龐家河及外圍地區(qū)金礦床成因分析

龐家河及外圍地區(qū)金礦床成因分析

冉軍林，白兆華，梅旭

(陜西核工業(yè)集團公司二一一大隊，陜西西安710024)

摘要：從稀土元素特征、穩(wěn)定同位素、包裹體成份等方面入手，對龐家河及外圍地區(qū)金礦床成因作了簡要分析。結果表明該區(qū)金礦床的成礦物質主要來自地殼，經(jīng)多期多階段的中低溫熱液流體作用，沿著不同礦化圍巖、不同構造系統(tǒng)、不同構造層次，從而形成各具特色的金礦床(點)；泥盆系上統(tǒng)綠泥絹云千枚巖和石炭系中上統(tǒng)草涼驛組碎屑巖-碳酸鹽建造是區(qū)內的主要直接礦源層，另外青石埡組、唐藏石英閃長巖、何家莊巖體也可能提供了部分金源。并在此基礎上總結出該區(qū)的金成礦作用模式圖。

關鍵詞：稀土元素；穩(wěn)定同位素；包裹體；成礦作用；成礦模式

中圖分類號：P618.51

文獻標識碼：A

文章編號：1004-602X(2015)01-0056-05

收稿日期：2014-11-10

作者簡介：冉軍林(1970—)，男，重慶萬州人，陜西核工業(yè)集團公司物探副高級工程師。

Abstract：From the characteristics of rare earth elements,stable isotopes, inclusion composition and other aspects,It makes a brief analysis on the causes of the Pang Jiahe gold mine.The results show that the gold deposits in the metallogenic material mainly comes from the earth's crust,the multiphase multi-phase fluids (medium to low temperature,along the different mineralization of surrounding rock,tectonic system,tectonic level,thus forming different characteristics of gold deposits (points);Devonian system on system under group of chlorite Xiaodonggou sericite phyllite and carboniferous system in upper Caoliangyi group in the clastic rock to carbonate formation is the main source bed directly,also Qinshiya group,Tangzang quartz diorite,Hejiazhuang rock mass may also provide some of the goldsource.And on this basis,summed up the patterning of gold mineralization in this region.

陜西鳳縣龐家河地區(qū)金礦床的成因問題一直是一個難點，前人曾提出“微細浸染型金礦床”的觀點、韌-脆性剪切帶型中溫巖漿熱液礦床及構造蝕變巖型的成因觀點。作者根據(jù)該地區(qū)多年的實踐工作及近來的研究，從稀土元素特征、穩(wěn)定同位素、包裹體成份等幾個方面對龐家河及外圍地區(qū)金礦床成因進行了簡要的分析、總結，并在此基礎上總結出該區(qū)的金成礦作用模式圖。

1稀土元素特征

采用中子活化法對龐家河、佐家莊、老灣溝蝕變礦化巖石及原巖的稀土元素地球化學特征進行研究[1，2]，測量儀器采用美國CANBER公司生產(chǎn)的Ge(Li)半導體探測器和4096道分析器；測量標準為國標GSS-5、GSR-6、GSD-12；中子活化分析對元素的檢出限一般在10-6，測量誤差一般可控在5%以下，精度能滿足要求。結果顯示：龐家河金礦床主要是改造了一套淺變質千枚巖，∑REE變化為186×10-6～282×10-6，輕重稀土比值變化為7.5～11.4，Eu為中等負異常，這些特點是太古界以后沉積巖相同的特征；佐家莊金礦石主要產(chǎn)于花崗巖內部寬約10余米的碎裂帶及糜棱巖中，對其正?；◢弾r、蝕變碎裂花崗巖、片理化蝕變花崗巖以及碎裂蝕變糜棱巖進行分析，其稀土組成和模式基本相同，∑REE變化為114×10-6～156×10-6，分布模式屬輕重稀土，比值為10.9～20.2的完全右傾斜型；老灣溝礦化圍巖為石英閃長巖，∑REE為178×10-6～365×10-6，稀土分餾稍強，比值為18.8～26.5。三個礦床(點)的圍巖和礦石的稀土總量變化范圍不大，總量在114.82×10-6～220.97×10-6之間，老灣溝稍大最高達356.17×10-6，比值在10.9～26.5之間；均屬輕稀土富集的銪、鈰虧損型。

2穩(wěn)定同位素特征[3]

2.1　氧同位素

關于氧同位素的研究，我們對龐家河、佐家莊、老灣溝三個礦床(點)的礦化原巖、蝕變巖石及礦石進行了全巖δO18測定，發(fā)現(xiàn)三個礦床(點)不同程度

的蝕變礦化巖石相對于原巖，其δO18值均有明顯提高。利用雙目偏光、反射光顯微鏡，采用“全巖光片顯微組分測定方法-SY/T6414-199”，測定δO18的變化范圍9.21‰～12.39‰，而且原巖→蝕變巖石→礦石的δO18都有所增加，說明這個過程是一個富氧O18的過程。龐家河金礦蝕變類型主要是絹(水)云母化、黃鐵礦、硅化；佐家莊金礦主要表現(xiàn)為黃鐵絹英巖化、黃鐵礦化、硅化以及旁側巖石黑云母綠泥石化、長石的絹云母化；老灣溝表現(xiàn)為長石絹(水)云母化、硅化、黃鐵礦化。

龐家河、佐家莊、老灣溝礦床(點)的蝕變礦化巖石對于原巖，其δO18值表現(xiàn)為上升趨勢，反映了成礦物質來源的淺成性和多期多階段性，成礦介質水屬地層水和大氣降水組成的混合水特征。

2.2　硫同位素

為了解決成礦物質的來源，我們采集了龐家河、佐家莊金礦床的黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦制備的SO2并送入氣體質譜儀，利用離子光學和電磁原理，按照質荷比(m/e)分離不同質量的同位素，從而測定樣品的同位素質量和相對含量，結果發(fā)現(xiàn)金礦床的硫同位素皆為正值，變化范圍在+8.54‰～+13.41‰之間，按硫同位素值表示+8.10‰～+10.20δ34S‰，以地層硫為主有少量巖漿熱液中硫參與的特點；硫同位素為+12.65δ34S，則是地層沉積的硫，基本無巖漿硫參與。說明硫來源于成礦介質水對泥盆系地層的淋濾改造作用，而且暗示著金的來源。

2.3　鉛同位素

運用熱電離質譜(TIMS)和207 Pb-204 Pb雙稀釋法[4]，對鉛同位素組成的研究發(fā)現(xiàn)，龐家河金礦五個黃鐵礦的鉛同位素組成彼此變化不大，按φ值所計算的模式年齡(345～373 Ma)與本區(qū)及區(qū)域中上泥盆統(tǒng)賦礦層位年齡基本一致，顯示出正常鉛的特征，說明鉛是在一個比較簡單的系統(tǒng)中演化的，暗示著介質對泥盆系地層的淋濾改造富集成礦的特點。佐家莊金礦床的兩個黃鐵礦和一個方鉛礦的鉛同位素組成雖然比值變化不大，但Pb206與Pb207存在比較明顯的線性關系，計算的φ值模式年齡(222～288 Ma)小于產(chǎn)礦圍巖時代，暗示著有放射成因鉛的疊加，這可能與成礦介質水沿構造進入深部基底地層中，淋濾出成礦物質，并與上部成礦物質混合成礦有關，也可能與礦床本身所處的構造部位偏下部有關。

3礦物包體研究

3.1　成礦溫度

采用均一法，利用顯微冷熱臺對龐家河金礦樣品進行測定，根據(jù)測溫結果，顯示原生包體溫度在290～350℃，反映了早期石英脈形成的溫度；次生包體的溫度在200～250℃，是主成礦期的溫度，屬中低溫熱液成礦溫度。佐家莊金礦床利用主成礦階段的共生礦物閃鋅礦、方鉛礦硫同位素計算出硫同位素的平衡溫度為340℃，也反映了中溫熱液成礦作用的特點[5]。

3.2　包裹體成份分析

包裹體的成份代表了包體形成時流體的原始組成，對包裹體成份的研究有利于探討成礦物質形成的物理化學條件及演化和富集等方面的重要問題[6]。依據(jù)不同濃度的鹽水溶液具有不同的冰點，采用冷凍法對龐家河金礦礦物包裹體鹽度進行測定；采用色譜-質譜法對龐家河金礦礦物包裹體可溶有機質成分進行測定。

根據(jù)對龐家河金礦不同期次的石英脈和佐家莊金礦主成礦期的石英包體成份分析，具有以下特征：

(1)不同階段脈體中石英所捕獲的包裹體成份有明顯的差異，反映了熱液流體活動具有多期多階段性，不同期、不同階段的熱液流體性質、成份有明顯的變化。龐家河金礦礦前期流體濃度、鹽度均較高，高濃度、鹽度流體可能含有豐富的成礦物質，為其演化和主成礦階段奠定了物質基礎；成礦期流體濃度、鹽度降低，而還原參數(shù)(R)明顯增高，SO4-2離子濃度低，龐家河金礦主成礦期有大量的黃鐵礦、毒砂，是主要載金礦物，可能反映了溶液中存在有大量的還原性S、As，流體中金主要以[Au(HS)2]-、[Au2(HS)2]2-、[AuS2]-、[AuS2]3-和[Au(AsO4)2]3-的絡合物形式搬運，K+濃度降低與絹云母化有關；成礦晚期包體成份表現(xiàn)為SO4-2離子濃度增大，還原參數(shù)R降低，反映晚期成礦作用氧逸度較高的地球化學環(huán)境，把S氧化成H2SO4有關；礦后期流體成分與前期相比，其鹽度、濃度及R值均有所降低。佐家莊金礦成礦期石英包裹體成份以富堿金屬、高鹽度和R值(0.803)高為特征。

(2)區(qū)內包體液相成份主要特點為：Na+>K+(93P-33除外)，Na+/K+較高(3.534～21.894)；堿金屬離子濃度與堿土金屬離子濃度比值為Na+/Ca++Mg+2為9.462～27.73；F-離子含量很低，F(xiàn)-/Cl-為0.002～0.052，其特征反映區(qū)內流體來源為沉積或地下熱鹵水，而非巖漿或變質作用形成；氣相成份中H2氣相對摩爾分數(shù)較高(3.57～7.87)，反映流體來源可能較深。

(3)區(qū)內主礦期包裹體的水質類型主要為Cl--Na+型組合，龐家河金礦成礦晚期到礦后期，由于氧逸度增大，水質類型演化為Cl-·SO4-2-K+·Na+型組合。

(4)實測得石英包體流體pH為6.6～6.69，根據(jù)區(qū)內礦石的礦物組合和蝕變特征，均反映為中低溫-中溫熱液成礦，推測其成礦溫度約在200℃左右，與均一法溫度的次生包體溫度基本一致，故區(qū)內的成礦流體屬偏堿性——堿性。

綜上所述，該區(qū)金礦床的成礦物質主要來自地殼，經(jīng)多期多階段的中低溫熱液流體作用，沿著不同礦化圍巖、不同構造系統(tǒng)、不同構造層次，形成各具特色的金礦床(礦點)，這從相似的蝕變類型和相似的礦化期次以及相似的礦物組合和金存在的形式得到證實。

4成礦作用分析和成礦模式

4.1　成礦作用分析

成礦作用是礦床的發(fā)生、發(fā)展和變化。雙唐紅地區(qū)是經(jīng)歷了長期多種地質事件和地球化學、地球物理作用而富集成礦。根據(jù)前述資料，本區(qū)金礦床的形成大致經(jīng)歷了以下幾個主要成礦階段。

(1)礦源層的形成階段

龐家河金礦及其外圍礦點均賦存于泥盆系上統(tǒng)以綠泥絹云千枚巖為主的沉積建造中；老灣溝金礦點是產(chǎn)于唐藏石英閃長巖內接觸帶，但巖體圍巖為下古生界丹鳳巖群，部分礦化也產(chǎn)于其中；佐家莊金礦產(chǎn)于何家莊黑云母花崗巖體南側內接觸帶，巖體圍巖為石炭系中上統(tǒng)草涼驛組碎屑巖—碳酸鹽地層?？偠灾?，雙唐紅地區(qū)的金礦床(點)與泥盆系上統(tǒng)和石炭系中上統(tǒng)草涼驛組細碎屑巖密切相關，這套地層是該區(qū)的直接礦源層，主要依據(jù)是：

①龐家河、佐家莊金礦礦石硫同位素分析結果表明，硫主要來源于地層，同位素組成為地層硫特征。硫的來源隱含了金的來源。

②將龐家河、佐家莊金礦礦石黃鐵礦鉛同位素演化線與Zartman and Doe[7]全球平均結果相比較可以發(fā)現(xiàn)，龐家河、佐家莊金礦礦石黃鐵礦鉛同位素演化線落入造山帶附近，說明鉛的初始來源為當時的活動大陸邊緣的造山帶。而賦礦地層泥盆系上統(tǒng)和石炭系中上統(tǒng)草涼驛組的物質來源均來自活動大陸邊緣造山帶的秦嶺古陸。鉛作為黃鐵礦的微量元素，黃鐵礦作為主要載金礦物，因此，鉛的來源也暗示了金的來源。

③稀土元素分析結果表明，從正常圍巖→弱礦化巖石→礦石，其稀土元素總量和分配模式具明顯的繼承性和一致性，礦化巖石的稀土配分曲線的元素組成具有殼原型特征。

④區(qū)內地層金分析結果表明，泥盆系上統(tǒng)下綠泥絹云千枚巖金豐度值較高(3.23×10-9)，而且變異系數(shù)大，金含量低者為0.11×10-9，高者可達24×10-9，說明本套地層金豐度值較高，而且可淋濾性好。石炭系中上統(tǒng)草涼驛組絹云千枚巖、板巖金豐度值達4.32×10-9，明顯高于區(qū)內金背景值1.25×10-9，它們是本區(qū)的直接金源。

⑤泥盆系上統(tǒng)綠泥絹云千枚巖微量元素As、Sb、Bi、Hg豐度值分別為11.0、1.20、1.83、0.083×10-9；石炭系中上統(tǒng)草梁驛組絹云千枚巖、板巖、灰?guī)r微量元素As、Sb、Bi、Hg豐度值分別為130、2.8、0.886、0.097×10-9，明顯高于其地殼豐度值2.2、0.6、0.004、0.089×10-9(黎彤1976)。而As、Sb、Bi、Hg是本區(qū)金礦床(點)明顯富集的微量元素，反映了礦床和圍巖中的微量元素的明顯正相關關系。

以上特征表明：泥盆系上統(tǒng)綠泥絹云千枚巖和石炭系中上統(tǒng)草涼驛組碎屑巖～碳酸鹽建造是區(qū)內的主要直接礦源層，另外青石埡組、唐藏石英閃長巖、何家莊巖體也可能提供了部分金源。

礦源層的形成與區(qū)內特有的地質構造發(fā)展演化相聯(lián)系，從前面敘述中得知泥盆系～石炭系為活動大陸邊緣淺海陸棚～陸棚邊緣斜坡沉積環(huán)境。所接受的沉積物主要來源于秦嶺古陸較老的陸源物質，部分為俯沖造山作用帶上來深部物質，以及泥盆系中基性火山巖、熱水沉積巖也可能提供少量成礦物質。當這些搬運來的成礦物質到達沉積環(huán)境變換帶，由于物化條件的改變(酸堿度、氧化帶還原電位、膠體凝聚、生物吸附等作用)而使金沉淀，形成背景值較高的礦源層。

(2)地質事件的改造作用階段

晚泥盆系以后經(jīng)海西運動，由于南北兩陸塊的擠壓，形成斷裂褶皺構造，伴隨有海西期的中酸性巖漿活動。泥盆系和石炭系含金沉積建造經(jīng)過區(qū)域淺變質作用，形成板巖、千枚巖相。到印支期由于南北兩板塊的強烈擠壓，造成區(qū)內泥盆系石炭系南北兩側大規(guī)模的印支期構造～重熔型中酸性巖漿活動，使區(qū)內泥盆系石炭系板巖、千枚巖受到巖漿活動的熱變質作用，進而形成淺變質的千枚巖相～低變質綠片巖相巖石；泥盆系石炭系內的海西期、印支期、燕山期同熔型中酸性巖體附近外接觸帶，大都發(fā)育的熱接觸變質斑點構造。上述地質事件使泥盆系、石炭系的碎屑巖～碳酸鹽巖發(fā)生重結晶，使原始分散金開始活化，并形成含金變質熱流體，兩者保持在相對平衡的近于封閉式的循環(huán)體系中。

(3)熱液成礦階段

隨著巖漿活動的演化到構造～熱液活動期，大氣降水和變質水沿泥盆系、石炭系內和邊緣具有同生性質的大斷裂向下滲透，在滲透過程中，浸出了地層中的堿金屬、Cl-、S2-等元素，成為氧化型水，到深部被巖漿等熱源加熱，變成熱鹵水，同時富含揮發(fā)份、堿金屬，這些熱液在構造～巖漿等作用的驅動下，沿斷裂系統(tǒng)反復循環(huán)，浸出含金礦物質的流體及含金地質體中的金等成礦物質，變成了成礦的含金熱液，并以[Au(HS)2]-、[Au2(HS)2]2-、[AuS2]-、[AuS2]3-和[AuAsO4]0、[Au(AsO4)2]3-絡合物形式攜帶遷移。

成礦熱液伴隨著構造活動，沿一、二級大斷裂淺部進入到低級別的構造系統(tǒng)，在三級及其以下構造帶、層間片理化帶、破碎帶、韌性剪切帶、巖體構造破碎帶、碎裂～糜棱巖帶中，上升的成礦熱液與下滲的富含堿金屬氯化物型水相遇時，就出現(xiàn)上下兩種化學性質不同的礦液“雙混合”局面。由于淺成水為堿性，而且富S2-離子，它一方面使來自深部的含礦熱液酸度急劇下降，另一方面破壞了各種絡合物，使硫化物、砷化物沉淀下來；加之成礦熱液的降溫、減壓、物理～化學性質發(fā)生變化，與圍巖發(fā)生作用，產(chǎn)生圍巖蝕變。由于構造～成礦熱液的“脈動式”活動和成礦熱液的演化，形成不同的礦化階段和一些黃鐵礦具有增生環(huán)帶構造特征。金具有強的親鐵和親硫性，所以金礦物主要與黃鐵礦、毒砂相伴生[8，9]。

(4)氧化淋濾階段

區(qū)內各礦床(點)均有不同程度的氧化作用，尤以龐家河金礦最明顯。氧化淋濾作用階段，主要表現(xiàn)為硫化物和其它可溶性礦物的流失，形成大量氧化礦物(如褐鐵礦、赤鐵礦)和一些造巖礦物的水云母化。金在氧化作用中有一定的淋濾和次生富集，有些顆粒明顯增大，并在氧化礦石中見有明金。

4.2　金成礦作用模式

根據(jù)金成礦物質來源，地質事件的改造作用和稀土元素、穩(wěn)定同位素特征以及包裹體測溫成果，概括出金成礦作用模式圖(圖1)。

圖1　秦嶺泥盆系北帶金成礦作用模式圖

金成礦作用模式圖說明：

(1)初始金源層主要是前泥盆系北秦嶺古陸變質中基性火山巖和變質巖系為含金的母體，給泥盆系、石炭系提供物源和金源。

(2)直接金源層為泥盆系中上統(tǒng)和石炭系中上統(tǒng)，屬陸棚碎屑巖～碳酸鹽巖，為類復理石次穩(wěn)定型陸源碎屑及碳酸鹽和少量火山巖含金沉積建造，其物源主要是北秦嶺古陸前泥盆系變質中基性火山巖和變質巖經(jīng)風化剝蝕被水搬運沉積而成。

(3)地質事件改造作用系指對上述含金沉積建造有關金成礦的各種地質改造作用。其中主要有區(qū)域變質作用，持續(xù)活動的同生構造作用，同熔型中酸性巖漿侵入作用和主要以巖漿～構造作為熱源，使下滲到深部的大氣降水加熱成熱鹵水對地層的淋濾作用，從而形成金成礦熱液。

(4)有利環(huán)境是指金成礦熱液從深部沿構造系統(tǒng)向上運移，到淺部適宜(造成上升成礦熱液與下滲的冷水“雙混合”局面)的地球化學環(huán)境和三級及以下構造的有利部位成礦。一級控制金礦帶，二級控制金礦床，三級及以下構造控制礦體。

根據(jù)金成礦的金源來自地層、巖漿有別，劃分為沉積改造型和巖漿熱液改造型。其中沉積改造型金礦床是熱鹵水作用成礦，而把有明顯熱液參與的沉積改造型金礦床劃歸沉積熱液改造型金礦床。

5結語

通過以上分析，從侵入巖成因類型分析推斷，唐藏、何家莊和黑灣侵入巖超單元均屬陸殼深成型，其共同特點是：(1)與圍巖的蝕變關系清楚，并形成接觸變質帶；(2)巖體中圍巖捕擄體多見；(3)侵入體具塊狀和流動構造；(4)同一超單元中巖性向偏酸性演化，結構上同類巖石的礦物粒度向增大的方向變化；(5)稀土元素分布分布曲線右傾，為輕稀土富集的銪、鈰虧損型，說明礦源可能來源與陸殼物質重溶產(chǎn)物或變質熱液型。

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[責任編輯李曉霞]

Analysis on the Genesis of Gold Deposit in Pang Jiahe

and Its Peripheral Area

RAN Jun-lin,BAI Zhao-hua,MEI XU

(211Battalion,Shaanxi Nuclear Industry Group Company,Xi'an 710024,China)

Key words：rare earth elements; stable isotopes; inclusions; mineralization; metallogenic model