小秦嶺金礦成礦物質(zhì)來(lái)源的探討

【摘要】通過(guò)對(duì)基底變質(zhì)巖和花崗巖的含金性進(jìn)行分析，以及小秦嶺地區(qū)金礦床的成礦特征進(jìn)行分析，認(rèn)為：本區(qū)金礦成礦物質(zhì)主要來(lái)自以幔源物質(zhì)為主的太華群變質(zhì)巖，其巖性主要為斜長(zhǎng)角閃巖和片麻巖。

【關(guān)鍵詞】金礦；物質(zhì)；來(lái)源

截至目前，在小秦嶺金礦田中（河南部分），已查明大型金礦5處，中型10處，小型20余處。其總資源儲(chǔ)量達(dá)數(shù)百噸。礦床類型絕大多數(shù)為石英脈型，個(gè)別為破碎蝕變巖型。這些金礦集中分布于面積為480km2的花崗—綠巖帶中，主要集中于相距約15km的文峪和娘娘山兩個(gè)花崗巖體之間。這些礦床的礦物成分，礦石中金屬元素，礦化劑元素，S、Pb及O、δD等同位素具有極大的相似性，以上充分顯示了金礦成礦的同源性。同時(shí)也指出了研究礦源層的重要性。

1、基底變質(zhì)巖及其含金性

小秦嶺花崗巖—綠巖帶出露的新太古代變質(zhì)巖系，包括下基底變質(zhì)基性表殼巖和侵入其中的變TTG巖系（楊寨峪灰色片麻巖、四范溝片麻狀花崗巖）；上基底觀音堂組（變粒巖、淺粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖），煥池峪組（大理巖、透輝（透閃）石大理巖）

1.1金的豐度

小秦嶺太華群作為小秦嶺金礦帶最重要的賦礦圍巖，歷年來(lái)曾有眾多學(xué)者對(duì)其中Au的豐都進(jìn)行過(guò)研究（表1）。

表中數(shù)據(jù)表明，不同作者之間Au的豐度差異較大。造成這種現(xiàn)象的原因主要有：采用資料來(lái)源不統(tǒng)一；所采樣品存在明顯空間位置差異或不同類型樣品代表性差異（如不同地區(qū)或近礦化地段樣品等）；各測(cè)試單位所提供存在的時(shí)間、批次、測(cè)試方法的不同以及不同實(shí)驗(yàn)室存在的分析誤差，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法的差異等。但分析時(shí)間較早或用化學(xué)斑點(diǎn)法分析的數(shù)據(jù)，Au的豐度通常偏高。80年代之后，采用化學(xué)光譜法測(cè)定的Au豐度有所降低。小秦嶺太華群Au豐度為0.6～2.46×10-9。陜西省太華群Au的豐度相對(duì)河南偏高[1]。

我們根據(jù)37件有代表性的變質(zhì)巖樣品測(cè)得Au豐度為0.98×10-9。最小值0.16×10-9，最大值37.22×10-9，變異系數(shù)3.55，其分布形式為多重母體（圖1），為3個(gè)母體，他們的眾值依次為0.53×10-9，2.0×10-9，8.38×10-9。其中最主要的第一母體眾值為0.53×10-9，遠(yuǎn)低于背景平均值。其多垂母體的分布，則反映了不同巖石類型Au豐度的差異。

1.2金的分配

Au在各類巖石中的分配很不均勻，以黑云斜長(zhǎng)片麻巖為最高（1.69×10-9），大理巖和石英巖中最低（分別為0.48和0.56×10-9）（表2）。

為了直觀反映表2特征，將其用圖2表示。

圖2顯示，Au豐度最高的黑云斜長(zhǎng)片麻巖、變粒巖和片麻狀花崗巖，其分異程度也最高。含量低的大理巖和石英巖其分異程度也最低（表3）。

如果按照小秦嶺變質(zhì)巖自下而上的層序考慮，楊寨峪灰色片麻巖豐度最高（1.28×10-9），煥池峪組大理巖類最低（0.48×10-9），（表3）。其變異系數(shù)以觀音堂組變粒巖類最高（49.06），其次為四范溝片麻狀花崗巖（2.89），煥池峪組最低（0.66）。

2、花崗巖及其含金性

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿巖具多巖類、多成因，多其次活動(dòng)特點(diǎn)。約占本區(qū)總平積的二分之一。其中以燕山期花崗巖漿活動(dòng)最強(qiáng)烈，與本區(qū)金礦成礦關(guān)系密切。

阜平期主要有早期粒斑玄武巖及其后的TTG巖系。均已變質(zhì)構(gòu)成楊寨峪及四范溝巖石組合的主體。

中岳—五臺(tái)期主要形成桂家峪角閃二長(zhǎng)花崗巖呈巖株?duì)町a(chǎn)出。

熊耳期主要形成小河黑云二長(zhǎng)花崗巖，主體分布于小河斷裂南側(cè)。同時(shí)產(chǎn)出偉晶巖脈。

加里東—印支期以脈巖為主體，形成輝長(zhǎng)輝綠巖和灰綠（玢）巖，分布廣泛。

燕山期主要有文峪巖體和娘娘山巖體，巖性為黑云二長(zhǎng)花崗巖，為巖株。均為多期次侵入的巖體。其成因類型為殼慢質(zhì)重熔型花崗巖，主要由太華群及其下部巖石重熔巖漿形成。

2.1巖漿巖的金含量特征

通過(guò)區(qū)內(nèi)主要巖漿巖類的統(tǒng)計(jì)，Au的背景含量為0.64×10-9，最小值為0.18×10-9，最大值8.63×10-9，變異系數(shù)2.24，說(shuō)明巖漿巖中Au豐度低，其含量平均值大致相當(dāng)變質(zhì)巖Au平均含量的2/3。變異系數(shù)大、呈強(qiáng)分異型分布，但分異程度大大低于變質(zhì)巖。

在Au含量分布直方圖中，為兩重母體分布（圖3）。兩個(gè)母體的強(qiáng)度比較接近，第一個(gè)母體的眾值為0.25×10-9，第二母體眾值為2.0×10-9，且缺少右支。

2.2不同巖漿巖（體）中Au的分配

根據(jù)不同巖漿巖及不同巖體的統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)主要脈巖含Au高，巖體中以文峪花崗巖最高（表4）。

閃長(zhǎng)巖脈和桂家峪巖體最低。文峪和娘娘山花崗巖大體相當(dāng)于巖漿巖的平均值。在侵入巖中，輝長(zhǎng)輝綠巖Au含量最高，變異系數(shù)也較大，而含Au低的閃長(zhǎng)巖脈和桂家峪巖體則變異系數(shù)也最小。

2.3燕山期花崗巖與成礦的關(guān)系

2.3.1 元素地球化學(xué)異常空間分布特征

區(qū)內(nèi)形成以Au為主的綜合地球化學(xué)異常，異常元素組合為Au、Ag、Pb、Cu、W、Zu、Cd、Mo等。異常主體分布于太華群中。其形態(tài)為半環(huán)狀圍繞文峪巖體分布。面積達(dá)332km2。

這種分布特征反映了異常的形成與文峪花崗巖的密切關(guān)系。截至現(xiàn)在已查明的全礦基本均出現(xiàn)在地球化學(xué)異常之中。因此，全礦床也圍繞文峪巖體分布。根據(jù)全礦床的測(cè)溫資料，礦床形成溫度，由巖體向外逐漸降低。因此，文峪巖體不但控制著Au地球化學(xué)異常，也控制著全礦床的分布。

3、金礦成礦物質(zhì)來(lái)源的分析

3.1全礦床分布規(guī)律

在世界范圍內(nèi)，有人統(tǒng)計(jì)約有25%的金礦儲(chǔ)量集中在太古廟變質(zhì)巖區(qū)。在我國(guó)，與太古代地層有關(guān)的金礦床占有重要地位[3]。

小秦嶺成礦區(qū)文峪、東闖、楊寨峪、大湖等金礦床，圍巖為新太古代太華群。翼東成礦區(qū)金廠峪等金礦床，圍巖為新太古代遷西群。夾皮溝成礦區(qū)二道溝金礦床，圍巖為新太古代夾皮溝群。烏拉山成礦區(qū)哈達(dá)門溝等金礦床，圍巖為新太古代烏拉山群。宣化—赤城成礦區(qū)東坪小營(yíng)盤(pán)等金礦床，圍巖為新太古代桑干群。膠東成礦區(qū)玲瓏、焦家、望兒山等金礦床，圍巖為新太古代膠東群。豫西地區(qū)除小秦嶺地區(qū)金礦外，還有：熊耳山成礦區(qū)上宮、祁雨溝、康山、星星陰、虎溝等金礦床，圍巖主體為太華群。

崤山成礦區(qū)申家窯等金礦床，圍巖為太華群。同時(shí)，在熊耳山—外方山地區(qū)，有些金礦賦礦圍巖為太華群上覆火山巖—熊耳群的下部巖組，如萑香洼、廟嶺、前河、店房、窯溝等金礦床，（甚至包括上宮金礦床）。多數(shù)人認(rèn)為這些金礦的形成，依然與太古代太華群有關(guān)。這種宏觀上的分布格局，絕不是偶然的，而是與金的成礦存在聯(lián)系。

3.2Au在地球圈層中的分配

Au在地球各圈層的豐度，從地殼（0.0035×10-6）→上地幔（0.005×10-6）→下地幔（0.005×10-6）→地核（2.6×10-6）是逐漸增加的。在地核中達(dá)到極大值，其豐度高于地球金含量（0.8×10-6）的3倍。如果按照地球金的總量考慮，地殼金含量?jī)H占地球總金量的0.002%。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，金的成礦具有深源性。就地殼而論，太古界是最接近地幔的層位。

3.3太華群變質(zhì)巖金的豐度特征

小秦嶺變質(zhì)巖系的演化歷史說(shuō)明，本區(qū)經(jīng)歷了三次大規(guī)模深源貫入（Ar3、Pt12、Pz2—M2）；四次以趁機(jī)作用為主導(dǎo)的物質(zhì)重新組合和再分配（Ar3、Pt2-3、P21，M2-K2）；在其演化過(guò)程中發(fā)生了三次以熱動(dòng)力為主的均一化改造[4]（阜平期、五臺(tái)—中岳期、印支燕山期）。

多數(shù)研究者認(rèn)為，現(xiàn)代陸殼至少有70-75%以上的質(zhì)量是由2500ma以前的巖漿作用形成的，而且在以后的發(fā)展歷程中還程度不同的加入了深源組分。小秦嶺地區(qū)的花崗—綠巖帶屬于陸殼最下部的層位，應(yīng)該是以陸殼最下部或上地幔物質(zhì)為主體的，因此其化學(xué)組成在很大程度上受上地幔的影響，這可能是其Au含量高的原因。黎世美等（1996）曾采得新鮮的輝長(zhǎng)輝綠巖和輝綠玢巖樣品，測(cè)得其Au含量為16.9×10-9和5.3×10-9，與上地幔的Au豐度相當(dāng)或高于上地幔Au豐度。這種金含量很可能與花崗巖—綠巖帶的原始含金量相當(dāng)。現(xiàn)在巖石中測(cè)得的Au含金量應(yīng)是易溶Au釋放之后留下的不易釋放Au，因而不代表其原始Au含量。

3.4小秦嶺花崗—綠巖中金的賦存狀態(tài)

從礦源的角度看，巖石中的Au一般分為兩類，即易容Au（易釋放Au）和難溶Au（難釋放Au），易溶Au賦存于硫化物礦物，有機(jī)質(zhì)、炭質(zhì)、造巖礦物顆粒之間和礦物表面吸附Au；難溶Au固定于硅酸鹽或氧化物類礦物之中。

Keays等（1976）通過(guò)大澤光武巖研究證明，從成巖期開(kāi)始Au已發(fā)生流失，在劈理發(fā)育的變質(zhì)初期階段就有10.5%的Au和S等從巖石中釋放出來(lái)。

有實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，黃鐵礦與純水加熱到250°C時(shí)即釋放Au和大量H2S、HS等。這對(duì)于Au的洛合物的形成和遷移顯然是理想的條件。

太華群花崗—綠巖中的Au主要為易釋放Au，故在構(gòu)造—巖漿及變質(zhì)作用過(guò)程中，多數(shù)Au被活化、遷移，并部分富集于金礦床中。從而造成現(xiàn)在巖石中Au貧化。

在Au和常量元素及金屬元素的聚類分析圖中Au與鋅硫元素Cu，Ag等密切相關(guān)。當(dāng)巖石中沒(méi)有硫化物時(shí)，Au和絕大多數(shù)儲(chǔ)量元素之間沒(méi)有相關(guān)性。表明花崗—綠巖中主要為與硫化物礦物有關(guān)的易釋放Au。

3.5同位素特征

太華群地層的δ34S‰值變化范圍為-5.4～10.5（均值3.0）；文峪花崗巖δ34S‰值為2.1～3.4（均值3.1）；礦石δ34S‰值為-12.5～11.5（均值1.31），三者均值接近，為低正值，為統(tǒng)一硫源，具有深源硫特征。

鉛同位素組成在地層、花崗巖和礦石中具有接近的特征，除少數(shù)含放射性成因鉛較高的異常鉛外，大多數(shù)為含放射性成因鉛不高的異常鉛。在投影圖上三者主要分布于地幔鉛與造山帶鉛平均演化線之間和下部地殼與造山帶鉛之間，及其附近克拉面化地殼鉛范圍內(nèi)外，應(yīng)屬深源鉛。三者投影點(diǎn)相對(duì)集中，顯示它們之間有內(nèi)在成因聯(lián)系。

已有資料說(shuō)明，本區(qū)成礦Fo2較高（10-32～10-27Pa），pH為6左右，在這種較高的Fo2和變化不大的pH條件下，礦物的δ13c應(yīng)接近熱液的δ13c。

本區(qū)礦床碳酸鹽礦物的δ13C值變化范圍為-6.44～7.59%之間，平均為-6.00‰，變化范圍不大，與巖漿結(jié)晶分異派生水流體的δ13C值（-8.5～3.19‰）及混合巖漿水流體的δ13c（-9.5～4‰）和深層巖漿碳酸鹽的δ13C值（-8～2‰）接近，具有深層碳同位素組成特征，應(yīng)主要來(lái)自重熔太華群及下地殼形成的巖漿。

綜合上述，本區(qū)金礦成礦物質(zhì)硫、鉛、碳主要來(lái)自深層，而以已成地殼的以幔源物質(zhì)為主的太華群及其以下地殼最重要。

3.6稀土元素對(duì)成礦的指示

稀土元素地球化學(xué)性質(zhì)極為相似，在地質(zhì)溶化過(guò)程中整體活動(dòng)，其分餾情況能靈敏的反映地質(zhì)作用的性質(zhì)，具良好的示蹤作用。

總體來(lái)看巖石與礦石在圖中分布比較分散，特別是大湖鉬金礦，與其他金礦差異顯著。楊寨峪和文峪兩個(gè)金礦的輕重稀土比值特征；而大湖金礦則顯示與片麻巖類比較接近。

所有礦床的稀土特征與燕山期花崗巖差異較大，很可能反映金鉬的成礦與燕山期花崗巖沒(méi)有成礦物質(zhì)聯(lián)系，成礦物質(zhì)主要來(lái)自斜長(zhǎng)角閃巖和片麻巖類。

4、結(jié)論

綜合上述可以認(rèn)為：本區(qū)金礦成礦物質(zhì)來(lái)自深部，主要來(lái)自已變?yōu)榈貧さ囊葬Ｔ次镔|(zhì)為主的太華群變質(zhì)巖，特別時(shí)其中斜長(zhǎng)角閃巖和片麻巖。燕山期花崗巖類基本不提供成礦物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]晁援等.1989.陜西小秦嶺金礦控礦條件及脈體評(píng)價(jià)標(biāo)志、中國(guó)金礦主要類型區(qū)域成礦條件文集（3）、豫陜小秦嶺地區(qū).北京：地質(zhì)出版社

[2]陳衍景.1992.豫西金礦成礦規(guī)律.北京：地震出版社

[3]馮建之等.2010.小秦嶺深部金礦成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè).北京：地質(zhì)出版社

[4]胡文宣等.2001.金礦成礦流體特點(diǎn)及深—淺部流體相互作用成礦機(jī)制.地學(xué)前緣.第8卷