小秦嶺鐮子溝金礦床地質特征、黃鐵礦原位硫同位素組成及成因意義

代軍治，高菊生，錢壯志，張龍斌， 周金隆，李 平，高 毅

1.西北有色地質礦業集團有限公司，西安 710054

2.長安大學地球科學與資源學院，西安 710054

3.咸陽西北有色七一二總隊有限公司，陜西 咸陽 712000

0 引言

硫在自然界中有4個穩定同位素(32S、33S、34S和36S)，彼此相對質量差較大，在不同介質中具有不同的分餾特征，被認為是非常重要的地球化學示蹤元素，并廣泛應用于地質、地球化學、生物和環境污染等研究領域[1]。目前，常規的硫同位素分析方法主要是將硫化物單礦物中的硫整體轉換成二氧化硫，然后利用氣體質譜儀分析硫同位素組成，這種測試方法雖然避免了不同礦物之間的混合污染，但仍存在2個不足之處：①用于實驗分析的單礦物通常是經過人工和機械分選提純而來的，雖然實驗要求樣品純度達到98%以上，但具共生、鑲嵌或包裹結構的礦物難以剔除，不可避免產生人為誤差和樣品污染；②單礦物在結晶生長的過程中需要一定時間段，這個時間段內可能會有不同的環境差異，或多或少的會有不同來源硫的加入，形成礦物成分差異，如礦物環帶結構，而傳統的整體直接氧化法不能區分這種成分差異，只能得到單礦物同位素平均值[2]。

近20多年以來，激光原位微區分析技術得到長足發展，在硫同位素原位微區分析方面主要有：二次離子質譜(SIMS)、激光氣體質譜(LA-GS-MS)和激光剝蝕多接收杯電感耦合等離子體質譜(LA-MC-ICP-MS)方法。SIMS和LA-GS-MS均可獲得精確的硫同位素組成，但前者基質效應較大[3-4]，后者需要大量的高含量硫樣品，且耗時較長[5-7]。LA-MC-ICP-MS則是在高空間分辨率條件下，具有較低的檢測限、分析速度快，且基質效應對其影響較小的特性[8-13]。利用LA-MC-ICP-MS進行硫化物原位微區硫同位素分析已成為精確獲取成礦物質中硫源信息的必然趨勢。鐮子溝金礦床是陜西小秦嶺地區于葫蘆溝金礦之后發現的第二個構造蝕變巖型金礦床，前人[14-15]曾開展過礦床地質特征和成礦物質組成及來源初步探討，但成礦物質來源是否與新太古界太華群或區域燕山期花崗巖有關，仍有待進一步研究。本文采用LA-MC-ICP-MS技術對鐮子溝金礦床黃鐵礦進行原位微區硫同位素分析，并結合礦床地質特征及硫、鉛同位素組成共同探討成礦物質來源，深化礦床成因，以期為區域金礦找礦勘查提供更多證據。

1 礦床地質特征

1.1 礦區地質

鐮子溝金礦床位于華北陸塊南緣小秦嶺金礦集區西部駕鹿金礦田內。區域出露地層主要有新太古界太華群角閃巖相—麻粒巖相變質巖和中元古界高山河群濱海—淺海相碎屑巖；近EW向的朱家溝—小河斷裂、NE—NNE向太子坪—上坪、高山河—駕鹿斷裂以及近EW向大月坪—金羅斑復背斜組成了區域主要構造格架；區域巖漿巖主要是燕山期的華山和老牛山花崗巖基。礦區出露地層主要有太華群秦倉溝組斜長片麻巖和高山河群變石英砂巖夾泥砂質板巖。前者是主要的賦礦地層，后者以角度不整合接觸覆蓋于秦倉溝組之上(圖1)，是次要賦礦圍巖。礦區構造以角度不整合和斷裂破碎帶構造為主。其中，NE—NNE向斷裂破碎帶控制著鐮子溝金礦床的展布，NW向斷裂局部穿切NE向斷裂，對礦體起破壞作用。礦區巖漿巖主要有古元古代輝綠巖脈和正長斑巖脈((1 803±21)Ma)和晉寧期片麻狀花崗巖。脈巖與礦區主構造線方向一致，呈NE向。輝綠巖脈穿切礦區秦倉溝組和高山河群，部分地段被正長斑巖穿切。正長斑巖受流體蝕變影響，正長斑巖中鉀長石多發生鐵染化、高嶺土化，少量碳酸鹽化和絹云母化，部分鉀長石僅保留斑晶形狀。

1.2 礦體特征

鐮子溝礦床以金為主，部分礦體共伴生鉬。礦體受區內NE—NNE向斷裂構造控制，現已圈出礦體9個，除Ⅰ號礦體分布于高山河群內，其他礦體均分布于秦倉溝組的破碎蝕變帶或斷裂中(圖1)。礦體走向35°～80°，傾向南東，傾角25°～55°；礦體長55～550 m，厚一般1.0～2.5 m，形態以脈狀、透鏡狀為主，金品位一般為(1.50～3.50)×10-6，平均為2.20×10-6。其中，Ⅲ-1、Ⅳ號是礦床規模較大的工業礦體。礦石類型有石英脈型和碎裂蝕變巖型，石英脈型占比略高，金平均品位2.25×10-6；Ⅳ號、Ⅷ號礦體為本次新發現的半隱伏、隱伏共生金鉬礦體，分布于Ⅲ-1礦體上下盤，產狀較緩，傾角25°左右，在深部分別有與Ⅲ-2、Ⅱ-2號金礦體合并或相交的趨勢(圖2)，礦石類型與金主礦體相同。金鉬礦體中金平均品位為2.30×10-6，共生鉬品位最高0.82%，一般<0.06%。

1.第四系；2.中元古界高山河群；3.新太古界太華群秦倉溝組；4.片麻狀混合巖；5.輝綠巖脈；6.正長斑巖脈；7.花崗巖；8.破碎蝕變帶；9.金礦體及編號；10.不整合地質界線；11.地質界線；12.勘探線。據文獻[14-15]修編。圖1 鐮子溝金礦床地質圖Fig.1 Geological map of Lianzigou gold deposit

1.高山河群碎屑巖；2.秦倉溝組斜長片麻巖；3.正長斑巖；4.輝綠巖；5.不整合接觸面；6.金礦體及編號；7.金鉬礦體及編號；8.鉆孔及鉆孔號；9.坑道。圖2 鐮子溝金礦床23線剖面圖Fig.2 No.23 exploration section of Lianzigou gold deposit

1.3 礦石特征

鐮子溝金礦床的礦石礦物主要有黃鐵礦、方鉛礦，其次為赤鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、黝銅礦，少量閃鋅礦、碲化物(圖3)、磁鐵礦；脈石礦物主要是石英、鉀長石，其次是綠泥石和綠簾石、高嶺土、方解石和絹云母，少量重晶石。礦石中與金共伴生的礦物主要為黃鐵礦、碲化物[14-15](斜方碲金礦、碲鎳礦、碲鉛礦、碲金礦)和黝銅礦，且是主要的載金礦物。碲化物多分布于硫化物裂隙或其邊部[15]。金主要以自然金形式賦存于硫化物與碲化物(如碲化物與鋅黝銅礦、碲鉛礦與黃銅礦)、硫化物與脈石礦物之間，其次是裂隙金和包裹金(圖3i)。

礦石結構有自形、半自形、他形晶粒結構，交代結構、包含結構、碎裂結構等；礦石構造主要有塊狀、脈狀、細脈-網脈狀、角礫狀、浸染狀、碎裂狀等構造(圖3)。

鐮子溝金礦床的礦石類型有石英脈型、碎裂蝕變巖型(或構造蝕變巖型)和氧化型，以前兩者為主。石英脈型礦石中石英體積分數較高(圖3b)，巖石、礦石能干性強，不易碎裂，以脈體形式出現，穿切強烈鉀化、綠泥石化圍巖，礦石中石英、多金屬硫化物被后期赤鐵礦交代、包含，品位一般為(2.0～6.0)×10-6；碎裂蝕變巖型礦石受斷裂擠壓影響呈碎裂巖塊(圖3c)，與石英脈型礦石不同的是礦石中鉀長石體積分數較高(w(K2O)>3%)，石英體積分數相對低，巖石、礦石能干性弱，易碎裂，黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等多金屬硫化物相對較少，品位一般為(0.5～3.0)×10-6；氧化型礦石由以上兩種礦石在淺表氧化而成，硫化物發生褐鐵礦化，礦石較碎裂，金品位最高可達200×10-6。

1.4 圍巖蝕變

鐮子溝金礦床圍巖蝕變強烈，以破碎帶為中心向兩側對稱或不對稱分布。蝕變以鉀長石化和硅化最為強烈，其次為疊加于其上的黃鐵礦-方鉛礦化、碳酸鹽化、綠泥石化、高嶺土化、絹云母化、赤鐵礦化和少量的重晶石化。

鉀長石化：在礦區蝕變最為普遍，分布范圍較廣，在礦體中和上下盤圍巖中均發育。有兩種表現形式：一種為圍巖強烈鉀長石化，鉀長石主要沿斜長片麻巖片麻理產出，與綠泥石或綠簾石化相伴，形成條帶狀構造，是鉀質流體使秦倉溝組巖石發生強烈蝕變，屬早期鉀化(圖3a、d)；另一種呈帶狀分布于構造破碎帶或裂隙兩側，對稱或不對稱分布，單側帶寬度5～7 m，形成鉀長石化蝕變帶，此類鉀長石受后期熱液流體蝕變影響，基本已完全蝕變，鐵質析出并受氧化而呈現出磚紅色，一般無雙晶。

硅化：主要表現為細脈、網脈狀石英脈充填、交代圍巖，硅化強烈地段圍巖褪色現象明顯，金品位較高，伴隨金屬硫化物疊加易形成金礦體富礦段。根據硅化形成的早晚順序，大致分早、中、晚3個階段：早階段硅化與鉀長石化伴生，石英顆粒為乳白色細—中粒粒狀，金礦化一般較弱；中階段硅化表現為石英脈、細脈交代早期硅化巖石，并伴有較強多金屬硫化物礦化和少量鉀長石(圖3b、e)，金礦化一般較強；晚階段呈石英細脈、網脈狀，常與方解石共生，沿斷裂、裂隙充填交代早期鉀硅酸鹽化蝕變體，基本不與鉀長石、硫化物共生，金礦化一般較弱。

黃鐵礦化：常與硅化、鉀長石化伴生。根據晶形及產出狀態可分為3個世代：早世代黃鐵礦呈亮黃色或淺黃色，中—粗粒自形晶結構，星散狀、浸染狀分布于石英脈和片麻巖中，含金性較差；中世代呈暗黃色或銅黃色，中細粒半—自形晶結構，以浸染狀、網脈狀、團塊狀分布于石英脈中(圖3e、f、h、i)，并常與方鉛礦、黃銅礦、鉀長石伴生，含金性好；晚世代表現為淺黃色-黃白色，中粒立方體自形晶或他形晶，多呈星點狀、他形集合體分布于石英脈中，含金性差。在近地表和裂隙發育地段，黃鐵礦多氧化成褐鐵礦，有時褐鐵礦呈黃鐵礦假象，褐鐵礦化較強時常常形成金的次生富集帶。

a.強烈鉀長石化、網脈狀硅化蝕變巖; b.石英脈型金礦石，赤鐵礦沿裂隙交代石英；c.碎裂巖型金礦石被晚期石英-方解石脈交代；d.金鉬礦體，輝鉬礦薄膜狀分布于脈體兩壁；e、f.多金屬硫化物型金礦石；g.黃鐵礦、重晶石共生產出；h.方解石交代共生黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦；i.碲鉛礦與自然金共生于黃鐵礦內部；j.晚期方解石細脈穿切碎裂狀石英脈；k.褐鐵礦交代黃鐵礦，使黃鐵礦呈碎裂狀；l.赤鐵礦呈脈狀交代石英。Q.石英；Kf.鉀長石；Cc.方解石；Bar.重晶石；Mo.輝鉬礦；Py.黃鐵礦；Gn.方鉛礦；Cp.黃銅礦；Sp.閃鋅礦；Alt.碲鉛礦；Au.自然金；Hm.赤鐵礦；Lim.褐鐵礦。圖3 鐮子溝金礦床典型礦石特征照片Fig.3 Typcial picture of ores from Lianzigou gold deposit

碳酸鹽化：主要表現為方解石化，以方解石脈或石英-方解石細脈或不規則粒狀形式出現(圖3h)。方解石細脈多呈網脈狀膠結(交代)早期蝕變巖(圖3j)，基本不含硫化物；粒狀方解石多由斜長石等含鈣礦物蝕變而成，與多金屬硫化物伴生。

赤鐵礦化：為礦區主要特色蝕變礦物之一，呈紅褐色，以隱晶質為主，粒狀集合體狀，多沿鉀長石、石英、硫化物裂隙形成交代結構(圖3b、k)、角礫狀構造，有別于地表風化階段的放射狀結構和多空狀構造。

綠泥石化、綠簾石化：主要由黑云母、角閃石等暗色礦物蝕變而成，多分布在礦體上下盤圍巖中，伴隨鉀長石化出現，與金礦化關系不密切。

絹云母化：肉眼不易觀察到，在鉀長石化蝕變帶內外帶均有分布，主要為斜長石和鉀長石等礦物受熱液作用發生蝕變而成。絹云母呈他形細粒。當伴生的硅化石英較多時，呈絹英巖化，同時伴生黃鐵礦化時，形成黃鐵絹英巖化，與金礦化存在一定關系，但關系不密切，是找金的間接指示蝕變巖。

高嶺土化：主要分布在上盤圍巖中，與綠泥石化同時出現，為斜長石蝕變礦物，與金礦化關系不密切。

重晶石化：主要發育于多金屬硫化物階段的早期，呈他形粒狀，與中期硅化、黃鐵礦化共伴生(圖3g)。

1.5 成礦階段

鐮子溝金礦床以金礦體為主，個別礦體中金鉬共伴生產出，部分金礦體在深部有與金鉬礦體合并現象，如Ⅱ-1、Ⅱ-2號金礦體在深部與Ⅷ號金鉬礦體合并產出，整體未見明顯的穿切關系。綜合礦體產出關系、礦石礦物共生組合及脈體相互穿插關系等特征，將鐮子溝金礦床劃分為5個礦化階段：鉀長石±石英階段(ⅰ)，以帶狀、團塊狀鉀長石為主，少量硫化物，金礦化弱。石英-輝鉬礦(或黃鐵礦)階段(ⅱ)，以薄膜狀、裂隙脈狀輝鉬礦±石英細脈或石英-黃鐵礦細網脈交代鉀化蝕變巖為特征，該階段金鉬同時成礦，礦石的鉬品位較高，金品位略低。在Ⅳ、Ⅷ號金鉬礦體中，發育石英-輝鉬礦階段，而在其他金礦體中只發育石英-黃鐵礦階段。石英-多金屬硫化物-碲化物階段(ⅲ)，是金的主成礦階段，發育黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等多金屬硫化物和石英，伴有微量的碲化物、重晶石、方解石等脈石礦物，金品位較高。赤鐵礦化階段(ⅳ)，略晚于主成礦階段，表現為脈狀或微細粒狀赤鐵礦沿礦體(石)裂隙交代早成礦階段礦化蝕變巖，形成赤鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦，有利于金進一步富集。石英-方解石階段(ⅴ)，以基本不含硫化物的石英-方解石細脈切割早階段脈體為特征。

2 硫同位素分析

為了精確獲得鐮子溝金礦床的硫同位素組成，本次選擇激光剝蝕多接收杯電感耦合等離子體質譜(LA-MC-ICP-MS)技術對礦石中黃鐵礦進行原位微區硫同位素研究，同時選擇與黃鐵礦共生的重晶石進行了常規的硫同位素質譜分析。由于方鉛礦對該質譜儀器污染較大，且沒有分析標樣，因此本次未開展方鉛礦原位硫同位素分析。黃鐵礦原位硫同位素分析在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室礦床地球化學分室完成，重晶石硫同位素采用傳統分析方法在核工業北京地質研究院分析測試研究中心完成。黃鐵礦原位硫同位素分析儀器為德國Thermo Fisher Scientific公司生產的Neptune Plus多接收杯電感耦合等離子體質譜儀(MC-ICP-MS)和德國Lambda Physik公司生產的GeoLas 2005準分子激光剝蝕系統，激光波長為193 nm，能量密度范圍為1.6～4.8 J/cm2，激光束斑直徑為33 μm，剝蝕頻率8 Hz，剝蝕時間40 s，同時采用氦氣作為載氣，氮氣作為補償氣進行實驗，分析精度±5‰[12]。測試前及測試過程中選用國際硫化物標樣NBS-123(閃鋅礦)和WS-1(黃鐵礦)進行質量監控。本次測試每4個測點添加2個WS-1標樣進行控制，詳細測試流程、同位素比值測定及數據處理見文獻[12]。重晶石硫同位素分析測試儀器型號為Delta v plus。數據經VCDT物質標準化，分析精度優于0.2‰。

本次選擇石英-黃鐵礦階段(樣品LZ-8)和石英-多金屬硫化物階段(樣品LZ-1、LZ-6和LZ-9)的礦石樣品中黃鐵礦單礦物進行了硫同位素分析。首先將這些樣品磨制成電子探針片，然后在顯微鏡下觀察黃鐵礦晶形。選擇晶形較好、碎裂少的黃鐵礦進行測試，測試位置見圖4，測試結果見表1。重晶石樣品是由人工重砂分選出純度為99%的單礦物，測試結果見表2。

圖4 鐮子溝金礦床黃鐵礦原位分析位置及硫同位素值Fig.4 Spot and results of sulfur isotopes in pyrite from Lianzigou gold deposit

表1 鐮子溝金礦床黃鐵礦原位硫同位素分析結果

表2 鐮子溝金礦床重晶石硫同位素組成

注：傳統硫同位素氣體質譜法分析。

由表1可以看出，鐮子溝金礦床黃鐵礦原位硫同位素為絕對值較大的負值，硫同位變化范圍為-15.27‰～-11.98‰，平均-13.35‰，以富集輕硫為特征。其中，石英-黃鐵礦階段(ⅱ)δ34SCDT值為-12.59‰～-11.98‰，石英-多金屬硫化物階段(ⅲ)δ34SCDT值為-15.27‰～-12.87‰，兩階段黃鐵礦δ34SCDT值變化值不大，變化幅度0.28‰～3.29‰；碎裂巖型礦石中黃鐵礦硫同位素值(-15.27‰～-14.77‰)略小于石英脈型礦石(-13.55‰～-11.98‰)。同一顆粒δ34SCDT變化值為0.30‰～0.61‰；單顆粒黃鐵礦由內向外，δ34SCDT值變化不明顯，表明成礦階段黃鐵礦結晶環境比較穩定，黃鐵礦在結晶過程中受到圍巖混染影響有限。由表2可以看出，重晶石硫同位素值為9.8‰～12.4‰，平均為11.2‰，明顯高于共生黃鐵礦的硫同位素值。

3 討論

3.1 成礦物質來源

前人通過綜合對比研究指出，小秦嶺—熊耳山地區金礦床硫同位素有兩種類型。一類是以楊砦峪、文峪、東闖、金洞岔、槍馬峪等石英脈型金礦床為代表，礦床硫化物硫同位素組成變化較小，顯示低的正值或絕對值較小的負值[16]。該類金礦床中礦石礦物組合主要為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦及磁黃鐵礦等，成礦環境中氧逸度較低，金礦床成礦熱液中的總硫值集中在-5‰～5‰，指示該類金礦床中成礦物質硫為幔源硫[16-17]。另一類是以蝕變巖型和少量石英脈型金礦床為主，如小秦嶺大湖金礦床和熊耳山地區上宮、前河金礦床及潼關地區部分金礦床，其硫同位素組成表現出明顯的負值，變化范圍較大[16-17]。該類金礦床中硫化物組合主要以黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等為主，另有少量重晶石等硫酸鹽礦物產出[18-19]，磁黃鐵礦不發育，反映成礦環境氧逸度較高。盧欣祥等[16-17]認為這類金礦床礦化早期硫同位素為較小的正值，隨著成礦作用的進行，開始出現明顯的負值，成礦物質也主要來源于幔源。

原位硫同位素分析表明，鐮子溝金礦床黃鐵礦的δ34SCDT值為-15.27‰～-11.98‰，不同成礦階段和礦石類型的硫同位素值變化不大，略小于傳統方法獲得的黃鐵礦δ34SCDT值(-12.6‰～-11.6‰)，大于方鉛礦的δ34SCDT值(-21.6‰～-18.3‰)[15]，但均為絕對值較大的負值。一般來講，引起礦床δ34SCDT值出現負值的原因主要與體系氧化還原環境和成礦物質來源有關。研究認為，當初始含礦熱液中H2S/SO2值較高(> 7)時，含礦熱液處于相對還原環境中(無硫酸鹽礦物形成)，此時結晶出的硫化物的S同位素值通常為較小的負值或小的正值，硫化物的S同位素值基本接近體系總硫值；若體系中H2S/SO2值較小(< 7或更低)時，含礦熱液處于相對氧化環境中，此時結晶出的硫化物的S同位素值為中—較高的負值，且顯著低于熱液的總硫值[20-23]。鐮子溝金礦床位于葫蘆溝金礦床東側，礦體受張性斷裂構造控制，礦石中鉀長石基本已完全發生鐵氧化現象，礦石礦物組合為黃鐵礦-方鉛礦-黃銅礦±重晶石±磁鐵礦，磁黃鐵礦不發育，指示礦床形成于相對氧化的環境中。碎裂巖型礦石較石英脈型礦石中黃鐵礦硫同位素值更低，進一步說明了鐮子溝金礦床硫化物硫同位素值為較大負值的原因。晁援等[18]曾獲得葫蘆溝—鐮子溝含礦構造帶內構造蝕變巖型金礦床硫化物的硫同位素值為-14.35‰～-7.88‰，共生重晶石δ34SCDT值為8.2‰，與鐮子溝金礦床黃鐵礦硫同位素值(-15.27‰～-11.98‰)和重晶石硫同位素值(9.8‰～12.4‰)接近。參考共生硫酸鹽-硫化物Pinckey-Rafter法[24]估算鐮子溝金礦床含礦熱液總硫值為-3.6‰。

由成礦物質來源引起δ34SCDT值為負值的因素有兩種：一是成礦流體初始硫同位素組成本身富集輕硫，通常與生物成因有關；二是成礦流體初始硫同位素可能為低的正值或絕對值較小的負值(或幔源硫的特征)，在成礦過程中圍巖物質的加入引起了硫同位素分餾作用，導致δ34SCDT為絕對值較小的負值[16]。鐮子溝金礦床礦體受斷裂構造和石英脈體控制，成礦物質中不含有機質組分，成礦溫度集中于170～310 ℃，屬中低溫熱液類型[15]，不具有生物成因標志。進一步研究發現，小秦嶺地區金礦床硫化物硫同位素組成不僅與礦床類型有關，與賦礦層位也存在一定關系，而與燕山期巖體(華山、文峪等)的分布距離關系不明顯。統計表明，小秦嶺地區金礦床自東(河南文峪)向西(陜西華山)，自北而南，賦礦地層由下向上(閭家峪組→板石山組→洞溝組→三關廟組→秦倉溝組→熊耳群)，礦床硫化物硫同位素值有正值向負值變化的趨勢(表3，圖5)。如靠近華山巖體產于三關廟組層位的潼峪金礦床硫同位素值為-8.4‰[27]，遠離華山巖體產于秦倉溝組的葫蘆溝和鐮子溝金礦床硫同位素值分別為-18.7‰～-9.2‰和-21.6‰～-11.6‰；靠近文峪巖體產于太華群中部層位的文峪金礦、東銅峪金礦床硫同位素值為較小正值[25-26]，遠離文峪巖體產于大月坪組層位中的大王西峪金礦床硫同位素值則為正值4.7‰[18]。同樣的特征在河南熊耳山地區也有分布，如靠近花山巖體的金礦床硫同位素值并非均為正值，產于太華群中部龍潭溝組的吉家洼金礦床硫同位素值為絕對值較大的負值-10.3‰～-7.7‰[30]，產于熊耳群的上宮金礦床硫同位素值則為-21.1‰～-13.7‰。這一變化趨勢指出地層對礦床硫同位素值影響較燕山期花崗巖明顯，燕山期花崗巖硫同位素值為較小的正值(2.1‰～4.3‰)。鐮子溝金礦床成礦熱液總硫值(-3.6‰)雖接近太華群硫同位素值變化范圍(-5.0‰～10.5‰)，但仍小于其平均值(3.0‰)，且單顆粒黃鐵礦之間和內部硫同位素值變化范圍小，指示成礦物質中硫來源較為均一，沒有遭受外來硫的強烈混染。因此，太華群不是鐮子溝礦石硫源的唯一來源，礦石硫源仍有其他來源。

表3 小秦嶺地區典型金礦床硫化物硫同位素特征

注：原位硫同位素分析法；傳統硫同位素氣體質譜法。

圖5 小秦嶺地區主要金礦床硫化物硫同位素趨勢圖Fig.5 Variation tendency map of sulfur isotopes of major gold deposits in the Xiaoqinling area

鉛同位素結果(表4)表明，鐮子溝金礦床與小秦嶺地區其他金礦床相似，礦石鉛同位素平均值(206Pb/204Pb=17.80、207Pb/204Pb=15.84、208Pb/204Pb=38.00[15])與燕山期花崗巖和太華群角閃斜長角片麻巖均接近，指示金礦床成礦物質可能與燕山期花崗巖和太華群存在一定關系，然而礦床鉛同位素特征參數則明顯不同于太華群。近些年來，精確的測年研究表明小秦嶺地區金礦床成礦年齡主要集中于印支期和早白堊世[33-37]，而區域華山、文峪、老牛山等大巖體年齡主要集中在晚侏羅世[30,38-40]。早白堊世成礦與區域晚侏羅世大巖體成巖年齡雖接近，但略顯滯后，且已經結晶的花崗質巖體是否還能分異出大量的成礦流體，仍有待討論。鐮子溝金礦床輝鉬礦Re-Os年齡為129 Ma(待刊)，也略滯后于華山巖體的結晶年齡。研究表明，這些花崗巖巖基均是古老地殼物質部分熔融的產物[41]，且花崗質巖漿自身含水量較低(水的整體質量分數<3%，且主要以結晶水的形式存在)，不足以分異出供礦質遷移、沉淀和富集的大規模流體。祁進平等[42]通過小秦嶺地區文峪花崗巖、太華群、金礦床及中—新元古界的Sr同位素研究認為，小秦嶺地區金礦床的初始Sr介于太華群和熊耳群范圍間，大于文峪花崗巖初始Sr，指示成礦流體不是由文峪花崗巖巖漿分異而成。鐮子溝地區太華群上覆高山河群，缺失熊耳群，金礦床形成于早白堊世，因此熊耳群不可能是成礦物質來源。野外填圖和找礦勘查證明，鐮子溝礦區及周邊除發育古元古代正長斑巖、輝綠巖脈和由太華群變質而成的混合巖外，淺部不發育其他巖漿巖(不排除深部可能有隱伏巖體)，而礦區強烈且廣泛發育的堿質交代巖(鉀化蝕變巖)，地球化學分析顯示礦石中稀土總量高達2 722×10-6，平均1 453×10-6[15]，明顯不同于華山、老牛山巖體所引起的蝕變和礦化。鐮子溝地區大規模的帶狀堿質(鉀化)交代巖從何而來？太華群變質基底不可能供給如此多的K、Na。杜樂天[43]研究指出富堿熱液不可能來自花崗巖巖漿分異，最大的可能是來自上地幔軟流層(體)。區域遙感解譯顯示，駕鹿地區發育小規模的環形構造指示該地區深部可能存在隱伏巖體[26]。氫-氧及稀有氣體同位素分析結果也指示，鐮子溝金礦床成礦流體與巖漿熱液關系密切，并有幔源組分參與成礦[15]。

表4 鐮子溝金礦床與區域巖體、地層鉛同位素組成對比

綜合以上分析認為：區域已知燕山期花崗巖(華山、老牛山)與鐮子溝金礦床成礦物質來源關系不密切，與太華群存在一定關系，但太華群不是金礦床成礦物質的主要來源；金礦床成礦可能與深部流體或隱伏巖體有關，是晚中生代區域性伸展背景下巖石圈大規模減薄背景下的產物；礦床成因為構造-鉀質蝕變巖型金礦床，有別于以黃鐵絹云巖化為特征的構造蝕變巖型金礦，后者大范圍鉀化和含礦石英脈體均不甚發育。

3.2 對找礦的指示意義

通常巖金礦床熱液交代在平面上的表現形式是內部發生堿交代(鉀長石化、云英巖化、黃鐵絹英巖化)，而外部為酸交代(如泥化帶、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化)，在剖面上表現為下部堿交代而上部酸交代，相應的礦化類型由下向上依次表現為微細浸染型→蝕變巖型→石英脈型[43-45]。劉曉峰[46]曾對駕鹿地區不同類型金礦床的產出標高進行了統計分析，表明石英脈型金礦的產出標高比蝕變巖型金礦高，并在駕鹿地區王排溝Q04、寺溝Q8042等石英脈型礦床深部發現了蝕變破碎帶，指示駕鹿地區金礦化類型有由淺部石英脈型向深部蝕變巖型變化的現象。鐮子溝地區雖發育強烈鉀化蝕變巖和輝鉬礦化，但礦石類型以石英脈型和蝕變巖型為主(前者占比多)；石英脈體比較發育，尚無變小和減弱趨勢；礦體受斷裂構造控制，深部構造蝕變帶依然發育；礦石中發育的重晶石、磁鐵礦及具有較大硫同位素負值的硫化物，指示礦床形成于相對氧化的環境中，成礦深度較淺；不同礦石類型及不同階段硫化物雖顯示出較大硫同位素負值，但成礦熱液總硫值為-3.6‰，接近幔源硫同位素值，指示成礦流體來源于深部；構造疊加暈分析顯示，代表前緣暈的As、Sb、Ba、Hg等元素異常與近礦暈Ag、Pb、Cu、Co呈同位出現，說明礦體向深部仍未尖滅[47]。因此，鐮子溝金礦床主礦體向深部仍有延伸，深部還具有尋找蝕變巖型或微細浸染型礦體的潛力，但規模有限。

小秦嶺地區是我國重要的金礦產地，又緊鄰東秦嶺鉬礦集區，區內金、鉬背景值均較高。駕鹿地區位于小秦嶺金礦集區西南部、東秦嶺鉬礦集區北側，具有優越的金、鉬成礦背景條件。區內除發育構造蝕變巖型和石英脈型金礦床外，鉬、鉛礦化也相對發育，近年來在駕鹿地區碌碡溝Q8003 金礦床、鐮子溝金礦床、回馬坪—孫家溝Q8607金礦床深部均發現了鉬礦化體。這些共伴生鉬礦體的發現，指示區域深部鉬礦找礦潛力較大，同時區域廣泛發育面狀、帶狀鉀質蝕變巖及接近幔源硫同位素值的成礦熱液總硫值，進一步指示深部可能存在隱伏巖體，具有尋找與巖漿熱液有關的或斑巖型鉬礦的潛力。今后在區域范圍內尋找金礦的同時，應開展鉬、鉛、銀等礦產綜合評價，達到礦產資源綜合利用。

4 結論

1)鐮子溝金礦床圍巖蝕變以帶(線)狀鉀化和硅化蝕變為特征，礦石以石英脈型和碎裂蝕變型為主，礦物組合為石英-黃鐵礦-方鉛礦-黃銅礦±重晶石±磁鐵礦，指示礦床形成于較氧化的環境中。

2)硫同位素分析表明，礦床硫化物硫同位素值為絕對值較大的負值，平均-13.35‰，共生重晶石硫同位素值為9.8‰～12.4‰，估算成礦流體總硫值為-3.6‰，與華山花崗巖不同，與太華群地層接近，但地層不是礦石硫的主要來源，成礦物質主要來源于深部流體或隱伏巖體。

3)礦區廣泛發育堿質交代巖，具有堿性巖漿蝕變特征，指示深部仍有尋找蝕變巖型或微細浸染型金礦體的潛力，但規模有限，深部鉬礦體潛力較大。

致謝：野外期間得到鐮子溝金礦汪道東總經理、李棟副總經理、王淵總工等同志的大力支持，黃鐵礦原位硫同位素分析得到中國地質大學陳唯老師和張東陽博士的指導和幫助，研究過程中得到湯中立院士的指導，審稿人對論文初稿提出了較好的修改意見，在此對上述個人和單位表示誠摯謝意。