貴州興仁包谷地背斜金礦地球化學(xué)特征及其找礦意義分析

張 明，劉建中

(1. 貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇五地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽 550018； 2. 貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，貴州 貴陽 550004)

0 前 言

黔西南地區(qū)是我國(guó)重要的卡林型金礦集中區(qū)，就卡林型金礦而言，目前發(fā)現(xiàn)的金銻礦床無一例外的都產(chǎn)出于背斜或穹隆及與背斜軸近于平行展布的逆斷層中[1](圖1)，如戈塘金礦產(chǎn)出于戈塘穹窿，水銀洞金礦、太平洞金礦和紫木凼金礦產(chǎn)出于灰家堡背斜，泥堡金礦產(chǎn)出于二龍搶寶背斜，大廠銻礦產(chǎn)出于碧痕營(yíng)穹窿，架底金礦產(chǎn)出于蓮花山背斜。包谷地背斜屬于黔西南礦集區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的、可能形成新增金礦床的地區(qū)，目前在地表發(fā)現(xiàn)金礦體主要產(chǎn)出于包谷地背斜東部龍?zhí)督M和西部的峨眉山玄武巖組地層中。

圖1 黔西南金銻礦成礦模式

相似類比理論是指在相似的地質(zhì)環(huán)境中應(yīng)該有相似的礦床產(chǎn)出[2-3](如礦床的種類、類型、規(guī)模等)，類比的內(nèi)容包括成礦背景類比、成礦條件類比、礦化信息類比(地質(zhì)信息、地球化學(xué)信息等)、成礦規(guī)律類比。根據(jù)已有的地質(zhì)資料和鄰區(qū)多個(gè)大型、特大型金礦的分布情況顯示黔西南礦集區(qū)金礦地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征具有很好的可比性。本文系統(tǒng)研究了興仁包谷地背斜東部金礦石中主量、微量、稀土元素組成特征，利用相似類比理論，將研究區(qū)成礦元素地球化學(xué)信息與典型礦床—水銀洞礦床進(jìn)行類比，進(jìn)一步對(duì)興仁包谷地背斜金礦找礦意義和前景進(jìn)行分析。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)與華南褶皺系兩個(gè)Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元的交匯部位，大部分地區(qū)屬華南褶皺系右江褶皺帶。由北東向彌勒—師宗深斷裂、北西向紫云—埡都深斷裂和近東西向開遠(yuǎn)—平塘深斷裂圍限的“三角形”夾塊，構(gòu)成了滇黔桂金礦礦集區(qū)—“金三角”。興仁包谷地背斜位于“金三角”之興仁—安龍金礦帶之北部。

2.2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于興仁縣城南西，直距約5公里，區(qū)內(nèi)主要褶皺構(gòu)造為包谷地背斜以及包谷地背斜次級(jí)背斜大丫口背斜(圖2)。包谷地背斜系區(qū)內(nèi)高級(jí)序褶皺，區(qū)內(nèi)延伸約18 km，軸面呈弧形向南凸出，北西—南東向展布，樞紐波狀起伏，西端交于潘家莊斷裂帶，東端在馬鞍山寨子附近傾伏，中部被新寨斷層切錯(cuò)。背斜軸部地層為茅口組、峨眉山玄武巖組、龍?zhí)督M，兩翼依次為飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組和關(guān)嶺組。兩翼巖層傾角15(°)～27(°)，為寬緩的短軸背斜。該背斜兩翼次級(jí)褶皺發(fā)育，其南翼發(fā)育溝頭向斜、大丫口背斜。構(gòu)成一個(gè)規(guī)模較大的復(fù)式褶皺帶。該背斜具層間滑動(dòng)現(xiàn)象，形成層間斷裂，其斷裂破碎物常被方解石脈膠結(jié)，具黃鐵礦化、硅化等。

1 關(guān)嶺組；2 永寧鎮(zhèn)組；3 飛仙關(guān)組；4 長(zhǎng)興+大隆組；5 龍?zhí)督M；6 峨嵋山玄武巖組；7 茅口組；8 構(gòu)造蝕變體；9 地質(zhì)界線；10 正斷層；11 逆斷層；12 性質(zhì)不明斷層；13 背斜；14 向斜；15 金礦(化)點(diǎn)；16 銻礦(化)點(diǎn)

圖2興仁包谷地背斜地質(zhì)

3 樣品采集及分析結(jié)果

3.1 樣品采集

研究用的8件礦石樣品分別采自地表礦體出露點(diǎn)BKD1、BKD2、BKD3、BKD4、BKD6、BKD7地表探槽中。采樣介質(zhì)為粘土巖、鈣質(zhì)粉砂巖、粘土質(zhì)粉砂巖、硅化角礫狀灰?guī)r、灰?guī)r。

3.2 分析測(cè)試

分析測(cè)試由貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室完成，分析儀器分別為等離子發(fā)射光譜儀(iCAP6300S-296)，攝譜儀WP-1/S-16、等離子質(zhì)譜儀iCAPQ/S-319、原子吸收分光光度計(jì)GGX-600/S-217、原子熒光光度計(jì)AFS-3100/S-119，美國(guó)THERMO公司生產(chǎn)的X-SERIES-2型ICP-MS。測(cè)試分析結(jié)果見表1～3。

表1 包谷地背斜金礦石樣品主量元素分析結(jié)果

注：表中單位Au為×10-6，其余的×10-2

表2 包谷地背斜金礦石微量元素含量及相關(guān)參數(shù) ×10-6

表3 大丫口地區(qū)金礦(化)點(diǎn)稀土元素含量及相關(guān)參數(shù) ×10-6

4 元素地球化學(xué)特征

4.1 主量元素地球化學(xué)特征

將測(cè)得研究區(qū)樣品的主量元素值與水銀洞組合樣主量元素值的標(biāo)準(zhǔn)化后作成主量元素蜘蛛網(wǎng)圖(圖3)。

圖3 主量元素蜘蛛網(wǎng)圖

從圖3、表1分析，包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石元素值與與水銀洞組合樣比值如下Au：0.10～0.55，平均0.24； SiO2：1.44～2.87，平均2.43；TFe2O3：0.10～3.05，平均0.96；Al2O3：1.74～7.32，平均4.01；CaO：0.02～0.06，平均0.03；MgO：0.01～0.03，平均0.02；K2O：1.49～6.18，平均3.78；Na2O：0.10～0.21，平均0.16；TiO2：1.73～11.09，平均6.36；MnO：0.02～0.03，平均0.02；P2O5：0.42～6.33，平均1.87。對(duì)比分析可知，包谷地背斜范圍內(nèi)金礦體中礦石SiO2的含量較高(1.44～2.87倍)，而礦體中CaO、MgO、MnO含量則較低(0.02～0.06倍)，同時(shí)Al2O3、K2O、P2O5含量也較高，Na2O含量也相對(duì)較低。說明有兩種可能情況：一是包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石比水銀洞礦石具有更強(qiáng)硅化蝕變，強(qiáng)硅化蝕變將更多的硅帶入母巖的同時(shí)也將更多鈣、鎂、錳帶出母巖；二是包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石樣品大都取于地表，與樣品風(fēng)化作用也有一定的關(guān)系，更高Al2O3含量對(duì)風(fēng)化作用的論點(diǎn)有一定的支持。總的來說，與水銀洞金礦組合樣相比，包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石中SiO2的含量高出13.58%～57.64%，平均44.21%，可能說明包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石具有水銀洞金礦礦石比更強(qiáng)烈的硅化蝕變。

4.2 微量元素地球化學(xué)特征

將測(cè)得研究區(qū)樣品的微量元素值與水銀洞納秧礦段(均值)標(biāo)準(zhǔn)化后作成微量元素蜘蛛網(wǎng)圖(圖4)。

圖4 微量元素的蜘蛛網(wǎng)圖

利用圖4、表2對(duì)研究區(qū)微量元素中與成礦元素?zé)嵋夯顒?dòng)Au、As、Sb、Tl元素組合及與酸性巖有關(guān)Mo元素進(jìn)行綜合分析，研究區(qū)含金礦石中代表該區(qū)成礦元素?zé)嵋夯顒?dòng)類型中成礦元素組合的Au、As、Tl、Sb在各類賦礦巖石中的平均值分別為0.69×10-6～1.42×10-6、2 067×10-6～17 807×10-6、0.73×10-6～1.72×10-6、39.1×10-6～52.6×10-6。

與酸性巖有關(guān)的Mo元素在各類賦礦巖石中的平均值為1.14×10-6～96.25×10-6；水銀洞納秧礦段Au、As、Tl、Sb在各類賦礦巖石中的平均值分別為1.92×10-6～13.20×10-6、6 196.5×10-6～7044×10-6、2×10-6～18.35×10-6、15.5×10-6～30.78×10-6；與酸性巖有關(guān)的Mo元素在各類賦礦巖石中的平均值為0.94×10-6～1.73×10-6；東部大陸地殼Au、As、Tl、Sb、Mo值分別為0.009×10-6、2.4×10-6、0.42×10-6、0.18×10-6、0.5×10-6。研究區(qū)與東部大陸地殼相比，成礦元素及熱液活動(dòng)Au、As、Sb、Tl元素組合的強(qiáng)烈富集，與酸性巖漿相關(guān)Mo元素相對(duì)富集；與水銀洞金礦納秧礦段相比，Au、Tl平均值明顯偏低，而As、Sb明顯偏高，Mo在灰?guī)r中呈極高異常值，比值高達(dá)100余倍，推測(cè)可能與包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石具有較強(qiáng)熱液蝕變有關(guān)。

4.3 稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素分析結(jié)果見表3，REE配分模式采用Boynton(圖5)。為便于對(duì)比，筆者收集了前人對(duì)水銀洞金礦床金礦石[4]測(cè)試的原始數(shù)據(jù)。對(duì)收集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并求取平均值，然后根據(jù)Boynton球粒隕石值對(duì)平均后的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，一同繪制REE配分模式圖。

圖5 稀土配分模式圖

研究區(qū)稀土總量58.41×10-6～285.05×10-6，(平均172.94×10-6)LREE/HREE為10.33～16.86，(平均14.08)(La/Yb)N分別為9.72～18.5(平均12.04)，總體上輕稀土富集，配分曲線右傾；輕重稀土有明顯的分餾。δEu為0.69～0.97，Eu明顯負(fù)異常到異常不明顯，δCe為0.89～1.08，Ce為弱負(fù)異常到弱正異常。水銀洞金礦床稀土總量100.27×10-6，LREE/HREE為8.75，(La/Yb)N為13.29，總體上輕稀土富集，配分曲線右傾；輕重稀土有明顯的分餾。δEu為0.85，Eu弱負(fù)異常，δCe為0.86，Ce為弱負(fù)異常。

一般認(rèn)為稀土元素在熱液蝕變輕微的巖石中可以保留未蝕變?cè)瓗r稀土元素特征，而蝕變強(qiáng)烈的巖石則更接近熱液流體稀土元素特征[5]。從圖4、表3對(duì)比分析可知，包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石中ΣREE、LREE/HREE平均值偏高，其余均相似,相對(duì)低的LREE含量可能反映研究區(qū)更強(qiáng)熱液蝕變作用過程中稀土元素活化進(jìn)入含CO2的流體中形成[RE(CO2)3]3-絡(luò)離子[6]；水銀洞金礦床曲線位置位于研究區(qū)各金礦石之間，推測(cè)可能是水銀洞金礦床采用平均值的緣故。研究區(qū)與水銀洞金礦床稀土元素特征相似與相異性，一方面反映兩地原巖沉積環(huán)境不同，同時(shí)也反映出后期熱液蝕變強(qiáng)度的不同。

5 地球化學(xué)特征對(duì)比結(jié)果

水銀洞金礦床與包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石分別產(chǎn)于灰家堡背斜和包谷地背斜龍?zhí)督M地層中，兩者的賦礦構(gòu)造和巖石有很大的相似性。成礦地球化學(xué)信息類比研究證實(shí)，兩地區(qū)總體特征表現(xiàn)為高度相似性，同時(shí)具體的數(shù)據(jù)微觀特性也表現(xiàn)出一定程度的不同。

相似性特征表現(xiàn)為：1)主量元素：弱硅化—強(qiáng)硅化、明顯貧納，一定程度的缺鈣、鎂、富鐵；2)微量元素：與成礦元素及熱液活動(dòng)Au、As、Sb、Tl元素組合的強(qiáng)烈富集和與酸性巖有關(guān)Mo表現(xiàn)出相對(duì)富集為顯著特征；3)稀土元素：CI球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖表現(xiàn)為總體上看配分型式十分相似，輕稀土富集，配分曲線右傾，輕重稀土有明顯的分餾，熱液作用強(qiáng)烈。

數(shù)據(jù)微觀特征相異性表現(xiàn)為：1)主量元素：研究區(qū)SiO2含量更高，具有更強(qiáng)的硅化蝕變；2)微量元素：研究區(qū)Au、Tl平均值明顯偏低，而As、Sb明顯偏高，Mo在灰?guī)r中呈極高異常值；3)稀土元素：研究區(qū)ΣREE、LREE/HREE平均值偏高。

6 結(jié) 論

通過對(duì)包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石與水銀洞金礦床中金礦石元素地球化學(xué)特征進(jìn)行系統(tǒng)研究和對(duì)比，取得幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1)研究區(qū)主量元素特征與水銀洞金礦床組合樣相比，包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石SiO2的含量高出13.58%～57.64%，平均44.21%，可能說明包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石具有比水銀洞金礦床金礦石更強(qiáng)烈的硅化蝕變。

2)研究區(qū)微量元素特征與水銀洞金礦納秧礦段相比，Au、Tl平均值明顯偏低，而As、Sb明顯偏高，Mo在灰?guī)r中呈極高異常值，比值高達(dá)100余倍，推測(cè)可能與包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石具有較強(qiáng)熱液蝕變有關(guān)。

3)研究區(qū)稀土元素特征與水銀洞金礦床相比，總體上看配分型式十分相似，輕稀土富集，配分曲線右傾，輕重稀土有明顯的分餾，LREE/HREE平均值偏高。

4)盡管水銀洞金礦與包谷地背斜范圍內(nèi)金礦石在空間位置上產(chǎn)出于不同背斜部位，但兩者成礦地質(zhì)背景、元素地球化學(xué)特征卻有高度的相似性，利用應(yīng)用礦床預(yù)測(cè)的相似類比理論，兩者可能有相似的礦床產(chǎn)出，進(jìn)一步說明包谷地背斜范圍內(nèi)具有良好的金礦找礦前景。

5)低含量的Au，高含量SiO2、Sb、Mo、LREE可能成為研究區(qū)內(nèi)金礦化規(guī)模相對(duì)不利條件。兩者相比元素地球化學(xué)特征數(shù)據(jù)微觀上一定程度上的不同，可能預(yù)示著兩者最終形成礦床規(guī)模大小不同。