西秦嶺雙王金礦床與火成碳酸巖成因關系*

張 娟

（河北地質大學，河北省戰(zhàn)略性關鍵礦產(chǎn)資源重點實驗室，河北石家莊 050031）

西秦嶺是中國一個重要金礦集區(qū)，絕大多數(shù)為脈狀金礦床，位于西秦嶺太白縣境內(nèi)的雙王金礦以廣泛發(fā)育角礫巖而具有特殊性（圖1），其成因一直廣受爭議，主要觀點可歸納為：①卡林-類卡林型（陳衍景等，2004）；②與深源熱液有關，如堿性碳酸巖漿熱液交代型（石準立，1993；樊碩誠，1994；賈潤幸等，2004）；③與韌脆性剪切帶相關的深源熱液型（騰道鵬，2001）；④巖漿作用參與的造山型（毛景文，2001；Wang et al., 2015；2019）；與巖漿熱液和幔源熱液有關的角礫巖型（謝玉玲等，2000）。實際上，造成上述爭議有2 個關鍵因素：①在雙王金礦區(qū)未發(fā)現(xiàn)與金礦有關的巖漿巖，盡管富有地幔物質的特點清晰，但來源不明；②金礦形成時代尚未準確厘定。

圖1 西秦嶺構造格架和金礦床分布（a,據(jù)陳衍景等，2004；朱賴民等，2009）和鳳縣-太白縣礦集區(qū)地質礦產(chǎn)簡圖（b,據(jù)王相等，1996；王瑞廷等，2007；胡喬青等，2013修編）1—新生代河湖相沉積物；2—中朝克拉通南緣；3—北秦嶺造山帶；4—南秦嶺造山帶；5—前陸褶沖帶；6—前寒武紀地體；7—克拉通-造山帶邊界斷裂；8—不同尺度的區(qū)域性斷裂；9—Au儲量＞20 t 的金礦床；10—Au儲量為5～20 t 的金礦床；11—Au儲量為1～5 t 的金礦床；12—Au儲量＜1 t 的金礦床(點)；13—白堊系礫巖夾碳質頁巖；14—三疊系細碎屑巖夾碳酸鹽巖；15—二疊系淺變質千枚巖夾灰?guī)r；16—石炭系淺變質千枚巖及含碳硅質巖；17—泥盆系千枚巖、碳酸鹽巖及變質雜砂巖；18—前寒武副變質巖、變火山巖及石英片巖；19—印支期—燕山期中酸性侵入巖；20—斷層及編號；21—古岔河殷家壩復式向斜；22—地層界線；23—不整合界線；24—鉛鋅礦床（點）；25—鉛鋅銅礦床；26—金礦床（點）；27—銅礦點Fig.1 The distribution of tectonic framework and gold deposits in western Qinling(a,modified after Chen et al.,2004;Zhu et al.,2009)and geological map of Fengxian-Taibai ore concentratuiin area(b,modified after Wang X et al.,1996;Wang R T et al.,2007;Hu et al.,2013)1—Cenozoic fluvial and lacustrine sediments;2—South rim of the Craton;3—North Qinling orogenic belt;4—Southern Qinling orogenic belt;5—Foreland folding belt;6—Precambrian terrane;7—Craton-orogenic boundary fault;8—Regional faults of different scales;9—Gold deposits with reserves ＞20 t Au;10—Gold deposits with reserves of 5～20 t Au;11—Gold deposits with reserves of 1～5 t Au;12—Gold deposits(ore spots)with reserves ＜1 t Au;13—Cretaceous conglomerate intercalated with carbonaceous shale; 14—Triassic fine clastic rocks intercalated with carbonate rocks;15—Permian hypometamorphic phyllite intercalated with limestone;16—Carboniferous metamorphic phyllite and carbonaceous siliceous rock;17—Devonian phyllite carbonate rock and metamorphic sandstone;18—Precambrian metamorphic rock,volcanic rock and quartz schist;19—Indosian—Yanshanian intermediate acid intrusive rock;20—Fault and its serial number;21—Compound syncline of Yingjiaba in Guchahe;22—Stratigraphic boundary;23—Unconformity;24—Lead-zinc deposit(ore spot);25—Lead-zinc copper deposit; 26—Gold deposit(ore spot);27—Copper ore spot

圖2 雙王金礦床礦石和碳酸巖的標本照片及副礦物組成a.含金角礫巖；b.礦石薄片TIMA測試掃面；c.礦石中鋯石和磷灰石；d.礦石中磷灰石和獨居石；e.角礫狀碳酸巖；f.塊狀碳酸巖；g、h.碳酸巖薄片TIMA測試掃面；i.碳酸巖中鋯石；j.碳酸巖中磷灰石Fig.2 The specimen photographs and accessory mineral composition of the ore and carbonatite of the Shuangwang gold deposita.Au-bearing breccia;b.TIMA scanning of thin section of ore;c.Zircon and apatite in ore;d.Monazite and apatite in ore;e.Brecciated carbonatite;f.Massive carbonatite;g,h.TIMA scanning of thin section of carbonatite;i.Zircon of carbonatite;j.Apatite of carbonatite

雙王金礦床的鈉長角礫巖型礦化特征在秦嶺造山帶乃至全球都十分獨特。角礫巖中角礫成分主要為鈉長巖和鈉長質板巖，具有可拼合性（圖2a），膠結物主要為鐵白云石和黃鐵礦，含少量石英、方解石和白云石等（圖2b～d），金賦存在膠結物中。陳衍景等（2004）通過對比分析認為雙王金礦床為卡林-類卡林型金礦，但后來許多學者相繼報道了金礦成礦流體為中高溫熱液（謝海鷹，2011；劉必政，2012；Wang et al.,2019）。穩(wěn)定同位素組成反映成礦作用與巖漿活動密切相關，成礦流體主要來自于深部，成礦過程中可能有幔源物質的加入（張作衡等，2004；王可新等，2012；汪歡等，2012）。此外，雙王金礦床含金角礫巖中的黃鐵礦和鐵白云石中還發(fā)現(xiàn)有鉑族元素富集（石準立等，1989；石準立，1993；謝玉玲等，2000；邱士東等，2007），且鐵白云石的碳、氧同位素組成與火成碳酸巖基本一致，金礦石及圍巖發(fā)育強烈堿性-碳酸鹽交代蝕變，部分學者提出金直接來自于深部高溫富堿的碳酸巖巖漿（石準立，1993）或與碳酸巖巖漿熱液有關（樊碩誠，1994）。從成礦熱液特征和成礦物質來源等方面來看，前人研究推測其來自深源或者幔源，但卻始終缺少深源物質和金成礦關系的直接證據(jù)。最近，雙王金礦礦區(qū)深部坑道揭露了碳酸巖巖墻，那么金礦化與碳酸巖墻在成因上是否存在關系？因此，碳酸巖巖墻的揭露為探索雙王金礦成因提供了良好突破口。

成礦時代限定是雙王金礦礦床成因研究的一大難題，原因在于2 方面：第一是難以直接對自然金礦物進行測年取得精確數(shù)據(jù)，雖然國外有學者對自然金礦物進行了原位U/Th-4He 年齡測定研究（Alexandre et al.，2013），但受限于測試方法尚未成熟，因此尚存在一定的局限性。第二是通過測定含金石英脈中的熱液礦物或熱液蝕變礦物來確定成礦時代也存在局限。例如，前人研究得到的雙王金礦床年齡數(shù)據(jù)（黃鐵礦40Ar/39Ar：（183.09±20.64）Ma、（168±16.2）Ma 和鉀長石40Ar/39Ar：202～198.3 Ma）（石準立等，1989；1993），不僅誤差大，也難以保證鉀長石和金是同一階段形成。但成巖成礦時代也是解決雙王金礦礦床成因的關鍵，所以，獲取高精度成巖成礦時代數(shù)據(jù)十分重要。

雙王金礦區(qū)內(nèi)碳酸巖墻走向延長大于60 m，垂向延深大于370 m，厚度變化在20～73.5 m。區(qū)內(nèi)碳酸巖墻蝕變較強烈，大部分露頭呈角礫狀（圖2e）、砂糖狀，部分地方仍可找到較新鮮的碳酸巖（圖2f）露頭。作者對碳酸巖進行了初步研究，其主要礦物組成為方解石、斜長石、白云石、鐵白云石（圖2g、h），及豐富的副礦物如鋯石（圖2i）和磷灰石（圖2j）等；其方解石和白云石的碳、氧同位素組成δ13CPDB為-5.6‰～-1.2‰，平均值為-3.6‰；δ18OSMOW為14.7‰～19.8‰，平均值為17.8‰，顯示與典型的火成碳酸巖組成一致，對比雙王金礦主成礦階段黃鐵礦和鐵白云石的碳、氧同位素組成，也清楚地反映出雙王金礦與深部來源巖漿的聯(lián)系。此外，通過TIMA測試，在金礦主成礦階段含金石英脈中找到了鋯石（圖2c）、磷灰石（圖2c、d）和獨居石（圖2d），為運用副礦物微區(qū)測年研究成巖成礦時代及碳酸巖與金成礦作用的關系提供保障。進一步獲得高精度的成巖成礦時代數(shù)據(jù)不僅有望深化金礦成因認識，還可為區(qū)內(nèi)金礦找礦勘查工作提供新的思路。