甘肅大水金礦微量元素地球化學(xué)特征及地球化學(xué)意義*

楊　斌　彭秀紅　倪師軍　羅　楊　馬康熙

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

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甘肅大水金礦微量元素地球化學(xué)特征及地球化學(xué)意義*

楊斌1,2彭秀紅1,2倪師軍1,2羅楊1,2馬康熙1,2

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

摘要在分析甘肅大水金礦區(qū)域地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合該礦富礦巖石、貧礦巖石樣本微量元素測試結(jié)果，對(duì)該礦床微量元素地球化學(xué)特征進(jìn)行了詳細(xì)研究，并對(duì)其地球化學(xué)意義進(jìn)行了深入探討。結(jié)果表明：①灰?guī)r的Au含量較其他巖石高，金礦的形成與硅化有關(guān)，W、Ag與金礦床形成關(guān)系密切；②Sc、Ni、Cr、Ta含量表明該礦床的成礦物質(zhì)來源于幔源，后期有殼源物質(zhì)混入；③脈巖微量元素含量特征進(jìn)一步證明該礦床的成礦物質(zhì)在后期有元素的遷入和遷出，即成礦熱液與上部巖石發(fā)生了混合巖化作用，在一定程度上反映了大水金礦的成礦機(jī)制，對(duì)于大水金礦的成礦理論研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞微量元素地球化學(xué)特征地球化學(xué)意義成礦物質(zhì)成礦機(jī)制成礦理論

甘肅大水金礦是1988年甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院于甘肅省南部西傾山地區(qū)發(fā)現(xiàn)的世界上十分罕見的富赤鐵礦硅質(zhì)巖型金礦床。目前，有關(guān)大水金礦的成礦原因，學(xué)術(shù)界尚未有統(tǒng)一定論。研究大水金礦的微量元素地球化學(xué)特征，可在一定程度上解釋大水金礦的成礦物質(zhì)來源，對(duì)于進(jìn)一步探討大水金礦的成礦機(jī)制具有重要意義。

1區(qū)域地質(zhì)特征

大水金礦位于西秦嶺褶皺帶和松潘—甘孜—印支褶皺帶的結(jié)合部，往北以大水—忠曲斷裂帶為界，往南以瑪曲—南坪—略陽結(jié)合帶為界[1]。該區(qū)可劃分為加里東旋回、海西—印支旋回、燕山旋回及喜馬拉雅旋回構(gòu)造，出露的最老地層為志留系，往上依次為泥盆系、石炭系、二疊系等。該區(qū)巖漿活較頻繁，可劃分為3個(gè)構(gòu)造-巖漿時(shí)間，即加里東—華力西拉張裂陷期、印支造山期和燕山陸內(nèi)造山期，其中，燕山期巖漿活動(dòng)與大水金礦的形成具有密切關(guān)系[2-3]。該區(qū)變質(zhì)作用以接觸變質(zhì)為主。

2礦床地質(zhì)特征

大水金礦床主要賦存于三疊系中統(tǒng)馬熱松多組的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r以及花崗閃長巖中，礦體數(shù)量多但不連續(xù)，呈囊狀、似層狀、脈狀等形態(tài)，主要集中分布于98#～110#勘探線，68#～78#勘探線以及80#～84#勘探線中。大水金礦的礦石種類較多，其中，赤鐵礦化硅化碳酸鹽巖交代似碧巖是大水金礦的主要礦石類型。條帶狀、晶簇等構(gòu)造是礦石的主要構(gòu)造，自形—半自形—他形、草莓狀以及碎裂-角礫狀為礦石的主要結(jié)構(gòu)。大水金礦的金以獨(dú)立自然金為主，不規(guī)則，粒小，石英、赤鐵礦是主要的載金礦物，金成色較高[4]。大水金礦以中—低溫蝕變?yōu)橹鳌?/p>

3微量元素地球化學(xué)特征

3.1巖(礦)石微量元素特征

本研究在礦區(qū)選擇代表性的中段、剖面和地表采場露頭進(jìn)行取樣(共取樣110余件)，從中選擇了有代表性的礦(巖)石樣品54件進(jìn)行了微量元素測試分析。為便于分析，本研究將大水金礦床金礦石分為富金礦石(w(Au)>3 g/t)、貧金礦石(w(Au)<3 g/t)2類，測試結(jié)果分別見表1、表2。

表1　大水金礦富礦巖石微量元素分析結(jié)果

續(xù)表

表2　大水金礦貧礦巖石微量元素分析結(jié)果

續(xù)表

由表1、表2可知：①灰?guī)rw(Au) 3.73～122.00 μg/g，平均44.15 μg/g，與其他巖石相比，灰?guī)r的金品位較高，其中，硅化灰?guī)rw(Au)最高可達(dá)122.00 μg/g，說明大水金礦Au的形成可能與硅化有關(guān)，彭秀紅[5]認(rèn)為，大水金礦的Au可能是以金硅絡(luò)合物的形式進(jìn)行遷移，從另一方面進(jìn)一步證明了金礦形成與硅化有關(guān)；②大水金礦富金礦石的W、Ag含量較高，w(W)平均92.29 μg/g，w(Ag)平均5.37 μg/g，均高于其在地殼中的含量；③從總體上看，富金礦石的W、Au含量高于貧金礦石，即便如此，貧金礦石的W、Au含量仍高于其在地殼中的含量，其他元素在該二類礦石中的含量大體與其在地殼中的含量相接近或略低于他們在地殼中的含量；④一般來說，金礦中Au與Ag伴生產(chǎn)出，因此，金礦中Au與Ag的含量成正相關(guān)關(guān)系，大水金礦中Au與Ag也存在該關(guān)系；⑤大水金礦富金礦石中Pb、Ni的含量低于貧金礦石，即在Au含量高的礦石中，Pb、Ni含量低，在Au含量低的礦石中，Pb、Ni含量高，表明Au含量與Pb、Ni含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系；⑥在內(nèi)生、表生條件下生成的同一礦石中，Co、Ni含量不一致，可用礦石w(Co)/w(Ni)值確定礦床的成礦物質(zhì)來源，大水金礦富金礦石w(Co)/w(Ni)值大于0.5，表明富金礦石的成礦物質(zhì)來源可能與深部熱液有關(guān)。

由大水金礦礦石微量元素R型聚類譜系圖(圖1)可知：

圖1　大水金礦礦石微量元素R型聚類譜系

(1)取水平標(biāo)尺為23，礦石的微量元素可分為3類：①Sc、Ni、Cr、Ta等聚為一類，據(jù)前人研究可知，Ni、Cr為地幔的組成成分，Ta、Sc、Cs為上地殼的組成成分，在一定程度上說明該礦床的成礦物質(zhì)來源于地球深部，在溫度、壓力以及地質(zhì)應(yīng)力的作用下，向地球上部運(yùn)移，在運(yùn)移過程中可能與上部巖石發(fā)生了混合巖化作用，上部巖石的一些組分進(jìn)入了成礦熱液；②U、Mo、Sr聚為一類，靠近Au，表明該類微量元素與大水金礦的形成具有一定的關(guān)系；③W、Ag等聚為一類，與大水金礦Au的形成關(guān)系最為密切，進(jìn)一步佐證了本研究對(duì)于W、Ag含量與Au含量成正相關(guān)的分析。

(2)取水平標(biāo)尺為17，礦石微量元素可分為5類：①Sc、Ni、Cr、Ta等聚為一類；②Sr聚為一類，Sr在確定成礦物質(zhì)來源方面具有重要意義[7]，大水金礦的Sr含量較高，據(jù)大水金礦同位素分析結(jié)果可知，大水金礦硅化灰?guī)rw(87Sr)/w(86Sr)值高于三疊系古海水，表明該礦床的成礦物質(zhì)在運(yùn)移過程中混入了殼源物質(zhì)；③Mo、U聚為一類，兩者相關(guān)性系數(shù)一致，Mo與U具有高度的同源性，U與成礦后期熱液疊加作用有關(guān)，也證明了成礦物質(zhì)后期與熱液活動(dòng)有關(guān)；④Ag、Au聚為一類，兩者相關(guān)性最佳，表明兩者可能為伴生關(guān)系；⑤W、Co、Sb聚為一類，相較于Ag，該3種元素與Au的相關(guān)性稍差，但相較于其他元素，該3種元素與金礦的形成關(guān)系較密切。

3.2脈巖微量元素地球化學(xué)特征

由大水金礦微量元素ORG標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖2)可知：大水金礦脈巖中，Rb、Ba分布模式有一定的差別，其余微量元素的分布模式較相似，表明大水金礦的微量元素來源一致，據(jù)元素地球化學(xué)理論，Ba、Rb離子半徑大，離子電荷低，易溶于水，地球化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)，因此在成礦熱液與巖石相互作用過程中，易被遷入和遷出，故而兩者的分布模型存在差別。

圖2　大水金礦微量元素ORG標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

4微量元素地球化學(xué)意義

微量元素地球化學(xué)是地球化學(xué)理論科學(xué)的一個(gè)重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于成礦成巖環(huán)境的研究。在成礦機(jī)制理論中，微量元素的示蹤作用對(duì)于研究成礦物質(zhì)來源具有重要意義。同時(shí)，微量元素在地殼中的地球化學(xué)行為，也可靈敏地反應(yīng)出成礦的物理化學(xué)條件，對(duì)于成礦構(gòu)造環(huán)境的研究，微量元素也發(fā)揮了重要作用。甘肅大水金礦的微量元素地球化學(xué)特征表明，成礦物質(zhì)早期來源于地幔，可能與巖漿活動(dòng)有關(guān)，成礦熱液在向上運(yùn)移的過程中，與上部巖石發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，熱液中的一些組分被遷出，巖石中的一些組分被遷入，表明整個(gè)成礦過程不可能是一個(gè)封閉體系，成礦后期應(yīng)是一個(gè)開放的體系。

5結(jié)論

(1)大水金礦灰?guī)r的Au含量較高，其中，硅化灰?guī)r的Au含量特別高，表明金礦的形成可能與硅化關(guān)系最為密切。

(2)Ag、Au的含量相關(guān)性最佳，兩者伴生關(guān)系最佳，W、Co、Sb與Au的相關(guān)性次之，表明該3種元素與金礦的形成有一定的關(guān)系。

(3)大水金礦床的成礦熱液可能來自于地幔，運(yùn)移至上部后，與上部巖石發(fā)生了混合巖化作用，即有殼源物質(zhì)混入成礦熱液。

參考文獻(xiàn)

[1]楊斌，彭秀紅，鐘炎良.甘肅大水金礦Au-As共生分異機(jī)理研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(6)：47-49.

[2]杜子圖，吳淦國.西秦嶺地區(qū)遙感地質(zhì)解譯、區(qū)域構(gòu)造演化及金成礦規(guī)律[J].國土資源遙感，1998(4)：59-66.

[3]馮小明，劉東曉.貢北金礦床地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景淺析[J].甘肅地質(zhì)，2001(2)：66-73.

[4]韓春明，袁萬明.甘肅省瑪曲大水金礦床地球化學(xué)特征[J].地球?qū)W報(bào)，2004(2)：127-132.

[5]彭秀紅.甘肅大水金礦成礦規(guī)律與成礦模式[M].北京:科學(xué)出版社，2011.

(收稿日期2016-04-11)

Geochemical Characteristics and Geochemical Significance of the Trace Elements of Dashui Gold Deposit,Gansu Province

Yang Bin1,2Peng Xiuhong1,2Ni Shijun1,2LuoYang1,2Ma Kangxi1,2

(1.College of Earth Science, Chengdu University of Technology;2.Key Laboratory of Applied Nuclear Techniques in Geoscicence Sichuan)

AbstractBased on analyzing the regional geological characteristics and deposit geological characteristics of Dashui gold mining area in Gansu province, combing with the test results of the trace elements of the samples of the rich ore rocks and lean ore rocks of Dashui gold mining area, the geochemical characteristics of the trace elements of Dashui gold mining area are studied in detail,besides that the geochemical significance of the trace elements of Dashui gold mining area is also discussed in depth. The results show that:①the Au contents of limestone is higher than other rocks,the formation of gold deposit is related to the silicide, W and Ag are closely associated with the formation of gold deposit in Dashui mining area;②contents of Sc、Ni、Cr、Ta show that the metallogenic materials of the gold deposit are derived from the mantle source,the crust-derived material is mixed in the late of gold mineralization;③the trace elements contents characteristics of the dike rock further show that some elements are immigrated and emigrated to the metallogenic material of the gold deposit in the late of gold mineralization,that is to say, the migmatization of metallogenic hydrothermal and upper rocks is conducted, which is indicated that the metallogenic mechanism of Dashui gold deposit,it is of great significance for the study of Dashui gold metallogenic theory.

KeywordsTrace element, Geochemical characteristics, Geochemical significance, Metallogenic material, Metallogenic mechanism, Metallogenic theory

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：41103025)；成都理工大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2012)。

楊斌(1986—)，男，博士研究生，610059 四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路1號(hào)。