李鴻睿,李康寧,張江蘇,賈儒雅,程志中,劉曉簫,朱銳
1)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,蘭州,730050;2)甘肅省金屬貴金屬礦產(chǎn)資源勘查與綜合利用工程技術(shù)研究中心,蘭州,730050;3)中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心,北京,100037;4)甘肅省合作早子溝金礦有限責任公司,甘肅合作,747000
內(nèi)容提要:甘肅合作早子溝金礦是西秦嶺夏河—合作金礦富集區(qū)最著名的特大型金礦床,經(jīng)過近20年持續(xù)勘查,已探明資源量超過150 t。筆者等通過對2018~2021年實施的深部科研鉆探SDZK8314巖芯進行系統(tǒng)編錄和測試分析,為研究深部流體和成礦物質(zhì)來源提供新的資料。研究表明,早子溝金礦中不同類型的巖石與礦石的稀土微量元素具有相似配分曲線特征,含礦巖石相對圍巖具有明顯更低ΣREE含量和更高的K、Sr含量,同時礦石中的金品位與K2O含量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系。早子溝金礦中的石英閃長玢巖n(208Pb)/ n(204Pb)=38.33~38.48、黃鐵礦—毒砂n(208Pb)/ n(204Pb)=38.23~39.19、輝銻礦n(208Pb)/n(204Pb)=37.75~38.63,具有多源、混合鉛的特征,從閃長玢巖黃鐵礦—毒砂輝銻礦具有從上地殼到造山帶甚至地幔的演化趨勢。H—O同位素顯示,成礦流體主要來源于巖漿水,后期有大氣降水和圍巖循環(huán)水的混入。礦石中δ34SV-CDT值的范圍為-14.7‰~-7.0‰,平均值-10.3‰,硫主要來源于巖漿熱液,與圍巖發(fā)生強烈的水巖反應(yīng)而帶入一部分地層硫。早子溝金礦的形成與區(qū)域較晚期巖漿—構(gòu)造活動直接相關(guān),成礦物質(zhì)主要來源于深部石英閃長巖。
甘肅省夏河—合作地區(qū)位于青藏高原東北緣,甘肅、青海、四川交界處。近30年來累計發(fā)現(xiàn)金礦(化)點80多處,探明金資源量約450 t,使這一地區(qū)成為西秦嶺地區(qū)重要的金礦富集區(qū)。雖然關(guān)于西秦嶺在三疊紀的構(gòu)造體制向來爭議較大,有“開—合”造山(霍福成等,1995;李永軍等,2003,2017;牛海平等,2016)、陸內(nèi)疊覆造山(馮益民等,2002)、洋殼俯沖增生造山(閆臻等,2012;黃雄飛,2016;陳國忠等,2019;李康寧等,2020)等,但都承認這一時期西秦嶺造山過程中發(fā)生了強烈的構(gòu)造—巖漿運動,為Au、Cu等內(nèi)生金屬成礦提供了有利條件。西秦嶺地區(qū)金礦床與中酸性脈巖協(xié)同演化,為同一巖漿—構(gòu)造旋回演化的產(chǎn)物(殷勇等,2011,李康寧等,2019)。
甘肅早子溝金礦位于甘南藏族自治州合作市西南約10 km處,1996年根據(jù)群眾報告而被發(fā)現(xiàn),之后二十多年通過持續(xù)勘查,累計投入鉆探約200 km,硐探近20 km(陳耀宇等,2016),查明金資源儲量超過150 t(包括格婁昂礦段)。作為本區(qū)最為知名的典型礦床,早子溝金礦一直是研究的熱點,多位學者曾對該礦床開展過研究工作,目前在礦床成因和成礦物質(zhì)來源等方面存在一定的爭議。有關(guān)礦床成因的研究,目前有以下5種結(jié)論:① 中低溫熱液蝕變型金礦(呂新彪等,2009;姜琪等2010;陳耀宇等,2012;趙積珍等,2013);② 卡林型金礦(劉春先等,2011;曹曉峰等,2012);③ 斑巖型金礦(劉勇等,2012;高作宇等,2019);④ 造山型金礦(邱昆峰等,2020)和⑤ 中酸性巖漿作用有關(guān)的金礦(隋吉祥等,2018;王濤,2018;李建威等,2020;李康寧等,2020)。
而針對成礦物質(zhì)來源也有3種不同的認識:① 地層(呂新彪等,2009;劉春先,2011;曹曉峰等,2012)、② 變質(zhì)熱液(代文軍等,2012;邱昆峰等,2020)和③ 巖漿熱液(隋吉祥等,2018;王濤,2018;李建威等,2020;李康寧等,2020)。筆者等基于詳細的野外地質(zhì)勘查和結(jié)合深部鉆探數(shù)據(jù),同時利用侵入巖微量元素、H—O—Pb—S穩(wěn)定同位素等方面的研究,綜合探討成礦物質(zhì)來源和礦床成因,為進一步找礦勘查提供方向和理論依據(jù)。
研究區(qū)位于西秦嶺造山帶的西北部, 處在華北板塊和揚子板塊的結(jié)合部位。印支運動發(fā)生近SN向的擠壓造成了區(qū)內(nèi)一系列近EW或NWW向的構(gòu)造形跡。研究區(qū)出露晚古生代—中生代地層,其中,晚古生代(C、P)分布在夏河—合作斷裂以北,主要為一套砂板巖夾礫屑灰?guī)r組成的濱淺海相沉積。三疊系主要分布在夏河—合作斷裂以南,可分為下三疊統(tǒng)果木溝組、江里溝組,中—上三疊統(tǒng)大河壩組,總體上為一套砂板巖互層半深海斜坡相濁流沉積。巖漿活動強烈,北部有德合日二長花崗巖、三索瑪花崗閃長巖、德烏魯花崗閃長巖、美武花崗閃長巖等大小巖株10余處,與上三疊統(tǒng)華日組火山巖(T3h)一起組成了NW向巖漿弧。侵入巖時代集中在210~250 Ma,火山巖主噴發(fā)時代為234~245 Ma(李康寧等,2020)。研究區(qū)南部巖漿巖規(guī)模較小,主要為中酸性巖脈。斷裂構(gòu)造對區(qū)內(nèi)的地層、巖漿巖及礦點分布具有十分重要的控制作用:力士山—圍當山逆沖斷裂為石炭系與二疊系的分界斷層,向東呈帚狀撒開為三條逆沖斷裂;夏河—合作斷裂為二疊系與三疊系的分界線,斷裂帶由夏河—合作、南木塔—早仁道、雜恰勒布—早子溝3條逆沖斷層組成;桑科南—格里那斷裂帶沿??颇稀痈蕿窭锬且痪€發(fā)育,呈NW向展布,由索拉貢瑪—納合迪—格里那主斷裂及其以南的兩條斷層組成,均為壓扭性逆沖斷層。夏河—合作金多金屬成礦帶目前發(fā)現(xiàn)的主要金礦床(點)都受控于該斷裂帶,并分布于該斷裂帶與??颇稀窭锬菙嗔褞刂频姆秶鷥?nèi)。
礦區(qū)地層簡單,僅見下三疊統(tǒng)江里溝組和第四系(圖2),江里溝組大體上自下而上由粉砂質(zhì)板巖—泥質(zhì)板巖—鈣質(zhì)板巖構(gòu)成的一個較大的沉積旋回。粉砂質(zhì)板巖常具紋層狀構(gòu)造,條紋主要成分為粉砂質(zhì)和鈣質(zhì),呈斷續(xù)狀平行分布。礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主,NE向、近SN向、NW向三組斷裂為主要控礦斷裂。NE向斷裂為礦區(qū)內(nèi)發(fā)育最密集的斷層,傾角普遍大于65°,NE向張性—張扭性斷裂結(jié)構(gòu)面較規(guī)則,充填于該斷裂的礦脈延長和延深相對較大。近SN向斷裂組主要發(fā)育于礦區(qū)西礦段,破碎帶長傾向不一,傾角多數(shù)大于75°。近SN向扭性斷裂結(jié)構(gòu)面呈舒緩波狀,充填于該斷裂的礦脈傾向不一,陡傾角處礦體薄而貧,緩傾角處礦體厚且富。NW向斷裂組在3100~3200 m標高之間斷續(xù)延伸,破碎帶長800~1100 m,寬約100 m,NW向張性—張扭性斷裂結(jié)構(gòu)面較規(guī)則,充填于該斷裂的礦脈延長較大,延深較小。近EW向斷裂呈壓扭性,基本不含礦,可能受區(qū)域上印支早期SW—NE向的擠壓應(yīng)力作用形成。NNE向斷裂組是礦區(qū)最晚一期的構(gòu)造(成礦期后構(gòu)造),多為左旋張性斷裂,斜切NE向斷裂,對礦體起破壞作用。此外,上述不同方向的斷裂交匯部位(如NE向斷裂與NW向斷裂的交匯部位)以及不同方向的各主干斷裂與其旁側(cè)次一級的派生分支斷裂交匯部位(如NE向斷裂與旁側(cè)分支斷裂的復(fù)合部位),特別是歷經(jīng)多次活動的斷裂構(gòu)造,往往是成礦流體上升循環(huán)、成礦物質(zhì)富集沉淀的有利構(gòu)造部位,也是深部找礦的有利部位(李康寧等,2019)。
圖1 甘肅夏河—合作地區(qū)地質(zhì)簡圖(張國偉等,2004;李康寧等,2020)Fig.1 Geologic map of Xiahe—Hezuo area, Gansu Province(from Zhang Guowei et al.,2004&;Li Kangning et al.,2020&)AMS—阿尼瑪卿縫合帶;CBS—柴北緣縫合帶;GL—甘孜—理塘縫合帶;KLS—東昆侖縫合帶;MLS—勉略縫合帶;NQL—北祁連縫合帶;SDS—商南—丹鳳縫合帶AMS—Anemaqen suture belt;CBS—Northern margin of Qaidam Basin suture belt;GL—Garze—Litang suture belt ; KLS—East Kunlun suture suture belt;NQL—North Qilian suture belt;SDS—Shangnan—Danfeng suture belt
稀土微量樣品主要取自SDZK8314鉆孔和地表巖礦石,分礦石類型在不同深度分別采取(表1);H—O同位素樣品主要取自SDZK8314鉆孔、坑道中的礦石(表2);Pb、S同位素樣品主要在坑道中采取,按不同礦石類型及其圍巖分別取樣(表3)。本次測試了早子溝金礦32件巖礦石的稀土微量元素(表1),27件不同深度不同巖性中石英脈的H—O同位素(表2),5件石英閃長玢巖(圍巖)、10件黃鐵礦+毒砂(二者多為嵌晶,難以單獨挑出)、13件輝銻礦的鉛同位素(表3),11件黃鐵礦、11件毒砂的δ34S值,并收集7件輝銻礦δ34S值(表4)。
樣品號SDZK8314-24SDZK8314-252020XVI-1132020XVI-114ZZG-8ZZG-10ZZG-11ZZG-12ZZG-4ZZGT-6SDZK8314-13SDZK8314-16SDZK8314-18SDZK8314-19SDZK8314-12SDZK8314-17巖礦石名稱石英閃長巖型礦石石英閃長巖板巖型礦石粉砂質(zhì)板巖砂巖型礦石砂巖La29.7034.1038.8030.5029.0434.2227.1638.7844.6538.5339.9040.5041.6039.7038.3040.20 Ce56.8065.8086.3062.2058.4168.7454.5278.4387.6877.4391.7094.7096.7091.508193.80 Pr6.787.629.327.656.327.686.058.749.778.619.309.9210.109.679.189.83 Nd25.1027.8031.8026.7023.9129.1023.0232.7036.1531.9333.4036.3036.9035.2033.2036 Sm3.944.346.045.455.265.754.335.846.235.576.587.237.396.746.127.07 Eu1.181.201.521.481.141.140.861.091.110.961.651.831.791.721.791.73 Gd2.542.664.604.505.745.053.374.894.954.575.706.276.395.905.386.07 Tb0.360.410.560.610.930.800.520.760.730.730.850.960.980.880.820.91 Dy1.841.972.693.515.504.793.034.394.164.374.975.805.655.104.905.26 Ho0.280.320.430.641.060.930.620.890.830.890.881.060.990.910.900.93 Er0.790.891.161.852.842.641.802.552.442.632.923.453.262.983.013.04 Tm0.100.100.130.250.410.390.260.380.370.390.410.480.450.410.430.42 Yb0.580.660.801.652.642.481.782.482.482.602.833.273.052.802.962.83 Lu0.090.100.110.250.390.360.270.370.370.380.420.490.450.410.440.42 Y6.356.659.1013.7030.5926.8817.5125.1124.2625.2221.2027.7026.1023.8021.3023.90 Rb178178114124206.71180.59167.45258.61109.93239.50109136139133122128 Ba584554628527255.58242.37133.92269.7867434.24338528494503594430 Th14.9015.6021.401812.4112.808.7413.8517.9613.2014.2017.8017.6016.6014.2017.40 U4.714.213.183.722.483.952.672.713.484.9632.862.702.542.582.62 Nb7.026.4210.609.5512.6413.199.8710.7812.9010.2213.4010.9011.9011.2011.8011.80 Ta0.640.560.820.730.930.960.690.720.950.761.421.201.271.211.261.27 Zr122120174149119.63125.0292.93136.05374.89143.12146144141124184120 Hf3.904.653.1023.163.262.453.579.023.743.2033.303.305.302.90 Sr204228301292355.95429.58534.97243.0943.53265.97338288188182398180 K35198366922656422164298023619423825382691278431711236592897225651116223030027560 P410419493428563537336585506323611873786524655742 Ti3555361536573609408945203471389136752944419746164137329743164256 ΣREE130.07147.97184.26147.24143.60164.07127.61182.30201.93179.60201.51212.26215.70203.92188.43208.51 LREE123.50140.86173.78133.98124.08146.64115.95165.59185.59163.03182.53190.48194.48184.53169.59188.63 HREE6.577.1110.4813.2619.5217.4311.6616.7116.3416.5818.9821.7821.2219.3918.8419.88 LREE/HREE18.7919.8316.5810.106.368.419.959.9111.369.839.628.759.169.5299.49 (La/Yb)N36.7337.0634.7913.267.889.9210.9411.2212.9110.6210.118.889.7810.179.2810.19 δEu1.141.080.880.910.640.650.690.620.610.580.820.830.800.830.950.81
表2 甘肅省合作早子溝金礦石英脈H—O同位素數(shù)據(jù)表Table 2 H—O isotopic data of quartz veins from Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province
表3 甘肅省合作早子溝金礦Pb同位素數(shù)據(jù)表Table 3 Pb isotope data of Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province
表4 甘肅省合作早子溝金礦不同類型礦石硫同位素數(shù)據(jù)表Table 4 Sulfur isotopic dataof different types ores from the Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province
稀土微量元素測試由國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成,稀土、微量元素采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS),儀器為Agi-lent公司等離子體質(zhì)譜儀(型號Agilent 7500a),稀土微量元素分析相對誤差為5%~10%。H、O、S、Pb同位素測試工作均由南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司完成。H同位素MAT-253 氣體同位素質(zhì)譜計分析,O同位素Delta V Advantage質(zhì)譜計(儀器編號為11278)分析,H、O同位素的標準物質(zhì)為V-SMOW和V-PDB,分析相對誤差分別為±2‰、±0.2‰。S同位素測試時將金屬硫化物單礦物研磨后在真空條件下與Cu2O按一定比例混合均勻后加熱至980℃進行氧化反應(yīng)生成SO2,然后用冷凍法收集供Delta v plus 氣體同位素質(zhì)譜計(編號為10056)分析,標準物質(zhì)為V-CDT,分析相對誤差優(yōu)于±0.2‰。Pb同位素測試儀器為Phoenix 熱表面電離質(zhì)譜儀,分析時溫度為20℃,相對濕度為40%。
筆者等將含金礦石與圍巖中酸性巖脈、砂板巖的稀土元素成分加以對比,從稀土元素配分曲線(圖4)上可以看出,無論礦石還是圍巖,稀土元素分配曲線均向右傾斜,都具有輕稀土相對富集、重稀土相對虧損,輕重稀土分異明顯的特點,粉砂質(zhì)板巖、長石砂巖ΣREE高于中酸性侵入巖,相同巖石中礦化巖石的稀土元素總量低于非礦化巖石,而且礦化巖石中的Eu負異常更加明顯。石英閃長巖以不具δEu異常明顯區(qū)別于其他巖石。
從微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5)上我們可以看出,除不含礦的粉砂質(zhì)板巖外,所有礦石與脈巖的曲線形態(tài)基本一致,表明成礦熱液來源與巖漿具有一定的親緣關(guān)系。閃長玢巖和石英閃長巖中,含礦巖石具有高Rb、K,低Nb、Ta、Sr的特征;在砂板巖中,含礦巖石具有高K和高Sr的特點。
圖5 甘肅省合作早子溝金礦礦石與圍巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(標準化數(shù)據(jù)來自Sun and McDonough,1989)Fig.5 Spider diagram of primitive mantle normalized trace elements of the ores and surrounding rocks of Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province(Primitive mantle data from Sun and McDonough, 1989)
本次共測試早子溝金礦不同深度不同巖性中石英脈中H—O同位素27件。氧同位素按照克拉頓計算公式(Clayton,1972):1000lnα石英—H2O=3.38×106/T2-3.4,1000lnα石英—H2O=δ18O石英-δ18OH2O進行換算,溫度取石英—黃鐵礦—毒砂階段的峰值溫度250℃(第鵬飛,2018)。
早子溝金礦礦脈的δ18OH2O在-1.1‰~13.4‰之間,平均為10‰,δD為-108.9‰~-77.7‰,平均為-92.4‰。在δD—δ18OH2O圖(圖6)上,δ18OH2O可能受到寄主礦物(石英)的形成溫度和水—巖交換反應(yīng)體系影響而變化較大,僅有一個樣品落入了原生巖漿水范圍(δD=-80‰~-40‰,δ18O=5.5‰~10‰;Taylor,1974)內(nèi),其余樣品均集中在了巖漿水右側(cè)或下方區(qū)域,但是淺部閃長玢巖更靠近高嶺石風化線,而深部石英閃長巖更靠近原生巖漿水。H—O同位素結(jié)果表明成礦流體為巖漿水與地層循環(huán)水的混合流體的來源,在成礦作用除相分離外,有大量的水巖反應(yīng)作用,導(dǎo)致大量外部流體的加入。
圖6 甘肅省合作早子溝金礦不同深度δD—δ18O圖解(底圖據(jù)楊學明等,2000)Fig.6 δ D— δ 18O diagram of intrusive rocks at different depths from Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province(after Yang Xueming et al., 2000#)
一般來說,硫化物中由U、Th衰變而來的放射性鉛較少,可以忽略不計,而巖體中U、Th含量一般較高,放射性鉛對與礦石鉛的對比分析有一定影響,因此對巖體中的全巖鉛同位素實測值進行校正。對早子溝 (石英)閃長玢巖采用250 Ma進行校正,校正后數(shù)據(jù)見表3。黃鐵礦—毒砂是早子溝金礦主成礦期早階段的特征礦物組合,其Pb同位素組成較為均一,n(206Pb)/n(204Pb)為18.36~19.31,平均值為18.74;n(207Pb)/n(204Pb)為15.58~15.72,平均值為15.67;n(208Pb)/n(204Pb)為38.23~39.19,平均值為38.74。輝銻礦是早子溝金礦成礦期晚階段的特征礦物,Pb同位素組成均一程度較高,n(206Pb)/n(204Pb)為17.81~18.59,平均值為18.44;n(207Pb)/n(204Pb)為15.45~15.68,平均值為15.63;n(208Pb)/n(204Pb)為37.75~38.63,平均值為38.45。(石英)閃長玢巖的n(206Pb)/n(204Pb)為18.55~19.05,平均值為18.66;n(207Pb)/n(204Pb)為15.63~15.68,平均值為15.65;n(208Pb)/n(204Pb)為38.33~38.48,平均值為38.42。由上述數(shù)據(jù)可以看出,早子溝金礦中的(石英)閃長玢巖、黃鐵礦—毒砂、輝銻礦同位素組成具有不同的數(shù)據(jù)特征,黃鐵礦—毒砂鉛同位素比值最高。
早子溝金礦床含硫礦物均為硫化物,未發(fā)現(xiàn)硫酸鹽礦物,因此礦床中硫化物δ34S的平均值可代表成礦流體的δ34S值(Ohmoto et al.,1979)。根據(jù)硫同位素分析測試結(jié)果可以看出早子溝金礦黃鐵礦δ34SV-CDT值范圍為-14.2‰~-7.3‰,極差為6.9‰,平均值為-10.7‰;毒砂δ34SV-CDT值的范圍為-14.7‰~-7.3‰,極差為7.4‰,平均值為-10.1‰;輝銻礦δ34SV-CDT值的范圍為-12.3‰~-7.0‰,極差為5.3‰,平均值為-10.1‰;綜合來看,δ34SV-CDT值的范圍為-14.7‰~-7.0‰,極差為7.7‰,平均值為-10.3‰。說明早子溝金礦硫化物δ34SV-CDT值變化范圍較窄,硫同位素組成比較穩(wěn)定,且輝銻礦數(shù)據(jù)相對黃鐵礦、毒砂變化范圍更窄。
早子溝金礦含礦巖石K含量普遍較高,說明成礦過程中可能有K帶入,在蝕變礦物上表現(xiàn)為黑云母化。在Au—K2O關(guān)系圖(圖7)上可明顯看出,Au與K2O成正相關(guān)。Sr在閃長玢巖和石英閃長巖較高,而在(石英)閃長玢巖型和石英閃長巖型礦石(占所有礦石類型的50%)中含量較低,在砂板巖中較低,砂板巖礦石(占所有礦石類型的40%)中較高,即成礦過程中Sr從巖漿巖中帶出進入砂板巖礦石中,進一步說明成礦熱液來源于深部巖漿作用。
圖7 甘肅省合作早子溝金礦礦石品位Au—K2O關(guān)系圖Fig.7 Au—K2O relation diagram of ores from Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province
一般認為月球上各類巖石具有相同或相似的來源,其稀土元素(Sm/Eu)/(Sm/Eu)球粒隕石—(Sm/Eu)投點均位于同一直線上(王建國等,2009)。早子溝金礦不同類型礦石及圍巖樣品在(Sm/Eu)/(Sm/Eu)球粒隕石—(Sm/Eu)變異圖基本擬合成一條直線(圖8a),早子溝各類巖礦石的形成受同一區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造巖漿演化系統(tǒng)控制。在(La/Yb)N—δEu圖解上 (圖8b),(石英)閃長玢巖、砂板巖型礦石及其圍巖基本位于殼源區(qū)域,石英閃長巖型礦石及其圍巖則全部位于殼?;煸磪^(qū),說明了深部石英閃長巖形成源區(qū)不同。而早子溝金區(qū)礦體明顯切穿各類砂板巖、閃長玢巖,表明金礦的形成與晚期石英閃長巖更為密切。
圖9 甘肅省合作早子溝金礦礦石硫化物和巖體Pb同位素構(gòu)造環(huán)境判別圖(a)、(b)和構(gòu)造模式圖(c)、(d) (底圖據(jù)Zartman and Doe,1981)Fig.9 Discrimination diagram of Pb isotopic tectonic environment (a), (b) and structural model diagram (c), (d) of ores sulfide and rocks from Zaozigou gold deposit,Hezuo County, Gansu Province(after Zartman and Doe, 1981)A、B、C、D分別代表各區(qū)域中相對集中區(qū)A,B, C and D respectively represent the relatively concentrated areas in each region
圖 10 甘肅省合作早子溝礦床鉛同位素△β—△γ成因分類圖解(據(jù)朱炳泉等,1998)Fig.10 △β—△γ diagram of genetic classification Lead isotopes from Zaozigou gold deposit, Hezuo County, Gansu Province (after Zhu Bingquan et al., 1998&)
從礦區(qū)硫同位素對比圖(圖11)可以看出,西秦嶺地區(qū)的大部分金礦的δ34S值顯示的是正值,而合作礦集區(qū)的金礦的如早子溝、加甘灘的的δ34S值均顯示為負值,且變化范圍較窄,老豆金礦從地質(zhì)特征來看是較為典型的巖漿熱液型金礦,礦體主要賦存在花崗巖體內(nèi),野外地質(zhì)調(diào)查探明,礦區(qū)存在大量的電氣石蝕變,其的δ34S值在0值附近??傮w上夏河—合作地區(qū)金礦的δ34S值變化范圍與自然界花崗巖相似。有研究表明當巖漿巖與地層巖石發(fā)生強烈同化混染時,一些典型的巖漿成因礦床也會顯現(xiàn)出地層來源的S同位素組成特征(Muntean et al.,2011)。而早子溝、加甘灘金礦的的δ34S值偏向負值,說明了可能在成礦過程中,有其他來源流體的加入。從H—O同位素和的δ34S值都可以看出,成礦作用可能是巖漿水與圍巖循環(huán)水、大氣降水的混合,也就是大量水巖反應(yīng)過程。前人的同位素和流體包裹體研究也表明,早子溝金礦與地?;蛏畈繋r漿作用密切相關(guān)(隋吉祥等,2013;王濤,2018;李康寧等,2019),但是與哪一期巖漿作用有關(guān)一直懸而未解,直到深部科研鉆探工程揭露的石英閃長巖才得以解決,深部石英閃長巖全巖金礦化且未見構(gòu)造影響(圖3i—j),結(jié)合其特征的微量元素、流體包裹體特征,我們認為早子溝金礦為與三疊紀晚期巖漿作用有關(guān)的金礦床,成礦物質(zhì)來源于深部隱伏石英閃長巖體,成礦過程中與地層發(fā)生了強烈的物質(zhì)交換。
圖 11 甘肅省合作早子溝金礦床與西秦嶺典型金礦床及主要巖石硫同位素對比投影圖(據(jù)靳曉野等,2013修改)Fig.11 Comparison of sulfur isotope distribution between Zaozigou gold deposit and typical gold deposits, Hezuo County, Gansu Province and main rock types of WesternQinling Mountains area (modified from JinXiaoye et al., 2013&)
(1)甘肅合作早子溝金礦不同類型礦石及其圍巖都具有輕稀土相對富集,重稀土相對虧損的特點,配分曲線右傾;礦化巖石ΣREE低于非礦化巖石,閃長玢巖和石英閃長巖中,礦化巖石具有高Rb、K,低Nb、Ta、Sr的特征,在砂板巖中,礦化巖石具有高K、高Sr的特點。成礦過程中ΣREE帶出、K帶入,Sr從巖漿熱液帶入砂板巖礦石中。
(2)早子溝金礦載金礦物(黃鐵礦、毒砂、輝銻礦)S、Pb穩(wěn)定同位素顯示早子溝金礦成礦主要發(fā)生在造山帶中,與深部巖漿活動密切相關(guān),可能有少部分幔源物質(zhì)的加入。早子溝金礦成礦流體主要來源于巖漿水,在水巖反應(yīng)過程中有大氣降水及圍巖循環(huán)水的混入。礦石中硫來源于巖漿熱液,與圍巖發(fā)生強烈的混染而帶入一部分地層低值硫。
(3)早子溝金礦的形成與深部石英閃長巖所代表的較晚一期巖漿—構(gòu)造活動直接相關(guān),成礦作用與晚期巖漿作用近于同期或稍滯后,但明顯晚于淺部(石英)閃長玢巖,成礦物質(zhì)主要來源于深部石英閃長巖。
致謝:感謝中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心龐振山教授級高級工程師的長期指導(dǎo),甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院李鵬兵高級工程師、田向盛高級工程師等人在野外調(diào)研和項目實施過程中提供幫助和便利,陳耀宇正高級工程師、劉伯崇正高級工程師、蘭州大學楊帆副教授在論文過程中提出了許多有益的意見和建議,在此一并表示誠摯的感謝。