牛英杰，劉　威，高亞龍，劉智勇，楊海林，于文修

（1.昆明理工大學(xué)國土資源學(xué)院，昆明6500932；天津華勘礦業(yè)投資有限公司，天津300171）

老撾爬奔金礦床穩(wěn)定同位素、稀土元素地球化學(xué)特征

牛英杰1，2，劉威2，高亞龍2，劉智勇2，楊海林1，于文修1

（1.昆明理工大學(xué)國土資源學(xué)院，昆明6500932；天津華勘礦業(yè)投資有限公司，天津300171）

爬奔金礦位于豐沙里-帕府（泰國）中生代拗陷帶與瑯勃拉邦－梨府（泰國）華力西褶皺帶的交接部位，屬于巖漿期后低溫?zé)嵋盒偷V床。文章通過對爬奔金礦床含金方解石氫、氧、碳同位素組成和稀土元素地球化學(xué)特征的研究，探討成礦溶液中水、碳來源以及成礦溶液的演化問題。研究表明，熱液流體來源主要是巖漿水與地層封存的古大氣降水。礦石中方解石的碳、氧同位素13CV-PDB（‰）值分布在-4.5～-5.2之間，18OV-SMOW（‰）值分布于20.0～20.8之間，表明含金方解石礦物為熱液流體與二疊紀海相碳酸鹽巖相互作用的產(chǎn)物。

地球化學(xué)；穩(wěn)定同位素；稀土元素；PHAPUN金礦；老撾

爬奔金礦是近年來在老撾北部山區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個礦化特征非常特殊的中-大型金礦床，該礦床礦石品位較高，多見明金，且多處存在金品位達幾十至上百克噸的富礦囊。前人［1-6］已在礦床學(xué)、礦物學(xué)和構(gòu)造學(xué)等方面對爬奔金礦床雖做了大量的研究，但在成礦物質(zhì)來源與演化方面未達預(yù)期效果。2012-2014年度筆者所在團隊與昆明理工大學(xué)科研人員在本區(qū)開展“老撾爬奔金礦地質(zhì)特征及成因分析”項目專題，本文依托該項目研究成果，通過對爬奔金礦床含金方解石水、氫、氧、碳同位素組成和稀土元素地球化學(xué)特征的研究，探討成礦溶液中水、碳來源以及成礦溶液的演化問題。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

老撾位于岡瓦納大陸與勞亞大陸的交接部位，北西部分與我國云南“三江”造山帶相連。在大地構(gòu)造位置上，爬奔金礦在大地構(gòu)造位置上處于瑯勃拉邦弧形斷裂帶，屬于瑯勃拉邦一黎府（泰國）華力西褶皺帶，位于瑯勃拉邦一黎府成礦帶的中部（圖1）［2］。

圖1　老撾北部構(gòu)造分區(qū)圖［2］Fig.1 Structura ldistributionmap o f north Laos

區(qū)內(nèi)出露地層為泥盆系-下石炭統(tǒng)（D-C1）的灰綠色致密安山巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)板巖或千枚巖，上石炭統(tǒng)-下二疊統(tǒng)（C2-P1）的紫紅色中粒砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r，二疊統(tǒng)（P3）的灰綠色安山質(zhì)凝灰熔巖，三疊系-侏羅系（T-J）的紫紅色泥質(zhì)粉砂巖以及第四系（Q），其中礦體賦存地層為下二疊統(tǒng)灰?guī)r。區(qū)域斷裂主要有瑯勃拉邦斷裂（F2）和普雷山斷裂（F1），這兩處斷裂呈北東向平行產(chǎn)出。其中普雷山斷裂（F1）是瑯勃拉邦島弧帶（Ⅲ1）東南部的邊界斷裂，沿該斷裂發(fā)育了數(shù)千米寬的構(gòu)造混雜帶，并具明顯的多金屬礦化。

區(qū)域內(nèi)酸性侵入巖以花崗閃長巖、英云閃長巖為主，伴有二長巖、閃長巖、石英二長巖。侵入體呈巖枝、巖株狀產(chǎn)出，直徑l～10 km不等。拉瑟雷（1972）在沙納坎獲得255±10Ma（二長巖）、264±10Ma（花崗閃長巖）的鉀-氬法同位素測年值［7］，時代屬中二疊世-晚二疊世。結(jié)合本帶大地構(gòu)造演化特征分析，酸性侵入巖可能形成于早三疊世-中三疊世，屬島弧環(huán)境產(chǎn)物。金、鐵、銅為優(yōu)勢礦種，其中金礦類型多屬砂金、石英脈型金礦，較為重要的金礦（礦點）為帕萊金礦、富洛金礦［4］。

2　礦床地質(zhì)特征

爬奔金礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為泥盆系-下石炭統(tǒng)、上石炭統(tǒng)-下二疊統(tǒng)、二疊統(tǒng)、三疊系-侏羅系、第四系地層等，其中礦體主要賦存于二疊系灰?guī)r中。該區(qū)北東向褶皺帶構(gòu)成了主體構(gòu)造格架，控制了巖漿火山巖帶及灰?guī)r透鏡體分布，北北西向斷裂控制金礦體產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，中-基性巖均有出露，火山巖較為發(fā)育［5-6，8-9］。

目前爬奔金礦床發(fā)現(xiàn)巖金礦體10條，紅土型金礦體11條，在平面上呈雁列式分布（圖2）。主礦體控制長度650m，平均厚度3.36m，最大控制延深340m，局部具膨大、夾縮、分枝、復(fù)合及尖滅再現(xiàn)等特征，產(chǎn)狀260～270°＜40～65°，品位介于1.00×10-6～157×10-6之間，品位有波動跳躍現(xiàn)象。

礦石結(jié)構(gòu)以分離結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)為主，呈浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、膠狀角礫狀構(gòu)造。主要礦物為方解石、白云石、菱鐵礦、褐鐵礦等。礦石礦物幾乎全部為氧化物，金屬硫化物非常少見，主要載金礦物為方解石、褐鐵礦等。物相分析結(jié)果表明金礦物賦存狀態(tài)以粒間金為主，次為裂隙金，包裹金含量最低。自然金呈金黃色，多為易浸的板片狀和角礫狀，以中-細粒為主，偶見粗粒金，民采可見最大自然金粒度達3～4mm［6］。

3　樣品采集和分析方法

圖2　爬奔金礦地質(zhì)簡圖Fig.2 Geo logica l ske leton map o f the Phapun Au deposit

3.1稀土元素分析方法

本研究樣品主要采自礦區(qū)采坑M 0（Ⅴ號礦體）及Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體。

將要測定的樣品粉碎、研磨至200目以下粉末備用。樣品處理前采用酸溶法，分析儀器為加拿大ELAN DRC-e四級桿型電感耦合等離子體質(zhì)譜，以Rh作為內(nèi)標元素監(jiān)控漂移，分析精度可達10-9，為避免半金屬元素（Ge As Sn Sb）的電離效率較低及多原子團35Cl40Ar會疊加75As質(zhì)量峰，實驗實測一瓶1200×10-6［Ba］+20×10-6［Pr］的純?nèi)芤海⒁詷藴蕵悠泛椭貜?fù)測試的樣品數(shù)據(jù)控制分析質(zhì)量，對測試結(jié)果進行BaO PrO扣除，報告中的Eu、Gd濃度數(shù)據(jù)，均是扣除后的結(jié)果，測試分析工作在中科院貴陽地球化學(xué)研究所完成。

3.2穩(wěn)定同位素分析方法

此次工作分析了爬奔金礦巖石、礦石代表性樣品H、O、C同位素組成。所有同位素分析均在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MAT-251EM型質(zhì)譜計上完成。碳酸鹽樣品采用正磷酸的方法（McCrea法）［10］，將不同碳酸鹽巖礦物與100%的H3PO4在不同的溫度下反應(yīng)產(chǎn)生H2O和CO2氣，并通過恒溫震蕩使之達到氧同位素平衡，收集CO2氣體，分析精度均為±0.2‰。C和O相對標準分別為V-PDB和V-SMOW。選取40～60目的純凈方解石，在150℃低溫下真空去氣4小時以上，以徹底除去表面吸附水和次生包裹體水，然后在400℃高溫下爆裂取水，并與金屬鋅反應(yīng)生成H2，分析精度為±2‰，相對標準為V-SMOW。

4　分析結(jié)果及討論

4.1稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素分析數(shù)據(jù)及其特征值見表1，稀土元素的球粒隕石標準化采用Boynton數(shù)據(jù)［11］，配分曲線如圖3所示。

圖3顯示礦體、蝕變灰?guī)r、圍巖稀土配分曲線極為相似，輕微的右傾型，輕、重稀土分餾特征一致，其它各種稀土元素比值也基本一致。

表1圍巖（灰?guī)r）方解石的稀土總量ΣREE為3.63×10-6～20.64×10-6，變化范圍較大；LREE為1.88×10-6～16.59×10-6，HREE為 0.75×10-6～4.05×10-6，LREE/HREE為1.83～4.09，LaN/YbN為2.56～9.02，δEu為0.58～0.82，δCe為0.23～0.71，Eu 和Ce具有弱負異常。

表1　方解石的稀土元素豐度及特征參數(shù)（WB/10-6）Tab le 1 Ra re ea rth e lem en t abundance and cha rac te ristic pa ram e te rs o f ca lcite

蝕變灰?guī)r方解石的稀土總量ΣREE為2.60×10-6～6.34×10-6，變化范圍較?。籐REE為1.84×10-6～4.51×10-6，HREE為0.76×10-6～1.82×10-6，LREE/ HREE為2.43～3.97，稀土配分模式呈平坦型；LaN/ YbN為3.03～7.96，δEu為0.54～1.32，δCe為0.26～0.55，具有弱負Eu和弱負Ce異常。

圖3　稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖Fig.3 Chond rite-norma lized REE distribution patterns for the PHAPUN Au depositand rock

金礦體方解石的稀土總量EREE為2.62×10-6～10.41×10-6，變化范圍較大。LREE為1.86×10-6～8.13×10-6，HREE為0.76×10-6～2.28×10-6，LREE/ HREE為2.44～3.57，稀土配分模式呈右傾型；LaN/ YbN為4.09～6.21，δEu為0.67～0.89，δCe為0.31～0.53；有弱的Eu虧損，較明顯的Ce異常，輕稀土分餾程度明強于重稀土（La/Sm）N＞（Gd/Yb））N。

總體演化趨勢是從圍巖到蝕變圍巖和礦體，稀土總量有所降低，變化范圍變小。這與巖石成分的復(fù)雜程度有關(guān)。圍巖為泥晶灰?guī)r，含除碳酸鹽鈣成分外，有一定的泥質(zhì)、鐵質(zhì)、硅質(zhì)等。蝕變圍巖中泥質(zhì)等其它礦物減少，主要是方解石。礦體中礦物成分主要為方解石，其次是少量菱鐵礦、鐵白云石和白云石。圍巖、蝕變巖、礦體總的稀土特征相似，反應(yīng)物質(zhì)組分的繼承性。

從上述數(shù)據(jù)及稀土元素配分曲線可看出，金礦體、蝕變灰?guī)r及圍巖稀土元素總體含量較低（2.6×10-6～20.6×10-6），遠低于世界鈣質(zhì)碳酸巖平均值（ΣREE為3 732.70×10-6），也低于中國東部碳酸鹽巖平均值（ΣREE為25.58×10-6）。根據(jù)其配分特征發(fā)現(xiàn)其明顯富集輕稀土元素，三者LREE/HREE值大于2，具有弱銪虧損，較明顯鈰異常，輕稀土分餾程度強于重稀土，金礦體、蝕變灰?guī)r及圍巖曲線類似，反映礦石稀土元素來自圍巖，推測含礦方解石可能為圍巖重溶再結(jié)晶的產(chǎn)物［12-13］。

4.2穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征

4.2.1氫、氧同位素地球化學(xué)

爬奔礦床方解石礦物的氫氧同位素測定結(jié)果（表2）表明，其包裹體水的δD值在-49‰～-92‰之間，均值為-82.82‰。與滇西溫泉的δD值域（-80.8～-113.0）‰［14］不一致，與滇中地區(qū)中生代大氣降水的δD值為-98‰左右［15］存在差異。利用包裹體溫度將礦物的氧同位素組成換算為成礦流體的氧同位素組成（表2）。爬奔礦床成礦流體δ18O H2O范圍為+8.32‰～+13.42‰，均值為+11.17‰，礦床成礦流體的氫氧同位素變化范圍與典型的中生代大氣降水及原生巖漿水δ18O+5.5‰～+8.5‰［16］，δD-40‰～80‰都存在差異，部分樣品δD值接近滇中地區(qū)中生代大氣降水的δD+50‰～500‰，δ18O+10‰～+55‰。

表2　方解石包裹體水氫氧同位素組成Tab le 2 Hyd rogen and oxygen isotopic com positiono f the inc lusion in the ca lcite

將成礦流體的δDH2O、δ18O值投到δDH2O-δ18O組成圖上（圖4）。樣品點都落在原生巖漿水及高嶺石風(fēng)化線附近，表明成礦流體來源與巖漿活動存在密切關(guān)系，爬奔礦床含礦脈石礦物包裹體水非典型的原生巖漿水，其與地層中封存的古大氣降水亦存在密切關(guān)系，古大氣降水在沉積巖中經(jīng)水與巖石中礦物發(fā)生氧同位素交換反應(yīng)，使流體的δ18O值增高而出現(xiàn)氧同位素漂移。

圖4　包體水氫氧同位素組成Fig.4 Hyd rogen and oxygen isotopic com position o f the inc lusion o fw a te r

分析結(jié)果表明爬奔礦床成礦流體與巖石的氧同位素交換程度低，流體流動與循環(huán)的速度較快，與巖漿活動為背景的較強熱液循環(huán)驅(qū)動力相一致。

綜合分析認為爬奔礦床成礦熱液流體為混合來源，主要是巖漿水與地層封存的古大氣降水混合成因。

4.2.2 C、O同位素地球化學(xué)

爬奔金礦床碳、氧同位素組成分析結(jié)果見表3。方解石碳氧同位素值比較均一，分布在-4.5‰～-5.2‰之間。前人研究表明，地幔射氣δ13CV-PDB變化范圍分別為-5‰～-2‰，巖漿來源碳同位素組成為-9‰～-3‰。沉積巖中碳酸鹽巖脫氣或含鹽鹵水與泥質(zhì)巖相互作用碳同位素組成具有重碳同位素特征，其δ13CV-PDB變化范圍為-2‰～+3‰，海相碳酸鹽δ13CV-PDB大多穩(wěn)定在0‰左右。各種巖石中的有機碳一般富集12C，碳同位素組成很低，δ13CV-PDB變化范圍為-30‰～-15‰，平均為-22‰。因此，可以認為，本區(qū)含礦方解石脈的碳同位素為巖漿來源，顯示出爬奔金礦與巖漿作用有一定的聯(lián)系。

18OV-SMOW值分布于20.0‰～20.8‰之間，靠近海相碳酸鹽巖范圍。在因C-O同位素圖解中（圖5），樣品同位素組成投影皆落在海相碳酸鹽區(qū)域外附近，表現(xiàn)出碳酸鹽溶解再次沉淀結(jié)晶的特征。

綜上分析，爬奔金礦床成礦流體的H、O、C同位素地球化學(xué)特征以及巖石、礦石稀土元素地球化學(xué)特征反映出成礦作用與巖漿作用有一定關(guān)系。

表3　爬奔金礦區(qū)含金方解石C、O同位素組成Tab le 3 Carbon and oxygen isotope determ inations o f carbonate rocks from the Phapun Au deposit，Laos

礦體和礦石特征的綜合研究表明，本區(qū)礦化有兩種類型，一種是蝕變巖型，金礦化與鐵鎂碳酸鹽化、硅化、褐鐵礦化關(guān)系密切。鐵鎂碳酸鹽化主要是菱鐵礦化、鐵白云石化、白云石化。另一種是方解石脈型。包體測溫揭示這兩種礦化的共同特點是成礦溫度低，一般為100～250℃。礦體中經(jīng)常存在溶洞和褐鐵礦，脈體中大量發(fā)育孔洞和自型晶簇狀方解石，礦體形成于近地表開放環(huán)境。另外，爬奔金礦礦石中硫化物很少，僅見微量的黃鐵礦。同位素、稀土地球化學(xué)和成礦地質(zhì)特征綜合研究表明，爬奔金礦為與巖漿作用有關(guān)的遠成淺成低溫?zé)嵋旱V床。

圖5　δ13C-δ18O圖解Fig.5δ13C-δ18O Diagram

4　結(jié)論

（1）構(gòu)造控礦明顯，北東向韌脆性斷裂控制了火山巖及灰?guī)r透鏡體空間分布，北北西向斷裂控制金礦體的空間展布。

（2）礦化有交代型和充填方解石脈型兩種類型，其中交代型礦石礦化與鐵鎂碳酸鹽化和硅化關(guān)系密切。

（3）稀土元素表現(xiàn)為弱的銪虧損，較明顯的鈰異常，輕稀土分餾程度明強于重稀土，金礦體、蝕變灰?guī)r及圍巖曲線類似，反映礦石稀土元素來自圍巖，推測含礦方解石可能為圍巖重溶再結(jié)晶的產(chǎn)物。

（4）流體包裹體氫氧同位素研究表明，礦床成礦熱液流體為混合來源，主要是巖漿水與地層封存的古大氣降水混合成因。

（5）礦體中方解石碳、氧同位素研究表明，方解石礦物為流體與二疊紀海相碳酸鹽巖相互作用的產(chǎn)物，灰?guī)r溶解形成含礦流體重結(jié)晶是主要的成礦方式。

（6）綜上所述，爬奔金礦為遠成低溫巖漿熱液型金礦，礦體和礦石特征及圍巖蝕變表現(xiàn)了熱液脈狀礦床的基本特征。

致謝：唐文龍高工認真審閱了本文，就文章的內(nèi)容提出了寶貴的修改意見，使本文得以完善；在成文過程中天津華勘礦業(yè)投資有限公司總工程師劉學(xué)武教授、專家馮建忠博士給予了指導(dǎo)幫助，在此一并表示感謝。

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Abstract：Breakthrough in gold exploration isoutstanding in themargin areasof the Mesozoic basins in Jiaodong Peninsulawhere a batchofm id-large gold deposits are successively discovered like Jinzhuang and Songjiagou in Muping，Pengjiakuang and Xilaokou in Rushan，Guocheng in Haiyang，Dazhuangzi in Pingdu，Xilin and Hushan in Qixia，and Dujiaai in Fushan.Judging from theoccurrence features，this area possesses twogold metallogenic types，namely the Pengjiakuang type-（the alteration complex gold deposits in the slip-detachmentbelts along the basin margins）and the Songjiagou type-（the alteration conglomerate gold deposits in the fissure-abundant belts inside the basins）.In accord w ithother areas'metallogenic age in Jiaodong，the isotopic ageof the gold deposits in the basinmargins drops into128.49～115Ma，and themetallogenicmaterial is characterized by them ixtureof crustandmantle derived substances.From the study and analysisof localmetallogenic regularities，thisarticle defines five significantmetallogenic areasw ith tremendousprospecting potential.

Key words：Mesozoic basinmargin；alteration gold deposit；metallogenic regularitie；prospecting potential；Jiaodong Peninsula

Geochem icalCharacteristicsof Stable Isotopesand REE at the PHAPUNGold Deposit in Laos

NIUYing-jie1，LIUWei2，GAO Ya-long2，LIU Zhi-yong2，YANGHai-lin1，YUWen-xiu1

（1.Kunm ing Universityof scienceand technology，Kunm ing 650093，China；
2.Tianjin Huakan Mining InvestmentCo.，Ltd，Tianjin 300171，China）

The PHAPUN gold deposit，located at the intersection siteof the Fengshali-Pafu（Thailand）Mesozoic depression belt and Luangprabang（Laos）-Lifu（Thailand）Hercynian fold belt，belongs topost-magmatic epithermal type gold deposit.Through a detailed studyon characteristicsof hydrogen，oxygen，carbon isotopic compositions and the REEdistribution patternsofore-bearing calcites in PHAPUN gold deposit，we try tofigureout the resourcesof H2O and C in theore-form ing fluids and evolutionofore-form ing fluids.The results reveal that ore-form ing fluids aremainly derived from magmatic water and ancientmeteoric water.The C and O isotopic compositionsof The13CV-PDB（‰）and18OV-SMOW（‰）of calcites inores range from-4.5～-5.2 and 20.0～20.8，respectively，which show thatore-bearing calciteswere the interacted productsof hydrothermal fluidsand the Permianmarine carbonate rocks.

geochem istry；stable isotope；rareearth element；PHAPON gold deposit；Laos

Gold Metallogenic Featuresand Prospecting in theM argin of the M esozoic Basins，Jiaodong Peninsula

ZHANG Pi-jian，LIUDian-hao，LIGuo-hua，DING Zheng-jiang，LIYong，YANGGuo-fu，LIPing

（Shandong No.3Exploration Instituteof Geology and M ineralResources，YantaiShandong 264004，China）

P618.51；P595

A

1672－4135（2016）01－0277-07

2015-09-26

中央地質(zhì)勘查基金，國外礦產(chǎn)資源勘查基金（201211B00200006）

牛英杰（1982-），男，工程師，昆明理工大學(xué)國土資源學(xué)院在職工程碩士，長期于國外從事資源勘查工作，Email: 365466312@qq.com。