南北地區(qū)不同金礦床稀土元素特征差異分析*

吳 二 陳遠(yuǎn)榮 藍(lán)妮拉 盧月玲 周 峰 張冠清 廖德好 林立保

(1.廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心;2.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院;3.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

礦床成因的研究方法有許多，而稀土元素是其中之一。由于稀土元素具有相近或相同的原子結(jié)構(gòu)與離子半徑，在地質(zhì)—地球化學(xué)作用演化過(guò)程中能整體活動(dòng)，其分餾特征能比較靈敏地反映成礦作用的地質(zhì)—物理化學(xué)條件和過(guò)程。因此，可利用稀土元素在地質(zhì)體中的豐度及分布形式的特征，為示蹤礦床成因提供較有用的信息［1-2］。中國(guó)金礦豐富，類型多種多樣，在全國(guó)各地都有不同程度的分布，但是由于其物質(zhì)來(lái)源、成礦物理化學(xué)條件、賦礦圍巖性質(zhì)及所處的大地構(gòu)造背景不同，其成礦特點(diǎn)也有所差異，本研究嘗試用稀土元素地球化學(xué)特征來(lái)闡述南北地區(qū)不同金礦床的差異性。

1 不同金礦床產(chǎn)出的地質(zhì)背景

本次研究的金礦床從南到北依次為海南不磨金礦、廣西龍頭山金礦、江西金山金礦、河南楊砦峪金礦、山東道北莊子金礦、遼寧白云金礦、吉林夾皮溝金礦、黑龍江烏拉嘎金礦。

海南不磨金礦位于海南隆起西部，區(qū)域性北東向戈枕斷裂(韌性剪切帶)南端的西北側(cè)，礦床產(chǎn)于中元古界抱板群變質(zhì)巖中，礦體(含金石英脈)主要產(chǎn)于條紋狀混合巖中，局部賦存于石英白云母片巖中或局限于這兩種巖性的接觸帶，與圍巖面理產(chǎn)狀一致;礦體以脈狀產(chǎn)出為主，受戈枕斷裂帶北西側(cè)的次級(jí)裂隙和褶皺構(gòu)造控制。

廣西龍頭山金礦處于華南準(zhǔn)地臺(tái)—大瑤山隆起—龍山復(fù)背斜的南西傾伏端翼部的次火山巖體中，礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀受火山巖性和斷裂構(gòu)造控制，礦體主要分布在角礫熔巖、流紋斑巖、石英斑巖中，以及巖體內(nèi)外接觸帶的斷裂、裂隙里。

江西金山金礦大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子板塊和華夏板塊之間的江南古陸(又稱揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái))之上，位于贛東北蛇綠構(gòu)造混雜巖帶應(yīng)變中心上盤(pán)金山韌性剪切帶推覆變形帶中。

河南楊砦峪金礦位于華北地臺(tái)南緣，老雅岔主背形軸部，是產(chǎn)于太古宙花崗巖—綠巖帶中的一個(gè)大型金礦床，圍巖主要為四范溝片麻狀花崗巖。

山東道北莊子金礦位于膠東半島西北部，其大地構(gòu)造位置處于華北地臺(tái)膠東臺(tái)隆之膠北隆起區(qū)，沂沭斷裂帶東側(cè)，棲霞復(fù)式背斜南翼，招平斷裂帶中段的陡崖曹家—姜家窯斷裂帶內(nèi)。

遼寧白云金礦床處于華北地臺(tái)北緣，遼東裂谷中段，大石橋—草河口斷拗與營(yíng)口—寬甸斷窿的銜接地帶，賦存于下遠(yuǎn)古界遼河群中，屬石英脈型金礦床。

吉林夾皮溝金礦帶位于華北板塊北緣東端，天山—興安東西構(gòu)造帶東端北緣與新華夏第二隆起帶張廣領(lǐng)南端東緣交接地帶，為輝發(fā)河華夏式構(gòu)造與東西構(gòu)造帶的復(fù)合部位，是賦存于韌性剪切帶中的石英脈型金礦床。

黑龍江烏拉嘎金礦位于天山—興蒙華力西褶皺帶東段，吉黑地槽系內(nèi)的佳木斯地塊北端，區(qū)內(nèi)金礦(化)體主要受次火山巖上部的隱爆角礫巖帶控制，在外接觸帶僅有少量礦體分布，規(guī)模小，出露相對(duì)集中。

2 礦石中稀土元素地球化學(xué)特征

一般情況下，在同一成礦溶液演化作用過(guò)程中結(jié)晶礦物的稀土元素具有一定相似性，并不因?yàn)椴煌牡V物而出現(xiàn)較大的選擇性，其稀土元素往往取決于沉淀時(shí)成礦溶液的稀土特征與成礦環(huán)境，并且稀土元素屬于不活潑元素，在熱液體系中，稀土元素的地球化學(xué)特征可以十分有效地示蹤成礦流體的來(lái)源［3］。

采用泰勒(Taylor)球粒隕石作為標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)，不同金礦區(qū)的礦石稀土元素特征參數(shù)表見(jiàn)表1。

表1 不同礦區(qū)礦石稀土元素特征參數(shù)

一般情況下，稀土元素多為不相容元素，其趨向于較晚的熱液期形成富集。因此，在熱液流體演化的過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定程度上的輕重稀土元素的分餾。相對(duì)而言，如果稀土元素總量較低，輕重稀土元素分異較弱，其熱液流體可能形成于深部(地幔源)。而在較淺部形成的熱液(中上地殼)的稀土總量相對(duì)偏高，輕重稀土元素分異較好［4-5］。對(duì)于銪異常來(lái)說(shuō)，不僅能反映成礦流體物理化學(xué)條件，還能一定程度上顯示熱液流體結(jié)晶分異程度，δEu值越小，銪負(fù)異常越大，這有可能表明熱液流體結(jié)晶分異程度越好。因此，可用稀土元素總量、輕重稀土比值、δEu值與稀土元素配分曲線來(lái)定性判斷成礦流體來(lái)源的深度及成礦時(shí)的物理化學(xué)條件。

2.1 稀土總量差異分析

從稀土元素總量上看，不同金礦區(qū)礦石中的稀土元素總量差異較顯著，其中江西金山金礦的稀土總量最高［6］，為166.39×10－6，而后依次為遼寧白云金礦(97.42×10－6)、山東道北莊子金礦(93.70×10－6)、吉林夾皮溝金礦［7］(93.00×10－6)、海南不磨金礦(61.56×10－6)、廣西龍頭山金礦［8］(47.44×10－6)、河南楊砦峪金礦［9］(34.41×10－6)，最低的是黑龍江烏拉嘎金礦［3］，礦石中稀土元素總量?jī)H為3.47×10－6，與最大者相差了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。從中推測(cè)，成礦熱液來(lái)源的深度由淺到深大致為江西金山金礦、遼寧白云金礦、山東道北莊子金礦、吉林夾皮溝金礦、海南不磨金礦、廣西龍頭山金礦、河南楊砦峪金礦、黑龍江烏拉嘎金礦，其中，江西金山金礦成礦熱液來(lái)源的深度可能為中上地殼，黑龍江烏拉嘎金礦成礦熱液可能來(lái)源于下地殼或有地幔源物質(zhì)的參與。

2.2 輕重稀土比值差異分析

從輕重稀土元素含量比值看，不同礦區(qū)中礦石的輕重稀土元素含量比值也明顯不一樣，從江西金山金礦(13.25)、山東道北莊子金礦(12.12)、吉林夾皮溝金礦(11.52)、遼寧白云金礦(9.57)、海南不磨金礦(8.55)、廣西龍頭山金礦(4.74)、河南楊砦峪金礦(2.57)至黑龍江烏拉嘎金礦(2.40)，輕重稀土元素含量比值有逐漸減低的變化特點(diǎn)。顯然，輕重稀土元素含量比值的變化與稀土總量的變化規(guī)律基本相似，這也從一方面顯示其成礦熱液來(lái)源的深度;另一方面，輕重稀土含量比值小，說(shuō)明輕重稀土分餾不明顯，分異程度低，這有可能是成礦溶液沿深大斷裂快速上侵，當(dāng)物理化學(xué)條件改變時(shí)，在有利地段快速沉淀成礦有關(guān)。

2.3 δEu值差異分析

稀土元素具有較相似的地球化學(xué)性質(zhì)，但是，當(dāng)外界物理化學(xué)條件改變時(shí)，部分元素又具有各自的組成特征與分配形式。因此，研究礦石礦物中的稀土元素組成特征和分配形式，在一定程度上可以判斷成礦時(shí)的物化條件。通常情況下，在氧化環(huán)境，Eu以Eu3+形式存在，不發(fā)生分餾，在還原環(huán)境，Eu以Eu2+形式存在，與其他稀土元素會(huì)發(fā)生分餾。黑龍江烏拉嘎金礦呈較明顯的正Eu異常(1.56)，遼寧白云金礦Eu呈弱的正異常(1.04)，海南不磨金礦(0.53)與江西金山金礦(0.60)Eu負(fù)異常較明顯，山東道北莊子金礦(0.84)、廣西龍頭山金礦(0.90)與河南楊砦峪金礦(0.95)呈弱Eu負(fù)異常。據(jù)此推斷，黑龍江烏拉嘎金礦的成礦流體形成于離地表較近的氧化條件，而海南不磨金礦與江西金山金礦成礦流體形成于還原條件，流體具弱還原性。

2.4 稀土元素配分曲線差異分析

從配分曲線形式看，吉林夾皮溝金礦與山東道北莊子金礦曲線有較大的相似性，而其他金礦的稀土元素配分曲線則有一定的差異，最為明顯的是黑龍江烏拉嘎金礦與河南楊砦峪金礦的礦石中稀土元素的配分曲線都較為平緩，其余的都顯示左高右低的特征，屬于右傾斜的輕稀土富集型，這也顯示出不同地區(qū)金礦床中稀土元素的分餾程度，見(jiàn)圖1。

圖1 不同礦區(qū)礦石稀土元素配分模式

3 結(jié)語(yǔ)

(1)不同地區(qū)金礦礦石中稀土元素總量差異較顯著，最高為江西金山金礦，稀土總量為166.39×10－6，最低為黑龍江烏拉嘎金礦，稀土總量為3.47×10－6，說(shuō)明不同地區(qū)金礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源的深度是不一樣的，江西金山金礦成礦物質(zhì)來(lái)源相對(duì)較淺，而黑龍江烏拉嘎金礦的成礦物質(zhì)來(lái)源則較深，可能有幔源物質(zhì)參與。

(2)海南不磨金礦、廣西龍頭山金礦、江西金山金礦、山東道北莊子金礦、遼寧白云金礦、吉林夾皮溝金礦的輕稀土元素較明顯富集，輕重稀土分異程度較高，稀土配分曲線向右傾斜，但河南楊砦峪金礦與黑龍江烏拉嘎金礦的稀土配分曲線形態(tài)較為平緩，輕重稀土分異程度較低，一方面顯示不同地區(qū)金礦床中成礦溶液的分異程度是不一致的，河南楊砦峪金礦與黑龍江烏拉嘎金礦成礦溶液的分異程度差，其余金礦床則相對(duì)較好，另一方面可能為不同大地構(gòu)造背景下，成礦溶液形成時(shí)，沿著深大斷裂快速上侵，當(dāng)物理化學(xué)條件突然發(fā)生改變，在有利地段快速沉淀成礦有關(guān)。

(3)黑龍江烏拉嘎金礦具有較明顯的銪正異常，遼寧白云金礦弱的銪正異常，海南不磨金礦與江西金山金礦具較明顯的銪負(fù)異常，其余幾個(gè)金礦床具弱的銪負(fù)異常，表明不同地區(qū)的金礦床的成礦環(huán)境是不一樣的，黑龍江烏拉嘎金礦成礦流體形成于氧化環(huán)境，而海南不磨金礦則為還原環(huán)境。

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