甘肅早子溝金礦床成礦物質來源分析

包萬榮，劉繼來

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

甘肅早子溝金礦床成礦物質來源分析

包萬榮，劉繼來

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

早子溝（棗子溝）金礦床為近年來在夏河-合作金銅成礦帶（Ⅳ級）上發現并開發的大型金礦床之一。本文通過研究前人成果和多層面的分析，認為早子溝金礦床的成礦物質可能來源于深部（殼幔）巖漿巖，成礦流體為以原生巖漿水和變質成因水為主的多源混合熱液。

西秦嶺；早子溝金礦床；物質來源

早子溝金礦又稱棗子溝金礦，地理上位于甘肅省合作市境內。筆者擬通過對礦區巖礦地球化學特征、硫同位素、氫—氧同位素、Au的賦存狀態、巖礦石稀土元素及微量元素特征、巖漿侵入體時空特征等研究分析，以期揭示早子溝金礦床成礦物質來源及其演化富集規律，為更深入地認識該礦床成礦機制、指導深部找礦和尋找類似金礦床探索依據。

1 礦區地質特征

早子溝金礦床處于西秦嶺造山帶西北緣褶皺帶北部斷褶帶與中部裂陷槽之間的過渡部位之夏河-岷縣-宕昌區域性逆沖推覆斷裂 （夏河-合作斷裂）帶上；礦床成礦區（帶）劃分列屬于夏河-合作金銅成礦帶（Ⅳ級）［1］。區域性斷裂構造主要有3條：由北向南依次為力士山—圍當山斷裂帶、夏河—合作斷裂帶和桑科南—格里那斷裂帶，如圖1所示。

圖1 夏河-合作區域地質礦產簡圖

礦區地層主要為中三疊統古浪堤組下段（T2g1）碎屑巖，地層總體呈近南北走向的單斜構造，局部產狀受次級小褶皺影響變化較大。區內斷裂構造發育，按走向可分為NE、NNE、近SN、EW和NW向五組。中—酸性侵入巖十分發育，主要巖性有細晶閃長巖、閃長玢巖、黑云閃長玢巖、石英閃長玢巖、花崗閃長斑巖等，產狀主要為囊狀、分枝狀和巖脈，受斷裂構造控制明顯，巖漿巖主要為燕山期早期產物，并具有多期次活動特征。

早子溝金礦區共圈定金礦體100余條，其中主礦體有9條，分別為Au1、Au9、Au14、Au15、Au26、Au29、Au30、M4和M6。礦體均嚴格受斷裂構造控制，主要產于NE、NW和近SN向斷裂的斷裂破碎帶內。

早子溝金礦床礦體無明顯的蝕變分帶，主要表現在蝕變強度的差別，礦體靠近控礦斷層的部位，絹云母化、硅化和鐵白云石化均十分強烈，向外強度逐漸減弱，直至過渡為未蝕變圍巖。

2 礦石特征

按賦礦巖性和礦石組構特征，礦石類型分為四類：蝕變板巖型金礦石、蝕變脈巖（閃長玢巖）型金礦石、蝕變構造角礫巖型和石英脈—輝銻礦型金礦石。蝕變板巖型金礦石和蝕變脈巖型金礦石是早子溝金礦床主要礦石類型，通常蝕變板巖型礦石的黃鐵礦化和毒砂含量強于蝕變脈巖型。

金主要以包裹金及微細粒粒間金形式存在，以包裹金為主。包裹金載金礦物主要為黃鐵礦、毒砂、石英脈和輝銻礦。一般黃鐵礦化、毒砂化及硅化與金礦化富集成正相關關系。

3 成礦物質與成礦流體來源分析

3.1 巖礦地球化學特征分析

早子溝金礦床的主要賦礦圍巖是中三疊統古浪堤組沉積巖和燕山期中—酸性侵入巖。張發榮等（2001）［2］對夏河-合作地區進行的區域地球化學研究顯示（見表1），夏河-合作地區廣泛分布的石英閃長巖等侵入巖中Au、As、Ag、Sb元素含量相對較高，其中石英閃長巖中的Au含量高達53.7ppb，可見該地區燕山期侵位的巖漿中攜帶有大量Au等成礦元素，為早子溝金礦床的成礦流體提供了主要的成礦物質。另外，從表1數據可以看出，三疊系和二疊系地層中As、Sb的元素含量高出中國陸殼平均值一到兩個數量級，屬于As、Sb的高度富集區，在研究區東北部的石炭-二疊系地層中還發現了獨立的砷礦；Au元素在三疊系和二疊系地層中的平均含量分別為3.29ppb和3.49ppb，略高于中國陸殼平均值，反映三疊系和二疊系兩套碎屑巖性地層可能為成礦物質來源之一。

表1 夏河-合作地區三疊系、二疊系地層和侵入巖中金屬元素含量

3.2 硫同位素分析

在以往的討論中，不同學者有不同的認識。呂新彪等（2009）［3］對早子溝金礦3個輝銻礦及2個黃鐵礦樣品進行了硫同位素測試，結果為-8.59‰～-9.03‰，認為硫同位素主要來自沉積地層的還原硫。姜琪和王榮超（2010）［4］對早子溝金礦床不同類型金礦石4個黃鐵礦樣品進行了硫同位素測試，結果為-7.47‰～-9.26‰（見表2），他們認為礦石硫主要來自巖漿期后熱液。

表2 早子溝金礦床黃鐵礦S同位素分析結果

劉勇（2013）［5］采集了4件金礦石黃鐵礦樣品進行了硫同位素測試，結果為-4.90‰～-6.50‰，認為早子溝金礦床的成礦熱液的δ34S值接近于殼幔深源斑巖型礦床的δ34S值（-5‰～+5‰），具有巖漿硫的特征，反映礦石硫主要來源于巖漿或巖漿熱液，成礦物質來源于較深的下地殼或地幔巖漿巖。一般認為，熱液硫化物的δ34S值偏離隕石硫（0‰）而出現較大負值的機制有兩種：一種是成礦過程中沉淀形成了富集34S的硫酸鹽礦物，使S同位素發生了分餾；另一種是S為生物來源或細菌還原硫酸鹽產生的H2S所形成的硫化物。早子溝金礦床各成礦階段礦化中并未出現過硫酸鹽礦物，可以排除硫酸鹽礦物分餾的可能。因此，早子溝金礦床的S同位素特征應該指示了成礦流體中的S應該來源于沉淀硫或生物硫之外。

作為早子溝金礦床主成礦階段的浸染狀礦化階段，其標志性的礦化特征是含砷黃鐵礦-毒砂-絹云母礦物共生組合，指示該階段早子溝金礦床的成礦流體為中等酸度、低fO2流體，根據Ohmoto（1972）［6］和鄭永飛和陳江峰（2000）［7］的觀點，此時熱液的總δ34S值與黃鐵礦的δ34S值近似相等，黃鐵礦的δ34S值可以近似代表成礦熱液的S同位素組成。另外，劉勇（2013）［5］采集了4件金礦石黃鐵礦樣品進行了硫同位素測試，結果為-4.90‰～-6.50‰，認為早子溝金礦床的成礦熱液的δ34S值接近于西秦嶺成礦帶其它微細浸染型金礦床的硫同位素特征［8］和殼幔深源斑巖型礦床的δ34S值（5‰～+5‰）［9］，具有巖漿硫的特征，反映礦石硫主要來源于巖漿或巖漿熱液，成礦物質來源于較深的下地殼或地幔巖漿巖。

3.3 氫、氧同位素分析

呂新彪等（2009）［3］對早子溝金礦石英中的流體包裹體進行了氫、氧同位素測試，數據顯示氧同位素組成δ18OSMOW為-7.29‰～-7.96‰，氫同位素組成δDSMOW為-67.4‰～-68.8‰，其認為成礦流體主要來自大氣降水；劉勇（2013）對早子溝金礦與礦化關系密切的礦物石英進行了氫、氧同位素分析測定（見表3），在δD—δ18O水圖解中（圖略），數據點較為集中地落在接近原生巖漿水和變質水的區域范圍內，顯示成礦流體具有巖漿水和變質成因水的混合流體特征，這與硫同位素測試分析中硫來自于巖漿的分析結果可以得到相互印證。

表3 早子溝金礦床石英氫氧同位素分析結果（單位：Th℃，其余為‰）

3.4 金礦石中Au的賦存狀態分析

金鼎國等（2012）在開展早子溝金礦床詳查時，采用鏡下檢測并結合選擇性溶金試驗對金礦物賦存狀態進行了綜合研究，發現金賦存狀態以包裹金為主，占84.79%，其中硫化物包裹金占65.58%，脈石包裹金占19.21%；粒間金占15.21%（見表4）。說明金與黃鐵礦、毒砂、輝銻礦屬于同源。

產物，反映出金及金屬硫化物等成礦物質與巖漿活動及其中酸性巖漿巖關系十分密切。

表4 早子溝金礦床礦石金礦物嵌存狀態測量結果

劉勇（2013）［5］對早子溝金礦床73件不同類型的金礦石樣品中所含黃鐵礦、毒砂、輝銻礦及閃鋅礦等金屬硫化物元素成分進行了電子探針測試分析，對測試結果統計分析后得出結論：閃長玢巖型礦石和沉積變質巖型礦石中的黃鐵礦和毒砂均都能檢測到Au，且黃鐵礦和毒砂中的Co/Ni值絕大多數＞1，顯示黃鐵礦和毒砂礦物屬熱液成因特征（一般認為沉積形成的黃鐵礦Co/Ni值絕大多數＜1）［10，11］，反映了其物質來源于深源巖漿及其后熱液。

3.5 巖礦石稀土元素及微量元素特征分析

金鼎國等（2012）對閃長玢巖、石英閃長玢巖和（石英）閃長玢巖型礦體中稀土元素特征進行了測試研究（11個樣品）認為，閃長玢巖和閃長玢巖型金礦石配分曲線形式極為相似，均為右傾型，為輕稀土富集，負Eu異常明顯，表現為殼源巖漿的特征；δCe值為0.57～0.95，平均為0.88，其值＜1，為典型的殼源型巖漿的特征。對早子溝金礦床金礦石17件微量元素分析數據顯示Ti明顯虧損，且Rb/Sr＜1.22，具有殼源巖的特征；另外，礦石中的微量元素的分布與閃長玢巖相似，說明成礦作用與閃長玢巖等脈巖關系密切；Rb/Yb比值介于9.39～169.34，可明顯區別于Rb/Yb＜1的洋中脊閃長巖，也不同于Nb較低的島弧閃長巖的特征，屬板內閃長巖特征。以上微量元素特征大致表明，礦區金成礦與閃長（玢）巖等脈巖的侵入關系密切，侵入巖具有板內殼源巖的特征。

3.6 巖漿侵入體時空特征分析

與金礦化有關的巖漿巖均為燕山早期巖漿活動的產物，從巖漿侵入體（包括巖脈）時間演化來看，發生于燕山早期的中酸性巖漿侵入活動與區內成礦期大體吻合，說明巖漿活動與成礦作用應該為相同的構造熱事件所致；從礦體特征看，部分閃長巖脈本身就是金礦體，且巖脈型礦石與燕山早期侵入巖微量元素分布規律極其相似，反映了巖脈、成礦物質、成礦流體與燕山早期侵入巖具同源派生成因關系。

4 結論與討論

通過對礦床圍巖及巖漿巖地球化學特征、礦體及礦石特征、礦石礦物物化特征等多層面的分析，筆者認為早子溝金礦床的形成與燕山期巖漿活動熱事件及同期構造運動關系密切，其成礦物質可能來源于深部（殼幔）巖漿巖，成礦流體為以原生巖漿水和變質成因水為主，有少量大氣降水參與的多源混合熱液。

［1］ 張新虎，劉建宏.甘肅省區域成礦及找礦［M］.北京：地質出版社，2013.

［2］ 張發榮，馮小明.夏河地區金礦地球化學特征及找礦前景［J］.甘肅地質學報.2010，10（01）：54-62.

［3］ 呂新彪，曹曉峰.棗子溝金礦地質特征、控礦構造及物質來源探討［J］.礦物學報（增刊），2009：447-448.

［4］ 姜琪，王榮超.甘肅棗子溝金礦床形成環境及礦床成因［J］.黃金科學技術.2010，18（04）：37-40.

［5］ 劉勇.甘肅省棗子溝金礦中酸性脈巖與金成礦關系研究［D］.長安大學碩士學位論文.2013.

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［7］ 鄭永飛，陳江峰.穩定同位素地球化學［M］.北京：科學出版社，2000.

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