维普资讯 http://www.cqvip.com 第21卷第1期 2007年2月 对 j}I MINERAL RESOURCES AND GEOLOGY Vo1.21,NO.1 Feb.。2007 陕西铧厂沟金矿床成矿物质来源探讨① 张雪亮 ,陈远荣 ,徐庆鸿h。,邰愈辉 ,郭世华 (1.桂林矿产地质研究院,广西桂林541004;2.桂林工学院,广西桂林541004;3.中国地质大学,北京100083; 4.陕西铧厂沟金矿,陕西略阳724300;5.华北地质勘查局519大队,河北保定071051) 摘要:对陕西铧厂淘金矿几个矿带不同矿石类型的稀土元素和铅同位素分析的结果发现,铧厂沟金矿 的成矿物质主要来源于地壳深部或上地幔,部分矿段经历了多期次的热液叠加,铧厂沟金矿存在多个矿 化浓集中心,其中刘家河坝矿段是成矿热液来源的主要中心。 关键词:金矿床;物质来源;稀土元素和铅同位素;成矿作用;铧厂沟;陕西 中图分类号:P618.51 文献标识码:A 文章编号:1001—5663(2007)01—0017一O5 陕西铧厂沟矿区内已发现寨子湾、红岩湾、陈家 河坝和刘家河坝4个矿化段,目前仅探明寨子湾和刘 家河坝矿段,获C+D级黄金储量8926kg,尚有较大 岩、基性岩、中性岩和酸性岩均有出露。既有深成侵入 体,又有浅成侵入体。区内构造方面的最明显特征是, 无论是角度不整合产状还是褶皱轴线以及韧性剪切带 和深大断裂的走向均以NW--NWW向和NE向占绝 的找矿空间。铧厂沟地区与金矿有关的地层出露良 好,导矿、配矿和容矿构造发育齐全,热液活动比较发 育,构造蚀变强烈,矿化类型多,矿物分带明显,即上 对优势,组成了非常复杂而又有规律的构造格架。 部以黄铁矿为主,向下逐步演变为黄铁矿一多金属硫 化物组合,金的品位亦具有向下变富的趋势,显示该 区深部还存在着较大的找矿潜力。本文拟从稀土元 素、稳定同位素等方面来研究铧厂沟金矿的成矿类型 和矿床成因等问题。 2矿区地质特征 铧厂沟金矿位于勉(县)一略(阳)一宁(强)三角 地带,北距康(县)一略(阳)~勉(县)深大断裂约 4kin。区内韧性剪切带发育,延伸远,长度达6-- ̄8km, 宽度大,达几百米,其中以康县一郭镇一三岔子一略 阳一带尤为明显。在韧性剪切带的强变形域内,形成 数百米宽的糜棱岩带,在弱变形域内,则呈近等距性 1区域地质概况 铧厂沟金矿床位于陕西省略阳县郭镇境内,西与甘 肃省康县毗邻。该矿床的区域构造位置处在扬子地块西 北缘拉张增生带与秦岭造山带南部碰撞边缘之间的“勉 (县)一略(阳)一宁(强)三角地带”,其范围是:北部以 NWW向略阳一勉县大断裂为界,断裂以北为秦岭褶 皱系南秦岭海西褶皱带;南部以NE向阳平关~勉县 发育的次级或更次级别的韧性剪切带。张家山~庙湾 的韧性剪切带即穿过已知的铧厂沟金矿区,并控制着 该矿床的分布。显然,本区区域成矿地质背景条件优 越,找矿前景较大。 铧厂沟金矿从西向东被分为万家山矿段、张家山 矿段、窑上湾矿段,寨子湾矿段、红岩湾矿段、陈家河 大断裂为界,断裂以南为扬子准地台北缘拗陷带。 勉(县)一略(阳)~宁(强)三角地带出露的地层 主要有中上元古界碧口群、震旦系、泥盆系三河口群、 石炭系略阳群和志留系等。侵入岩较为发育,超基性 坝矿段、刘家河坝、庙湾等八部分,由南至北分为南矿 化带(1a)、南矿带(1b)、细碧岩矿化带(1c)和北矿带 (2a)。矿区出露的地层主要有中上元古界碧口群和中 下泥盆统三河口群,二者以断层为界(如图1)。 ①收稿日期:2oo6一o7—12张雪亮(198o~),甘肃白银人,助工,主要从事地球化学及矿产勘查工作。 基金项目;本项目由国家公益基金(2000562)项目和铧厂沟金矿科研项目(20032184)资助。 17 维普资讯 http://www.cqvip.com 图1陕西铧厂沟金矿区地质、构造、脉岩分布略图 Fig.1 Sketch of geology,structure and dike rock distribution of the Huachanggou gold deposit in Shannxi D1一zsh 一中下泥盆统三河口群第三岩性段D1 zsh :中下泥盆统三河口群第二岩性段第三岩性层Dl_2 2b一中下泥 盆统三河口群第二岩性段第二岩性层D1 zsh 一中下泥盆统三河口群第二岩性段第一岩性层Dl_2 c一中下泥盆统 三河口群第一岩性段第三岩性层D1一zshlb一中下泥盆统三河口群第一岩性段第二岩性层D1-2shTM一中下泥盆统三河 口群第一岩性段第一岩性层Ptz—sblt 一 ——中上元古界碧口群上岩段第三岩性层Pt2—3强2--3b一中上元古界碧口群 上岩段第二岩性层Ptz—abk 一 一中上元古界碧口群上岩段第一岩性层1一细碧岩2一未分的中基性火山岩3一金 矿体4一断层与编号5一地质界限 3矿石稀土元素地球化学 (1)总体上,铧厂沟金矿各类矿石的稀土元素配 分较相似,稀土元素配分曲线较平缓,没有明显的“右 3.1稀土元素配分模式 倾”或“左倾”现象,且均具有钬(Ho)轻微亏损的变化 为了弄清区内成矿物质来源和成矿规律,对区内 特征。 各类矿石进行了稀土元素地球化学研究。按Boynton (1984)球粒陨石标准,对该研究的稀土元素分析结果 釜 进行标准化配分处理,其结果如图2、图3、图4、图5。 酱 \ 从这些图可以看出以下特征: h 100 馨l0 图3铧厂沟金矿北矿带矿石球粒陨石 簧 标准化稀土元素配分模式 \ Fig.3 Chondrite—normalized REE pattern in north ore zone of the Huachanggou deposit La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy H0 Er Tm Yb Lu Y 1一刘家河坝1 100中段北矿带矿石 图2铧厂沟金矿细碧岩矿石球粒陨石 2一刘家河坝l1OO中段174穿北矿带矿石 标准化稀土元素配分模式 (2)各个矿石类型之中,北矿带不同标高的矿石 Fig.2 Chondrite—normalized REE pattern of 和南矿带不同标高的矿石的稀土元素配分型式极为 spilite ore in the Huachanggou gold deposti 1一寨子湾1270中段10穿细碧岩14Au;2—1270中段3穿细碧岩 类似(见图3、4);寨子湾矿段细碧岩型Aul4与Aul1 14Au;3一寨子湾1230中段8穿细碧岩I1Au;4一刘家河坝1140 矿石的稀土元素配分型式也较类似,但刘家河坝矿段 中段细碧岩 细碧岩矿石与寨子湾矿段细碧岩矿石之间的稀土元 素配分型式差异较大,刘家河坝矿段细碧岩矿石的稀 18 维普资讯 http://www.cqvip.com 100 矿段,粗粒黄铁矿矿石与细粒黄铁矿矿石之间的稀土 元素配分型式差异也较大,相对地,前者的配分曲线变 隧 委10 \ 化较平缓。显然,从稀土配分模式特点看,本区成矿物 质来源较一致。但在局部地段,如刘家河坝矿段,存在 多源或多期次的叠加。 3.2稀土元素特征值 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dv Ho Er Tm Yb Lu Y 为了进一步研究区内各矿化类型的成因,对区内 轻重稀土元素特征值及有关比值进行了统计(表1), 结果发现: (1)W( REE)值为22.43×10 ~165.59× 图4铧厂沟金矿南矿带矿石球粒陨石 标准化稀土元素配分模式 Fig.4 Chondrite—normalized REE pattern in south ore zone of the Huachanggou deposit 1一寨子湾1230中段36穿南矿带矿石; 2—1190中段32穿南矿带矿石; 3一陈家河坝1 150中段42穿南矿带矿石 100 10一,其全区W( REE)平均值为85.74×10一,主要 集中分布于60×10 ~95×10 附近。其中刘家河坝 的细碧岩矿石中的W( REE)值明显低于其全区平 均值,而南矿带寨子湾1190中段矿石的W( REE) 值则远远大于其全区平均值。 (2)LREE/HREE参数变化于1.26~1.628,平 隧 均值为1.326。虽然各自的REE总量不同,但总体上 LREE/HREE具有南矿带<北矿带<万家山矿段< 细碧岩矿石的变化规律。其中北矿带和南矿带的平均 蚕10 值非常接近。此比值在刘家河坝的细碧岩中明显大于 寨子湾的细碧岩。由此分析认为,刘家河坝细碧岩在 早期经过一次成矿作用后,于后期又被另一次成矿作 图5铧厂沟金矿万家山段矿石球粒陨石 用叠加,并导致LREE/HREE比值增大。 (3)La/Sm比值变化于0.7277 ̄5.1897,其总平 均值为3.0535。该值反映LREE之间的分馏程度。从 标准化稀土元素配分模式 Fig.5 Chondrite—normalized REE pattern of ore in Wanjiashan district of the Huachanggou gold depos it 1一万家山2号洞粗粒黄铁矿矿石} 2一万家山2号洞细粒黄铁矿矿石 表1可见,从刘家河坝和寨子湾的细碧岩矿化一万家 山矿段一北矿带一南矿带,La/Sm逐渐增大,亦即 LREE逐渐富集。由于岩浆作用从早期到晚期具有 LREE逐渐富集的变化特征[1],而刘家河坝的细碧岩 矿石此比值为0.7277,远低于平均值。因此,推断本 区的刘家河坝细碧岩矿段成矿时间较早。 土元素配分型式明显呈跳跃式变化,而寨子湾矿段细 碧岩矿石的稀土元素配分型式则平缓得多;在万家山 表1铧厂沟金矿区稀土元素特征值及有关比值 Tab.1 Table of REE rations in Huachanggou gold deposit 样品采集区段 万家山2号洞 刘家河坝1100中段 样品 粗粒黄铁矿 北矿带 样数 2 1 1 1 EREE(×l0一‘)58.83 93.48 22.43 93.58 LREE/HREE 11.405 1.26 1.628 1.178 Sm/Nd 0.2948 0.2548 0.8615 0.2036 2.8627 2.791 0.7277 3.805 2.5764 2.2267 4.8148 2.4882 1140中段 细碧岩矿石 1030中段 北矿带 寨子湾 1230中段.细碧岩矿石 1270中段 细碧岩矿石 1190中段 1150中段 南矿带 南矿带 2 2 1 1 58.43 82.76 165.59 67.5 1.431 1.468 1.133 1.304 0.3127 0.379 0.2068 0.3639 注:本数据由桂林矿产地质研究院测试分析中心测定。 19 维普资讯 http://www.cqvip.com (4)Sm/Nd比值是反应成矿物质来源的另一重 铅同位素来源较一致,说明区内成矿物质来源也较一 致。 要参数,其变化于0.2036 ̄0.8615之间,其总平均为 0.345。刘家河坝的细碧岩Sm/Nd比值为0.8615,明 显高于其他矿段细碧岩矿石的Sm/Nd比值。除刘家 河坝矿段外,其他矿区的Sm/Nd比值的变化范围为 0.2068~0.379,与地幔的Sm/Nd值(Sm/Nd为 0.26O~0.375)[1]一致,表明本区的成矿物质主要来 源于地幔或深部地壳。但在刘家河坝矿段,成矿物质 来源较为复杂,至少经历了两期成矿叠加。 将测试数据投点于Doe和Zarman的铅同位素 组成演化图 上,结果发现,各投点均分布在造山带 和地幔之间,表明各矿段的成矿物质主要来源于造山 带和造山带与地幔之间(如图6)。 总体上看,各类矿石的稀土配分变化特征表明, 首先,在铧厂沟矿区,各矿段的成矿物质来源较相似, 均主要来源于地壳深部,但不同矿石类型的成矿时间 存在差异;其二,刘家河坝矿段细碧岩矿化与寨子湾 矿段细碧岩矿化存在一定的差异,寨子湾矿段细碧岩 矿化物质来源较单一,而刘家河坝矿段细碧岩矿化的 琶 矗 物质来源至少经历了两期或两阶段的叠加。 图6铅同位素组成演化图 Fig.6 Evolvement diagram of lead 4矿石铅同位素地球化学 铅同位素是了解成矿物质来源和成矿时代的重 要方法之一。因此,下面从铅同位素的角度探讨本区 的成矿物质来源及矿化形成时间。 isotope components adjacent mines 用Stacey Kramers模式Ⅲ计算的矿石成矿年龄 值为213.8~557.5Ma,变化范围很大,说明各矿段 成矿时间不同。细碧岩型矿化的成矿时间都较早,然 后是万家山、北矿带、南矿带。其中,细碧岩矿化中,刘 家河坝矿段的细碧岩的同位素年龄值(456.1Ma)又 远早于其它细碧岩(31O~378Ma)。这表明本区存在 多个矿化浓集中心,其中刘家河坝矿段是本区最早且 最重要的成矿浓集中心。 对各矿段的矿石进行了铅同位素测定后发现(表 2),其相关比值变化范围是,Pb∞ /Pb 为17.906~ 18.419,Pb拼/Pb趵 为15.446~15.638,Pb枷Pb加 为37.684 ̄38.598。显然,各组比值变化范围很小, 表2铧厂沟金矿及相邻矿区矿石铅同位素分析结果 Tab.2 Test result of lead isotope in ore of the Huachanggou gold deposit and its adjacent mines 注:本数据由桂林矿产地质研究院测试分析中心测定。 20 维普资讯 http://www.cqvip.com 5结论 (1)在铧厂沟矿区,各矿段的成矿物质来源较相 似,均来于地壳深部,但不同矿石类型的成矿时间存 在差异; 带运动有关,成矿物质主要源于中部地壳至地幔区 域。综合稀土元素的特征分析,细碧岩矿化之成矿物 质来源较深,其次是万家山矿段,而南、北矿带的物质 来源相对较浅。 (6)铧厂沟金矿存在多个矿化浓集中心,其中刘 家河坝矿段是成矿热液来源主要部位。 参考文献: [1]陈德潜,陈刚著.实用稀土元素地球化学[M3.北京:冶金工业出 版社,1990 (2)刘家河坝矿段细碧岩矿化与寨子湾矿段细碧 岩矿化存在一定的差异,寨子湾矿段细碧岩矿化物质 来源较单一,而刘家河坝矿段细碧岩矿化的物质来源 至少经历了两期或两阶段的叠加。 (3)在铧厂沟矿区,不同矿化区段的成矿时间存 [2]许荣华,张宗清,宋鹤彬.稀土地球化学和同位素地质新方法 [M].北京:地质出版社,1985. 在一定的差异,细碧岩矿化和万家山矿段之矿化时间 较接近。总体上,各矿段成矿时间由早至晚的顺序为: [3]李文达译.稀土元素在矿床研究中的应用[M].北京;地质出版 社,1987. 细碧岩矿化一万家山矿段一北矿带一南矿带。 (4)从铅同位素分析结果和铅同位素组成演化图 来看,无论是细碧岩矿化带还是南、北矿化带,均存在 由下往上铅同位素年龄逐渐降低的变化特点。显示了 本区成矿是由下往上逐步灌入、充填和交代的结果, 而且每一个矿化带的形成从始至终都经历了几十一 上百万年的演化。 (5)铧厂沟金矿各类矿化类型的形成时间虽然有 一[43[美]BR多伊.铅同位素地质[M].北京:科技出版社,1975. [5]宜昌矿产所.铅同位素研究的基本问题[M].北京:地质出版 社,1979. [63彭建堂,戴塔根.湘西南金矿床的稀土元素地球化学研究[J]. 湖南地质,1 998(1):41—44. [73白忠.陕西铧厂沟金矿成因探讨[J].矿产与地质,1996(2): 108—113. [8]魏刚峰,姜修道,刘永华,等.铧厂沟金矿床地质特征及控矿因素 分析[J].矿床地质,2000(2):138—146, 定的差别,但从其同位素组成看,其形成均与造山 Matter source of the Huachanggou gold deposit in Shannxi province ZHANG Xue—liang ,CHEN Yuan—rong ,XU Qing—hong ,TAI Yu.hui‘,GU0 Shi—hua (1.Guilin Research Institute of Geology for Mineral Resources,Guilin,Guangxi 541004,Chi a; 2.Guilin University of Technology,Guilin,Guangxi 541004,China; 3.China University of GP05c P cP5(BPijing),Beijing 100083,China; 4.Huachanggou Gold Mine,Shannxi,724300,China; 5.No.519 Team of Geologic Exploration Bureau of North China,Ba0di ,Hebe 071051,Chi d) Abstract:Based on the research results of rare earth elements and lead—isotope to different kind of ores at different mining belts of the Huachanggou Gold deposit,it was found that the mineralizing matters came mainly from the deeper earth crust and upper mantle,some sections of the deposit had been mineralized for several periods,and there are several mineralizing centers in the mine district,and the section of Liujiaheba is the most important mineralizing center among them. Key Words:rare earth elements,lead isotope,matter source,ore—forming process,the Huachanggou gold deposit 21