Pyrite from the Dongping, Huangtuliang and Hougou gold deposits, Hebei Province, China, was investigated using a combination of ore microscopy, including back-scattered imaging, and in situ laser-ablation inductively-coupled plasma mass spectroscopy (LA-ICP-MS). A range of elements, including Au, Te, Ag, Pb, Bi, Cu, Co, Ni and As, was analyzed with the aim to constrain the textural controls and influence of superimposed deformation on the distribution of invisible gold in As-free pyrite. The dataset shows excellent correspondence between measured high gold values and three key textural criteria: (i) areas of clustered telluride inclusions (especially in Dongping); (ii) microshearing and fracturing/brecciation (Dongping and Huangtuliang); and (iii) pyrite recrystallization (Huangtuliang). Invisible gold is only at trace levels in the Hougou and gold-bearing telluride minerals are not observed. This is considered to result from larger-scale remobilization of gold during advanced brecciation and recrystallization of pyrite. Pyrite grains containing clustered inclusions have by far the highest gold concentrations (up to 1 wt.%) with consistent values of thousands of ppm Au. Interpretation of textures and LA-ICP-MS data infers that in these areas the distribution of telluride inclusions extends pervasively from micron- to nanoscale, i.e., as fields of nanoparticles. Local employment of coupled dissolution–reprecipitation reaction between pyrite and fluids driving the K-metasomatic alteration (dated at ~ 150 Ma) is invoked to explain such patterns. Syn-deformational grain-scale mobilization of gold and other elements took place leading to a portion of the gold being recrystallized within fractures and microshears. The deformational event leads to gold enrichment in the Huangtuliang pyrite, where brittle fracturing brecciation has been followed by a resorption and recrystallization. In the latter case, ‘foam’-textured pyrites, again without As, can contain up to hundreds of ppm gold. The interpreted sequence of pyrite post-depositional events is in accordance with the protracted magmatic evolution of the area, starting with Variscan alkaline intrusions (~ 390 Ma) and reactivated during the Yanshanian orogeny (~ 150 Ma). The study shows: (i) that As-free pyrite can readily contain significant amounts of invisible gold, both as nanoparticles and locked in the sulfide lattice; (ii) the critical importance of understanding ore textures in ‘mapping’ gold distributions and the capability of LA-ICP-MS methods in such studies; (iii) that gold is highly susceptible to small-scale mobilization under a range of conditions, creating unique distribution patterns within each grain dependent upon the local expression of overprinting (defined in turn by grain size, rheology, oriented stress/strain etc.); and (iv) the role played Te and other “low melting point chalcophile elements” (e.g., Bi in the case of Huangtuliang) in governing gold distribution patterns and leading to high concentrations.

The East Qinling–Dabie molybdenum belt is part of a larger East–West trending metallogenic belt in eastern China. Most of the molybdenum deposits occur as porphyry or porphyry–skarn type, but there are also some vein type deposits. Following systematic Re–Os dating of molybdenite from 13 deposits and comparisons with two previously dated deposits, we have recognized that the molybdenum mineralization in the East Qinling–Dabie belt was developed during hydrothermal activity linked to magmatism and the emplacement of granitoid stocks. Three pulses of granitoid magmatism and Mo mineralization are recognized corresponding to significant tectonic events in the East Qinling–Dabie belt. Vein type deposits dated at 233–221 Ma were formed in detachment fractures, indicating localized extension within the collisional setting of the North China and Yangtze Cratons. I-type and transitional I- and S-type granites and related mineralization dated at 148–138 Ma may have formed part of a continental magmatic arc, with widespread magmatism and back-arc extension caused by subduction of the Izanagi or Paleopacific plate beneath the Eurasian continent in a WNW–ESE direction in the Late Jurassic–Early Cretaceous. Both S-type and transitional S- and I-type granite-associated porphyry molybdenum deposits dated at 131–112 Ma are part of an extensive mineralization event throughout East China that can be ascribed to regional large-scale lithospheric thinning, delamination and thermal erosion.

The Middle–Lower Yangtze River Valley metallogenic belt (YRB), situated along the northern margin of the Yangtze craton, is characterized by porphyry–skarn–stratabound Cu–Au–Mo–Fe deposits in the areas of uplift and magnetite–apatite deposits in Cretaceous fault basins. Following detailed field investigations and a review of published data, we recognize two episodes of magmatism and mineralization in the YRB: 1) 156–137 Ma high-K calc-alkaline granitoids associated with 148–135 Ma porphyry–skarn–stratabound Cu–Au–Mo–Fe deposits and 2) 135–123 Ma shoshonitic series, associated with 134.9–122.9 Ma magnetite–apatite deposits. A-type granitoids and associated alkaline volcanic have a small age range from 126.5 to 124.8 Ma and are temporally, spatially and genetically associated with the second episode. The geodynamic history of the YRB did not experience the Paleozoic to Mesozoic lithospheric thickening that took place in the North China craton. This process is inferred to be linked to partial melting of the delaminated lower crust at high pressures, resulting in the development of C-type adakitic rocks. The petrochemical and Sr/Nd isotopic data show that both the shoshonitic series and A-type granitoids are quite different from adakites, with only some of the K-calc-alkaline granitoids having adakitic signatures. Previous ore genesis models were established based on an assumed relationship with adakites and a continuous tectono-thermal evolution from 150 to 100 Ma. All data obtained for the Middle–Lower Yangtze River region consistently show that the Tan–Lu regional strike-slip fault zone, initiated at 233 ± 6 to 225 ± 6 Ma from the collision between the North China and Yangtze cratons and was reactivated at ca. 160 Ma. The Tan–Lu fault was caused by the oblique subduction of the Izanagi plate, which along the YRB the low-angle subducted slab and the overlying crust was disrupted or broken due to the disharmonious movement of the two blocks. The high-K calc-alkaline granitoids magmas were derived from melting of the subducted slab, with some input of crustal material. These magmas were emplaced at the intersections between NE- and EW-trending faults and formed porphyry–skarn–stratabound Cu–Au–Mo–Fe deposits between 156 and 137 Ma. After 135 Ma the subducted plate changed its direction of motion to northeast, now running parallel to the Eurasian continental margin, and leading to large-scale continental extension. The shoshonitic series and subsequent A-type granitoids magmatism and the development of magnetite–apatite ores in the YRB, took place in both fault basins and NE-trending rifts between 135 and 124 Ma.

The area of the Middle–Lower Yangtze River valley, Eastern China, extending from Wuhan (Hubei province) to western Zhenjiang (Jiangsu province), hosts an important belt of Cu–Au–Mo and Fe deposits. There are two styles of mineralization, i.e., skarn/porphyry/stratabound Cu–Au–Mo–(Fe) deposits and magnetite porphyry deposits in several NNE-trending Cretaceous fault-bound volcanic basins. The origin of both deposit systems is much debated. We dated 11 molybdenite samples from five skarn/porphyry Cu–Au–Mo deposits and 5 molybdenite samples from the Datuanshan stratabound Cu–Au–Mo deposit by ICP-MS Re–Os isotope analysis. Nine samples from the same set were additionally analyzed by NTIMS on Re–Os. Results from the two methods are almost identical. The Re–Os model ages of 16 molybdenite samples range from 134.7 ± 2.3 to 143.7 ± 1.6 Ma (2σ). The model ages of the five samples from the Datuanshan stratabound deposit vary from 138.0 ± 3.2 to 140.8 ± 2.0 Ma, with a mean of 139.3 ± 2.6 Ma; their isochron age is 139.1 ± 2.7 Ma with an initial Os ratio of 0.7 ± 8.1 (MSWD = 0.29). These data indicate that the porphyry/skarn systems and the stratabound deposits have the same age and suggest an origin within the same metallogenic system. Albite 40Ar/39Ar dating of the magnetite porphyry deposits indicates that they formed at 123 to 125 Ma, i.e., 10–20 Ma later. Both mineralization styles characterize transitional geodynamic regimes, i.e., the period around 140 Ma when the main NS-trending compressional regime changed to an EW-trending lithospheric extensional regime, and the period of 125–115 Ma of dramatic EW-trending lithospheric extension.

The NW China region is characterised by tectonic and lithostratigraphic domains, such as the Tian Shan and Altay orogens, the Tarim, Junggar and Turpan Basins. The Tian Shan and Altay orogens are part of the Central Asian Orogenic Belt. The NW China region was affected by a series of thermal events that occurred between the Silurian and the Triassic, which resulted in the emplacement of numerous granitic plutons and mafic–ultramafic intrusions. A number of these granitic plutons are of A-type affiliation, which on the basis of the positive εNd values are likely to have been derived from mantle sources. In addition, at least two large igneous provinces (LIPs) can be recognised in NW China, namely the 345–325 Ma Tian Shan LIP and the ca. 270–280 Ma Tarim LIP. Age and field data suggest a spatial and temporal relationship between the mafic–ultramafic intrusions and A-type granites within the LIPs. In this paper we discuss mafic–ultramafic intrusions that host magmatic Ni–Cu sulphide deposits (Kalatongke in the Altay, Huangshan and Poyi–Poshi) in the eastern Tian Shan. These intrusions are typically zoned, characterised by an envelope of early gabbroic rocks that enclose later ultramafic units. These zoned mafic–ultramafic intrusions have some features that are comparable with Alaskan-type complexes. Taking into consideration the spatial–temporal relationship of the mafic, mafic–ultramafic rocks and A-type granites, we suggest that these magmatic events occurred during an extensional regime, possibly related to a mantle superplume event that affected much of central Asia during the Permian, of which the Siberian Traps and the Emeishan continental flood basalts of SW China are part. If the A-type felsic magmatism took place during a superplume event, we also suggest that these rocks may be conducive to host iron–oxide–copper–gold (IOCG) style mineralisation. We conclude with a model that attempts to explain the relationship between the zoned mafic–ultramafic intrusions and mantle plume activity in NW China during the Permian.

Picritic lava flows near Lijiang in the late Permian Emeishan flood basalt province are associated with augite-phyric basalt, aphyric basalt, and basaltic pyroclastic units. The dominant phenocryst in the picritic flows is Mg-rich olivine (up to 91·6% forsterite component) with high CaO contents (to 0·42 wt %) and glass inclusions, indicating that the olivine crystallized from a melt. Associated chromite has a high Cr-number (73–75). The estimated MgO content of the primitive picritic liquids is about 22 wt %, and initial melt temperature may have been as high as 1630–1690°C. The basaltic lavas appear to be related to the picritic ones principally by olivine and clinopyroxene fractionation. Age-corrected Nd–Sr–Pb isotope ratios of the picritic and basaltic lavas are indistinguishable and cover a relatively small range [e.g. ɛNd(t) = −1·3 to +4·0]. The higher ɛNd(t) lavas are isotopically similar to those of several modern oceanic hotspots, and have ocean-island-like patterns of alteration-resistant incompatible elements. Heavy rare earth element characteristics indicate an important role for garnet during melting and that the lavas were formed by fairly small degrees of partial melting. Rough correlations of isotope ratios with ratios of alteration-resistant highly incompatible elements (e.g. Nb/La) suggest modest amounts of contamination involving continental material or a relatively low-ɛNd component in the source. Overall, our results are consistent with other evidence suggesting some type of plume-head origin for the Emeishan province.