石湖金矿岩浆岩及金矿床的稀土元素特征研究（杨柳,张文山《矿业快报》2008.3）.pdf

e r i a lN o ．4 6 7M a r c h ．2 0 0 8矿业快报E X P R E S SD 陌0 R M J 日m O NO FM I N I N GI N D U 呱Y，f／总第4 6 7 期2 0 0 8 年3 月第3 期石湖金矿岩浆岩及金矿床的稀土元素特征研究杨柳张文山 中南大学地学与环境工程学院摘要研究了石湖金矿床岩浆岩、近矿围岩及金矿床矿石稀土元素的地球化学特征。结果表明．石英闪长玢岩和麻棚岩体在稀土元素总量、轻稀土富集程度、轻重稀土分离程度、铕异常以及元素配分模式方面都较相似，反映两者在岩浆物源上具同源性；近矿围岩中斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩稀土元素总量最高，反映了麻棚岩体和石英闪长玢岩具同源性，矿石同近矿围岩具同源性。关键词稀土元素；岩浆岩；金矿床；石湖中图分类号T D l l文献标识码A文章编号1 0 0 9 - 5 6 8 3 2 0 0 8 0 3 - 0 0 4 0 - 0 5R e s e a r c ho nG e o c h e m i c a lC h a r a c t e r i s t i c so fR a r eE a r t hE l e m e n t si nM a g m a t i cR o c k sa n dG o l dD e p o s i ti nS h i h uG o l dD e p o s i tY a n gL i uZ h a n gW e n s h a n S c h o o lo fG e o s c i e n c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g - C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y A b s t r a c t G e o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fm a g m a t i cr o c k s - s u r r o u n d i n gr o c k sa n dr a r ee a r t he l e m e n t si nS h i h uG o l dD e p o s i ta r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt l l a tt h e r e 舢f es i m i l a r i t i e sb e t w e e nq u a r t zd i o r i t ep o r -p h y r i t ea n dr o c km a s si nM a p e n gi nt o t a lr a r e ’e a r t he l e m e n t s ．e n r i c h m e n td e g r e eo fl i g h tm r ee a r t he l e -m e n t s - s e p a r a t i o nd e g r e eo ft i g h tr a r ee a r t he l e m e n t sa n dh e a v yr a r ee a r t he l e m e n t s - a b n o r r n i t yo fe u r o p i u ma n dd i s t r i b u t i o np a t t e r n so fe l e m e n t s - r e f l e c t i n gh o m o l o g yo ft h eq u a r t zd i o r i t ep o r p h y r i t ea n dr o c km a s si nt h e i rm a g m as o u r c e ．T h i sr e s e a r c ha l s os h o w st h a tp l a g i o c l a s eg n e i s sa n db i o t i t ep l a g i o c l a s eg n e i s so ft h es u r r o u n d i n gc o u n t r yr o c k sh a v et h em a x i m u mr a r ee a r t he l e m e n t s ．I ti n d i c a t e st h a tt h er o c ki n a s si nM a p e n ga n dt h eq u a r t zd i o r i t ep o r p h y r i t eh a v eh o m o l o g y - a n dO r ea n dt h es u r r o u n d i n gr o c k sh a v eh o m o l o g y ．K e y w o r d s R a r ee a r t he l e m e n t ；M a g m a t i er o c k ；G o l dd e p o s i t ；S h i h u石湖金矿行政区划隶属河北省灵寿县陈庄镇，位于灵寿县城北西方向6 6 k m 处。矿区地理坐标为东经1 1 4 0 0 3 ’1 5 ”一1 1 4 。0 4 ’2 l ”，北纬3 8 0 3 9 ’0 4 ”一3 8 。4 0 ’1 9 ”，矿区面积4 ．1k m 2 。通过对石湖金矿床的岩浆岩、近矿围岩及金矿床的稀土元素地球化学特征的研究，探讨了石湖金矿床岩浆岩的成因机制和金矿床的成因特征及其与岩浆作用的关系。1 地质概况矿区赋矿地层为阜平群团泊口组，岩性主要为一套由黑云母斜长片麻岩、斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、含矽线石的钾长浅粒岩以及大理岩等组成的中高级变质岩系。石湖金矿区在大的区域构造运动背景下经历过多期次构造活动，不同方向、不同期次杨柳 1 9 8 2 一 ，女，硕士．4 1 0 0 8 3 湖南省长沙市。的构造相互叠加，使矿区构造变得十分复杂，矿床和矿体的空间定位与构造关系十分密切。矿区位于陈庄复向斜的N W 翼，总体构造轮廓为向E 倾伏的背斜构造和近S N 向、N W 向和E W 向的断裂构造 见图1 。矿区岩浆岩种类有燕山期侵入的麻棚岩体及花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩等岩脉。岩体位于矿区西北部，出露面积6 4 ．5 k i n 2 ，沿N N E 向北冶．麻棚．杨家庄深大断裂侵入，空间上呈岩株状，与阜平群地层成侵入接触，接触带外倾。2 岩浆岩稀土元素特征矿区岩浆岩包括矿区北西部的麻棚花岗闪长岩体以及与空间上紧邻矿体的石英闪长玢岩脉，据表l 序号l 一8 、图2 分析，麻棚岩体和石英闪长玢岩的稀土元素具以下地球化学特征如下。 万方数据 、＼＼杨柳张文山石湖金矿岩浆岩及金矿床的稀土元素特征研究2 0 0 8 年3 月第3 期导罱导盆s s 8 器；譬鲁s 器 8 鼍q2 譬 o O ．芑；8S ■；雩瓮雩器囊三“t “ - 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压扭性断裂带；2 ．含金石英脉及编号；3 金矿体；4 - 矿段边界 1 麻棚岩体稀土元素总量较高，介于1 3 6 ．4 11 0 ～一1 6 7 ．4 5 1 0 一，平均1 5 3 ．3 3 1 0 一，稀土配分曲线都一致向右倾斜，曲线之间呈现近于平行的特征，L R E E ／H R E E 比值介于1 2 ．5 一1 8 ．7 5 ，平均1 5 ．9 6 ，属轻稀土富集，重稀土亏损型。反映轻重稀土分离程度的 L a ／V b N 比值介于1 6 ．6 2 2 6 ．8 4 ，平均2 3 ．2 6 ，应属轻重稀土弱一中等分离型。8 E u 在≮璺爨篑＼匮棼L a C eP rN dS 皿E uG dT b D yH oE rT m Y bL u a 麻棚岩体姐娶黧酱＼c ；棼O ．7 1 0 ．8 9 ，平均O ．8 ，仅显示微弱的负铕异常。麻棚岩体稀土元素特征与我国壳幔型花岗岩【1 1 相似，其成因与3 ．3 ．1 小节所论证的I 型花岗岩的研究结论一致。 2 石英闪长玢岩稀土元素总量与麻棚岩体基本相同，介于1 2 8 ．8 8 1 0 ～一1 7 6 ．4 5 1 0 一，平均1 5 7 ．5 1 1 0 一，稀土配分曲线都一致向右倾斜，曲线之间近于重合，L R E E ／H R E E 比值介于1 7 ．5 l 一2 1 ．2 8 ，平均2 0 ．O l ，属轻稀土富集，重稀土亏损型。反映轻重稀土分离程度的 I J a ／Y b N 比值介于3 8 ．4- 4 8 ．2 7 ，平均4 3 ．4 5 ，轻重稀土分离明显。8 E u 在0 ．8 6 一O ．9 6 ，平均0 ．9 ，基本上无铕异常或仅显示极微弱的负铕异常。 3 石英闪长玢岩和麻棚岩体在稀土元素总量、轻稀土富集程度、轻重稀土分离程度、铕异常以及元素配分模式方面都较相似，反映两者在岩浆物源上具同源性。经与蔡剑辉等呤’对太行山南段晚中生代碱性侵人岩地球化学特征的研究对比，麻棚岩体与其南西方向的洪山和九龙山岩体具有相似的稀土元素特征，故据蔡剑辉旧1 研究成果推断，麻棚岩体的源岩也可能是在高压条件下 P ≥1 ．0 一1 ．5G P a 下发生部分熔融的，岩浆源区深度至少大于3 5 k i n ，时间发生在燕山中晚期 晚侏罗世一早白垩世 ，时处中国东部加厚地壳，所以源区相当于加厚的大陆地壳的底部。图2 岩浆岩稀土配分模式图3 近矿围岩稀土元素特征麻岩样品进行了分类命名，共分为角闪斜长片麻岩、近矿围岩常会发生不同程度的蚀变，在蚀变过斜长或黑云斜长片麻岩、花岗片麻岩以及钾化片麻程中，稀土元素往往作“整体”迁移，且随着外界条岩等四类。据表1 序号9 - 2 2 和图3 分析，近矿围件的显著变化而发生分馏。含矿热液与不同围岩作岩的稀土元素具如下特征。用形成的各种交代岩具有不同的稀土配分型式，某 1 近矿围岩中斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩一特定围岩与含矿热液作用所形成的一系列交代岩稀土元素总量最高，介于2 0 6 ．6 8 1 0 一一4 9 2 ．0 9 稀土元素配分型式总体保持不变，但含量上会发生1 0 一，平均2 8 8 ．8 4 1 0 ～，L R E E ／H R E E 比值介于变化[ 3 】。因此，不同蚀变的各种近矿围岩具有大致1 0 ．9 3 - 2 7 ．7 7 ，平均1 6 ．0 4 ，属轻稀土富集，重稀土相同的稀土元素配分型式是其源于同一母岩的有效亏损型。反映轻重稀土分离程度的 t 丑r r o N 比值标志。经显微镜薄片观察研究，对所采近矿围岩片介于1 6 ．6 - 7 8 ．9 8 ，平均3 l - 4 9 ，变化较大，总体反映4 2 万方数据 杨柳张文山石湖金矿岩浆岩及金矿床的稀土元素特征研究2 0 0 8 年3 月第3 期轻重稀土分离明显。8 E u 在O ．3 2 一O ．5 6 ，平均o ．4 4 ，在配分曲线图上E u 可见到明显的V 谷，反映E u 为中等亏损。 2 角闪斜长片麻岩、花岗片麻岩、钾化片麻岩稀土总量不高，其平均值分别为1 1 5 ．8 9 1 0 - 69 2 ．2 0X 1 0 ～、9 4 ．2 4X 1 0 一，大大低于斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩。L R E E ／H R E E 比值分别为9 ．1 4 、1 8 ．5 9 、1 2 ．3 2 ， L a ／V b N 比值分别为9 ．5 7 、2 8 ．8 2 、1 6 ．6 8 ，无大的变化，皆表现为富集轻稀土、轻重稀土弱中等分离的特征，配分曲线一致向右倾。但铕的异常特征表现不一致，其中花岗麻岩出现轻微富集，≮鼙望备＼嚏蹩≮璺翌酱＼唾棼L a C eP rN dS mE uG dT b D yH oE rT mY bL u a 角闪斜长片麻岩≮受垡酱＼暖慧8 E u 达1 ．2 l ，而角闪斜长片麻岩和钾化片麻岩8 E u分别为0 ．7 8 、0 ．5 9 ，E u 出现弱- 中等亏损。花岗片麻岩和钾化片麻岩的E u 一个出现富集，一个出现中等亏损，反映了片麻岩在花岗岩化和钾化的过程中，E u 元素发生了不同形式的迁移，花岗岩化过程中E u 倾向于迁进得到富集，钾化过程中E u 倾向于迁出而出现亏损。以上特征总体反映了近矿围岩具有同源性，但也反映出各种变质岩的原岩成分复杂，与化学成分分析的结论基本一致，且原岩经过区域变质和混合岩化作用之后，其稀土元素发生了不同程度的分馏。l O o o篆1 0 0黛酱＼疃1 0慧1L a C eP rN dS mE uG dT bD yH oE rT mY bL u b 斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩一角闪斜长片麻岩 斜长、黑云斜长片麻岩L a C eP r N dS m E u G d T b D y H oE rT mY b L u C 花岗片麻岩和钾化片麻岩 d 近矿围岩 分岩性图3 近矿围岩稀土配分模式图4 矿石稀土元素特征本节分硅化蚀变岩型矿石、石英脉型矿石、致密块状黄铁矿石进行了稀土元素特征研究。这三种矿石类型的基本特征是硅化蚀变岩型矿石主要为含稀疏浸染状黄铁矿化的硅化蚀变岩，A u 品位较低，一般在l 一2X1 0 一，；石英脉型矿石基本上由石英、黄铁矿组成，部分含P b 、z n 硫化物，品位变化较大，从0 ．I “ 1 一n 1 0 。5 不等；致密块状黄铁矿基本上由细粒稠密浸染状黄铁矿组成、纯度达8 0 ％以上，一般A u 的品位较高，最高可达n 1 0 ’4 以上。据表l 序号2 5 3 7 和图4 分析，三种矿石类型的稀土元素具以下特征。 1 共同特征是矿石稀土总量都较低，其中硅化蚀变岩型矿石变化较大，介于2 5 ．6 5X1 0 ～一1 1 7 ．9 5X1 0 一，平均为6 5 ．0 5X1 0 一；致密块状黄铁矿石最低，介于8 ．9 9 1 0 ～一1 3 ．3 1X1 0 一，平均仅1 1 ．1 8 1 0 一，石英脉型矿石介于二者之间，为8 ．11 0 一一7 9 ．0 1 0 一，平均为3 2 ．3 5 1 0 ～。硅化蚀变岩型和石英脉型矿石L R E E ／H R E E 比值介较接近，平均值分别为1 5 ．1 9 和1 6 ．3 2 ，致密块状黄铁矿偏低，平均值为8 ．4 2 ，总体上都属轻稀土富集、重稀土亏损型，但致密块状黄铁矿相对富集重稀土。硅化蚀变岩型和石英脉型矿石的 L , e Y b 。比值较高，平均值分别为2 4 ．8 8 和3 2 ．3 5 ，属轻重稀土中等分离型，而致密块状黄铁矿石 L a ／V b 。比值较低，平均值为8 ．3 9 ，应属轻重稀土弱分离型。稀土配分曲线都向右倾斜，曲线之间呈现近于平行的特征，但致密块状黄铁矿石表现较为平缓。硅化蚀变岩型、石英脉型、致密块状黄铁矿石8 E u 平均值分别为0 ．4 9 、0 ．6 2 、0 ．7 1 ，E u 均为中等程度亏损，相对而言，。4 3 万方数据 总第4 6 7 期矿业快报2 0 0 8 年3 月第3 期蚀变岩型矿石亏损较重。 2 以上特征表明，蚀变岩型矿石和石英脉型矿石相对致密块状黄铁矿石具有较为相似的稀土特征，反映该两种类型矿石是在相似的成矿作用和环境下形成的。从成矿地质条件分析，石湖金矿床的产出严格受构造断裂破碎带控制，当断裂活动作用较弱时易在断裂带中形成断裂蚀变岩，经含矿热液充填便形成硅化蚀变岩型矿体，而当断裂活动较强≮娶掣酱＼c 三棼≮璺越赞＼疃蜒L a C eP r N dS mE uG dT bD yH oE rT ⅢY bL u a 硅化蚀变岩型L a C eP rN dS mE uG dT bD yH oE rT mY bL u c 致密块状黄铁矿烈时，由于硅化作用较强，继而形成石英脉型矿体H J ，因此蚀变岩型矿石和石英脉型的稀土特征既具相似性，又表现出一定的差异性。致密块状黄铁矿石稀土特征则明显不同于其他两种矿石类型，反映了多阶段金属硫化物叠加改造富集成矿的成矿，且在矿化富集的过程中，稀土元素往外迁移，从而使稀土总量变得很低。博娶锺兹＼疃鞋≮班越酱＼亡三棼L a C eP rN dS mE uG dT bD yH oE rT mY bL u b 石英脉型L a C eP rN dS mE uG dT bD yH oE rT mY bL u d 矿石 分类型图4 矿石稀土配分模式图5 结论综上所述，石湖金矿床岩浆岩、近矿围岩和矿石的稀土特征既具相似性，又具一定的差异。从麻棚岩体、石英闪长玢岩、近矿围岩和矿石的稀土含量平均值构成的矿床稀土配分模式图 见图5 也可以看≮娶型鸶＼1 一’b一匀L a 瞻P rH dS mE u 叫I bL ，yH 0 匕rI hY bL u图5 矿床稀土配分模式图出，麻棚岩体和石英闪长玢岩的稀土配分曲线相似，矿石同近矿围岩的配分曲线相似，只是稀土总量不同 与岩石成分有关 ，说明他们之间的稀土含量变4 4化具相似性，该特征反映了麻棚岩体和石英闪长玢岩具同源性，矿石同近矿围岩具同源性 成矿物质来源与地层有密切的关系 。参考文献[ 1 】王中刚。于学元，赵振华等．稀土元素地球化学[ M 】．北京科学出版社，1 9 8 9 l 一4 9 5 ．[ 2 】蔡剑辉，阎国着，许保良等．太行山大兴安岭东麓晚中生代碱性侵入岩岩石地球化学特征及其意义[ J 】．地球学报。2 0 0 6 ，2 7 5 4 4 7 4 5 9 ．[ 3 ]叶得金，张作衡，赵彦庆．北祁连山西段鹰咀山蚀变碎裂岩型金矿床控矿因素和成因[ J 】．地球学报，2 0 0 3 ，2 4 4 3 1 1 3 1 8 ．【4 】牛树银，李红阳，孙爱群等．幔桂构造理论与找矿实践【M 】．北京地震出版社。2 0 0 2 ．[ 5 】喻学惠，任建业．张值霞．太行山中段铜硷崴矿紊件厦找矿方向[ M 】．北京地质出版社，1 9 9 6 ． 收稿日期2 0 0 7 - 1 1 - 2 1 万方数据