康亞龍,劉繼順,張旺定,尹利君

(1.中南大學地學與環(huán)境工程學院,長沙 410083；

2.新疆維吾爾自治區(qū)有色地質礦產勘查院,烏魯木齊 830000)

0 引言

西秦嶺處于華北板塊與揚子板塊的交界部位,是中國西部重要的構造成礦帶,具有極其重要的地質研究意義和潛在的礦產資源開發(fā)價值[1]。肖力等對西秦嶺地區(qū)金礦控礦因素和資源潛力進行了分析[2]；趙彥慶等以西秦嶺大水金礦的花崗巖為研究對象,討論了該區(qū)花崗巖的成礦作用[3]；路彥明等對寨上金礦床中石英和絹云母的40A r/39A r定年進行了研究[4]。

西成盆地是西秦嶺的組成部分,與東秦嶺共同構成秦嶺貴金屬多金屬成礦帶。它不僅是秦嶺造山帶的重要組成部分,還是銜接古特提斯北部分支裂谷帶的關鍵部位,使秦嶺帶與川西北在三疊紀形成統(tǒng)一海槽,構成著名的“西北金三角”。一些學者也對西成盆地的礦床地質進行了系統(tǒng)研究[5-13],本文在分析研究前人資料的基礎上,對小溝里—三羊壩金礦床地質地球化學特征進行了研究,以期推動該區(qū)的礦床地質研究工作。

1 礦區(qū)地質概況

西成盆地小溝里—三羊壩金礦床位于吳家山古隆起的西南部,廣金壩背斜的南翼(圖1)。區(qū)域地層主要為中泥盆統(tǒng)西漢水組上部層(D2x2),為一套淺海相或局限洼地相的細碎屑巖夾不純碳酸鹽巖復理石建造。區(qū)域構造線以NW向、近EW向為主,構造變形南強北弱,發(fā)育韌性、脆性等不同層次的變形。由南向北,從以韌性變形為主轉變?yōu)橐皂g-脆性變形為主：南部的層間塑性流動構造、膝折帶等韌性、韌性向脆性轉變期的構造形跡發(fā)育；向北依次發(fā)育膝折帶、推覆褶皺、斷層構造；成礦區(qū)以層間剪切構造為主。表現出由南到北逆沖推覆構造的變形特征。

在礦區(qū)南約2 km處有大山黑云母花崗巖侵入；中酸性巖脈(黑云母斜長花崗斑巖、正長花崗斑巖)順層侵入。大山黑云母花崗巖與上覆灰?guī)r間以推覆斷層構造相接觸,灰?guī)r底部具大理巖化,這表明巖體侵位早于逆沖推覆構造期。另外,礦區(qū)發(fā)育鈉質熱水沉積巖,與南側瘳壩層狀鈉質巖同屬沉積期海底熱水沉積作用的產物。成礦區(qū)從沉積-成巖期-構造巖漿作用期,處于異常地熱狀態(tài)。

圖1 甘肅西成盆地小溝里—三羊壩金礦床地質略圖(據文獻[14]) Fig.1 The geologicalmap of Xiaogouli-Sanyangba gold deposit in Xihe-Chengxian basin in Gansu

2 礦床地質特征

2.1 礦石特征

小溝里—三羊壩金礦礦石主要為石英脈型,金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂,次為方鉛礦、閃鋅礦及少量黃銅礦、磁黃鐵礦；自然金、銀金礦為金的獨立礦物。脈石礦物主要有石英、絹云母、綠泥石、鐵白云石、鈉長石。

礦石主要有草莓結構、變晶結構、共生結構、固熔體結構,層紋構造、浸染構造。

2.2 金的賦存狀態(tài)

金主要以自然金形式存在,次有少量銀金礦。有2種主要嵌布形態(tài),一種為在黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、閃鋅礦等金屬硫化物和石英、鈉長石、方解石、鐵白云石等脈石礦物間晶隙中分布,以不規(guī)則狀為主；一種在載金黃鐵礦等礦物內呈包裹體金。金的粒度范圍為0.07～1.00 mm,屬微細粒浸染型。

3 地球化學特征

3.1 微量元素特征

礦物中Co/Ni值被廣泛用于成因判別[15-16]：沉積成因一般小于1,巖漿熱液成因一般大于1。小溝里—三羊壩金礦黃鐵礦Co,Ni的質量分數測試結果和Co/Ni比值(表1)表明,2個樣品的Co/Ni=1,另外2個樣品的Co/Ni=13,均大于1。與鄧家山鉛鋅礦和安家岔金礦不同,小溝里—三羊壩金礦顯示出內生成因的特點。考慮到礦石中沉積期和變質期有黃鐵礦的大量存在,成礦物質有可能來源于巖漿熱液(表1)。

3.2 稀土元素特征

小溝里—三羊壩金礦稀土元素分析結果見表2,稀土元素標準化配分模式圖見圖2。

從表2可看出：稀土總量w(ΣREE)=6.07× 10-6～227.20×10-6,平均117.55×10-6；輕稀土w(LREE)=4.89×10-6～167.00×10-6,平均90.10×10-6；重稀土w(HREE)=1.18×10-6～60.20×10-6,平均27.44×10-6；LREE/HREE= 1.372～4.582,平均 3.31；LaN/YbN=7.079～16.855,平均 10.42；δ(Eu)=0.54～0.80,平均0.65；δ(Ce)=0.81～1.04,平均0.89。從稀土元素標準化模式圖(圖2)可以看出,圍巖(XB11,XB23, XB27,XB28)、礦石(XY11,XY12)、含金石英脈(XY3)的稀土配分曲線形式相似,具有弱的Eu,Ce負異常,以較緩的右傾曲線為特征,而稀土總量依次減少(表2,圖2)。其中細碎屑巖、花崗斑巖脈、鐵白云石鈉長巖及毒砂的特征更為相似,稀土總量高,分異相對小,配分形式相似,為一組緩密集平行的右傾斜線,這表明其稀土的來源一致,均屬殼源。黃鐵礦及含金石英脈具稀土總量低,弱的負Eu,Ce異常,表明二者具有相似的地質演化,成因聯(lián)系密切。而黃鐵礦的LREE/HREE及LaN/YbN最低,Sm/Nd最高,具有深源特征(地幔型Sm/Nd為0.26～0.375,地殼、沉積巖小于0.3)。

表1 不同類型礦床中黃鐵礦的Co,Ni質量分數和Co/Ni比值Table 1 The value of Co,Ni,Co/Niof pyrite in different types of deposits

圖2 小溝里—三羊壩金礦稀土元素配分模式[15]Fig.2 Chondrite-nomalized REE patterns ofXiaogouli-Sanyangba gold deposit

表2 小溝里—三羊壩金礦稀土元素分析結果Table 2 The content of REE of Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

4 同位素特征

4.1 硫同位素

小溝里—三羊壩金礦床硫化物礦物的δ(34S)= -6.15×10-3～+13.62×10-3,平均值為+5.48× 10-3(表3)。δ(34S)的變化范圍較大,離散值為9.27× 10-3,以輕度富集重硫為特征。通常將成礦熱液的總硫同位素分為3種類型[19]：①δ(34S)值接近于0,一般認為是地幔源或是地殼深部大量物質均一化的結果；②δ(34S)值為較大的正值(+20×10-3左右),多認為來自于海水或沉積地層；③δ(34S)值介于上述兩種類型之間(+5×10-3～+15×10-3),被認為是局部圍巖或混合來源。從表3可看出,本區(qū)的硫同位素δ(34S)多為+5×10-3～+15×10-3,硫來自局部圍巖或混合來源。中礦帶黑色鈣質千枚巖中黃鐵礦的δ(34S)=-6.15×10-3,具生物硫的特征,與巖層生物有機質發(fā)育相一致。多數硫化物的δ(34S)值接近花崗巖的硫同位素組成(-4×10-3～+9×10-3),與鄧家山鉛鋅礦床硫同位素組成相似。

表3 小溝里—三羊壩金礦硫同位素組成Table 3 Composition of sulfur isotope of Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

4.2 鉛同位素

小溝里—三羊壩金礦床的鉛同位素組成(表4)顯示,礦石的鉛同位素206Pb/204Pb=18.201～18.222,207Pb/204Pb=15.628～15.782,208Pb/204Pb =38.452～38.508；含金石英脈的鉛同位素206Pb/204Pb=18.140～18.701,207Pb/204Pb=15.601～15.796,208Pb/204Pb=38.374～39.340；花崗巖的鉛同位素206Pb/204Pb=18.407～18.519,207Pb/204Pb= 15.648～15.766,208Pb/204Pb=38.877～39.175；鐵白云石石英鈉長巖的鉛同位素206Pb/204Pb=18.405～18.419,207Pb/204Pb=15.801～15.826,208Pb/204Pb=38.883～39.115。在鉛同位素構造演化模式圖(圖3)中,鉛同位素多數投影在上部地殼鉛線和造山帶鉛線附近,僅有個別的樣品投于造山帶鉛線與地幔鉛線之間,這顯示出殼?；旌蟻碓吹奶攸c。與北部的安家岔金礦相似[17],與硫同位素顯示的信息也基本一致。

圖3 小溝里—三羊壩金礦鉛同位素構造演化模式圖(底圖據文獻[21])Fig.3 Tectonic model of lead isotope evolution for Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

5 流體包裹體特征

5.1 流體包裹體類型

采取含金石英脈中的石英流體包裹體作為測試對象。樣品中包裹體十分發(fā)育,形態(tài)多樣、種類繁多,單相-三相包體共存,以氣液兩相包裹體為主,以CO2含量高、出現CO2液相包體為特征,富CO2的包體占包體總量的25％。

5.2 包體成分

采用爆裂-超波提取法和激光拉曼法分析。包體成分測試結果(表5,表6)表明,成礦流體液相成分屬 Na+(K+)-Ca2+(M g2+)-Cl-型。主成礦期：K+/Na+=0.53,F-/Cl-=0.02,Na+/(Ca2++ M g2+)=3.93～13.6,SO2-4僅在激光拉曼法測試時部分包體有微量顯示；氣相成分復雜,以 CO2和H2O為主,其次為CO,H2,H2S和CH4。成礦流體以低鹽度為主,w(NaCl)=7.2％～11.5％。中低溫H2O體系包裹體＜10,中高溫CO2+H2O體系包裹體＞10；流體密度ρ流體=0.776～0.936 g/cm3,主成礦期高于晚期；p H值相對穩(wěn)定(6.65～6.7),顯弱堿性。流體成分中以CO2,Na+和 K+為主,并且具有富Cl-,低Ca2+和M g2+,低鹽度、弱堿性的特征。

表4 小溝里—三羊壩金礦鉛同位素組成Table 4 Lead isotope composition of Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

表5 小溝里—三羊壩金礦包裹體的氣相成分及參數Table 5 Gas phase parameters and composition of fluid inclusion in Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

表6 小溝里—三羊壩金礦包裹體的液相成分及參數Table 6 Fluid phase parameters and composition of fluid inclusion in Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

K+/Na+＜1,F-/Cl-＜1,是沉積或地下水形成的流體特征,而這兩個比值大于1則是流體來自巖漿的主要證據之一[22]；王莉娟的研究[23]表明,中低溫、Ca2+-Na+-Cl-型或Na+-Ca2+-Cl-型,貧K+和M g2+的流體,可能為大氣降水及同生沉積來源的成礦流體；而低鹽度、較高溫度和還原條件的CO2+H2O流體則具有變質成礦流體的共同特征。對金礦而言,中高溫、低鹽度、高CO2和相對富 K+的Na+-Ca2+-Cl-型或 K+(Na+)-Ca2+-Cl-型流體可能是變質流體的代表性特征[9]。從此可以看出,小溝里—三羊壩金礦流體既具有大氣降水特征,又具變質流體特征。成礦流體來源極有可能屬混合源。

5.3 均一溫度

H2O體系包裹體的均一溫度低,為115～205℃,峰值區(qū)間為140～160℃；主成礦期135～205℃,晚期溫度有所降低；CO2+H2O兩相或三相包體的中高溫范圍為225～335℃,峰值為270℃。鹽度為7.2％～11.5％。結果表明成礦過程中存在兩種流體：淺部以水為主的低溫流體和來自深部富CO2中高溫流體的混合。

5.4 氫氧同位素特征

對礦床熱液成因石英流體包裹體水氫氧、碳同位素的分析結果表明,在成礦過程中,氫同位素保持穩(wěn)定,氧同位素具有反向漂移特征(表7)。

據研究,西成盆地泥盆系沉積建造的氧同位素值很高[27]；中國不同地區(qū)的卡林型金礦床具有較為一致的鉛源,成礦流體均以大氣降水為主,并顯示出礦床的內生成因特點[28]。小溝里—三羊壩金礦床流體包裹體的氫氧同位素特征(圖4)表明：成礦過程中有大氣降水參與；主成礦期流體碳同位素δ(13C)=-3.31×10-3,顯示具深源性。從表7和圖4可以看出,區(qū)域范圍內不同礦床的成礦流體來源復雜,主要為大氣降水,同時明顯受到變質水或巖漿水的影響。

表7 小溝里—三羊壩金礦床石英氫、氧同位素組成Table 7 Hydrogen and oxygen isotope composition of quartz in Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

圖4 小溝里—三羊壩金礦床δ(18O)-δ(D)圖解Fig.4 δ(18 O)-δ(D)Plot of Xiaogouli-Sanyangba gold deposit

6 結論

(1)黃鐵礦的Co/Ni比值為1或大于1,反映成礦物質主要來自于巖漿熱液。稀土總量w(REE)= 6.07×10-6～227.20×10-6,輕稀土w(LREE)= 4.89×10-6～167.00×10-6,重稀土w(HREE)= 1.18×10-6～60.20×10-6,LREE/HREE=1.372～4.582,LaN/YbN=7.079～16.855,δ(Eu)=0.54～0.80,δ(Ce)=0.81～1.04。圍巖、礦石和含金石英脈的稀土元素標準化模式曲線相似,以弱 Eu和 Ce的負異常、緩右傾曲線為特征,而稀土總量依次減少。

(2)硫同位素δ(34S)=-6.15×10-3～+13.62 ×10-3,平均+5.48×10-3,顯示出硫的多源性特點；鉛同位素具有殼?；旌显吹奶卣鳌?/p>

(3)小溝里—三羊壩金礦床中的流體包裹體主要為氣液兩相,另有液相包裹體和氣相包裹體。成礦流體的液相成分陽離子以Na+和 K+為主,陰離子主要以Cl-為主；氣相成分以H2O和CO2為主。

(4)小溝里—三羊壩金礦床中的流體包裹體的均一溫度為115～205℃；鹽度為7.2％～11.5％。

(5)小溝里—三羊壩金礦床的氫氧同位素顯示成礦流體以大氣降水為主,并受變質水和巖漿水的影響。

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