江西石塢金礦床地球化學特征及形成機制

曾慶友，潘世語，張連湘，彭蜀濤，丁 亮

(江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，南昌 330001)

石塢金礦位于欽杭東段成礦帶之金山金礦田內(nèi)北緣，是礦田內(nèi)目前發(fā)現(xiàn)的第二大礦床，查明的Au資源量為大型規(guī)模，礦區(qū)地質(zhì)找礦成果顯著，對金礦床地質(zhì)特征認識較深[1]，但對礦床地球化學特征及成因方面的研究較淺，通過開展礦區(qū)不同巖石的主微量、稀土地球化學特征的分析研究，從礦床的地球化學特征入手，對其成礦物質(zhì)的來源、礦床的形成機制進行分析探討，旨在為該區(qū)的金礦找礦、地質(zhì)研究工作提供指導和借鑒。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

石塢金礦大地構(gòu)造位于華夏板塊北緣、欽杭結(jié)合帶、宜豐—德興混雜疊覆帶之萬年推覆地質(zhì)體內(nèi)，屬欽杭東段成礦帶之萍鄉(xiāng)—德興銅金銀多金屬成礦亞帶之金山金礦田的重要組成部分[2]。

1—第四系；2—新元古界張村巖組上段第二亞段；3—新元古界張村巖組上段第三亞段；4—輝綠巖；5—變余安山玄武巖；6—初糜棱巖—石英、絹云母、白云石化帶界線及代號；7—金山—朱林剪切帶(石塢段)超糜棱巖、糜棱巖—石英、黃鐵礦、鐵白云石化、金礦化帶界線及代號；8—千糜巖巖石—綠泥石、方解石、絹云母化帶及代號；9—正斷層及編號；10—金礦體及編號；11—礦權(quán)界線圖1 石塢金礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Simplified geological map of Shiwu gold deposit

2 礦床地質(zhì)特征

礦體主要產(chǎn)于金山—朱林韌性剪切帶(石塢段)中心的超糜棱巖、糜棱巖、千糜巖金礦化蝕變帶中。礦體呈層狀、似層狀，沿走向、傾向均呈舒緩波狀延伸展布，局部具膨大縮小。受背斜構(gòu)造的影響，東部礦體走向NW—SE，傾向NE，傾角較緩，平均傾角13°，西部礦體走向NE—SE，傾向NW，傾角明顯變陡，平均傾角30°。礦石類型主要由超糜棱巖—糜棱巖型、千糜巖型組成，見少量石英脈型。礦石結(jié)構(gòu)種類繁多，以超糜棱結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)、初糜棱結(jié)構(gòu)、自形—半自形結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎重結(jié)晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)為主，次為包含結(jié)構(gòu)、固溶體分解結(jié)構(gòu)等。礦石礦物成分簡單，有用礦物僅自然金一種，主要金屬礦物為黃鐵礦，其次為毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等，自然銀、輝銀礦、黝銅礦、斑銅礦、銅藍、白鐵礦和針鐵礦等礦物含量甚微。脈石礦物主要為石英，次為長石、絹云母、綠泥石、白云石和鐵白云石，此外還有少量的方解石、白云母、冰長石、碳質(zhì)、磷灰石、鋯石、銳鈦礦、綠簾石等。

3 地球化學特征

本次工作采取圍巖和礦石樣品共計16件，分析測試工作由江西有色地質(zhì)測試研究院完成，其主量、微量及巖石稀土元素分析結(jié)果及特征值如表1所示。

表1 石塢金礦主量元素(×10-2)、微量和稀土元素含量(×10-6)及特征值

3.1 主量元素

從圍巖千枚巖→含礦千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，礦區(qū)主量元素SiO2的含量逐漸增高，TFeO、Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5等含量逐漸降低，而CaO、MnO的含量變化并不明顯，說明圍巖千枚巖更接近原巖的組分。在成礦作用的過程中，SiO2為帶入組分，F(xiàn)eO、Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5等為帶出組分，也與礦區(qū)內(nèi)強硅化現(xiàn)象相吻合。

3.2 微量元素

礦區(qū)圍巖千枚巖→含礦千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，微量元素含量呈降低趨勢，在微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖2)，均顯示出富集高場強元素Th、U、La、Ce、Zr、Hf，虧損大離子親石元素Sr、Ba等特點，此與金山金礦田內(nèi)含金巖石的微量元素特征相似。

圖2 石塢礦區(qū)不同巖性微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.2 Spidergram of the rocks from Shiwu gold deposit

3.3 稀土元素

礦區(qū)圍巖千枚巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(133.485～216.15)×10-6，LREE介于(122.55～165.65)×10-6，HREE介于(10.93～16.40)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3a)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于9.59～12.63，(La/Sm)N介于3.15～3.39，(Gd/Yb)N介于1.63～2.11；δEu值介于0.56～0.67，顯示具較明顯的Eu負異常。

含礦千糜巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(144.55～206.10)×10-6，LREE介于(131.93～191.81)×10-6，HREE介于(12.62～15.96)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3b)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于10.83～14.16，(La/Sm)N介于3.10～3.47，(Gd/Yb)N介于1.90～2.17；δEu值介于0.53～0.65，顯示具較明顯的Eu負異常。

圖3 石塢礦區(qū)不同巖性稀土元素配分曲線(球粒隕石數(shù)據(jù)源于文獻[3])Fig.3 REE patterns of the rocks from Shiwu gold deposit

含礦糜棱巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(84.41～135.57)×10-6，LREE介于(77.63～125.92)×10-6，HREE介于(6.78～9.65)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3c)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于11.92～14.73，(La/Sm)N介于3.18～3.71，(Gd/Yb)N介于1.87～2.40；δEu值介于0.63～0.67，顯示具較明顯的Eu負異常。

含礦超糜棱巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(16～72.72)×10-6，LREE介于(14.32～65.30)×10-6，HREE介于(1.67～7.42)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3d)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于8.53～11.64，(La/Sm)N介于2.79～3.45，(Gd/Yb)N介于1.73～2.35；δEu值介于0.55～0.81，顯示具較明顯的Eu負異常。

4 討論

4.1 成礦物質(zhì)來源

新元古界張村巖組為區(qū)域含金礦源層[4]，從稀土元素特征可知，礦區(qū)巖石的稀土元素配分曲線均呈右傾型，具弱Eu的負異常，由千枚巖→千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，隨巖石蝕變、變形作用的加強，稀土元素總量∑REE呈現(xiàn)遞減的趨勢，且具有平行下移的特征。稀土元素常易于在堿性環(huán)境下形成絡陰離子，與碳酸鹽、硫酸鹽和氟化物等結(jié)合形成絡合物，隨流體發(fā)生遷移。金山金礦田成礦流體為弱酸性—堿性[5-13]，有利于稀土元素的活化、遷移，故而隨著蝕變程度的加強，∑REE遞減，且超糜棱巖中見強烈的碳酸鹽化，亦解釋了超糜棱巖中∑REE的劇烈減少。稀土配分曲線具有平行下移的特征，此說明含礦巖石與圍巖具有一定的繼承性，且應具有相同的流體來源及一定的成因聯(lián)系。上述稀土元素特征與金山金礦田內(nèi)的金山金礦[14-18]、朱林西金礦[19]以及雙橋山群[20](現(xiàn)定名為張村巖組)的稀土元素特征相似，說明石塢金礦區(qū)與金山金礦、朱林西金礦具有相同的成礦流體，均來源于新元古界張村巖組，且該組地層在德興地區(qū)具有相對較高的Au元素豐度值，為金礦成礦提供了豐富的物源。

在(La/Yb)N-∑REE巖石成因分類判別圖解中(圖4)，千枚巖全部落入鈣質(zhì)泥質(zhì)沉積巖與大陸拉斑玄武巖的疊加區(qū)域，千糜巖兩個樣品落入鈣質(zhì)泥質(zhì)沉積巖與大陸拉斑玄武巖的疊加區(qū)域，兩個樣品落入鈣質(zhì)泥質(zhì)沉積巖區(qū)，糜棱巖、超糜棱巖均落入鈣質(zhì)泥質(zhì)沉積巖區(qū)，說明石塢金礦物源的原巖應為富集火山物質(zhì)的火山沉積巖系，而礦區(qū)內(nèi)出露的變安山玄武巖(數(shù)據(jù)未發(fā)表)以及金山金礦田內(nèi)出露的鎂鐵質(zhì)巖石，均形成于島弧拉張環(huán)境下，證實了石塢礦區(qū)中—新元古代存在島弧火山活動，為新元古界張村巖組火山泥砂質(zhì)濁積巖的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎。

圖4 石塢金礦不同巖性(La/Yb)N-∑REE圖解(據(jù)文獻[21]修)Fig.4 (La/Yb)N-∑REE diagram of the rocks from Shiwu gold deposit

4.2 形成機制

晉寧運動早期，由于前寒武紀克拉通的裂解，華南洋的形成，致使華夏古陸從揚子古陸分離，形成揚子古板塊和華夏古板塊，此時，石塢金礦區(qū)處于揚子古板塊的南緣；隨著華南洋的形成，華南洋沿萍鄉(xiāng)—廣豐深大斷裂一線由北向南俯沖至華夏古板塊之下，使礦區(qū)處于大洋島弧大地構(gòu)造背景之下，海相火山噴發(fā)并沉積，形成富含火山物質(zhì)的沉積建造，即為Au元素的初始聚集階段；隨著晉寧運動的發(fā)展，華南洋沿宜豐-景德鎮(zhèn)深大斷裂由南向北俯沖至揚子古板塊之下，并消亡，致使揚子板塊與華夏板塊最終碰撞拼合，期間礦區(qū)遭受強烈的褶皺、變形作用，使基底地層發(fā)生區(qū)域變質(zhì)和韌性變形作用，即為Au元素進一步富集階段；加里東運動強烈的逆沖推覆作用使礦區(qū)內(nèi)地層遭受強烈的韌性變形作用，主要表現(xiàn)為韌性剪切變形帶以及塑性變形的產(chǎn)生，該期亦是主成礦期，巖石在“變形分解+液體致裂+構(gòu)造泵吸”[22]的聯(lián)合作用下，形成含Au的變質(zhì)流體，于富Na+、K+的熱液中遷移，在弱酸-堿性、較為還原以及中-低溫壓的環(huán)境下分離沉淀出來，從而形成韌性剪切帶強應變中心的金礦體。

5 結(jié)論

1)石塢礦區(qū)巖石從千枚巖、千糜巖、糜棱巖到超糜棱巖，SiO2為帶入組分，Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5為帶出組分；微量元素顯示出富集高場強元素Th、U、La、Ce、Zr、Hf，虧損大離子親石元素Sr、Ba等特點；稀土元素配分曲線均呈右傾型，具明顯Eu的負異常的特征，與金山金礦、朱林西金礦稀土元素特征相似。

2)石塢礦區(qū)千枚巖→千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，其主量、微量和稀土元素均具有相似的地球化學特征，表明了石塢礦區(qū)圍巖與礦體具有相同的物質(zhì)來源，應源于新元古界張村巖組，該時期應處于島弧拉張的背景。