo que llevó a la formación de un depósito de metal base orogénico gigante.<br/>Les gisements de métaux de base orogènes gagnent de plus en plus d'attention ces dernières années. Les fluides minéralisateurs associés à ces gisements sont enrichis en soufre réduit et ont une faible salinité. Étant donné que ce type de fluide a une faible affinité pour le transport des métaux de base, le pré-enrichissement du sulfure doit avoir lieu lors de la formation de dépôts orogéniques de métaux de base. Le gisement de Zn-Pb-Cu de Dongshengmiao, situé dans la marge nord du bloc de Chine du Nord, a été considéré comme un gisement de métaux de base orogénique, et un processus de minéralisation en deux étapes a été proposé par des chercheurs précédents, mais d'autres chercheurs ont proposé que le gisement de Dongshengmiao soit un gisement exhalatif sédimentaire typique (SEDEX). Même si l'environnement tectonique, l'inclusion de fluides, la géochronologie et la géochimie isotopique ont été largement étudiés dans le gisement de Dongshengmiao, sa genèse fait toujours l'objet de débats, et de nouvelles données ou preuves devraient être présentées pour déchiffrer le modèle de genèse du gisement de Dongshengmiao. Dans cette étude, l'analyse discriminante linéaire (LDA), l'une des méthodes d'apprentissage automatique couramment utilisées, a été utilisée pour discriminer la genèse de la pyrite dans le gisement de Dongshengmiao en fonction des concentrations en oligo-éléments analysées par LA-ICP-MS. Les résultats de la LDA démontrent que presque toutes les pyrites à grains fins de stade précoce (Py1) présentent les mêmes caractéristiques géochimiques que les pyrites du sulfure massif hébergé volcanique (VHMS), alors que la plupart de la pyrite recristallisée de stade tardif (Py2) est d'origine orogénique. Les activités volcaniques sous-marines du Mésoprotérozoïque ont entraîné un pré-enrichissement en sulfure avec la signature géochimique VHMS dans les roches abritant le gisement Dongshengmiao. Les sulfures pré-enrichis ont ensuite été remobilisés au cours du métamorphisme ultérieur au début du Crétacé, conduisant à la formation d'un dépôt de métal de base orogène géant.<br/>