甘肅兩當(dāng)湘潭子金礦床地質(zhì)特征及成因

高銀虎，尹 剛，龔澤強(qiáng)，郭明春

(1.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020；2.兩當(dāng)縣招金礦業(yè)有限公司，甘肅 兩當(dāng) 742400；3.中國冶金地質(zhì)總局 浙江地質(zhì)勘查院，浙江 衢州 324000 )

0 引 言

秦嶺造山帶位于華北板塊與揚(yáng)子板塊之間，西接祁連—昆侖造山帶，東接大別—蘇魯造山帶[1]。西秦嶺造山帶是秦嶺造山帶的西延部分，位于中國大陸構(gòu)造主要地塊與造山帶聚集交接的轉(zhuǎn)換部位，是我國重要的金礦礦集區(qū)[2-3]。由于其獨(dú)特的構(gòu)造環(huán)境、復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史以及豐富的金礦資源，西秦嶺造山帶中的金礦床受到了廣泛關(guān)注[4-11]。以往研究表明，該區(qū)金礦床多屬于造山型金礦[12-16]，隨著地質(zhì)勘查和研究工作的深入，劉云華等發(fā)現(xiàn)西秦嶺成礦帶中不少金礦床具有巖漿熱液礦床的特征[17]。位于西秦嶺金成礦帶的湘潭子金礦由甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院于1996年發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過多年的勘查工作，最終確定為大型金礦。本文以湘潭子金礦為研究對(duì)象，從礦床地質(zhì)特征、礦床地球化學(xué)特征、同位素地球化學(xué)特征和成礦流體等方面出發(fā)，探討其礦床成因，以期為西秦嶺地區(qū)金礦的找礦勘查工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

湘潭子金礦位于西秦嶺造山帶東段，區(qū)域上出露地層有元古宇秦嶺巖群、下古生界木其灘組、上古生界舒家壩組和大草灘群(圖1)。秦嶺巖群位于礦區(qū)北部，巖性以混合巖化黑云斜長片麻巖、含石墨白云石大理巖為主。下古生界木其灘組分布于元家坪韌性剪切帶以南，總體向南傾斜呈近東西向展布，巖性以絹云綠泥石英片巖、絹云綠泥片巖等為主，湘潭子金礦Ⅱ、Ⅲ礦帶賦存在該套地層中。舒家壩組分布于區(qū)域南部，巖性以絹云母板巖和砂巖為主。大草灘群分布在區(qū)域中部，巖性以粉砂巖、石英砂巖及含礫石英砂巖為主，湘潭子金礦Ⅰ礦帶賦存于該套地層中(圖2)。

圖1 湘潭子金礦大地構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic map of the Xiangtanzi gold deposit(a)西秦嶺地區(qū)構(gòu)造簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[14]);(b)湘潭子金礦區(qū)域地質(zhì)及金礦分布簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[3]略改)。1.大草灘組；2.舒家壩組；3.李子園群；4.木其灘組；5.秦嶺巖群；6.小山坡溝閃長巖；7.天子山二長花崗巖；8.磨扇溝二長花崗巖；9.太白二長花崗巖；10.實(shí)測逆斷層；11.實(shí)測/推測性質(zhì)不明斷層；12.韌性剪切帶；13.花崗(斑)巖脈；14.閃長(玢)巖脈；15.超基性巖脈；16.產(chǎn)狀；17.金礦床；18.金鉛銀礦床

區(qū)域主構(gòu)造線呈近東西向，斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺次之。區(qū)域內(nèi)發(fā)育以元家坪韌性剪切帶和太陽寺韌脆性剪切帶為代表的近東西向的韌性-脆韌性斷裂，與北西向及近南北向次級(jí)斷裂共同組成區(qū)域構(gòu)造格架。上述斷裂構(gòu)造為區(qū)域內(nèi)金成礦物質(zhì)運(yùn)移和沉淀提供了通道[3]。

區(qū)域上巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，以印支期巖漿活動(dòng)為主，區(qū)域上發(fā)育的巖體主要有天子山巖體、磨扇溝巖體和太白巖體。三個(gè)巖體巖性均以二長花崗巖為主，以天子山巖體規(guī)模最大，圍巖發(fā)育不同程度的角巖化、硅化、大理巖化等蝕變。區(qū)域上中酸性脈巖較為發(fā)育，主要巖性為閃長(玢)巖、石英閃長(玢)巖、花崗斑巖等。脈巖寬數(shù)米至十余米，長一般數(shù)十米，分布特征表現(xiàn)為北西和北東向?yàn)橹?，近東西向次之，南北向少見，區(qū)內(nèi)中酸性脈巖與金礦化關(guān)系較為密切。頻繁強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)為區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)的活化、礦液運(yùn)移、富集提供了熱動(dòng)力[3,18]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地質(zhì)特征

湘潭子礦區(qū)內(nèi)出露地層為木其灘組和大草灘群(圖2)。地層分布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，呈近東西向展布。其中木其灘組以片巖為主，受區(qū)域應(yīng)力作用，巖石變形程度較高，劈理發(fā)育，同構(gòu)造石英分泌脈普遍發(fā)育。其南側(cè)與大草灘群呈斷層接觸。大草灘群巖性以砂巖為主，變形程度較低，巖層較為穩(wěn)定。

圖2 湘潭子礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of the Xiangtanzi mining area1.大草灘組；2.木其灘組；3.石英；4.斑狀二長花崗巖；5.石英閃長玢巖/閃長玢巖；6.石英脈；7.逆斷層；8.性質(zhì)不明斷層；9.金礦體；10.地層/片理產(chǎn)狀

礦區(qū)內(nèi)沒有大的巖體，但是中酸性巖脈十分發(fā)育，且在空間上與金礦化關(guān)系密切(圖3)。礦區(qū)構(gòu)造以脆性斷層為主；斷層走向以近東西向?yàn)橹鳎螢楸蔽飨?。區(qū)內(nèi)構(gòu)造對(duì)金礦體的產(chǎn)出有明顯的控制作用。

圖3 湘潭子金礦床25號(hào)勘探線剖面簡圖Fig.3 Geological profile of No.25 exploration line of the Xiangtanzi gold deposit

2.2 礦體特征

湘潭子金礦床包括3個(gè)礦帶(圖2)，其中Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦帶主要受北西—北西西向斷裂構(gòu)造控制，規(guī)模較大，但品位較低。Ⅲ號(hào)礦帶主要受北東向斷裂構(gòu)造控制，規(guī)模較小，但平均品位大于Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體。

Ⅰ號(hào)礦帶分布于礦區(qū)中南部的大草灘群與木其灘組的邊界斷裂帶中，斷裂帶走向?yàn)楸蔽魑鳌蠔|東向，傾向南西，傾角45°～65°，寬度10～50 m，性質(zhì)主要表現(xiàn)為脆性活動(dòng)的逆沖斷層，具多期活動(dòng)特征。共圈定金礦體5個(gè)，走向上一般呈脈狀或舒緩波狀。其中Ⅰ-1號(hào)礦體是規(guī)模最大的礦體，該礦體產(chǎn)狀(205°～225°)∠(54°～69°)，控制長度約420 m，最大控制垂深290 m，見礦厚度1.14～18.20 m，平均厚度6.87 m，單工程礦體金品位1.25×10-6～3.17×10-6，平均品位1.99×10-6。東南段礦體寬度大，礦化較強(qiáng)；西北礦段規(guī)模相對(duì)較小，礦化較弱。

Ⅱ號(hào)礦帶北西段分布于木其灘組地層內(nèi)，東南段與礦區(qū)內(nèi)最大規(guī)模的區(qū)域性分界斷裂相復(fù)合，整體受北西西向斷裂破碎帶控制。礦帶走向?yàn)楸蔽魑鳌蠔|東向，傾向南西或北東，傾角50°～65°，礦帶寬度20～50 m，長約800 m。共圈定金礦體9個(gè)，其中以Ⅱ-3號(hào)礦體規(guī)模最大。該礦體產(chǎn)狀(358°～37°)∠(59°～77°)，已控制總長度240 m，最大控制垂深為80 m，見礦厚度1.14～18.05 m，平均厚度3.54 m，單工程礦體金品位1.81×10-6～5.32×10-6，平均品位3.83×10-6，東南段寬度大，礦化較強(qiáng)；西北段規(guī)模相對(duì)較小，礦化較弱。

Ⅲ號(hào)礦帶分布于礦區(qū)中北部的木其灘組地層中，礦帶走向?yàn)榻鼥|西向，整體南傾，傾角60°～85°，寬度50～100 m，長約3 000 m。該礦帶共包含金礦體13個(gè)。

2.3 礦物組合特征

湘潭子金礦的主要金屬礦物是黃鐵礦、毒砂、黃銅礦，少數(shù)方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦含有不同品位的金，局部可見自然金；非金屬礦物有石英、方解石、絹云母、石榴石、綠泥石、鈉長石和葉蠟石等。

黃鐵礦包括成礦早期、主成礦期和成礦晚期三個(gè)期次。其中成礦早期的黃鐵礦多呈灰黃色中粗粒自形-半自形立方體，以團(tuán)塊狀或浸染狀散布在乳白色石英脈中(圖 4(a))；主成礦期的黃鐵礦主要呈淺黃色中細(xì)粒半自形-它形粒狀，與石英、絹云母和其他金屬硫化物共生，以條帶狀、團(tuán)塊狀分布在石英脈的邊部或蝕變巖微裂隙中(圖 4(c))；成礦晚期的黃鐵礦呈中細(xì)粒自形、半自形或它形粒狀分布于碳酸鹽脈中，與方解石、鐵白云石等礦物共生(圖 4(i))。

圖4 湘潭子金礦床礦石礦物組合典型照片F(xiàn)ig.4 Photos of representative ore mineral assemblages of the Xiangtanzi gold deposit(a)脈狀石英黃鐵礦礦石；(b)石英黃鐵礦礦石樣品在鏡下可見毒砂與黃鐵礦共生；(c)脈狀石英多金屬礦石；(d)石英多金屬礦石黃銅礦+黃鐵礦+方鉛礦+閃鋅礦+毒砂的礦石礦物組合特征；(e)碳酸鹽閃鋅礦脈；(f)碳酸鹽閃鋅礦階段礦物組合以閃鋅礦+方鉛礦+方解石(白云石)為特征；(g)富鉛鋅礦石手標(biāo)本；(h)富鉛鋅礦石中局部可見磁黃鐵礦；(i)成礦晚期碳酸鹽階段方解石+黃鐵礦的礦物組合。Py.黃鐵礦；Apy.毒砂；Ccp.黃銅礦；Gn.方鉛礦；Sp.閃鋅礦；Po.磁黃鐵礦；Q.石英；Cal.方解石

毒砂主要出現(xiàn)在石英黃鐵礦階段，粒度較粗，自形-半自形結(jié)構(gòu)，多呈團(tuán)塊狀與黃鐵礦共生，局部可見短柱狀或菱形毒砂顆粒零散分布。多金屬階段毒砂粒度較細(xì)，多呈它形粒狀結(jié)構(gòu)分布在條帶狀的石英硫化物脈體邊部與地層的接觸帶上，有時(shí)也可見自形程度較好的早期毒砂包裹在黃銅礦中(圖 4(b))。

黃銅礦呈亮黃色，它形不規(guī)則粒狀，分布不均勻，以團(tuán)塊狀、浸染狀、細(xì)脈狀產(chǎn)于石英脈裂隙中，偶見黃銅礦包裹早期形成的粗粒自形、半自形黃鐵礦(圖4(d))。

方鉛礦呈鉛灰色，分布不均勻，自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要賦存于石英方解石脈中(圖 4(f))，與金的富集關(guān)系密切。

閃鋅礦呈亮銀灰色，略帶褐色調(diào)，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，受溶蝕作用影響其邊部多呈較圓滑的它形粒狀(圖 4(e))，與方鉛礦、方解石或白云石伴生，呈脈狀、團(tuán)塊狀散布于方解石脈中。

磁黃鐵礦呈乳黃色，微帶粉褐色，它形粒狀(圖 4(h))，常見于富鉛鋅礦體中(圖 4(g))，具有弱磁性。

3 礦床地球化學(xué)特征

分別在湘潭子金礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦帶采集了典型的礦石樣品進(jìn)行了顯微觀察和電子探針分析。在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)實(shí)驗(yàn)中心使用奧林巴斯光學(xué)顯微鏡對(duì)探針片進(jìn)行了觀察鑒定，使用雙目鏡完成單礦物挑選，使用A-1600電子探針對(duì)黃鐵礦進(jìn)行了微區(qū)成分測試。

在湘潭子金礦區(qū)的礦石、地層和巖體中各采集了相應(yīng)的稀土元素分析樣品，在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院采用等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測。

3.1 礦物微量元素特征

顯微觀察(圖5)和電子探針分析結(jié)果(表1，表2)表明，Au主要賦存在含砷黃鐵礦和毒砂中。

圖5 湘潭子金礦床各成礦階段黃鐵礦典型照片F(xiàn)ig.5 Photomicrographs of pyrite in each ore stage of the Xiangtanzi gold deposit(a)成礦早期自形-半自形粗粒黃鐵礦；(b)成礦早期與毒砂共生的自形粗粒黃鐵礦；(c)成礦期細(xì)粒它形的黃鐵礦和它形細(xì)粒毒砂共生；(d)成礦晚期自形粗粒黃鐵礦。Py.黃鐵礦；Apy.毒砂；Q.石英；Cal.方解石

表2 湘潭子金礦床毒砂電子探針結(jié)果(%)Table 2 EPMA results of arsenopyrite from the Xiangtanzi gold deposit (%)

黃鐵礦的主量元素為Fe和S，微量元素主要有Co、Ni、Au、Ag、As、Sb、Bi、Se、Te、Cu、Pb、Zn、Mo、Sn、Ti、Cr、Hg、Tl等元素。從黃鐵礦的微量元素分析結(jié)果(表1)可以看出，黃鐵礦中Fe的含量為43.18%～47.42%，S的含量為51.97%～55.29%，S/Fe范圍為1.10～1.26，Au的含量為0.006%～0.110%。礦體中黃鐵礦的Co/Ni范圍是0.45～11.70，大于1的樣品有14個(gè)，小于1的樣品有5個(gè)。

表1 湘潭子金礦床黃鐵礦電子探針分析結(jié)果(%)Table 1 EPMA results of pyrites from the Xiangtanzi gold deposit (%)

毒砂的主量元素為As、Fe和S，微量元素主要有Co、Ni、Au、Ag、Sb、Bi、Se、Te、Cu、Pb、Zn、Mo、Sn、Ti、Cr、Hg、Tl等元素。表2可以看出，毒砂中As的含量為42.09%～44.92%，F(xiàn)e的含量為34.62%～35.33%，S的含量為20.27%～23.59%，并未測到Ni，推測其含量較低。As/S范圍為1.78～2.23，F(xiàn)e/(S+As)范圍為0.53～0.54。毒砂的理論成分為S=19.69%，As=46.01%，F(xiàn)e=34.30%，As/S=2.34。Au含量為0.005%～0.090%，反映了毒砂也是一種重要載金礦物。

3.2 稀土元素特征

稀土元素的分析結(jié)果(表3和圖6)顯示，湘潭子金礦礦石稀土元素具有以下特點(diǎn)：配分曲線整體呈右傾，稀土元素總量較高，變化范圍是210.47×10-6～345.18×10-6，平均為310.23×10-6；輕稀土元素含量平均值為271.78×10-6，重稀土元素含量平均值為14.99×10-6，LREE/HREE平均值為17.73×10-6；LaN/YbN=12.24～55.48，輕稀土元素較為富集，重稀土元素虧損，輕重稀土分異程度較大；呈現(xiàn)出負(fù)Eu異常(δEu=0.58～0.82)，基本無Ce異常(δCe =0.92～0.98)。

表3 湘潭子金礦床礦體、圍巖稀土元素分析結(jié)果(10-6)Table 3 REE parameters of the orebody,wallrock and intrusion at the Xiangtanzi gold deposit (10-6)

圖6 湘潭子金礦床礦體、圍巖和巖體稀土元素配分模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[20])Fig.6 REE distribution patterns of the orebody,wallrock and intrusion at the Xiangtanzi gold deposit (normalized data after reference[20])

礦區(qū)內(nèi)地層以及角巖樣品稀土元素總量較低(91.53×10-6～92.25×10-6)，輕重稀土元素分異不明顯，輕重稀土元素比為7.06～8.05，銪異常不明顯(0.88～0.93)。

礦區(qū)內(nèi)巖體的稀土元素分析結(jié)果顯示，稀土元素總量較高，為386.51×10-6～412.56×10-6，輕重稀土元素分異明顯，配分曲線整體右傾，呈現(xiàn)出弱的負(fù)銪異常(0.79～0.80)。

綜上所述，湘潭子金礦礦體與礦區(qū)內(nèi)巖體的稀土元素配分模式基本一致，而與地層的微量元素特征存在明顯差異，反映成礦物質(zhì)可能主要來源于侵入巖。

4 同位素地球化學(xué)

本次工作在湘潭子金礦Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦帶中選取主成礦階段礦石中的黃鐵礦進(jìn)行了硫同位素測試，在Ⅲ礦帶中選取主成礦階段礦石中的石英進(jìn)行了氫氧同位素分析。

硫同位素測試樣品在河北省區(qū)域調(diào)查研究所巖礦測試中心將待測樣品在雙目鏡下逐粒挑出黃鐵礦單礦物，進(jìn)行粉碎并研磨至 200 目以下，稱取適量黃鐵礦樣品待測。測試單位為核工業(yè)北京地質(zhì)研究院測試中心，利用 Flash-EA與 MAT-253 質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)測試，測試精度優(yōu)于0.2‰。

氫氧同位素分析首先把待測樣品粉碎，再在雙目鏡下挑出純度大于99%的石英(10 g)。測試單位為核工業(yè)北京地質(zhì)研究院測試中心，采用MAT-253質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)測試。H同位素分析采用熱爆法,首先從石英樣品中提取包裹體H2O，使之與金屬鋅在400 ℃條件下反應(yīng)30 min生成H2，然后用質(zhì)譜儀進(jìn)行H同位素測定。O同位素分析采用BrF5法,將石英在300 ℃條件下與BrF5反應(yīng)20 min生成O2，再使O2與碳棒反應(yīng)生成CO2，然后用質(zhì)譜儀測定其中的O同位素。

4.1 硫同位素

湘潭子金礦硫同位素分析結(jié)果見表4。從表4中可以看出，礦床中硫化物δ34S為-5.7‰～2.0‰，均值為0.38‰。

表4 湘潭子金礦床硫同位素分析結(jié)果(‰)Table 4 Results of sulfur isotope analysis of the Xiangtanzi gold deposit (‰)

4.2 氫氧同位素

對(duì)湘潭子金礦礦體主成礦階段礦石中的石英及流體包裹體進(jìn)行了氫氧同位素分析，分析結(jié)果見表5。湘潭子金礦區(qū)礦石的δ18OH2O值為3.44‰～9.65‰，平均值為6.29‰，δD=-120.10‰～-79.00‰，平均值為-100.47‰。

表5 湘潭子金礦礦石氫氧同位素分析結(jié)果(‰)Table 5 Results of hydrogen and oxygen isotope analysis of the Xiangtanzi gold deposit(‰)

4.3 鉛同位素

前人對(duì)湘潭子金礦區(qū)礦石中的黃鐵礦樣品進(jìn)行了Pb同位素測試分析，結(jié)果見表6。

表6 湘潭子金礦礦石鉛同位素分析結(jié)果Table 6 Lead isotope compositions of samples from the Xiangtanzi gold deposit

將礦區(qū)礦石鉛同位素投點(diǎn)于鉛構(gòu)造模式圖[21](圖7)上，礦石鉛同位素測試樣品投點(diǎn)均分布于造山帶鉛演化線(B)附近。礦石μ值為9.40～9.50，平均9.43，介于秦嶺造山過程中與成礦有關(guān)的礦物、巖石鉛同位素μ值變化范圍9.34～9.70之間[22]，顯示鉛源及鉛同位素演化的相對(duì)一致性；ω值介于36.92～38.02之間，平均37.21；Th/U值介于3.80～3.87之間，略小于地殼的Th/U值4。

圖7 湘潭子金礦床硫化物礦石 Pb 同位素構(gòu)造模式圖Fig.7 Lead isotope diagrams of sulfide ore from the Xiangtanzi gold depositA.地幔；B.造山帶；C.上地殼；D.下地殼

根據(jù)Pb同位素的Δβ-Δγ關(guān)系可以有效地消除時(shí)間因素的影響來示蹤成礦物質(zhì)來源。湘潭子金礦區(qū)Δβ計(jì)算值為15.59～21.52，Δγ計(jì)算值為34.31～42.17，將計(jì)算所得的數(shù)值投影于Δβ-Δγ成因分類圖解[23]中，可見湘潭子金礦區(qū)礦石鉛同位素組成基本上都分布在上地殼與地?；旌系母_帶鉛(巖漿作用)區(qū)域(3a區(qū))內(nèi)，但都靠近該區(qū)與造山帶鉛區(qū)域(8區(qū))和上地殼鉛區(qū)域(2區(qū))的分界線附近(圖 8)。

圖8 湘潭子金礦區(qū)Pb同位素Δβ-Δγ成因分類圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[22])Fig.8 Lead isotope Δβ-Δγ classification plot for samples from the Xiangtanzi gold deposit (base map from reference [22])1.地幔源鉛；2.上地殼鉛；3.上地殼與地?；旌系母_帶鉛；3a示巖漿作用鉛，3b示沉積作用鉛；4.化學(xué)沉積型鉛；5.海底熱水作用鉛；6.中深變質(zhì)作用鉛；7.深變質(zhì)下地殼鉛；8.造山帶鉛；9.古老頁巖上地殼鉛；10.退變質(zhì)鉛

5 礦床成因

5.1 成巖成礦時(shí)代

由上文所述，湘潭子金礦區(qū)的礦床地質(zhì)特征、礦床地球化學(xué)特征等方面均顯示其成礦作用與侵入巖有關(guān)。湘潭子礦區(qū)內(nèi)沒有大規(guī)模的巖體，但是中酸性巖脈較為發(fā)育，且礦體產(chǎn)出的空間位置與閃長玢巖脈密切相關(guān)，在礦區(qū)西部發(fā)育有天子山巖體。天子山巖體以二長花崗巖為主，前人測得鋯石U-Pb年齡為(241.0±1.7)～(260.0±2.1)Ma[2,24]。前人在與湘潭子金礦鄰近的李子園碎石子金礦區(qū)測得閃長玢巖鋯石年齡為(212.20±1.19)Ma，在礦化蝕變閃長玢巖中絹云母的K-Ar 年齡為(206.82±1.63)Ma，代表了礦床的成礦年齡[25]。湘潭子金礦與李子園碎石子金礦屬同一成礦帶，湘潭子金礦的成礦作用與區(qū)內(nèi)發(fā)育的閃長玢巖脈關(guān)系密切，故碎石子金礦礦化蝕變閃長玢巖中絹云母的年齡可代表湘潭子金礦的主成礦時(shí)代。綜上可知，湘潭子金礦的主成礦時(shí)代為印支晚期。

5.2 成礦物質(zhì)分析

湘潭子金礦區(qū)礦石和巖體的稀土元素特征相似，而與礦區(qū)內(nèi)的變質(zhì)巖明顯不同(圖6)，表明成礦物質(zhì)可能來自印支期侵入巖。

利用黃鐵礦中Co、Ni元素的含量及相關(guān)比值確定黃鐵礦成因已被證明是一種有效的方法[26]。在黃鐵礦Co-Ni關(guān)系圖(圖9)中，多數(shù)樣品落入巖漿與熱液區(qū)，表明湘潭子金礦成礦作用與巖漿作用有關(guān)。

圖9 湘潭子金礦不同礦體黃鐵礦Co-Ni圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[26],Ⅰ、Ⅱ區(qū)為沉積區(qū)和沉積改造區(qū)，Ⅲ、Ⅳ區(qū)為巖漿和熱液區(qū))Fig.9 Pyrite Co-Ni diagram for different orebodies of the Xiangtanzi gold deposit (base map from reference [26])

因地質(zhì)體的物質(zhì)來源、成因機(jī)制、形成環(huán)境及形成時(shí)間的不同使其具有不同的鉛同位素，且外部條件的變化對(duì)鉛同位素組成的影響很小，故鉛同位素常作為判斷物質(zhì)來源的可靠示蹤劑[27-29]。由Pb同位素Δβ-Δγ成因分類圖解(圖8)可知，湘潭子金礦區(qū)礦石鉛同位素組成基本上都分布于上地殼與地?；旌系母_帶鉛(巖漿作用)區(qū)域(3a區(qū))內(nèi)。這表明湘潭子金礦區(qū)鉛的演化與巖漿作用和造山運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切，推測其鉛的來源可能以下地殼(或地幔)鉛為主。

硫是大多數(shù)礦床中最重要的成礦元素之一，對(duì)硫來源的研究可以為礦床的成因提供重要依據(jù)。δ34S∑接近零值的礦床其硫?yàn)榛鸪蓙碓?，包括巖漿釋放的硫和從火成巖硫化物中淋濾出來的硫[30]。湘潭子金礦礦石δ34S值頻數(shù)分布比較集中，具有以近零為中心的塔式分布特征(圖10)，表明礦石中硫的來源與巖漿作用有關(guān)。

圖10 湘潭子金礦δ34S值頻數(shù)圖Fig.10 δ34S frequency diagram of the Xiangtanzi gold deposit

5.3 成礦流體分析

不同來源的流體其氫氧同位素組成特征不同，因此常以氫氧同位素的組成特征來確定流體的來源[31]。

對(duì)湘潭子金礦區(qū)礦石氫氧同位素組成進(jìn)行投圖分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)數(shù)據(jù)落在原生巖漿水范圍內(nèi)及其附近，部分?jǐn)?shù)據(jù)偏向雨水線(圖11)，表明本區(qū)成礦流體主要來自巖漿水，晚期可能有大氣降水的加入。

圖11 湘潭子金礦床氫氧同位素組成圖解Fig.11 Hydrogen-oxygen isotope diagram of samples from the Xiangtanzi gold deposit

5.4 礦床成因及找礦模型

從時(shí)間演化特征上來看，湘潭子金礦床的形成時(shí)間與區(qū)內(nèi)印支晚期巖漿巖相近；從空間上來看，湘潭子金礦區(qū)礦體與印支晚期中酸性巖脈關(guān)系密切。以上特征表明湘潭子金礦成礦作用與印支晚期巖漿活動(dòng)具有時(shí)空上的一致性。此外，元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，成礦物質(zhì)和成礦流體主要源于印支期巖漿巖。以上特征均表明，湘潭子金礦床成礦系統(tǒng)為一套與侵入巖相關(guān)的金成礦系統(tǒng)。

綜合以上分析，建立湘潭子金礦的成礦模型(圖12)：印支期，秦嶺造山帶經(jīng)歷陸-陸碰撞造山，在南北向強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造體制作用下，地層褶皺變形，逆沖疊覆，地殼加厚，加厚的下地殼發(fā)生拆沉和部分熔融形成大規(guī)模巖漿作用；同時(shí)區(qū)域應(yīng)力場已從原來的擠壓逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿原h(huán)境，早期韌性構(gòu)造也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?，由于?yīng)力環(huán)境的轉(zhuǎn)變，深源富含成礦物質(zhì)和流體的巖漿上侵并就位于淺部，巖體上覆地層中斷裂構(gòu)造發(fā)育且與巖體頂部水壓裂隙系統(tǒng)貫通，形成網(wǎng)脈狀礦體和受淺部斷裂系統(tǒng)控制的脈狀礦體。

圖12 湘潭子金礦床成礦地質(zhì)模型Fig.12 Metallogenic geological model of the Xiangtanzi gold deposit

6 結(jié) 論

(1)湘潭子金礦發(fā)育于西秦嶺造山帶，礦體主要受北西西向斷裂控制，礦體的空間分布與區(qū)內(nèi)發(fā)育的中酸性巖脈有密切關(guān)系。

(2)湘潭子金礦礦石與巖體的稀土元素配分特征基本一致，而與圍巖有明顯區(qū)別。礦床中硫化物δ34S為1.0‰～6.2‰，均值為2.36‰；δ18OH2O為3.44‰～9.65‰，均值為6.29‰；δD為-120.10‰～-79.00‰，均值為-100.47‰。鉛同位素Δβ計(jì)算值為15.59～21.52，Δγ計(jì)算值為34.31～42.17。上述特征表明湘潭子金礦的成礦物質(zhì)來源與侵入巖密切相關(guān)，其成礦系統(tǒng)為一套與侵入巖相關(guān)的金成礦系統(tǒng)。

(3)秦嶺造山帶經(jīng)歷陸-陸碰撞造山后期，區(qū)域應(yīng)力場從原來的擠壓逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿原h(huán)境，深源富含成礦物質(zhì)和流體的巖漿上侵并就位于淺部，巖體上覆地層中斷裂構(gòu)造發(fā)育且與巖體頂部水壓裂隙系統(tǒng)貫通，進(jìn)而形成網(wǎng)脈狀礦體和受淺部斷裂系統(tǒng)控制的脈狀礦體，即湘潭子金礦床。