四川九寨沟马脑壳金矿成矿流体地球化学特征

2016-08-08文基坚代万贵袁宗水

大科技 2016年7期

关键词：脑壳方解石热液

文基坚代万贵袁宗水

（重庆市地勘局205地质队 402160 九寨沟马脑壳金矿 623400）

四川九寨沟马脑壳金矿成矿流体地球化学特征

文基坚代万贵袁宗水

（重庆市地勘局205地质队 402160 九寨沟马脑壳金矿 623400）

本文通过对马脑壳金矿床中大量与金矿化密切相关的热液成因石英、方解石脉进行微量元素、稀土元素、同位素地球化学特征进行系统研究，为更进一步深入认识该矿床乃至该区同类金矿床成因及成矿机理提供重要依据。

成矿流体；地球化学；马脑壳金矿

1 矿区地质

九寨沟马脑壳金矿床位于巴颜喀拉印支冒地槽褶皱系的北东部，阿坝地块东侧。区内出露地层主要分为：杂谷脑组、中三叠统扎尕山组以及上三叠统侏倭组，总厚度超过2000m。这是一套海湾斜坡浊积相沉积复理石或在中生代裂陷槽基础上形成的深海建造，后期普遍发生了浅变质作用。其中扎尕山组地层为矿区主要赋矿层位，其岩性以板岩、砂岩、灰岩等厚互层组合为多。

2 矿化特征

矿床的空间产出受地层岩性及构造的双重控制。马脑壳金矿化带主要产于向斜北翼扎尕山组板岩层内顺层强劈理化韧性剪切带（构造破碎带）之中，其总体走向 NW3l0°～320°，倾向 NE，倾角 30～60°。矿化带全长在10km以上，其中具工业矿化矿段长度4km左右。主要矿化类型分石英脉型还有蚀变岩这两种。后者系钙质板岩及少量的灰岩和砂岩经强烈的硅化、破碎的粉砂质、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化及毒砂化等热液蚀变而成，其中黄毒砂、铁矿等金属矿物多呈细粒浸染状分布，也见黄铁矿-毒砂-石英呈细网脉状产出，黄铁矿、毒砂金含量分别为0.021～0.119%及0.049～1.552%，为主要的载金矿物。该类矿体多顺层发育，长度一般为80～1100m，矿石品位一般1.6～9.64g/t；脉型矿化主要由石英及大量块状辉锑矿构成，辉锑矿金含量为0.O7～0.29%，亦是重要的载金矿物。该类矿化受次级脆性构造裂隙控制，多呈切层大脉形式产出，其长度一般几十米到几百米，厚度几厘米到40cm，矿石品位一般在10g/t以上。两类矿化空间叠加发育之处多为工业富矿体产出部位。

3 成矿期次、阶段划分及围岩蚀变特征

马脑壳金矿床至少经历了3期主要成矿作用过程，即：金初步富集，原生金矿床形成及次生再富集成矿作用。热液成矿作用为金的主要成矿期，根据矿脉穿插关系及矿石结构构造特点，此主要成矿期可以划分为如下四个阶段：

Ⅰ.石英-毒砂-黄铁矿阶段；Ⅱ.石英-辉锑矿阶段；Ⅲ.石英-雄（雌）黄-方解石阶段：Ⅳ.石英一方解石阶段。

4 成矿流体地球化学特征研究

成矿流体的地球化学特征是判别流体来源和矿床成因的先决条件和应当首先解决的基本问题，因而深受矿床学家高度重视。矿床中石英、方解石等各类热液成因的脉体是成矿流体活动的直接产物，记录了成矿流体的许多信息。研究其微量元素、稀土元素地球化学和同位素地球化学，可以为流体来源及演化提供重要信息。

4.1 热液成因脉体特征

马脑壳金矿床中产出有大量与金矿化密切相关的热液成因石英、方解石脉。从热液脉体的分布、发育程度和矿物组合看，马脑壳金矿床热液脉体具有以下特点：

（1）类脉体的相互穿插切割关系非常复杂，反映出多期多阶段成矿特征。

（2）浅部以石英脉为主，深部以方解石脉为主。反映出热液矿床一般具有的“上酸下碱”的垂直分带规律。

（3）越往深部，热液脉体的发育强度有逐渐增加的趋势，表明该矿床成矿过程中热流体作用强烈，属构造—热液型微细浸染型金矿，深部成矿前景较好。

石英脉体分为五种类型，其中Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类主要分布于矿化带范围内。依矿物共生组合及由其穿插关系所确定的先后顺序分别为：

Ⅰ.石英-团块方解石脉、Ⅱ.黄铁矿-毒砂-石英脉、Ⅲ.石英-（白钨矿）-辉锑矿脉、Ⅳ.石英-雄（雌）黄脉、Ⅴ.石英-方解石脉。

4.2 微量元素地球化学特征

4.2.1 方解石的微量元素地球化学特征

方解石中Cu等成矿元素与亲岩浆元素Rb、Sc、Th、U、W等呈正相关，暗示成矿与岩浆活动的联系。另外，Co-Pb、Bi-Cr、Sr-Ni、Cs-As、Ti-Nb、Ga-Ba、In-Pb及 U、W、Rb、Th具有较好的正相关性；而 Mn-Ta具有一定负相关性。而其他元素之间没有明显的相关性。

图1 方解石微量元素原始地幔标准化蛛网

由图1方解石微量元素原始地幔标准化蛛网图可以看出，方解石微量元素具有一定的差异性，但整体趋势较为一致；并且具有明显的Pb、Sr双峰。这种特点同样表明了，各方解石脉形成的具体过程（不同期次）可能不一样，但具有相同的源区特征。

4.2.2 石英的微量元素地球化学特征

细脉石英和粗脉石英的微量元素组成明显不同，总体上，细脉石英中微量元素的含量明显高于粗脉石英，前者中Au含量也高于后者，反映出至少存在两期成矿。细脉石英的微量元素特点说明其形成条件应为低温快速沉淀环境，且与成矿关系密切，而粗脉石英可能是较缓慢结晶后形成的。国内外大量研究表明，在成矿流体演化过程中，当环境条件发生突变时，会引起流体性质的突然改变，造成流体卸载沉淀。这种条件下形成的（细脉）石英往往含有大量的杂质元素，金含量也最高，是热液金矿床主成矿作用。

4.3 稀土元素地球化学特征

4.3.1 方解石的稀土元素地球化学特征

由方解石稀土元素球粒陨石标准化配分模式图可以看出，方解石可以明显分为两类：①石具有明显的富集重稀土特征，其LREE/HREE均小于1。②石具有轻稀土略富集的特征，其LREE/HREE比值介于1～8之间。

4.3.2 石英的稀土元素地球化学特征

由石英稀土元素球粒陨石标准化配分模式图可以看出具有轻稀土略富集的特征，其LREE/HREE比值多介于5～25之间。另外，大部分石英具有一定的Eu正异常。

马脑壳金矿床石英的稀土元素特征与东北寨金矿床很相似，即与上地壳和澳大利亚古生代-中生代沉积岩相似，因此石英的流体主要来源于上地壳，这与稀土元素异常特征是吻合的。

4.4 同位素地球化学特征

从马脑壳金矿床矿石矿物的组合特征看，金矿化与碳酸盐矿物的关系十分密切。因此，研究与金矿化密切共生矿物的碳、氧同位素组成对查明成矿流体的来源具有十分重要的意义。

自然界中碳同位素组成的变化范围超过100‰，最重的碳酸盐δ13C值大于20‰，最轻的甲烷δ13C值为-90‰。由于马脑壳金矿床中矿物的共生组合简单，属黄铁矿-石英-方解石型，既无大量高氧逸度条件下形成的重晶石，也无低氧逸度条件下形成的石墨和磁黄铁矿，因此，在此种情况下，方解石的平均δ13C值可近似代表成矿热液的碳同位素组成（Ohmoto H，1972）。

表1 碳、氧同位素分析结果表

本次分析结果见表1。由表1中数据可见，δ13C值为-2.62～3.51‰之间，均值-0.16‰，多为0‰左右，证明碳源主要为沉积碳酸盐；δ18O值在9.50～20.04‰之间，均值18.53‰。个别δ18O过低可能是由于大气降水的大量混入形成低δ18O值的流体。

将方解石样品分析所得的δ13C和δ18O值投入Holmes（1965）的δ13C-δ18O图解，大部分点落于Ⅱ区域，暗示成矿流体中的碳主要来源于沉积碳酸盐岩，水以大气降水或沉积变质水为主。

将结果投入δ13CPDB-δ18OSMOW图解中，大部分点落入沉积碳酸盐岩范围内，同样表明流体中碳源主要为沉积碳酸盐岩来源，水以大气降水或沉积变质水为主。但也有部分样品落于沉积碳酸盐岩与花岗岩过度区，暗示有深部流体参与成矿的可能。前已述及，这部分样品主要属与石英共生的方解石，稀土元素组成也有明显的区别，与成矿关系密切。