多寶山銅鉬金成礦帶永新金礦床黃鐵礦微量元素地球化學特征研究

摘要：

永新金礦床位于多寶山銅鉬金成礦帶南部，為了揭示礦床的成因和找礦信息，對載金礦物黃鐵礦進行了稀土元素、微量元素和同位素等研究。研究結果表明，其化學成分特征為：稀土元素整體呈輕稀土元素富集、重稀土元素虧損，右傾型稀土元素配分模式，富集U、Th、Zr和Hf高場強元素，虧損Ba和Sr大離子親石元素。w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值等反映成礦流體含Cl多于F；負Eu異常，無Ce異常，表明成礦流體形成于還原環(huán)境；w（Y）/w（Ho）值、w（Zr）/w（Hf）值和w（Nb）/w（Ta）值反映成礦過程沒有混入外來熱液物質，未發(fā)生交代作用，成礦流體與地幔和地殼關系密切；硫同位素特征表明成礦物質來源較深；w（Co）/w（Ni）值和w（Fe）/w（S+As）值等成因標型特征反映該礦床為中淺成火山熱液成因。結合巖漿成因、構造背景、成巖-成礦時代、成礦作用、地球化學特征和本區(qū)域代表性金礦床主要特征認為，該礦床屬斑巖成礦系統(tǒng)，為早白堊世形成的中淺成相對含Cl弱還原性金礦床。

關鍵詞：黃鐵礦；稀土元素；微量元素；礦床成因；永新金礦床；多寶山；銅鉬金成礦帶；斑巖成礦系統(tǒng)

中圖分類號：TD11P618.51文章編號：1001-1277（2024）10-0032-08

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20241005

引言

多寶山銅鉬金成礦帶位于中亞—蒙古斑巖銅礦帶東部［1］，是國家級重點整裝勘查區(qū)。該帶內發(fā)現(xiàn)了大量大型銅、金、鐵等礦床。近年來，在多寶山銅鉬金成礦帶南部陸續(xù)新發(fā)現(xiàn)了多個大中型金、銀礦床。其中，永新金礦床是最新發(fā)現(xiàn)的一處大型金礦床。該礦床自2009年至今，已完成大量物化探測量和槽探、鉆探工程，有關學者對礦區(qū)內的成巖成礦時代、成礦流體特征、成礦物質來源，以及形成構造背景進行了初步研究，并取得了一定成果［2-4］。由于該礦床位于北東向嫩江—黑河構造混雜巖帶中，根據(jù)礦石類型、礦床地質特征和韌性剪切帶與金礦化關系，有學者認為該金礦床為韌性剪切帶型金礦床［5］；但是，也有學者通過對與成礦關系密切的火山巖和巖脈進行巖石學等研究，認為該金礦床為斑巖型成礦系統(tǒng)的產物［6-8］。

黃鐵礦作為永新金礦床最主要的載金礦物，其標型特征能夠反映成礦物質的組成和變化。通過對黃鐵礦標型特征進行系統(tǒng)研究，可推測成礦過程及礦床成因［9-10］。本次在系統(tǒng)分析成礦地質背景和成礦特征的基礎上，對永新金礦床黃鐵礦開展稀土元素、微量元素分析，通過對其標型特征研究，剖析成礦物質來源和成礦流體特征，限定礦床的成因類型，為找礦預測提供理論基礎。

1成礦地質背景

永新金礦床位于黑龍江省黑河市西南約115 km處，距嫩江市東北約75 km。2009年，黑龍江省自然資源調查院在實施“黑龍江省多寶山地區(qū)遠景調查”項目時發(fā)現(xiàn)該礦床。截至2018年底，探明金資源量18.259 t。

礦區(qū)大地構造處于松嫩地塊與興安地塊碰撞縫合帶附近［11-12］（見圖1-A）。礦區(qū)出露地層主要為下白堊統(tǒng)火山巖，侵入巖主要為中侏羅世花崗閃長巖和晚石炭世—早二疊世花崗巖（見圖1-B），變質巖主要為晚石炭世糜棱巖，巖脈發(fā)育，巖性主要為閃長玢巖、微晶閃長巖、花崗斑巖和石英。

下白堊統(tǒng)火山巖地層主要包括龍江組和光華組。其中，光華組出露在礦區(qū)北部，巖性為英安巖、流紋巖、流紋質凝灰?guī)r和火山角礫巖；龍江組主要分布在礦區(qū)中部偏北，以安山巖為主，少量安粗巖、英安巖和火山碎屑巖。中侏羅世花崗閃長巖在礦區(qū)中部少量出露，晚石炭世—早二疊世花崗巖主要分布在礦區(qū)中部和西部。花崗質糜棱巖和千糜巖分布在礦區(qū)東南部。早白堊世閃長玢巖、微晶閃長巖和花崗斑巖呈北東向脈狀展布，與礦體走向平行，密切伴生。

2成礦特征

從空間分布看，礦床與斷裂關系密切。礦區(qū)以北東向區(qū)域性深大斷裂（控礦構造）為主，次級北西向斷裂成為容礦空間。攜帶成礦元素的流體沿深大斷裂，由深部遷移至淺部次一級斷裂聚集、沉積，形成脈狀、層狀、似層狀和透鏡狀礦體。永新金礦床位于北東向斷裂與北西向斷裂的交會部位，礦體主要賦存在晚石炭世—早二疊世花崗巖與晚石炭世糜棱巖結合部位。

截至目前，永新金礦床圈定2條金（銀）礦帶，礦體走向北東，傾向北西，傾角20°～30°（見圖2），地表主礦體長度約600 m，寬5～75 m，沿傾向最大延伸約1 620 m。

礦石類型主要為蝕變構造碎裂角礫巖型，其次為蝕變巖型和糜棱巖型。金屬礦物以黃鐵礦為主，少量方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、自然金、銀金礦和碲化物等，脈石礦物主要有石英、絹云母、綠泥石、長石和方解石（見圖3）。

根據(jù)礦脈穿插關系和礦物共生組合，永新金礦床可分為4個成礦階段（見表1）：黃鐵絹英巖階段（Ⅰ）、黃鐵礦-石英階段（Ⅱ）、石英-多金屬硫化物-自然金階段（Ⅲ）和石英-碳酸鹽階段（Ⅳ）。其中，Ⅱ和Ⅲ階段為主成礦階段。

3樣品采集與測試

本次研究在永新金礦床主勘探線170勘探線—190勘探線的8個鉆孔中采集樣品10件，均為厚大主礦體的主成礦階段礦石及圍巖，金品位在0.3～3 g/t，其中3件為礦體底板圍巖糜棱巖中的黃鐵礦。

首先，對礦石和圍巖樣品進行分選、破碎和過篩提純，在顯微鏡下挑選黃鐵礦單礦物，使得黃鐵礦單礦物純度達到95 %以上，再用瑪瑙砵研磨至200目。在澳實分析檢測（廣州）有限公司，采用電感耦合等離子體質譜法測定黃鐵礦的稀土元素、微量元素，本方法精密度小于10 %，準確度小于10 %。

4測試結果

4.1稀土元素

永新金礦床黃鐵礦稀土元素、微量元素分析結果及特征值見表2。由表2可知：稀土元素總量為9.32×10-6～54.58×10-6，w（LREE）/w（HREE）值較穩(wěn)定，為1.21～5.16；w（La）N/w（Yb）N值為3.04～12.89，集中在3.04～9.47，平均值為6.70；w（La）N/w（Lu）N值為2.47～10.33，集中在2.47～8.34；w（Ce）N/w（Yb）N值為2.49～10.17，反映黃鐵礦的輕稀土元素和

重稀土元素分餾較弱；w（La）N/w（Sm）N值為2.87～5.86，w（Gd）N/w（Yb）N值為0.74～1.54，反映輕稀土元素的分異程度高于重稀土元素；δEu值為0.57～0.99，平均值為0.8；δCe值為0.96～1.01，平均值為0.99。稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（見圖4-a））顯示，各樣品的分布趨勢大致相同，輕稀土元素中等富集，重稀土元素略有虧損，整體具有右傾特征，呈現(xiàn)弱負Eu異常，無Ce異常。

4.2微量元素

由表2可知：w（Hf）/w（Sm）值為1.00～5.81，集中在1.00～3.64；w（Nb）/w（La）值為0.11～0.39，平均值0.28；w（Th）/w（La）值為0.22～1.06，平均值0.65；w（Y）/w（Ho）值為25.9b2a2a79132c4db964b4eb52ae098fdb6da031a322db6733281c36281c903d3d50～32.73；w（Zr）/w（Hf）值為31.25～37.20；w（Nb）/w（Ta）值為3.00～13.00，集中在7.50～10.00；w（Sr）/w（Ba）值為0.02～0.52，平均值0.20。微量元素原始地幔標準化蛛網圖（見圖4-b））顯示，各樣品分布趨勢大致相同，相對富集U、Th、Zr和Hf高場強元素，虧損Ba和Sr大離子親石元素。

5討論

5.1成礦物質來源

根據(jù)前人資料，永新金礦床不同成礦階段黃鐵礦硫同位素δ34S變化范圍較小，21件黃鐵礦粉末樣品δ34S值為2.3 ‰～5.4 ‰，平均值3.1 ‰，極差3.1 ‰，具有變化范圍窄，極差值小的特點［4，12］。研究發(fā)現(xiàn)，成礦流體中的硫有3個主要來源，δ34S值各不相同：幔源或巖漿來源為0±3 ‰；海洋/海水來源約20 ‰；沉積巖中的還原硫<0［12］。永新金礦床δ34S最接近幔源或巖漿來源，在黃鐵礦硫同位素組成直方圖（見圖5）中可以看出，δ34S分布具有明顯的塔式效應，表明成礦物質來源較深，應來源于深部地幔。

Y和Ho離子在地質作用過程中顯示相似的地球化學特征和行為，其w（Y）/w（Ho）值在地質作用過程中一般不發(fā)生變化，保持較為穩(wěn)定的比例關系。當熱液體系中的平衡發(fā)生變化時，Y和Ho元素也會發(fā)生分異，不同樣品的w（Y）/w（Ho）值會出現(xiàn)較大范圍的變化。研究發(fā)現(xiàn)，地球上大部分碎屑沉積物和巖漿巖與球粒隕石w（Y）/w（Ho）值為28左右，中國東部大陸地殼w（Y）/w（Ho）值為20～35，地幔w（Y）/w（Ho）值為25～30［12］。永新金礦床黃鐵礦w（Y）/w（Ho）值為25.50～32.73（見表2），與中國東部大陸地殼完全重合，同時與中國東部大陸地幔部分重合（見圖6），同樣顯示成礦流體與地幔和地殼的關系密切。

綜上所述，永新金礦床成礦物質主要來源于地殼，加入部分地幔物質。

5.2成礦流體特征

稀土元素離子在成礦流體中可以與F-、Cl-、NO-3、CO2-3和SO-4等多種陰離子絡合，形成氟化物、氯化物、硝酸鹽、碳酸鹽和硫酸鹽型絡合物，并且普遍認為Cl優(yōu)先配分輕稀土，F(xiàn)易與重稀土結合［12］。永新金礦床黃鐵礦稀土元素球粒隕石標準化配分曲線顯示為右傾，富集輕稀土元素，虧損高場強元素，表明成礦流體富含F(xiàn)和Cl。

研究表明，富F熱液富集高場強元素，w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值等

一般大于1；而富Cl熱液則富集輕稀土元素，w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值等一般小于1［8］。永新金礦床主成礦階段黃鐵礦w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值大部分小于1（w（Nb）/w（La）=0.11～0.39；w（Th）/w（La）=0.22～1.06，平均值0.65，只有1件樣品大于1；w（Hf）/w（Sm）=1.00～5.81）。通過上述判斷，永新金礦床成礦熱液主要由相對含Cl的流體組成。

Eu離子在還原環(huán)境下主要為二價形式（Eu2+），易與三價稀土離子發(fā)生分離，從流體中分離；而在氧化環(huán)境下，主要以三價形式（Eu3+）存在，與其他稀土元素共存于流體中。Ce離子在還原環(huán)境下，主要以三價形式（Ce3+）存在，與其他稀土元素共存于流體中；而在氧化環(huán)境下，Ce離子主要以Ce4+存在，易被氫氧化物吸附，從而自流體中分離［13-14］。黃鐵礦稀土元素存在較弱負Eu異常，無Ce異常（見圖4-a）），通過上述判斷，表明成礦流體形成于還原環(huán)境。

Y-Ho、Zr-Hf和Nb-Ta具有兩兩相近的電價和離子半徑，在同一熱液體系中，其比值變化較??；當熱液發(fā)生混合或交代等變化時，各元素將高度分異，比值則會出現(xiàn)較大變化范圍［12］。永新金礦床黃鐵礦w（Y）/w（Ho）值為25.50～32.73、w（Zr）/w（Hf）值為31.25～37.20、w（Nb）/w（Ta）值主要集中在7.50～10.00（見表2），具有相對較小的變化范圍，表明該礦床成礦流體的初始環(huán)境比較穩(wěn)定，成礦過程中，初始成礦流體未出現(xiàn)外來熱液流體混合，也沒有發(fā)生交代作用。

綜上所述，永新金礦床成礦流體為相對富含Cl的弱還原性熱液，且未發(fā)生外來流體混合與交代作用。

5.3礦床成因類型

永新金礦床位于晚石炭世—早二疊世花崗巖和晚石炭世糜棱巖的構造接觸帶中。礦區(qū)內大面積分布的下白堊統(tǒng)光華組和龍江組中酸性火山巖，覆蓋在礦體和花崗巖之上；花崗斑巖和閃長玢巖等次火山巖與礦體側向相伴。之前的研究表明，火山—次火山巖的成巖年齡為113.7～115.2 Ma［6］，而成礦年齡為114.6 Ma［15］，顯示白堊系火山—次火山巖與礦體之間存在密切成因關系。永新金礦床與處于同一構造帶中的東安、團結溝和三道灣子金礦床（與火山作用密切相關），在地質背景、成礦時代［16］、硫和鉛同位素［17］、礦石礦物組成和圍巖蝕變特征等方面都有很好的相似性，均顯示白堊系火山活動控礦的特征［18］。

黃鐵礦w（Co）/w（Ni）值可用于示蹤硫化物礦床成因，其中火山成因型黃鐵礦w（Co）/w（Ni）值為5～22，熱液成因型w（Co）/w（Ni）值為1.17～5，沉積成因型w（Co）/w（Ni）值一般小于0.63，巖漿成因型w（Co）/w（Ni）值為0.09～12［12，19］。永新金礦床主成礦階段黃鐵礦的8個樣品w（Co）/w（Ni）值為1.80～11.39，平均值為3.73［4］，從成礦早期到晚期的10個樣品w（Co）/w（Ni）值則為2.17～69，平均值為16.83［12］。整體顯示永新金礦床黃鐵礦主成礦階段更具有熱液成因，而整個成礦階段則為火山成因（見圖7），間接顯示了火山與成礦的關系，總體顯示礦床具有火山-熱液成因特點。

w（Fe）/w（S+As）值與黃鐵礦成礦深度有較好的相關性，相關系數(shù)為0.878，其中，w（Fe）/w（S+As）值在深部為0.846、中部為0.863、淺部為0.926［20］。永新金礦床黃鐵礦w（Fe）/w（S+As）值與其產出部位的關系見表3。永新金礦床主成礦階段14個黃鐵礦w（Fe）/w（S+As）值為0.863～0.893，平均值為0.876［4］；從成礦早期到晚期17個黃鐵礦w（Fe）/w（S+As）值為0.863～0.876，平均值為0.869［12］；綜合31個黃鐵礦的w（Fe）/w（S+As）值為0.863～0.893，平均值為0.873，均為蘇聯(lián)統(tǒng)計金礦的中部與淺部比值（0.863～0.926）內，據(jù)此推測永新金礦床黃鐵礦形成于中淺成環(huán)境。

綜上所述，永新金礦床應為早白堊世中淺成斑巖型成礦系統(tǒng)金礦床。

6結論

1）永新金礦床發(fā)育4個成礦階段：黃鐵絹英巖階段（Ⅰ）、黃鐵礦-石英階段（Ⅱ）、石英-多金屬硫化物-自然金階段（Ⅲ）和石英-碳酸鹽階段（Ⅳ）。

2）黃鐵礦稀土元素球粒隕石標準化配分曲線顯示明顯的右傾特征，富集輕稀土元素、虧損高場強元素。w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值顯示成礦熱液相對富含Cl元素；負Eu異常，無Ce異常，表明成礦流體形成于還原環(huán)境；w（Y）/w（Ho）值、w（Zr）/w（Hf）值、w（Nb）/w（Ta）值變化范圍較小，說明成礦流體來源較深，與地幔和地殼關系密切，且成礦過程中未混入外來熱液物質，也未發(fā)生交代作用。

3）結合礦區(qū)內火山巖和巖脈的年齡、地球化學數(shù)據(jù)，綜合認為，永新金礦床屬斑巖型成礦系統(tǒng)，為早白堊世形成的中淺成相對含Cl弱還原性金礦床。

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Geochemical characteristics of micro-elements in pyrite from Yongxin Gold Deposit

in Duobaoshan Cu-Mo-Au metallogenic belt

Wang Zhuo1，Yang Wenpeng2，F(xiàn)u Anzong2，Zheng Bo2，Wang Tao3，Yang Yuanjiang2，Zhao Zhonghai4

（1.Fifth Geological Exploration Institute of Heilongjiang Province;

2.Natural Resources Survey Institute of Heilongjiang Province;

3.Zhejiang Nonferrous Metals Geological Survey Institute;4.College of Mining，Liaoning Technical University）

Abstract：Yongxin Gold Deposit is located in the southern part of Duobaoshan Cu-Mo-Au metallogenic belt.To understand the genesis of the deposit and provide exploration insights，a study was conducted on the rare earth elements，micro-elements，and isotopic composition of gold-bearing pyrite.The results indicate that the chemical composition of pyrite shows enrichment in light REEs and depletion in heavy REEs，with a right-sloping REE distribution pattern.The pyrite is enriched in high-field-strength elements such as U，Th，Zr，and Hf，and depleted in large-ion lithophile elements like Ba and Sr.Ratios such as w（Hf）/w（Sm），w（Nb）/w（La），and w（Th）/w（La） suggest that the ore-forming fluid contained more Cl than F.A negative Eu anomaly and the absence of a Ce anomaly indicate that the ore-forming fluid formed under reducing conditions.Ratios like w（Y）/w（Ho），w（Zr）/w（Hf），and w（Nb）/w（Ta） suggest that the mineralization process did not involve external hydrothermal fluids，nor did metasomatism occur，with the ore-forming fluid closely related to both mantle and crustal sources.The sulfur isotopic characteristics indicate that the ore-forming materials originated from deeper sources.Genetic indicators such as w（Co）/w（Ni） and w（Fe）/w（S+As） suggest that the deposit is of a meso-epithermal volcanic hydrothermal origin.Based on the magmatic origin，tectonic setting，diagenesis-mineralization age，metallogenic process，geochemical characteristics，and the main features of representative gold deposits in the region，it is concluded that Yongxin Gold Deposit belongs to a porphyry metallogenic system，forming during the Early Cretaceous as a meso-epithermal，relatively Cl-rich，weakly reducing gold deposit.

Keywords：pyrite;rare earth elements;micro-elements;deposit genesis;Yongxin Gold Deposit;Duobaoshan;Cu-Mo-Au metallogenic belt;porphyry metallogenic system