甘肅陽山金礦成礦流體來源的碳氧及惰性氣體同位素示蹤

魏佳　張平昕　王金玉

摘 要：本文研究了陽山金礦的C-O及惰性氣體同位素組成，據碳酸鹽的C-O同位素測試數據，推斷成礦流體主要來源于碳酸鹽地層（或相似巖石建造）、巖漿熱液及大氣降水。礦物流體包裹體的惰性氣體同位素研究結果顯示3He/4He≤0.1Ra，具有低含量3He的特點，表現出成礦流體與地幔無關。結合40Ar/36Ar及其它惰性氣體同位素測試數據分析得出，成礦物質主要來源于地層與大氣降水的混合。

關鍵詞：陽山金礦；成礦流體來源；碳、氧同位素；惰性氣體同位素

引言

甘肅省文縣陽山金礦位于川陜甘交界地帶，地理坐標為：東經104°39′27″-104°40′50″，北緯33°02′27″-33°03′06″[1]，1997年武警黃金十二支隊在進行水系沉積物測量時發現了陽山金礦[2]，探明黃金儲量已達308t，平均品位4.74g/t，是目前我國地質勘探儲量最大的獨立金礦床。關于陽山金礦的穩定同位素研究，前人[2～5]曾對陽山金礦的氫氧同位素進行了探討，認為成礦流體由巖漿水和大氣降水兩個端元組分構成；而李晶等[6]研究了成礦流體的碳氫氧同位素地球化學特征，認為成礦流體主要來自變質水，晚階段演化為大氣降水。又如，齊金忠等[3，5]依據硫化物硫同位素研究認為礦石硫來自地層和巖漿，但主要來自巖漿。

本文對陽山金礦個別礦床成礦晚階段的碳酸鹽進行了碳、氧同位素測定。并結合透明礦物流體包裹體的惰性氣體同位素測試結果，嘗試厘定陽山金礦成礦流體的來源。

1 區域地質概況

陽山金礦位于白龍江復背斜的東南部，控制本區的主要構造為文縣弧形構造，它由一系列近東西向的褶皺和斷裂構造組成（圖1）。礦帶全長近30km，其中礦帶中部的安壩礦段為成礦富集區，目前共發現40條礦脈，其地質地球化學特征復雜、獨特，兼有卡林型金礦和造山型金礦的部分特征[7]。區域出露的地層主要有下古生界碧口群、古生界泥盆系、石炭系、二疊系、中生界三疊系、侏羅系，以及地表大量第四系沉積。

2 實驗結果及討論

陽山金礦碳酸鹽樣品碳氧分析測試數據見表1所示，黃鐵礦與石英流體包裹體惰性氣體同位素分析測試數據見表2所示。

2.1 碳酸鹽碳氧同位素

陽山金礦熱液碳酸鹽樣品中δ13C的值主要集中在-5‰附近，落入地幔所在區域內，低于海相碳酸鹽的δ13C（=0），接近淡水碳酸鹽（圖2），而高于其它類型碳儲庫（距離-5‰較遠）。因此推測成礦流體C可能來源為地幔和/或淡水碳酸鹽或多種來源混合-至少是碳酸鹽（碳酸鹽的δ13C=0，而除幔源類物質外的其它地質體的δ18C都<-5‰，要得到δ13C近于-5‰的結果，必須有沉積碳酸鹽的參與）。

已知標準海水δ18O=0，大氣降水δ18O<0，東秦嶺中生代大氣降水的δ18O為-15±1‰，而六組樣品δ18O的值介于-12.631‰與-13.0064‰之間，平均值為-12.7451‰，與大氣水十分相近，且與其它地質體的氧同位素值相差較遠（圖3），表明大氣降水是重要的流體來源。但因為樣品δ18O值落在大氣與其它地質體之間，表明成礦流體為混合來源。另一方面，因為所測數據較集中，表示成礦流體種類不很復雜或主要源物質所占比重較大。因此判定大氣為主要成礦流體來源，同時有少量的其它物源混入。

2.2 黃鐵礦及石英流體包裹體的惰性氣體同位素

從表2中可以看出，3He/4He值介于0.03296-0.0.0809Ra之間，近于地殼3He/4He（0.01-0.05Ra），與地幔值（6-9Ra）存在很大差距，推測主要來源于地殼而無幔源物質加入，但可能有少量大氣（3He/4He=1Ra）混入；40Ar/36Ar的值均接近地殼值，高于大氣（295.5）且明顯低于地幔（一般比較高，常>10000），與3He/4He測試結果相吻合。

黃鐵礦4He/20Ne的平均值為631.9939395，與地殼、大氣及地幔的4He/20Ne值均有較大不同，推測同位素來源于不同端元混合，而石英的4He/20Ne值為16.20與14.88，同樣具有混源特征，但與黃鐵礦存在差異；4He/40Ar值為介于大氣（0.0058）與地殼（>20）之間，也體現了混源特征。

3 結束語

綜上所述，陽山金礦的流體初始來源主要為具有較高δ13C值（約為0）的沉積碳酸鹽地層，在后來的造山作用過程中，具有較低δ13C值（約為-5‰至-7‰）的巖漿熱液侵入，導致碳酸鹽礦物交代溶蝕而釋放出具有較高δ13C值的CO2進入流體系統，使得碳酸鹽δ13C低于正常沉積碳酸鹽的值，流體在有利的構造部位中富集成礦，而在含礦巖系遭受變形改造與變質的過程中，隨著時間的推移及礦化的完全，成礦深度變淺、流體系統開放程度增加以及圍巖壓力降低等，大氣降水混入增多，從而表現出低的δ18O值。而晚階段流體系統以大氣降水熱液為主。

參考文獻

[1]齊金忠，袁士松，李莉，等.甘肅省文縣陽山金礦床地質地球化學研究[J].地質與勘探，2007，43（3）：24-31.

[2]羅錫明，齊金忠，袁士松，等.甘肅陽山金礦床微量元素及穩定同位素的地球化學研究[J].現代地質，2004，18（2）：203-209.

[3]秦艷，周振菊.甘肅省陽山超大型金礦床的有機地球化學特征研究[J].巖石學報，2009，25（11）：2801-2810.

[4]劉偉，范永香，齊金忠，等.甘肅省文縣陽山金礦床流體包裹體的地球化學特征[J].現代地質，2003，17（4）：444-452.

[5]齊金忠，楊貴才，李莉，等.甘肅省陽山金礦床穩定同位素地球化學和成礦年代學及礦床成因[J].中國地質，2006，33（6）：1345-1353.

[6]李晶，陳衍景，李強之，等.甘肅陽山金礦碳氫氧同位素與成礦流體來源[J].巖石學報，2008，24（4）：817-826.

[7]李晶，陳衍景，李強之，等.甘肅陽山金礦流體包裹體地球化學和礦床成因類型[J]巖石學報，2007，23（9）：2144-2154.

作者簡介：魏佳（1990-），女，四川內江人，碩士研究生，研究方向：礦床地球化學。