龍頭山金礦床稀土元素地球化學(xué)特征及意義*

黃 秋 陳遠(yuǎn)榮 王開朗 劉奕志 劉 巍

(1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院;2.湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊(duì))

龍頭山金礦位于廣西貴港市北部龍頭山一帶，地處南華準(zhǔn)地臺(tái)大瑤山凸起龍山復(fù)背斜的西南傾伏端，礦區(qū)面積約4 km2。1981年由廣西第六地質(zhì)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，隨之眾多專家學(xué)者對(duì)其作了大量的地質(zhì)研究工作，積累了豐富的地質(zhì)資料。本研究在前人工作成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)龍頭山金礦不同地質(zhì)體的稀土元素進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)其成礦物質(zhì)來(lái)源進(jìn)行探討，查明它們之間的成因關(guān)系，為今后的勘查找礦提供依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)概況

龍頭山金礦區(qū)域上處于華南準(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，也是廣西山字型構(gòu)造前弧東翼［1］。龍山復(fù)背斜地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，先后經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)等多次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，金礦與次火山巖密切相關(guān)。可見(jiàn)眾多金、銀、鉛、鋅、鉍、毒砂礦礦點(diǎn)，是貴金屬、有色多金屬礦化集中區(qū)［2-3］。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為寒武系、泥盆系地層，兩者呈角度不整合接觸。寒武系地層為一套復(fù)理式碎屑巖建造，是本區(qū)的基底構(gòu)造層，可見(jiàn)細(xì)砂巖、板巖、碳質(zhì)板巖;泥盆系下統(tǒng)蓮花山組上部為石英砂巖夾細(xì)砂巖，中部為石英砂巖，底部為底礫巖、含礫粗砂巖［4-6］。

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜，基底寒武系為加里東構(gòu)造層，被上覆泥盆系蓮花山組地層覆蓋，呈NEE向緊閉褶皺，單斜展布，局部撓曲和層間滑動(dòng)。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，主要為龍頭山火山巖巖體和酸性巖脈。燕山早期為不規(guī)則的巖株，是大平天山細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖－黑云母花崗巖復(fù)式巖體。燕山晚期為花崗斑巖、流紋斑巖、石英斑巖、霏細(xì)斑巖、角礫熔巖、電英巖脈，在龍頭山、大平天山西部獅子頭、獅子尾一帶均可見(jiàn)。

礦區(qū)內(nèi)有巖體的蝕變和部分圍巖蝕變，主要有硅化、鉀長(zhǎng)石化、電氣石化、高嶺土化、綠泥石化、黃鐵礦化，局部見(jiàn)透閃石化、陽(yáng)起石化以及碳酸鹽化、角巖化。從巖體中心向外部，各種蝕變略具分帶。火山巖體的中部，花崗斑巖主要為絹云母化、高嶺土化、長(zhǎng)石化;火山巖體周圍的角礫巖、流紋斑巖以及內(nèi)外接觸帶主要為硅化、電氣石化;巖體邊緣和外接觸帶主要有綠泥石化、透閃石化、陽(yáng)起石化、碳酸鹽化。黃鐵礦化普遍發(fā)育，在內(nèi)外接觸帶最為強(qiáng)烈。霏細(xì)斑巖、石英斑巖以及鈉長(zhǎng)斑巖多表現(xiàn)為絹云母化、高嶺土化。

2 稀土元素特征

2.1 樣品采集與分析

本研究采集了礦區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)體的樣品，包括礦體、花崗斑巖、流紋斑巖、石英斑巖、霏細(xì)巖、角礫巖及砂巖，樣品具有代表性及全面性。

樣品分析在有色金屬桂林地質(zhì)測(cè)試中心完成，采用GB/T 17417.1—1998的方法分析測(cè)試樣品稀土元素的組成。主要的方法是:用氧化鈉熔融樣品后，經(jīng)水提取，稀土元素形成氫氧化物沉淀，再加入三乙醇胺掩蔽鐵、鋁，EGTA絡(luò)合鈣、鋇，最后過(guò)濾。用2 mol/L鹽酸溶解稀土元素氫氧化物沉淀，經(jīng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂分離富集后，再用3.5 mol/L鹽酸洗滌。蒸發(fā)定容后，使用等離子質(zhì)譜法(ICPMS)快速測(cè)定15個(gè)稀土氧化物含量。

2.2 稀土元素分析

稀土元素是一組特殊的微量元素，具有相同或相近的原子結(jié)構(gòu)和離子半徑，但其原子結(jié)構(gòu)、晶體化學(xué)和化學(xué)性質(zhì)上仍然存在一些差異，從而使它們?cè)诘刭|(zhì)－地球化學(xué)作用過(guò)程中發(fā)生分餾，其分餾特征能夠靈敏地反應(yīng)地質(zhì)－地球化學(xué)作用的性質(zhì)，有良好的示蹤作用［7-12］。稀土元素分餾及配分模式特征不同是由不同的條件導(dǎo)致。因此，通過(guò)相互對(duì)比其配分曲線位置的高低(稀土元素總量)、傾斜程度(輕重稀土元素含量比值)、δ(Eu)和δ(Ce)以及曲線總體形態(tài)來(lái)進(jìn)行成因和物源分析。

本研究工作主要采集龍頭山金礦區(qū)不同地質(zhì)體稀土樣品7件，其中礦體、花崗斑巖、流紋斑巖、石英斑巖、霏細(xì)巖、角礫巖及砂巖各采樣1件。樣品標(biāo)準(zhǔn)化采用泰勒(Taylor)球粒隕石［8］標(biāo)準(zhǔn)。各樣品原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，稀土元素配分模式見(jiàn)圖1。

表1 龍頭山金礦床不同地質(zhì)體稀土元素分析數(shù)據(jù) 10－6

圖1 龍頭山金礦床不同地質(zhì)體稀土元素配分模式

金礦體w(REE)為52.19×10－6，δ(Eu)和δ (Ce)分別為0.74、0.87，未見(jiàn)明顯異常;w(LREE)/ w(HREE)為3.48，w(La)/w(Rb)為7.85。

花崗斑巖w(REE)為154.42×10－6，δ(Eu)和δ (Ce)分別為0.48、1，見(jiàn)明顯負(fù)Eu異常;w(LREE)/ w(HREE)為3.38，δ(La)/δ(Rb)為6.83。流紋斑巖w(REE)為111.16×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分別為0.68、0.93，見(jiàn)明顯負(fù)Eu異常;w(LREE)/w (HREE)為1.92，δ(La)/δ(Rb)為4.43。霏細(xì)斑巖w(REE)為248.75×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分別為0.44、0.95，見(jiàn)明顯負(fù) Eu異常;w(LREE)/w (HREE)為4.8，δ(La)/δ(Rb)為14.43。石英斑巖w(REE)為35.65×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分別為1.24、0.86，未見(jiàn)明顯異常。w(LREE)/w(HREE)為2.28，δ(La)/δ(Rb)為4.77。

角礫巖w(REE)為54.89×10－6，δ(Eu)和δ (Ce)分別為 0.81、0.89，未見(jiàn)明顯異常。w (LREE)/w(HREE)為1.55，δ(La)/δ(Rb)為2.36。砂巖w(REE)為142.42×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分別為 0.95、0.86，未見(jiàn)明顯異常。w(LREE)/w (HREE)為3.74，δ(La)/δ(Rb)為9.55。

從稀土配分模式曲線圖上看，各地質(zhì)體稀土配分模式為平緩右傾型，輕稀土稍微富集，重稀土分異不明顯。

3 討論

從稀土元素總量上看，霏細(xì)斑巖稀土含量最高，為248.75×10－6，其次為花崗斑巖、砂巖、流紋斑巖;礦體、石英斑巖、角礫巖三者稀土含量相當(dāng)，分別為52.19×10－6、35.65×10－6、54.89×10－6。顯然，區(qū)內(nèi)的金礦與石英斑巖、角礫巖有密切關(guān)系。

從稀土配分模式上看，礦體、石英斑巖、角礫巖除銪異常外，配分模式較一致，為緩右傾模式，輕稀土較重稀土略微富集，重稀土分異不明顯，說(shuō)明區(qū)內(nèi)金礦體與石英斑巖、角礫巖有明顯的繼承關(guān)系。霏細(xì)斑巖、花崗斑巖、流紋斑巖具有相似的配分模式，都為右傾型，輕稀土富集，重稀土虧損，以顯著銪負(fù)異常為特征;相似的稀土含量、相似的配分模式，應(yīng)為同源巖漿分異結(jié)晶的結(jié)果。砂巖為右傾型，富集輕稀土，重稀土虧損，無(wú)明顯的Eu異常;砂巖的稀土含量和異常模式符合世界砂巖的平均含量和配分模式，可見(jiàn)砂巖未受到熱液蝕變作用明顯影響。

從輕重稀土含量比值上看，各類地質(zhì)體的輕重稀土含量比值相差較大，δ(La)/δ(Rb)反映了稀土元素的分異程度，這個(gè)數(shù)值越大，表明重稀土越虧損，其中金礦體為3.48，砂巖為3.74，角礫巖為1.55，花崗斑巖為3.38，流紋斑巖為1.92，石英斑巖為2.28，霏細(xì)斑巖則為4.8，δ(La)/δ(Rb)也較高，顯示輕稀土元素富集，輕、重稀土元素分餾明顯。

從具有特殊指示意義的Eu異常方面看，砂巖基本無(wú)Eu異常，角礫巖Eu有微弱負(fù)異常，花崗斑巖、流紋斑巖、霏細(xì)斑巖有明顯Eu負(fù)異常，石英斑巖Eu有微弱的正異常，金礦體Eu有微弱負(fù)異常。

總之，礦體、石英斑巖、角礫巖相似的稀土含量和配分模式，說(shuō)明礦體在成因上與石英斑巖和角礫巖有密切聯(lián)系。而前人認(rèn)為成礦與燕山期花崗斑巖、流紋斑巖有密切關(guān)系，可見(jiàn)燕山期花崗斑巖、流紋斑巖雖然在成礦空間上與礦體有關(guān)系，但從稀土配分模式圖上看沒(méi)有任何成因聯(lián)系，反而在成因上與石英斑巖密不可分。花崗斑巖、流紋斑巖等相當(dāng)于普通的圍巖，其礦化主要是石英斑巖淺成侵入晚期的成礦溶液充填交代造成的。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下，花崗斑巖與流紋斑巖由于其巖性不同，在兩者接觸帶破裂成角礫巖;角礫巖及其所在的地質(zhì)界面成為熱液活動(dòng)的主要通道和熱液充填交代的對(duì)象，從而使得角礫巖顯示出與礦體相似的配分模式。

4 結(jié)論

(1)不同類型的巖石和礦體的稀土元素總量差異顯著。最高者為霏細(xì)斑巖，其次為花崗斑巖、流紋斑巖、砂巖;礦體、石英斑巖、角礫巖三者稀土含量相當(dāng)。

(2)不同地質(zhì)體的稀土元素配分模式曲線都屬右傾斜的輕稀土富集型，礦體、石英斑巖、角礫巖除Eu異常外，配分模式較一致，為緩右傾模式，輕稀土較重稀土略微富集，重稀土分異不明顯，說(shuō)明區(qū)內(nèi)金礦體與石英斑巖、角礫巖有明顯的繼承關(guān)系。

(3)霏細(xì)斑巖、花崗斑巖、流紋斑巖具有相似的配分模式，都為右傾型，輕稀土富集，重稀土虧損，以顯著Eu負(fù)異常為特征;相似的稀土含量和配分模式，應(yīng)為同源巖漿分異結(jié)晶的結(jié)果。

(4)通過(guò)對(duì)比各類地質(zhì)體的稀土元素配分曲線，發(fā)現(xiàn)目前所探明的金礦體雖然在成礦空間上與花崗斑巖、流紋斑巖有關(guān)系，但在成因上兩者沒(méi)有必然聯(lián)系，反而跟石英斑巖有密切關(guān)系。在空間上，石英斑巖主要分布于巖體內(nèi)外接觸帶的斷層或裂隙中，而巖體邊緣的次級(jí)斷裂和裂隙都為張性斷裂，該類型斷裂在空間上具有上寬下窄的特點(diǎn)，從而限定了本區(qū)礦體將會(huì)是上大尾小的特征;從熱源上來(lái)講，石英斑巖伴隨著巖漿演化較晚的階段，溫度較前期下降較大，以中、低溫為主。因此，龍頭山金礦今后進(jìn)行找礦預(yù)測(cè)和勘查時(shí)，應(yīng)真正依據(jù)中低溫次火山期后熱液型金礦的成礦特點(diǎn)開展，除了在斑巖體內(nèi)找礦外，還有必要注意在其他有利構(gòu)造區(qū)段找礦。

［1］ 廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社，1985:1-96.

［2］ 劉志乾，唐德馳.廣西貴港龍山礦田金礦床地質(zhì)特征及成因探討［J］.甘肅冶金，2007，29(5):30-33.

［3］ 曾南石，張春鵬，徐文炘，等.廣西龍頭山斑巖金礦成礦巖體的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)及熱液蝕變作用特征［J］.桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(1):1-10.

［4］ 陳業(yè)清.廣西龍頭山次火山熱液型金礦地質(zhì)特征及成礦條件探討［J］.貴金屬地質(zhì)，1992，2(3):153-157.

［5］ 朱桂田，朱文風(fēng).廣西大瑤山古里腦和龍頭山金礦巖漿期后斷裂成礦作用及找礦意義［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2006，20(3):214-218.

［6］ 朱桂田.廣西龍頭山金礦床地質(zhì)特征及成因研究［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2002，16(5):266-272.

［7］ 韓吟文，馬振東.地球化學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，2007: 189-201.

［8］ 陳德潛.實(shí)用稀土元素地球化學(xué)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1990:50-94.

［9］ 胡云滬，黃永平，尹意求.江西巋美山金礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征［J］.地質(zhì)與勘探，2001，37(3):7-10.

［10］ 顧雪祥，劉建明，Oskar S，等.湖南沃溪金－銻－鎢礦床成因的稀土元素地球化學(xué)證據(jù)［J］.地球化學(xué)，2005，34(5):428-433.

［11］ 馮建之.小秦嶺金礦田稀土元素地球化學(xué)特征［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2011，3(25):217-226.

［12］ 張 強(qiáng)，汪雄武，茍正彬，等.陜西青山金礦礦床稀土元素地球化學(xué)［J］.礦物學(xué)報(bào)，2009(S1):357-358.