華北克拉通南緣小秦嶺礦集區(qū)靈湖金礦床成因：流體包裹體和H-O、S-Pb同位素證據(jù)

李鐵剛，武 廣，陳公正，吳 昊，王國瑞，楊 飛，李英雷

(1. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037;2. 中國人民武警黃金第四支隊(duì)，遼寧 遼陽 111000; 3. 萬寶礦產(chǎn)有限公司，北京 100053)

0 引 言

小秦嶺金礦田是中國規(guī)模僅次于膠東的第二大金礦集區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)含金石英脈1 200余條，金礦床40多處，代表性金礦床有文峪、東闖、楊砦峪、東桐峪、大湖等(圖1)，金儲(chǔ)量超過630 t[1]。因此，小秦嶺礦集區(qū)倍受國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注。小秦嶺礦集區(qū)主要發(fā)育石英脈型金礦床，前人對(duì)這些金礦床已開展了大量的礦床地質(zhì)、成礦時(shí)代、成礦流體及物質(zhì)來源、成因機(jī)制等方面研究工作[2-12]，且在成礦流體及物質(zhì)來源方面存在較大爭(zhēng)議。陳洐景等認(rèn)為成礦流體來源于變質(zhì)脫水作用，成礦物質(zhì)主要來自于新太古界太華群，成礦受燕山期巖漿作用的疊加[2,13-14]；范宏瑞等認(rèn)為是3期流體運(yùn)移成礦，含礦石英脈是早期變質(zhì)過程中形成的，后期被巖漿作用改造[15]；而Li等則認(rèn)為成礦流體來自幔源流體[8,16]，成礦物質(zhì)主要來自燕山期花崗巖[17-18]；此外，王團(tuán)華等認(rèn)為基性巖脈也提供了部分成礦物質(zhì)[19]。上述爭(zhēng)議也導(dǎo)致小秦嶺礦集區(qū)金礦床成因有不同認(rèn)識(shí)，分別為造山型金礦床[2,4,20-21]和巖漿熱液型金礦床[17,22-23]。

成礦流體是金礦床形成的關(guān)鍵控制因素，因而也是礦床學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。流體包裹體研究可以了解成礦流體的性質(zhì)和成礦物理化學(xué)條件，繼而探討礦床的成礦機(jī)制。H-O、S-Pb同位素可以指示礦床成礦流體和成礦物質(zhì)來源，從而為討論礦床成因提供依據(jù)。目前，有關(guān)小秦嶺礦集區(qū)的研究成果多集中于大湖、東闖、文峪、楊砦峪和桐峪等金礦床，而對(duì)礦集區(qū)內(nèi)靈湖金礦床尚未開展系統(tǒng)的礦床學(xué)研究。因此，為了深入揭示小秦嶺礦集區(qū)靈湖金礦床的礦床成因和成礦機(jī)理，本文對(duì)該礦床開展了成礦流體和H-O、S-Pb同位素研究，以期為深入認(rèn)識(shí)該礦床的成礦流體特征、成礦物質(zhì)來源及成礦機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

圖件引自文獻(xiàn)[4]、[17]、[24]，有所修改圖1 華北克拉通南緣小秦嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Geological Map of Xiaoqinling Area in the Southern Margin of North China Craton

1 區(qū)域地質(zhì)背景

靈湖金礦床位于小秦嶺地區(qū)前寒武紀(jì)地體北緣，五里村背斜北翼的山前地帶。小秦嶺礦集區(qū)西起陜西省華山，東至河南省靈寶—朱陽盆地西北緣，南、北分別以小河斷裂和三寶斷裂(即太要斷裂)為界[4,13,25-26]。礦集區(qū)內(nèi)地層主要為早前寒武紀(jì)(太古宙—古元古代，或形成時(shí)代早于1 850 Ma)結(jié)晶基底太華群，主要巖性為斜長角閃巖、角閃片麻巖、黑云母斜長片麻巖、大理巖、石墨片麻巖、混合片麻巖及條帶狀混合巖等，原巖發(fā)育于3.0～2.2 Ga[27]。礦集區(qū)內(nèi)發(fā)育多期巖漿活動(dòng)，包括前寒武紀(jì)混合花崗巖、花崗巖和偉晶巖，燕山期輝綠巖和花崗巖等[28](圖1)。其中，以燕山期花崗巖最為發(fā)育，自西向東依次為華山、文峪和娘娘山黑云母(角閃)二長花崗巖[2,28-32]。礦集區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以近EW向韌性剪切帶為主，這些斷裂構(gòu)造控制著研究區(qū)金礦床和巖體的產(chǎn)出，并在中生代經(jīng)歷了先擠壓后伸展垮塌的過程[33-35]。

2 礦床地質(zhì)特征

靈湖金礦床位于河南省靈寶市陽平鎮(zhèn)，礦區(qū)位于五里村—安家瑤背斜北翼之山前地帶，基巖出露甚少。出露地層主要為第四系和新太古界太華群楊砦峪灰色片麻巖組。第四系在區(qū)內(nèi)分布廣泛，主要為巨厚的黃土層及殘坡積物。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，大致可分為近EW向、NW向、NE向、近SN向4組。其中，以近EW向最為發(fā)育，主要有F1、F5、F6等斷裂。礦區(qū)內(nèi)侵入巖有輝綠巖、糜棱巖和花崗巖等，且以輝綠巖最為發(fā)育(圖2)。

圖件引自文獻(xiàn)[36]，有所修改圖2 靈湖金礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological Map of Linghu Gold Mining Area

礦區(qū)內(nèi)共圈出13個(gè)金礦體，其中，10個(gè)金礦體分布于F5含金斷裂構(gòu)造蝕變帶中，其他3個(gè)分布于F1含金斷裂構(gòu)造蝕變帶中(圖3)。礦體上部以石英脈型為主，向下逐漸過渡為構(gòu)造蝕變巖型[36-37]。金礦物為自然金和碲金礦，礦石礦物為黃銅礦、方鉛礦等(圖4)。金礦物主要沿黃鐵礦的邊緣、裂隙或粒間充填，少量賦存于石英、方鉛礦、黃銅礦等礦物內(nèi)或裂隙中;賦存形態(tài)以裂隙金為主，可見少量包體金，常呈片狀、網(wǎng)脈狀、不規(guī)則狀和乳滴狀展布。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等[圖5(a)～(c)]。礦石構(gòu)造主要為條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造[圖5(d)～(f)]。主要圍巖蝕變類型有絹云母化、黃鐵絹英巖化、硅化、綠泥石化、鉀長石化和碳酸鹽化。根據(jù)野外穿插關(guān)系及礦物組合特征，可將靈湖金礦床的熱液成礦期劃分為3個(gè)成礦階段(圖4)：早階段為石英-黃鐵礦階段[圖5(g)];中階段為石英-多金屬硫化物階段[圖5(h)];晚階段為石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段[圖5(i)]。其中，石英-多金屬硫化物階段為主成礦階段。

3 樣品采集及分析方法

3.1 樣品采集

本次研究選取了靈湖金礦床中10件蝕變巖和礦化石英脈中的石英開展流體包裹體研究。其中，樣品LH112采自竹峪豎井233中段，屬于石英-黃鐵礦階段;樣品LH59、LH63、LH64和LH74采自竹峪豎井148中段，樣品LH106采自竹峪豎井233中段，屬于石英-多金屬硫化物階段;樣品LH58和LH68采自竹峪豎井148中段，樣品LH69采自竹峪豎井198中段，樣品LH103采自650斜井330中段，屬于石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段。

3.2 流體包裹體顯微測(cè)溫

流體包裹體顯微測(cè)溫分析在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成。使用儀器為英國Linkam公司的MDSG600型冷熱臺(tái)，溫度為-196 ℃～600 ℃。測(cè)試精度及穩(wěn)定性為±0.1 ℃(測(cè)溫范圍為-100 ℃～25 ℃)、±1.0 ℃(25 ℃～400 ℃)和±2.0 ℃(>400 ℃)，樣品最大視域直徑為1 cm。流體包裹體溫度測(cè)試過程中，升溫和降溫的速率一般保持在0.2～5.0 ℃·min-1，相變點(diǎn)附近控制溫度變化速率為0.1～0.5 ℃·min-1。為確保分析精度，對(duì)儀器測(cè)試溫度進(jìn)行校正。而對(duì)于鹽度和密度的計(jì)算主要分為兩種情況：①若為氣液兩相包裹體，流體鹽度利用測(cè)得的冰點(diǎn)溫度和Bodnar提供的方程[38]獲得，流體密度根據(jù)劉斌等提供的公式[39]獲得;②若為H2O-CO2包裹體，水溶液相鹽度根據(jù)測(cè)得的籠合物熔化溫度并利用Collins提供的方法[40]獲得，包裹體密度根據(jù)Shepherd等提供的相圖[41]獲得。

3.3 H-O同位素分析

H-O同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，測(cè)試儀器為MAT-253質(zhì)譜儀。

直線在圖中的位置表示礦物生成的先后順序；實(shí)線表示生成礦物含量較多；虛線表示生成礦物含量較少圖4 成礦階段及礦物生成順序Fig.4 Metallogenic Stages and Mineral Formation Sequence

Cp為黃銅礦;Cv為碲金礦;Py為黃鐵礦圖5 野外及鏡下照片F(xiàn)ig.5 Field Photos and Photomicrographs

氧同位素的分析對(duì)象為流體包裹體中的石英。首先，破碎采集的樣品，過篩至40～60目，然后在雙目鏡下觀察并挑選純凈的石英單礦物，純度應(yīng)在99%以上；經(jīng)清洗樣品，并去除樣品的吸附水和次生包裹體后進(jìn)行分析測(cè)試。氧同位素分析采用BrF5法[42]。首先，選取12 mg純凈的樣品，并將其與BrF5反應(yīng)15 h萃取O2;然后，將萃取的O2放入CO2轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，并設(shè)置700 ℃、12 min，制成并收集CO2。

氫同位素的分析對(duì)象為流體包裹體中的H2O，分析采用真空爆裂法和鋅還原法提取氫。首先，加熱至可爆裂包裹體樣品的溫度，并釋放揮發(fā)分，提取水蒸氣;然后，使水與鋅在400 ℃條件下發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣，用液氮冷卻后放入含有活性炭的瓶中。

H-O同位素的分析結(jié)果均以標(biāo)準(zhǔn)平均海水(SMOW)為標(biāo)準(zhǔn)。氧同位素的分析精度為±0.2‰，氫同位素的分析精度為±2‰。

3.4 S-Pb同位素分析

S-Pb同位素分析樣品為硫化物單礦物，硫同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成。首先，選取200目純凈樣品與Cu2O以一定比例混合均勻，在真空達(dá)2.0×10-2Pa狀態(tài)下加熱，進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為980 ℃，生成SO2氣體;真空條件下，用冷凍法收集SO2氣體，并用Deta V Plus氣體同位素質(zhì)譜儀分析硫同位素組成。分析結(jié)果以V-CDT(Vienna-canyon Diablo Troilite)為標(biāo)準(zhǔn)，分析精度優(yōu)于±0.2‰。

鉛同位素分析采用ISOPROBE-T熱電離質(zhì)譜儀進(jìn)行。先用混合酸(HF+HClO4)溶樣，再利用陰離子交換樹脂進(jìn)行Pb分離，最后蒸干溶液并用熱電離質(zhì)譜儀測(cè)定。206Pb/204Pb(1 μg)測(cè)量精度優(yōu)于0.05‰，208Pb/206Pb(1 μg)測(cè)量精度優(yōu)于0.005‰。

4 結(jié)果分析

4.1 流體包裹體特征

4.1.1 巖相學(xué)

根據(jù)室溫下靈湖金礦床中的流體包裹體相態(tài)特征，可將其劃分為3種主要類型。

(1)富氣兩相(WG型)包裹體。該類型包裹體在室溫下為兩相，約占包裹體總數(shù)的10%，呈橢圓形孤立分布在石英晶體中[圖6(a)]，大小一般為3～7 μm，大部分在5 μm左右，氣液比為55%～80%，加熱時(shí)均一到氣相。

(2)富液兩相(WL型)包裹體。該類型包裹體在室溫下為兩相，約占包裹體總數(shù)的50%，呈長條形和橢圓形孤立分布于各階段的石英中[圖6(b)]，大小一般為6～22 μm，大部分為10～15 μm，氣液比為5%～35%，加熱時(shí)均一到液相;次生富液兩相包裹體比原生包裹體更小，主要沿橫穿晶體的裂隙分布，占包裹體總數(shù)的30%。

(3)H2O-CO2三相(C型)包裹體。該類型包裹體在室溫下為三相，約占包裹體總數(shù)的10%。其中，CO2相占該類型包裹體總體積的20%～70%，氣相CO2占CO2相總體積的40%～70%。該類型包裹體多呈橢圓形孤立分布[圖6(c)、(d)]，大小一般為5～12 μm，加熱時(shí)可均一到氣相或液相。

4.1.2 顯微測(cè)溫

靈湖金礦床中的流體包裹體顯微測(cè)溫分析結(jié)果見表1和圖7。該礦床不同成礦階段具有不同的流體包裹體特征。

石英-黃鐵礦階段主要發(fā)育富液兩相包裹體，其完全均一溫度為424 ℃～499 ℃，平均值為450 ℃，流體密度為0.55～0.66 g·cm-3，冰點(diǎn)溫度為-9.7 ℃～-7.8 ℃，鹽度為11.5%～13.6% NaCleq。

石英-多金屬硫化物階段發(fā)育富氣兩相、富液兩相和H2O-CO2三相包裹體。3種包裹體的完全均一溫度平均值為344 ℃。其中，富氣兩相包裹體完全均一溫度為306 ℃～389 ℃，流體密度為0.67～0.83 g·cm-3，冰點(diǎn)溫度為-8.9 ℃～-6.3 ℃，鹽度為9.6%～12.7% NaCleq。富液兩相包裹體的完全均一溫度為291 ℃～380 ℃，流體密度為0.64～0.82 g·cm-3，冰點(diǎn)溫度為-8.1 ℃～-3.4 ℃，鹽度為5.6%～11.8% NaCleq。H2O-CO2包裹體的初熔溫度為-53.1 ℃～-51.8 ℃，籠形物消失溫度為9.3 ℃～9.8 ℃，鹽度為0.4%～1.4% NaCleq，CO2相包裹體部分均一溫度為30.7 ℃～31.9 ℃，完全均一溫度為299 ℃～329 ℃，流體密度為0.50～0.77 g·cm-3。

表1 流體包裹體顯微測(cè)溫分析結(jié)果Tab.1 Analysis Results of Microthermometry of Fluid Inclusions

LH2O為液相水；VH2O為氣相水；LCO2為液相CO2；VCO2為氣相CO2圖6 流體包裹體典型照片F(xiàn)ig.6 Representative Photomicrographs of Fluid Inclusions

圖7 流體包裹體顯微測(cè)溫直方圖Fig.7 Histograms of Microthermometry of Fluid Inclusions

石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段發(fā)育富氣兩相和富液兩相包裹體。兩種包裹體完全均一溫度平均值為252 ℃。其中，富氣兩相包裹體完全均一溫度為281 ℃～283 ℃，流體密度為0.91～0.92 g·cm-3，冰點(diǎn)溫度為-13.8 ℃～-13.2 ℃，鹽度為17.1%～17.6% NaCleq；富液兩相包裹體的完全均一溫度為206 ℃～289 ℃，流體密度為0.83～0.99 g·cm-3，冰點(diǎn)溫度為-19.8 ℃～-5.3 ℃，鹽度為8.3%～22.2% NaCleq。

4.2 同位素特征

4.2.1 H-O同位素

靈湖金礦床中10件蝕變巖和礦化石英脈中石英的H-O同位素分析結(jié)果見表2和圖8。由表2可知：1件石英-黃鐵礦階段樣品的δ18O值為6.1‰，δD值為-93.3‰，計(jì)算出的δ18OH2O值為1.8‰；4件石英-多金屬硫化物階段樣品的δ18O值為8.5‰～11.4‰，δD值為-98.7‰～-86.1‰，計(jì)算出的δ18OH2O值為1.5‰～3.6‰，計(jì)算所用溫度為各階段顯微測(cè)溫的平均值；5件石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段樣品的δ18O值為7.1‰～11.8‰，δD值為-106.4‰～-102.0‰，計(jì)算出的δ18OH2O值為0.7‰～4.5‰。在H-O同位素圖解(圖8)中，所有樣品均投影到大氣降水和巖漿水之間，且更靠近巖漿水。從早階段(石英-黃鐵礦階段)到晚階段(石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段)，樣品具有逐漸向大氣降水靠近的趨勢(shì)。

4.2.2 硫同位素

靈湖金礦床6件黃鐵礦的硫同位素分析結(jié)果見表3和圖9。由表3可知：石英-黃鐵礦階段黃鐵礦δ34S值為-2.5‰;石英-多金屬硫化物階段黃鐵礦δ34S值為-8.5‰～-6.5‰;石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段黃鐵礦δ34S值為-8.4‰～2.4‰。硫同位素分析結(jié)果顯示，靈湖金礦床的S主要為巖漿來源，但地層硫亦參與了成礦作用。

底圖引自文獻(xiàn)[43]圖8 H-O同位素圖解Fig.8 Diagram of H-O Isotope

4.2.3 鉛同位素

靈湖金礦床6件黃鐵礦的鉛同位素分析結(jié)果見表3和圖10。石英-黃鐵礦階段，黃鐵礦206Pb/204Pb值為17.202，207Pb/204Pb值為15.450，208Pb/204Pb值為37.759;石英-多金屬硫化物階段，黃鐵礦206Pb/204Pb值為17.457～17.727，207Pb/204Pb值為15.448～15.473，208Pb/204Pb值為37.712～38.131；石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段，黃鐵礦206Pb/204Pb值為17.495～17.796，207Pb/204Pb值為15.452～15.472，208Pb/204Pb值為38.174～38.255。在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb圖解[圖10(a)]中，靈湖金礦床所有樣品主要落于地幔演化線附近。在206Pb/204Pb-208Pb/204Pb圖解[圖10(b)]中，所有樣品落在下地殼與造山帶演化線之間。靈湖金礦床黃鐵礦的μ值為9.3，明顯高于地幔μ值(8.92)，而低于上地殼μ值(9.58)[44]。以上結(jié)果表明，靈湖金礦床的Pb主要來源于下地殼。

5 討 論

5.1 成礦流體特征

流體包裹體巖相學(xué)和顯微測(cè)溫分析結(jié)果表明：石英-黃鐵礦階段主要發(fā)育富液兩相包裹體，流體包裹體完全均一溫度為424 ℃～499 ℃，鹽度為11.5%～13.6% NaCleq，流體密度為0.55～0.66 g·cm-3，指示早階段成礦流體為高溫、中鹽度和低密度流體;石英-多金屬硫化物階段發(fā)育富氣兩相、富液兩相和H2O-CO2三相包裹體，流體包裹體的完全均一溫度為291 ℃～389 ℃，鹽度為0.4%～12.7% NaCleq，流體密度為0.50～0.83 g·cm-3，指示中階段成礦流體為高溫、中低鹽度和低密度流體;石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段發(fā)育富氣兩相和富液兩相包裹體，流體包裹體完全均一溫度為206 ℃～289 ℃，鹽度為8.3%～22.2% NaCleq，流體密度為0.83～0.99 g·cm-3，指示晚階段成礦流體為中溫、中低鹽度和低密度流體。綜上所述，靈湖金礦床成礦流體總體上為高溫、中低鹽度和低密度流體。

表2 H-O同位素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of H-O Isotope

表3 黃鐵礦S-Pb同位素分析結(jié)果Tab.3 Analysis Results of S-Pb Isotope of Pyrite

圖9 黃鐵礦硫同位素直方圖Fig.9 Histogram of S Isotope of Pyrite

5.2 成礦流體及成礦物質(zhì)來源

5.2.1 成礦流體

前人研究表明，流體包裹體H-O同位素組成能夠有效限定金礦床成礦流體來源[45-48]。目前，關(guān)于小秦嶺礦集區(qū)金礦床成礦流體來源的觀點(diǎn)主要包括：①巖漿水演化為大氣降水[49-51];②變質(zhì)水演化為大氣降水[2,14-15]。在H-O同位素圖解(圖8)中，靈湖金礦床的所有樣品均投影到靠近巖漿水的區(qū)域，表明該礦床的成礦流體組成以巖漿水為主。從石英-硫化物階段→石英-多金屬硫化物階段→石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段，樣品明顯具有逐漸向大氣降水靠近的趨勢(shì)，這可能是由于成礦過程中不斷有大氣降水的參與，或者巖漿結(jié)晶晚期存在去氣作用[52-53]。由圖8可知，成礦過程中δD值有明顯降低的趨勢(shì)，這可能是成礦過程中大氣降水的參與導(dǎo)致的[54]。因此，石英-多金屬硫化物階段和石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段中樣品投影向大氣降水區(qū)域靠近的主要原因是大氣降水的參與。綜上所述，成礦流體可能以高溫的巖漿水為主，且在成礦過程中不斷有大氣降水的參與。

5.2.2 成礦物質(zhì)來源

CHLC為地殼型高級(jí)下地殼;LLC為低級(jí)下地殼;LUC為低級(jí)上地殼;MHLC為地幔型高級(jí)下地殼；底圖引自文獻(xiàn)[57];華北克拉通地殼組成引自文獻(xiàn)[58];太華群數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[59]～[62]圖10 鉛同位素圖解Fig.10 Diagrams of Pb Isotope

金屬硫化物的硫同位素組成(δ34S值)是判斷成礦物質(zhì)來源的重要依據(jù)[55]。靈湖金礦床石英-黃鐵礦階段黃鐵礦δ34S值為-2.5‰，石英-多金屬硫化物階段黃鐵礦δ34S值為-8.5‰～-6.5‰，石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段黃鐵礦δ34S值為-8.4‰～2.4‰。個(gè)別樣品數(shù)值差距較大，表明可能有少量的不同來源S混入[55]。熱液礦床中硫化物的硫同位素組成不僅取決于其源區(qū)物質(zhì)的δ34S值，而且與成礦流體演化過程中的物理化學(xué)條件密切相關(guān)[56]。因此，S的來源必須根據(jù)硫化物沉淀時(shí)熱液的總硫同位素組成(δ34S∑)來判斷[63]。靈湖金礦床金屬硫化物主要為黃鐵礦、黃銅礦和方鉛礦等，未見硫酸鹽礦物，據(jù)此可以判斷靈湖金礦床成礦過程中的熱液體系以H2S占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，黃鐵礦、黃銅礦和方鉛礦等均形成于低氧逸度(fO2)和低pH值的條件下。Wu等研究表明，當(dāng)熱液體系以H2S占優(yōu)勢(shì)，且成礦環(huán)境處于低氧逸度和低pH值條件時(shí)，平衡狀態(tài)下，δ34S∑值約等于δ34SH2S值[56]。本文采用徐九華等研究的δ34SH2S值計(jì)算公式[3]，通過滿足黃鐵礦的硫同位素組成來計(jì)算δ34SH2S值，并以此近似代表熱液體系的總硫同位素組成。硫同位素分析結(jié)果顯示，靈湖金礦床的總硫同位素組成為-8.9‰～2.0‰(表3)，其總體上接近于隕石硫[64]。綜上所述，可以認(rèn)為靈湖金礦床的S主要來自上地?；蛘呱畈康貧?。

前人研究表明，鉛同位素不僅能指示地殼演化，還可以指示成礦物質(zhì)來源和礦床成因[65-67]。利用礦石中硫化物和地層中礦物的鉛同位素對(duì)比來判別礦石鉛同位素的來源是目前國際上普遍認(rèn)同的方法[68-69]。盡管Pb和Au的來源并不完全相同，但靈湖金礦床的金屬硫化物和Au在成因上具有密切聯(lián)系。這表明金屬硫化物與Au可能來源于同一成礦流體。由表3可知，靈湖金礦床的金屬硫化物中鉛同位素μ值為9.3，低于上地殼μ值，而高于地幔μ值[44]。在鉛同位素圖解(圖10)中，靈湖金礦床的所有樣品主要落于低級(jí)下地殼區(qū)域，其鉛同位素組成明顯高于華北克拉通南緣基底太華群。據(jù)此可以推斷，靈湖金礦床的Pb主要來源于低級(jí)下地殼。

綜上所述，可以認(rèn)為靈湖金礦床成礦物質(zhì)來源以低級(jí)下地殼部分熔融形成的花崗質(zhì)巖漿為主。

5.3 礦床成因與成礦機(jī)制

自然體系中導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀的機(jī)制主要有溫度、壓力、相分離、水巖反應(yīng)以及流體的混合作用[70-72]。成礦熱液中，Au主要以Au-Cl絡(luò)合物(高溫)和Au-S絡(luò)合物(低溫)形式遷移[73-74]。靈湖金礦床的主成礦階段流體包裹體中CO2含量較高，而CO2與金礦化具有密切關(guān)系[54,75-76]。雖然Au與CO2之間的化學(xué)親和性不強(qiáng)，不能直接影響到Au的遷移，但是H2CO3會(huì)直接影響成礦流體的pH值條件，從而影響Au絡(luò)合物的遷移[53,75]。由圖6、7可以看出，富液兩相和H2O-CO2三相包裹體在同一視域共存且二者的完全均一溫度相差不大，表明成礦演化過程中流體發(fā)生了相分離[52-53,76]。流體相分離使成礦體系中的揮發(fā)性組分進(jìn)入到氣相，導(dǎo)致流體的CO2和H2S含量降低，從而引起流體的pH值、氧逸度、硫逸度等條件發(fā)生改變，進(jìn)而降低Au絡(luò)合物的穩(wěn)定性和流體中Au的溶解度，促進(jìn)大量Au發(fā)生沉淀[53,77-78]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，靈湖金礦床內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，且斷裂構(gòu)造與金礦化關(guān)系密切，控制著金礦體的空間分布(圖3)。成礦演化過程中，頻繁的構(gòu)造活動(dòng)促進(jìn)成礦流體在沿?cái)嗔堰\(yùn)移時(shí)，壓力劇烈變化并引起成礦流體的沸騰作用，CO2等氣體大量逃逸，從而大大降低成礦流體中的酸性組分含量和礦質(zhì)的溶解度，導(dǎo)致大量金屬礦物沉淀并形成金礦體。從圖7可以看出，從石英-黃鐵礦階段→石英-多金屬硫化物階段→石英-碳酸鹽-黃鐵礦階段，成礦流體主要表現(xiàn)為由高溫向中溫演化的趨勢(shì)，而鹽度變化較小，因此，溫度的降低可能也是礦質(zhì)沉淀的因素之一。綜上所述，可以認(rèn)為靈湖金礦床的礦質(zhì)沉淀機(jī)制可能與流體相分離、溫度的降低有關(guān)。

目前，對(duì)小秦嶺礦集區(qū)金礦床的成因類型主要有以下兩種觀點(diǎn)，即造山型金礦床和巖漿熱液型金礦床[2,4,20-23,49-51,79]。礦床的地質(zhì)特征、成礦流體特征和成礦物質(zhì)來源等是判斷礦床成因類型的重要依據(jù)[2,14,50-51]。詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查和H-O、S-Pb同位素分析結(jié)果表明靈湖金礦床主要具有以下特征：①礦體大多呈脈狀產(chǎn)于切層斷裂或構(gòu)造帶中，含金石英脈是金礦體產(chǎn)出的主要類型;②礦床的圍巖蝕變主要有硅化、黃鐵絹英巖化、絹云母化、綠泥石化、鉀長石化和碳酸鹽化;③主成礦階段(石英-多金屬硫化物階段)成礦流體具有高溫、中低鹽度、低密度和富CO2等特征，成礦流體以巖漿水為主;④成礦物質(zhì)來源主要為低級(jí)下地殼部分熔融的花崗質(zhì)巖漿。綜合以上特征，可以認(rèn)為靈湖金礦床的成因類型為巖漿熱液型。

6 結(jié) 語

(1)華北克拉通南緣小秦嶺礦集區(qū)靈湖金礦床成礦流體為高溫、中低鹽度和低密度流體。

(2)靈湖金礦床成礦流體以巖漿水為主，成礦物質(zhì)來源主要為低級(jí)下地殼部分熔融的花崗質(zhì)巖漿。

(3)靈湖金礦床為巖漿熱液型金礦，流體相分離與溫度的降低是導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀的主要機(jī)制。

野外工作得到了河南省靈寶市金源礦業(yè)股份有限公司的支持和幫助，流體包裹體和同位素等分析測(cè)試得到了中國地質(zhì)大學(xué)(北京)諸慧燕和張鶴老師以及核工業(yè)北京地質(zhì)研究院劉牧老師的幫助，在此一并致以誠摯的感謝！