四川九寨溝草地金礦床成礦物質來源分析

霍加慶，盛德波，王　彬，肖　亮

四川九寨溝草地金礦床成礦物質來源分析

霍加慶，盛德波，王彬，肖亮

（四川省地質礦產勘查開發(fā)局四〇五地質隊，四川 都江堰 611830）

四川九寨溝草地金礦床位于我國著名的“陜甘川金三角”卡林-類卡林型金礦成礦帶內。賦礦巖石主要為花崗斑巖及構造角礫巖。至今，礦床的成礦物質來源仍存在爭議。本文通過分析金礦體中黃鐵礦和毒砂的硫、鉛同位素組成及特點，判斷礦床的成礦物質來源。結合前人研究成果認為，泥盆系三河口組、石炭系及碧口群是礦石中鉛同位素的來源。

金礦床；同位素；成礦物質來源；九寨溝

圖1　西秦嶺大地構造格局及勉略構造帶地質簡圖SQB-南秦嶺板塊；YZ-揚子板塊（a、b據陳衍景等，2004；c據Dongetal.，2011），本文略有改動）

1　礦床地質背景

秦嶺造山帶自南向北為揚子板塊北緣的造山帶前陸沖斷褶帶、秦嶺微板塊和華北板塊南緣［1］，該三板塊被勉-略縫合帶及商-丹縫合帶分隔開，四川省九寨溝縣草地金礦床就處于勉-略縫合帶內［2］（圖1）。該區(qū)是我國著名的“陜甘川金三角”卡林-類卡林型金礦成礦帶。

草地金礦區(qū)內主要出露地層有泥盆系中統三河口組第三巖性段（D21s3），石炭系上統（C2）、二疊系第三巖性段（P12～3），呈近東西向展布。礦床受松柏-犁坪斷裂及其次級斷裂控制。賦礦體主要賦存在花崗斑巖脈及巖脈與白云質灰?guī)r接觸帶內，部分礦體賦存于石炭系構造角礫巖、白云質灰?guī)r中。

已有研究資料顯示：①深部巖漿水與古地熱流體混合并沿松柏-犁坪大斷裂上升侵位，萃取礦源層中的金等物質，運移沉積富集成礦［3］；②燕山晚期花崗巖為金成礦提供了熱源，并在巖漿后熱液階段提供了物質來源［4］③巖漿活動為礦床的形成提供了部分物源及熱源［5］。

目前草地金礦床關于成礦物質來源的研究相對較少，且存在爭議：①巖漿巖為礦床提供了物質來源；②沉積地層為礦床提供了物質來源。

圖 2 硫化物硫同位素分布直方圖

2　成礦物質來源分析

2.1硫同位素組成及硫的來源

礦區(qū)礦石中，黃鐵礦以多種形態(tài)出現，例如它形、立方體、五角十二面體等。甚至在同一成礦階段也有多種黃鐵礦晶型的存在（表1）。黃鐵礦在不同成礦階段及不同形態(tài)特征的δ34S如圖2及表2所示。在沉積期，黃鐵礦呈它形-立方體，黃鐵礦形成

表1　不同晶形黃鐵礦的硫同位素值表

溫度小于200℃，且熱液流體的過飽和度低，物質供應不足，δ34S的值范圍為-4.2‰～12.7‰；在主成礦期早階段黃鐵礦和主成礦期主階段黃鐵礦及毒砂多呈五角十二面體或八面體，立方體及它形晶較少，表明黃鐵礦形成溫度為200～300℃，熱液流體過飽和度高，且物質供應充分，而δ34S范圍為-4.2‰～3‰，比成巖期范圍窄；成礦晚階段δ34S值范圍-6.6‰～-4.5‰。根據Barnes（1997）共生硫化物的同位素分餾公式計算，可以得到成礦早、中、晚階段的硫具有同一來源。

表2　草地金礦床圍巖和礦體硫化物硫同位素測試結果

表3　草地金礦床圍巖和礦體硫化物鉛同位素測試結果

對草地金礦床同位素結果進行研究，可知成巖期黃鐵礦同位素值特征具有沉積硫的特點［6］，閻鳳增等（2010）認為灰?guī)r的黃鐵礦δ34S和當時海水中的δ34S值相近［7］，灰?guī)r中的硫應為沉積硫。成礦早階段的黃鐵礦δ34S值和成礦主階段同一樣品不同晶型的黃鐵礦δ34S值較為接近，而該兩個階段的δ34S值范圍較集中，說明該階段硫源和成巖期硫源是不同的［8］。成礦晚階段的輝銻礦與早、主階段的黃鐵礦δ34S值相似，應該為同一硫源。

經過分析，認為成礦流體是在區(qū)域變質作用下由黃鐵礦釋放出的金、砷、硫等成礦元素而形成的，流體沿斷裂形成的裂隙運移并沉淀，從而形成含砷豐富的金的黃鐵礦及毒砂載體。而且，礦物中的硫同位素性質不僅取決于成礦流體中硫同位素特征（即硫源特征），還取決于成礦流體在富集沉淀時自身或與圍巖發(fā)生的一系列反應以致達到平衡的過程中對其性質的影響，所以在成礦期的硫同位素性質已與成巖期硫同位素性質發(fā)生了的變化。

圖3　草地金礦床圍巖和礦體硫化物鉛同位素圖解

2.2鉛同位素組成及鉛的來源

通過對成礦早階段、成礦主階段及成礦晚階段黃鐵礦及毒砂的鉛同位素分析，對礦石礦物中鉛源進行了探討。

黃鐵礦和毒砂形成后，不會有顯著的放射性成因的鉛同位素進入礦物，所以其性質可以反映出物源區(qū)的鈾-釷-鉛元素組合特征。而且鉛的原子質量較大，鉛的不同同位素之間的質量差別較小，所以，在鉛同為素因區(qū)域變質作用從原巖中進入成礦流體時不會發(fā)生同位素的分餾作用，在隨成礦熱液運移并沉積富集時，鉛同位素也不會隨成礦流體的物化條件變化而變化。相對而言，鉛同位素是比較穩(wěn)定的。所以，在礦石中的鉛同位素組成只受到鉛源組成、鈾/鉛比值及釷/鈾比值和形成時間的影響。

表4　草地金礦床圍巖及硫化物 Pb 同位素組成統計表

所以通過對礦石鉛同位素組成的分析可以推斷出源區(qū)的鈾-釷-鉛組成，從而獲得與成礦物質來源有關的信息［9］。圍巖含有一定量的鈾和釷，成礦后衰變產生的放射成因的鉛對鉛同位素的對比會產生一定的影響。因此，用全巖實測值與礦石鉛對比會產生誤差，須對其進行修正。計算中使用的年齡為金礦的形成年齡為190 Ma。草地金礦床在成礦期的黃鐵礦和毒砂的鉛同位素比值見表4，經過與酸性巖漿巖脈、泥盆系三河口組、石炭系及前震旦系碧口群的鉛同位素進行對比發(fā)現，泥盆系三河口組、石炭系及碧口群是礦石中鉛同位素的來源。成礦期不同階段的鉛同位素值較為一致，沒有明顯的演化規(guī)律。

3　結論

研究表明，成巖期前震旦系碧口群、泥盆系三河口組、石炭系地層具有較高的砷、金的元素背景值，在區(qū)域變質作用下，地層中的砷、金等元素被萃取到成礦流體中，沿斷裂裂隙運移并沉淀在淺地表部位，形成含金硫化物礦物。在成礦期的主階段，地層中的黃鐵礦為達到新的平衡，與圍巖發(fā)生反應，可能提供了金的來源。

根據成礦期早階段、主階段、晚階段的黃鐵礦的硫同位素值范圍，用Barnes共生硫化物的同位素分餾公式計算，得出三個成礦階段的硫來自同一硫源。

草地金礦床在成礦期的黃鐵礦和毒砂的鉛同位素比值與酸性巖漿巖脈、泥盆系三河口組、石炭系及前震旦系碧口群的鉛同位素進行對比發(fā)現，泥盆系三河口組、石炭系及碧口群是礦石中鉛同位素的來源。成礦期不同階段的鉛同位素值較為一致，沒有明顯的演化規(guī)律。

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Ore Material Source of the Caodi Au Deposit in Jiuzhai Valley， Sichuan

HUO Jia-qing SHENG De-bo WANG Bin XIAO Liang
（No. 405 Geological Team， BGEEMRSP， Chengdu 611830）

The Caodi Au Deposit in Jiuzhai Valley， Sichuan lies in Carlin-type Au metallogenic belt，Shaanxi-Gansu-Sichuan Golden Triangle Area. Au-bearing rocks consist mainly of granite porphyry and tectonic breccia. Pb and S isotopic compositions for pyrite and arsenopyrite indicate that ore material was derived from the Middle and Late Proterozoic Bikou Group and Devonian Sanhekou Formation as well as Carbonaceous.

Au deposit； isotopic composition； ore material source； Caodi； Jiuzhai Valley

P618.51

A

1006-0995（2015）04-0496-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.004

2014-09-18

霍加慶（1976-），男，四川省鹽亭縣人，工程師，主要從事固體礦產勘查及技術管理工作